WO2014003171A1 - 分離膜および分離膜エレメント - Google Patents

分離膜および分離膜エレメント Download PDF

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flow path
separation
channel material
permeation
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洋帆 広沢
雅和 小岩
山田　博之
高木　健太朗
宜記 岡本
剛志 浜田
勝文 大音
将弘 木村
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東レ株式会社
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    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration

Definitions

  • the present invention relates to a separation membrane element used for separating components contained in a fluid such as liquid or gas.
  • Separation membranes used in separation methods using separation membrane elements are classified into microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, reverse osmosis membranes, and forward osmosis membranes in terms of their pore sizes and separation functions. These membranes are used, for example, in the production of drinking water from seawater, brackish water and water containing harmful substances, industrial ultrapure water, wastewater treatment and recovery of valuable materials. It is properly used depending on the separation component and separation performance.
  • separation membrane elements There are various types of separation membrane elements, but they are common in that the raw fluid is supplied to one surface of the separation membrane and the permeated fluid is obtained from the other surface.
  • the separation membrane element includes a large number of bundled separation membranes so that the membrane area per one separation membrane element is increased, that is, the amount of permeate fluid obtained per one separation membrane element is large. It is formed to become.
  • As the separation membrane element various shapes such as a spiral type, a hollow fiber type, a plate-and-frame type, a rotating flat membrane type, and a flat membrane integrated type have been proposed according to applications and purposes.
  • spiral separation membrane elements are widely used for reverse osmosis filtration.
  • the spiral separation membrane element includes a center tube and a laminate wound around the center tube.
  • the laminate includes a supply-side channel material that supplies the raw fluid to the surface of the separation membrane, a separation membrane that separates components contained in the raw fluid, and a permeate-side fluid that permeates the separation membrane and is separated from the supply-side fluid. It is formed by laminating permeation-side flow path materials for leading to
  • the spiral separation membrane element is preferably used in that a large amount of permeated fluid can be taken out because pressure can be applied to the raw fluid.
  • a polymer net is mainly used as a supply-side channel material in order to form a supply-side fluid channel.
  • a stacked type separation membrane is used as the separation membrane.
  • Laminate type separation membrane consists of a separation functional layer made of a crosslinked polymer such as polyamide, a porous resin layer made of a polymer such as polysulfone, and a nonwoven fabric made of a polymer such as polyethylene terephthalate, which are laminated from the supply side to the permeation side. Is a separation membrane.
  • a knitted member called a tricot having a smaller interval than the supply side channel material is used for the purpose of preventing the separation membrane from dropping and forming the permeation side channel.
  • Patent Document 1 proposes an element including a sheet-like material formed with irregularities as a permeate-side channel material.
  • an element that does not require a supply-side channel material such as a net or a permeation-side channel material such as a tricot is provided by including a sheet-like separation membrane including a porous support having irregularities and a separation active layer.
  • a supply-side channel material such as a net or a permeation-side channel material such as a tricot.
  • the above-mentioned separation membrane element is not sufficient in terms of performance improvement, particularly stable performance when operated for a long period of time.
  • an object of the present invention is to provide a separation membrane and a separation membrane element that can stabilize the separation and removal performance when the separation membrane element is operated under particularly high pressure.
  • the present invention has the following configurations (1) to (7).
  • a separation membrane comprising a separation membrane body provided with a supply-side surface and a permeation-side surface, and a plurality of flow path members fixed to the permeation-side surface of the separation membrane body, The weight W (g) of the plurality of flow path materials and the volume V (cm 3 ) excluding the impregnation portion on the permeation side surface of the plurality of flow path materials, A separation membrane that satisfies 1.0 ⁇ W / V ⁇ 2.5 and has a melting point of the flow path member measured by using a differential scanning calorimeter of 200 ° C. or less.
  • the separation membrane according to any one of (1) to (4) wherein the maximum value of the difference in thickness of all the flow path materials provided in the separation membrane is 0.25 mm or less.
  • the separation membrane main body includes a base material, a porous support layer provided on the base material, and a separation functional layer provided on the porous support layer, and the base material is a long fiber.
  • the separation membrane according to any one of (1) to (5) which is a nonwoven fabric.
  • a separation membrane element comprising the separation membrane according to any one of (1) to (6).
  • the density of the permeate-side channel material is in the above range, a highly efficient and stable permeate-side channel can be formed.
  • the deformation of the flow path material is small even under pressure operation, a high-performance and highly efficient separation membrane element having separation component removal performance and high permeation performance can be obtained.
  • FIG. 1 is a plan view showing a separation membrane provided with a flow path material provided continuously in the length direction of the separation membrane.
  • FIG. 2 is a plan view showing a separation membrane provided with a channel material provided discontinuously in the length direction of the separation membrane.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the separation membrane.
  • FIG. 4 is a developed perspective view showing one embodiment of the separation membrane element.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing one embodiment of the envelope-like film.
  • a separation membrane is a membrane that can separate components in a fluid supplied to the surface of the separation membrane and obtain a permeated fluid that has permeated through the separation membrane.
  • the separation membrane includes a separation membrane body and a plurality of flow path members arranged on the separation membrane body.
  • the separation membrane 1 of the present embodiment includes a separation membrane main body 2 and a permeate-side flow path material (flow path material) 3 as shown in FIGS.
  • the separation membrane body 2 includes a supply-side surface 21 and a permeation-side surface 22.
  • the “supply side surface” of the separation membrane body means a surface on the side to which the raw fluid is supplied, of the two surfaces of the separation membrane body.
  • the “transmission side surface” means the opposite side surface.
  • the surface on the separation functional layer 203 side is the surface 21 on the supply side
  • the surface on the material 201 side is the surface 22 on the transmission side.
  • the flow path material 3 is provided on the permeation side surface 22 of the separation membrane body 2 so as to form a permeation side flow path (flow path) 5. Details of each part of the separation membrane 1 will be described later.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis direction axes are shown.
  • the x-axis may be referred to as a first direction and the y-axis may be referred to as a second direction.
  • the separation membrane main body 2 is rectangular, and the first direction and the second direction are parallel to the outer edge of the separation membrane main body 2.
  • the first direction may be referred to as the width direction, and the second direction may be referred to as the length direction.
  • the separation membrane body a membrane having separation performance according to the method of use, purpose and the like is used.
  • the separation membrane body may be formed of a single layer or a composite membrane including a separation functional layer and a substrate. As shown in FIG. 3, in the composite membrane, a porous support layer 202 may be formed between the separation functional layer 203 and the base material 201.
  • the thickness of the separation functional layer is not limited to a specific value, but is preferably 5 to 3000 nm in terms of separation performance and permeation performance. Particularly for reverse osmosis membranes, forward osmosis membranes and nanofiltration membranes, the thickness is preferably 5 to 300 nm.
  • the thickness of the separation functional layer can be based on the conventional method for measuring the thickness of the separation membrane.
  • the separation membrane is embedded with resin, and an ultrathin section is prepared by cutting the separation membrane, and the obtained section is subjected to processing such as staining. Thereafter, the thickness can be measured by observing with a transmission electron microscope.
  • measurement can be made at intervals of 50 nm in the cross-sectional length direction of the pleat structure located above the porous support layer, the number of pleats can be measured, and the average can be obtained. it can.
  • the separation function layer may be a layer having both a separation function and a support function, or may have only a separation function.
  • the “separation function layer” refers to a layer having at least a separation function.
  • the separation functional layer has both a separation function and a support function
  • a layer containing cellulose, polyvinylidene fluoride, polyether sulfone, or polysulfone as a main component is preferably applied as the separation functional layer.
  • X contains Y as a main component means that the Y content in X is 50 wt% or more, preferably 70 wt% or more, more preferably 80 wt%. % Or more, more preferably 90% by weight or more, and most preferably 95% by weight or more.
  • the total amount of these components only needs to satisfy the above range.
  • a crosslinked polymer is preferably used in terms of easy pore diameter control and excellent durability.
  • a polyamide separation functional layer obtained by polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, an organic-inorganic hybrid functional layer, and the like are preferably used in terms of excellent separation performance of components in the raw fluid.
  • These separation functional layers can be formed by polycondensation of monomers on the porous support layer.
  • the separation functional layer can contain polyamide as a main component.
  • a film is formed by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide by a known method. For example, by applying a polyfunctional amine aqueous solution to the porous support layer, removing the excess amine aqueous solution with an air knife or the like, and then applying an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide, the polyamide separation functional layer Is obtained.
  • the separation functional layer may have an organic-inorganic hybrid structure containing Si element or the like.
  • the separation functional layer having an organic-inorganic hybrid structure include the following compounds (A) and (B): (A) a silicon compound in which a reactive group and a hydrolyzable group having an ethylenically unsaturated group are directly bonded to a silicon atom, and (B) a compound other than the compound (A) and having an ethylenically unsaturated group Compounds can be included.
  • the separation functional layer may contain a condensate of the hydrolyzable group of the compound (A) and a polymer of the ethylenically unsaturated group of the compounds (A) and / or (B).
  • the separation functional layer is A polymer formed by condensation and / or polymerization of only the compound (A), -The polymer formed by superposing
  • the polymer includes a condensate.
  • the compound (A) may be condensed through a hydrolyzable group.
  • the hybrid structure can be formed by a known method.
  • An example of a method for forming a hybrid structure is as follows.
  • a reaction solution containing the compound (A) and the compound (B) is applied to the porous support layer.
  • heat treatment may be performed.
  • a polymerization initiator, a polymerization accelerator and the like can be added during the formation of the separation functional layer.
  • the surface of the membrane may be hydrophilized with, for example, an alcohol-containing aqueous solution or an alkaline aqueous solution before use.
  • the porous support layer is a layer that supports the separation functional layer, and is also referred to as a porous resin layer.
  • the material used for the porous support layer and the shape thereof are not particularly limited, but may be formed on the substrate with a porous resin, for example.
  • a porous resin for example.
  • the porous support layer polysulfone, cellulose acetate, polyvinyl chloride, epoxy resin or a mixture and laminate of them is used, and polysulfone with high chemical, mechanical and thermal stability and easy to control pore size. Is preferably used.
  • the porous support layer gives mechanical strength to the separation membrane and does not have separation performance like a separation membrane for components having a small molecular size such as ions.
  • the pore size and pore distribution of the porous support layer are not particularly limited.
  • the porous support layer may have uniform and fine pores, or the side on which the separation functional layer is formed. It may have a pore size distribution such that the diameter gradually increases from the surface to the other surface.
  • the projected area equivalent circle diameter of the pores measured using an atomic force microscope or an electron microscope on the surface on the side where the separation functional layer is formed is 1 nm or more and 100 nm or less. preferable.
  • the pores on the surface on the side where the separation functional layer is formed in the porous support layer preferably have a projected area equivalent circle diameter of 3 nm to 50 nm. .
  • the thickness of the porous support layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 20 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, and more preferably 30 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less for the purpose of giving strength to the separation membrane.
  • the morphology of the porous support layer can be observed with a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, or an atomic microscope.
  • a scanning electron microscope after peeling off the porous support layer from the substrate, it is cut by the freeze cleaving method to obtain a sample for cross-sectional observation.
  • the sample is thinly coated with platinum, platinum-palladium or ruthenium tetrachloride, preferably ruthenium tetrachloride, and observed with a high-resolution field emission scanning electron microscope (UHR-FE-SEM) at an acceleration voltage of 3 to 6 kV.
  • UHR-FE-SEM high-resolution field emission scanning electron microscope
  • an S-900 electron microscope manufactured by Hitachi, Ltd. can be used. Based on the obtained electron micrograph, the film thickness of the porous support layer and the projected area equivalent circle diameter of the surface can be measured.
  • the thickness and pore diameter of the porous support layer are average values, and the thickness of the porous support layer is an average value of 20 points measured at intervals of 20 ⁇ m in a direction perpendicular to the thickness direction by cross-sectional observation. Moreover, a hole diameter is an average value of each projected area circle equivalent diameter measured about 200 holes.
  • the porous support layer is prepared by pouring an N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) solution of the above polysulfone on a base material described later, for example, a densely woven polyester cloth or non-woven fabric to a certain thickness. It can be produced by molding and wet coagulating it in water.
  • DMF N, N-dimethylformamide
  • the porous support layer is “Office of Saleen Water Research and Development Progress Report” No. 359 (1968).
  • the polymer concentration, the temperature of the solvent, and the poor solvent can be adjusted.
  • a predetermined amount of polysulfone is dissolved in DMF to prepare a polysulfone resin solution having a predetermined concentration.
  • this polysulfone resin solution is applied to a substrate made of polyester cloth or nonwoven fabric to a substantially constant thickness, and after removing the surface solvent in the air for a certain period of time, the polysulfone is coagulated in the coagulation liquid.
  • the separation membrane body may have a substrate.
  • the base material it is preferable to use a fibrous base material in terms of strength, unevenness forming ability and fluid permeability.
  • either a long fiber nonwoven fabric or a short fiber nonwoven fabric can be preferably used.
  • the long fiber nonwoven fabric has excellent film-forming properties, when the polymer solution is cast, the solution penetrates through the permeation, the porous support layer peels off, and Can suppress the film from becoming non-uniform due to fluffing of the substrate and the like, and the occurrence of defects such as pinholes.
  • the base material is made of a long-fiber non-woven fabric composed of thermoplastic continuous filaments, compared to short-fiber non-woven fabrics, it suppresses the occurrence of non-uniformity and film defects caused by fiber fluffing during casting of a polymer solution. be able to.
  • the separation membrane is tensioned in the film-forming direction when continuously formed, it is preferable to use a long-fiber nonwoven fabric excellent in dimensional stability as a base material.
  • the fibers in the surface layer on the side opposite to the porous support layer are preferably longitudinally oriented compared to the fibers in the surface layer on the porous support layer side in terms of moldability and strength. According to such a structure, not only a high effect of preventing membrane breakage by maintaining strength is realized, but also a laminate comprising a porous support layer and a substrate when imparting irregularities to the separation membrane The moldability is improved, and the uneven shape on the surface of the separation membrane is stabilized, which is preferable.
  • the fiber orientation degree in the surface layer on the side opposite to the porous support layer of the long-fiber nonwoven fabric is preferably 0 ° to 25 °, and the fiber orientation degree in the surface layer on the porous support layer side And the orientation degree difference is preferably 10 ° to 90 °.
  • a heating process is included, but a phenomenon occurs in which the porous support layer or the separation functional layer contracts due to heating.
  • the shrinkage is remarkable in the width direction where no tension is applied in continuous film formation. Since shrinkage causes problems in dimensional stability and the like, a substrate having a small rate of thermal dimensional change is desired.
  • the difference between the fiber orientation degree on the surface layer opposite to the porous support layer and the fiber orientation degree on the porous support layer side surface layer is 10 ° to 90 °, the change in the width direction due to heat is suppressed. Can also be preferred.
  • the fiber orientation degree is an index indicating the direction of the fibers of the nonwoven fabric base material constituting the porous support layer.
  • the fiber orientation degree is an average value of angles between the film forming direction when continuous film formation is performed, that is, the longitudinal direction of the nonwoven fabric base material, and the fibers constituting the nonwoven fabric base material. That is, if the longitudinal direction of the fiber is parallel to the film forming direction, the fiber orientation degree is 0 °. If the longitudinal direction of the fiber is perpendicular to the film forming direction, that is, if it is parallel to the width direction of the nonwoven fabric substrate, the degree of orientation of the fiber is 90 °. Accordingly, the closer to 0 ° the fiber orientation, the longer the orientation, and the closer to 90 °, the lateral orientation.
  • the fiber orientation degree is measured as follows. First, 10 small piece samples are randomly collected from the nonwoven fabric. Next, the surface of the sample is photographed at 100 to 1000 times with a scanning electron microscope. In the photographed image, 10 samples are selected for each sample, and the angle when the longitudinal direction (longitudinal direction, film forming direction) of the nonwoven fabric is 0 ° is measured. That is, the angle is measured for a total of 100 fibers per nonwoven fabric. An average value is calculated from the angles of 100 fibers thus measured. The value obtained by rounding off the first decimal place of the obtained average value is the fiber orientation degree.
  • the thickness of the base material is preferably set so that the total thickness of the base material and the porous support layer is within the range of 30 ⁇ m to 300 ⁇ m, and preferably within the range of 50 ⁇ m to 250 ⁇ m.
  • (1-3) Permeation-side channel material As shown in FIGS. 1 to 3, a plurality of permeation-side channels are formed on the permeation-side surface 22 of the separation membrane body 2 so as to form a permeation-side channel 5.
  • a material (channel material) 3 is provided. “Provided to form a permeate-side flow path” means that the flow path is such that the permeated fluid that has permeated through the main body of the separation membrane can reach the water collecting pipe when the separation membrane is incorporated into a separation membrane element described later. It means that the material is formed. Details of the configuration of the channel material are as follows.
