WO2012090457A1 - スパイラル型分離膜エレメント - Google Patents

スパイラル型分離膜エレメント Download PDF

Info

Publication number
WO2012090457A1
WO2012090457A1 PCT/JP2011/007212 JP2011007212W WO2012090457A1 WO 2012090457 A1 WO2012090457 A1 WO 2012090457A1 JP 2011007212 W JP2011007212 W JP 2011007212W WO 2012090457 A1 WO2012090457 A1 WO 2012090457A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
separation membrane
central tube
wound body
membrane element
spiral
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/007212
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
眞一 地蔵
敏充 浜田
康弘 宇田
和仁 吉田
Original Assignee
日東電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日東電工株式会社 filed Critical 日東電工株式会社
Priority to CN201180063092.2A priority Critical patent/CN103298545B/zh
Priority to KR1020137019838A priority patent/KR101532155B1/ko
Priority to US13/976,317 priority patent/US9504963B2/en
Publication of WO2012090457A1 publication Critical patent/WO2012090457A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
    • B01D63/101—Spiral winding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
    • B01D63/107—Specific properties of the central tube or the permeate channel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/003—Membrane bonding or sealing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/107—Organic support material
    • B01D69/1071—Woven, non-woven or net mesh
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1213—Laminated layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1216—Three or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/08—Polysaccharides
    • B01D71/10—Cellulose; Modified cellulose
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/30—Polyalkenyl halides
    • B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/02—Specific tightening or locking mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/04—Specific sealing means
    • B01D2313/042—Adhesives or glues
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/12—Specific discharge elements

