TWI595920B - Positive osmosis membrane and positive osmosis treatment system - Google Patents

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TWI595920B
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Toru Morita
Masayuki Kaneda
Masahiro Yasukawa
Hideto Matsuyama
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Asahi Chemical Ind
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Description

正滲透膜及正滲透處理系統
本發明係關於一種以滲透壓差作為驅動力而使水自稀溶液向濃溶液移動之正滲透處理所使用之膜及系統。
正滲透處理係使溶質濃度不同之溶液隔著半透膜而接觸，以因溶質濃度差所產生之滲透壓差作為驅動力而通過該半透膜使水透過，藉此使水自溶質濃度較低之稀溶液向溶質濃度較高之濃溶液移動的處理。藉由正滲透處理，可濃縮稀溶液或稀釋濃溶液。
正滲透處理於使用半透膜而使水較溶質優先透過之方面與逆滲透處理為共通。然而，正滲透處理係利用滲透壓差而使水自稀溶液側向濃溶液側移動，該方面不同於藉由對濃溶液側加壓而使水逆著滲透壓差方向自濃溶液側向稀溶液側移動之逆滲透處理。因此，關於逆滲透處理所使用之半透膜，即便將其直接應用於正滲透處理，亦未必適合正滲透處理。
逆滲透處理時，於隔著半透膜之一側配置濃溶液，於另一側配置稀溶液，對該濃溶液施加兩溶液之滲透壓差以上之壓力，藉此使水自濃溶液側向稀溶液側移動。因此，對逆滲透處理用之膜(逆滲透膜)要求具有可耐受濃溶液側之加壓之程度之強度。為了滿足該要求，必須確保對具有半透膜性能之薄膜層(亦稱為表層或障壁材料)進行補強之支持層之強度。因此，無法將支持層之空隙率設為太高。其結果於支持層內可供溶質自由擴散之空間受到限制。然而，逆滲透處理時， 由於透水之行進方向與溶質(鹽)之滲漏方向相同，故而支持層中不會發生溶質之內部濃差極化。因此，支持層之構造不會成為影響膜之透水量(亦稱為膜透過通量)之決定性因素。因此，逆滲透處理時，隨著對濃溶液側施加之壓力增大，亦可使透過半透膜而移動之水之量(透水量)同樣地增大。
另一方面，於正滲透處理時，支持層中之溶質之內部濃差極化對膜之透水量產生較大影響。正滲透處理時，於隔著膜(正滲透膜)之一側配置濃溶液，於另一側配置稀溶液，以兩溶液之滲透壓差作為驅動力而使水自稀溶液側向濃溶液側移動。此時，為了提高正滲透膜之透水量，重要的是僅可能減輕對具有半透膜性能之薄膜層進行補強之支持層中之溶質之內部濃差極化，提高薄膜層之有效滲透壓差。若於支持層內供溶質自由擴散之空間受到限制，則支持層內發生溶質之內部濃差極化，無法確保充足之透水量。因此，對正滲透膜而言重要的是將支持層利用具有如僅可能不會對溶質於其內部之擴散造成限制之較高空隙率、且可確保特定強度的材料而構成。
迄今為止，作為正滲透膜，對各種半透膜進行有研究。例如專利文獻1中揭示有於包含聚丙烯腈、聚丙烯腈-乙酸乙烯酯共聚物、聚碸等之支持層上積層有包含聚醯胺之薄膜層的正滲透膜；專利文獻2中揭示有於包含環氧樹脂之支持層上積層有包含聚醯胺之薄膜層的正滲透膜；專利文獻3中揭示有於包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或聚丙烯之支持層上塗佈有障壁材料之正滲透膜。
然而，尚未獲得兼具較高之透水性能與較高之分離性能之正滲透膜，期望更高性能之正滲透膜。
另外，正滲透處理通常使用將成形為適當形狀之正滲透膜填充於適當容器內而成之模組而進行。此處，使用中空纖維形狀之正滲透 膜之模組較使用平板膜形狀之正滲透膜之模組而可提高單位模組之膜之填充率，因此被指出於可構築小型化淨水製造系統之方面更適合(非專利文獻1)。
使用高分子量體作為薄膜層之高分子正滲透膜於透水性方面有利，因此期待其向正滲透膜之應用。然而，先前已知之高分子正滲透膜於對酸及有機溶劑之耐久性、以及耐熱性之方面存在問題，因此其適用範圍受到限制。
針對該情況，專利文獻4中提出有藉由使用含有作為無機材料之沸石之正滲透膜，而於維持高分子正滲透膜之透水性優點之同時提高耐久性的正滲透膜流動系統。然而，該專利文獻4中記載之正滲透膜儘管耐久性得以提高，但其透水量極低，於作為正滲透膜流動系統之實用性方面存在問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特表2012-519593號公報
[專利文獻2]日本專利特開2013-013888號公報
[專利文獻3]日本專利特表2013-502323號公報
[專利文獻4]日本專利特開2014-039915號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]J. Membr. Sci., 355(2010), pp158-167
本發明係鑒於上述情況而成者。因此，本發明之目的在於提供一種正滲透處理中之透水量較高之新穎之平板膜形狀或中空纖維形狀之正滲透膜。本發明之另一目的在於提供一種對有機化合物具有充分之耐久性、水之透過性優異之正滲透處理系統。
本發明者等人為了解決上述問題點而進行努力研究。其結果發現藉由將平板膜形狀(平板形狀)或中空纖維形狀之聚酮多孔膜作為正滲透膜之支持層，於平板膜形狀之情形時於其正面側之面及背面側之面中之任一面；於中空纖維形狀之情形時於其內表面及外表面中之任一面積層具有半透膜性能之薄膜層，而可獲得支持層中之溶質之內部濃差極化得以有效減輕、透水量較高之正滲透膜。該正滲透膜對有機化合物之耐久性較高，即便作為正滲透處理系統反覆使用而亦可維持較高之透水量。本發明如下所述。
(1)一種正滲透膜，其特徵在於：於聚酮支持層積層有具有半透膜性能之薄膜層。
(2)如(1)記載之正滲透膜，其中上述具有半透膜性能之薄膜層係包含乙酸纖維素、聚醯胺、聚乙烯醇/聚哌醯胺複合膜、磺化聚醚碸、聚哌醯胺或聚醯亞胺之薄膜層。
(3)如(1)或(2)記載之正滲透膜，其中上述具有半透膜性能之薄膜層為厚度0.05~2μm之聚醯胺薄膜層。
(4)如(3)記載之正滲透膜，其中上述聚醯胺薄膜層結合於上述聚酮支持層。
(5)如(4)記載之正滲透膜，其中上述聚醯胺薄膜層藉由界面聚合而結合於上述聚酮支持層。
(6)如(1)至(5)中任一項記載之正滲透膜，其中上述聚酮支持層具有藉由泡點法所測得之最大孔徑為50nm以上之細孔。
(7)如(1)至(6)中任一項記載之正滲透膜，其中上述聚酮支持層之空隙率為70%以上。
(8)如(1)至(7)中任一項記載之正滲透膜，其中上述聚酮支持層為 平板形狀。
(9)如(1)至(7)中任一項記載之正滲透膜，其中上述聚酮支持層為中空纖維形狀。
(10)如(9)記載之正滲透膜，其中上述具有半透膜性能之薄膜層係積層於上述中空纖維狀之聚酮支持層之外側表面及內側表面中之任一面。
(11)如(9)或(10)記載之正滲透膜，其中上述中空纖維狀之聚酮支持層具有100~3,000μm之外徑及10~400μm之厚度。
(12)一種正滲透中空纖維膜模組，其特徵在於具有如下構造：將包含複數片如(9)至(11)中任一項記載之正滲透膜之纖維束收納於筒狀殼體內，藉由接著固定部將該纖維束之兩端固定於該筒狀殼體。
(13)一種正滲透處理系統，其特徵在於具備：包含如(1)至(11)中任一項記載之正滲透膜之半透膜單元、介隔上述半透膜單元而相互隔開之第1區域及第2區域、向上述第1區域供給低滲透壓溶液之低滲透壓溶液供給部、及向上述第2區域供給高滲透壓溶液之高滲透壓溶液供給部，並且具有如下功能：產生自供給有上述低滲透壓溶液之上述第1區域經由上述半透膜單元向供給有上述高滲透壓溶液之上述第2區域之流體移動。
(14)如(13)記載之正滲透處理系統，其中上述低滲透壓溶液及上述高滲透壓溶液中之至少一者包含有機化合物。
(15)一種造水方法，其特徵在於：使用如(13)或(14)記載之正滲透處理系統，使水自低滲透壓溶液向高滲透壓溶液移動後，自該高滲透壓溶液回收水。
(16)一種含水物之濃縮方法，其特徵在於：使用如(13)或(14)記載之正滲透處理系統，自含水物中去除水。
(17)一種溶液之稀釋方法，其特徵在於：使用如(13)或(14)記載之正滲透處理系統，藉由自低滲透壓溶液向高滲透壓溶液移動之水而稀釋該高滲透壓溶液。