  • the weight of the flow path material is calculated by subtracting the weight of the separation membrane body from the weight of the entire separation membrane including the separation membrane body and the flow path material.
  • the volume of the channel material can be measured using a commercially available system such as a high-precision shape measurement system KS-1100 manufactured by Keyence Corporation. If the shape of the channel material is a wall shape to be described later, the area of the cross section may be measured, the length of the wall material may be measured, and the volume of the channel material may be calculated from the product thereof, or three-dimensional measurement The volume may be obtained from Further, a short shape such as a dot shape can be measured by three-dimensional measurement. That is, as will be described later, when the separation membrane body is impregnated with the component of the flow path material, the impregnated portion is not included in the volume of the flow path material.
  • KS-1100 high-precision shape measurement system
  • the melting point of the channel material measured using a differential scanning calorimeter is preferably 200 ° C. or less, and more preferably 100 to 170 ° C.
  • a material having a melting point in this range has high processability. Therefore, it becomes easy to change the density of the flow path material to the above range by the pressurizing heat treatment described later at the time of manufacture.
  • the melting point of any material is 200 ° C. or less.
  • the differential scanning calorimetry is performed as follows. About 10.00 mg of sample is packed in a special aluminum pan, (1) The temperature is raised from 30 ° C. to 250 ° C. at 10 ° C./min, held at 280 ° C. for 5 minutes, and then (2) from 250 ° C. to 30 ° C. The temperature is lowered at 10 ° C./min, held at 30 ° C. for another 5 minutes, and (3) the temperature is raised at 10 ° C./min. The melting point is determined from the peak top of the endothermic curve in (3) above. When a plurality of peak tops are observed, the peak top on the highest temperature side may be 200 ° C. or lower. For the measurement, for example, DSC6200 manufactured by Seiko Instruments Inc. can be used.
  • the flow path material 3 is formed of a material different from that of the separation membrane main body 2.
  • the different material means a material having a composition different from that of the material used in the separation membrane body 2.
  • the composition of the flow path material 3 is preferably different from the composition of the surface of the separation membrane body 2 on which the flow path material 3 is formed, that is, the surface on the permeate side. More preferably, the composition of the layer is also different.
  • Resin is used preferably.
  • polyolefins such as ethylene vinyl acetate copolymer resin, polyethylene, and polypropylene, and copolymerized polyolefins are preferable, and polymers such as urethane resins and epoxy resins can be selected. It can be used as a mixture comprising two or more types.
  • a thermoplastic resin is easy to mold, a channel material having a uniform shape can be formed.
  • the flow path material having a high density can be obtained although the melting point of the flow path material is not different from that before the pressure treatment.
  • a tricot that has been widely used in the past is a knitted fabric, and is composed of three-dimensionally intersecting yarns. That is, the tricot has a two-dimensionally continuous structure.
  • the height of the channel is smaller than the thickness of the tricot. That is, the entire thickness of the tricot cannot be used as the height of the flow path.
  • the flow path members 3 shown in FIGS. 1 to 3 are arranged so as not to overlap each other. Therefore, the thickness (that is, the height) of the flow path member 3 of the present embodiment is all utilized as the height of the flow path groove. Therefore, when the channel material 3 of the present embodiment is applied, the channel becomes higher than when a tricot having the same thickness as the channel material 3 is applied. That is, since the cross-sectional area of the flow path becomes larger, the flow resistance becomes smaller.
  • discontinuous refers to a structure in which a plurality of flow path materials 3 are separated from each other when the flow path material 3 is separated from the separation membrane body 2.
  • members such as nets, tricots, and films have a continuous and integral shape even when separated from the separation membrane body 2.
  • the separation membrane 1 can suppress the pressure loss when incorporated in the separation membrane element 100 described later.
  • the flow path material 3 is formed discontinuously only in the first direction (width direction), and in FIG. 2, either the first direction or the second direction (length direction). Are also formed discontinuously.
  • the separation membrane is preferably arranged so that the second direction thereof coincides with the winding direction. That is, as shown in FIG. 4, the separation membrane is preferably arranged so that the first direction is parallel to the longitudinal direction of the water collection pipe 8 and the second direction is orthogonal to the longitudinal direction of the water collection pipe 8.
  • the flow path material 3 is provided discontinuously in the first direction, and is provided so as to be continuous from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the second direction. That is, when the separation membrane 1 is incorporated into the separation membrane element 100 as shown in FIG. 4, the flow path material 3 is continuous from the inner end to the outer end of the separation membrane 1 in the winding direction (second direction). To be arranged.
  • the inner side in the winding direction is the side close to the water collecting pipe 8
  • the outer side in the winding direction is the side far from the water collecting pipe 8.
  • the flow path material 3 is provided at intervals in both the first direction (width direction) and the second direction (length direction). That is, in FIG. 2, the flow path material 3 is divided into a plurality of portions also in the second direction.
  • this form is a configuration in which the flow path 5 includes a branch point. That is, in the configuration of FIG. 2, the permeating fluid is divided by the flow path material 3 while flowing through the flow path 5, and can further merge downstream.
  • the flow path members 3 are arranged along a straight line in the length direction, and the gaps between the flow path members 3 in the width direction are also arranged along the straight line.
  • the present invention is limited to this. Is not to be done.
  • the flow path material is“ provided from one end to the other end of the separation membrane main body ”does not mean that the flow path material must be provided to the edge of the separation membrane main body.
  • the channel material may be disposed over the entire second direction of the separation membrane to such an extent that a permeate-side channel can be formed. It is not necessary to provide a flow path material at the adhesion portion with the other separation membrane on the permeate side surface. Further, in the separation membrane, it is not necessary to provide a flow path material at a portion where the separation membrane is bonded to the water collecting pipe. Due to other specifications or manufacturing reasons, a region where the flow path material is not disposed may be provided in some locations such as near the outer edge of the separation membrane.
  • the flow path member 3 may be arranged so that its longitudinal direction is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the water collecting pipe 8 when incorporated into the separation membrane element.
  • substantially perpendicular refers to a state in which the angle between the water collecting pipe 8 and the flow path member 3 is 75 ° to 105 °.
  • a to f indicate the following values.
  • d width of the channel material e: interval of the channel material in the length direction of the separation membrane body f: length of the channel material
  • a to f for example, a commercially available shape measurement system or a microscope Can be used.
  • Each value is obtained by performing measurement at 30 or more locations on one separation membrane, and calculating an average value by dividing the sum of these values by the number of measurement total locations.
  • each value obtained as a result of the measurement at at least 30 locations only needs to satisfy the above range.
  • the length a is the distance from one end of the separation membrane body 2 to the other end in the second direction. When this distance is not constant, the length a can be obtained by measuring this distance at 30 or more positions in one separation membrane body 2 and obtaining an average value.
  • the interval b between the flow path members 3 in the first direction corresponds to the width of the flow path 5.
  • the width of one flow path 5 is not constant in one cross section, that is, when the side surfaces of two adjacent flow path materials 3 are not parallel, the maximum width of one flow path 5 within one cross section
  • the average value of the minimum values is measured, and the average value is calculated.
  • the distance between the upper portions of two adjacent channel materials 3 Measure the distance between the lower parts and calculate the average value.
  • the interval of the flow path material 3 is measured in any 30 or more cross sections, and this average value is calculated in each cross section.
  • interval b is obtained by calculating an arithmetic mean value further from these average values.
  • the distance b is preferably 0.05 mm or more and 5 mm or less. Within this range, the pressure loss can be reduced while suppressing the film sagging.
  • the interval b is more preferably 0.2 mm or more and 2 mm or less, and further preferably 0.3 mm or more and 0.8 mm or less.
  • the thickness c is a difference in height between the flow path material and the surface of the separation membrane main body. As shown in FIG. 3, the thickness c is a difference in height between the highest portion of the flow path member 3 and the permeation side surface of the separation membrane body in a cross section perpendicular to the second direction. That is, regarding the thickness of the channel material, the thickness of the portion impregnated in the base material is not considered.
  • the thickness c is a value obtained by measuring and averaging the thickness of the flow path material 3 at 30 or more locations.
  • the thickness c of the flow path material may be obtained by observing a cross section of the flow path material in the same plane, or may be obtained by observing cross sections of the flow path material in a plurality of planes.
  • the thickness c is preferably 0.03 mm or more and 0.8 mm or less, more preferably 0.05 mm or more and 0.5 mm or less, and further preferably 0.1 mm. It is 0.4 mm or less.
  • the thickness c when the thickness c is small, the number of separation membranes filled in the separation membrane element can be increased. Therefore, although the flow resistance increases, the amount of water production tends to be improved by increasing the separation membrane area. is there. Therefore, the thickness c can be appropriately selected according to the use condition and purpose of the element.
  • the difference in height between the channel material and the adjacent channel material is small among the plurality of channel materials fixed in the separation membrane (more specifically, on the base material). If the difference in height is large, the separation membrane is distorted during pressure filtration, so that defects may occur in the separation membrane.
  • the difference in height between adjacent channel materials is preferably 0.1 mm or less, more preferably 0.06 mm or less, and even more preferably 0.04 mm or less.
  • the maximum difference (maximum height difference) of the thickness differences of all the flow path materials provided in the separation membrane is preferably 0.25 mm or less, particularly preferably 0.1 mm or less, Preferably it is 0.03 mm or less.
  • the width d is measured as follows. First, in one cross section perpendicular to the first direction, an average value of the maximum width and the minimum width of one flow path material 3 is calculated. That is, in the channel material 3 having a thin upper part and a thick lower part as shown in FIG. 3, the width of the lower part and the upper part of the channel material are measured, and the average value is calculated. Such an average value is calculated in at least 30 cross sections, and an arithmetic average thereof is calculated.
  • Width d is preferably 0.2 mm or more, more preferably 0.3 mm or more.
  • the width d is 0.2 mm or more, the shape of the flow path material can be maintained even when pressure is applied to the flow path material 3 during operation of the separation membrane element, and the permeation side flow path is stably formed.
  • the width d is preferably 2 mm or less, and more preferably 1.5 mm or less. When the width d is 2 mm or less, a sufficient flow path on the permeate side can be secured.
  • the width d of the channel material is wider than the interval b between the adjacent channel materials in the first direction, the pressure applied to each channel material can be dispersed.
  • the channel material 3 is formed so that its length is larger than its width.
  • Such a channel material 3 is also referred to as a “wall-like object”.
  • the interval e is a distance between the flow path members 3 in the second direction.
  • the interval e is preferably 0 mm or greater and 100 mm or less, and more preferably 0 mm or greater and 30 mm or less.
  • the distance e is within the above range, the pressure loss can be made relatively small while suppressing the sagging of the film.
  • the interval e is 0 mm.
  • the length f is the length of the flow path material 3 in the second direction.
  • the length f is obtained by measuring the length of 30 or more flow path members 3 in one separation membrane 1 and calculating an average value thereof.
  • the length f of the channel material may be equal to or less than the length a of the separation membrane body.
  • the length f is preferably 10 mm or more, more preferably 20 mm or more. Since the length f is 10 mm or more, the flow path is secured even under pressure.
  • the flow path material of the present embodiment can reduce pressure loss as compared with a flow path material having a continuous shape like a conventional tricot.
  • the leaf length can be made larger than that of the conventional technique even if the pressure loss is equal. If the leaf length can be increased, the number of leaves can be reduced.
  • a membrane leaf (or simply referred to as “leaf”) is cut into a length suitable for being incorporated into an element, and a pair of separation membranes (or supply side surfaces) whose supply side surfaces face each other. One separation membrane folded with the surface inside. In the membrane leaf, the supply-side channel material is sandwiched between the separation membranes.
  • the number of leaves can be particularly reduced. i) a 2 f 2 (b + c) 2 (b + d) ⁇ 10 ⁇ 6 / b 3 c 3 (e + f) 2 ⁇ 1400 and ii) 850 ⁇ a ⁇ 7000 and iii) b ⁇ 2 and iv) c ⁇ 0.5 And v) 0.15 ⁇ df / (b + d) (e + f) ⁇ 0.85
  • the flow path material (Ratio between the width and spacing of the channel material) The more the flow path material is arranged, that is, the wider the flow path material, the more easily the permeation side flow path can be secured stably even during pressure filtration.
  • the flow resistance increases as the permeation side flow path, that is, the distance (groove width) b between the flow path materials becomes narrower.
  • the balance between the width and the interval of the channel material is important, and in the first direction of the channel material, the ratio of the interval b of the channel material to the width d of the channel material is 0.3 or more and 1.3 or less.
  • the lower limit of the ratio of the distance b of the flow path material to the width d of the flow path material is more preferably 0.4 or more, and the upper limit is more preferably 1 or less, and is preferably 0.75 or less. Further preferred.
  • the thickness (height) of the flow path material is low and the width tends to be widened, so that the flow path tends to be narrow. If it does so, flow resistance will become large and the water production efficiency by pressure filtration will fall. Therefore, the balance between the width and height of the flow path material is weight, and the ratio of the thickness (height) of the flow path material to the width d of the flow path material is preferably 0.2 or more and 1 or less. More preferably, it is 25 or more and 0.7 or less.
  • the shape of the channel material is not particularly limited, but a shape that reduces the flow resistance of the channel and stabilizes the channel when permeated can be selected.
  • the shape of the flow path material may be a straight column shape, a trapezoidal shape, a curved column shape, or a combination thereof.
  • the cross-sectional shape of the channel material is trapezoidal, for example, if the upper base width is extremely small relative to the lower base width, even if the groove width on the lower base side is an interval that can suppress membrane drop during pressure filtration, The groove width at the upper base becomes large, and the film sags more easily than at the lower base side. That is, if the difference between the upper bottom width W2 and the lower bottom width W1 is too large, membrane dropping during pressure filtration is likely to occur in the wider side.
  • the ratio of the length of the upper base to the length of the lower base is preferably 0.6 or more and 1.4 or less, and more preferably 0.8 or more and 1.2 or less.
  • the cross-sectional shape of the channel material is preferably a straight column shape perpendicular to the separation membrane surface described later. Further, the channel material may be formed so that the width becomes smaller at a higher location, or conversely, the channel material may be formed so that the width becomes wider at a higher location, or the height from the surface of the separation membrane. Regardless, it may be formed to have the same width.
  • the upper side of the cross section of the flow path material may be rounded.
  • the shape of the flow path material can be freely changed to satisfy the required separation characteristics and permeation performance conditions by changing the processing temperature and the type of thermoplastic resin to be selected. Can be adjusted.
  • the shape of the separation film of the flow path material in the planar direction may be, for example, a dot shape or a linear shape
  • the linear shape includes a linear shape, a curved shape, a sawtooth-like wave line shape, a broken line shape, and the like.
  • the adjacent flow path materials may be arranged substantially parallel to each other. “Arranged substantially parallel” means, for example, that the flow path material does not intersect on the separation membrane, that the angle formed by the extension line of the adjacent flow path material is 0 ° or more and 30 ° or less, and that the angle is It includes that it is 0 ° or more and 15 ° or less, and that the angle is 0 ° or more and 5 ° or less.
  • the separation membrane body can be prevented from dropping when the separation membrane body is pressurized in the separation membrane element.
  • the contact area between the separation membrane main body and the flow path material is large, that is, the area of the flow path material relative to the area of the separation membrane main body (projected area on the membrane surface of the separation membrane main body) is large.
  • the cross-sectional area of a flow path is wide. The cross section of the flow path is to secure a large contact area between the separation membrane body perpendicular to the longitudinal direction of the flow path and the flow path material and to ensure a wide cross sectional area of the flow path.
  • the cross-sectional shape is preferably a concave lens shape.
  • the flow path member 3 may have a straight column shape having no change in width in a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the winding direction.
  • the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the winding direction has a trapezoidal wall-like object having a change in width, an elliptic cylinder, an elliptic cone, four A shape like a pyramid or a hemisphere may be sufficient.
  • the shape of the flow path material is not limited to the shape shown in FIGS.
  • the required separation characteristics and permeation performance can be improved by changing the processing temperature and the type of hot melt resin to be selected.
  • the shape of the flow path material can be freely adjusted so that the conditions can be satisfied.
  • the planar shape of the flow path member 3 is linear in the length direction.
  • the flow path member 3 can be changed to another shape as long as it is convex with respect to the surface of the separation membrane body 2 and does not impair the desired effect as the separation membrane element. That is, the shape of the flow path material in the plane direction may be a curved line, a wavy line, or the like.
  • a plurality of flow path materials included in one separation membrane may be formed so that at least one of width and length is different from each other.
  • the projected area ratio of the different material to the permeation side surface of the separation membrane body is 0.03 or more and 0.85 or less, particularly in terms of reducing the flow resistance of the permeation side flow path and forming the flow path stably. Is preferably 0.2 or more and 0.75 or less, and more preferably 0.3 or more and 0.6 or less.
  • the projected area ratio is a value obtained by dividing the projected area of the flow path material obtained when the separation membrane is cut out at 5 cm ⁇ 5 cm and projected onto a plane parallel to the surface direction of the separation membrane by the cut-out area (25 cm 2 ). It is.