Definitions

  • the present invention relates to a spiral separation membrane element using a separation membrane.
  • Patent Document 1 describes a spiral separation membrane element having a wound body in which a separation membrane, a supply-side channel material, and a permeate-side channel material are wound around a central tube.
  • the wound body is joined to the central tube at both axial ends.
  • the wound body is joined to the central tube at both axial ends.
  • two rectangular separation membranes sandwiching a permeate-side channel material are bonded to each other on three sides by an adhesive to form an envelope wound around a central tube, and two of them face each other. It is described that the separation membrane is bonded to the central tube at the end face of the wound body using an adhesive on the side.
  • the spiral type separation membrane element When using a spiral type separation membrane element, the spiral type separation membrane element is loaded into a cylindrical pressure vessel, and the supply side and the permeation side sandwich the separation membrane while allowing the raw fluid to flow into the pressure vessel. Give the pressure difference. Thereby, concentration or separation by the separation membrane is performed.
  • the spiral separation membrane element may be exposed to a high temperature environment.
  • a treatment liquid that has become high temperature or vapor is supplied to the spiral separation membrane element.
  • a spiral separation membrane element used for extraction of alcohol or the like using a pervaporation (PV) method or a vapor permeation (VP) method for example, see Patent Document 3
  • PV pervaporation
  • VP vapor permeation
  • the spiral separation membrane element When the spiral separation membrane element is used in a high-temperature environment as described above, thermal stress is applied to the joint portion that joins them due to the difference in material between the separation membrane and the central tube. That is, the separation membrane repeatedly expands and contracts as the temperature changes due to the start and stop of the operation, thereby applying stress to the joint. As a result, the joining part may peel from the central tube only by joining the wound body to the central tube at the end face.
  • an object of the present invention is to provide a spiral separation membrane element that can prevent separation of a joint from a central tube.
  • the present invention provides at least one of a wound body including a separation membrane, a central tube penetrating the wound body along a central axis of the wound body, and the wound body.
  • a joining portion joined to the central tube at an end surface, a holding portion located inside the end surface of the wound body, and an outer peripheral surface of the central tube formed integrally with the holding portion
  • a spiral separation membrane comprising: a joining portion including an extending portion extending in a direction in which the end face of the wound body faces from the holding portion; and a restraining member for securing the extending portion to the central tube.
  • the radially outward expansion of the joint portion is restrained by the restraining member. Therefore, peeling of the joint from the central tube can be prevented.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of a spiral separation membrane element according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is a side cross-sectional view showing a state in which the constraining member in the second embodiment binds the extending portion of the joint portion.
  • FIG. 1 shows a spiral separation membrane element 1A (hereinafter simply referred to as “separation membrane element 1A”) according to a first embodiment of the present invention.
  • the separation membrane element 1A includes a wound body 3 including a separation membrane 31 (see FIG. 3), a central tube 2 penetrating the wound body 3 along a central axis of the wound body 3, and a wound body 3.
  • a pair of joint portions 4 joined to the central tube 2 at both end faces 3a is provided.
  • the exterior material 6 surrounding the wound body 3 is used in order to protect the wound body 3, the exterior material 6 surrounding the wound body 3 is used.
  • end members are disposed on both sides of the wound body 3 in the axial direction in order to protect the end face of the wound body 3 and to prevent the wound body 3 from extending in a telescopic manner. It is preferable.
  • the raw fluid is supplied into the separation membrane element 1A from one end face 3a of the wound body 3, and the raw fluid is separated into a permeated fluid and a concentrated fluid by the separation membrane 31.
  • the permeating fluid is guided to the outside through the central tube 2, and the concentrated fluid is discharged from the other end surface 3 a of the wound body 3.
  • the separation membrane element 1A is used for seawater desalination
  • the raw fluid, the permeating fluid, and the concentrated fluid are all liquid.
  • the separation membrane element 1A is used for concentration of an alcohol solution or separation of alcohol from an alcohol solution using the PV method or VP method
  • at least the permeating fluid is steam, and the raw fluid and the concentrated fluid are entirely Depending on the system configuration, it becomes liquid or vapor.
  • the central tube 2 functions as a fluid collecting tube that collects permeated fluid.
  • the central tube 2 is formed with a plurality of introduction holes 21 through which permeated fluid flows.
  • a known constituent material of the fluid collecting pipe can be used.
  • a resin material such as acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer resin (ABS resin), polyphenylene ether resin (PPE resin), polysulfone resin (PSF resin), or a metal material such as stainless steel or titanium can be used.
  • ABS resin acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer resin
  • PPE resin polyphenylene ether resin
  • PSF resin polysulfone resin
  • a metal material such as stainless steel or titanium
  • the center tube 2 made of a metal material is preferably used.
  • the inner diameter of the center tube 2 varies depending on the size of the wound body 3 to be used, but is about 20 to 100 mm, for example.
  • the thickness of the central tube 2 varies depending on the application, but is about 1 to 7 mm, for example.
  • the wound body 3 has a bag-like membrane leaf in which separation membranes 31 are superimposed on both surfaces of a permeate-side flow path member 32 and is wound around the central tube 2 together with the supply-side flow path member 33. It is formed by turning.
  • the number of membrane leaves and supply-side flow path members 33 need not be one, and may be a plurality.
  • the pair of separation membranes 31, the permeate-side channel material 32, and the supply-side channel material 33 constituting the membrane leaf have a rectangular shape in which the winding direction is one opposite side direction.
  • the separation membranes 31 are bonded to each other by an adhesive so that the membrane leaf is formed in a bag shape that opens in one direction, and the opening communicates with the introduction hole 21 of the central tube 2.
  • the permeate-side channel material 32 forms a channel for allowing a permeate fluid to flow between the separation membranes 31 bonded to each other.
