WO2014133133A1 - Composite semipermeable membrane - Google Patents

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俊介 田林
恵介 米田
貴史 小川
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勝文 大音
将弘 木村
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東レ株式会社
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Abstract

The purpose of the present invention is to provide a composite semipermeable membrane having high pressure resistance. This composite semipermeable membrane is provided with a microporous support membrane, which has a base material and a porous support layer formed on the base material, and with a separation function layer established on the porous support layer, and the weight per unit volume of the porous support layer after passing pure water through for 24 hours at a temperature of 25°C and 5.5 MPa pressure is 0.50 g/cm3 to 0.65 g/cm3.

Description

複合半透膜Composite semipermeable membrane
 本発明は、液状混合物の選択的分離に有用な複合半透膜に関し、特に高い耐圧性を有する複合半透膜に関する。 The present invention relates to a composite semipermeable membrane useful for selective separation of a liquid mixture, and particularly to a composite semipermeable membrane having high pressure resistance.
 混合物の分離に関して、溶媒(例えば水)に溶解した物質(例えば塩類)を除くための技術には様々なものがあるが、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膜分離法の利用が拡大している。膜分離法に使用される膜には、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などがあり、これらの膜は、例えば海水、かん水、有害物を含んだ水などから飲料水を得る場合や、工業用超純水の製造、排水処理、有価物の回収などに用いられている(特許文献1、2参照)。 Regarding the separation of mixtures, there are various techniques for removing substances (eg, salts) dissolved in a solvent (eg, water), but in recent years, the use of membrane separation methods has expanded as a process for saving energy and resources. is doing. Membranes used in membrane separation methods include microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, and reverse osmosis membranes. These membranes can be used for beverages such as seawater, brine, and water containing harmful substances. It is used for obtaining water, industrial ultrapure water production, wastewater treatment, recovery of valuable materials, and the like (see Patent Documents 1 and 2).
 現在市販されている逆浸透膜およびナノろ過膜の大部分は複合半透膜であり、多孔性支持膜上にゲル層とポリマーを架橋した活性層を有するものと、多孔性支持膜上でモノマーを重縮合した活性層を有するものとの2種類がある。なかでも、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重縮合反応によって得られる架橋ポリアミドからなる分離機能層を多孔性支持膜上に被覆して得られる複合半透膜は、透過性や選択分離性の高い分離膜として広く用いられている。 The majority of currently marketed reverse osmosis membranes and nanofiltration membranes are composite semipermeable membranes, which have an active layer in which a gel layer and a polymer are crosslinked on a porous support membrane, and monomers on the porous support membrane. There are two types, one having an active layer obtained by polycondensation. Among these, composite semipermeable membranes obtained by coating a porous support membrane with a separation functional layer made of a crosslinked polyamide obtained by polycondensation reaction of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide have permeability and selective separation. It is widely used as a highly reliable separation membrane.
 逆浸透膜による分離を行うに際しては、供給水側の浸透圧と透過水側の浸透圧の差以上の圧力を供給水側にかけることが必要であり、特に供給水の溶質濃度が高く、浸透圧が高い場合にはより高い圧力を操作圧力として必要とする。さらに、供給水に対する透過水の量の割合(これを収率という。)が高くなると濃縮水の溶質濃度が高くなるためさらに高い圧力を操作圧力として必要とする。
 例えば海水淡水化の場合、濃度3.5重量%の海水の浸透圧はおよそ2.5MPaであり、収率40%で淡水化を行うと濃縮水の濃度は約6重量%となり、その濃縮水の浸透圧(約4.4MPa)以上の操作圧力が必要である。
When performing separation using a reverse osmosis membrane, it is necessary to apply a pressure higher than the difference between the osmotic pressure on the supply water side and the osmotic pressure on the permeate side to the supply water side. When the pressure is high, a higher pressure is required as the operation pressure. Further, if the ratio of the amount of permeated water to the feed water (this is referred to as the yield) increases, the solute concentration of the concentrated water increases, so that a higher pressure is required as the operating pressure.
For example, in the case of seawater desalination, the osmotic pressure of seawater having a concentration of 3.5% by weight is approximately 2.5 MPa, and when desalination is performed at a yield of 40%, the concentration of concentrated water is about 6% by weight. The operating pressure is not less than the osmotic pressure (about 4.4 MPa).
 透過水の水質と水量を十分に得るためには、実際には濃縮水の浸透圧よりも約2MPa(この圧力を有効圧力と呼ぶ。)程度高めの圧力を濃縮水側に加えることが必要である。
 従来の一般的な海水淡水化では6~6.5MPa程度の圧力をかけて収率40%程度の条件で運転されている。また、高濃度溶液の分離・濃縮の場合などでは、7MPa以上の圧力で逆浸透膜装置が運転されている例がある(特許文献3参照)。
In order to obtain sufficient quality and quantity of permeated water, it is actually necessary to apply a pressure about 2 MPa higher than the osmotic pressure of concentrated water (this pressure is called effective pressure) to the concentrated water side. is there.
Conventional general seawater desalination is operated under a condition of about 40% yield with a pressure of about 6 to 6.5 MPa. In the case of separation / concentration of a high concentration solution, there is an example in which a reverse osmosis membrane device is operated at a pressure of 7 MPa or more (see Patent Document 3).
 逆浸透膜の耐圧性と膜性能とを両立させるために、特許文献4では分離機能膜に存在する高さ1~600nm、直径1~500nmのひだのうち、直径150nm以下のものを60%以上にすることにより、排除率の低下を抑え、耐圧性を向上させた架橋芳香族ポリアミドで形成された分離機能膜を有する複合半透膜が提案されている。 In order to achieve both the pressure resistance and membrane performance of the reverse osmosis membrane, in Patent Document 4, 60% or more of the pleats having a height of 1 to 600 nm and a diameter of 1 to 500 nm existing in the separation functional membrane have a diameter of 150 nm or less. Thus, there has been proposed a composite semipermeable membrane having a separation functional membrane formed of a crosslinked aromatic polyamide that suppresses a decrease in the rejection rate and improves pressure resistance.
 また特許文献5では微多孔性支持膜の製膜原液に無機塩を添加し、静電気的な相互作用によってポリマー同士の結びつきを強くすることで高い耐圧性を有する複合半透膜を提案している。 Patent Document 5 proposes a composite semipermeable membrane having high pressure resistance by adding an inorganic salt to a membrane forming stock solution of a microporous support membrane and strengthening the bond between polymers by electrostatic interaction. .
日本国特開昭55-14706号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-14706 日本国特開平5-76740号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-76740 日本国特開平10-305216号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-305216 日本国特開平9-141071号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-141071 日本国特開2002-177750号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-177750
 上述した種々の提案にもかかわらず、分離膜における耐圧性の向上は充分であるとはいえず、改善の余地があった。本発明の目的は、より高い耐圧性を有する複合半透膜を提供することにある。 Despite the various proposals described above, the pressure resistance of the separation membrane was not sufficiently improved, and there was room for improvement. An object of the present invention is to provide a composite semipermeable membrane having higher pressure resistance.
 上記目的を達成するために、本発明の複合半透膜は、以下の(1)~(8)の構成をとる。
(1)基材および前記基材上に形成された多孔性支持層を備える微多孔性支持膜と、前記多孔性支持層上に設けられる分離機能層と、を備える複合半透膜であって、
 温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、前記多孔性支持層の単位体積あたりの重量が0.50g/cm以上0.65g/cm以下である複合半透膜。
(2)前記多孔性支持層の前記基材への単位面積あたりの平均含浸量が1.0g/m以上5.0g/m以下であり、かつ、平均含浸量の1.2倍以上である箇所を20%以上含む、前記(1)に記載の複合半透膜。
(3)前記基材が長繊維不織布であり、かつ、前記基材の通気量が0.5ml/cm/sec以上5.0ml/cm/sec以下である、前記(1)または(2)に記載の複合半透膜。
(4)前記基材の前記多孔性支持層側表面における繊維配向と、前記基材の前記多孔性支持層とは反対側の表面における繊維配向との配向度差が10°以上90°以下である、前記(1)~(3)のいずれか一つに記載の複合半透膜。
(5)前記分離機能層の表面が親水性高分子で被覆されている、前記(1)~(4)のいずれか一つに記載の複合半透膜。
(6)前記親水性高分子の平均分子量が8,000以上である、前記(5)に記載の複合半透膜。
(7)前記親水性高分子がポリエチレングリコール、またはポリエチレングリコールを含む共重合体である、前記(5)または(6)に記載の複合半透膜。
(8)前記分離機能層がカルボキシ基とアミド基とを含むポリアミド分離機能層であり、前記ポリアミド分離機能層中の[カルボキシ基のモル当量/アミド基のモル当量]の比が0.40以上であり、かつ前記ポリアミド分離機能層表裏の[酸素/窒素]原子比の平均が0.95以下である、前記(1)~(7)のいずれか一つに記載の複合半透膜。
In order to achieve the above object, the composite semipermeable membrane of the present invention has the following constitutions (1) to (8).
(1) A composite semipermeable membrane comprising a substrate and a microporous support membrane comprising a porous support layer formed on the substrate, and a separation functional layer provided on the porous support layer. ,
A composite half having a weight per unit volume of the porous support layer of 0.50 g / cm 3 or more and 0.65 g / cm 3 or less after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa. Permeable membrane.
(2) The average impregnation amount per unit area of the porous support layer to the substrate is 1.0 g / m 2 or more and 5.0 g / m 2 or less, and 1.2 times or more of the average impregnation amount The composite semipermeable membrane according to the above (1), which contains 20% or more of the portion.
(3) The above-mentioned (1) or (2), wherein the base material is a long-fiber nonwoven fabric, and the air flow rate of the base material is 0.5 ml / cm 2 / sec or more and 5.0 ml / cm 2 / sec or less. ) Composite semipermeable membrane.
(4) The orientation degree difference between the fiber orientation on the porous support layer side surface of the substrate and the fiber orientation on the opposite surface of the substrate to the porous support layer is 10 ° or more and 90 ° or less. The composite semipermeable membrane according to any one of (1) to (3).
(5) The composite semipermeable membrane according to any one of (1) to (4), wherein the surface of the separation functional layer is coated with a hydrophilic polymer.
(6) The composite semipermeable membrane according to (5), wherein the hydrophilic polymer has an average molecular weight of 8,000 or more.
(7) The composite semipermeable membrane according to (5) or (6), wherein the hydrophilic polymer is polyethylene glycol or a copolymer containing polyethylene glycol.
(8) The separation functional layer is a polyamide separation functional layer containing a carboxy group and an amide group, and a ratio of [molar equivalent of carboxy group / molar equivalent of amide group] in the polyamide separation functional layer is 0.40 or more. The composite semipermeable membrane according to any one of (1) to (7), wherein the average [oxygen / nitrogen] atomic ratio between the front and back sides of the polyamide separation functional layer is 0.95 or less.
 本発明によって、高い耐圧性を有する複合半透膜が実現される。
 この膜を膜分離装置等の水処理装置に用いることで、かん水や海水の淡水化にあたり、高圧運転条件下でも長期間にわたって安定な運転の継続が期待される。
By the present invention, a composite semipermeable membrane having high pressure resistance is realized.
By using this membrane in a water treatment device such as a membrane separator, it is expected to continue stable operation over a long period of time even under high-pressure operation conditions in the desalination of brine or seawater.
1.複合半透膜
 本発明の複合半透膜は、基材および前記基材上に形成された多孔性支持層を備える微多孔性支持膜と、前記多孔性支持層上に設けられる分離機能層と、を備え、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、前記多孔性支持層の単位体積あたりの重量が0.50g/cm以上0.65g/cm以下であることを特徴とする。
1. Composite semipermeable membrane The composite semipermeable membrane of the present invention comprises a substrate and a microporous support membrane comprising a porous support layer formed on the substrate, and a separation functional layer provided on the porous support layer. The weight per unit volume of the porous support layer after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa is 0.50 g / cm 3 or more and 0.65 g / cm 3 or less. It is characterized by being.
(1-1)微多孔性支持膜
 本発明において微多孔性支持膜は、基材と多孔性支持層とを備えるものであり、実質的にイオン等の分離性能を有さず、実質的に分離性能を有する分離機能層に強度を与えるためのものである。
 上記の微多孔性支持膜の厚みは、複合半透膜の強度およびそれを膜エレメントにしたときの充填密度に影響を与える。十分な機械的強度および充填密度を得るためには、厚さが30~300μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは50~250μmの範囲内である。
(1-1) Microporous support membrane In the present invention, the microporous support membrane comprises a base material and a porous support layer, and has substantially no separation performance of ions or the like. This is to give strength to the separation functional layer having separation performance.
The thickness of the microporous support membrane described above affects the strength of the composite semipermeable membrane and the packing density when it is used as a membrane element. In order to obtain sufficient mechanical strength and packing density, the thickness is preferably in the range of 30 to 300 μm, more preferably in the range of 50 to 250 μm.
(1-1-1)多孔性支持層
 多孔性支持層の素材としては、ポリスルホン、ポリアミド、ポリエステル、セルロース系ポリマー、ビニルポリマー、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンオキシドなどのホモポリマーあるいはこれらのコポリマーを単独でまたはブレンドして使用することができる。
 ここでセルロース系ポリマーとしては酢酸セルロース、硝酸セルロースなどが使用でき、ビニルポリマーとしてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリルなどが使用できる。
(1-1-1) Porous support layer As the material of the porous support layer, polysulfone, polyamide, polyester, cellulose polymer, vinyl polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfone, polyphenylene oxide, homopolymer such as polyphenylene oxide, These copolymers can be used alone or blended.
Here, cellulose acetate, cellulose nitrate and the like can be used as the cellulose polymer, and polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile and the like can be used as the vinyl polymer.