(18)一種發電方法，其特徵在於：使用如(13)或(14)記載之正滲透處理系統，使水自低滲透壓溶液向高滲透壓溶液移動而增大該高滲透壓溶液之流量，並且藉由該所增大之流量驅動水流發電機而進行發電。
本發明之正滲透膜抑制於支持層中之溶質之內部濃差極化，有效提高透水量，將自濃溶液側之溶質之逆擴散維持於較低程度，並且對包含有機化合物之低滲透壓流體之耐久性較高。因此，應用本發明之正滲透膜所獲得之正滲透處理系統可長期穩定地發揮較高之性能。
本發明之正滲透處理系統例如可較佳地用於海水之淡水化、鹽水之脫鹽、排水處理、各種有用物質之濃縮、油/氣挖掘中之伴隨水之處理、利用滲透壓不同之兩種液體之發電、糖類/肥料/冷媒之稀釋等。
1‧‧‧正滲透膜處理用之中空纖維膜模組
2‧‧‧筒狀殼體
3‧‧‧殼側導管
4‧‧‧殼側導管
5‧‧‧正滲透中空纖維膜束
5a‧‧‧正滲透中空纖維膜
6‧‧‧接著劑固定部
7‧‧‧接著劑固定部
8‧‧‧集管部
9‧‧‧集管部
10‧‧‧芯側導管
11‧‧‧芯側導管
12‧‧‧輪狀噴孔
13‧‧‧圓形噴孔
14‧‧‧套管
100‧‧‧正滲透處理系統
101‧‧‧供給配管
102‧‧‧循環配管
103‧‧‧供給配管
104‧‧‧循環配管
110‧‧‧高滲透壓供給部
111‧‧‧低滲透壓供給部
120‧‧‧半透膜單元
121‧‧‧平板狀半透膜
A1‧‧‧第1區域
A2‧‧‧第2區域
圖1係示意性地表示本發明之正滲透處理系統中所使用之中空纖維膜模組之一構成例的剖視圖。
圖2係示意性地表示本發明之正滲透處理系統之一構成例的圖。
圖3係示意性地表示實施例中用以製造聚酮中空纖維之套管噴孔(double pipe orifice)之紡口之構造的圖。
圖4係示意性地表示使用平板狀之半透膜單元之本發明之正滲透處理系統之一構成例的圖。
本發明之正滲透膜具有於聚酮支持層積層有具有半透膜性能之薄膜層之構成。
<聚酮支持層>
首先，對構成本發明之正滲透膜之聚酮支持層進行說明。
構成支持層之聚酮包含一氧化碳與烯烴之共聚物。
藉由以聚酮構成正滲透膜之支持層，可享受如下優點。
第一，可形成確保強度且空隙率較高之支持層。
第二，聚酮支持層之自支撐性較高。因此無需先前有時於逆滲透膜等中亦所需之不織布等支持基材，從而可使正滲透膜實現薄膜化。
第三，聚酮之成形性較高。因此，可容易地形成平板狀、中空纖維狀等任意形狀之支持層，從而易應用於具有先前公知形狀之所需之膜模組。
聚酮支持層較佳為包含作為一氧化碳與1種以上之烯烴之共聚物的聚酮10質量%以上且100質量%以下。聚酮支持層中之聚酮之含有率就形成確保強度且空隙率較高之支持層之方面而言越多越佳。例如聚酮支持層中之聚酮含有率較佳為70質量%以上，更佳為80質量%以上，進而較佳為90質量%以上，尤佳為100質量%。聚酮支持層中之聚酮之含有率可利用藉由僅使構成支持層之成分中之聚酮溶解之溶劑溶解去除聚酮之方法、藉由使聚酮以外之成分溶解之溶劑溶解去除聚酮以外之成分之方法等進行確認。
合成聚酮時，作為與一氧化碳進行共聚合之烯烴，可根據目的而選擇任意種類之化合物。作為烯烴，例如可列舉：乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、癸烯等鏈狀烯烴；苯乙烯、α-甲基苯乙烯等烯基芳香族化合物； 環戊烯、降烯、5-甲基降烯、四環十二碳烯、三環癸烯、五環十五碳烯、五環十六碳烯等環狀烯烴；氯乙烯、氟乙烯等鹵化烯烴；丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸酯；乙酸乙烯酯等。就確保聚酮支持層之強度之方面而言，進行共聚合之烯烴之種類較佳為1~3種，更佳為1~2種，進而較佳為1種。
聚酮較佳為具有下述式(1)所表示之重複單元者。
-R-C(=O)- (1)
{式(1)中，R表示可具有取代基之碳數2~20之2價烴基}
作為R之取代基，例如可列舉：鹵素、羥基、烷氧基、一級胺基、二級胺基、三級胺基、四級銨基、磺酸基、磺酸酯基、羧酸基、羧酸酯基、磷酸基、磷酸酯基、硫醇基、硫基、烷氧基矽烷基、矽烷醇基等，可為選自由該等所組成之群中之1種以上。
上述式(1)中，聚酮之重複單元(即酮重複單元)可僅由1種構成，亦可為2種以上之組合。
上述式(1)之烴基R之碳數更佳為2~8，進而較佳為2~3，最佳為2。構成聚酮之重複單元尤其較佳為較多地包含下述式(2)所表示之1-氧代三亞甲基重複單元。
-CH2-CH2-C(=O)- (2)
就確保聚酮支持層之強度之方面而言，構成聚酮之重複單元中之1-氧代三亞甲基重複單元之比率較佳為70莫耳%以上，更佳為90莫耳%以上，進而較佳為95莫耳%以上。1-氧代三亞甲基重複單元之比率亦可為100莫耳%。此處所謂「100莫耳%」，意指於元素分析、NMR(核磁共振)、氣相層析等公知之分析方法中，將聚合物末端基去除而未觀測到1-氧代三亞甲基以外之重複單元。典型而言，構成聚酮之重複單元之結構及各結構之量係藉由NMR進行確認。
由聚酮構成之支持層為多孔性構造，溶質及水可經由內部之貫通空隙而通過該支持層。為了有效抑制於支持層內之溶質之內部濃差極化，較佳為於支持層內形成有較大孔徑之細孔。就該方面而言，聚酮支持層較佳為形成有最大孔徑為50nm以上之細孔。最大孔徑係藉由泡點法(依據ASTM F316-86或JIS K3832)進行測定。於將具有藉由泡點法所測得之最大孔徑為50nm以上之細孔之聚酮多孔膜用作正滲透膜之支持層之情形時，可減輕支持層內之溶質之內部濃差極化，因此可實現正滲透膜之高性能化。就藉由增大最大孔徑而減輕溶質之內部濃差極化之方面而言，聚酮支持層之最大孔徑更佳為80nm以上，進而較佳為130nm以上。另一方面，存在因最大孔徑增大而難以支持活性層、耐壓性變差之虞。就該觀點而言，聚酮支持層之最大孔徑較佳為2μm以下，更佳為1.5μm以下，進而較佳為1μm以下，最佳為0.6μm以下。
聚酮支持層之空隙率並無特別限定。然而，空隙率越高則溶質越容易於支持層內擴散，可抑制支持層中之溶質之內部濃差極化而提高正滲透膜之透水量。另一方面，若空隙率變得過高，則耐壓性受損。就該等觀點而言，聚酮支持層之空隙率較佳為60%~95%，更佳為70%~95%，進而較佳為80%~95%。
聚酮支持層(多孔膜)之空隙率係藉由下述數式(3)算出。
空隙率(%)=(1-G/ρ/V)×100 (3)
{式(3)中，G為聚酮支持層之質量(g)，ρ為構成聚酮支持層之全部樹脂之質量平均密度(g/cm3)，V為聚酮支持層之體積(cm3)}
聚酮支持層於藉由將密度不同於聚酮之樹脂與聚酮樹脂進行複合化而構成之情形時，上述數式(3)中之質量平均密度ρ係使各樹脂之密度乘以其構成質量比率所得之值之和。例如於對以GA及GB之質量比率含有分別具有ρA及ρB之密度之纖維而構成之不織布，以Gp之質 量比率複合密度ρp之聚酮時，質量平均密度ρ係以下述數式(4)表示。
質量平均密度ρ=(ρA‧GA+ρB‧GB+ρp‧Gp)/(GA+GB+Gp) (4)
構成聚酮支持層之多孔膜可為對稱膜亦可為非對稱膜。於聚酮多孔膜為非對稱膜之情形時，較佳為將具有半透膜性能之薄膜層設置於聚酮多孔膜之緻密面上。
本發明之聚酮支持層之形狀並無特別限制，就於先前公知之膜模組中之易應用性而言，較佳為平板膜狀(平板狀)或中空纖維狀。
[平板膜狀之聚酮支持層]
於聚酮支持層為平板膜狀之情形時，就抑制該支持層中之溶質之內部濃差極化之方面而言，該聚酮支持層較佳為於確保強度之範圍內僅可能形成為較薄。聚酮支持層之厚度例如較佳為300μm以下，更佳為200μm以下。另一方面，就易製作性之觀點而言，聚酮支持層需要一定程度之厚度。聚酮支持層之厚度較佳為9μm以上，更佳為14μm以上。聚酮支持層之厚度可藉由利用SEM觀察剖面而進行測定。
就確保正滲透膜之耐壓性之方面而言，聚酮支持層之耐壓性較佳為0.1MPa以上，更佳為0.2MPa以上。該耐壓性係對於聚酮支持層積層有聚醯胺薄膜層之正滲透膜，使用水或低濃度鹽水於0~2MPa之範圍內施加水壓而進行加壓透水處理試驗之情形時未發生破膜之最大壓力。
就進一步提高正滲透膜之耐壓性之方面而言，亦可對聚酮支持層複合不織布作為補強材。於該情形時，為了無損所獲得之支持層之透水性，不織布之空隙率較佳為60%以上，更佳為70%以上，進而較佳為80%以上。
[中空纖維形狀之聚酮支持層]