  • the supply-side channel material 33 forms a channel for flowing the raw fluid between the surrounding portions of the wound membrane leaf.
  • the separation membrane 31 includes a skin layer 31a that faces the supply-side flow path member 33, a support layer 31b that supports the skin layer 31a, and a nonwoven fabric 31c that is bonded to the support layer 31b.
  • the skin layer 31a is a homogeneous film having no holes.
  • a flat film made of a known material such as polyphenylene sulfide (PPS), polyvinylidene fluoride (PVDF), polydimethylsiloxane (PDMS), or a cellulose resin, or a composite film thereof may be used. It can.
  • the skin layer 31a is preferably made of a fluorine-containing resin or a cellulose resin.
  • Examples of the material constituting the support layer 31b include PVDF, and examples of the material constituting the nonwoven fabric 31c include PPS.
  • the permeate-side channel material 32 and the supply-side channel material 33 for example, a resin net made of PPS or ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) can be used.
  • the mesh of the supply-side channel material 33 is preferably larger than the mesh of the transmission-side channel material 32.
  • the exterior material 6 surrounding the wound body 3 is formed, for example, by coating the outer peripheral surface of the wound body 3 with glass fiber reinforced plastic (FRP) or silicone resin.
  • FRP glass fiber reinforced plastic
  • the joint portions 4 arranged at both ends in the axial direction of the wound body 3 are made of an adhesive.
  • the adhesive that constitutes the joint 4 may be the same as or different from the adhesive that bonds the separation membranes 31 together.
  • the adhesive constituting the joint 4 for example, any conventionally known adhesive such as a thermosetting resin adhesive such as urethane resin, epoxy resin, or silicone resin, or hot melt adhesive is used. can do.
  • a thermosetting resin adhesive such as urethane resin, epoxy resin, or silicone resin, or hot melt adhesive.
  • silicone resin adhesive because it is excellent in heat resistance and rich in flexibility.
  • each joint 4 is formed in an annular shape that extends from the end surface 3a of the wound body 3 to both sides in the axial direction along the outer peripheral surface of the center tube 2.
  • each joint portion 4 has a holding portion 41 located inside the end surface 3 a of the wound body 3, and an extending portion 42 formed integrally with the holding portion 41.
  • the extending part 42 extends from the holding part 41 in a direction in which the end surface 3a of the wound body 3 faces.
  • the extending portion 42 is secured to the central tube 2 by a restraining member.
  • a clamp member 5A capable of clamping the central tube 2 from above the extending portion 42 is employed as the restraining member.
  • the clamp member 5 ⁇ / b> A has a pair of clamp pieces 51 and 52 whose fixed portions protrude from both ends of the semicircle. Then, by fastening the fixing portions of the clamp pieces 51 and 52 with bolts 53, the extending portion 42 is pressed from the periphery by the clamp pieces 51 and 52 and is secured to the central tube 2.
  • the configuration of the clamp member 5A is not limited to this.
  • the clamp member 5A may have a substantially ⁇ -shaped shape in which a part of a circle is opened outward, and the opening forming portion may be fastened by a bolt and a nut. .
  • the clamp member 5A is preferably made of a material having a small linear expansion coefficient, such as stainless steel. Or as a material which comprises 5 A of clamp members, even if it is a plastic material, if a linear expansion coefficient is smaller than the adhesive agent which comprises the junction part 4, it is employable.
  • an adhesive constituting the joint 4 is applied to two predetermined areas on the outer peripheral surface of the center tube 21 that are separated from each other.
  • the membrane leaf and the supply-side flow path member 33 are wound around the central tube 2 in a state where the applied adhesive is exposed so as to be exposed on both sides, and the adhesive is cured in that state.
  • the joining part 4 which consists of the holding
  • the clamp member 5 ⁇ / b> A is attached to the extending portion 42.
  • the outward expansion of the joint portion 4 in the radial direction is restricted by the clamp member 5A. Therefore, even if the separation membrane element 1A is exposed to a high temperature environment and the separation membrane 31 repeatedly expands and contracts, it is possible to prevent the joining portion 4 from peeling off from the center tube 2.
  • a spiral separation membrane element 1B according to a second embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as “separation membrane element 1B”) will be described.
  • the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • 5A shows only one end portion of the separation membrane element 1B, the opposite end portion has the same configuration.
  • a cylindrical member 5B having an inner diameter larger than the outer diameter of the center tube 2 is employed as a restraining member for securing the extending portion 42 to the center tube 2.
  • the cylindrical member 5B is inserted through the central tube 2 so as to be in close contact with the end surface 3a of the wound body 3, and the gap between the cylindrical member 5B and the central tube 2 is filled with the extending portion.
  • the cylindrical member 5B is fixed to the central tube 2 by the extending portion 42.
  • the cylindrical member 5B is preferably made of a material having a small linear expansion coefficient, like the clamp member 5A of the first embodiment.
  • the membrane leaf and the supply-side flow path member 33 are wound around the central tube 2 to form the wound body 3, and then the cylindrical member 5B is pierced into the central tube 2 from both sides of the wound body 3 to Adhere to the surface 3a.
  • an adhesive constituting the joint portion 5 is poured into the gap between the cylindrical member 5B and the central tube 21 and the adhesive is filled into the gap between the cylindrical member 5B and the central tube 2. Thereafter, the adhesive is cured.
  • the joint portion 4 including the holding portion 41 and the extending portion 42 is formed, and the cylindrical member 5B is fixed to the central tube 2 by the extending portion 42.
  • the tubular member 5B restrains the joint portion 4 from spreading outward in the radial direction. Therefore, even if the separation membrane element 1B is exposed to a high temperature environment and the separation membrane 31 repeatedly expands and contracts, it is possible to prevent the joining portion 4 from peeling off from the center tube 2.
  • both the pair of joint portions 4 have the extended portions 42, but either one of the joint portions 4 may not have the extended portions 42.
  • only the joint 4 having the extension 42 corresponds to the joint of the present invention. That is, the joining part of this invention should just join the wound body 3 with the center pipe
  • the extending portion 42 does not necessarily need to be annular.
  • the extending part 42 may be composed of a plurality of strips that are arranged at equiangular intervals and extend from the holding part 41 in the axial direction of the central tube 2.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