 中でもポリスルホン、ポリアミド、ポリエステル、酢酸セルロース、硝酸セルロース、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルホンなどのホモポリマーまたはそれらのコポリマーが好ましい。
 より好ましくは酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、またはポリフェニレンスルホンが挙げられ、さらに、これらの素材の中では化学的、機械的、熱的に安定性が高く、成型が容易であることからポリスルホンがさらに好ましく使用できる。
Among them, a homopolymer such as polysulfone, polyamide, polyester, cellulose acetate, cellulose nitrate, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfone or a copolymer thereof is preferable.
More preferred is cellulose acetate, polysulfone, polyphenylene sulfide sulfone, or polyphenylene sulfone. Among these materials, polysulfone is highly stable chemically, mechanically and thermally, and is easy to mold. Furthermore, it can be preferably used.
 具体的には、次の化学式に示す繰り返し単位からなるポリスルホンを用いると、孔径が制御しやすく、寸法安定性が高いため好ましい。 Specifically, it is preferable to use polysulfone composed of repeating units represented by the following chemical formula because the pore diameter is easy to control and the dimensional stability is high.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 ポリスルホンは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)でN-メチルピロリドンを溶媒に、ポリスチレンを標準物質として測定した場合の質量平均分子量(Mw)が、10000以上200000以下であることが好ましく、より好ましくは15000以上100000以下である。Mwが10000以上であることで、多孔性支持層として好ましい機械的強度および耐熱性を得ることができる。また、Mwが200000以下であることで、溶液の粘度が適切な範囲となり、良好な成形性を実現することができる。 The polysulfone preferably has a mass average molecular weight (Mw) of 10,000 or more and 200,000 or less when measured by gel permeation chromatography (GPC) using N-methylpyrrolidone as a solvent and polystyrene as a standard substance. 15000 or more and 100000 or less. When Mw is 10,000 or more, mechanical strength and heat resistance preferable as a porous support layer can be obtained. Moreover, when Mw is 200000 or less, the viscosity of the solution falls within an appropriate range, and good moldability can be realized.
 例えば、上記ポリスルホンのN,N-ジメチルホルムアミド(以下、DMF)溶液を、基材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、表面の大部分が直径1~30nmの微細な孔を有する微多孔性支持膜を得ることができる。 For example, an N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) solution of the above polysulfone is cast on a substrate to a certain thickness, and wet coagulated in water, so that most of the surface has a diameter of 1 to A microporous support membrane having fine pores of 30 nm can be obtained.
 多孔性支持層の厚みは、20~100μmの範囲内にあることが好ましい。
 なお、本明細書において、特に付記しない限り、層または膜の厚みとは、平均値を意味する。ここで平均値とは相加平均値を表す。すなわち、層または膜の厚みは、該層または膜の断面観察で厚み方向に直交する方向(膜の面方向)に20μm間隔で測定した20点の厚みの平均値を算出することで求められる。
The thickness of the porous support layer is preferably in the range of 20 to 100 μm.
In the present specification, unless otherwise specified, the thickness of a layer or a film means an average value. Here, the average value represents an arithmetic average value. That is, the thickness of the layer or film is obtained by calculating the average value of the thicknesses of 20 points measured at intervals of 20 μm in the direction orthogonal to the thickness direction (film surface direction) in cross-sectional observation of the layer or film.
 複合半透膜を脱塩等の目的で操作を行った場合、多孔性支持層は多孔質の構造上、加圧により厚さ方向の圧縮等の変形を受ける。複合半透膜を圧力5.5MPaで24時間以上通水処理することにより、膜厚は一定となる。
 多孔性支持層は、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、単位体積あたりの重量が0.50g/cm以上0.65g/cm以下である。
When the composite semipermeable membrane is operated for the purpose of desalting or the like, the porous support layer is subjected to deformation such as compression in the thickness direction due to pressure on the porous structure. By subjecting the composite semipermeable membrane to water passage treatment at a pressure of 5.5 MPa for 24 hours or more, the film thickness becomes constant.
The porous support layer has a temperature per unit volume of 0.50 g / cm 3 or more and 0.65 g / cm 3 or less after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa.
 多孔性支持層の単位体積あたりの重量は、複合半透膜およびそれを膜エレメントにしたときの強度および膜性能に影響を与える。上記範囲であれば、十分な強度及び膜性能を得ることができる。
 単位体積あたりの重量が上記範囲にあることで、本発明に係る複合半透膜を用いた膜分離装置の高圧負荷運転時にも変形や欠陥の発生が抑制され、透過流束と溶質除去性能が安定化される。単位体積あたりの重量は複合半透膜から基材を物理的に剥離して多孔性支持層の重量を測定し、多孔性支持層の体積で割ることにより算出した。
The weight per unit volume of the porous support layer affects the strength and membrane performance of the composite semipermeable membrane and the membrane element. If it is the said range, sufficient intensity | strength and film | membrane performance can be obtained.
When the weight per unit volume is in the above range, the generation of deformation and defects is suppressed even during high-pressure load operation of the membrane separator using the composite semipermeable membrane according to the present invention, and the permeation flux and solute removal performance are improved. Stabilized. The weight per unit volume was calculated by physically peeling the substrate from the composite semipermeable membrane, measuring the weight of the porous support layer, and dividing by the volume of the porous support layer.
 また、多孔性支持層の単位体積あたりの重量が0.65g/cmより大きいと、多孔性支持層部分のろ過抵抗が大きくなり、複合半透膜の透過流束が減少するおそれがある。
 また、つぶれ等変形が起きると高圧負荷運転時の欠陥の原因となり、透過流束と溶質除去性能が不安定化される。一方、多孔性支持層の単位体積あたりの重量が0.5g/cmより小さいと、多孔性支持層中のボイド(欠陥)が多く、溶質除去性能が低下する。
On the other hand, if the weight per unit volume of the porous support layer is larger than 0.65 g / cm 3 , the filtration resistance of the porous support layer portion increases, and the permeation flux of the composite semipermeable membrane may be reduced.
Further, when deformation such as crushing occurs, it causes a defect during high-pressure load operation, and the permeation flux and solute removal performance become unstable. On the other hand, when the weight per unit volume of the porous support layer is smaller than 0.5 g / cm 3 , there are many voids (defects) in the porous support layer, and the solute removal performance is lowered.
 多孔性支持層は、多孔性支持層の基材への含浸や多孔性支持層中のボイドを制御することにより、その単位体積あたりの重量を上記範囲にすることができる。また、多孔性支持層がポリスルホンを含有する場合には、多孔性支持層となる高分子溶液中のポリスルホン濃度を調整することによって多孔性支持層の単位体積あたりの重量を上記範囲にすることができる。
 具体的には、ポリスルホン濃度は好ましくは18重量%以上30重量%以下であり、より好ましくは19重量%以上25重量%以下である。
The porous support layer can have the weight per unit volume within the above range by controlling the impregnation of the porous support layer into the substrate and controlling voids in the porous support layer. Further, when the porous support layer contains polysulfone, the weight per unit volume of the porous support layer can be adjusted to the above range by adjusting the polysulfone concentration in the polymer solution to be the porous support layer. it can.
Specifically, the polysulfone concentration is preferably 18% by weight to 30% by weight, and more preferably 19% by weight to 25% by weight.
 多孔性支持層の基材への単位体積あたりの含浸量は1.0g/m以上5.0g/m以下が好ましく、より好ましくは1.5g/m以上3.0g/m以下である。また、平均含浸量の1.2倍以上である箇所を20%以上含むことがさらに好ましい。含浸量が上記範囲内であることにより、基材との接着性が向上し、微多孔性支持膜の物理的安定性を高めることができる。また、高分子溶液が基材に含浸することで、高分子溶液が基材に含浸しないときと比べて多孔性支持体を形成する相分離時において、溶媒の非溶媒との置換速度が大きくなる。その結果、マクロボイドの発生を抑制することができる。一方で、含浸量が大きすぎると、基材の空隙が減少し複合半透膜の透水性が低下する。
 多孔性支持層の基材への単位体積あたりの含浸量は、多孔性支持層を形成する高分子が溶解するような溶媒に基材を浸漬して高分子を溶出させ、溶媒への浸漬前後の基材の重量と基材の面積から算出することができる。
The amount of impregnation per unit volume of the substrate of the porous support layer is preferably 1.0 g / m 2 or more and 5.0 g / m 2 or less, more preferably 1.5 g / m 2 or more and 3.0 g / m 2 or less. It is. Further, it is more preferable to include 20% or more of portions that are 1.2 times or more of the average impregnation amount. When the amount of impregnation is within the above range, the adhesion with the substrate can be improved, and the physical stability of the microporous support membrane can be enhanced. In addition, when the base material is impregnated with the polymer solution, the rate of substitution of the solvent with the non-solvent is increased during the phase separation for forming the porous support as compared with the case where the polymer solution is not impregnated with the base material. . As a result, generation of macro voids can be suppressed. On the other hand, when the amount of impregnation is too large, voids in the substrate are reduced and the water permeability of the composite semipermeable membrane is lowered.
The amount of impregnation of the porous support layer into the base material per unit volume is determined by immersing the base material in a solvent in which the polymer that forms the porous support layer dissolves, and eluting the polymer before and after immersion in the solvent. It can be calculated from the weight of the substrate and the area of the substrate.
 多孔性支持層の基材への単位体積あたりの含浸量は、多孔性支持層となる高分子溶液の濃度や、基材の通気量や配向度、また多孔性支持層を形成する温度や速度、時間を調整することにより、制御することができる。 The amount of impregnation per unit volume of the porous support layer to the base material is the concentration of the polymer solution that becomes the porous support layer, the air flow rate and orientation of the base material, and the temperature and speed at which the porous support layer is formed. It can be controlled by adjusting the time.
(1-1-2)基材
 微多孔性支持膜を構成する基材としては、例えば、ポリエステル系重合体、ポリアミド系重合体、ポリオレフィン系重合体、あるいはこれらの混合物や共重合体等が挙げられる。中でも、機械的強度、耐熱性、耐水性および耐薬品性等の耐久性により優れた微多孔性支持膜を得ることができることから、ポリエステル系重合体であることが好ましい。
(1-1-2) Substrate Examples of the substrate constituting the microporous support membrane include a polyester polymer, a polyamide polymer, a polyolefin polymer, or a mixture or copolymer thereof. It is done. Among them, a polyester polymer is preferable because a microporous support film that is superior in durability such as mechanical strength, heat resistance, water resistance, and chemical resistance can be obtained.
 ポリエステル系重合体とは、酸成分およびアルコール成分からなるポリエステルである。
 酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸若しくはフタル酸などの芳香族カルボン酸、アジピン酸やセバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸、またはシクロヘキサンカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸などを用いることができる。
 アルコール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコールおよびポリエチレングリコールなどを用いることができる。
The polyester polymer is a polyester composed of an acid component and an alcohol component.
As the acid component, an aromatic carboxylic acid such as terephthalic acid, isophthalic acid or phthalic acid, an aliphatic dicarboxylic acid such as adipic acid or sebacic acid, or an alicyclic dicarboxylic acid such as cyclohexanecarboxylic acid can be used.
As the alcohol component, ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, or the like can be used.
 ポリエステル系重合体の例としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリ乳酸樹脂およびポリブチレンサクシネート樹脂等が挙げられ、またこれらの樹脂の共重合体も挙げられる。 Examples of the polyester polymer include polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, polytrimethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polylactic acid resin, and polybutylene succinate resin. Examples include coalescence.
 該基材に用いられる布帛には、繊維状基材を用いることが好ましい。特に、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、短繊維不織布を用いたときに起こる、毛羽立ちによって生じる高分子溶液流延時の不均一化や、膜欠点を抑制することができる。ここで、長繊維不織布とは平均繊維長30cm以上、平均繊維径3~30μmの不織布である。 It is preferable to use a fibrous base material for the fabric used for the base material. In particular, since the base material is made of a long-fiber non-woven fabric composed of thermoplastic continuous filaments, it suppresses non-uniformity and membrane defects when casting a polymer solution caused by fuzz, which occurs when a short-fiber non-woven fabric is used. be able to. Here, the long-fiber nonwoven fabric is a nonwoven fabric having an average fiber length of 30 cm or more and an average fiber diameter of 3 to 30 μm.
 連続製膜する場合では、製膜方向に対し張力がかけられることからも、基材にはより寸法安定性に優れる長繊維不織布を用いることが好ましい。また、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。 In the case of continuous film formation, since a tension is applied in the film forming direction, it is preferable to use a long-fiber nonwoven fabric that is more excellent in dimensional stability for the substrate. In addition to maintaining high strength, it not only achieves a high effect of preventing membrane breakage, but also improves formability as a laminate including a porous support layer and a substrate when imparting irregularities to the separation membrane. In addition, the uneven shape on the surface of the separation membrane is stable, which is preferable.
 また、基材中に、多孔性支持層となるポリスルホン等を含む高分子溶液を十分に含浸させることができることからも、長繊維不織布が好ましい。高分子溶液を基材中に十分に含浸させることにより、基材との接着性が向上し、微多孔性支持膜の物理的安定性を高めることができる。また、高分子溶液が基材に含浸することで、高分子溶液が基材に含浸しないときと比べて多孔性支持体を形成する相分離時において、溶媒の非溶媒との置換速度が大きくなる。その結果、マクロボイドの発生を抑制することができる。特に、多孔性支持層となる高分子溶液が18重量%以上の時、高分子溶液の基材への含浸が減少し、微多孔性支持膜の物理的安定性が減少するが、長繊維不織布にすることで含浸が増大し微多孔性支持膜の物理的安定性を高めることができる。 Also, a long fiber nonwoven fabric is preferable because the base material can be sufficiently impregnated with a polymer solution containing polysulfone or the like serving as a porous support layer. By sufficiently impregnating the base material with the polymer solution, the adhesion to the base material is improved, and the physical stability of the microporous support membrane can be increased. In addition, when the base material is impregnated with the polymer solution, the rate of substitution of the solvent with the non-solvent is increased during the phase separation for forming the porous support as compared with the case where the polymer solution is not impregnated with the base material. . As a result, generation of macro voids can be suppressed. In particular, when the polymer solution serving as the porous support layer is 18% by weight or more, the impregnation of the polymer solution into the substrate is reduced, and the physical stability of the microporous support film is reduced. By increasing the impregnation, the physical stability of the microporous support membrane can be increased.