  • the separation membrane body 2 more specifically, the base material 201 may be impregnated with the components of the flow path material 3.
  • the flow path material 3 is disposed on the base material side of the separation membrane, that is, the permeation side, and heated from the base material side by a hot melt method or the like, from the back side of the separation membrane (that is, the permeation side surface side of the separation membrane body) to the front side
  • the impregnation of the flow path material 3 proceeds (that is, the surface side on the supply side of the separation membrane main body).
  • the ratio of the channel material impregnation thickness T2 to the base material thickness T1 may be in the range of 5% to 95%. Preferably, it is in the range of 10% to 80%, more preferably in the range of 20% to 60%.
  • the impregnation thickness is the maximum value of the thickness of the impregnation portion 31 corresponding to the flow path material in one cross section.
  • the flow resistance is smaller than the flow channel material having a continuous shape like the conventional tricot, and the pressure resistance is small even if the projected area ratio is small. It is possible to design a membrane element having excellent properties.
  • the separation membrane element 100 includes the water collection pipe 8 and any of the above-described configurations, and includes the separation membrane 1 wound around the water collection pipe 8.
  • the separation membrane element 100 further includes a member such as an end plate (not shown).
  • the separation membrane 1 is wound around the water collecting pipe 8 and is arranged so that the width direction is along the longitudinal direction of the water collecting pipe 8. As a result, the separation membrane 1 is disposed such that the length direction is along the winding direction.
  • the flow path member 3 that is a wall-shaped member is discontinuously disposed along the longitudinal direction of the water collecting pipe 8 at least on the permeation side surface 22 of the separation membrane body 2 constituting the separation membrane 1. That is, the flow path 5 is formed to be continuous from the outer end to the inner end of the separation membrane 1 in the winding direction.
  • the permeated water easily reaches the central pipe of the water collecting pipe 8, that is, the flow resistance is reduced, so that a large amount of fresh water is obtained.
  • “Inside in winding direction” and “outside in winding direction” are as shown in FIG. That is, the “inner end in the winding direction” and the “outer end in the winding direction” correspond to the end closer to the water collecting pipe 8 and the far end in the separation membrane 1, respectively.
  • the flow path material does not have to reach the edge of the separation membrane, for example, at the outer end of the envelope membrane in the winding direction and the end of the envelope membrane in the longitudinal direction of the water collecting pipe,
  • the channel material may not be provided.
  • the separation membrane forms a separation membrane pair 4.
  • the separation membrane 1 is arranged so that the supply-side surface 21 faces the supply-side surface 71 of another separation membrane 7 with the supply-side flow path member 6 interposed therebetween.
  • a supply-side flow path is formed between the supply-side surfaces of the separation membranes facing each other, and a permeation-side flow path is formed between the permeation-side surfaces.
  • Another separation membrane (not shown) is further stacked on the separation membrane 1 to form the separation membrane 1 and an envelope membrane.
  • An envelope membrane is a set of two separation membranes arranged so that the surfaces on the permeate side face each other.
  • the envelope-like membrane is rectangular, and the permeate side surface is opened only on one side in the winding direction so that the permeate flows into the water collecting pipe 8, and the other three sides are sealed.
  • the separation membrane forms an envelope-like membrane with the permeate side surface facing inward. The permeate is isolated from the supply water by this envelope membrane.
  • Sealing includes a form bonded by an adhesive or hot melt, a form fused by heating or laser, and a form in which a rubber sheet is sandwiched. Sealing by adhesion is particularly preferable because it is the simplest and most effective.
  • the inner end in the winding direction is closed by folding or sealing. Since the supply side surface of the separation membrane is sealed rather than folded, bending at the end of the separation membrane hardly occurs. By suppressing the occurrence of bending in the vicinity of the crease, the generation of voids between the separation membranes and the occurrence of leaks due to the voids are suppressed when wound.
  • the separation membranes facing each other may have the same configuration or different configurations. That is, in the separation membrane element, at least one of the two permeate-side surfaces facing each other only needs to be provided with the above-described permeation-side flow path material, and therefore the separation membrane element does not include the permeation-side flow path material. Separation membranes may be alternately stacked. However, for convenience of explanation, in the separation membrane element and the explanation related thereto, the “separation membrane” includes a separation membrane that does not include the permeate-side flow path material (for example, a membrane that has the same configuration as the separation membrane main body).
  • the separation membranes facing each other on the permeate side surface or the supply side surface may be two different separation membranes, or may be a single membrane folded.
  • the separation membrane element 100 includes a channel material (not shown) having a projected area ratio with respect to the separation membrane 1 exceeding 0 and less than 1 between the surfaces on the supply side of the overlapping separation membranes.
  • the projected area ratio of the supply-side channel material is preferably 0.03 or more and 0.50 or less, more preferably 0.10 or more and 0.40 or less, and particularly preferably 0.15 or more and 0.35 or less. . When the projected area ratio is 0.03 or more and 0.50 or less, the flow resistance can be suppressed to be relatively small.
  • the projected area ratio refers to the projected area obtained when the separation membrane and the supply-side channel material are cut out at 5 cm ⁇ 5 cm, and the supply-side channel material is projected onto a plane parallel to the surface direction of the separation membrane. Divided value.
  • the shape of the supply-side channel material is not particularly limited, and may have a continuous shape or a discontinuous shape.
  • Examples of the channel material having a continuous shape include members such as a film and a net.
  • the continuous shape means that it is continuous over the entire range of the flow path material.
  • the continuous shape may include a portion where a part of the flow path material is discontinuous to such an extent that a problem such as a decrease in the amount of water produced does not occur.
  • the discontinuous shape examples include various shapes such as a dot shape (including a perfect circle shape and an ellipse shape), a straight line shape, a curved line shape, and a broken line shape.
  • the thickness of the supply-side channel material is preferably 80 ⁇ m or more, and more preferably 100 ⁇ m or more.
  • a flow resistance can be made small because the thickness of a supply side channel material is 80 micrometers or more.
  • the thickness of the supply side channel material is preferably 2000 ⁇ m or less, and more preferably, for example, 1500 ⁇ m or less or 1000 ⁇ m or less. When the thickness of the flow path material is 2000 ⁇ m or less, the film area per element can be increased.
  • the thickness of the supply-side channel material of the separation membrane can be obtained by the same method as the thickness of the channel material on the separation membrane permeation side described above.
  • the flow channel on the supply side may be formed by the uneven shape of the separation membrane main body itself.
  • the height of the unevenness, the pitch, and the like can be set similarly to the flow path material.
  • the permeation side channel is formed by the permeation side channel material provided on the separation membrane main body.
  • the water collection pipe 8 is not particularly limited as long as it is configured to allow permeate to flow therethrough.
  • a cylindrical member having a side surface provided with a plurality of holes (not shown) is used.
  • Separation membrane production method (3-1) Separation membrane body
  • the manufacturing method of the separation membrane body has been described above, but a brief summary is as follows.
  • the resin is dissolved in a good solvent, and the resulting resin solution is cast on a substrate and immersed in pure water to combine the porous support layer and the substrate.
  • a separation functional layer is formed on the porous support layer.
  • chemical treatment such as chlorine, acid, alkali, nitrous acid, etc. is performed to enhance separation performance and permeation performance as necessary, and the monomer is washed to produce a continuous sheet of the separation membrane body.
  • unevenness may be formed on the separation membrane main body by embossing or the like.
  • the method for manufacturing a separation membrane includes a step of providing a discontinuous channel material on the permeate side surface of the separation membrane body. This step may be performed at any time during the manufacture of the separation membrane.
  • the flow path material may be provided before the porous support layer is formed on the base material, or after the porous support layer is provided and before the separation functional layer is formed. It may be performed after the separation functional layer is formed and before or after the above-described chemical treatment is performed.
  • Examples of the method for arranging the flow path material include coating, printing, spraying, and the like.
  • Examples of the equipment used include a nozzle type hot melt applicator, a spray type hot melt applicator, a flat nozzle type hot melt applicator, a roll type coater, an extrusion type coater, a gravure printing machine, and a sprayer.
  • the permeation-side channel material may be subjected to pressure treatment. Since the density of the flow path material is increased by the pressure treatment, deformation of the flow path material during pressure filtration can be suppressed, and the flow path can be secured stably.
  • the pressurization process smoothes out the fine undulations in the channel material.
  • the height of the flow path material in the entire separation membrane is made uniform. Therefore, local or non-uniform deformation during pressure filtration can be suppressed, and performance and durability can be further improved.
  • the method of pressurization is not limited to a specific method as long as pressure is applied to the flow path material. Examples thereof include a method of applying pressure using a solid such as a roll, and a method of applying pressure using a liquid such as water as a medium.
  • the type of roll may be made of metal, rubber, or paper, and is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • the pressure treatment may be performed on the flat film before being elementized, or may be performed on the wound film after being elementized. From the viewpoint of the simplicity of the process, it is preferable to use a roll for the pressure treatment on the flat membrane, and when performing the pressure heat treatment after the elementization, it is preferable to carry out a liquid such as water as a medium.
  • the pressure during the pressure treatment is preferably 1 MPa or more. When the pressure is within this range, the density of the flow path material can be sufficiently increased. Moreover, it is preferable that the pressure at the time of a pressurization process is 10 Mpa or less. When the pressure is within this range, breakage of the flow path material can be suppressed.
  • the temperature condition at the time of pressurization is not limited to a specific numerical value, and is set according to the composition of the channel material, the purpose of use of the obtained separation membrane, the target density of the channel material, and the like.
  • the pressurization treatment may be performed under cooling, at room temperature, or under heating. However, the higher the temperature during the pressure treatment, the softer the resin, so that the processability of the resin can be improved. On the other hand, high temperatures can be a factor that degrades the film. Therefore, the temperature during the pressure heat treatment is preferably 5 ° C. or higher and 190 ° C. or lower, and particularly preferably 25 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.
  • the temperature at the time of pressurization is adjusted, for example, by adjusting the temperature of the roll and liquid used for pressurization to a desired temperature.
  • the separation membrane may contain a liquid such as water, or may be in a dried state after impregnating the separation membrane with a wetting agent such as glycerin.
  • the separation membrane may contain a liquid, or may be pressurized by placing a wetting agent on the membrane surface side so that the membrane surface is not damaged by the pressure heat treatment.
  • a supply-side channel material having a discontinuous or continuous shape can be formed. Even when the supply side flow path member is fixed to the separation membrane main body, the arrangement of the supply side flow path material may be regarded as a part of the method of manufacturing the separation membrane.
  • the flow path may be formed by processing the separation membrane main body with unevenness.
  • the concavo-convex processing method include methods such as embossing, hydraulic forming, and calendering.
  • the embossing conditions, the embossed shape, and the like can be changed according to the required performance of the separation membrane element.
  • This concavo-convex processing may be regarded as a part of the method for manufacturing the separation membrane.
  • the adhesive used for forming the envelope-shaped film preferably has a viscosity in the range of 40 poise (ps) to 150 ps, more preferably 50 ps to 120 ps.
  • ps poise
  • the amount of the adhesive applied is preferably such that the width of the portion to which the adhesive is applied after the separation membrane is wound around the water collecting pipe is 10 mm or more and 100 mm or less. As a result, the separation membrane is securely bonded, and the inflow of the raw fluid to the permeate side is suppressed. Also, a relatively large effective membrane area can be secured.
  • the viscosity of the adhesive is measured with a B-type viscometer (JIS K 6833) based on the viscosity of a mixture in which the main agent, the curing agent alone, and the blending ratio are defined in advance.
  • the separation membrane thus coated with the adhesive is arranged so that the closed portion of the envelope-like membrane is located on the inner side in the winding direction, and the separation membrane is wound around the water collecting pipe.
  • the separation membrane is wound in a spiral shape.
  • the method for producing a separation membrane element may include further winding a film, a filament, and the like around the wound body of the separation membrane formed as described above. Further steps such as edge cutting for aligning the end of the separation membrane in the longitudinal direction of the water collecting pipe, attachment of an end plate, and the like may be included.
  • the separation membrane element may be further used as a separation membrane module by being connected in series or in parallel and housed in a pressure vessel.
  • the separation membrane element and module described above can be combined with a pump for supplying fluid to them, a device for pretreating the fluid, and the like to constitute a fluid separation device.
  • the supplied water can be separated into permeated water such as drinking water and concentrated water that has not permeated through the membrane, and water suitable for the purpose can be obtained.
  • the operating pressure when passing through the water to be treated is preferably 0.2 to 5 MPa.
  • the salt removal rate decreases, but as it decreases, the membrane permeation flux also decreases, so 5 to 45 ° C. is preferable.
  • the pH of the feed water is in a neutral region, even if the feed water is a high salt concentration liquid such as seawater, the generation of scales such as magnesium is suppressed, and the deterioration of the membrane is also suppressed.
  • the fluid to be treated by the separation membrane element is not particularly limited.
  • the feed water is 500 mg / L to 100 g / L TDS (Total Dissolved Solids: total dissolved solids) such as seawater, brine, drainage, etc.
  • TDS Total Dissolved Solids: total dissolved solids
  • the solution filtered with a 0.45 ⁇ m filter can be calculated from the weight of the residue by evaporating at a temperature of 39.5 to 40.5 ° C., but more simply converted from practical salt (S). .
  • the height difference on the permeation side is the thickness of the flow path material when the flow path material is provided on the surface of the permeation side, and the height difference of the unevenness when the separation membrane body is uneven. It is.
  • pitch and spacing of permeate channel material Using a scanning electron microscope (S-800) (manufactured by Hitachi, Ltd.), a photograph of 30 cross sections of any channel material was photographed at a magnification of 500 times, and the pitch and interval of the channel material cross sections (the above-mentioned value “b” )) was measured.
  • the pitch is an average value of values obtained by measuring the horizontal distance from the highest part of the high part on the permeate side of the separation membrane to the highest part of the adjacent high part at 200 parts.
  • the separation membrane was cut out at 5 cm ⁇ 5 cm together with the channel material, and the stage was moved using a laser microscope (selected from magnifications of 10 to 500 times) to measure the total projected area of the channel material.
  • the projected area ratio obtained by dividing the projected area obtained when the channel material was projected from the separation membrane permeation side or the supply side was taken as the projected area ratio.
  • the ratio between the weight of the flow path material and the volume of the flow path material excluding the impregnation part on the permeate side surface Of the separation membrane, the region where the permeate-side channel material was formed was cut out in 5 cm squares, and the weight was measured. A membrane having the same configuration as that of the separation membrane main body of the separation membrane was cut out in the same area, the weight was measured, and the weight of the permeation side flow path material was calculated by subtracting it from the weight of the whole separation membrane. About the sample of 5 cm square used for the weight measurement, the length and cross-sectional area of the channel material were measured, and the volume was calculated. The density was calculated from the weight and volume of the channel material thus obtained.
  • the separation membrane or separation membrane element was sampled for 10 minutes when operated as a feed water using an aqueous NaCl solution having a concentration of 1,500 mg / L and pH 6.5 under the conditions of an operating pressure of 2.5 MPa and a temperature of 25 ° C. for 100 hours.
  • the water permeation amount (cubic meter) per unit area of the membrane and per day was expressed as the amount of water produced (m 3 / day).
  • the salt concentration of this supply water corresponds to what is called brine.
  • TDS removal rate 100 ⁇ ⁇ 1 ⁇ (TDS concentration in permeated water / TDS concentration in feed water) ⁇
  • TDS removal rate 100 ⁇ ⁇ 1 ⁇ (TDS concentration in permeated water / TDS concentration in feed water) ⁇
  • Example 1 A 15.0 wt% DMF solution of polysulfone on a non-woven fabric (thread diameter: 1 dtex, thickness: 90 ⁇ m, air permeability: 0.9 cc / cm 2 / sec) obtained by a papermaking method comprising polyethylene terephthalate fibers is 180 ⁇ m. It was cast at room temperature (25 ° C.) in thickness and immediately immersed in pure water and left for 5 minutes. Furthermore, the porous support layer roll which consists of a fiber reinforced polysulfone support membrane was produced by being immersed in warm water of 80 degreeC for 1 minute (thickness 130 micrometers).
  • porous support layer roll was unwound and immersed in a 4.0 wt% aqueous solution of m-PDA on the polysulfone surface for 2 minutes, and the support membrane was slowly pulled up in the vertical direction. Thereafter, nitrogen was blown from the air nozzle to remove excess aqueous solution from the surface of the support film. Further, an n-decane solution containing 0.185% by weight of trimesic acid chloride was applied so that the surface was completely wetted and allowed to stand for 1 minute. Thereafter, excess solution was removed from the membrane by air blowing, washed with hot water at 80 ° C., and drained by air blowing to obtain a separation membrane roll.