　スパイラル型分離膜エレメント（１Ａ）は、分離膜を含む巻回体（３）と、巻回体（３）の中心軸に沿って巻回体（３）を貫通する中心管（２）と、巻回体（３）を少なくとも一方の端面（３ａ）で中心管（２）と接合する接合部（４）とを備えている。接合部（４）は、巻回体（３）の端面（３ａ）よりも内側に位置する保持部（４１）、および保持部（４１）と一体的に形成された延在部（４２）を有している。さらに、スパイラル型分離膜エレメント（１Ａ）は、中心管（２）に対して延在部（４２）を固縛する拘束部材（５Ａ）を備えている。

Description

スパイラル型分離膜エレメント
　本発明は、分離膜を用いたスパイラル型分離膜エレメントに関する。
　従来から、液体や気体などの原流体を濃縮したり原流体から特定成分を分離したりするために、管状型、中空糸型、スパイラル型、プリーツ型などの種々の分離膜エレメントが用いられている。例えば、特許文献１には、分離膜、供給側流路材および透過側流路材を中心管の回りに巻き回した巻回体を有するスパイラル型分離膜エレメントが記載されている。
　スパイラル型分離膜エレメントでは、一般的に、巻回体が軸方向の両端で中心管に接合される。例えば、特許文献２には、透過側流路材を挟む２枚の矩形の分離膜同士を接着剤によって３辺で接着して中心管に巻き回されるエンベロープを形成するとともに、そのうちの向かい合う２辺の接着剤を使って分離膜を巻回体の端面で中心管に接着することが記載されている。
　スパイラル型分離膜エレメントを使用する際には、筒状の圧力容器内にスパイラル型分離膜エレメントを装填し、圧力容器内に原流体を流入させながら分離膜を挟んだ供給側と透過側とに圧力差を与える。これにより、分離膜による濃縮または分離が行われる。
　ところで、用途によっては、スパイラル型分離膜エレメントが高温環境下に曝されることがある。例えば、食品、医薬およびファインケミカルにおけるプロセス処理やこれらのプロセス後の排液処理に用いられるスパイラル型分離膜エレメントでは、高温または蒸気となった処理液がスパイラル型分離膜エレメントに供給される。また、パーベーパレーション（ＰＶ）法やベーパーパーミエーション（ＶＰ）法を利用したアルコールなどの抽出に用いられるスパイラル型分離膜エレメント（例えば、特許文献３参照）では、高温の水溶液から発生した高温の蒸気が分離膜を透過する。
特開２０００－３５４７４２号公報 特表２００９－５１８１８１号公報 特開平４－１８７２２０号公報
　上記のように高温環境下でスパイラル型分離膜エレメントが使用されると、分離膜と中心管の材質の違いによりそれらを接合する接合部に熱応力がかかる。すなわち、運転の開始および停止による温度変化に伴い分離膜が膨張および収縮を繰り返し、これにより接合部に応力がかかる。その結果、巻回体を端面で中心管に接合しただけでは、接合部が中心管から剥離することがある。
　本発明は、このような事情に鑑み、中心管からの接合部の剥離を防止することができるスパイラル型分離膜エレメントを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明は、分離膜を含む巻回体と、前記巻回体の中心軸に沿って前記巻回体を貫通する中心管と、前記巻回体を少なくとも一方の端面で前記中心管と接合する接合部であって、前記巻回体の端面よりも内側に位置する保持部、および前記保持部と一体的に形成された、前記中心管の外周面に沿って前記保持部から前記巻回体の端面が面する方向に延びる延在部を含む接合部と、前記中心管に対して前記延在部を固縛する拘束部材と、を備える、スパイラル型分離膜エレメントを提供する。
　上記の構成によれば、拘束部材によって接合部の径方向外側への広がりが拘束される。従って、中心管からの接合部の剥離を防止することができる。
本発明の第１実施形態に係るスパイラル型分離膜エレメントの断面図 第１実施形態における拘束部材が接合部の延在部を固縛した状態を示す側面断面図 巻回体の構成図 分離膜の構成図 図５Ａは本発明の第２実施形態に係るスパイラル型分離膜エレメントの断面図、図５Ｂは第２実施形態における拘束部材が接合部の延在部を固縛した状態を示す側面断面図
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。
　（第１実施形態）
　図１に、本発明の第１実施形態に係るスパイラル型分離膜エレメント１Ａ（以下、単に「分離膜エレメント１Ａ」という。）を示す。この分離膜エレメント１Ａは、分離膜３１（図３参照）を含む巻回体３と、巻回体３の中心軸に沿って巻回体３を貫通する中心管２と、巻回体３を両端面３ａで中心管２と接合する一対の接合部４とを備えている。また、本実施形態では、巻回体３を保護するために、巻回体３を取り巻く外装材６が用いられている。なお、巻回体３の軸方向の両側には、巻回体３の端面を保護するため、および巻回体３がテレスコピック状に伸張することを防止するために、端部材が配置されていることが好ましい。