於聚酮支持層為中空纖維形狀(纖維狀)之情形時，該聚酮支持層 係於其內部具有於纖維軸方向上貫通之空隙之膜。聚酮中空纖維膜之外徑根據用途而異，較佳地採用50~5,000μm之範圍。若考慮到加工成中空纖維膜模組之情形時之每單位膜面積之裝置之體積等，則聚酮中空纖維膜之外徑宜為較小(較細)。另一方面，若考慮到中空纖維膜模組之每單位時間之處理能力，則宜具有一定程度之外徑及內徑。若考慮到該等兩方面，聚酮中空纖維膜之外徑之更佳範圍為100~3,000μm，進而較佳為200~1,500μm。
就抑制支持層中之溶質之內部濃差極化之方面而言，聚酮中空纖維膜之(膜部之)厚度較佳為於確保其強度之範圍內僅可能形成為較薄。另一方面，就易製作性之觀點而言，作為聚酮中空纖維之膜部需要一種程度之厚度。聚酮中空纖維膜之膜部之適宜之厚度範圍較佳為10~400μm，更佳為15~200μm。聚酮中空纖維膜之膜部之厚度可藉由利用SEM觀察剖面而進行測定。聚酮中空纖維膜之剖面可採用圓、楕圓、多角形等適宜形狀，就對稱性而言，最理想為真圓狀。
聚酮中空纖維膜之膜部之剖面構造可為自外側至內側具有均勻多孔構造之對稱膜，亦可為外側與內側之多孔構造不同之非對稱膜。於聚酮中空纖維膜為非對稱膜之情形時，較佳為將具有半透膜性能之薄膜層設置於聚酮多孔膜之緻密面上。
[聚酮支持層之製造方法]
上述聚酮支持層可藉由公知之方法進行製造。例如將聚酮溶解於含有鹵化金屬鹽(例如鹵化鋅、鹵化鹼金屬等)之溶液中而製備聚酮濃液(dope)，使該濃液通過成膜模具、套管噴孔等吐出至凝固浴中而成形為膜狀、中空纖維狀等形狀，進而加以清洗及乾燥，藉此獲得聚酮多孔膜。此時，例如藉由調整濃液中之聚合物濃度及凝固浴之溫度，可改變聚酮多孔膜之空隙率、孔徑等。
作為其他方法，使聚酮溶解於良溶劑(例如間苯二酚、六氟異丙 醇、間甲酚、鄰氯苯酚等)中，將所獲得之溶液澆鑄於基板上並浸漬於非溶劑(例如甲醇、異丙醇、丙酮、水等)中，進而加以清洗及乾燥，藉此亦可獲得聚酮多孔膜。於該情形時，例如藉由對聚酮與良溶劑之混合比率、非溶劑之種類適當加以選擇，可改變聚酮多孔膜之空隙率、孔徑等。
聚酮例如可藉由使用鈀、鎳等作為觸媒而使一氧化碳與烯烴進行聚合而獲得。聚酮支持層之製造例如可以日本專利特開2002-348401號公報、日本專利特開平2-4431號公報等作為參考而進行。
<具有半透膜性能之薄膜層>
於聚酮支持層上形成有具有半透膜性能之薄膜層。該薄膜層可由先前之正滲透膜或逆滲透膜中所使用之公知素材構成。薄膜層只要為由具有利用滲透壓差而使水透過、有效率地自稀溶液側向濃溶液側移動之能力之素材構成之層即可。作為半透膜，一般而言可使用作為逆滲透(RO)膜、奈米級過濾器(NF)等所使用之半透膜。作為該半透膜，例如可較佳地使用乙酸纖維素、聚醯胺、聚乙烯醇/聚哌醯胺複合膜、磺化聚醚碸、聚哌醯胺、聚醯亞胺等。考慮到對低滲透壓溶液及高滲透壓溶液之耐久性等，適當選擇半透膜即可。上述中，聚乙烯醇/聚哌醯胺複合膜例如於Desalination，第257卷(1-3號)，pp129-136等中有記載。
尤其就於聚酮膜上之薄膜易形成性之方面而言，較佳地使用包含聚醯胺之薄膜層。聚醯胺薄膜層較佳為藉由使聚胺與聚羧酸衍生物進行聚合所獲得者。於該情形時，較佳為聚胺之胺基與聚羧酸衍生物之羰基進行縮合而形成有醯胺基者。
聚胺係分子內具有2個以上之胺基之化合物。作為上述聚胺，例如可列舉：乙二胺、三(2-胺基乙基)胺、雙(六亞甲基)三胺、二胺基環己烷等脂肪族聚胺；苯二胺、三胺基苯、二胺基甲苯等芳香族聚胺 等。作為聚胺，較佳為使用芳香族聚胺。聚胺可僅使用1種，亦可使用2種以上。
聚羧酸衍生物只要為具有2個以上之可與聚胺之胺基進行縮合之醯基的化合物即可。較佳為具有3個以上之可與胺基進行縮合之醯基的化合物。羧酸衍生物可以游離羧酸之形態使用，亦可以酸酐、醯鹵化物等形態使用。就與聚胺之反應性之方面而言，作為聚羧酸衍生物，較佳為使用聚羧醯鹵化物(醯鹵化物)。作為聚羧醯鹵化物，例如可列舉：聚羧醯氟化物、聚羧醯氯化物、聚羧醯溴化物、聚羧醯碘化物等。若考慮到易獲得性、及與胺基之反應性，則較佳為使用聚羧醯氯化物。
作為聚羧醯鹵化物，例如可列舉：丙烷二羧醯氯、丁烷二羧醯氯、戊烷二羧醯氯、丙烷三羧醯氯、環己烷二羧醯氯、環己烷三羧醯氯等脂肪族聚羧醯鹵化物；對苯二甲醯氯、間苯二甲醯氯、聯苯二羧醯氯、萘二羧醯氯、1,3,5-苯三甲醯氯等芳香族聚羧醯鹵化物等。作為聚羧醯鹵化物，較佳為使用芳香族聚羧醯鹵化物。聚羧酸衍生物(聚羧醯鹵化物)可僅使用1種，亦可使用2種以上。
就儘可能抑制鹽之滲漏之方面而言，聚醯胺薄膜層較佳為結合於聚酮支持層。所謂結合，可列舉：化學結合、物理結合狀態等。化學結合可為共價結合。作為共價結合，可列舉經由C-C鍵、C=N鍵、吡咯環之結合等。另一方面，作為物理結合狀態，可列舉如氫鍵、凡得瓦耳力、靜電引力、疏水相互作用之不經由化學結合而藉由分子間力進行結合而成之吸附狀態、附著狀態等。較佳為聚胺與聚酮進行化學結合之狀態。聚醯胺薄膜層較佳為由包含選自聚胺中至少1種之第1單體、與包含選自由聚羧酸衍生物所組成之群中之至少1種之第2單體的縮聚產物構成。詳細而言，聚醯胺薄膜層較佳為藉由如下方式所獲得者，即，於聚酮支持層上配置聚胺，進而於其上配置聚羧酸衍生 物，使上述聚胺與上述聚羧酸衍生物進行界面聚合。
[於平板膜狀之聚酮支持層上形成薄膜層之方法]
於聚酮支持層為平板膜狀之情形時，例如於該聚酮支持層上塗佈聚胺水溶液，進而於其上塗佈使聚羧酸衍生物溶於有機溶劑中所獲得之溶液(含聚羧酸衍生物之溶液)，並且使上述聚胺與上述聚羧酸衍生物進行界面聚合，藉此可於上述聚酮支持層上形成聚醯胺薄膜層。作為溶解聚羧酸衍生物之有機溶劑，較佳為對水之溶解度較低者，例如可使用：己烷、辛烷、環己烷等烴系溶劑。藉由調整聚胺水溶液及含聚羧酸衍生物之溶液之濃度及塗佈量，可改變聚醯胺薄膜層之孔徑、厚度等，可調整所獲得之正滲透膜之分離能力。聚醯胺薄膜層之形成例如可以日本專利特開昭58-24303號公報、日本專利特開平1-180208號公報等作為參考而進行。
聚醯胺薄膜層可藉由使聚胺與聚羧酸衍生物進行聚合而獲得。此時，藉由聚胺與聚酮之羰基進行反應，可使聚醯胺薄膜層化學結合於聚酮支持層。例如於藉由界面聚合法形成聚醯胺薄膜層之情形時，可使聚醯胺薄膜層化學結合於聚酮支持層，藉此可使聚醯胺薄膜層與聚酮支持層之間牢固地結合。
於聚酮支持層上塗佈聚胺水溶液後至塗佈含聚羧酸衍生物之溶液為前之時間例如調整為10秒~180秒左右即可。於聚酮支持層上塗佈聚胺水溶液，於其上塗佈含聚羧酸衍生物之溶液而形成聚醯胺薄膜層後，較佳為去除多餘之含聚羧酸衍生物之溶液，進而進行退火。退火只要藉由公知之方法進行即可。例如可列舉：藉由加熱處理之方法、與熱水接觸後利用次氯酸鈉水溶液洗淨之方法等。藉由退火可提高薄膜層之性能。於藉由加熱進行退火之情形時，例如只要於70℃~160℃(較佳為80℃~130℃)之範圍之溫度下加熱1分鐘~20分鐘(較佳為3分鐘~15分鐘)即可。
薄膜層之厚度並無特別限定，較佳為0.05μm~2μm左右，更佳為0.05μm~1μm。薄膜層之厚度可藉由利用SEM觀察正滲透膜之剖面而進行測定。
[於中空纖維形狀之聚酮支持層上形成薄膜層之方法]
於聚酮支持層為中空纖維形狀之情形時，本實施形態之正滲透中空纖維膜較佳為具有於聚酮中空纖維膜之外側表面及內側表面中之任一面積層有具有半透膜性能之薄膜層的構成。於外表面積層有具有半透膜性能之薄膜層者由於該薄膜層之面積變大，故而於可提高中空纖維之單位透水量之方面有利。然而，於將其模組化之情形時，存在因其加工過程、使用中產生之中空纖維彼此之摩擦等導致薄膜層受損或被破壞之擔憂。於內表面積層有具有半透膜性能之薄膜層之情形時，因中空纖維彼此之摩擦導致該薄膜層受損或被破壞之擔憂變小，但薄膜層之面積變小。
具有半透膜性能之薄膜層於聚酮中空纖維膜上之積層可利用已揭示之方法。例如應用塗佈法、界面聚合法等。於具有半透膜性能之薄膜層為聚醯胺薄膜層之情形時，該薄膜層較佳為藉由界面聚合法形成。
於在聚酮中空纖維膜之外側積層聚醯胺薄膜層之情形時，可採用如下方法：一面藉由輥等傳送該中空纖維，一面使之通過第1單體溶液中而使第1單體溶液附著於該中空纖維之外側後，去除多餘之溶液，其後通過第2單體溶液中。
作為於在聚酮中空纖維膜之內側積層聚醯胺薄膜層之情形時之方法，可較佳地應用製作聚酮中空纖維膜之模組後積層聚醯胺薄膜層之方法。
製作聚酮中空纖維膜之模組之方法並無特別限定。若揭示一例，則例如首先將中空纖維膜切斷成特定長度，對所需根數加以捆綁 後，裝入至例如如圖1所示之筒狀殼體2內。其後，於該殼體之兩端設置暫時之封蓋，向中空纖維膜兩端部添加胺基甲酸酯系、環氧系等之接著劑。此時，一面利用離心機使模組旋轉一面添加接著劑之方法由於可均勻地填充接著劑，故而為較佳方法。接著劑固化後，取下暫時之封蓋，進而切斷兩端部以使中空纖維膜之兩端成為開口，藉此獲得中空纖維膜之模組。