 基材は、通気量が0.5ml/cm/sec以上5.0ml/cm/sec以下であることが好ましい。また、より好ましくは1.0ml/cm/sec以上3.0ml/cm/sec以下である。基材の通気量が上記範囲内にあることにより、多孔性支持層となる高分子溶液が基材に含浸するため、基材との接着性が向上し、微多孔性支持膜の物理的安定性を高めることができる。また、高分子溶液が基材に含浸することで、高分子溶液が基材に含浸しないときと比べて多孔性支持体を形成する相分離時において、溶媒の非溶媒との置換速度が大きくなる。その結果、マクロボイドの発生を抑制することができる。一方で、通気量が大きすぎると、高分子溶液が裏面まで含浸し基材厚みが不均一化するため性能低下が生じる。また、高圧付加時に基材の変形が生じる。基材の通気量は、長繊維不織布の繊維径や目付を調整することにより制御することができる。 The substrate preferably has an air permeability of 0.5 ml / cm 2 / sec or more and 5.0 ml / cm 2 / sec or less. More preferably, it is 1.0 ml / cm 2 / sec or more and 3.0 ml / cm 2 / sec or less. When the air flow rate of the substrate is within the above range, the polymer solution that becomes the porous support layer is impregnated into the substrate, so that the adhesion to the substrate is improved and the physical stability of the microporous support film is improved. Can increase the sex. In addition, when the base material is impregnated with the polymer solution, the rate of substitution of the solvent with the non-solvent is increased during the phase separation for forming the porous support as compared with the case where the polymer solution is not impregnated with the base material. . As a result, generation of macro voids can be suppressed. On the other hand, if the air flow rate is too large, the polymer solution is impregnated to the back surface and the base material thickness becomes non-uniform, resulting in performance degradation. Further, the base material is deformed when a high pressure is applied. The air flow rate of the substrate can be controlled by adjusting the fiber diameter and basis weight of the long fiber nonwoven fabric.
 長繊維不織布は、多孔性支持層側表面(上表面)における繊維配向と、多孔性支持層とは反対側の表面(下表面)における繊維配向との配向度差が10°以上90°以下であることが好ましく、20°以上90°以下がより好ましい。
 ここで、繊維配向度とは、不織布基材を構成する繊維の向きを示す指標であり、連続製膜を行う際の製膜方向を0°とし、製膜方向と直角方向、すなわち不織布基材の幅方向を90°としたときの、不織布基材を構成する繊維の平均の角度のことを言う。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。
The long fiber nonwoven fabric has a difference in orientation degree between the fiber orientation on the porous support layer side surface (upper surface) and the fiber orientation on the surface opposite to the porous support layer (lower surface) of 10 ° or more and 90 ° or less. It is preferable that it is 20 ° or more and 90 ° or less.
Here, the fiber orientation degree is an index indicating the direction of fibers constituting the nonwoven fabric base material, and the direction of film formation during continuous film formation is 0 °, that is, the direction perpendicular to the film formation direction, that is, the nonwoven fabric base material. This means the average angle of the fibers constituting the nonwoven fabric substrate when the width direction is 90 °. Accordingly, the closer to 0 ° the fiber orientation, the longer the orientation, and the closer to 90 °, the lateral orientation.
 長繊維不織布は、2層以上に積層させることで、多孔性支持層側表面(上表面)における繊維配向と反対側の表面(下表面)の繊維配向を制御することができ、繊維配向度差を上記範囲にすることができる。また、繊維の吹きつけ角度や吹き付け速度、捕集コンベアの角度や速度を調整することにより繊維配向度を制御することができる。
 基材の厚みは10~200μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは30~120μmの範囲内である。
By laminating two or more long fiber nonwoven fabrics, the fiber orientation of the surface (lower surface) opposite to the fiber orientation on the porous support layer side surface (upper surface) can be controlled, and the fiber orientation degree difference Can be in the above range. Further, the fiber orientation degree can be controlled by adjusting the fiber spray angle and spray speed and the collection conveyor angle and speed.
The thickness of the substrate is preferably in the range of 10 to 200 μm, more preferably in the range of 30 to 120 μm.
 配向度差が上記範囲であることにより、トリコットなどの透過水流路材の溝と基材の繊維配向が交差し、高圧負荷時に複合半透膜の透過水流路材の溝への落ち込み等の変形を抑制することができることから好ましい。なお、前記変形は膜性能低下の一因となる。特に、多孔性支持層と反対側の表面(下表面)に配置される繊維が、製膜方向に対して縦配向であることにより、強度を保ち、膜破れ等を防ぐことができる。基材の多孔性支持層と反対側の表面(下表面)に配置される繊維の繊維配向度としては0°~35°の範囲にあることが好ましい。
 なお、トリコットなどの透過水流路材は複合半透膜とともに用いられるものであり、一般に透過水の集水を目的として、ある特定方向に溝状の形状を有するものである。
When the orientation degree difference is in the above range, the groove of the permeate channel material such as tricot and the fiber orientation of the base material intersect, and deformation such as a drop in the permeate channel material groove of the composite semipermeable membrane at high pressure load. Can be suppressed, which is preferable. In addition, the said deformation | transformation becomes a cause of film | membrane performance fall. In particular, the fibers arranged on the surface (lower surface) opposite to the porous support layer are longitudinally oriented with respect to the film forming direction, so that the strength can be maintained and film breakage and the like can be prevented. The fiber orientation degree of the fibers disposed on the surface (lower surface) opposite to the porous support layer of the substrate is preferably in the range of 0 ° to 35 °.
The permeate flow channel material such as tricot is used together with the composite semipermeable membrane and generally has a groove shape in a specific direction for the purpose of collecting permeate.
 繊維配向度は、不織布基材からランダムに小片サンプル10個を採取し、該サンプルの表面を走査型電子顕微鏡で100~1000倍で撮影し、各サンプルから10本ずつ、計100本の繊維について、不織布の長手方向(縦方向、製膜方向)を0°とし、不織布の幅方向(横方向)を90°としたときの角度を測定し、それらの平均値を、小数点以下第一位を四捨五入して繊維配向度として求める。 The degree of fiber orientation was determined by randomly collecting 10 small sample samples from a nonwoven fabric substrate, photographing the surface of the sample with a scanning electron microscope at 100 to 1000 times, and measuring 10 fibers from each sample, for a total of 100 fibers. Measure the angle when the longitudinal direction (longitudinal direction, film forming direction) of the nonwoven fabric is 0 ° and the width direction (lateral direction) of the nonwoven fabric is 90 °, and the average value thereof is the first decimal place. Round off to obtain the fiber orientation.
(1-2)分離機能層
 本発明において、分離機能層はポリアミドを含む、ポリアミド分離機能層が好ましい。
 前記ポリアミドは、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との界面重縮合により形成することができる。ここで、多官能アミン及び多官能酸ハロゲン化物の少なくともいずれか一方が3官能以上の化合物を含んでいることが好ましい。
 また、ホウ素除去率等の性能を向上させる点から、芳香環または複素芳香環が導入されたポリアミドが好ましい。
 なお、ポリアミド分離機能層の厚みは、十分な分離性能および透過水量を得るために、通常0.01~1μmの範囲内、好ましくは0.1~0.5μmの範囲内である。
(1-2) Separation Functional Layer In the present invention, the separation functional layer is preferably a polyamide separation functional layer containing polyamide.
The polyamide can be formed by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide. Here, it is preferable that at least one of the polyfunctional amine and the polyfunctional acid halide contains a trifunctional or higher functional compound.
Moreover, the polyamide into which the aromatic ring or the heteroaromatic ring was introduce | transduced from the point which improves performance, such as a boron removal rate, is preferable.
The thickness of the polyamide separation functional layer is usually in the range of 0.01 to 1 μm, preferably in the range of 0.1 to 0.5 μm, in order to obtain sufficient separation performance and permeated water amount.
 多官能アミンとは、一分子中に少なくとも1個の第一級アミノ基を含み、さらに少なくとも1個の第一級アミノ基および/または第二級アミノ基を有するアミンをいう。
 例えば、2個のアミノ基がオルト位やメタ位、パラ位のいずれかの位置関係でベンゼン環に結合したフェニレンジアミン、キシリレンジアミン、1,3,5-トリアミノベンゼン、1,2,4-トリアミノベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸、3-アミノベンジルアミン、4-アミノベンジルアミンなどの芳香族多官能アミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミンなどの脂肪族アミン、1,2-ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、4-アミノピペリジン、4-アミノエチルピペラジンなどの脂環式多官能アミン等を挙げることができる。
The polyfunctional amine refers to an amine containing at least one primary amino group in one molecule and further having at least one primary amino group and / or secondary amino group.
For example, phenylenediamine, xylylenediamine, 1,3,5-triaminobenzene, 1,2,4 in which two amino groups are bonded to the benzene ring in any of the ortho, meta, and para positions. Aromatic polyfunctional amines such as triaminobenzene, 3,5-diaminobenzoic acid, 3-aminobenzylamine and 4-aminobenzylamine, aliphatic amines such as ethylenediamine and propylenediamine, 1,2-diaminocyclohexane, 1 , 4-diaminocyclohexane, 4-aminopiperidine, 4-aminoethylpiperazine, and the like.
 中でも、膜の選択分離性や透過性、耐熱性を考慮すると、一分子中に2~4個の第一級アミノ基および/または第二級アミノ基を有する芳香族多官能アミンであることが好ましく、このような多官能芳香族アミンとしては、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、1,3,5-トリアミノベンゼンが好適に用いられる。
 中でも、入手の容易性や取り扱いのしやすさから、m-フェニレンジアミン(以下、m-PDAと記す。)を用いることがより好ましい。
Among them, in view of the selective separation property, permeability and heat resistance of the membrane, it may be an aromatic polyfunctional amine having 2 to 4 primary amino groups and / or secondary amino groups in one molecule. Preferably, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, and 1,3,5-triaminobenzene are suitably used as such polyfunctional aromatic amine.
Among these, m-phenylenediamine (hereinafter referred to as m-PDA) is more preferred from the standpoint of availability and ease of handling.
 これらの多官能アミンは、単独で用いても、2種以上を同時に用いてもよい。2種以上を同時に用いる場合、上記アミン同士を組み合わせてもよく、上記アミンと一分子中に少なくとも2個の第二級アミノ基を有するアミンを組み合わせてもよい。
 一分子中に少なくとも2個の第二級アミノ基を有するアミンとして、例えば、ピペラジン、1,3-ビスピペリジルプロパン等を挙げることができる。
These polyfunctional amines may be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types simultaneously, the said amines may be combined and the said amine and the amine which has at least 2 secondary amino group in 1 molecule may be combined.
Examples of the amine having at least two secondary amino groups in one molecule include piperazine and 1,3-bispiperidylpropane.
 多官能酸ハロゲン化物とは、一分子中に少なくとも2個のハロゲン化カルボニル基を有する酸ハロゲン化物をいう。
 例えば、3官能酸ハロゲン化物では、トリメシン酸クロリド、1,3,5-シクロヘキサントリカルボン酸トリクロリド、1,2,4-シクロブタントリカルボン酸トリクロリドなどを挙げることができる。2官能酸ハロゲン化物では、ビフェニルジカルボン酸ジクロリド、アゾベンゼンジカルボン酸ジクロリド、テレフタル酸クロリド、イソフタル酸クロリド、ナフタレンジカルボン酸クロリドなどの芳香族2官能酸ハロゲン化物、アジポイルクロリド、セバコイルクロリドなどの脂肪族2官能酸ハロゲン化物、シクロペンタンジカルボン酸ジクロリド、シクロヘキサンジカルボン酸ジクロリド、テトラヒドロフランジカルボン酸ジクロリドなどの脂環式2官能酸ハロゲン化物を挙げることができる。
The polyfunctional acid halide refers to an acid halide having at least two carbonyl halide groups in one molecule.
For example, trifunctional acid halides include trimesic acid chloride, 1,3,5-cyclohexanetricarboxylic acid trichloride, 1,2,4-cyclobutanetricarboxylic acid trichloride, and the like. Bifunctional diacid halides such as biphenyl dicarboxylic acid dichloride, azobenzene dicarboxylic acid dichloride, terephthalic acid chloride, isophthalic acid chloride, naphthalenedicarboxylic acid chloride, and other aromatic bifunctional acid halides, adipoyl chloride, sebacoyl chloride, and the like And alicyclic bifunctional acid halides such as group difunctional acid halides, cyclopentanedicarboxylic acid dichloride, cyclohexanedicarboxylic acid dichloride, and tetrahydrofurandicarboxylic acid dichloride.
 多官能アミンとの反応性を考慮すると、多官能酸ハロゲン化物は多官能酸塩化物であることが好ましく、また、膜の選択分離性、耐熱性を考慮すると、一分子中に2~4個の塩化カルボニル基を有する多官能芳香族酸塩化物であることが好ましい。中でも、入手の容易性や取り扱いのしやすさの観点から、トリメシン酸クロリドを用いるとより好ましい。
これらの多官能酸ハロゲン化物は、単独で用いても、2種以上を同時に用いてもよい。
In view of reactivity with polyfunctional amines, polyfunctional acid halides are preferably polyfunctional acid chlorides, and in view of selective separation of the membrane and heat resistance, 2 to 4 per molecule are considered. The polyfunctional aromatic acid chloride having a carbonyl chloride group is preferred. Among them, it is more preferable to use trimesic acid chloride from the viewpoint of easy availability and easy handling.
These polyfunctional acid halides may be used alone or in combination of two or more.