　分離膜エレメント１Ａには、巻回体３の一方の端面３ａから内部に原流体が供給され、この原流体が分離膜３１によって透過流体と濃縮流体とに分離される。透過流体は、中心管２を通じて外部に導かれ、濃縮流体は、巻回体３の他方の端面３ａから排出される。例えば、分離膜エレメント１Ａが海水淡水化に用いられる場合には、原流体、透過流体および濃縮流体は全て液体である。また、分離膜エレメント１ＡがＰＶ法やＶＰ法を利用した例えばアルコール溶液の濃縮またはアルコール溶液からのアルコールの分離に用いられる場合には、少なくとも透過流体は蒸気であり、原流体および濃縮流体は全体のシステム構成に応じて液体または蒸気となる。
　中心管２は、透過流体を集める集流体管として機能するものである。中心管２には、内部に透過流体を流入させる複数の導入孔２１が形成されている。
　中心管２の構成材料には、公知の集流体管の構成材料を使用できる。例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ樹脂）、ポリサルフォン樹脂（ＰＳＦ樹脂）などの樹脂材、あるいはステンレス鋼、チタンなどの金属材を使用できる。特に、高温で運転する場合には、金属材で構成された中心管２が好ましく用いられる。
　中心管２の内径は、使用される巻回体３の大きさに応じて異なるが、例えば２０～１００ｍｍ程度である。中心管２の肉厚は、用途に応じて異なるが、例えば１～７ｍｍ程度である。
　巻回体３は、図３に示すように、透過側流路材３２の両面に分離膜３１が重ね合わされた袋状の膜リーフが、供給側流路材３３と共に中心管２の回りに巻き回されることにより形成されている。なお、膜リーフおよび供給側流路材３３の枚数は、１枚である必要はなく、複数枚であってもよい。
　膜リーフを構成する一対の分離膜３１および透過側流路材３２、ならびに供給側流路材３３は、巻き回される方向が一方の対辺方向となる矩形状をなしている。分離膜３１同士は、膜リーフが一方向に開口する袋状となるように３辺で接着剤により接着されており、その開口が中心管２の導入孔２１と連通している。透過側流路材３２は、互いに接着される分離膜３１同士の間に透過流体を流すための流路を形成する。供給側流路材３３は、巻き回される膜リーフの周回部分同士の間に原流体を流すための流路を形成する。
　分離膜３１としては、用途によって種々の構成のものを使用することができる。例えば、ＰＶ法やＶＰ法では、図４に示すような構成の分離膜３１を用いることができる。この分離膜３１は、供給側流路材３３と対向するスキン層３１ａと、スキン層３１ａを支持する支持層３１ｂと、支持層３１ｂに接合された不織布３１ｃとを含む。
　スキン層３１ａは、孔のない均質膜である。スキン層３１ａとしては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）やセルロース系樹脂などの公知の材料からなる平膜、またはこれらの複合膜を用いることができる。中でも、高温処理に用いる場合の耐熱性の観点から、スキン層３１ａはフッ素含有樹脂やセルロース系樹脂で構成されていることが好ましい。
　支持層３１ｂを構成する材料としては、例えばＰＶＤＦが挙げられ、不織布３１ｃを構成する材料としては、例えばＰＰＳが挙げられる。
　透過側流路材３２および供給側流路材３３としては、例えばＰＰＳやエチレン－クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）からなる樹脂製ネットを用いることができる。ただし、供給側流路材３３の網目は、透過側流路材３２の網目よりも大きいことが好ましい。
　巻回体３を取り巻く外装材６は、例えば、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）やシリコーン樹脂を巻回体３の外周面にコーティングすることにより形成される。
　巻回体３の軸方向の両端部に配置された接合部４は、接着剤で構成されている。この接合部４を構成する接着剤は、分離膜３１同士を接着する接着剤と同じであってもよいし異なっていてもよい。接合部４を構成する接着剤としては、例えば、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン樹脂系などの熱硬化性樹脂接着剤、またはホットメルト接着剤などの従来から公知の何れの接着剤を使用することができる。ただし、作業性の観点からは、加熱により硬化可能な熱硬化性樹脂接着剤を用いることが好ましい。中でも、シリコーン樹脂系接着剤を用いることが、耐熱性に優れ、柔軟性に富む点で好ましい。
　本実施形態では、それぞれの接合部４が、中心管２の外周面に沿って巻回体３の端面３ａから軸方向の両側に延びるような環状の形状に形成されている。具体的には、それぞれの接合部４が、巻回体３の端面３ａよりも内側に位置する保持部４１と、保持部４１と一体的に形成された延在部４２とを有している。延在部４２は、保持部４１から巻回体３の端面３ａが面する方向に延びている。そして、延在部４２は、拘束部材によって中心管２に対して固縛される。