  • a saponified ethylene vinyl acetate copolymer resin (trade name: Mersen 6822X, manufactured by Tosoh Corporation) was used at a resin temperature of 160 ° C. It was applied in a dot shape at a running speed of 2.5 m / min. Further, after the resin was solidified, pressure heat treatment was performed at a pressure of 3 MPa, a temperature of 50 ° C., and a clearance of 0.26 mm to obtain a permeation side channel material.
  • the dimensions of the obtained channel material were as shown in Table 1.
  • the obtained separation membrane was cut out to 43 cm 2 and placed in a pressure vessel to obtain permeated water under the above conditions.
  • the amount of water produced, the desalination rate, pressure resistance and heat resistance were as shown in Table 1. It was.
  • Tables 1 to 4 show the conditions and evaluation results in the following examples and comparative examples.
  • the difference in height between adjacent permeation-side flow path members was 30 ⁇ m or less.
  • Example 2 The separation membrane roll obtained in Example 1 was folded and cut so that the effective area of the separation membrane element was 37.0 m 2 .
  • the net (thickness: 0.7 mm, pitch: 5 mm ⁇ 5 mm, fiber diameter: 350 ⁇ m, projected area ratio: 0.30) is used as the supply-side channel material, and the supply-side channel material and the separation folded so as to sandwich it 26 membrane leaves having a width of 930 mm were prepared.
  • This membrane leaf was spirally wound around a water collecting pipe made of ABS (width: 1,020 mm, diameter: 30 mm, number of holes 40 ⁇ 1 straight line), and a film was wound around the outer periphery. After fixing the outer periphery with tape, edge cutting, end plate attachment, and filament winding were performed to produce an 8-inch separation membrane element.
  • Example 3 The permeation side surface of the separation membrane obtained in the same manner as in Example 1 is perpendicular to the longitudinal direction of the water collection tube in the separation membrane element, and the membrane leaf is turned from the inner end to the outer end in the winding direction.
  • the resin was applied in a straight line so as to continue up to. Specifically, using an applicator loaded with a comb-shaped shim having a slit width of 0.7 mm and a pitch of 1.4 mm, a saponified ethylene vinyl acetate copolymer resin ( Product name: Mersen 6822X, manufactured by Tosoh Corporation) was applied linearly at a resin temperature of 160 ° C. and a running speed of 2.5 m / min. After the resin was solidified, a pressurized permeation flow path material was obtained by pressure heat treatment at a pressure of 3 MPa, a temperature of 50 ° C., and a clearance of 0.26 mm.
  • Each dimension of the obtained channel material was as shown in Table 1.
  • the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 1.
  • Example 4 A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the separation membrane roll obtained in Example 3. When this element was put into a pressure vessel and permeate was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 1.
  • Example 5 The resin used as the channel material is a modified polyolefin hot melt (trade name: PHC-9275, manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.), which is applied linearly at a resin temperature of 120 ° C. and a running speed of 3.5 m / min to solidify the resin.
  • a separation membrane roll was prepared in the same manner as in Example 3 except that the pressure heat treatment was later performed at a pressure of 2 MPa, a temperature of 50 ° C., and a clearance of 0.26 mm.
  • the permeated water was obtained using the separation membrane thus obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 1.
  • Example 6 A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the separation membrane roll obtained in Example 5. When this separation membrane element was put into a pressure vessel and permeated water was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 1.
  • Example 7 The resin used as the channel material is a polyolefin adhesive (trade name: S10CL, manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.), applied linearly at a resin temperature of 200 ° C. and a running speed of 2.0 m / min.
  • a separation membrane roll was produced in the same manner as in Example 3 except that pressure heat treatment was performed at 5 MPa, a temperature of 70 ° C., and a clearance of 0.26 mm. Using this separation membrane, the permeated water was obtained under the above-mentioned conditions. The amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 1.
  • Example 8 A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the separation membrane roll obtained in Example 7. When the separation membrane element was put into a pressure vessel and permeate was obtained under the above-mentioned conditions, as shown in Table 2, the amount of water produced and the desalination rate were 34.7 m 3 / day and 98.3%, pressure resistance 97 It was 6%.
  • Example 9 Except that the comb-shaped shim was changed to a slit width of 0.7 mm and a pitch of 1.2 mm, subjected to pressure heat treatment, and then the channel material having the dimensions shown in Table 2 was fixed to the entire separation membrane, all in the same manner as in Example 3. A separation membrane roll was produced. Using this separation membrane, permeated water was obtained under the above-mentioned conditions. The amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 2.
  • Example 10 A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the separation membrane roll obtained in Example 9. When this separation membrane element was put into a pressure vessel and permeate was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalination rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 2.
  • Example 11 Separation was performed in the same manner as in Example 3 except that the comb-shaped shim was changed to a slit width of 0.7 mm and a pitch of 1.8 mm, subjected to pressure heat treatment, and the flow path material having the dimensions shown in Table 2 was fixed to the entire separation membrane. A film roll was produced. Using this separation membrane, permeated water was obtained under the above-mentioned conditions. The amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 2.
  • Example 12 A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the separation membrane roll obtained in Example 11. When this separation membrane element was put into a pressure vessel and permeate was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalination rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 2. .
  • Example 13 Separation was performed in the same manner as in Example 3 except that the comb-shaped shim was changed to a slit width of 0.7 mm and a pitch of 2.2 mm, subjected to pressure heat treatment, and the flow path material having the dimensions shown in Table 2 was fixed to the entire separation membrane. A film roll was produced. Using this separation membrane, permeated water was obtained under the above-mentioned conditions. The amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 2.
  • Example 14 A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the separation membrane roll obtained in Example 13. When this separation membrane element was put into a pressure vessel and permeate was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalination rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 2.
  • Example 15 Polyester long fiber nonwoven fabric (yarn diameter: 1 dtex, thickness: about 90 ⁇ m, air permeability: 1.0 cc / cm 2 / sec, fiber orientation of the porous support layer side surface layer: 40 °, porous support layer A separation membrane roll was produced in the same manner as in Example 3 except that the fiber orientation on the opposite surface layer was 20 °. Using this separation membrane roll, permeated water was obtained under the above-mentioned conditions. As a result, membrane defects at the time of membrane formation decreased, and the amount of water produced, desalting rate, pressure resistance and heat resistance were as shown in Table 2. .
  • Example 16 Example 3 except that the slit width of the comb shim was changed to 0.4 mm and the pitch was 1.0 mm, and the flow path material having the dimensions shown in Table 3 was fixed to the permeation side of the separation membrane after pressure heat treatment. Similarly, a separation membrane roll was produced. A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the obtained separation membrane roll. When this separation membrane element was put in a pressure vessel and permeate was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 3.
  • Example 17 Example 3 except that the slit width of the comb shim was changed to 0.3 mm and the pitch was 0.8 mm, and the flow path material having the dimensions shown in Table 3 was fixed to the permeation side of the separation membrane after pressure heat treatment. Similarly, a separation membrane roll was produced. A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the obtained separation membrane roll. When this separation membrane element was put in a pressure vessel and permeate was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 3.
  • Example 18 Example 3 except that the slit width of the comb-shaped shim was changed to 1.3 mm and the pitch was 1.8 mm, and the flow path material having the dimensions shown in Table 3 was fixed to the permeation side of the separation membrane after pressure heat treatment. Similarly, a separation membrane roll was produced. A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the obtained separation membrane roll. When this separation membrane element was put in a pressure vessel and permeate was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 3.
  • Example 19 Example 3 except that the slit width of the comb-shaped shim was changed to 0.4 mm and the pitch was 1.1 mm, and the flow path material having the dimensions shown in Table 3 was fixed to the permeation side of the separation membrane after pressure heat treatment. Similarly, a separation membrane roll was produced. A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the obtained separation membrane roll. When this separation membrane element was put in a pressure vessel and permeate was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 3.