 ポリアミド分離機能層には、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物の重合に由来するアミド基、未反応官能基に由来するアミノ基とカルボキシ基、多官能アミンまたは多官能酸ハロゲン化物が有していたその他官能基や各種化学処理により新たに生成した官能基が存在する。前記化学処理により、複合半透膜の性能をさらに向上させることもできる。例えば、次亜塩素酸ナトリウム水溶液で処理することで塩素基を導入できる。また、ジアゾニウム塩生成を経由したザンドマイヤー反応でもハロゲン基を導入できる。さらに、ジアゾニウム塩生成を経由したアゾカップリング反応を行うことで、アゾ基を導入することができる。
 本発明者らは、ポリアミド分離機能層が有するこれら官能基が、膜の透過流束、溶質除去率、及び安定性に影響を与えることを見出した。例えば官能基の親水性が高ければ、透過流束が向上し、ひいては、溶質除去率の向上にも繋がる。
The polyamide separation functional layer has an amide group derived from polymerization of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, an amino group and a carboxy group derived from an unreacted functional group, a polyfunctional amine or a polyfunctional acid halide. In addition, there are other functional groups and functional groups newly generated by various chemical treatments. The performance of the composite semipermeable membrane can be further improved by the chemical treatment. For example, chlorine groups can be introduced by treatment with an aqueous sodium hypochlorite solution. A halogen group can also be introduced by a Sandmeyer reaction via formation of a diazonium salt. Furthermore, an azo group can be introduced by carrying out an azo coupling reaction via diazonium salt formation.
The present inventors have found that these functional groups of the polyamide separation functional layer affect the permeation flux, solute removal rate, and stability of the membrane. For example, if the hydrophilicity of the functional group is high, the permeation flux is improved, leading to an improvement in the solute removal rate.
 また、本発明に係る複合半透膜を備えた膜分離装置の高圧運転時には、ポリアミド分離機能層表面近傍にある供給水の塩濃度が上昇する。ポリアミド分離機能層が高塩濃度の供給水に接触することにより、膜透過流束や溶質除去率性能が低下する懸念がある。 Also, during high pressure operation of the membrane separation apparatus provided with the composite semipermeable membrane according to the present invention, the salt concentration of the feed water in the vicinity of the polyamide separation functional layer surface increases. There is a concern that the membrane permeation flux and the solute removal rate performance may be deteriorated when the polyamide separation functional layer comes into contact with the supply water having a high salt concentration.
 そこで本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、カルボキシ基とアミド基とを含むポリアミド分離機能層において、官能基中の[カルボキシ基のモル当量/アミド基のモル当量]の割合が0.40以上であり、かつ前記ポリアミド分離機能層表裏の[酸素/窒素]原子比の平均が0.95以下の範囲にあることにより、膜透過流束(造水量)が高く、操作圧力を高くした際に発生するポリアミド機能層表面近傍の塩濃度上昇による溶質除去性能の低下を抑制できることを見出した。なお、ポリアミド分離機能層表裏については後述する。 Thus, as a result of intensive studies, the present inventors have determined that the ratio of [mole equivalent of carboxy group / mole equivalent of amide group] in the functional group in the polyamide separation functional layer containing a carboxy group and an amide group is 0.40. When the average of the [oxygen / nitrogen] atomic ratio on the front and back of the polyamide separation functional layer is in the range of 0.95 or less, the membrane permeation flux (water production) is high and the operation pressure is increased. It was found that the decrease in the solute removal performance due to the increase in the salt concentration in the vicinity of the surface of the polyamide functional layer generated at the surface can be suppressed. The front and back sides of the polyamide separation functional layer will be described later.
 [カルボキシ基のモル当量/アミド基のモル当量]の比が0.40以上であれば、水中でイオン化し親水性官能基と期待されるカルボキシ基によりポリアミド分離機能層の親水性を維持することができ、膜透過流束の高い膜が得られる。
 また、[酸素/窒素]原子比の平均が0.95以下であれば、塩との相互作用しやすい酸素原子が少なく、高塩濃度接触時にも影響を受けにくいため、安定性の高い膜が得られる。さらに、[酸素/窒素]原子比の平均がこの範囲内であれば、おそらくホウ素との親和性が低下するためか、ホウ素除去率の向上が見られる。
If the ratio of [Mole equivalent of carboxy group / Mole equivalent of amide group] is 0.40 or more, the hydrophilicity of the polyamide separation functional layer is maintained by the carboxy group that is ionized in water and expected to be a hydrophilic functional group. Thus, a membrane having a high membrane permeation flux can be obtained.
In addition, if the average [oxygen / nitrogen] atomic ratio is 0.95 or less, there are few oxygen atoms that are likely to interact with salt, and it is difficult to be affected even when contacted with a high salt concentration. can get. Further, if the average [oxygen / nitrogen] atomic ratio is within this range, the boron removal rate is probably improved, probably because the affinity with boron is lowered.
 また、[カルボキシ基のモル当量/アミド基のモル当量]の比の上限は通常0.60以下であり、ポリアミド分離機能層表裏の[酸素/窒素]原子比の平均の下限は通常0.80以上である。
 [カルボキシ基のモル当量/アミド基のモル当量]の比、[酸素/窒素]原子比の平均は、例えばポリアミド分離機能層の化学処理によって導入する官能基の種類や量により制御することができる。
Moreover, the upper limit of the ratio of [mole equivalent of carboxy group / mole equivalent of amide group] is usually 0.60 or less, and the lower limit of the average [oxygen / nitrogen] atomic ratio on the front and back of the polyamide separation functional layer is usually 0.80. That's it.
The ratio of [mole equivalent of carboxy group / mole equivalent of amide group] and the average of [oxygen / nitrogen] atomic ratio can be controlled by, for example, the type and amount of functional groups introduced by chemical treatment of the polyamide separation functional layer. .
 ポリアミド分離機能層中のカルボキシ基、アミド基をはじめとした官能基量は、例えば、13C固体NMR法を用いることができる。
 具体的には、複合半透膜から基材を剥離し、ポリアミド分離機能層と多孔性支持層を得た後、多孔性支持層を溶解・除去し、ポリアミド分離機能層を得る。得られたポリアミド分離機能層をDD/MAS-13C固体NMR法により測定を行い、各官能基の炭素ピークまたは各官能基が結合している炭素ピークの積分値の比較から各官能基比を算出することができる。
For example, a 13 C solid state NMR method can be used for the functional group amount including a carboxy group and an amide group in the polyamide separation functional layer.
Specifically, the base material is peeled from the composite semipermeable membrane to obtain a polyamide separation functional layer and a porous support layer, and then the porous support layer is dissolved and removed to obtain a polyamide separation functional layer. The obtained polyamide separation functional layer was measured by DD / MAS- 13 C solid state NMR method, and the ratio of each functional group was calculated from the comparison of the integrated value of the carbon peak of each functional group or the carbon peak to which each functional group was bonded. Can be calculated.
 また、ポリアミド分離機能層において、[酸素/窒素]原子比の平均などで用いられる元素比率は、例えば、X線光電子分光法(XPS)を用いて分析することができる。具体的には、「Journal of Polymer Science」,Vol.26,559-572(1988)および「日本接着学会誌」,Vol.27,No.4(1991)で例示されているX線光電子分光法(XPS)を用いることにより求めることができる。 In the polyamide separation functional layer, the element ratio used in the average of the [oxygen / nitrogen] atomic ratio can be analyzed using, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Specifically, “Journal of Polymer Science”, Vol. 26, 559-572 (1988) and “Journal of the Adhesion Society of Japan”, Vol. 27, no. 4 (1991), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) can be used.
 本明細書においてポリアミド分離機能層表裏とは、ポリアミド分離機能層表面とポリアミド分離機能層の多孔性支持層側の表面(ポリアミド分離機能層裏面)を指す。すなわち、表面における[酸素/窒素]の原子比と裏面における[酸素/窒素]の原子比をそれぞれ求め、その平均値をポリアミド分離機能層表裏の[酸素/窒素]原子比の平均と定義する。
 なお、ポリアミド分離機能層裏面の[酸素/窒素]の原子比は、複合半透膜から基材を剥離した後、ポリアミド分離機能層表面側を適切な部材に固定し、多孔性支持層を溶解する溶媒により前記多孔性支持層を溶解除去し、ポリアミド分離機能層裏面を露出させた後、XPSを用いて該裏面の元素比率を測定することができる。
In the present specification, the front and back surfaces of the polyamide separation functional layer refer to the surface of the polyamide separation functional layer and the surface of the polyamide separation functional layer on the porous support layer side (back surface of the polyamide separation functional layer). That is, the atomic ratio of [oxygen / nitrogen] on the front surface and the atomic ratio of [oxygen / nitrogen] on the back surface are respectively determined, and the average value is defined as the average of the [oxygen / nitrogen] atomic ratio on the front and back of the polyamide separation functional layer.
Note that the [oxygen / nitrogen] atomic ratio on the back side of the polyamide separation functional layer is such that after peeling the substrate from the composite semipermeable membrane, the surface side of the polyamide separation functional layer is fixed to an appropriate member, and the porous support layer is dissolved. The porous support layer is dissolved and removed with a solvent to expose the back surface of the polyamide separation functional layer, and then the element ratio of the back surface can be measured using XPS.
 さらに、本発明の複合半透膜は、分離機能層の形成後に親水性高分子によって表面を被覆することもできる。親水性高分子によって表面を被覆することで、溶質除去性能及び耐圧性、高溶質濃度条件下での性能安定性が向上する。
 親水性高分子は分離機能層と共有結合を介して結合していても、水素結合や分子間力などの非共有結合を介して結合していてもよく、分離機能層上に存在していれば被覆する方法は特に限定されない。分離機能層上に親水性高分子が存在することは、例えば、XPSや飛行時間型二次イオン質量分析計(TOF-SIMS)全反射赤外分光法(ATR-FTIR)など、膜表面を分析する手法によって確認できる。
Furthermore, the composite semipermeable membrane of the present invention can be coated with a hydrophilic polymer after the separation functional layer is formed. By coating the surface with a hydrophilic polymer, solute removal performance and pressure resistance, and performance stability under high solute concentration conditions are improved.
The hydrophilic polymer may be bonded to the separation functional layer through a covalent bond, or may be bonded through a non-covalent bond such as a hydrogen bond or intermolecular force, and may be present on the separation functional layer. The coating method is not particularly limited. The presence of a hydrophilic polymer on the separation functional layer can be used to analyze the membrane surface such as XPS or time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) total reflection infrared spectroscopy (ATR-FTIR). It can be confirmed by the technique.
 本発明において親水性高分子とは、25℃の水1L中に0.1g以上溶解する高分子を指す。このような親水性高分子の例として、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリエチレンイミン、ポリオキサゾリン、ポリアリルアミン、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。また、これらの親水性高分子のブロック共重合体、グラフト共重合体、ランダム共重合体を用いてもよい。さらに、これらの親水性高分子と疎水性高分子のブロック共重合体、グラフト共重合体、ランダム共重合体を用いることもできる。これらの親水性高分子は単独で使用しても、混合して使用してもよい。これらの親水性高分子の中でも、特にポリエチレングリコール(以下、PEGと記載)、またはポリエチレングリコールを含む共重合体で複合半透膜を被覆すると、溶質除去性能及び耐圧性、高溶質濃度条件下での性能安定性が向上するため好ましい。 In the present invention, the hydrophilic polymer refers to a polymer that is dissolved in an amount of 0.1 g or more in 1 L of water at 25 ° C. Examples of such hydrophilic polymers include polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyacrylic acid, polyethyleneimine, polyoxazoline, polyallylamine, carboxymethylcellulose, and the like. Moreover, you may use the block copolymer of these hydrophilic polymers, a graft copolymer, and a random copolymer. Furthermore, block copolymers, graft copolymers, and random copolymers of these hydrophilic polymers and hydrophobic polymers can be used. These hydrophilic polymers may be used alone or in combination. Among these hydrophilic polymers, especially when the composite semipermeable membrane is coated with polyethylene glycol (hereinafter referred to as PEG) or a copolymer containing polyethylene glycol, solute removal performance and pressure resistance, under high solute concentration conditions This is preferable because the stability of the performance is improved.
 親水性高分子の平均分子量(数平均分子量)は2,000以上であると溶質除去性能及び高溶質濃度条件下での性能安定性が向上するため好ましく、8,000以上であるとより好ましい。 The average molecular weight (number average molecular weight) of the hydrophilic polymer is preferably 2,000 or more because solute removal performance and performance stability under high solute concentration conditions are improved, and more preferably 8,000 or more.
2.複合半透膜の製造方法
 次に、本発明に係る複合半透膜の製造方法について説明する。該製造方法は、(2-1)微多孔性支持膜の形成工程および(2-2)分離機能層の形成工程を含む。
2. Next, a method for producing a composite semipermeable membrane according to the present invention will be described. The manufacturing method includes (2-1) a microporous support membrane forming step and (2-2) a separation functional layer forming step.
(2-1)微多孔性支持膜の形成工程
 微多孔性支持膜の形成工程は、基材に多孔性支持層の成分である高分子溶液を塗布する工程、基材に多孔性支持層の成分である高分子溶液を含浸させる工程、および前記高分子溶液を含浸した前記基材を、多孔性支持層の成分である高分子の良溶媒と比較して前記高分子の溶解度が小さい溶媒(非溶媒)による凝固浴に浸漬させて前記高分子を凝固させ、三次元網目構造を形成させる工程を含んでもよい。
 また、微多孔性支持膜の形成工程は、多孔性支持層の成分である高分子を、その高分子の良溶媒に溶解して高分子溶液を調製する工程を、さらに含んでいてもよい。
(2-1) Microporous support membrane forming step The microporous support membrane forming step includes a step of applying a polymer solution, which is a component of the porous support layer, to the substrate, and a step of forming the porous support layer on the substrate. The step of impregnating the polymer solution as a component, and the solvent impregnated with the polymer solution into the base material impregnated with the polymer solution in which the solubility of the polymer is small compared to the good solvent of the polymer as a component of the porous support layer ( A step of immersing in a coagulation bath with a non-solvent) to coagulate the polymer to form a three-dimensional network structure may be included.