可採用如下方法：使用如此所獲得之模組，使用送液泵首先向該模組內之聚酮中空纖維膜之內側送給第1單體溶液而使第1單體溶液附著於該中空纖維之內側後，去除多餘之第1單體溶液，其後以相同之方式送給第2單體溶液並進行反應。較佳為於其後去除多餘之第2單體溶液，進而進行退火。退火只要藉由公知之方法進行即可。例如可列舉：藉由加熱處理之方法、與熱水接觸後利用次氯酸鈉水溶液洗淨之方法等。藉由退火可提高薄膜層之性能。於藉由加熱進行退火之情形時，例如只要於70℃~160℃之範圍之溫度下加熱1~20分鐘即可。
<正滲透膜>
本發明之正滲透膜具有於聚酮支持層積層有具有半透膜性能之薄膜層之構成。
本發明之正滲透膜藉由使用聚酮作為支持層，可於確保支持層之強度之同時提高該支持層之空隙率或減小膜厚。正滲透膜之支持層之性能可以構造參數S作為指標。構造參數S於理論上可由膜厚×彎曲率/空隙率而求出。對支持層而言，構造參數S較小較佳。即，宜為膜厚及彎曲率較小且空隙率較大。尤其彎曲率及空隙率大多與製法方面、支持層之化學結構有較大關聯。本發明中，藉由使用聚酮，可獲得構造參數S特別小之支持層。
本發明之正滲透膜中之支持層之構造參數S較佳為400μm以下。構造參數S越大，則支持層內部之溶質(鹽)之擴散越慢。因此，於該 支持層中，溶質之內部濃差極化變大，有效滲透壓差變小，透水量下降。因此，就減輕支持層中之溶質之內部濃差極化之觀點而言，構造參數S較佳為400μm以下，更佳為300μm以下。構造參數S可藉由實施例中記載之方法而求出。
正滲透膜之透水量越高越佳。具體而言，透水量JW FO較佳為10Lm-2h-1以上，更佳為15Lm-2h-1以上。若可實現上述透水量，則進行正滲透處理時可獲得更大流量。透水量JW FO可藉由實施例中記載之方法而求出。
又，本發明之正滲透膜藉由聚酮與胺之高反應性、及對胺水溶液之優良之親和性，而使聚醯胺薄膜層得以均勻地積層於聚酮支持層。因此，本發明之正滲透膜為鹽截留率較高之性能優良之正滲透膜。
本發明之正滲透膜基於抑制因污染物質之吸附所導致之性能下降等目的，亦可於該正滲透膜之單面或兩面積層織布、不織布等布帛、膜片等。
<正滲透處理系統>
本發明之正滲透處理系統係利用正滲透現象者。該正滲透處理系統中，對半透膜單元之一面側(第1區域A1)供給低滲透壓溶液，對另一面側(第2區域A2)供給滲透壓高於上述低滲透壓溶液之高滲透壓溶液。如此，產生自低滲透壓溶液側向高滲透壓溶液側之流體移動。藉此增大高滲透壓溶液側之流量。
以下一面參照圖式一面對本發明之正滲透處理系統進詳細說明。
圖1係示意性地表示本發明之正滲透處理系統中所使用之中空纖維膜模組之一構成例的剖視圖。本實施形態中，列舉使用中空纖維形狀之半透膜作為半透膜單元之情形為例進行說明。然而，半透膜單元 之構成並不限定於此，例如亦可使用平板形狀(平板膜形狀)之半透膜。
圖1所示之中空纖維膜模組1具備：包含複數片之兩端具有開口之中空纖維膜(半透膜單元)5a之中空纖維膜束5、收容該中空纖維膜束5之筒狀殼體2、以及將中空纖維膜束5之兩端部接著固定於筒狀殼體2之接著固定層6及7。藉由接著固定層6及7而劃分成中空纖維膜5a之開口露出之區域、及隔著中空纖維膜5a而與上述區域連通之外側區域。此處，列舉將中空纖維膜束5之兩端部側設為第1區域A1、將中空纖維膜5a之外側設為第2區域A2之情形為例進行說明。然而，第1區域A1與第2區域A2亦可相反。
流體出入用之殼側導管3及4分別係以自筒狀殼體2向外側突出之方式設置於筒狀殼體2。
於筒狀殼體2之兩端部配設有連接有配管之集管部8及9。於集管部8及9分別設置有成為流體出入口之芯側導管10及11。為了減小複數片中空纖維膜5a之密度分佈之偏差，亦可對收容於筒狀殼體2內之中空纖維膜束5之兩端部配置偏差限制構件(未作圖示)。
圖2係示意性地表示本發明之正滲透處理系統之一構成例的圖。該正滲透處理系統中使用圖1所示之中空纖維膜模組1。
圖2之正滲透處理系統100例如為正滲透處理用途。中空纖維膜-模組1中，自殼側導管4向中空纖維膜5a之外側即第2區域A2供給高滲透壓溶液，自集管部8向中空纖維膜束5之兩端部側即第1區域A1供給低滲透壓溶液。
正滲透處理系統100具備：連接於中空纖維膜模組1之殼側導管4而自高滲透壓供給部110供給高滲透壓溶液之供給配管101、與連接於殼側導管3而將循環液送出之循環配管102。循環配管102連接於高滲透壓供給部110。進而，亦可於供給配管101及循環配管102之中途配 設壓力計、各種閥等(均未作圖示)。
正滲透處理系統100具備：連接於中空纖維膜模組1之芯側導管10而自低滲透壓供給部111供給低滲透壓溶液之供給配管103、與連接於芯側導管11而將低滲透壓溶液送出之循環配管104。循環配管104連接於低滲透壓供給部111。進而，亦可於供給配管103及循環配管104之中途配設壓力計、各種閥等(均未作圖示)。
中空纖維膜模組1中，殼側導管3連接於循環配管102，集管部8之芯側導管10連接於低滲透壓溶液之供給配管103。殼側導管4連接於高滲透壓溶液之供給配管101，集管部9之芯側導管11連接於循環配管104。
上述正滲透處理系統100中，高滲透壓溶液自高滲透壓供給部110通過供給配管101及殼側導管4而導入至中空纖維膜模組1之作為中空纖維膜5a之外側的第2區域A2。低滲透壓溶液自低滲透壓供給部111通過供給配管103及芯側導管10而導入至中空纖維膜模組1之作為中空纖維膜束5之兩端部側的第1區域A1。
被供給至集管部8側之第1區域A1內之低滲透壓溶液於中空纖維膜5a之內側流動。此時，低滲透壓溶液之溶劑(例如水)之一部分透過作為半透膜之中空纖維膜5a而向中空纖維膜5a之外側即第2區域A2移動。藉由移動至該第2區域A2之溶劑而將於第2區域A2中流動之高滲透壓溶液稀釋。移動至集管部9側之低滲透壓溶液自中空纖維膜5a之端部之開口被排出至集管部9內之第1區域A1，通過芯側導管11而向循環配管104排出。經稀釋之高滲透壓溶液通過殼側導管3自第2區域A2排出。
此處對使用正滲透處理系統100稀釋高滲透壓溶液之情形進行了說明。然而，並不限定於此，亦可進行其他正滲透處理。
上述說明中，列舉於中空纖維膜模組1中將中空纖維膜束5之兩 端部側設為第1區域A1(低滲透壓側)、將中空纖維膜5a之外側設為第2區域A2(高滲透壓側)之情形為例進行了說明。然而，本發明並不限定於此，亦可將中空纖維膜束5之兩端部側設為第2區域A2(高滲透壓側)，將中空纖維膜5a之外側設為第1區域A1(低滲透壓側)。
本發明之正滲透處理系統中，低滲透壓溶液及高滲透壓溶液中之至少一者可包含有機化合物。
作為低滲透壓溶液所含之有機化合物，例如可列舉：甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等低級醇類；碳數6以上之高級醇類；乙二醇、丙二醇等二醇類；戊烷、己烷、癸烷、十一烷、環辛烷等脂肪族烴；苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴；礦物油、二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、二甲基乙醯胺、吡啶等產業用及試驗研究用所一般使用之有機溶劑等。
構成本發明之正滲透膜之支持層的聚酮對各種有機化合物較穩定。因此，例如藉由於排水處理、濃縮、脫水等對有可能包含有機化合物之處理水進行處理時使用本發明之正滲透處理系統，可實現長期穩定之運轉。
作為於低滲透壓溶液中包含有機化合物之情形時所使用之高滲透壓溶液，只要為滲透壓相對高於該低滲透壓溶液之溶液即可，其溶質並無特別限定。作為該情形時之溶質，例如可列舉：氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、氯化銨、硫酸銨、碳酸銨等易溶於水之鹽類；甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等醇類；乙二醇、丙二醇等二醇類；聚環氧乙烷、環氧丙烷等聚合物；該等聚合物之共聚物等。
尤其於使用如包含聚合物之溶液之高黏度溶液之情形時，藉由使用將空隙率較高、彎曲率較低、且支持層之緻密層較薄之聚酮多孔膜用作支持層之本發明之正滲透膜，可有效抑制支持層中之溶質之內部濃差極化，其結果可提高透水量。