  • Example 20 A separation membrane roll was prepared in the same manner as in Example 17 except that the flow path material having the dimensions shown in Table 3 was fixed to the permeation side of the separation membrane after the pressure heat treatment. A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the obtained separation membrane roll. When this separation membrane element was put in a pressure vessel and permeate was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 3.
  • Example 21 A separation membrane roll was produced in the same manner as in Example 17 except that the temperature of the backup roll was not adjusted. A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the obtained separation membrane roll. When this separation membrane element was put in a pressure vessel and permeate was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 3.
  • Example 22 The slit width of the comb-shaped shim is changed to 0.4 mm and the pitch is 1.0 mm, the temperature of the backup roll is not adjusted, and after the pressure heat treatment, the flow path material having the dimensions shown in Table 3 is placed on the permeation side of the separation membrane.
  • a separation membrane roll was produced in the same manner as in Example 7 except that it was fixed.
  • a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the obtained separation membrane roll. When this separation membrane element was put in a pressure vessel and permeate was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 3.
  • Example 1 All the same as Example 1 except that a discontinuous channel material is not disposed on the permeate side surface and a tricot (thickness: 300 ⁇ m, groove width: 200 ⁇ m, ridge width: 300 ⁇ m, groove depth: 105 ⁇ m) is used.
  • a separation membrane roll was prepared. Using the separation membrane roll thus obtained, an 8-inch separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2. When this separation membrane element was put into a pressure vessel and permeate was obtained under the above-mentioned conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 4.
  • Example 2 A separation membrane roll was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pressure heat treatment was not performed. Using the separation membrane roll thus obtained, an 8-inch separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2. When this separation membrane element was put into a pressure vessel and permeate was obtained under the above-mentioned conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 4.
  • Example 3 The permeation side surface of the separation membrane obtained in the same manner as in Example 1 is perpendicular to the longitudinal direction of the water collection tube in the separation membrane element, and the membrane leaf is turned from the inner end to the outer end in the winding direction.
  • the resin was applied in a straight line so as to continue up to. Specifically, all the operations were performed except that the flow path material having the dimensions shown in Table 4 was fixed to the separation membrane permeation side using an applicator loaded with a comb-shaped shim having a slit width of 0.9 mm and a pitch of 1.4 mm. In the same manner as in Example 1, a separation membrane roll was produced.
  • the number of leaves produced from the separation membrane roll thus obtained was 26, and an 8-inch separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 except that these 26 leaves were used.
  • this separation membrane element was put in a pressure vessel and permeated water was obtained under the above-mentioned conditions, the amount of water produced and the desalting rate were as shown in Table 4.
  • the resin was polystyrene (trade name: CR-2500, manufactured by DIC Corporation), the resin temperature was changed to 300 ° C., the processing speed was changed to 2.5 m / min, and the pressure treatment was performed without adjusting the temperature of the backup roll.
  • a separation membrane roll was prepared in the same manner as in Example 17 except that the channel material having the dimensions shown in Table 4 was fixed to the permeation side of the separation membrane.
  • a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 2 using the obtained separation membrane roll. When this separation membrane element was put in a pressure vessel and permeate was obtained under the above-mentioned conditions, the molten resin was hot and the separation membrane was thermally deteriorated.
  • the amount of water production, desalination rate, pressure resistance and heat resistance were It was as shown in Table 4.
  • Example 5 A separation membrane roll was produced in the same manner as in Example 17 except that the pressure heat treatment was not performed and the flow path material having the dimensions shown in Table 4 was fixed to the permeation side of the separation membrane.
  • a separation membrane element was produced from the obtained separation membrane roll in the same manner as in Example 2. When this element was put into a pressure vessel and permeated water was obtained under the above conditions, the amount of water produced, the desalting rate, the pressure resistance and the heat resistance were as shown in Table 4.
  • the separation membrane and separation membrane element of the examples have high water production performance, stable operation performance, and excellent removal performance.
  • the membrane element of the present invention can be particularly suitably used for brine or seawater desalination.

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Abstract

　供給側の面と透過側の面とを備えた分離膜本体と、前記分離膜本体の透過側の面に固着する複数の流路材とを備える分離膜であって、前記複数の流路材の重量Ｗ（ｇ）、および前記複数の流路材の前記透過側の面への含浸部を除く体積Ｖ（ｃｍ３）、が１．０≦Ｗ／Ｖ≦２．５を満たし、かつ示差走査熱量計を用いて測定した前記流路材の融点が２００℃以下である分離膜とする。

Description

分離膜および分離膜エレメント
　本発明は、液体、気体等の流体に含まれる成分を分離するために使用される分離膜エレメントに関する。
　海水およびかん水などに含まれるイオン性物質を除くための技術においては、近年、省エネルギーおよび省資源のためのプロセスとして、分離膜エレメントによる分離法の利用が拡大している。分離膜エレメントによる分離法に使用される分離膜は、その孔径や分離機能の点から、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜、正浸透膜に分類される。これらの膜は、例えば海水、かん水および有害物を含んだ水などからの飲料水の製造、工業用超純水の製造、並びに排水処理および有価物の回収などに用いられており、目的とする分離成分及び分離性能によって使い分けられている。
　分離膜エレメントとしては様々な形態があるが、分離膜の一方の面に原流体を供給し、他方の面から透過流体を得る点では共通している。分離膜エレメントは、束ねられた多数の分離膜を備えることで、１個の分離膜エレメントあたりの膜面積が大きくなるように、つまり１個の分離膜エレメントあたりに得られる透過流体の量が大きくなるように形成されている。分離膜エレメントとしては、用途や目的にあわせて、スパイラル型、中空糸型、プレート・アンド・フレーム型、回転平膜型、平膜集積型などの各種の形状が提案されている。
　例えば、逆浸透ろ過には、スパイラル型分離膜エレメントが広く用いられる。スパイラル型分離膜エレメントは、中心管と、中心管の周囲に巻き付けられた積層体とを備える。積層体は、原流体を分離膜表面へ供給する供給側流路材、原流体に含まれる成分を分離する分離膜、及び分離膜を透過し供給側流体から分離された透過側流体を中心管へと導くための透過側流路材が積層されることで形成される。スパイラル型分離膜エレメントは、原流体に圧力を付与することができるので、透過流体を多く取り出すことができる点で好ましく用いられている。
　スパイラル型分離膜エレメントでは、一般的に、供給側流体の流路を形成させるために、供給側流路材として、主に高分子製のネットが使用される。また、分離膜として、積層型の分離膜が用いられる。積層型の分離膜は、供給側から透過側に積層された、ポリアミドなどの架橋高分子からなる分離機能層、ポリスルホンなどの高分子からなる多孔性樹脂層、ポリエチレンテレフタレートなどの高分子からなる不織布を備える分離膜である。また、透過側流路材としては、分離膜の落ち込みを防ぎ、かつ透過側の流路を形成させる目的で、供給側流路材よりも間隔の細かいトリコットと呼ばれる編み物部材が使用される。
　近年、造水コストの低減への要求の高まりから、膜エレメントの高性能化が求められている。例えば、分離膜エレメントの分離性能の向上、および単位時間あたりの透過流体量の増大のために、各流路部材等の分離膜エレメント部材の性能向上が提案されている。
　具体的には、特許文献１では、透過側流路材として、凹凸賦形されたシート状物を備えるエレメントが提案されている。特許文献２では、凹凸を有する多孔性支持体と分離活性層とを備えるシート状分離膜を備えることで、ネットなどの供給側流路材やトリコットなどの透過側流路材を必要としないエレメントが提案されている。
日本国特開２００６－２４７４５３号公報 日本国特開２０１０－９９５９０号公報
　しかし、上記した分離膜エレメントは、性能向上、特に長期間にわたり運転を行った際の安定性能の点では、十分とは言えない。
　そこで、本発明は、特に高い圧力をかけて分離膜エレメントを運転した時の分離除去性能を安定化させることのできる分離膜および分離膜エレメントを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明は以下の（１）～（７）の構成を有する。
（１）供給側の面と透過側の面とを備えた分離膜本体と、前記分離膜本体の透過側の面に固着する複数の流路材とを備える分離膜であって、
　前記複数の流路材の重量Ｗ（ｇ）、および前記複数の流路材の前記透過側の面への含浸部を除く体積Ｖ（ｃｍ３）が、
　１．０≦Ｗ／Ｖ≦２．５を満たし、かつ
　示差走査熱量計を用いて測定した前記流路材の融点が２００℃以下である分離膜。
（２）前記透過側の面に平行な第１方向における前記流路材の幅に対する前記流路材の厚みの比が０．２以上１以下である、前記（１）に記載の分離膜。
（３）前記流路材の幅が、前記透過側の面に平行な第１方向において隣り合う前記流路材の間隔よりも広くなるよう、互いに離れて設けられる、前記（１）または（２）に記載の分離膜。
（４）前記第１方向において、前記流路材の幅に対する前記流路材の間隔の比が０．３以上１．３以下である、前記（２）または（３）に記載の分離膜。
（５）前記分離膜に設けられた全ての流路材の厚みの差の最大値が０．２５ｍｍ以下である、前記（１）～（４）のいずれか一つに記載の分離膜。
（６）前記分離膜本体が、基材と、前記基材上に設けられた多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に設けられた分離機能層とを備え、前記基材が長繊維不織布である、前記（１）～（５）のいずれか一つに記載の分離膜。
（７）前記（１）～（６）のいずれか一つに記載の分離膜を含む分離膜エレメント。
　透過側の流路材の密度が上記範囲であることで、高効率かつ安定した透過側流路を形成することができる。また、加圧運転下でも流路材の変形が小さいため、分離成分の除去性能と高い透過性能を有する高性能かつ高効率の分離膜エレメントを得ることができる。
図１は、分離膜の長さ方向において連続的に設けられた流路材を備える分離膜を示す平面図である。 図２は、分離膜の長さ方向において不連続的に設けられた流路材を備える分離膜を示す平面図である。 図３は、分離膜の断面図である。 図４は、分離膜エレメントの一形態を示す展開斜視図である。 図５は、封筒状膜の一形態を示す分解斜視図である。
　以下、本発明の実施の一形態について、詳細に説明する。
〔１．分離膜〕
（１－１）概要
　分離膜とは、分離膜表面に供給される流体中の成分を分離し、分離膜を透過した透過流体を得ることができる膜である。分離膜は、分離膜本体と、分離膜本体上に配置された複数の流路材とを備える。
　このような分離膜の例として、本実施形態の分離膜１は、図１～図３に示すように、分離膜本体２と透過側流路材（流路材）３とを備える。分離膜本体２は、供給側の面２１と透過側の面２２とを備える。
　本明細書において、分離膜本体の「供給側の面」とは、分離膜本体の２つの面のうち、原流体が供給される側の表面を意味する。「透過側の面」とは、その逆側の面を意味する。後述するように分離膜本体が、図３に示すように、基材２０１及び分離機能層２０３を備える場合は、一般的に、分離機能層２０３側の面が供給側の面２１であり、基材２０１側の面が透過側の面２２である。
　流路材３は、分離膜本体２の透過側の面２２上に、透過側流路（流路）５を形成するように設けられている。分離膜１の各部の詳細については後述する。
　図中にｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の方向軸を示す。ｘ軸を第１方向、ｙ軸を第２方向と称することがある。図１等に示すように、分離膜本体２は長方形であり、第１方向および第２方向は、分離膜本体２の外縁に平行である。第１方向を幅方向と称し、第２方向を長さ方向と称することがある。
（１－２）分離膜本体
　＜概要＞
　分離膜本体としては、使用方法、目的等に応じた分離性能を有する膜が用いられる。分離膜本体は、単一層によって形成されていてもよいし、分離機能層と基材とを備える複合膜であってもよい。また、図３に示すように、複合膜においては、分離機能層２０３と基材２０１との間に、多孔性支持層２０２が形成されていてもよい。
　＜分離機能層＞
　分離機能層の厚みは具体的な数値に限定されないが、分離性能と透過性能の点で５～３０００ｎｍであることが好ましい。特に逆浸透膜、正浸透膜、ナノろ過膜では５～３００ｎｍであることが好ましい。
　分離機能層の厚みは、これまでの分離膜の膜厚測定法に準ずることができる。例えば、分離膜を樹脂により包埋し、それを切断することで超薄切片を作製し、得られた切片に染色などの処理を行う。その後、透過型電子顕微鏡により観察することで、厚みの測定が可能である。また、分離機能層がひだ構造を有する場合、多孔性支持層より上に位置するひだ構造の断面長さ方向に５０ｎｍ間隔で測定し、ひだの数を２０個測定し、その平均から求めることができる。
　分離機能層は、分離機能および支持機能の両方を有する層であってもよいし、分離機能のみを備えていてもよい。なお、「分離機能層」とは、少なくとも分離機能を備える層を指す。
　分離機能層が分離機能および支持機能の両方を有する場合、分離機能層としては、セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、またはポリスルホンを主成分として含有する層が好ましく適用される。
　なお、本書において、「ＸがＹを主成分として含有する」とは、ＸにおけるＹの含有率が、５０重量％以上であることを意味し、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上、更に好ましくは９０重量％以上、最も好ましくは９５重量％以上である。また、Ｙに該当する複数の成分が存在する場合は、それら複数の成分の合計量が、上述の範囲を満たせばよい。
　一方、分離機能層としては、孔径制御が容易であり、かつ耐久性に優れるという点で架橋高分子が好ましく使用される。特に、原流体中の成分の分離性能に優れるという点で、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させてなるポリアミド分離機能層、有機－無機ハイブリッド機能層などが好適に用いられる。これらの分離機能層は、多孔性支持層上でモノマーを重縮合することによって形成可能である。