The step of forming the microporous support membrane may further include a step of preparing a polymer solution by dissolving a polymer that is a component of the porous support layer in a good solvent for the polymer.
 所定の構造をもつ微多孔性支持膜を得るためには、高分子溶液の相分離を制御することが重要であり、多孔性支持層の成分である高分子、溶媒、凝固浴液の制御が重要である。
 多孔性支持層の材料としてポリスルホンを含有する場合、高分子溶液のポリスルホン濃度は、好ましくは18重量%以上である。ポリスルホン濃度が18重量%以上であることで、多孔性支持層中の細孔が緻密になりマクロボイドの形成が抑制され、該微多孔性支持膜を含む複合半透膜の機械的強度が向上し、優れた耐圧性を有するようになる。
 また、ポリスルホンの濃度は30重量%以下であることが好ましい。30重量%を超えると、多孔性支持層が緻密化しろ過抵抗が増大するため、複合半透膜の透過流束が低下する。また、基材への含浸性が低下するため、基材との接着性の低下やボイドの発生から複合半透膜の耐圧性が低下する。
In order to obtain a microporous support membrane having a predetermined structure, it is important to control the phase separation of the polymer solution, and it is necessary to control the polymer, solvent, and coagulation bath liquid that are components of the porous support layer. is important.
When polysulfone is contained as the material for the porous support layer, the polysulfone concentration in the polymer solution is preferably 18% by weight or more. When the polysulfone concentration is 18% by weight or more, the pores in the porous support layer become dense and the formation of macrovoids is suppressed, and the mechanical strength of the composite semipermeable membrane including the microporous support membrane is improved. And it comes to have excellent pressure resistance.
The concentration of polysulfone is preferably 30% by weight or less. If it exceeds 30% by weight, the porous support layer becomes dense and the filtration resistance increases, so the permeation flux of the composite semipermeable membrane decreases. Moreover, since the impregnation property to a base material falls, the pressure | voltage resistance of a composite semipermeable membrane falls from the fall of adhesiveness with a base material, or generation | occurrence | production of a void.
 なお、高分子が溶解している溶媒は、高分子の良溶媒であればよい。本発明の良溶媒とは、高分子材料を溶解するものである。
 良溶媒としては、高分子によって異なるものの一般的には、例えばN-メチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン、アセトン、テトラヒドロフラン、テトラメチル尿素、リン酸トリメチル等の低級アルキルケトン、エステル、アミド等およびその混合溶媒が挙げられる。
Note that the solvent in which the polymer is dissolved may be a good solvent for the polymer. The good solvent of the present invention dissolves a polymer material.
Although the good solvent varies depending on the polymer, it is generally a lower alkyl such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, dimethylformamide, methyl ethyl ketone, acetone, tetrahydrofuran, tetramethylurea, and trimethyl phosphate. Examples include ketones, esters, amides, and the like, and mixed solvents thereof.
 非溶媒としては、高分子によって異なるものの一般的には、例えば水、ヘキサン、ペンタン、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、四塩化炭素、o-ジクロロベンゼン、トリクロロエチレン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、低分子量のポリエチレングリコール等の脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪族多価アルコール、芳香族多価アルコール、塩素化炭化水素、またはその他の塩素化有機溶媒およびその混合溶媒などが挙げられる。 As the non-solvent, although it varies depending on the polymer, for example, water, hexane, pentane, benzene, toluene, methanol, ethanol, carbon tetrachloride, o-dichlorobenzene, trichloroethylene, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, Aliphatic hydrocarbons such as propylene glycol, butylene glycol, pentanediol, hexanediol, low molecular weight polyethylene glycol, aromatic hydrocarbons, aliphatic polyhydric alcohols, aromatic polyhydric alcohols, chlorinated hydrocarbons, or other chlorine And organic solvents and mixed solvents thereof.
 また、上記高分子溶液には、微多孔性支持膜の孔径、空孔率、親水性、弾性率などを調節するための添加剤を含有してもよい。
 孔径および空孔率を調節するための添加剤としては、水、アルコール類、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸等の水溶性高分子またはその塩、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸リチウム等の無機塩、ホルムアルデヒド、ホルムアミド等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
 親水性や弾性率を調節するための添加剤としては、種々の界面活性剤が挙げられる。
The polymer solution may contain an additive for adjusting the pore size, porosity, hydrophilicity, elastic modulus and the like of the microporous support membrane.
Additives for adjusting the pore size and porosity include water, alcohols, polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, water-soluble polymers such as polyacrylic acid or salts thereof, lithium chloride, sodium chloride, calcium chloride Inorganic salts such as lithium nitrate, formaldehyde, formamide and the like are exemplified, but not limited thereto.
Examples of additives for adjusting hydrophilicity and elastic modulus include various surfactants.
 凝固浴としては、通常水が使われるが、重合体を溶解しない非溶媒であればよい。
 組成によって微多孔性支持膜の膜形態が変化し、それによって複合膜の膜形成性も変化する。
 また、凝固浴の温度は、-20℃~100℃が好ましい。さらに好ましくは10~30℃である。この範囲より高いと、熱運動により凝固浴面の振動が激しくなり、膜形成後の膜表面の平滑性が低下しやすい。逆に低すぎると凝固速度が遅くなり、製膜性に問題が生じる。
As the coagulation bath, water is usually used, but any non-solvent that does not dissolve the polymer may be used.
Depending on the composition, the membrane form of the microporous support membrane changes, and the membrane-forming property of the composite membrane also changes accordingly.
The temperature of the coagulation bath is preferably −20 ° C. to 100 ° C. More preferably, it is 10 to 30 ° C. If it is higher than this range, the vibration of the coagulation bath surface becomes intense due to thermal motion, and the smoothness of the film surface after film formation tends to decrease. On the other hand, if it is too low, the coagulation rate will be slow, causing a problem in film forming properties.
 また、高分子溶液の基材への含浸を制御することが重要である。高分子溶液の基材への含浸を制御するためには、例えば、基材上に高分子溶液を塗布した後、非溶媒に浸漬させるまでの時間を制御する方法がある。 It is also important to control the impregnation of the polymer solution into the substrate. In order to control the impregnation of the polymer solution into the base material, for example, there is a method of controlling the time until the polymer solution is immersed on the base material after being applied on the base material.
 基材上に高分子溶液を塗布した後、凝固浴に浸漬させるまでの時間は、通常0.1~5秒間の範囲であることが好ましく、より好ましくは0.1~4秒の範囲内である。
 凝固浴に浸漬するまでの時間がこの範囲であれば、高分子を含む有機溶媒溶液が基材の繊維間にまで充分含浸したのち固化される。その結果、アンカー効果により多孔性支持層が基材に強固に接合し、本発明の微多孔性支持膜を得ることができる。
 また、基材として長繊維不織布を用いることにより、高分子溶液の基材への含浸性が向上するため、凝固浴に浸漬させるまでの時間を短くすることができる。浸漬までの時間が長いと、分離機能層側表面(上表面)が緻密化し、ろ過抵抗が増大するため複合半透膜の膜透過流束が低下する。なお、凝固浴に浸漬するまでの時間の好ましい範囲は、用いる高分子溶液の粘度などによって適宜調整すればよい。
The time from application of the polymer solution on the substrate to immersion in the coagulation bath is preferably in the range of usually 0.1 to 5 seconds, more preferably in the range of 0.1 to 4 seconds. is there.
If the time until dipping in the coagulation bath is within this range, the organic solvent solution containing the polymer is sufficiently impregnated between the fibers of the base material and then solidified. As a result, the porous support layer is firmly bonded to the substrate by the anchor effect, and the microporous support film of the present invention can be obtained.
Moreover, since the impregnation property to the base material of a polymer solution improves by using a long-fiber nonwoven fabric as a base material, time until it is immersed in a coagulation bath can be shortened. When the time until immersion is long, the separation functional layer side surface (upper surface) becomes dense and the filtration resistance increases, so that the membrane permeation flux of the composite semipermeable membrane decreases. In addition, what is necessary is just to adjust the preferable range of time until it immerses in a coagulation bath suitably with the viscosity etc. of the polymer solution to be used.
 次に、このような好ましい条件下で得られた微多孔性支持膜を、膜中に残存する製膜溶媒を除去するために熱水洗浄する。このときの熱水の温度は50~100℃が好ましく、さらに好ましくは60~95℃である。この範囲より高いと、微多孔性支持膜の収縮度が大きくなり、透水性が低下する。逆に、低いと洗浄効果が小さい。 Next, the microporous support membrane obtained under such preferable conditions is washed with hot water in order to remove the membrane-forming solvent remaining in the membrane. The temperature of the hot water at this time is preferably 50 to 100 ° C, more preferably 60 to 95 ° C. When it is higher than this range, the degree of shrinkage of the microporous support membrane increases, and the water permeability decreases. Conversely, if it is low, the cleaning effect is small.
(2-2)分離機能層の形成工程
 次に、複合半透膜を構成する分離機能層の形成工程の一例として、ポリアミドを主成分とするポリアミド分離機能層の形成を挙げて説明する。なお、本明細書で主成分とは分離機能層の成分のうち、50重量%以上含む状態のことを意味する。
 ポリアミド分離機能層の形成工程では、前述の多官能芳香族アミンを含有する水溶液と、多官能芳香族酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒溶液とを用い、支持膜の表面で界面重縮合を行うことによりその骨格を形成できる。有機溶媒としては水と非混和性の溶媒を用いる。
(2-2) Separation Function Layer Formation Step Next, as an example of the separation function layer formation step constituting the composite semipermeable membrane, formation of a polyamide separation function layer mainly composed of polyamide will be described. In the present specification, the main component means a state containing 50% by weight or more of the components of the separation functional layer.
In the step of forming the polyamide separation functional layer, interfacial polycondensation is performed on the surface of the support membrane using the aqueous solution containing the polyfunctional aromatic amine and the organic solvent solution containing the polyfunctional aromatic acid halide. Can form the skeleton. As the organic solvent, a solvent immiscible with water is used.
 ここで、多官能アミン水溶液における多官能アミンの濃度は0.1~20重量%の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.5~15重量%の範囲内である。多官能アミンの濃度がこの範囲であると十分な塩除去性能および透水性を得ることができる。
 多官能アミン水溶液には、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との反応を妨害しないものであれば、界面活性剤や有機溶媒、アルカリ性化合物、酸化防止剤などが含まれていてもよい。
Here, the concentration of the polyfunctional amine in the polyfunctional amine aqueous solution is preferably in the range of 0.1 to 20% by weight, more preferably in the range of 0.5 to 15% by weight. When the concentration of the polyfunctional amine is within this range, sufficient salt removal performance and water permeability can be obtained.
As long as the polyfunctional amine aqueous solution does not interfere with the reaction between the polyfunctional amine and the polyfunctional acid halide, a surfactant, an organic solvent, an alkaline compound, an antioxidant, or the like may be contained.
 界面活性剤は、微多孔性支持膜表面の濡れ性を向上させ、アミン水溶液と非極性溶媒との間の界面張力を減少させる効果がある。有機溶媒は界面重縮合反応の触媒として働くことがあり、添加することにより界面重縮合反応を効率よく行える場合がある。 The surfactant has the effect of improving the wettability of the microporous support membrane surface and reducing the interfacial tension between the aqueous amine solution and the nonpolar solvent. The organic solvent may act as a catalyst for the interfacial polycondensation reaction, and when added, the interfacial polycondensation reaction may be efficiently performed.
 界面重縮合を微多孔性支持膜上で行うために、まず、上述の多官能アミン水溶液を微多孔性支持膜に接触させる。接触は、微多孔性支持膜面上に均一にかつ連続的に行うことが好ましい。
 具体的には、例えば、多官能アミン水溶液を微多孔性支持膜にコーティングする方法や微多孔性支持膜を多官能アミン水溶液に浸漬する方法を挙げることができる。
 微多孔性支持膜と多官能アミン水溶液との接触時間は、1秒~10分間の範囲内であることが好ましく、10秒~3分間の範囲内であるとさらに好ましい。
In order to perform interfacial polycondensation on the microporous support membrane, first, the above-mentioned polyfunctional amine aqueous solution is brought into contact with the microporous support membrane. The contact is preferably performed uniformly and continuously on the surface of the microporous support membrane.
Specific examples include a method of coating a polyfunctional amine aqueous solution on a microporous support membrane and a method of immersing the microporous support membrane in a polyfunctional amine aqueous solution.
The contact time between the microporous support membrane and the polyfunctional amine aqueous solution is preferably within a range of 1 second to 10 minutes, and more preferably within a range of 10 seconds to 3 minutes.
 多官能アミン水溶液を微多孔性支持膜に接触させた後は、膜上に液滴が残らないように十分に液切りする。十分に液切りすることで、膜形成後に液滴残存部分が膜欠点となって膜性能が低下することを防ぐことができる。
 液切りの方法としては、例えば、日本国特開平2-78428号公報に記載されているように、多官能アミン水溶液接触後の微多孔性支持膜を垂直方向に把持して過剰の水溶液を自然流下させる方法や、エアーノズルから窒素などの気流を吹き付け、強制的に液切りする方法などを用いることができる。また、液切り後、膜面を乾燥させて水溶液の水分を一部除去することもできる。
After bringing the polyfunctional amine aqueous solution into contact with the microporous support membrane, the solution is sufficiently drained so that no droplets remain on the membrane. By sufficiently draining the liquid, it is possible to prevent the remaining portion of the liquid droplet from becoming a film defect after the film is formed and deteriorating the film performance.