作為高滲透壓溶液所含之有機化合物，並無特別限制。作為該情形時之有機化合物，可列舉使滲透壓相對高於低滲透壓溶液之溶質成分。作為該情形時之有機化合物之具體例，例如可列舉：葡萄糖、果糖等糖類；肥料；冷媒；甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等醇類；乙二醇、丙二醇等二醇類；聚環氧乙烷、環氧丙烷等聚合物；上述聚合物之共聚物等。
作為高滲透壓溶液所含之有機化合物(溶質)，就於自該高滲透壓溶液回收水之情形時該回收較容易之觀點而言，較佳為如該溶質與水根據溫度而進行固-液分離或液-液分離之溶質成分。作為上述溶質，例如可列舉：如聚(N-異丙基丙烯醯胺)之溫度響應性高分子；低分子量二醇(例如1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-乙二醇等)之無規共聚物或有序共聚物等。
構成本發明之正滲透膜之支持層的聚酮對上述有機化合物較穩定。因此，例如藉由於排水處理、濃縮等對有可能包含有機化合物之處理水進行處理時使用本發明之正滲透處理系統，可實現長期穩定之運轉。
尤其於使用如包含聚合物之溶液之高黏度溶液之情形時，藉由使用將空隙率較高、彎曲率較低、且支持層之緻密層較薄之聚酮多孔膜用作支持層之本發明之正滲透膜，可有效抑制上述支持層中之溶質之內部濃差極化，因此可提高透水量。
上述說明中，列舉使用中空纖維形狀之半透膜單元之情形為例進行了說明。然而，本發明之方法並不限定於該構成，亦可使用平板狀(平板膜狀)之半透膜單元。關於該情形時之實施形態，以下一面參照圖一面進行詳細說明。
圖4係示意性地表示使用平板狀之半透膜單元之本發明之正滲透處理系統之一構成例的圖。
圖4之正滲透處理系統具備：包含收容於長方體狀殼體內之平板狀半透膜121之半透膜單元120、介隔該半透膜121而相互隔開之第1區域A1及第2區域A2、向第1區域A1供給低滲透壓溶液之低滲透壓溶液供給部111、以及向第2區域A2供給高滲透壓溶液之高滲透壓溶液供給部110。
該正滲透處理系統具備：自高滲透壓供給部110供給高滲透壓溶液之供給配管101、與將循環液送出之循環配管102；進而具備：自低滲透壓供給部111供給低滲透壓溶液之供給配管103、與將低滲透壓溶液送出之循環配管104。亦可於供給配管101及103、以及循環配管102及104之中途分別配設壓力計、各種閥等(均未作圖示)。
作為半透膜單元，更具體而言，例如可列舉如日本專利特開2014-23985號公報中記載之螺旋型模組等。
<造水方法>
本發明之造水方法係使用如上所述之本發明之正滲透處理系統作為膜分離機構者。
本發明之造水方法中，使用正滲透膜單元(半透膜單元)，使低滲透壓溶液接觸作為分離活性層之具有半透膜性能之薄膜層側，使高滲透壓溶液接觸其相反側，或者使高滲透壓溶液接觸薄膜層側，使低滲透壓溶液接觸其相反側。進而，使水自低滲透壓溶液經由正滲透膜單元向高滲透壓溶液移動後，自高滲透壓溶液回收水，藉此進行造水。
該情形時之低滲透壓溶液可包含無機溶質。低滲透壓溶液及高滲透壓溶液分別亦可於利用本發明之正滲透處理系統進行處理前，藉由以過濾等公知技術進行前處理而去除微粒子等異物。
進行造水時之溫度並無特別限定。
<含水物之濃縮方法>
本發明之含水物之濃縮方法係使用本發明之正滲透處理系統者。
本發明之含水物之濃縮方法中，使用正滲透膜單元(半透膜單元)，使低滲透壓溶液接觸具有半透膜性能之薄膜層側，使高滲透壓溶液接觸其相反側，或者使高滲透壓溶液接觸薄膜層側，使低滲透壓溶液接觸其相反側。進而，使水自含水物經由膜向高滲透壓溶液滲透，藉此進行含水物之濃縮或脫水。
作為成為濃縮及脫水之對象之含水物，只要為可藉由正滲透膜單元進行濃縮之含水物，則並無特別限制。濃縮之對象物可為有機化合物及無機化合物中之任意者。
於對包含有機化合物之溶液進行濃縮或脫水之情形時，作為該有機化合物，例如可列舉：乙酸、丙烯酸、丙酸、甲酸、乳酸、草酸、酒石酸、苯甲酸等羧酸類；磺酸、亞磺酸、巴比妥酸、尿酸、苯酚、烯醇、二酮型化合物、苯硫酚、醯亞胺、肟、芳香族磺醯胺、一級硝基化合物、二級硝基化合物等有機酸類；甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等低級醇類；碳數6以上之高級醇類；乙二醇、丙二醇等二醇類；戊烷、己烷、癸烷、十一烷、環辛烷等脂肪族烴；苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴；礦物油；丙酮、甲基異丁基酮等酮類；乙醛等醛類；二烷、四氫呋喃等醚類；二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺；吡啶等含氮有機化合物；乙酸酯、丙烯酸酯等酯類等；另外，亦可列舉二甲基亞碸等產業用或試驗研究用所一般使用之有機溶劑、糖類、肥料、酵素等。
濃縮或脫水對象之含水物亦可為與水形成混合物之高分子化合物。作為上述高分子化合物，例如可列舉：聚乙二醇、聚乙烯醇等多元醇類；聚胺類；聚磺酸類；聚丙烯酸等聚羧酸類；聚丙烯酸酯等聚 羧酸酯類；藉由接枝聚合等而經改性之改性高分子化合物類；藉由使烯烴等非極性單體與具有羧基等極性基之極性單體進行共聚合所獲得之共聚合高分子化合物類等。
濃縮或脫水對象之含水物亦可為如乙醇水溶液之共沸混合物。具體而言，例如可列舉：乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇等醇類與水之混合物；乙酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯等酯類與水與之混合物；甲酸、異丁酸、戊酸等羧酸類與水之混合物；苯酚、苯胺等芳香族有機化合物與水之混合物；乙腈、丙烯腈等含氮化合物與水之混合物等。藉由使用本發明之正滲透處理系統，較藉由蒸餾之濃縮而效率更高，可選擇性地去除水而將共沸混合物進行濃縮。
濃縮或脫水對象之含水物亦可為如乳膠之水與聚合物之混合物。作為乳膠所使用之聚合物，例如可列舉：聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、丙烯酸系樹脂、聚烯烴、乙烯-乙烯醇共聚物等烯烴-極性單體共聚物；聚苯乙烯、聚乙烯醚、聚醯胺、聚酯、纖維素衍生物等熱塑性樹脂；尿素樹脂、酚系樹脂、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯等熱硬化性樹脂；天然橡膠、聚異戊二烯、聚氯丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物等橡膠等。乳膠中亦可包含界面活性劑。
作為濃縮或脫水對象之含水物，進而可列舉：果汁、酒類、食醋等液體食品；液體肥料；生活排水、工業排水等排水；回收有揮發性有機化合物(VOC)之水溶液等。若於液體食品之濃縮時應用本發明之方法，則不同於蒸發等需要加熱之方法，可於低溫下進行濃縮，因此可於無損風味之情況下實現濃縮或減容，就該方面而言特別令人期待。
本發明之正滲透膜具有耐酸性。因此，本發明之濃縮方法亦可有效用於例如自水與乙酸之混合物等含水有機酸之有機酸之濃縮；用以促進酯化反應之反應系統中之水之去除等。
於對包含無機化合物之水溶液進行濃縮或脫水之情形時，作為該無機化合物，例如可列舉：金屬粒子；金屬離子、硫酸根離子、硝酸根離子等陰離子等。
<溶液之稀釋方法>
本發明之溶液之稀釋方法係使用本發明之正滲透處理系統者。
本發明之溶液之稀釋方法中，使用正滲透膜單元(半透膜單元)，使低滲透壓溶液接觸作為分離活性層之薄膜層側，使高滲透壓溶液接觸其相反側，或者使高滲透壓溶液接觸薄膜層側，使低滲透壓溶液接觸其相反側。進而，使水自低滲透壓溶液經由正滲透膜向高滲透壓溶液滲透，藉此稀釋高滲透壓溶液。作為稀釋之對象物，並無特別限定，例如可列舉肥料、冷媒等。
低滲透壓溶液及高滲透壓溶液分別亦可於利用本發明之正滲透處理系統進行處理前，藉由以過濾等公知技術進行前處理而去除微粒子等異物。
進行稀釋時之溫度並無特別限定。
<發電方法>
本發明之發電方法係使用本發明之正滲透處理系統者。
本發明之發電方法中，使用正滲透膜單元(半透膜單元)，使低滲透壓溶液接觸作為分離活性層之薄膜層側，使高滲透壓溶液接觸其相反側，或者使高滲透壓溶液接觸薄膜層側，使低滲透壓溶液接觸其相反側。進而，使水自低滲透壓溶液經由正滲透膜向高滲透壓溶液移動，藉此增大高滲透壓溶液之流量，藉由該所增大之流量驅動水流發電機而進行發電。
[實施例]
以下藉由揭示實施例而更詳細地說明本發明。然而，本發明之範圍並不限定於該等實施例。