　本実施形態では、拘束部材として、中心管２を延在部４２の上からクランプ可能なクランプ部材５Ａが採用されている。クランプ部材５Ａは、図２に示すように、半円の両端から固定部が突出する一対のクランプ片５１，５２を有している。そして、それらのクランプ片５１，５２の固定部同士をボルト５３で締結することにより、延在部４２が周囲からクランプ片５１，５２に押圧されて中心管２に対して固縛される。ただし、クランプ部材５Ａの構成はこれに限られるものではない。例えば、クランプ部材５Ａは、円の一部を外向きに開口させた略Ω字状の形状を有しており、その開口形成部がボルトおよびナットによって締結される構造を有していてもよい。
　クランプ部材５Ａは、例えばステンレス鋼など線膨張係数が小さい材料で構成されていることが好ましい。あるいは、クランプ部材５Ａを構成する材料としては、プラスチック材でも、接合部４を構成する接着剤よりも線膨張係数が小さいものであれば採用可能である。
　次に、上述した分離膜エレメント１Ａの製造方法を説明する。
　まず、中心管２１の外周面における互いに離間する２箇所の所定領域に、接合部４を構成する接着剤を塗布する。ついで、膜リーフおよび供給側流路材３３を、塗布された接着剤が両側に露出するように位置合わせした状態で中心管２の回りに巻き回し、その状態で接着剤を硬化させる。これにより、保持部４１および延在部４２からなる接合部４が形成される。その後、延在部４２にクランプ部材５Ａを取り付ける。
　以上説明した分離膜エレメント１Ａでは、クランプ部材５Ａによって接合部４の径方向外側への広がりが拘束される。従って、分離膜エレメント１Ａが高温環境下に曝されて分離膜３１が膨張および収縮を繰り返したとしても、中心管２からの接合部４の剥離を防止することができる。
　（第２実施形態）
　次に、図５Ａおよび５Ｂを参照して、本発明の第２実施形態に係るスパイラル型分離膜エレメント１Ｂ（以下、単に「分離膜エレメント１Ｂ」という。）を説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態で説明した構成と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。また、図５Ａでは分離膜エレメント１Ｂの片側の端部のみを図示するが、反対側の端部も同様の構成である。
　本実施形態では、中心管２に対して延在部４２を固縛する拘束部材として、中心管２の外径よりも内径の大きな筒部材５Ｂが採用されている。筒部材５Ｂは巻回体３の端面３ａに密着するように中心管２に挿通され、筒部材５Ｂと中心管２との隙間が延在部４２で満たされている。そして、筒部材５Ｂは、延在部４２によって中心管２に固着されている。
　筒部材５Ｂは、第１実施形態のクランプ部材５Ａと同様に、線膨張係数の小さい材料で構成されていることが好ましい。
　次に、上述した分離膜エレメント１Ｂの製造方法を説明する。
　まず、膜リーフおよび供給側流路材３３を中心管２の回りに巻き回して巻回体３を形成した後に、その両側から筒部材５Ｂを中心管２に刺し通して巻回体３の両端面３ａに密着させる。ついで、筒部材５Ｂと中心管２１の隙間に接合部５を構成する接着剤を流し込み、その接着剤を筒部材５Ｂと中心管２の隙間に充填する。その後、接着剤を硬化させる。これにより、保持部４１および延在部４２からなる接合部４が形成され、延在部４２によって筒部材５Ｂが中心管２に固着される。
　以上説明した分離膜エレメント１Ｂでは、筒部材５Ｂによって接合部４の径方向外側への広がりが拘束される。従って、分離膜エレメント１Ｂが高温環境下に曝されて分離膜３１が膨張および収縮を繰り返したとしても、中心管２からの接合部４の剥離を防止することができる。
　（その他の実施形態）
　前記第１および第２実施形態では、一対の接合部４の双方が延在部４２を有していたが、どちらか一方の接合部４は延在部４２を有していなくてもよい。この場合、延在部４２を有する方の接合部４のみが本発明の接合部に相当する。すなわち、本発明の接合部は、巻回体３を少なくとも一方の端面３ａで中心管２と接合するものであればよい。
　また、拘束部材としてクランプ部材５Ａを採用する場合は、延在部４２は、必ずしも環状である必要はない。例えば、延在部４２は、等角度間隔で配置された、保持部４１から中心管２の軸方向に延びる複数の短冊片で構成されていてもよい。
　１Ａ，１Ｂ　スパイラル型分離膜エレメント
　２　　中心管
　３　　巻回体
　３ａ　端面
　３１　分離膜
　３１ａ　スキン層
　３１ｂ　支持層
　３１ｃ　不織布
　３２　透過側流路材
　３３　供給側流路材
　４　　接合部
　４１　保持部
　４２　延在部
　５Ａ　クランプ部材（拘束部材）
　５Ｂ　筒部材（拘束部材）