As a method for draining, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-78428, the microporous support membrane after contacting with the polyfunctional amine aqueous solution is vertically held to naturally remove the excess aqueous solution. The method of making it flow down, the method of blowing off air currents, such as nitrogen from an air nozzle, and forcibly draining can be used. In addition, after draining, the membrane surface can be dried to partially remove water from the aqueous solution.
 次いで、多官能アミン水溶液接触後の微多孔性支持膜に、多官能酸ハロゲン化物を含む有機溶媒溶液を接触させ、界面重縮合によりポリアミド分離機能層のポリアミド骨格を形成させる。
 有機溶媒溶液中の多官能酸ハロゲン化物の濃度は、0.01~10重量%の範囲内であると好ましく、0.02~2.0重量%の範囲内であるとさらに好ましい。0.01重量%以上とすることで十分な反応速度が得られ、また、10重量%以下とすることで副反応の発生を抑制することができるためである。さらに、この有機溶媒溶液にDMFのようなアシル化触媒を含有させると、界面重縮合が促進され、さらに好ましい。
Next, an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide is brought into contact with the microporous support membrane after contact with the polyfunctional amine aqueous solution, and a polyamide skeleton of the polyamide separation functional layer is formed by interfacial polycondensation.
The concentration of the polyfunctional acid halide in the organic solvent solution is preferably in the range of 0.01 to 10% by weight, and more preferably in the range of 0.02 to 2.0% by weight. This is because a sufficient reaction rate can be obtained when the content is 0.01% by weight or more, and the occurrence of side reactions can be suppressed when the content is 10% by weight or less. Further, it is more preferable to include an acylation catalyst such as DMF in the organic solvent solution, since interfacial polycondensation is promoted.
 有機溶媒は、水と非混和性であり、かつ多官能酸ハロゲン化物を溶解し、微多孔性支持膜を破壊しないものが望ましく、多官能アミン化合物および多官能酸ハロゲン化物に対して不活性であるものであればよい。好ましい例として、n-ヘキサン、n-オクタン、n-デカンなどの炭化水素系溶媒が挙げられる。 The organic solvent is preferably immiscible with water and dissolves the polyfunctional acid halide and does not break the microporous support membrane, and is inert to the polyfunctional amine compound and the polyfunctional acid halide. If there is something. Preferable examples include hydrocarbon solvents such as n-hexane, n-octane, and n-decane.
 多官能酸ハロゲン化物の有機溶媒溶液の多官能アミン化合物水溶液相への接触の方法は、多官能アミン水溶液の微多孔性支持膜への被覆方法と同様に行えばよい。
 多官能酸ハロゲン化物の有機溶媒溶液を接触させて界面重縮合を行い、微多孔性支持膜上に架橋ポリアミドを含む分離機能層を形成したあとは、余剰の溶媒を液切りするとよい。
The method for contacting the polyfunctional acid halide organic solvent solution with the polyfunctional amine compound aqueous solution phase may be the same as the method for coating the polyfunctional amine aqueous solution on the microporous support membrane.
After interfacial polycondensation is performed by contacting an organic solvent solution of a polyfunctional acid halide to form a separation functional layer containing a crosslinked polyamide on the microporous support membrane, excess solvent may be drained.
 液切りの方法は、例えば、膜を垂直方向に把持して過剰の有機溶媒を自然流下して除去する方法を用いることができる。この場合、垂直方向に把持する時間としては、1~5分間が好ましく、1~3分間であるとより好ましい。短すぎると分離機能層が完全に形成せず、長すぎると有機溶媒が過乾燥となり欠点が発生しやすく、性能低下を起こしやすい。 As a method for draining, for example, a method in which a film is held in a vertical direction and excess organic solvent is allowed to flow down and removed can be used. In this case, the holding time in the vertical direction is preferably 1 to 5 minutes, and more preferably 1 to 3 minutes. If it is too short, the separation functional layer will not be completely formed, and if it is too long, the organic solvent will be overdried and defects will easily occur and performance will be deteriorated.
 さらに、微多孔性支持膜上にポリアミド分離機能層が形成された分離膜は、40~100℃の範囲内、好ましくは60~100℃の範囲内で、1~10分間、より好ましくは2~8分間熱水処理することで、複合半透膜の溶質阻止性能や透水性をより一層向上させることができる。 Further, the separation membrane in which the polyamide separation functional layer is formed on the microporous support membrane is within the range of 40 to 100 ° C., preferably within the range of 60 to 100 ° C., for 1 to 10 minutes, more preferably 2 to By performing the hydrothermal treatment for 8 minutes, the solute blocking performance and water permeability of the composite semipermeable membrane can be further improved.
 さらに膜の透過流束や溶質除去率を向上させるために、ポリアミド分離機能層に各種化学処理を行うことができる。化学処理としては、化学処理による官能基変換の多様性や、操作簡便性の観点からジアゾニウム塩またはその誘導体の生成とそれに続くジアゾニウム塩またはその誘導体と反応する化合物との接触処理が好ましい。 Furthermore, in order to improve the permeation flux and solute removal rate of the membrane, various chemical treatments can be performed on the polyamide separation functional layer. The chemical treatment is preferably a diazonium salt or a derivative thereof followed by a contact treatment with a compound that reacts with the diazonium salt or a derivative thereof from the viewpoint of diversity of functional group conversion by the chemical treatment and operational simplicity.
 ポリアミド分離機能層のアミノ基をジアゾニウム塩に変換し、水と反応させることにより、フェノール性水酸基が生成する。これによりポリアミド分離機能層の親水性が向上し、膜透過流束の向上が見込めるが、おそらくホウ素との親和性も増加するためか、ホウ素除去率の低下が見られる。さらに、ポリアミド分離機能層の[酸素/窒素]原子比の平均が増加し、操作圧力を高くした際のホウ素除去率の低下が見られる。 The amino group of the polyamide separation functional layer is converted into a diazonium salt and reacted with water to produce a phenolic hydroxyl group. As a result, the hydrophilicity of the polyamide separation functional layer can be improved and the membrane permeation flux can be improved, but a decrease in the boron removal rate is probably due to an increase in affinity with boron. Furthermore, the average [oxygen / nitrogen] atomic ratio of the polyamide separation functional layer increases, and a decrease in boron removal rate when the operating pressure is increased is observed.
 本発明者らは鋭意検討した結果、ポリアミド分離機能層のアミノ基をジアゾニウム塩に変換し、芳香族化合物または複素芳香環化合物と接触させることにより、透過流束や溶質除去率の向上と、高圧運転時のホウ素除去率低下を抑制できることを見出した。以下、詳細に説明する。 As a result of intensive studies, the present inventors have converted the amino group of the polyamide separation functional layer into a diazonium salt and brought it into contact with an aromatic compound or heteroaromatic ring compound, thereby improving permeation flux and solute removal rate, and high pressure. It has been found that a decrease in boron removal rate during operation can be suppressed. Details will be described below.
 ポリアミド分離機能層を第一級アミノ基と反応してジアゾニウム塩またはその誘導体を生成する試薬に接触させる。接触させる第一級アミノ基と反応してジアゾニウム塩またはその誘導体を生成する試薬としては、亜硝酸およびその塩、ニトロシル化合物などの水溶液が挙げられる。
 亜硝酸やニトロシル化合物の水溶液は気体を発生して分解しやすいので、例えば、亜硝酸塩と酸性溶液との反応によって亜硝酸を逐次生成するのが好ましい。
The polyamide separation functional layer is contacted with a reagent that reacts with a primary amino group to form a diazonium salt or a derivative thereof. Examples of the reagent that reacts with the primary amino group to be contacted to produce a diazonium salt or a derivative thereof include aqueous solutions of nitrous acid and salts thereof, nitrosyl compounds, and the like.
Since an aqueous solution of nitrous acid or a nitrosyl compound easily generates gas and decomposes, it is preferable to sequentially generate nitrous acid by, for example, a reaction between nitrite and an acidic solution.
 一般に、亜硝酸塩は水素イオンと反応して亜硝酸(HNO)を生成するが、水溶液のpHが7以下、好ましくは5以下、さらに好ましくは4以下で効率よく生成する。中でも、取り扱いの簡便性から水溶液中で塩酸または硫酸と反応させた亜硝酸ナトリウムの水溶液が特に好ましい。 In general, nitrite reacts with hydrogen ions to produce nitrous acid (HNO 2 ), but it is efficiently produced when the pH of the aqueous solution is 7 or less, preferably 5 or less, more preferably 4 or less. Among these, an aqueous solution of sodium nitrite reacted with hydrochloric acid or sulfuric acid in an aqueous solution is particularly preferable because of easy handling.
 前記第一級アミノ基と反応してジアゾニウム塩またはその誘導体を生成する試薬中の亜硝酸や亜硝酸塩の濃度は、好ましくは0.01~1重量%の範囲である。0.01重量%以上であることにより膜透過流束等の向上といった十分な効果を得ることができ、亜硝酸、亜硝酸塩濃度が1重量%以下であることにより、溶液の取扱いが容易となる。 The concentration of nitrous acid or nitrite in the reagent that reacts with the primary amino group to produce a diazonium salt or a derivative thereof is preferably in the range of 0.01 to 1% by weight. When it is 0.01% by weight or more, a sufficient effect such as improvement of the membrane permeation flux can be obtained, and when the concentration of nitrous acid and nitrite is 1% by weight or less, handling of the solution becomes easy. .
 亜硝酸水溶液の温度は15℃~45℃が好ましい。15℃以上であることで、化学反応に要する時間が短く、45℃以下であることにより亜硝酸の分解が早すぎず、取り扱いが容易となる。
 複合半透膜と亜硝酸水溶液との接触時間は、ジアゾニウム塩および/またはその誘導体が生成する時間であればよく、高濃度では短時間で処理が可能であるが、低濃度であると長時間必要である。そのため、上記濃度の溶液では10分間以内であることが好ましく、3分間以内であることがさらに好ましい。
The temperature of the aqueous nitrous acid solution is preferably 15 ° C to 45 ° C. By being 15 degreeC or more, the time required for a chemical reaction is short, and when it is 45 degreeC or less, decomposition | disassembly of nitrous acid is not too early, and handling becomes easy.
The contact time between the composite semipermeable membrane and the nitrous acid aqueous solution may be a time for forming a diazonium salt and / or a derivative thereof, and can be processed in a short time at a high concentration, but a long time at a low concentration. is necessary. Therefore, the solution having the above concentration is preferably within 10 minutes, more preferably within 3 minutes.
 また、複合半透膜と亜硝酸水溶液等の試薬とを接触させる方法は特に限定されず、該試薬の溶液を塗布しても、該試薬の溶液に該複合半透膜を浸漬させてもよい。該試薬を溶かす溶媒は該試薬が溶解し、該複合半透膜が侵食されなければ、いかなる溶媒を用いてもかまわない。また、溶液には、第一級アミノ基と試薬との反応を妨害しないものであれば、界面活性剤や酸性化合物、アルカリ性化合物などが含まれていてもよい。 The method of bringing the composite semipermeable membrane into contact with a reagent such as a nitrous acid aqueous solution is not particularly limited, and the composite semipermeable membrane may be immersed in the reagent solution or by applying the reagent solution. . As the solvent for dissolving the reagent, any solvent may be used as long as the reagent is dissolved and the composite semipermeable membrane is not eroded. The solution may contain a surfactant, an acidic compound, an alkaline compound, or the like as long as it does not interfere with the reaction between the primary amino group and the reagent.
 続いて、複合半透膜をジアゾニウム塩またはその誘導体と反応する試薬に接触させる。ここで用いる試薬として、塩化物イオン、臭化物イオン、シアン化物イオン、ヨウ化物イオン、フッ化ホウ素酸、次亜リン酸、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸イオン、芳香族化合物、硫化水素、チオシアン酸等が挙げられる。前工程において、複合半透膜上に生成したジアゾニウム塩またはその誘導体の一部は、水と反応することにより、フェノール性水酸基へと変換される。この際にジアゾニウム塩またはその誘導体と反応する試薬を含む水溶液に接触させることで、フェノール性水酸基への変換を抑制することができる。 Subsequently, the composite semipermeable membrane is brought into contact with a reagent that reacts with a diazonium salt or a derivative thereof. Examples of the reagent used here include chloride ion, bromide ion, cyanide ion, iodide ion, boron fluoride, hypophosphorous acid, sodium hydrogen sulfite, sulfite ion, aromatic compound, hydrogen sulfide, thiocyanic acid and the like. It is done. In the previous step, a part of the diazonium salt or derivative thereof generated on the composite semipermeable membrane is converted into a phenolic hydroxyl group by reacting with water. In this case, the conversion to a phenolic hydroxyl group can be suppressed by contacting with an aqueous solution containing a reagent that reacts with a diazonium salt or a derivative thereof.
 例えば、塩化銅(I)、臭化銅(I)またはヨウ化カリウムを含む水溶液と接触させることで、それぞれ対応するハロゲン原子が導入される。また、芳香族化合物と接触させることで、ジアゾカップリング反応が生じ、アゾ結合を介して芳香環が導入される。なお、これらの試薬は単一で用いても、複数混合させて用いてもよく、異なる試薬に複数回接触させてもよい。これらの試薬の中でも、特にジアゾカップリング反応を起こす芳香族化合物を用いると、複合半透膜のホウ素除去率が大きく向上するため好ましい。これはジアゾカップリング反応によってアミノ基の代わりに導入される芳香環がかさ高く、分離機能層内に存在する孔を塞ぐ効果が高いためであると考えられる。 For example, a corresponding halogen atom is introduced by contacting with an aqueous solution containing copper (I) chloride, copper (I) bromide or potassium iodide. Moreover, a diazo coupling reaction arises by making it contact with an aromatic compound, and an aromatic ring is introduce | transduced through an azo bond. In addition, these reagents may be used alone, or may be used by mixing a plurality of them, or may be brought into contact with different reagents a plurality of times. Among these reagents, it is particularly preferable to use an aromatic compound that causes a diazo coupling reaction because the boron removal rate of the composite semipermeable membrane is greatly improved. This is considered to be because the aromatic ring introduced in place of the amino group by the diazo coupling reaction is bulky and has a high effect of closing the pores existing in the separation functional layer.