以下之實施例及比較例中之評價分別基於以下之方法。
1.支持層及正滲透膜之形狀特性之評價
(1)中空纖維之內徑及外徑
關於中空纖維膜之長邊方向之任意5處，對與該長邊方向垂直之剖面利用KEYENCE公司製造之數位顯微鏡(型式：VHX-5000)拍攝照片，分別計測各剖面圖像中之任意2點之內徑及外徑。並且將作為共10點之計測值之數平均值所獲得之平均內徑r(μm)及平均外徑R(μm)分別設為該中空纖維膜之內徑及外徑。
(2)膜厚
(2-1)平板膜之情形
於平板膜上呈5mm間隔之格子狀設定3點×3點(共9處)之測定點。使用針盤量規(尾崎製作所公司製造：PEACOCK No.25)測定該等各測定點處之膜厚，將作為數平均值所獲得之平均厚度Lp(μm)設為該平板膜之膜厚。
(2-2)中空纖維膜之情形
使用上述(1)中所求出之中空纖維膜之平均內徑r及平均外徑R，將依據數式(R-r)/2所求得之中空纖維膜之平均厚度Lh(μm)設為該中空纖維膜之膜厚。
(3)空隙率
(3-1)平板膜之空隙率(包括複合膜)
自平板膜切取5cm×5cm之試驗片，測定其質量G(g)。使用上述(2)中所求出之平均厚度Lp(μm)及質量平均密度ρ(g/cm3)，依據以下之數式：空隙率(%)={1-G/52/ρ/(Lp×10-4)}×100
而算出該平板膜之空隙率。上述數式中之質量平均密度ρ係由平板膜之質量G、構成平板膜之聚酮、聚酯及聚丙烯之質量密度、以及平板膜之單位面積重量所算出的質量平均密度。聚酮、聚酯及聚丙烯之質量密度分別設為1.3g/cm3、1.4g/cm3及0.9g/cm3。
(3-2)中空纖維膜之空隙率
中空纖維膜之膜部之空隙率係使用下述數式(3)而算出。
空隙率(%)=(1-G/ρ/V)×100 (3)
上述數式中之G為中空纖維膜之質量(g)，將10根長度70cm之中空纖維膜加以捆綁而測定。ρ為構成中空纖維膜之聚合物之密度(g/cm3)，於聚酮中空纖維膜之情形時使用1.30g/cm3之值，於聚醚碸中空纖維膜之情形時使用1.37g/cm3之值。V為中空纖維膜之膜部之體積(cm3)，由利用上述(2)之方法所測得之中空纖維膜之外徑、利用下述(5)之方法所測得之中空纖維膜之膜部之平均厚度、及中空纖維之長度(70cm)及根數(10根)而算出。
(4)最大孔徑
關於支持層之最大孔徑，使用PMI公司製造之Perm-Porometer(型式：CFP-1200AEX)作為測定裝置，使用PMI公司製造之Galwick(表面張力=15.6dynes/cm)作為浸液，依據JIS K3832(泡點法)進行測定。
(5)聚酮支持層之膜部之平均厚度、及薄膜層(聚醯胺層)之平均厚度
將積層有聚醯胺薄膜層之聚酮膜(平板膜或中空纖維膜)加以冷凍並割斷，製作剖面樣品。對該剖面樣品使用掃描式電子顯微鏡(日立製作所製造，型式：S-4800)，於加速電壓1.0kV、WD5mm基準±0.7mm、及發射電流設定10±1μA之條件下進行觀察，獲得SEM像。由所獲得之SEM像，分別測定聚酮支持層之膜部之平均厚度、與聚醯胺薄膜層之平均厚度。
2.正滲透膜性能評價
(1)構造參數S、水透過係數A及鹽透過係數B之測定(平板膜之情形，實施例1~6及比較例1~7)
對各實施例及比較例中所獲得之滲透膜，進行壓力驅動之逆滲透處理試驗與正滲透驅動之正滲透處理試驗兩者，藉此求出表示支持層之內部濃差極化程度之指標的構造參數S之值、以及表示薄膜層之透過性能的水透過係數A及鹽透過係數B之值。
[逆滲透處理試驗]
對超純水或0.1M之NaCl水溶液於0MPa~2MPa之範圍內加壓而進行逆滲透處理，求出透水量Jw water RO或Jw NaCl RO(單位：L‧m-2‧h-1)、及鹽截留率R(單位：%)(=1-(供給液之NaCl濃度/透過液之NaCl濃度))，依據下述數式算出薄膜層之水透過係數A與鹽透過係數B。計算兩係數時，以Sidney Loeb et al.,J.Membr.Sci.,129(1997),pp243-249、及K.L.Lee et al.,J.Membr.Sci.,8(1981),pp141-171作為參考。
A=Jw water RO/△P
B=Jw NaCl RO((1-R)/R)exp(-Jw NaCl RO/kf)
P：施加壓力
R：截留率(=1-Cp/Cb)
Cp：透過水濃度
Cb：供給液整體之溶液濃度
kf：物質移動係數(=Jw NaCl RO/ln[△P(1-Jw NaCl RO/Jw water RO)/(πb-πp)]
πp：透過水之滲透壓
πb：溶液整體之滲透壓
[正滲透處理試驗]
使用0.3M~1.2M之NaCl水溶液作為濃溶液(Draw solution)，使 用超純水作為稀溶液(Feed Solution)，使薄膜層朝向稀溶液側而進行正滲透處理。並且測定透水量Jw FO(單位：L．m-2．h-1)，將上述所求出之水透過係數A及鹽透過係數B代入下述數式，藉此算出支持層之構造參數S。計算構造參數S時，以A.Tiraferri et al.,J.Membr.Sci.,367(2011),pp340-352作為參考。
Jw FO=(D/S)ln[(B+AπDS)/(AπFS+B+Jw FO)]
D：溶質之擴散係數
πDS：濃溶液整體之滲透壓
πFS：稀溶液整體之滲透壓
支持層之構造參數S理論上表示膜厚×彎曲率/空隙率，為支持層內部之溶質擴散之難易度之指標。因此，構造參數S越小則溶質越容易於支持層內部擴散，內部濃差極化變小。
(2)透水量及鹽之逆擴散之測定(中空纖維膜模組之情形，實施例X1~X4及比較例X1)
於各實施例及比較例中所獲得之中空纖維膜模組之芯側導管(圖1中之符號10及11)利用配管連接裝有純水30L之50L箱體，利用泵使該純水循環。於上述箱體裝備有電導率計，可測定鹽向純水之移動。另一方面，於殼側導管(圖1中之符號3及4)利用配管連接裝有濃度3.5質量%之食鹽水20L之50L箱體，利用泵使該食鹽水循環。芯側之箱體與殼側之箱體分別設置於天平上，可測定鹽及水之移動。將芯側之流量設為2.2L/min、殼側之流量設為8.8L/min，同時使該等運轉，分別測定鹽之移動量與水之移動量。由該水之移動量算出透水量，由鹽之移動量算出鹽之逆擴散。
(3)透水量及鹽之逆擴散之測定(正滲透膜流動系統之情形，高滲透壓溶液=食鹽水，實施例Y1~Y3及比較例Y1~Y3)
分別使用各實施例及比較例中所獲得之複合中空纖維膜模組， 將連接於芯側導管之50L箱體之內容物設為試驗液A(純水30L)、試驗液B(包含純水28.5L及甲苯1.73L(質量比95：5)之溶液)、或試驗液C(包含純水29.85L及丙酮0.19L(質量比99.5：0.5)之溶液)，將連接於殼側導管之50L箱體之內容物設為濃度3.5質量%之食鹽水20L，除此以外，以與上述(2)相同之方式分別使兩箱體之內容物循環，分別測定鹽之移動量及水之移動量。並且由該水之移動量算出透水量，由鹽之移動量算出鹽之逆擴散。
(4)透水量之測定(正滲透膜流動系統之情形，高滲透壓溶液=有機化合物溶液，實施例Y4及比較例Y4)
分別使用實施例Y4及比較例Y4中所獲得之複合中空纖維膜模組，將連接於殼側導管之50L箱體之內容物設為濃度15質量%之聚乙二醇200(東京化成工業股份有限公司製造)水溶液20L，除此以外，以與上述(2)相同之方式使純水及聚乙二醇水溶液循環，測定水之移動量。由該水之移動量算出透水量。
進而，關於聚乙二醇之滲漏，藉由以下之方法進行評價。
將與上述相同之條件下之10分鐘之運轉作為1循環，重複10次該循環而進行試驗。並且，將10次試驗後之芯側(純水)之液體取出10ml置於玻璃板上，於100℃下加熱20分鐘而去除水分後，對所殘餘之物質使用紅外分光光度計(日本分光股份有限公司製造，型式：FT/IR-6200)進行IR測定，檢測有無聚乙二醇，藉此評價聚乙二醇有無滲漏。
(5)耐壓性之測定(平板膜之情形，實施例1~6及比較例1~7)
上述2(1)中，將改變對超純水或NaCl水溶液之施加壓力而進行逆滲透處理試驗時滲透膜未發生破膜之最大壓力作為該滲透膜之耐壓性 之值。
<平板狀正滲透膜之製作及性能評價>
[實施例1]
使用敷料器將由聚酮(Asahi Kasei Fibers股份有限公司製造，極限黏度：2.2dl/g，重量平均分子量：200,000)10質量%、間苯二酚58.5質量%及水31.5質量%所構成之聚合物溶液澆鑄於玻璃基板上。將澆鑄後之玻璃基板浸漬於包含水/甲醇混合溶劑(75/25(w/w))之凝固浴中而形成聚酮多孔膜(非對稱膜)。對所獲得之聚酮多孔膜依序利用水、丙酮及己烷進行清洗，加以風乾而獲得厚度70μm、空隙率80.6%、及藉由泡點法所測得之最大孔徑為150nm之聚酮支持層。