Claims (7)

  1. 　分離膜を含む巻回体と、
    　前記巻回体の中心軸に沿って前記巻回体を貫通する中心管と、
    　前記巻回体を少なくとも一方の端面で前記中心管と接合する接合部であって、前記巻回体の端面よりも内側に位置する保持部、および前記保持部と一体的に形成された、前記中心管の外周面に沿って前記保持部から前記巻回体の端面が面する方向に延びる延在部を含む接合部と、
    　前記中心管に対して前記延在部を固縛する拘束部材と、
    を備える、スパイラル型分離膜エレメント。
  2. 　前記拘束部材は、前記中心管を前記延在部の上からクランプ可能なクランプ部材である、請求項１に記載のスパイラル型分離膜エレメント。
  3. 　前記拘束部材は、前記巻回体の端面に密着するように前記中心管に挿通され、前記中心管との隙間が前記延在部で満たされた筒部材である、請求項１に記載のスパイラル型分離膜エレメント。
  4. 　前記中心管は、金属製である、請求項１～３のいずれか一項に記載のスパイラル型分離膜エレメント。
  5. 　前記接合部は、熱硬化性樹脂接着剤で構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のスパイラル型分離膜エレメント。
  6. 　前記巻回体は、透過側流路材の両面に前記分離膜が重ね合わされた袋状の膜リーフが、供給側流路材と共に前記中心管の回りに巻き回されることにより形成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のスパイラル型分離膜エレメント。
  7. 　前記分離膜は、前記供給側流路材と対向するスキン層と、前記スキン層を支持する支持層と、前記支持層に積層された不織布とを含み、
    　前記スキン層は、フッ素含有樹脂またはセルロース系樹脂で構成された、孔のない均質膜である、請求項６に記載のスパイラル型分離膜エレメント。
PCT/JP2011/007212 2010-12-27 2011-12-22 スパイラル型分離膜エレメント WO2012090457A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201180063092.2A CN103298545B (zh) 2010-12-27 2011-12-22 螺旋型分离膜元件
KR1020137019838A KR101532155B1 (ko) 2010-12-27 2011-12-22 스파이럴형 분리막 엘리먼트
US13/976,317 US9504963B2 (en) 2010-12-27 2011-12-22 Spiral separation membrane element

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-289481 2010-12-27
JP2010289481A JP5465654B2 (ja) 2010-12-27 2010-12-27 スパイラル型膜エレメント

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012090457A1 true WO2012090457A1 (ja) 2012-07-05

Family

ID=46382596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/007212 WO2012090457A1 (ja) 2010-12-27 2011-12-22 スパイラル型分離膜エレメント

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9504963B2 (ja)
JP (1) JP5465654B2 (ja)
KR (1) KR101532155B1 (ja)
CN (1) CN103298545B (ja)
WO (1) WO2012090457A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6001013B2 (ja) * 2013-08-13 2016-10-05 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用スパイラル型モジュール
EP3706884A4 (en) * 2017-11-06 2022-01-12 Sandymount Technologies Corporation SANITARY MEMBRANE CARTRIDGE FOR REVERSE OSMOSIS FILTRATION