 ジアゾカップリング反応が生じる芳香族化合物としては、電子豊富な芳香環または複素芳香環を持つ化合物が挙げられる。電子豊富な芳香環または複素芳香環を持つ化合物としては、無置換の複素芳香環化合物、電子供与性置換基を有する芳香族化合物、および電子供与性置換基を有する複素芳香環化合物が挙げられる。電子供与性の置換基としては、アミノ基、エーテル基、チオエーテル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などが挙げられる。上記化合物の具体的な例としては、例えば、アニリン、オルト位、メタ位、パラ位のいずれかの位置関係でベンゼン環に結合したメトキシアニリン、2個のアミノ基がオルト位、メタ位、パラ位のいずれかの位置関係でベンゼン環に結合したフェニレンジアミン、1,3,5-トリアミノベンゼン、1,2,4-トリアミノベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸、3-アミノベンジルアミン、4-アミノベンジルアミン、スルファニル酸、3,3’-ジヒドロキシベンジジン、1-アミノナフタレン、2-アミノナフタレン、またはこれらの化合物のN-アルキル化物が挙げられる。 Examples of the aromatic compound that undergoes the diazo coupling reaction include compounds having an electron-rich aromatic ring or heteroaromatic ring. Examples of the compound having an electron-rich aromatic ring or heteroaromatic ring include an unsubstituted heteroaromatic ring compound, an aromatic compound having an electron donating substituent, and a heteroaromatic ring compound having an electron donating substituent. Examples of the electron-donating substituent include an amino group, an ether group, a thioether group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an aryl group. Specific examples of the above compounds include, for example, methoxyaniline bonded to a benzene ring in any positional relationship of aniline, ortho-position, meta-position, and para-position, and two amino groups are ortho-position, meta-position, para-position, and the like. Phenylenediamine, 1,3,5-triaminobenzene, 1,2,4-triaminobenzene, 3,5-diaminobenzoic acid, 3-aminobenzylamine bonded to the benzene ring in any positional relationship Examples include 4-aminobenzylamine, sulfanilic acid, 3,3′-dihydroxybenzidine, 1-aminonaphthalene, 2-aminonaphthalene, or N-alkylated products of these compounds.
 これらのジアゾニウム塩またはその誘導体と反応させる試薬を接触させる濃度と時間は、目的の効果を得るために適宜調節することができる。接触させる温度は15℃以上45℃以下が好ましい。15℃未満の時にはジアゾカップリング反応の進行が遅く、水との副反応によってフェノール性水酸基が生じるため好ましくない。また45℃より高温ではポリアミド分離機能層の収縮が生じ、透過水量が低下するため好ましくない。 The concentration and time for contacting the reagent to be reacted with these diazonium salts or derivatives thereof can be appropriately adjusted in order to obtain the desired effect. The contact temperature is preferably 15 ° C. or higher and 45 ° C. or lower. When the temperature is less than 15 ° C., the diazo coupling reaction proceeds slowly and a phenolic hydroxyl group is generated by a side reaction with water, which is not preferable. On the other hand, when the temperature is higher than 45 ° C., the polyamide separation functional layer shrinks and the amount of permeated water decreases, which is not preferable.
 次に、複合半透膜を親水性高分子を含む溶液と接触させ、ポリアミド分離機能層を親水性高分子で被覆することができる。親水性高分子としては、上記したものを用いることができる。特にポリエチレングリコール(PEG)を含む水溶液に複合半透膜を接触させると、塩除去率及びホウ素除去率が向上するため好ましい。 Next, the composite semipermeable membrane is brought into contact with a solution containing a hydrophilic polymer, and the polyamide separation functional layer can be coated with the hydrophilic polymer. As the hydrophilic polymer, those described above can be used. In particular, it is preferable to bring the composite semipermeable membrane into contact with an aqueous solution containing polyethylene glycol (PEG) because the salt removal rate and the boron removal rate are improved.
 親水性高分子の濃度は、1ppm以上1000ppm以下であることが好ましい。1ppm未満では、複合半透膜の塩除去率及びホウ素除去率を向上させる効果が低いため好ましくない。一方で1000ppmを超えると複合半透膜の透水性が低下するため好ましくない。 The concentration of the hydrophilic polymer is preferably 1 ppm or more and 1000 ppm or less. Less than 1 ppm is not preferable because the effect of improving the salt removal rate and boron removal rate of the composite semipermeable membrane is low. On the other hand, if it exceeds 1000 ppm, the water permeability of the composite semipermeable membrane is lowered, which is not preferable.
 親水性高分子を含む溶液の温度は15℃以上45℃以下であることが好ましい。15℃未満では親水性高分子の溶解度が低下することがあるため好ましくなく、45℃を超えると分離機能層が収縮し、複合半透膜の透水性が低下するため好ましくない。 The temperature of the solution containing the hydrophilic polymer is preferably 15 ° C. or higher and 45 ° C. or lower. If it is less than 15 ° C., the solubility of the hydrophilic polymer may decrease, which is not preferable. If it exceeds 45 ° C., the separation functional layer contracts, and the water permeability of the composite semipermeable membrane decreases.
 複合半透膜を親水性高分子を含む溶液と接触させる時間は、1秒以上24時間以下であることが好ましいが、親水性高分子の濃度に応じて適宜調整することができる。1秒未満では複合半透膜の塩除去率及びホウ素除去率を向上させる効果が低いため好ましくない。一方で24時間を超えると複合半透膜の透水性が低下するため好ましくない。 The time for bringing the composite semipermeable membrane into contact with the solution containing the hydrophilic polymer is preferably 1 second or more and 24 hours or less, but can be appropriately adjusted according to the concentration of the hydrophilic polymer. Less than 1 second is not preferable because the effect of improving the salt removal rate and boron removal rate of the composite semipermeable membrane is low. On the other hand, if it exceeds 24 hours, the water permeability of the composite semipermeable membrane is lowered, which is not preferable.
 複合半透膜を親水性高分子を含む溶液と接触させる方法は特に限定されず、親水性高分子を含む溶液を、バーコーター、ダイコーター、グラビアコーター、スプレー等を用いて塗布しても、親水性高分子を含む溶液に浸漬してもよい。また、親水性高分子以外に酸性化合物、アルカリ性化合物、界面活性剤、酸化防止剤などが含まれていてもよい。 The method of bringing the composite semipermeable membrane into contact with the solution containing the hydrophilic polymer is not particularly limited, and the solution containing the hydrophilic polymer may be applied using a bar coater, a die coater, a gravure coater, a spray, or the like. It may be immersed in a solution containing a hydrophilic polymer. In addition to the hydrophilic polymer, an acidic compound, an alkaline compound, a surfactant, an antioxidant, and the like may be included.
3.その他
 本発明の複合半透膜は、プラスチックネットなどの原水流路材と、トリコットなどの透過水流路材と、必要に応じて耐圧性を高めるためのフィルムと共に、多数の孔を穿設した筒状の集水管の周りに巻回され、スパイラル型の複合半透膜エレメントとして好適に用いられる。
 さらに、このエレメントを直列または並列に接続して圧力容器に収納した複合半透膜モジュールとすることもできる。
3. Others The composite semipermeable membrane of the present invention is a cylinder in which a large number of holes are formed together with a raw water channel material such as a plastic net, a permeate channel material such as tricot, and a film for enhancing pressure resistance as required. It is wound around a cylindrical water collecting pipe and is suitably used as a spiral type composite semipermeable membrane element.
Furthermore, a composite semipermeable membrane module in which these elements are connected in series or in parallel and accommodated in a pressure vessel can be obtained.
 また、上記の複合半透膜やそのエレメント、モジュールは、それらに原水を供給するポンプや、その原水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、原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。 Also, the above-described composite semipermeable membrane, its elements, and modules can be combined with a pump for supplying raw water to them, a device for pretreating the raw water, and the like to constitute a fluid separation device. By using this separation device, raw 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.
 流体分離装置の操作圧力は高い方が塩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、複合半透膜の耐久性を考慮すると、複合半透膜に被処理水を透過する際の操作圧力は、0.5MPa以上、10MPa以下が好ましい。
 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℃以上、45℃以下が好ましい。
The higher the operating pressure of the fluid separator, the higher the salt removal rate, but the energy required for operation also increases, and considering the durability of the composite semipermeable membrane, water to be treated is added to the composite semipermeable membrane. The operating pressure at the time of permeation is preferably 0.5 MPa or more and 10 MPa or less.
As the feed water temperature rises, the salt removal rate decreases, but as the feed water temperature decreases, the membrane permeation flux also decreases.
 また、供給水pHは、高くなると海水、かん水、排水などの高塩濃度の供給水の場合、マグネシウムなどのスケールが発生する恐れがあり、また、高pH運転による膜の劣化が懸念されるため、中性領域での運転が好ましい。 In addition, when the supply water pH becomes high, scales such as magnesium may be generated in the case of high salt concentration supply water such as seawater, brine, and drainage, and there is a concern about membrane deterioration due to high pH operation. The operation in a neutral region is preferable.
 本発明に係る複合半透膜によって処理される原水としては、海水、かん水、排水等の500mg/L以上100g/L以下の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、「質量÷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℃以上40.5℃以下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から換算する。
Examples of raw water to be treated by the composite semipermeable membrane according to the present invention include liquid mixtures containing TDS (Total Dissolved Solids) of 500 mg / L or more and 100 g / L or less, such as seawater, brine, and drainage. It is done.
In general, TDS refers to the total dissolved solid content, and is expressed as “mass ÷ volume” or “weight ratio”. According to the definition, it can be calculated from the weight of the residue by evaporating the solution filtered with a 0.45 μm filter at a temperature of 39.5 ° C. or higher and 40.5 ° C. or lower, but more simply converted from the practical salt content.
 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。
 実施例および比較例における複合半透膜の各種特性は、作製した複合半透膜に対して、温度25℃、pH6.5に調整した海水(TDS濃度約3.5%、ホウ素濃度約5ppm)を操作圧力5.5MPaで供給して膜ろ過処理を24時間行ない、その後の透過水、供給水の水質を測定することにより求めた。
 以下に各種特性の求め方を示す。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
Various characteristics of the composite semipermeable membrane in Examples and Comparative Examples were as follows. Seawater adjusted to a temperature of 25 ° C. and pH 6.5 (TDS concentration: about 3.5%, boron concentration: about 5 ppm) Was supplied at an operating pressure of 5.5 MPa, and membrane filtration treatment was performed for 24 hours.
The following shows how to obtain various characteristics.
(脱塩率(TDS除去率))
  TDS除去率(%)=100×{1-(透過水中のTDS濃度/供給水中のTDS濃度)}
(Desalination rate (TDS removal rate))
TDS removal rate (%) = 100 × {1− (TDS concentration in permeated water / TDS concentration in feed water)}
(膜透過流束)
 供給水(海水)の膜透過水量を、膜面1平方メートルあたり、1日あたりの透水量(立方メートル)に基づき膜透過流束(m/m/日)を表した。
(Membrane permeation flux)
Membrane permeation flux (m 3 / m 2 / day) was expressed based on the permeation amount per day (m 3 ) per square meter of the membrane surface of the feed water (seawater).
(ホウ素除去率)
 供給水と透過水中のホウ素濃度をICP発光分析装置(株式会社日立製作所製 P-4010)で分析し、次の式から求めた。
  ホウ素除去率(%)=100×{1-(透過水中のホウ素濃度/供給水中のホウ素濃度)}
(Boron removal rate)
The boron concentration in the feed water and the permeated water was analyzed with an ICP emission analyzer (P-4010, manufactured by Hitachi, Ltd.), and obtained from the following equation.
Boron removal rate (%) = 100 × {1− (boron concentration in permeated water / boron concentration in feed water)}
(支持層の単位体積あたりの重量)
 複合半透膜を幾何面積44.2cmに切り出し、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水したあと、複合半透膜を真空下で乾燥した。その後、複合半透膜の重量と膜厚を測定し、さらに複合半透膜から基材を剥離した。その基材の重量と膜厚を測定し、次の式から多孔性支持層の単位体積あたりの重量を算出した。
  多孔性支持層の単位体積あたりの重量(g/cm)=(複合半透膜の重量-基材の重量)/(複合半透膜の面積×(複合半透膜の膜厚-基材の膜厚))
(Weight per unit volume of support layer)
The composite semipermeable membrane was cut out to a geometric area of 44.2 cm 2 , pure water was passed through it at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa for 24 hours, and then the composite semipermeable membrane was dried under vacuum. Thereafter, the weight and film thickness of the composite semipermeable membrane were measured, and the substrate was further peeled from the composite semipermeable membrane. The weight and film thickness of the substrate were measured, and the weight per unit volume of the porous support layer was calculated from the following formula.
Weight per unit volume of porous support layer (g / cm 3 ) = (weight of composite semipermeable membrane−weight of substrate) / (area of composite semipermeable membrane × (film thickness of composite semipermeable membrane−substrate) Film thickness))
(多孔性支持層の基材への単位面積あたりの平均含浸量)
 5cm×5cmの任意の50点の複合半透膜を真空下で乾燥した後、基材を剥離した。その基材をDMF溶液に24時間浸漬し、洗浄した後真空下で乾燥し、次の式から単位面積あたりの平均含浸量を算出した。
  平均含浸量(g/m)=DMF浸漬前の基材重量-DMF浸漬後の基材重量
 また、任意の50点のうち、算出した平均含浸量の1.2倍以上の箇所について、次の式により割合を算出した。
  平均含浸量の1.2倍以上である箇所(%)=(平均含浸量の1.2倍以上である箇所の数/50)×100
(Average amount of impregnation per unit area of the porous support layer to the substrate)
The composite semipermeable membrane at an arbitrary 50 points of 5 cm × 5 cm was dried under vacuum, and then the substrate was peeled off. The substrate was immersed in a DMF solution for 24 hours, washed and dried under vacuum, and the average impregnation amount per unit area was calculated from the following formula.