　例えば、分離機能層は、ポリアミドを主成分として含有することができる。このような膜は、公知の方法により、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを界面重縮合することで形成される。例えば、多孔性支持層に多官能アミン水溶液を塗布し、余分なアミン水溶液をエアーナイフなどで除去し、その後、多官能酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒溶液を塗布することで、ポリアミド分離機能層が得られる。
　また、分離機能層は、Ｓｉ元素などを有する有機－無機ハイブリッド構造を有してもよい。有機－無機ハイブリッド構造を有する分離機能層は、例えば、以下の化合物（Ａ）、（Ｂ）：
　（Ａ）エチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物、ならびに
　（Ｂ）前記化合物（Ａ）以外の化合物であってエチレン性不飽和基を有する化合物
を含有することができる。具体的には、分離機能層は、化合物（Ａ）の加水分解性基の縮合物ならびに化合物（Ａ）および／または（Ｂ）のエチレン性不飽和基の重合物を含有してもよい。すなわち、分離機能層は、
　　・化合物（Ａ）のみが縮合および／または重合することで形成された重合物、
　　・化合物（Ｂ）のみが重合して形成された重合物、並びに
　　・化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との共重合物
のうちの少なくとも１種の重合物を含有することができる。なお、重合物には縮合物が含まれる。また、化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との共重合体中で、化合物（Ａ）は加水分解性基を介して縮合していてもよい。
　ハイブリッド構造は、公知の方法で形成可能である。ハイブリッド構造の形成方法の一例は次のとおりである。化合物（Ａ）および化合物（Ｂ）を含有する反応液を多孔性支持層に塗布する。余分な反応液を除去した後、加水分解性基を縮合させるためには、加熱処理すればよい。化合物（Ａ）および化合物（Ｂ）のエチレン性不飽和基の重合方法としては、熱処理、電磁波照射、電子線照射、プラズマ照射を行えばよい。重合速度を速める目的で分離機能層形成の際に重合開始剤、重合促進剤等を添加することができる。
　なお、いずれの分離機能層についても、使用前に、例えばアルコール含有水溶液、アルカリ水溶液によって膜の表面を親水化させてもよい。
　＜多孔性支持層＞
　多孔性支持層は、分離機能層を支持する層であり、多孔性樹脂層とも言い換えられる。
　多孔性支持層に使用される材料やその形状は特に限定されないが、例えば、多孔性樹脂によって基板上に形成されてもよい。多孔性支持層としては、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂あるいはそれらを混合、積層したものが使用され、化学的、機械的、熱的に安定性が高く、孔径が制御しやすいポリスルホンを使用することが好ましい。
　多孔性支持層は、分離膜に機械的強度を与え、かつイオン等の分子サイズの小さな成分に対して分離膜のような分離性能を有さない。多孔性支持層の有する孔のサイズおよび孔の分布は特に限定されないが、例えば、多孔性支持層は、均一で微細な孔を有してもよいし、あるいは分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面にかけて径が徐々に大きくなるような孔径の分布を有してもよい。また、いずれの場合でも、分離機能層が形成される側の表面で原子間力顕微鏡または電子顕微鏡などを用いて測定された細孔の投影面積円相当径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。特に界面重合反応性および分離機能層の保持性の点で、多孔性支持層において分離機能層が形成される側の表面における孔は、３ｎｍ以上５０ｎｍ以下の投影面積円相当径を有することが好ましい。
　多孔性支持層の厚みは特に限定されないが、分離膜に強度を与えるため等の理由から、２０μｍ以上５００μｍ以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは３０μｍ以上３００μｍ以下である。
　多孔性支持層の形態は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡、原子間顕微鏡により観察できる。例えば走査型電子顕微鏡で観察するのであれば、基材から多孔性支持層を剥がした後、これを凍結割断法で切断して断面観察のサンプルとする。このサンプルに白金または白金－パラジウムまたは四塩化ルテニウム、好ましくは四塩化ルテニウムを薄くコーティングして３～６ｋＶの加速電圧で、高分解能電界放射型走査電子顕微鏡（ＵＨＲ－ＦＥ－ＳＥＭ）で観察する。高分解能電界放射型走査電子顕微鏡は、株式会社日立製作所製Ｓ－９００型電子顕微鏡などが使用できる。得られた電子顕微鏡写真に基づいて、多孔性支持層の膜厚、表面の投影面積円相当径を測定することができる。
　多孔性支持層の厚み、孔径は、平均値であり、多孔性支持層の厚みは、断面観察で厚み方向に直交する方向に２０μｍ間隔で測定し、２０点測定の平均値である。また、孔径は、２００個の孔について測定された、各投影面積円相当径の平均値である。
　次に、多孔性支持層の形成方法について説明する。多孔性支持層は、例えば、上記ポリスルホンのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（以降、ＤＭＦと記載）溶液を、後述する基材、例えば密に織ったポリエステル布あるいは不織布の上に一定の厚さに注型し、それを水中で湿式凝固させることによって、製造することができる。
　多孔性支持層は、”オフィス・オブ・セイリーン・ウォーター・リサーチ・アンド・ディベロップメント・プログレス・レポート”Ｎｏ．３５９（１９６８）に記載された方法に従って形成することができる。なお、所望の形態を得るために、ポリマー濃度、溶媒の温度、貧溶媒は調整可能である。
　例えば、所定量のポリスルホンをＤＭＦに溶解し、所定濃度のポリスルホン樹脂溶液を調製する。次いで、このポリスルホン樹脂溶液をポリエステル布あるいは不織布からなる基材上に略一定の厚さに塗布した後、一定時間空気中で表面の溶媒を除去した後、凝固液中でポリスルホンを凝固させることによって得ることができる。
　＜基材＞
　分離膜本体の強度、寸法安定性等の観点から、分離膜本体は基材を有してもよい。基材としては、強度、凹凸形成能および流体透過性の点で繊維状基材を用いることが好ましい。
　基材としては、長繊維不織布及び短繊維不織布のいずれも好ましく用いることができる。特に、長繊維不織布は、優れた製膜性を有するので、高分子重合体の溶液を流延した際に、その溶液が過浸透により裏抜けすること、多孔性支持層が剥離すること、さらには基材の毛羽立ち等により膜が不均一化すること、及びピンホール等の欠点が生じることを抑制できる。また、基材が熱可塑性連続フィラメントより構成される長繊維不織布からなることにより、短繊維不織布と比べて、高分子溶液流延時に繊維の毛羽立ちによって起きる不均一化および膜欠点の発生を抑制することができる。さらに、分離膜は、連続製膜されるときに、製膜方向に対し張力がかけられるので、寸法安定性に優れる長繊維不織布を基材として用いることが好ましい。
　長繊維不織布は、成形性、強度の点で、多孔性支持層とは反対側の表層における繊維が、多孔性支持層側の表層の繊維よりも縦配向であることが好ましい。そのような構造によれば、強度を保つことで膜破れ等を防ぐ高い効果が実現されるだけでなく、分離膜に凹凸を付与する際の、多孔性支持層と基材とを含む積層体としての成形性も向上し、分離膜表面の凹凸形状が安定するので好ましい。
　より具体的には、長繊維不織布の、多孔性支持層とは反対側の表層における繊維配向度は、０°～２５°であることが好ましく、また、多孔性支持層側表層における繊維配向度との配向度差が１０°～９０°であることが好ましい。
　分離膜の製造工程やエレメントの製造工程においては加熱する工程が含まれるが、加熱により多孔性支持層または分離機能層が収縮する現象が起きる。特に連続製膜において張力が付与されていない幅方向において、収縮は顕著である。収縮することにより、寸法安定性等に問題が生じるため、基材としては熱寸法変化率が小さいものが望まれる。不織布において多孔性支持層とは反対側の表層における繊維配向度と多孔性支持層側表層における繊維配向度との差が１０°～９０°であると、熱による幅方向の変化を抑制することもでき、好ましい。
　ここで、繊維配向度とは、多孔性支持層を構成する不織布基材の繊維の向きを示す指標である。具体的には、繊維配向度とは、連続製膜を行う際の製膜方向、つまり不織布基材の長手方向と、不織布基材を構成する繊維との間の角度の平均値である。つまり、繊維の長手方向が製膜方向と平行であれば、繊維配向度は０°である。また、繊維の長手方向が製膜方向に直角であれば、すなわち不織布基材の幅方向に平行であれば、その繊維の配向度は９０°である。よって、繊維配向度が０°に近いほど縦配向であり、９０°に近いほど横配向であることを示す。
　繊維配向度は以下のように測定される。まず、不織布からランダムに小片サンプル１０個を採取する。次に、そのサンプルの表面を走査型電子顕微鏡で１００～１０００倍で撮影する。撮影像の中で、各サンプルあたり１０本を選び、不織布の長手方向（縦方向、製膜方向）を０°としたときの角度を測定する。つまり１つの不織布あたり計１００本の繊維について、角度の測定が行われる。こうして測定された１００本の繊維についての角度から平均値を算出する。得られた平均値の小数点以下第一位を四捨五入して得られる値が、繊維配向度である。
　基材の厚みは、基材と多孔性支持層との厚みの合計が、３０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とするのが好ましく、５０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲内となるように設定することが好ましい。
（１－３）透過側流路材
　図１～図３に示したように、分離膜本体２の透過側の面２２には、透過側流路５を形成するように複数の透過側流路材（流路材）３が設けられる。「透過側流路を形成するように設けられる」とは、分離膜が後述の分離膜エレメントに組み込まれたときに、分離膜本体を透過した透過流体が集水管に到達できるように、流路材が形成されていることを意味する。流路材の構成の詳細は以下のとおりである。
　＜密度＞
　＜＜流路材の重量と透過側の面への含浸部を除く流路材の体積との比＞＞
　分離膜本体の透過側の面に固着する複数の流路材の重量Ｗ（ｇ）、および前記複数の流路材の前記透過側の面への含浸部を除く体積Ｖ（ｃｍ３）は、１．０≦Ｗ／Ｖ≦２．５であることが好ましく、１．０≦Ｗ／Ｖ≦１．５であることがより好ましい。
　この範囲の流路材の重量と透過側の面への含浸部を除く流路材の体積との比を有することで、加圧ろ過を長時間継続しても、良好な造水能を確保しながら流路材の形状変化は小さく抑えられるので、流路が安定に保持される。
　流路材の重量は、分離膜本体および流路材を含む分離膜全体の重量から、分離膜本体の重量を減じることで算出される。
　流路材の体積は、たとえば株式会社キーエンス製高精度形状測定システムＫＳ－１１００など、市販のシステムを用いて測定することができる。流路材の形状が後述する壁状であれば断面の面積を測定し、壁状物の長さを測定してそれらの積から流路材体積を算出しても良いし、あるいは３次元測定から体積を求めてもよい。また、ドット形状等の短い形状であれば３次元測定で測定できる。つまり、後述するように、分離膜本体に流路材の成分が含浸しているときは、含浸している部分は流路材の体積には含まれない。
　＜融点＞
　示差走査熱量計を用いて測定した流路材の融点は、２００℃以下であることが好ましく、１００～１７０℃であることがより好ましい。この範囲の融点を有する材料は高い加工性を持つ。よって、製造時に、後述の加圧熱処理によって、流路材の密度を上記範囲に変化させることが容易となる。なお、流路材が、互いに異なる融点を持つ複数の材料の混合物で形成されている場合は、いずれの材料の融点も２００℃以下であることが好ましい。
　示差走査熱量測定は、次のようにして行われる。試料１０．００ｍｇ程度を専用アルミパンに詰め、（１）３０℃から２５０℃までを１０℃／ｍｉｎで昇温し、２８０℃で５分間保持し、次いで（２）２５０℃から３０℃までを１０℃／ｍｉｎで降温し、３０℃でさらに５分間保持し、さらに（３）１０℃／ｍｉｎで昇温する。上記（３）における吸熱曲線のピークトップから、融点が求められる。ピークトップが複数観察される場合は、最も高温側のピークトップが２００℃以下であれば良い。測定には、例えばセイコーインスツルメント社製ＤＳＣ６２００を用いることができる。
　＜流路材の構成成分＞
　流路材３は、分離膜本体２とは異なる素材で形成されている。異なる素材とは、分離膜本体２で使用される材料とは異なる組成を有する材料を意味する。特に、流路材３の組成は、分離膜本体２のうち、流路材３が形成される面、すなわち透過側の面の組成とは異なることが好ましく、分離膜本体２を形成するいずれの層の組成とも異なることがより好ましい。
　流路材を構成する成分としては特に限定されないが、樹脂が好ましく用いられる。具体的には、耐薬品性の点で、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンや共重合ポリオレフィンなどが好ましく、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などのポリマーも選択でき、これらを単独もしくは２種類以上からなる混合物として用いることができる。特に、熱可塑性樹脂は成形が容易であるため、均一な形状の流路材を形成することができる。
　例えば、後述するように流路材を加圧処理することで、流路材の融点は加圧処理前と変わらないものの、密度が高い流路材を得ることができる。
　＜流路材形状および配置＞
　＜＜概要＞＞
　従来広く用いられているトリコットは編み物であり、立体的に交差した糸で構成されている。つまり、トリコットは、二次元的に連続した構造を有している。このようなトリコットが流路材として適用された場合、流路の高さはトリコットの厚みよりも小さくなる。すなわち、トリコットの厚みの全てを流路の高さとして利用することはできない。
　これに対して、本発明の構成の例として、図１～図３等に示す流路材３は、互いに重ならないように配置されている。よって、本実施形態の流路材３の厚み（つまり高さ）は全て、流路の溝の高さとして活用される。よって、本実施形態の流路材３が適用された場合、流路材３の厚みと同じ厚みを有するトリコットが適用された場合よりも、流路は高くなる。つまり、流路の断面積がより大きくなるので、流動抵抗はより小さくなる。
　また、各図においては、不連続な複数の流路材３が、１つの分離膜本体２上に設けられている。「不連続」とは、流路材３を分離膜本体２から剥離すると、複数の流路材３が互いに分かれる構造であることを指す。これに対して、ネット、トリコットおよびフィルム等の部材は、分離膜本体２から分離されても、連続した一体の形状を有する。
　不連続な複数の流路材３が設けられていることで、分離膜１は、後述の分離膜エレメント１００に組み込まれたときに、圧力損失を低く抑えることができる。このような構成の一例として、図１では、流路材３は第１方向（幅方向）においてのみ不連続に形成されおり、図２では第１方向および第２方向（長さ方向）のいずれにおいても不連続に形成されている。
　なお、分離膜エレメントにおいて、分離膜は、その第２方向が巻回方向と一致するように配置されることが好ましい。つまり、図４に示すように、分離膜は、第１方向が集水管８の長手方向に平行であり、第２方向が集水管８の長手方向に直交するように配置されることが好ましい。
　図１に示す例では、流路材３は、第１方向において不連続に設けられると共に、第２方向においては、分離膜本体２の一端から他端まで連続するように設けられている。つまり、図４のように分離膜エレメント１００に分離膜１が組み込まれたときに、流路材３は、巻回方向（第２方向）における分離膜１の内側端部から外側端部まで連続するように配置される。分離膜１において、巻回方向の内側とは集水管８に近い側であり、巻回方向の外側とは集水管８から遠い側である。
　図１のように流路材３が第２方向に連続的に設けられている場合、加圧ろ過時の膜落ち込みが特に抑制される。膜落ち込みとは、分離膜１が流路５に落ち込んで流路５を狭めることである。
　また、図２では、流路材３は第１方向（幅方向）と第２方向（長さ方向）の両方において間隔をおいて設けられている。つまり、図２では流路材３は第２方向においても、複数の部分に分割されている。このように、２つの方向において不連続な流路材３が設けられることで、流路材と流体との接触面積が小さくなるので圧力損失が小さくなる。この形態は、流路５が分岐点を備える構成であるとも言い換えられる。つまり、図２の構成において、透過流体は、流路５を流れながら、流路材３によって分けられ、さらに下流で合流することができる。
　なお、図２では、長さ方向において、流路材３は直線に沿って並んでおり、幅方向における流路材３同士の間隙も直線に沿って並んでいるが、本発明はこれに限定されるものではない。
　流路材が「分離膜本体の一端から他端まで設けられている」とは、流路材が分離膜本体の縁まで設けられていなければならない、という意味ではない。流路材は、透過側の流路を形成できる程度に、分離膜の第２方向全体に渡って配置されていればよい。透過側の面における他の分離膜との接着部分には、流路材が設けられる必要はない。また、分離膜において、集水管との接着部分にも、流路材は設けられる必要はない。その他の仕様上または製造上の理由により、分離膜の外縁付近等の一部の箇所には、流路材が配置されない領域が設けられていてもよい。
　以上に述べたいずれの形態においても、流路材３は、分離膜エレメントに組み込まれたときに、その長手方向が集水管８の長手方向に対して略垂直になるように配置されることが好ましい。略垂直とは、具体的には、集水管８と流路材３との間の角度が、７５°～１０５°である状態を指す。
　＜＜分離膜本体および流路材の寸法＞＞
　　（概要）
　図１～図３に示すように、ａ～ｆは下記値を指す。
　ａ：分離膜本体の長さ
　ｂ：分離膜本体の幅方向における流路材の間隔
　ｃ：流路材の厚み（高さ）（流路材と分離膜本体の透過側の面との高低差）
　ｄ：流路材の幅
　ｅ：分離膜本体の長さ方向における流路材の間隔
　ｆ：流路材の長さ
　値ａ～ｆの測定には、例えば、市販の形状測定システムまたはマイクロスコープなどを用いることができる。各値は、１枚の分離膜において３０箇所以上で測定を行い、それらの値を総和した値を測定総箇所の数で割って平均値を算出することで、求められる。このように、少なくとも３０箇所における測定の結果得られる各値が、上記範囲を満たせばよい。
　（分離膜本体の長さａ）
　長さａは、第２方向における分離膜本体２の一端から他端までの距離である。この距離が一定でない場合、１枚の分離膜本体２において３０箇所以上の位置でこの距離を測定し、平均値を求めることで長さａを得ることができる。
　（第１方向での流路材間隔ｂ）
　第１方向における流路材３の間隔ｂは、流路５の幅に相当する。１つの断面において１つの流路５の幅が一定でない場合、つまり隣り合う２つの流路材３の側面が平行でない場合は、１つの断面内で、１つの流路５の幅の最大値と最小値の平均値を測定し、その平均値を算出する。例えば図３に示すように、第２方向に垂直な断面において、流路材３は上が細く下が太い台形状を示す場合、まず、隣接する２つの流路材３の上部間の距離と下部間の距離を測定して、その平均値を算出する。次に、任意の３０箇所以上の断面において、流路材３の間隔を測定して、それぞれの断面でこの平均値を算出する。そして、これらの平均値からさらに相加平均値を算出することで、間隔ｂが得られる。
　また、間隔ｂが大きくなるにつれて圧力損失が小さくなるものの、膜落ち込みが生じやすくなる。逆に間隔ｂが小さいほど膜落ち込みが生じにくくなるが、圧力損失は大きくなる。エレメントとしての性能や安定性を勘案すると、間隔ｂは０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、この範囲であれば、膜落ち込みを抑えながら圧力損失を小さくすることができる。間隔ｂはより好ましくは０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。
　（流路材の厚み（高さ）ｃ）
　厚みｃとは、流路材と分離膜本体の表面との高低差である。図３に示すように、厚みｃは、第２方向に垂直な断面における、流路材３の最も高い部分と分離膜本体の透過側面との高さの差である。すなわち、流路材の厚みに関しては、基材中に含浸している部分の厚みは考慮しない。厚みｃは、３０箇所以上の流路材３について厚みを測定し、平均して得られる値である。流路材の厚みｃは、同一の平面内における流路材の断面の観察によって得られてもよいし、複数の平面における流路材の断面の観察によって得られてもよい。
　厚みｃが大きいと流動抵抗が小さくなる。一方、厚みｃが小さいと、１つのエレメント当たりの膜の数は多くなるものの、流路の流動抵抗が大きくなり、分離特性および透過性能が低下する。その結果、エレメントの造水能力が低下し、造水量を増加させるための運転コストが高くなる。従って、上述した各性能のバランスや運転コストを考慮すると、厚みｃは０．０３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。
　なお、上述したように、厚みｃが小さいと、分離膜エレメントに充填される分離膜を増やすことができので、流動抵抗が増加するものの、分離膜の大面積化によって造水量が向上する傾向にある。よって、厚みｃは、エレメントの使用条件および目的などに応じて適宜選択できる。
　また、分離膜中に（より具体的には基材に）固着されている複数の流路材の内、流路材とその隣接する流路材との高さの差が小さいことが好ましい。高さの差が大きいと加圧ろ過時に分離膜の歪みが生じるので、分離膜に欠陥が発生することがある。互いに隣接する流路材の高さの差は、０．１ｍｍ以下が好ましく、０．０６ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０４ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
　同様の理由から、分離膜に設けられた全ての流路材の厚みの差の最大値（最大高低差）は０．２５ｍｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは０．１ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．０３ｍｍ以下である。
　（流路材の幅ｄ）
　幅ｄは、次のように測定される。まず、第１方向に垂直な１つの断面において、１つの流路材３の最大幅と最小幅の平均値を算出する。つまり、図３に示すような上部が細く下部が太い流路材３においては、流路材下部の幅と上部の幅を測定し、その平均値を算出する。このような平均値を少なくとも３０箇所の断面において算出し、その相加平均を算出する。
　幅ｄは好ましくは０．２ｍｍ以上であり、より好ましくは０．３ｍｍ以上である。幅ｄが０．２ｍｍ以上であることで、分離膜エレメントの運転時に流路材３に圧力がかかっても、流路材の形状を保持することができ透過側流路が安定的に形成される。