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01115410A (ja) * 1987-10-27 1989-05-08 Agency Of Ind Science & Technol 溶液間浸透装置
JPH105555A (ja) * 1996-06-21 1998-01-13 Toray Ind Inc 流体シール部品及びスパイラル型流体分離素子
JPH11179168A (ja) * 1997-12-25 1999-07-06 Kurita Water Ind Ltd 膜モジュールの運転方法
JP2000157844A (ja) * 1998-11-26 2000-06-13 Nippon Millipore Kk 薄膜接合方法並びにスパイラル多孔薄膜接合体
JP2003275545A (ja) * 2002-03-22 2003-09-30 Nitto Denko Corp スパイラル型膜エレメント及びその製造方法
JP2004074024A (ja) * 2002-08-19 2004-03-11 Kurita Water Ind Ltd スパイラル型膜エレメント及びその製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3117015A (en) * 1961-08-04 1964-01-07 Monroe Company Inc Roofing composition
US3177015A (en) * 1962-01-24 1965-04-06 Brown Co D S Pipe coupling of sponge elastomer
US3928204A (en) * 1974-06-27 1975-12-23 Frank A Thomas Interconnectors for spiral-wound filtration modules
JPH0692445B2 (ja) * 1985-11-19 1994-11-16 日本ペイント株式会社 塩基性複合樹脂粒子、その製法ならびに塗料用樹脂組成物
US4842736A (en) * 1988-09-06 1989-06-27 Desalination Systems, Inc. Spiral wound membrane
JP2878825B2 (ja) 1990-11-16 1999-04-05 日東電工株式会社 スパイラル型パーベーパレーション膜モジュール
EP0592706B1 (en) * 1992-10-13 1997-02-19 Deutsche Carbone Ag Use of cellulose ester blend membranes
US5702503A (en) * 1994-06-03 1997-12-30 Uop Composite gas separation membranes and making thereof
JPH11169683A (ja) * 1997-12-12 1999-06-29 Kurita Water Ind Ltd スパイラル型膜モジュール
JP2000354742A (ja) 1999-04-13 2000-12-26 Nitto Denko Corp スパイラル型分離膜エレメント
JP4650921B2 (ja) * 2003-04-03 2011-03-16 日東電工株式会社 スパイラル型分離膜エレメント
JP4485410B2 (ja) * 2005-05-23 2010-06-23 日東電工株式会社 スパイラル型分離膜エレメント及びその製造方法
US7951295B2 (en) 2005-12-07 2011-05-31 Dow Global Technologies Llc Insertion-point seal for spiral wound module
KR20080094836A (ko) 2006-03-13 2008-10-24 닛토덴코 가부시키가이샤 스파이럴형 막 엘리먼트
US8070088B2 (en) * 2007-11-16 2011-12-06 Cott Technologies, Inc. Permeate tube and related methods
US20120228208A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-13 General Electric Company Interconnector for filtration apparatus with reduced permeate pressure loss

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01115410A (ja) * 1987-10-27 1989-05-08 Agency Of Ind Science & Technol 溶液間浸透装置
JPH105555A (ja) * 1996-06-21 1998-01-13 Toray Ind Inc 流体シール部品及びスパイラル型流体分離素子
JPH11179168A (ja) * 1997-12-25 1999-07-06 Kurita Water Ind Ltd 膜モジュールの運転方法
JP2000157844A (ja) * 1998-11-26 2000-06-13 Nippon Millipore Kk 薄膜接合方法並びにスパイラル多孔薄膜接合体
JP2003275545A (ja) * 2002-03-22 2003-09-30 Nitto Denko Corp スパイラル型膜エレメント及びその製造方法
JP2004074024A (ja) * 2002-08-19 2004-03-11 Kurita Water Ind Ltd スパイラル型膜エレメント及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103298545A (zh) 2013-09-11
KR101532155B1 (ko) 2015-06-26
JP5465654B2 (ja) 2014-04-09
JP2012135720A (ja) 2012-07-19
CN103298545B (zh) 2015-08-26
US20130299416A1 (en) 2013-11-14
US9504963B2 (en) 2016-11-29
KR20130118931A (ko) 2013-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8991027B2 (en) Spiral wound filtration module
US4235723A (en) Reverse osmosis membrane module
KR101655489B1 (ko) 나선형으로 권취된 분리기 조립체용 중앙 코어 요소
JP5536078B2 (ja) 螺旋状に巻かれた膜セパレータアセンブリ
JP2000354742A (ja) スパイラル型分離膜エレメント
US9975090B2 (en) Double pass reverse osmosis separator module
KR102496293B1 (ko) 일체형 압력 모니터링을 포함하는 와권형 모듈 조립체
US20190388839A1 (en) Spiral wound membrane rolls and modules
JP5465654B2 (ja) スパイラル型膜エレメント
US20130220915A1 (en) Separation membrane element and fluid collecting tube for separation membrane element
US3581900A (en) Reverse osmosis liquid purification
US20150290589A1 (en) Encapsulating outer shell for membrane elements
JP2015150545A (ja) スパイラル型流体分離素子
US20150182918A1 (en) Multi-pass hyperfiltration system
US20020070158A1 (en) Membrane element and process for its production
JP2006218345A (ja) スパイラル型膜エレメント及びその製造方法
CA3024832C (en) Separation membrane module
JP2006326376A (ja) スパイラル型分離膜エレメント及びその製造方法
JP2005199141A (ja) スパイラル型膜エレメント及びその製造方法
WO2017073279A1 (ja) スパイラル型分離膜モジュール
JPH04247223A (ja) 中空糸膜モジュール
JPH10341A (ja) スパイラル型膜エレメントおよびその製造方法
JP5081217B2 (ja) 分離膜ユニット及びこれを備えた分離膜エレメント
WO2022235501A1 (en) Sanitary membrane leaf packet and membrane element including same
JP5136738B2 (ja) スパイラル型膜モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11853006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13976317

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137019838

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11853006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1