於所獲得之聚酮支持層上(較緻密一面側)塗佈包含1,3-苯二胺2質量%、樟腦磺酸4質量%、三乙基胺2質量%及十二烷基硫酸鈉0.25質量%之胺水溶液(薄膜層形成用塗佈液)，靜置300秒。其後，為了去除多餘之胺水溶液而將膜垂直地靜置60秒。繼而，於塗佈面上塗佈濃度0.15質量%之1,3,5-苯三甲醯氯(trimesic acid trichloride)之己烷溶液，靜置120秒。其後，為了去除多餘之1,3,5-苯三甲醯氯溶液而將膜垂直地靜置60秒，獲得積層體。
對如此所獲得之積層體，於90℃下進行600秒之退火處理，利用水充分洗淨，藉此獲得於聚酮支持層上形成有聚醯胺薄膜層之正滲透膜1。
對正滲透膜1藉由上述方法進行評價。使用濃溶液(0.6M之NaCl水溶液)之情形時之透水量JW FO為19.5Lm-2h-1，水透過係數A為1.21Lm-2h-1bar-1，鹽透過係數B為0.20Lm-2h-1，構造參數S為200μm，並且耐壓性為1.2MPa。
[實施例2~5]
上述實施例1中，將聚酮支持層形成時之凝固液之組成、聚酮支持層之厚度、及薄膜層形成用塗佈液之組成分別變更為如表1之記載，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得正滲透膜2~5。
對該等正滲透膜藉由上述方法進行評價。將評價結果示於表3。
[實施例6]
於實施親水處理後之聚丙烯製之紡黏不織布(膜厚：247μm，空隙率87%)之單面塗佈由聚酮10質量%、間苯二酚58.5質量%及水31.5質量%構成之聚合物溶液後，浸漬於包含水/甲醇混合溶劑(60/40(w/w))之凝固浴中而製作聚酮複合膜。將所獲得之聚酮複合膜依序利用水、丙酮及己烷進行清洗，加以風乾而獲得厚度269μm、空隙率81.5%、及藉由泡點法所測得之最大孔徑為150nm之聚酮支持層。
使用該支持層，除此以外，以與實施例4相同之方式於該支持層上形成聚醯胺薄膜層，藉此獲得正滲透膜6。
對所獲得之正滲透膜6藉由上述方法進行評價。將評價結果示於表3。
該實施例6中，藉由使用空隙率較高之不織布作為聚酮多孔膜之補強材，而於維持較高透水性之同時提高耐壓性。
[比較例1]
使用敷料器將由聚碸(Sigma Aldrich製造，重量平均分子量：22,000)15質量%及1-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)85質量%構成之聚合物溶液(多孔層形成用塗佈液)澆鑄於預先經NMP潤濕之不織布上。將澆鑄後之不織布浸漬於包含水之凝固浴中而形成聚碸多孔膜。將所獲得之聚碸多孔膜反覆利用水進行清洗，加以風乾而獲得聚碸支持層。作為上述不織布，使用聚對苯二甲酸乙二酯製之紡黏不織布(膜厚350μm，空隙率86%)。
於所獲得之聚碸支持層上以與實施例1相同之方式形成聚醯胺表層而製作正滲透膜11。該比較例1之實施係以Alberto Tiraferri et al.,J.Membr.Sci.,367(2011),pp340-352之記載作為參考。再者，對該正滲透膜11，無法藉由泡點法測定支持層之最大孔徑，因此判斷其最大孔徑未達35nm。
對所獲得之正滲透膜11藉由上述方法進行評價。將評價結果示於表3。
[比較例2]
使用敷料器將由聚碸(Sigma Aldrich製造，重量平均分子量：22,000)12質量%及2-吡咯啶酮(BL)88質量%構成之聚合物溶液(多孔層形成用塗佈液)於溫度25℃及濕度70%之環境下澆鑄於玻璃基板上。將澆鑄30秒後之玻璃基板浸漬於包含水之凝固浴中24小時而形成聚碸多孔膜。將所獲得之聚碸多孔膜反覆利用水進行清洗，加以風乾後，自玻璃基板剝離而獲得聚碸支持層。於所獲得之聚碸支持層上以與實施例1相同之方式形成聚醯胺表層而製作正滲透膜12。
該比較例2之實施係以Journal of Membrane Science,362(2010),pp360-373之記載作為參考。
對所獲得之正滲透膜12藉由上述方法進行評價。將評價結果示於表3。
[比較例3]
上述比較例1中，將多孔層形成用塗佈液之組成變更為如表2之記載，除此以外，以與比較例1相同之方式獲得正滲透膜13。
對該正滲透膜13藉由上述方法進行評價。將評價結果示於表3。
比較例2中所獲得之正滲透膜12上針孔較多，無法進行性能評價。
[比較例4]
於使聚醚酮(比濃黏度0.96dl/g，玻璃轉移點151℃，熔點373℃)80g溶解於濃度87.6質量%之硫酸920g所得之聚合物溶液中添加6g之純水而製成製膜原液。使用敷料器於玻璃板上以100μm之厚度塗佈製膜原液後，浸漬於使重量平均分子量為1,000之聚乙二醇溶解於濃度75質量%之硫酸所得之24℃之凝固浴中，而形成聚醚酮多孔膜。
將所獲得之聚醚酮多孔膜利用流水清洗3小時，繼而於乙醇中浸漬3小時後，加以風乾而獲得聚醚酮支持層。該多孔膜支持層之最大孔徑為140nm，空隙率為66%。
於該聚醚酮支持層上以與實施例1相同之方式形成聚醯胺薄膜層，藉此獲得正滲透膜14。
該正滲透膜14上針孔較多，無法進行性能評價。
[比較例5]
比較例5中，使用親水性聚偏二氟乙烯(Merck Milipore公司製造之親水性PVDF，品名「Durapore」)作為支持層。
於該PVDF支持層上以與實施例1相同之方式形成聚醯胺薄膜層，藉此獲得正滲透膜15。
對所獲得之正滲透膜15藉由上述方法進行評價。將評價結果示於表3。
[比較例6及7]
比較例6中使用HTI公司製造之三乙酸纖維素複合膜作為正滲透膜16，比較例7中使用HTI公司製造之三乙酸纖維素非對稱膜作為正滲透膜17，除此以外，藉由上述方法進行評價。將評價結果示於表3。
關於表2中之聚合物之詳細說明分別如下所述。
聚碸：Sigma Aldrich製造，重量平均分子量：22,000
聚醚碸：BASF公司製造，品名「Ultrason」
表2中之溶劑之簡稱分別為如下含義。
NMP：N-甲基-2-吡咯啶酮
BL：2-吡咯啶酮
由表1~3所示之結果可知，使用聚酮作為支持層之正滲透膜1~6、與使用聚碸作為支持層之正滲透膜11以及市售之正滲透膜16及17相比，構造參數S顯著變小，可獲得較高之透水量。推測於正滲透膜1~6中，由於支持層之構造適宜，故而支持層中之溶質之內部濃差極化變小，其結果，薄膜層間之有效滲透壓差變大，藉此透水量增大。
<中空纖維狀正滲透膜之製作及性能評價>
[實施例X1]
將由乙烯與一氧化碳完全交替共聚合所得之極限黏度2.2dl/g之聚酮以聚合物濃度成為15質量%之方式添加於65質量%間苯二酚水溶液中，於80℃下攪拌溶解2小時，進行脫泡而獲得均勻透明之濃液。
使用圖3所示之構造之套管噴孔之紡口(D1：0.6mm，D2：0.33mm，D3：0.22mm)，將溫度調整於50℃之上述濃液(濃液黏度：100poise)自外側之輪狀噴孔、將25質量%之甲醇水溶液自內側之圓形噴孔
同時吐出至包含濃度40質量%之甲醇水溶液之凝固浴中。提撈凝固物，一面水洗一面捲取而獲得中空纖維膜。將所獲得之中空纖維膜切斷成長度70cm，使之成束並進行水洗。對水洗後之中空纖維膜束利用丙酮進行溶劑置換，繼而利用己烷進行溶劑置換後，於50℃下進行乾燥。如此所獲得之聚酮中空纖維膜之空隙率為78%，最大孔徑為 130nm。
將上述聚酮中空纖維膜1,500根填充於直徑5cm、長度50cm之圓筒狀塑膠殼體內，利用接著劑固定兩端部，藉此製作具有圖1所示之構造之聚酮中空纖維膜模組。
繼而，將包含間苯二胺2.0質量%、樟腦磺酸4.0質量%、三乙基胺2.0質量%及十二烷基硫酸鈉0.25質量%之水溶液(第1單體溶液)填充於上述模組之芯側(中空纖維之內側)，靜置300秒。其後，排出溶液，向芯側通入空氣而將過量附著於中空纖維膜之溶液去除。繼而，將0.15質量%濃度之1,3,5-苯三甲醯氯之己烷溶液(第2單體溶液)以1.5L/min之流量送至模組之芯側，送液時間為120秒，而進行界面聚合。此時之芯側壓力及殼側壓力兩者均設為常壓，聚合溫度設為25℃。繼而，向上述模組之芯側流入90℃之氮氣600秒後，將殼側及芯側兩者利用純水洗淨，藉此製作於聚酮中空纖維膜之內側表面積層有聚醯胺薄膜層之正滲透中空纖維膜模組。
對該正滲透中空纖維膜模組藉由上述方法進行評價，結果透水量為18.5kg/(m2×hr)，鹽之逆擴散為1.2g/(m2×hr)。將該模組分解而測得之聚酮中空纖維膜之外徑為1,080μm，其膜部之厚度為150μm，聚醯胺薄膜層之厚度為0.3μm。