　また、幅ｄは、好ましくは２ｍｍ以下であり、より好ましくは１．５ｍｍ以下である。幅ｄが２ｍｍ以下であることで、透過側の流路を十分確保することができる。
　流路材の幅ｄが第１方向での隣り合う流路材の間隔ｂよりも広いことで、各流路材にかかる圧力を分散することができる。
　図１～図３において、流路材３は、その長さがその幅よりも大きくなるように形成されている。このような流路材３は「壁状物」とも称される。
　（流路材間隔ｅ）
　間隔ｅは、第２方向における流路材３間の距離である。間隔ｅは好ましくは０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、より好ましくは０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。間隔ｅが上記範囲内であることで、膜落ち込みを抑制しつつ、圧力損失を比較的小さくすることができる。
　図１に示すように、流路材３が第２方向において分離膜本体２の一端から他端まで連続して設けられている場合、間隔ｅは０ｍｍである。
　（流路材の長さｆ）
　長さｆは、第２方向における流路材３の長さである。長さｆは、１枚の分離膜１内で、３０個以上の流路材３の長さを測定し、その平均値を算出することで求められる。流路材の長さｆは、分離膜本体の長さａ以下であればよい。分離膜１の巻回方向における内側端部から外側端部まで、流路材３が連続的に設けられている場合は、流路材の長さｆは分離膜本体の長さａと同等である。
　長さｆは、好ましくは１０ｍｍ以上であり、より好ましくは２０ｍｍ以上である。長さｆが１０ｍｍ以上であることで、圧力下でも流路が確保される。
　（寸法ａ～ｆの関係）
　上述したように、本実施形態の流路材は、従来のトリコットのような連続形状を有する流路材に比べて圧力損失を小さくすることができる。言い換えると、本実施形態の技術によると、圧力損失が同等であっても、従来技術よりもリーフ長を大きくすることができる。リーフ長を大きくすることができると、リーフ数を低減することができる。
　なお、膜リーフ（または単に「リーフ」と称する）とは、エレメントに組み込まれるのに適した長さに裁断され、供給側の面が互いに対向する２枚一組の分離膜（または供給側の面を内側にして畳まれた１枚の分離膜）である。膜リーフにおいては、分離膜間に供給側流路材が挟まれる。
　寸法ａ～ｆが以下の数式を満たすように設定されることで、リーフ数を特に低減することができる。
ｉ）ａ２ｆ２（ｂ＋ｃ）２（ｂ＋ｄ）×１０－６／ｂ３ｃ３（ｅ＋ｆ）２≦１４００かつ
ｉｉ）８５０≦ａ≦７０００かつ
ｉｉｉ）ｂ≦２かつ
ｉｖ）ｃ≦０．５かつ
ｖ）０．１５≦ｄｆ／（ｂ＋ｄ）（ｅ＋ｆ）≦０．８５
　（流路材の幅と間隔の比）
　流路材を配置するほど、すなわち流路材の幅が広くなるほど加圧ろ過時でも透過側流路が安定に確保されやすくなる。しかしながら、透過側流路、すなわち流路材の間隔（溝幅）ｂが狭くなるほど流動抵抗が高くなってしまう。逆に、流路材の配置が少なすぎると流動抵抗は低くなるが、加圧ろ過時の流路を安定に確保できない。よって、流路材の幅と間隔のバランスが重要であり流路材の第１方向において、前記流路材の幅ｄに対する前記流路材の間隔ｂの比が０．３以上１．３以下であることが好ましい。流路材の幅ｄに対する前記流路材の間隔ｂの比の下限は、０．４以上であることがより好ましく、上限は１以下であることがより好ましく、０．７５以下であることがさらに好ましい。
　（流路材の幅と厚み（高さ）の比）
　本発明では流路材が加圧熱処理されるため、流路材の厚み（高さ）が低く、また幅が広くなる傾向にあるため流路が狭くなる傾向にある。そうすると、流動抵抗が大きくなり加圧ろ過による造水効率が低下する。よって、流路材の幅と高さのバランスが重量であり、前記流路材の幅ｄに対する流路材の厚み（高さ）の比が０．２以上１以下であることが好ましく、０．２５以上０．７以下がさらに好ましい。
　（流路材の形状）
　流路材の形状は特に限定されないが、流路の流動抵抗を少なくし、透過させた際の流路を安定化させるような形状が選択され得る。これらの点で、分離膜の面方向に垂直ないずれかの断面において、流路材の形状は、直柱状や台形状、曲柱状、あるいはそれらの組み合わせでもよい。
　流路材の断面形状が台形の場合、例えば上底幅が下底幅に対して極端に小さいと、下底側の溝幅が加圧ろ過時の膜落ち込みを抑制できる間隔であっても、上底での溝幅が大きくなって膜落ち込みが下底側に比べて生じやすくなる。すなわち、上底幅Ｗ２と下底幅Ｗ１との差が大きすぎると、幅の広い方で加圧ろ過時の膜落込みが生じやすくなる。下底の長さに対する上底の長さの比率は０．６以上１．４以下が好ましく、０．８以上１．２以下がより好ましい。
　流路材の断面形状は、流動抵抗を低減する観点から、後述の分離膜面に対して垂直な直柱状であることが好ましい。また、流路材は、高い箇所ほど幅が小さくなるように形成されていてもよいし、逆に高い箇所ほど幅が広くなるように形成されていてもよいし、分離膜表面からの高さによらず、同じ幅を有するように形成されていてもよい。
　ただし、加圧ろ過時の流路材潰れが著しくない範囲であれば、流路材の断面において、その上辺が丸みを帯びていても良い。
　流路材が熱可塑性樹脂であれば、処理温度および選択する熱可塑性樹脂の種類を変更することで、要求される分離特性や透過性能の条件を満足できるように自由に流路材の形状を調整することができる。
　また、流路材の分離膜の平面方向における形状は、例えば、ドット状または線状であってもよく、線状とは、直線状、曲線状、鋸歯状等波線状、破線状等を含む。
　また、流路材の分離膜の平面方向における形状ドット状や直線状である場合、隣り合う流路材は、互いに略平行に配置されていてもよい。「略平行に配置される」とは、例えば、流路材が分離膜上で交差しないこと、隣り合う流路材の延長線のなす角度が０°以上３０°以下であること、上記角度が０°以上１５°以下であること、及び上記角度が０°以上５°以下であること等を包含する。
　流路を安定して形成するには、分離膜エレメントにおいて分離膜本体が加圧されたときの分離膜本体の落ち込みを抑制できることが好ましい。そのためには、分離膜本体と流路材との接触面積が大きいこと、つまり分離膜本体の面積に対する流路材の面積（分離膜本体の膜面に対する投影面積）が大きいことが好ましい。一方で、圧力損失を低減させるには、流路の断面積が広いことが好ましい。流路の断面とは、流路の長手方向に対して垂直な分離膜本体と流路材との接触面積を大きく確保しつつ、かつ流路の断面積を広く確保するには、流路の断面形状は凹レンズ状であることが好ましい。また、流路材３は、巻回方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化のない直柱状であってもよい。また、分離膜性能に影響を与えない範囲内であれば、巻回方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化があるような台形状の壁状物、楕円柱、楕円錐、四角錐あるいは半球のような形状であってもよい。
　流路材の形状は、図１～図３に示す形状に限定されるものではない。分離膜本体の透過側の面に、例えばホットメルト法で流路材を配置する場合は、処理温度や選択するホットメルト用樹脂の種類を変更することで、要求される分離特性および透過性能の条件を満足できるように、流路材の形状を自由に調整することができる。
　図１～図３では、流路材３の平面形状は、長さ方向において直線状である。ただし、流路材３は、分離膜本体２の表面に対して凸であり、かつ分離膜エレメントとしての所望の効果が損なわれない範囲であれば、他の形状に変更可能である。すなわち、流路材の平面方向における形状は、曲線状および波線状等であってもよい。また、１つの分離膜に含まれる複数の流路材が、幅および長さの少なくとも一方が互いに異なるように形成されていてもよい。
　＜投影面積比＞
　分離膜本体の透過側の面に対する異素材の投影面積比は、特に透過側流路の流動抵抗を低減し、流路を安定に形成させる点では、０．０３以上０．８５以下であることが好ましく、０．２以上０．７５以下であることがより好ましく、０．３以上０．６以下であることがさらに好ましい。なお、投影面積比とは、分離膜を５ｃｍ×５ｃｍで切り出し、分離膜の面方向に平行な平面に投影した時に得られる流路材の投影面積を、切り出し面積（２５ｃｍ２）で割った値である。
　＜基材中への含浸＞
　図３に示すように、分離膜本体２中に、より具体的には基材２０１中に、流路材３の成分が含浸していてもよい。分離膜の基材側、すなわち透過側に流路材３を配置し、ホットメルト法などで基材側から加熱すると、分離膜の裏側（すなわち、分離膜本体の透過側の面側）から表側（すなわち、分離膜本体の供給側の面側）に向かって流路材３の含浸が進行する。含浸が進行するにつれて流路材と基材との接着が強固になり、加圧ろ過しても流路材が基材から剥離しにくくなる。基材中で、流路材の成分が含浸している部分を、図３中で「含浸部３１」として示している。
　ただし、流路材の成分が分離機能層の近傍まで含浸していると、加圧ろ過した際に含浸した流路材が分離機能層を破壊してしまう。そのため、流路材の成分が基材に含浸している場合、基材の厚みＴ１に対する流路材含浸厚みＴ２の割合（すなわち含浸率）は、５％以上９５％以下の範囲であることが好ましく、１０％以上８０％以下の範囲であることがより好ましく、２０％以上６０％以下の範囲であることがさらに好ましい。なお、上記比率の計算において、含浸厚みとは、１つの断面において、その流路材に対応する含浸部３１の厚みの最大値である。
　このように、分離膜本体の透過側の面に流路材を配置することで従来のトリコットのような連続形状を有する流路材に比べて流動抵抗が小さく、投影面積比が小さくても耐圧性に優れる膜エレメントを設計することができる。
〔２．分離膜エレメント〕
（２－１）概要
　図４に示すように、分離膜エレメント１００は、集水管８と、上述したいずれかの構成を備え、集水管８の周囲に巻回された分離膜１を備える。また、分離膜エレメント１００は、図示しない端板等の部材をさらに備える。
（２－２）分離膜
　分離膜１は、集水管８の周囲に巻回されており、幅方向が集水管８の長手方向に沿うように配置される。その結果、分離膜１は、長さ方向が巻回方向に沿うように配置される。
　よって、壁状部材である流路材３は、分離膜１を構成する分離膜本体２の透過側の面２２において、少なくとも集水管８の長手方向に沿って不連続状に配置される。つまり、流路５は、巻回方向において分離膜１の外側端部から内側端部まで連続するように形成される。その結果、透過水が集水管８の中心パイプへ到達し易く、すなわち流動抵抗が小さくなるので、大きな造水量が得られる。
　「巻回方向の内側」及び「巻回方向の外側」は、図４に示す通りである。つまり、「巻回方向の内側端部」及び「巻回方向の外側端部」とはそれぞれ、分離膜１において集水管８に近い方の端部、及び遠い方の端部に該当する。
　上述したように、流路材は分離膜の縁まで達していなくてもよいので、例えば、巻回方向における封筒状膜の外側端部、及び集水管長手方向における封筒状膜の端部では、流路材が設けられていなくてもよい。
　図５に示すように、分離膜は、分離膜対４を形成する。分離膜１は、供給側の面２１が、供給側流路材６を挟んで他の分離膜７の供給側の面７１と対向するように配置される。分離膜エレメント１００において、互いに向かい合う分離膜の供給側の面の間には供給側流路が形成され、透過側の面の間には透過側流路が形成される。
　また、分離膜１の上にはさらに、図示しない他の分離膜が重ねられ、分離膜１と封筒状膜を形成する。封筒状膜とは、透過側の面が対向するように配置された２枚１組の分離膜である。封筒状膜は長方形状であり、透過水が集水管８に流れるように、透過側の面の間が、巻回方向内側の一辺のみにおいて開放され、他の三辺においては封止される。こうして、分離膜は、透過側の面を内側に向けた封筒状膜を形成する。透過水はこの封筒状膜によって供給水から隔離される。
　封止としては、接着剤またはホットメルトなどにより接着されている形態、加熱またはレーザーなどにより融着されている形態、およびゴム製シートが挟みこまれている形態が挙げられる。接着による封止は、最も簡便で効果が高いために特に好ましい。
　また、分離膜の供給側の面において、巻回方向における内側端部は、折りたたみ又は封止により閉じられている。分離膜の供給側面が、折り畳まれているのではなく封止されていることで、分離膜の端部における撓みが発生しにくい。折り目近傍での撓みの発生が抑制されることで、巻回したときに分離膜間での空隙の発生およびこの空隙によるリークの発生が抑制される。
　なお、互いに対向する分離膜は、同じ構成を備えてもよいし、異なる構成を備えてもよい。すなわち、分離膜エレメントにおいて、向かい合う２枚の透過側の面のうち、少なくとも一方に上述の透過側流路材が設けられていればよいので、透過側流路材を備える分離膜と、備えない分離膜とが交互に重ねられていてもよい。ただし、説明の便宜上、分離膜エレメントおよびそれに関係する説明においては、「分離膜」は、透過側流路材を備えない分離膜（たとえば分離膜本体と同じ構成を備える膜）を含む。
　透過側の面において、または供給側の面において、互いに対向する分離膜は、２枚の異なる分離膜であってもよいし、１枚の膜が折りたたまれたものであってもよい。
（２－３）供給側流路
　＜流路材＞
　分離膜エレメント１００は、重なり合う分離膜の供給側の面の間に、分離膜１に対する投影面積比が０を超えて１未満となる流路材を備える（図示せず）。供給側流路材の投影面積比は０．０３以上０．５０以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．１０以上０．４０以下、特に好ましくは、０．１５以上０．３５以下である。投影面積比が０．０３以上０．５０以下であることで、流動抵抗が比較的小さく抑えられる。
　なお、投影面積比とは、分離膜と供給側流路材を５ｃｍ×５ｃｍで切り出し、供給側流路材を分離膜の面方向に平行な平面に投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値である。
　供給側流路材の形状は特に限定されず、連続形状を有していてもよいし、不連続な形状を有していてもよい。連続形状を有する流路材としては、フィルムおよびネットといった部材が挙げられる。ここで、連続形状とは、実質的に流路材の全範囲において連続であることを意味する。連続形状には、造水量が低下するなどの不具合が生じない程度に、流路材の一部が不連続となる箇所が含まれていても良い。
　不連続な形状としては、ドット状（真円状および楕円状を含む）、直線状、曲線状、破線状等の種々の形状が挙げられる。
　供給側流路材の厚みは、８０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。供給側流路材の厚みが８０μｍ以上であることで、流動抵抗を小さくすることができる。また、供給側流路材の厚みは２０００μｍ以下であることが好ましく、例えば１５００μｍ以下または１０００μｍ以下であることがより好ましい。流路材の厚みが２０００μｍ以下であることで、１個のエレメント当たりの膜面積を大きくすることができる。
　分離膜の供給側流路材の厚みは、上述した分離膜透過側の流路材の厚みと同手法で求めることができる。
　＜凹凸加工膜＞
　また、供給側の流路は、分離膜本体自体の凹凸形状によって形成されていてもよい。凹凸の高さ、ピッチ等は、流路材と同様に設定可能である。
（２－４）透過側流路
　上述したように、透過側流路は、分離膜本体上に設けられた透過側流路材によって形成される。
（２－５）集水管
　集水管８は、その中を透過水が流れるように構成されていればよく、材質、形状、大きさ等は特に限定されない。集水管８としては、例えば、図４に示したように、複数の孔（図示せず）が設けられた側面を有する円筒状の部材が用いられる。
〔３．分離膜の製造方法〕
（３－１）分離膜本体
　分離膜本体の製造方法については上述したが、簡単にまとめると以下のとおりである。
　良溶媒に樹脂を溶解し、得られた樹脂溶液を基材にキャストして純水中に浸漬して多孔性支持層と基材を複合させる。その後、上述したように、多孔性支持層上に分離機能層を形成する。さらに、必要に応じて分離性能、透過性能を高めるべく、塩素、酸、アルカリ、亜硝酸などの化学処理を施し、さらにモノマー等を洗浄し分離膜本体の連続シートを作製する。
　なお、化学処理の前または後で、エンボス等によって分離膜本体に凹凸を形成してもよい。
（３－２）透過側流路材
　＜配置＞
　分離膜の製造方法は、分離膜本体の透過側の面に、不連続な流路材を設ける工程を備える。この工程は、分離膜製造のどの時点で行われてもよい。例えば、流路材は、基材上に多孔性支持層が形成される前に設けられてもよいし、多孔性支持層が設けられた後であって分離機能層が形成される前に設けられてもよいし、分離機能層が形成された後、上述の化学処理が施される前または後に行われてもよい。
　流路材を配置する方法としては、例えば、塗布、印刷、噴霧等が挙げられる。また、使用される機材としては、ノズル型のホットメルトアプリケーター、スプレー型のホットメルトアプリケーター、フラットノズル型のホットメルトアプリケーター、ロール型コーター、押出型コーター、グラビア印刷機、噴霧器などが挙げられる。
　＜加圧＞
　透過側の流路材は、加圧処理されていてもよい。加圧処理によって、流路材の密度が高まるので、加圧ろ過時の流路材変形を抑制し、流路を安定に確保することができる。
　また、加圧処理によって、流路材に微細な起伏がつぶされて平滑になる。また、分離膜全体における流路材の高さも均一化される。よって、加圧ろ過時における局部的あるいは不均一な変形を抑制でき、性能や耐久性をさらに向上させることが可能となる。
　加圧処理の方法は、流路材に圧力が負荷されるのであれば、具体的な方法には限定されない。例えば、ロールなどの固体を用いて圧力をかける方法、水などの液体を媒体として圧力をかける方法等が挙げられる。
　なお、ロールによる加圧処理では、ロールの種類は、金属製でもゴム製、あるいは紙製でも良く、本発明の効果が得られる範囲であれば特に限定されない。
　加圧処理は、エレメント化される前の平膜に行ってもよいし、あるいはエレメント化した後の巻回された膜に行ってもよい。プロセスの簡便性の観点から、平膜に対する加圧処理にはロールを用いることが好ましく、エレメント化後に加圧熱処理を行う場合は水などの液体を媒体として行うのが好ましい。
　加圧処理時の圧力は１ＭＰａ以上であることが好ましい。圧力がこの範囲内にあることで、流路材の密度を充分に高くすることができる。また、加圧処理時の圧力は１０ＭＰａ以下であることが好ましい。圧力がこの範囲内にあることで、流路材の破損を抑制することができる。
　加圧時の温度条件は、具体的な数値に限定されず、流路材の組成、得られる分離膜の使用目的、および目標とする流路材の密度等に応じて設定される。加圧処理は、冷却下、室温下、加熱下のいずれで行われてもよい。ただし、加圧処理時の温度が高いほど、樹脂が軟化するので、樹脂の加工性を向上させることができる。その一方で、高温は膜を劣化させる要因になりうる。よって、加圧熱処理時の温度は５℃以上１９０℃以下が好ましく、２５℃以上１００℃以下が特に好ましい。加圧時の温度は、例えば、加圧に用いられる上述のロールおよび液体の温度を所望の温度に調整することで、調整される。
　加圧処理にあたり、分離膜は水などの液体を含んだ状態でもよく、またグリセリンなどの湿潤剤を分離膜に含浸させた後に乾燥した状態でもよい。特に、加圧処理を行う場合、分離膜が液体を含むか、湿潤剤をまた膜表面が加圧熱処理により損傷しないよう保護フィルムなどを膜面側に敷いて加圧処理してもよい。
〔４．分離膜エレメントの製造方法〕
（４－１）概要
　分離膜エレメントの製造には、従来のエレメント製作装置を用いることができる。また、エレメント作製方法としては、参考文献（日本国特公昭４４－１４２１６号公報、日本国特公平４－１１９２８号公報、日本国特開平１１－２２６３６６号公報）に記載される方法を用いることができる。詳細には以下の通りである。
（４－２）供給側流路の形成
　供給側流路材が、ネット等の連続的に形成された部材である場合は、分離膜と供給側流路材とを重ね合わせることで、供給側流路を形成することができる。
　また、分離膜に樹脂を直接塗布することで、不連続な、または連続な形状を有する供給側流路材を形成することができる。分離膜本体に固着された供給側流路材によって形成される場合も、供給側流路材の配置が分離膜の製造方法の一部と見なされてもよい。
　また、分離膜本体を凹凸加工することで、流路を形成してもよい。凹凸加工法としては、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工といった方法が挙げられる。エンボス加工の条件、エンボス加工形状等は、求められる分離膜エレメントの性能等に応じて変更可能である。この凹凸加工は、分離膜の製造方法の一部と見なされてもよい。
（４－３）分離膜の積層および巻回
　１枚の分離膜を透過側面が内側を向くように折り畳んで貼り合わせることで、または２枚の分離膜を透過側面が内側を向くように重ねて貼り合わせることで、封筒状膜が形成される。上述したように、封筒状膜は三辺が封止される。封止は、接着剤またはホットメルト等による接着、熱またはレーザーによる融着等により実行できる。
　封筒状膜の形成に用いられる接着剤は、粘度が４０ｐｏｉｓｅ（ｐｓ）以上１５０ｐｓ以下の範囲内であることが好ましく、さらに５０ｐｓ以上１２０ｐｓ以下がより好ましい。分離膜にしわが発生すると、分離膜エレメントの性能が低下することがあるが、接着剤粘度が、１５０ｐｓ以下であることで、分離膜を集水管に巻回するときに、しわが発生しにくくなる。また、接着剤粘度が４０ｐｓ以上である場合、分離膜間からの接着剤の流出が抑制され、不要な部分に接着剤が付着する危険性が低下する。なお、１ｐｓ＝０．１Ｐａ・ｓである。
　接着剤の塗布量は、分離膜が集水管に巻回された後に、接着剤が塗布される部分の幅が１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるような量であることが好ましい。これによって、分離膜が確実に接着されるので、原流体の透過側への流入が抑制される。また、有効膜面積も比較的大きく確保することができる。
　接着剤としてはウレタン系接着剤が好ましく、粘度を４０ｐｓ以上１５０ｐｓ以下の範囲とするには、主剤のイソシアネートと硬化剤のポリオールとが、イソシアネート：ポリオール＝１：１～１：５の割合で混合されたものが好ましい。接着剤の粘度は、予め主剤、硬化剤単体、及び配合割合を規定した混合物の粘度をＢ型粘度計（ＪＩＳ　Ｋ　６８３３）で測定される。
　こうして接着剤が塗布された分離膜は、封筒状膜の閉口部分が巻回方向内側に位置するように配置され、集水管の周囲に分離膜を巻きつけられる。こうして、分離膜がスパイラル状に巻回される。
（４－４）その他の工程
　分離膜エレメントの製造方法は、上述のように形成された分離膜の巻回体の外側に、フィルムおよびフィラメント等をさらに巻きつけることを含んでいてもよいし、集水管の長手方向における分離膜の端を切りそろえるエッジカット、端板の取り付け等のさらなる工程を含んでいてもよい。
〔５．分離膜エレメントの利用〕
　分離膜エレメントは、さらに、直列または並列に接続して圧力容器に収納されることで、分離膜モジュールとして使用されてもよい。