[實施例X2及X3、以及比較例X1]
將實施例X1中濃液之組成、與自外側輪狀噴孔之濃液之吐出同時地自內側圓形噴孔吐出之液體之濃度、及第1單體溶液之組成分別設為如表4之記載，除此以外，以與實施例X1相同之方式製作正滲透中空纖維膜模組並進行評價。比較例X1中，將所獲得之中空纖維膜切斷成長度70cm，使之成束並進行水洗後，製作模組，供於界面聚合。
將評價結果示於表5。
[實施例X4]
將實施例X3中所獲得之聚酮中空纖維膜浸漬於包含間苯二胺2.0質量%、樟腦磺酸4.0質量%、三乙基胺2.0質量%及十二烷基硫酸鈉0.25質量%之水溶液(第1單體溶液)中後，於室溫下靜置300秒。繼而，浸漬於0.15質量%濃度之1,3,5-苯三甲醯氯己烷溶液(第2單體溶液)中120秒而進行界面聚合。繼而，於氮氣環境下、90℃下乾燥600秒，藉此製作於聚酮中空纖維膜之外表面積層有聚醯胺薄膜層之聚酮中空纖維膜。
將上述於外側表面積層有聚醯胺薄膜層之聚酮中空纖維膜1,500根填充於直徑5cm、長度50cm之圓筒狀塑膠殼體內，利用接著劑固定兩端部，藉此製作具有圖1所示之構造之模組。進而，將殼側與芯側兩者利用純水洗淨，藉此製作於聚酮中空纖維膜之外側表面積層有聚醯胺薄膜層之正滲透中空纖維膜模組。
對該正滲透中空纖維膜模組以與實施例X1相同之方式進行評價，將結果示於表5。
關於表4中之聚合物之詳細說明分別如下所述。
聚酮：乙烯與一氧化碳之完全交替共聚物，極限黏度=2.2dl/g
聚醚碸：BASF公司製造，商品名「Ultrason」
由表4及表5之結果可知，於聚酮中空纖維膜之外側表面及內側表面中之任一面積層有聚醯胺薄膜層之正滲透中空纖維膜不僅透水量較高，且可將自濃溶液側之鹽之逆擴散限制於較低程度。
<中空纖維狀正滲透膜之重複試驗>
以下之實施例及比較例中，使用以與上述實施例X1及比較例X1相同之方式所製作之中空纖維膜模組進行重複試驗。
[實施例Y1]
以與上述實施例X1相同之方式製作於聚酮中空纖維膜之內表面積層有聚醯胺薄膜層之正滲透中空纖維膜模組(半透膜單元)。
對該中空纖維膜模組，使用濃度3.5質量%之食鹽水20L作為高滲透壓溶液，使用試驗液A(純水30L)作為低滲透壓溶液，測定透水量及鹽之逆擴散，結果該正滲透中空纖維模組之透水量為18.5kg/(m2×hr)，鹽之逆擴散為1.2g/(m2×hr)。
使用上述測定後之正滲透中空纖維模組，重複進行9次相同之測定(合計10次)。第10次之透水量為18.5kg/(m2×hr)，鹽之逆擴散為1.2g/(m2×hr)。
將上述10次測定後之模組分解而測得之聚酮中空纖維膜之直徑為1,080μm，其膜部之厚度為150μm，聚醯胺薄膜層之厚度為0.3μm。肉眼觀察下支持層之樣態未見特別變化。
[實施例Y2及Y3、以及比較例Y1~Y3]
上述實施例Y1中，分別使用表6中記載之以與實施例或比較例相同之方式所製作之 模組作為正滲透中空纖維膜模組，並且分別使用表6中記載之試驗液作為低滲透壓溶液，除此以外，以與實施例Y1相同之方式關於透水量及鹽之逆擴散進行重複試驗。
將評價結果示於表6。
由表6可知，將聚酮多孔膜用作支持層之本發明之正滲透膜系統經驗證即便於低滲透壓溶液包含對支持層有浸蝕性之有機化合物(甲苯或丙酮)之情形時，亦可長時間穩定地發揮較高之透水性，且亦將自高滲透壓溶液之鹽之逆擴散維持於較低程度。
[實施例Y4]
以與上述實施例X1相同之方式製作於聚酮中空纖維膜之內表面積層有聚醯胺薄膜層之正滲透中空纖維膜模組。
對該中空纖維膜模組，使用水作為低滲透壓溶液，使用濃度15質量%之聚乙二醇200(東京化成工業股份有限公司製造)水溶液作為高滲透壓溶液，測定透水量，結果為5.6kg/(m2×hr)。
使用上述測定後之正滲透中空纖維模組，重複進行9次相同之測定(合計10次)。第10次之透水量為5.6kg/(m2×hr)，自10次試驗後之芯側(純水)之液體中未檢測到聚乙二醇。
將該模組分解而測得之聚酮中空纖維膜之直徑為1,080μm，其膜部之厚度為150μm，聚醯胺薄膜層之厚度為0.3μm。肉眼觀察下支持層之樣態未見特別變化。
[比較例Y4]
上述實施例Y4中，使用以與上述比較例X1相同之方式所製作之模組作為正滲透中空纖維膜模組，除此以外，以與實施例Y4相同之方式進行重複試驗。
將評價結果示於表7。
由表7可知，將聚酮多孔膜用作支持層之本發明之正滲透膜系統經驗證即便於高滲透壓溶液包含對支持層有浸蝕性之有機化合物(聚乙二醇)之情形時，亦可長時間穩定地發揮較高之透水性，且亦將自高滲透壓溶液之溶質成分之逆擴散維持於較低程度。
另一方面，比較例Y4中，因聚乙二醇導致聚醚碸支持層劣化，若長時間使用則有性能下降之傾向。
以上對本發明之實施形態進行了說明，但本發明並不限定於此，可於未脫離發明主旨之範圍內適當變更。
[產業上之可利用性]
本發明之正滲透處理系統不僅水之透過性優異，並且對有機性化合物具有充分之耐久性，因此可較佳地用於例如海水之淡水化、鹽水之脫鹽、排水處理、各種有用物質之濃縮、油/氣挖掘中之伴隨水之處理、利用滲透壓不同之兩種液體之發電、糖類/肥料/冷媒之稀釋等。
1‧‧‧正滲透膜處理用之中空纖維膜模組
2‧‧‧筒狀殼體
3‧‧‧殼側導管
4‧‧‧殼側導管
5‧‧‧正滲透中空纖維膜束
5a‧‧‧正滲透中空纖維膜
6‧‧‧接著劑固定部
7‧‧‧接著劑固定部
8‧‧‧集管部
9‧‧‧集管部
10‧‧‧芯側導管
11‧‧‧芯側導管
A1‧‧‧第1區域
A2‧‧‧第2區域

Claims (18)

  1. 一種正滲透膜，其特徵在於：於聚酮支持層積層有具有半透膜性能之薄膜層，構成上述聚酮之重複單元中，包含70莫耳%以上之下述式(2)所表示之1-氧代三亞甲基重複單元：-CH2-CH2-C(=O)- (2)。
  2. 如請求項1之正滲透膜，其中上述具有半透膜性能之薄膜層係包含乙酸纖維素、聚醯胺、聚乙烯醇/聚哌醯胺複合膜、磺化聚醚碸、聚哌醯胺或聚醯亞胺之薄膜層。
  3. 如請求項1或2之正滲透膜，其中上述具有半透膜性能之薄膜層為厚度0.05~2μm之聚醯胺薄膜層。
  4. 如請求項3之正滲透膜，其中上述聚醯胺薄膜層結合於上述聚酮支持層。
  5. 如請求項4之正滲透膜，其中上述聚醯胺薄膜層藉由界面聚合而結合於上述聚酮支持層。
  6. 如請求項1或2之正滲透膜，其中上述聚酮支持層具有藉由泡點法所測得之最大孔徑為50nm以上之細孔。
  7. 如請求項1或2之正滲透膜，其中上述聚酮支持層之空隙率為70%以上。
  8. 如請求項1或2之正滲透膜，其中上述聚酮支持層為平板形狀。
  9. 如請求項1或2之正滲透膜，其中上述聚酮支持層為中空纖維形狀。
  10. 如請求項9之正滲透膜，其中上述具有半透膜性能之薄膜層係積層於上述中空纖維形狀之聚酮支持層之外側表面及內側表面中 之任一面。
  11. 如請求項9之正滲透膜，其中上述中空纖維形狀之聚酮支持層具有100~3,000μm之外徑及10~400μm之厚度。
  12. 一種正滲透中空纖維膜模組，其特徵在於具有如下構造：將包含複數片如請求項9至11中任一項之正滲透膜之纖維束收納於筒狀殼體內，藉由接著固定部將該纖維束之兩端固定於該筒狀殼體。
  13. 一種正滲透處理系統，其特徵在於具備：包含如請求項1至11中任一項之正滲透膜之半透膜單元、介隔上述半透膜單元而相互隔開之第1區域及第2區域、向上述第1區域供給低滲透壓溶液之低滲透壓溶液供給部、及向上述第2區域供給高滲透壓溶液之高滲透壓溶液供給部，並且具有如下功能：產生自供給有上述低滲透壓溶液之上述第1區域經由上述半透膜單元向供給有上述高滲透壓溶液之上述第2區域之流體移動。
  14. 如請求項13之正滲透處理系統，其中上述低滲透壓溶液及上述高滲透壓溶液中之至少一者包含有機化合物。
  15. 一種造水方法，其特徵在於：使用如請求項13或14之正滲透處理系統，使水自低滲透壓溶液向高滲透壓溶液移動後，自該高滲透壓溶液回收水。
  16. 一種含水物之濃縮方法，其特徵在於：使用如請求項13或14之正滲透處理系統，自含水物中去除水。
  17. 一種溶液之稀釋方法，其特徵在於：使用如請求項13或14之正滲透處理系統，藉由自低滲透壓溶液向高滲透壓溶液移動之水而稀釋該高滲透壓溶液。
  18. 一種發電方法，其特徵在於：使用如請求項13或14之正滲透處 理系統，使水自低滲透壓溶液向高滲透壓溶液移動而增大該高滲透壓溶液之流量，並且藉由該所增大之流量驅動水流發電機而進行發電。
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