　また、上記の分離膜エレメント、モジュールは、それらに流体を供給するポンプや、その流体を前処理する装置などと組み合わせて、流体分離装置を構成することができる。この分離装置を用いることにより、例えば供給水を飲料水などの透過水と膜を透過しなかった濃縮水とに分離して、目的にあった水を得ることができる。
　流体分離装置の運転圧力は高い方が除去率は向上するが、運転に必要なエネルギーも増加すること、また、分離膜エレメントの供給流路、透過流路の保持性を考慮すると、膜モジュールに被処理水を透過する際の運転圧力は、０．２～５ＭＰａが好ましい。供給水温度は、高くなると塩除去率が低下するが、低くなるにしたがい膜透過流束も減少するので、５～４５℃が好ましい。また、供給水のｐＨが中性領域にある場合、供給水が海水などの高塩濃度の液体であっても、マグネシウムなどのスケールの発生が抑制され、また、膜の劣化も抑制される。
　分離膜エレメントによって処理される流体は特に限定されないが、水処理に使用する場合、供給水としては、海水、かん水、排水等の５００ｍｇ／Ｌ～１００ｇ／ＬのＴＤＳ（Ｔｏｔａｌ　Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ　Ｓｏｌｉｄｓ：総溶解固形分）を含有する液状混合物が挙げられる。一般に、ＴＤＳは総溶解固形分量を指し、「重量÷体積」あるいは「重量比」で表される。定義によれば、０．４５μｍのフィルターで濾過した溶液を３９．５～４０．５℃の温度で蒸発させ残留物の重さから算出できるが、より簡便には実用塩分（Ｓ）から換算する。
　以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
　（分離膜透過側の高低差）
　株式会社キーエンス製高精度形状測定システムＫＳ－１１００を用い、５ｃｍ×５ｃｍの透過側の測定結果から平均の高低差を解析した。１０μｍ以上の高低差のある３０箇所を測定し、各高さの値を総和した値を測定総箇所の数で割って求めた。
　なお、透過側の高低差とは、透過側の面に流路材が設けられているときは、流路材の厚みであり、分離膜本体に凹凸が付されているときは凹凸の高低差である。
　（透過側流路材のピッチおよび間隔）
　走査型電子顕微鏡（Ｓ－８００）（株式会社日立製作所製）を用いて３０個の任意の流路材断面を５００倍で写真撮影し、流路材断面のピッチおよび間隔（上述の値「ｂ」）を測定した。
　なお、ピッチとは、分離膜の透過側における高い箇所の最も高いところから近接する高い箇所の最も高い箇所までの水平距離を２００箇所について測定し、得られた値の平均値である。
　（流路材の投影面積比）
　流路材と共に分離膜を５ｃｍ×５ｃｍで切り出し、レーザ顕微鏡（倍率１０～５００倍の中から選択）を用い、ステージを移動させて、該流路材の全投影面積を測定した。該流路材を分離膜透過側または供給側から投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値を投影面積比とした。
　（流路材の融点測定）
　セイコーインスツル社製ＤＳＣ６２００を用い、窒素雰囲気下、約１０ｍｇの試料を２５０℃まで昇温し、１０分間保持した後、１０℃／分で３０℃まで冷却した。３０℃で５分間保持した後、１０℃／分で２５０℃まで昇温させた時の吸熱曲線のピークトップから融点を算出した。なお、第３ｓｔｅｐにおける吸熱ピークを融点と定義し、ピークが複数観察される場合は最も高温側のピークトップを表に記載した。
　（流路材の重量と透過側の面への含浸部を除く流路材の体積との比）
　分離膜のうち、透過側流路材が形成された領域を５ｃｍ四方で切り取り、重量を測定した。その分離膜の分離膜本体と同じ構成の膜を同面積で切り取り、重量を測定して、上述の分離膜全体の重量から減じることで、透過側流路材の重量を算出した。
　重量測定に用いた５ｃｍ四方の試料について、流路材の長さおよび断面積を測定して、体積を算出した。こうして得られた流路材の重量および体積から、密度を算出した。
　（造水量）
　分離膜または分離膜エレメントについて、供給水として、濃度１，５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６．５のＮａＣＬ水溶液を用い、運転圧力２．５ＭＰａ、温度２５℃の条件下で１００時間運転したに１０分間のサンプリングを行い、膜の単位面積あたり、かつ１日あたりの透水量（立方メートル）を造水量（ｍ３／日）として表した。
　なお、この供給水の塩濃度は、いわゆるかん水に該当するものと考えられる。
　（脱塩率（ＴＤＳ除去率））
　造水量測定でサンプリングした透過水と供給水のＴＤＳ濃度を伝導率測定により求め、下記式からＴＤＳ除去率を算出した。
ＴＤＳ除去率（％）＝１００×｛１－（透過水中のＴＤＳ濃度／供給水中のＴＤＳ濃度）｝
　なお、１時間後の測定値と２時間後の測定値で０．１％以上の変化をした場合に、その結果を付記した。
　（耐圧性）
　供給水として、濃度１，５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６．５のＮａＣＬ水溶液を用い、運転圧力２．５ＭＰａ、温度２５℃の条件下で、エレメントを１分運転した後、運転を終了した。このサイクル（発停）を１０００回繰り返した後に分離膜エレメントを解体して流路材の高低差を測定し、耐圧性（％）＝（発停１０００回後の流路材の高低差）／加圧ろ過前の流路材の高低差×１００とした。
　（耐熱性）
　流路材を固着させる前の分離膜と、流路材を固着させた後の分離膜エレメントについて上述の造水量試験を実施し、耐熱性（％）＝流路材の固着後の造水量／流路材固着前の造水量×１００とした。
（実施例１）
　ポリエチレンテレフタレート繊維からなる抄紙法で得られた不織布（糸径：１デシテックス、厚み：９０μｍ、通気度：０．９ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ）上にポリスルホンの１５．０重量％のＤＭＦ溶液を１８０μｍの厚みで室温（２５℃）にてキャストし、ただちに純水中に浸漬して５分間放置した。さらに、８０℃の温水で１分間浸漬することによって繊維補強ポリスルホン支持膜からなる多孔性支持層ロールを作製した（厚さ１３０μｍ）。
　その後、多孔性支持層ロールを巻き出し、ポリスルホン表面に、ｍ－ＰＤＡの４．０重量％水溶液中に２分間浸漬し、該支持膜を垂直方向にゆっくりと引き上げた。その後、エアーノズルから窒素を吹き付け支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。さらに、トリメシン酸クロリド０．１８５重量％を含むｎ－デカン溶液を表面が完全に濡れるように塗布して１分間静置した。その後、膜から余分な溶液をエアブロー除去し、８０℃の熱水で洗浄し、エアブローで液切りして分離膜ロールを得た。
　次いで、透過側の面にグラビアロールを用いて、バックアップロールを２０℃に温度調節しながら、鹸化エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂（商品名：メルセン６８２２Ｘ、東ソー株式会社製）を樹脂温度１６０℃、走行速度２．５ｍ／ｍｉｎでドット状に塗布した。さらに、樹脂の固化後に圧力３ＭＰa、温度５０℃、クリアランス０．２６ｍｍで加圧熱処理し、透過側流路材を得た。
　得られた流路材における寸法は、表１に示すとおりであった。
　また、得られた分離膜を４３ｃｍ２に切り取り、圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表１に示すとおりであった。
　以下の各実施例および比較例における条件および評価結果を表１～表４に示す。なお、実施例１、３、５、７、９、１１、１３および１５、並びに比較例２および３において、隣接する透過側流路材の間の高低差は３０μｍ以下だった。
（実施例２）
　実施例１で得た分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が３７．０ｍ２となるように折り畳み断裁加工した。ネット（厚み：０．７ｍｍ、ピッチ：５ｍｍ×５ｍｍ、繊維径：３５０μｍ、投影面積比：０．３０）を供給側流路材として、供給側流路材とそれを挟むように折りたたまれた分離膜とを有する、幅９３０ｍｍで２６枚の膜リーフを作製した。
　この膜リーフを、ＡＢＳ製集水管（幅：１，０２０ｍｍ、径：３０ｍｍ、孔数４０個×直線状１列）にスパイラル状に巻き付け、さらに外周にフィルムを巻き付けた。外周をテープで固定した後に、エッジカット、端板取りつけ、およびフィラメントワインディングを行うことで、８インチの分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表１に示すとおりであった。
（実施例３）
　実施例１と同様にして得られた分離膜の透過側の面に、分離膜エレメントにおいて集水管の長手方向に対して垂直となり、かつ、膜リーフにおいて巻回方向の内側端部から外側端部まで連続するように、樹脂を直線状に塗布した。
　具体的には、スリット幅０．７ｍｍ、ピッチ１．４ｍｍの櫛形シムを装填したアプリケーターを用い、バックアップロールを２０℃に温度調節しながら、分離膜上に、鹸化エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂（商品名：メルセン６８２２Ｘ、東ソー株式会社製）を、樹脂温度１６０℃、走行速度２．５ｍ／ｍｉｎで直線状に塗布した。
　樹脂の固化後に、圧力３ＭＰａ、温度５０℃、クリアランス０．２６ｍｍで加圧熱処理することで、加圧された透過側流路材を得た。
　得られた流路材の各寸法は、表１に示すとおりであった。
　こうして得られた分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表１に示すとおりであった。
（実施例４）
　実施例３で得た分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表１に示すとおりであった。
（実施例５）
　流路材として用いる樹脂を、変性ポリオレフィンホットメルト（商品名：ＰＨＣ－９２７５、プライムポリマー社製）とし、樹脂温度１２０℃、走行速度３．５ｍ／ｍｉｎで直線状に塗布して、樹脂の固化後に圧力２ＭＰａ、温度５０℃、クリアランス０．２６ｍｍで加圧熱処理したこと以外は、全て実施例３と同様の操作を行って、分離膜ロールを作製した。
　こうして得られた分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表１に示すとおりであった。
（実施例６）
　実施例５で得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表１に示すとおりであった。
（実施例７）
　流路材として用いる樹脂を、ポリオレフィン系接着剤（商品名：Ｓ１０ＣＬ、プライムポリマー社製）とし、樹脂温度２００℃、走行速度２．０ｍ／ｍｉｎで直線状に塗布して、樹脂の固化後に圧力５ＭＰａ、温度７０℃、クリアランス０．２６ｍｍで加圧熱処理したこと以外は、全て実施例３と同様に分離膜ロールを作製した。
　この分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表１に示すとおりであった。
（実施例８）
　実施例７で得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　該分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、表２に示すとおり、造水量および脱塩率は３４．７ｍ３／ｄａｙおよび９８．３％、耐圧性９７．６％だった。
（実施例９）
　櫛形シムをスリット幅０．７ｍｍ、ピッチ１．２ｍｍに変更し、加圧熱処理した後に表２に示す寸法の流路材を分離膜の全体に固着したこと以外は、全て実施例３と同様に分離膜ロールを作製した。
　この分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表２に示すとおりであった。
（実施例１０）
　実施例９で得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表２に示すとおりであった。
（実施例１１）
　櫛形シムをスリット幅０．７ｍｍ、ピッチ１．８ｍｍに変更し、加圧熱処理した後に表２に示す寸法の流路材を分離膜の全体に固着したこと以外は全て実施例３と同様に分離膜ロールを作製した。
　この分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表２に示すとおりであった。
（実施例１２）
　実施例１１で得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表２に示すとおりであった。。
（実施例１３）
　櫛形シムをスリット幅０．７ｍｍ、ピッチ２．２ｍｍに変更し、加圧熱処理した後に表２に示す寸法の流路材を分離膜の全体に固着したこと以外は全て実施例３と同様に分離膜ロールを作製した。
　この分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表２に示すとおりであった。
（実施例１４）
　実施例１３で得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表２に示すとおりであった。
（実施例１５）
　基材をポリエステル長繊維不織布（糸径：１デシテックス、厚み：約９０μｍ、通気度：１．０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、多孔性支持層側表層の繊維配向度：４０°、多孔性支持層とは反対側の表層での繊維配向°：２０°）にした以外は、全て実施例３と同様にして、分離膜ロールを作製した。
　この分離膜ロールを用いて、上述の条件で透過水を得たところ、製膜時の膜欠点が減少し、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表２に示すとおりであった。
（実施例１６）
　櫛型シムのスリット幅を０．４ｍｍ、ピッチ１．０ｍｍに変更し、加圧熱処理した後に表３に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例３と同様に分離膜ロールを作製した。
　得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表３に示すとおりであった。
（実施例１７）
　櫛型シムのスリット幅を０．３ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍに変更し、加圧熱処理した後に表３に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例３と同様に分離膜ロールを作製した。
　得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表３に示すとおりであった。
（実施例１８）
　櫛型シムのスリット幅を１．３ｍｍ、ピッチ１．８ｍｍに変更し、加圧熱処理した後に表３に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例３と同様に分離膜ロールを作製した。
　得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表３に示すとおりであった。
（実施例１９）
　櫛型シムのスリット幅を０．４ｍｍ、ピッチ１．１ｍｍに変更し、加圧熱処理した後に表３に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例３と同様に分離膜ロールを作製した。
　得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表３に示すとおりであった。
（実施例２０）
　加圧熱処理した後に表３に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例１７と同様に分離膜ロールを作製した。
　得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表３に示すとおりであった。
　（実施例２１）
　バックアップロールの温度調節を実施しなかったこと以外は全て実施例１７と同様に分離膜ロールを作製した。
　得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表３に示すとおりであった。
（実施例２２）
　櫛型シムのスリット幅を０．４ｍｍ、ピッチ１．０ｍｍに変更し、バックアップロールの温度調節を実施せず、加圧熱処理した後に表３に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例７と同様に分離膜ロールを作製した。
　得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表３に示すとおりであった。
（比較例１）
　透過側の面に不連続な流路材を配置せず、トリコット（厚み：３００μm、溝幅：２００μm、畦幅：３００μm、溝深さ：１０５μm）を使用したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製した。
　こうして得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様にして、８インチの分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表４に示すとおりであった。
（比較例２）
　加圧熱処理を実施しなかった以外は、全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製した。
　こうして得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様にして、８インチの分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表４に示すとおりであった。
（比較例３）
　実施例１と同様にして得られた分離膜の透過側の面に、分離膜エレメントにおいて集水管の長手方向に対して垂直となり、かつ、膜リーフにおいて巻回方向の内側端部から外側端部まで連続するように、樹脂を直線状に塗布した。
　具体的には、スリット幅０．９ｍｍ、ピッチ１．４ｍｍの櫛形シムを装填したアプリケーターを用いて、表４に示す寸法の流路材を分離膜透過側に固着させたこと以外は、全て実施例１と同様にして、分離膜ロールを作製した。
　こうして得られた分離膜ロールから作製したリーフ枚数が２６枚であり、この２６枚のリーフを用いた以外は、実施例２と同様にして、８インチの分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率は表４に示すとおりであった。
（比較例４）
　樹脂をポリスチレン（商品名：ＣＲ－２５００、ＤＩＣ株式会社製）とし、樹脂温度を３００℃、加工速度を２．５ｍ／分に変更し、バックアップロールの温度調節を実施せず、加圧熱処理した後に表４に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例１７と同様に分離膜ロールを作製した。
　得られた分離膜ロールを用いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、溶融樹脂が高温であるため分離膜が熱劣化を起こし、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表４に示すとおりであった。
（比較例５）
　加圧熱処理を実施せず、表４に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例１７と同様に分離膜ロールを作製した。
　得られた分離膜ロールを、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。
　このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表４に示すとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表１～表４の結果から明らかなように、実施例の分離膜および分離膜エレメントは、高造水性能、安定運転性能、優れた除去性能を有している。
　本発明を詳細にまた特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は、２０１２年６月２８日出願の日本特許出願（特願２０１２－１４５１５７）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明の膜エレメントは、特に、かん水や海水の脱塩に好適に用いることができる。
　１　　　分離膜
　２　　　分離膜本体
　２１　　供給側の面
　２２　　透過側の面
　２０１　基材
　２０２　多孔性支持層
　２０３　分離機能層
　３　　　透過側流路材
　３１　　含浸部
　４　　　分離膜対
　５　　　透過側流路
　６　　　供給側流路材
　７　　　他の分離膜
　７１　　供給側の面
　７２　　透過側の面
　８　　　集水管
　１００　分離膜エレメント
　ａ　　　分離膜本体の長さ
　ｂ　　　分離膜本体の幅方向における流路材の間隔
　ｃ　　　流路材の厚み（高さ）
　ｄ　　　流路材の幅
　ｅ　　　分離膜本体の長さ方向における流路材の間隔
　ｆ　　　流路材の長さ
　Ｗ１　　下底幅
　Ｗ２　　上底幅
　Ｔ１　　基材の厚み
　Ｔ２　　流路材含浸厚み

Claims (7)

  1. 　供給側の面と透過側の面とを備えた分離膜本体と、前記分離膜本体の透過側の面に固着する複数の流路材とを備える分離膜であって、
    　前記複数の流路材の重量Ｗ（ｇ）、および前記複数の流路材の前記透過側の面への含浸部を除く体積Ｖ（ｃｍ３）が
    　１．０≦Ｗ／Ｖ≦２．５を満たし、かつ
    　示差走査熱量計を用いて測定した前記流路材の融点が２００℃以下である分離膜。
  2. 　前記透過側の面に平行な第１方向における前記流路材の幅に対する前記流路材の厚みの比が０．２以上１以下である、請求項１に記載の分離膜。
  3. 　前記流路材の幅が、前記透過側の面に平行な第１方向において隣り合う前記流路材の間隔よりも広くなるよう、互いに離れて設けられる、請求項１または請求項２に記載の分離膜。
  4. 　前記第１方向において、前記流路材の幅に対する前記流路材の間隔の比が０．３以上１．３以下である、請求項２または請求項３に記載の分離膜。
  5. 　前記分離膜に設けられた全ての流路材の厚みの差の最大値が０．２５ｍｍ以下である、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の分離膜。
  6. 　前記分離膜本体が、基材と、前記基材上に設けられた多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に設けられた分離機能層とを備え、前記基材が長繊維不織布である、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の分離膜。
  7. 　請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の分離膜を含む分離膜エレメント。
     
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