Average impregnation amount (g / m 2 ) = Substrate weight before DMF immersion−Substrate weight after DMF immersion Further, out of 50 arbitrary points, the following points were calculated for 1.2 times or more of the calculated average impregnation amount: The ratio was calculated by the following formula.
Locations where the average impregnation amount is 1.2 times or more (%) = (Number of locations where the average impregnation amount is 1.2 times or more / 50) × 100
(基材の通気量(ml/cm/sec))
 JIS L 1906:2000 4.8(1)フラジール形法に基づいて、気圧計の圧力125Paで、30cm×50cmの不織布において任意の45点について測定した。ただし、その平均値は小数点以下第二位を四捨五入した。
(Aeration rate of substrate (ml / cm 2 / sec))
Based on the JIS L 1906: 2000 4.8 (1) Frazier method, measurement was performed on any 45 points in a 30 cm × 50 cm non-woven fabric with a pressure gauge of 125 Pa. However, the average value was rounded off to the second decimal place.
(基材の繊維配向度)
 不織布からランダムに小片サンプル10個を採取し、走査型電子顕微鏡で100~1000倍の写真を撮影し、各サンプルから10本ずつ、計100本の繊維について、不織布の長手方向(縦方向)を0°とし、不織布の幅方向(横方向)を90°としたときの角度を測定し、それらの平均値を小数点以下第一位を四捨五入して繊維配向度を求めた。
(Fiber orientation of the substrate)
Ten small sample samples are taken at random from the nonwoven fabric, taken with a scanning electron microscope at a magnification of 100 to 1000 times, and the longitudinal direction (longitudinal direction) of the nonwoven fabric is measured for a total of 100 fibers, 10 from each sample. The angle when the width direction (lateral direction) of the non-woven fabric was 90 ° was measured, and the average value thereof was rounded off to the first decimal place to obtain the fiber orientation degree.
(耐圧性)
 透過側に透過液流路材(トリコット(厚み:300μm、溝幅:200μm、畦幅:300μm、溝深さ:105μm))を設置し、温度25℃、pH6.5に調整した海水(TDS濃度3.5%)を圧力7.0MPaで1分間×200回通水し、その前後での膜厚変化を測定した。また、前後での性能変化を透過流束比とホウ素SP比から求めた。
 また、分離膜の透過液流路材への落ち込み量を測定した。落ち込み量は、任意の3点の分離膜断面について、走査型電子顕微鏡で500~3000倍の写真を撮影し測定し(単位:μm)、それらの平均値の小数点以下第一位を四捨五入して求めた。
 分離膜支持体と透過液流路材の重ね合わせる方向は、透過液流路材の溝方向に対し、分離膜支持体の不織布幅方向(横方向)が直交するようにした。
  膜厚変化=通水後の膜厚/通水前の膜厚
  膜透過流束比=通水後の膜透過流束/通水前の膜透過流束
  ホウ素SP比=(100-通水後のホウ素除去率)/(100-通水前のホウ素除去率)
 なお、SPとは「Substance Permeation:物質透過」の略である。
(Pressure resistance)
Permeate channel material (Tricot (thickness: 300 μm, groove width: 200 μm, ridge width: 300 μm, groove depth: 105 μm)) was installed on the permeate side, and seawater (TDS concentration adjusted to a temperature of 25 ° C. and pH 6.5) 3.5%) at a pressure of 7.0 MPa for 1 minute × 200 times, and the change in film thickness before and after that was measured. Moreover, the performance change before and behind was calculated | required from the permeation | transmission flux ratio and the boron SP ratio.
Moreover, the amount of drop of the separation membrane into the permeate channel material was measured. The amount of sagging is measured by taking 500-3000 times photographs with a scanning electron microscope (unit: μm) for any three cross-sections of the separation membrane, and rounding off the first decimal place of those average values. Asked.
The direction in which the separation membrane support and the permeate flow path material overlap each other was such that the nonwoven fabric width direction (lateral direction) of the separation membrane support was orthogonal to the groove direction of the permeate flow path material.
Film thickness change = film thickness after water flow / film thickness before water flow membrane permeation flux ratio = membrane permeation flux after water flow / membrane permeation flux before water flow Boron SP ratio = (100−after water flow) Boron removal rate) / (100-Boron removal rate before passing water)
Note that SP is an abbreviation for “Substance Permeation”.
(高塩濃度条件下での安定性)
 複合半透膜を濃度7.0%、温度25℃、pH8に調整した濃縮海水に室温で100時間浸漬し、浸漬前後での膜透過流束及びホウ素除去率から、膜透過流束比とホウ素SP比をそれぞれ求めた。
(Stability under high salt concentration conditions)
The composite semipermeable membrane was immersed in concentrated seawater adjusted to a concentration of 7.0%, a temperature of 25 ° C., and a pH of 8 at room temperature for 100 hours. From the membrane permeation flux and boron removal rate before and after immersion, the membrane permeation flux ratio and boron Each SP ratio was determined.
(TOF-SIMS測定)
 複合半透膜を超純水に1日間浸漬することで洗浄した。この膜を真空乾燥機で乾燥させ、TOF-SIMS測定を行った。測定は、ION-TOF社製TOF.SIMSを用いて行い、一次イオン種としてBi ++、1次加速電圧を30kVとして照射した際に生じる二次イオンを飛行時間型質量分析計で測定し、質量スペクトルを得た。
(TOF-SIMS measurement)
The composite semipermeable membrane was washed by immersing it in ultrapure water for 1 day. This membrane was dried with a vacuum dryer and subjected to TOF-SIMS measurement. The measurement is performed by TOF. Manufactured by ION-TOF. Using SIMS 5 , secondary ions generated when irradiated with Bi 3 ++ as a primary ion species and a primary acceleration voltage of 30 kV were measured with a time-of-flight mass spectrometer to obtain a mass spectrum.
(実施例1)
 表1に示す条件に従い、複合半透膜を作製した。
 ポリスルホン18重量%のDMF溶液を、各溶媒および溶質の混合物を攪拌しながら90℃で2時間加熱保持することで調製した。長繊維からなるポリエステル不織布上にポリスルホン溶液を200μmの厚みで室温(25℃)でキャストし、ただちに純水中に浸漬して5分間放置することによって微多孔性支持膜を作製した。
 得られた微多孔性支持膜を、m-PDAの5.5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、エアーノズルから窒素を吹き付け微多孔性支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた後、トリメシン酸クロリド0.165重量%を含む25℃の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。次に、膜から余分な溶液を除去するために膜を1分間垂直に保持して液切りした後、90℃の熱水で2分間洗浄した。
 このように得られた複合半透膜について、耐圧性、TDS除去率、膜透過流束、ホウ素除去率、高塩濃度条件下での安定性を評価したところ表2に示す値であった。また、この複合半透膜について、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、多孔性支持層の単位体積あたりの重量は表2に示す通りであった。
(Example 1)
A composite semipermeable membrane was produced according to the conditions shown in Table 1.
A 18% by weight polysulfone DMF solution of polysulfone was prepared by heating and holding a mixture of each solvent and solute at 90 ° C. for 2 hours. A polysulfone solution was cast at a room temperature (25 ° C.) with a thickness of 200 μm on a polyester nonwoven fabric composed of long fibers, and immediately immersed in pure water and allowed to stand for 5 minutes to prepare a microporous support membrane.
The obtained microporous support membrane was immersed in a 5.5 wt% aqueous solution of m-PDA for 2 minutes, the support membrane was slowly pulled up in the vertical direction, and nitrogen was blown from an air nozzle to surface the microporous support membrane. After removing the excess aqueous solution, an n-decane solution at 25 ° C. containing 0.165% by weight of trimesic acid chloride was applied so that the surface was completely wetted and allowed to stand for 1 minute. Next, in order to remove excess solution from the membrane, the membrane was held vertically for 1 minute to drain, and then washed with hot water at 90 ° C. for 2 minutes.
The composite semipermeable membrane thus obtained was evaluated for pressure resistance, TDS removal rate, membrane permeation flux, boron removal rate, and stability under high salt concentration conditions, and the values shown in Table 2 were obtained. Further, with respect to this composite semipermeable membrane, the weight per unit volume of the porous support layer after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa was as shown in Table 2.
(実施例2)
 実施例1で得られた膜を、硫酸によりpH3に調整した0.3重量%の亜硝酸ナトリウム水溶液により室温(35℃)で1分間処理した。複合半透膜を亜硝酸水溶液から取り除いた後、0.3重量%のm-PDA水溶液に2分間浸漬した。
 このように得られた複合半透膜について、耐圧性、TDS除去率、膜透過流束、ホウ素除去率、高塩濃度条件下での安定性を評価したところ表2に示す値であった。また、この複合半透膜について、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、多孔性支持層の単位体積あたりの重量は表2に示す通りであった。
(Example 2)
The membrane obtained in Example 1 was treated with a 0.3 wt% aqueous sodium nitrite solution adjusted to pH 3 with sulfuric acid at room temperature (35 ° C.) for 1 minute. The composite semipermeable membrane was removed from the nitrous acid aqueous solution and then immersed in a 0.3 wt% m-PDA aqueous solution for 2 minutes.
The composite semipermeable membrane thus obtained was evaluated for pressure resistance, TDS removal rate, membrane permeation flux, boron removal rate, and stability under high salt concentration conditions, and the values shown in Table 2 were obtained. Further, with respect to this composite semipermeable membrane, the weight per unit volume of the porous support layer after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa was as shown in Table 2.
(実施例3~18)
 使用する基材、基材の通気量、基材の配向度差、ポリスルホン濃度、ポリスルホンの基材への含浸量、亜硝酸処理後に反応させる試薬と濃度を表1に記載した条件に変更した以外は実施例2と同様にして複合半透膜を製造・処理した。
 このように得られた複合半透膜について、耐圧性、TDS除去率、膜透過流束、ホウ素除去率、高塩濃度条件下での安定性を評価したところ表2に示す値であった。また、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、多孔性支持層の単位体積あたりの重量は表2に示す通りであった。
(Examples 3 to 18)
Except for changing the conditions used in Table 1 except that the base material used, the air flow rate of the base material, the difference in orientation of the base material, the polysulfone concentration, the amount of polysulfone impregnated into the base material, the reagent and concentration reacted after the nitrous acid treatment Produced and processed a composite semipermeable membrane in the same manner as in Example 2.
The composite semipermeable membrane thus obtained was evaluated for pressure resistance, TDS removal rate, membrane permeation flux, boron removal rate, and stability under high salt concentration conditions, and the values shown in Table 2 were obtained. Further, the weight per unit volume of the porous support layer after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa was as shown in Table 2.
(実施例19)
 実施例1で得られた複合半透膜を、1ppmのポリエチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、数平均分子量8,000)水溶液に1時間浸漬することで、実施例19における複合半透膜を得た。このように得られた複合半透膜について、耐圧性、TDS除去率、膜透過流束、ホウ素除去率、高塩濃度条件下での安定性を評価したところ表2に示す値であった。また、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、多孔性支持層の単位体積あたりの重量は表2に示す通りであった。高溶質濃度条件下での安定性を測定した後、TOF-SIMSによって分離機能層表面の分析を行ったところ、架橋全芳香族ポリアミド由来のベンゼン環ピーク(75 )に加え、ポリエチレングリコール由来のピーク(45)が検出された。
(Example 19)
The composite semipermeable membrane obtained in Example 1 was immersed in an aqueous solution of 1 ppm polyethylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., number average molecular weight 8,000) for 1 hour, whereby the composite semipermeable membrane in Example 19 was used. Got. The composite semipermeable membrane thus obtained was evaluated for pressure resistance, TDS removal rate, membrane permeation flux, boron removal rate, and stability under high salt concentration conditions, and the values shown in Table 2 were obtained. Further, the weight per unit volume of the porous support layer after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa was as shown in Table 2. After measuring the stability under high solute concentration conditions, the surface of the separation functional layer was analyzed by TOF-SIMS. As a result, in addition to the benzene ring peak ( 75 C 6 H 3 + ) derived from the crosslinked wholly aromatic polyamide, A peak derived from polyethylene glycol ( 45 C 2 H 5 O + ) was detected.
(実施例20)
 実施例1で得られた複合半透膜を、1000ppmのポリエチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、数平均分子量8,000)水溶液に1時間浸漬することで、実施例20における複合半透膜を得た。このように得られた複合半透膜について、耐圧性、TDS除去率、膜透過流束、ホウ素除去率、高塩濃度条件下での安定性を評価したところ表2に示す値であった。また、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、多孔性支持層の単位体積あたりの重量は表2に示す通りであった。高溶質濃度条件下での安定性を測定した後、TOF-SIMSによって分離機能層表面の分析を行ったところ、架橋全芳香族ポリアミド由来のベンゼン環ピーク(75 )に加え、ポリエチレングリコール由来のピーク(45)が検出された。
(Example 20)
The composite semipermeable membrane obtained in Example 1 was immersed in an aqueous solution of 1000 ppm polyethylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., number average molecular weight 8,000) for 1 hour, whereby the composite semipermeable membrane in Example 20 was used. Got. The composite semipermeable membrane thus obtained was evaluated for pressure resistance, TDS removal rate, membrane permeation flux, boron removal rate, and stability under high salt concentration conditions, and the values shown in Table 2 were obtained. Further, the weight per unit volume of the porous support layer after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa was as shown in Table 2. After measuring the stability under high solute concentration conditions, the surface of the separation functional layer was analyzed by TOF-SIMS. As a result, in addition to the benzene ring peak ( 75 C 6 H 3 + ) derived from the crosslinked wholly aromatic polyamide, A peak derived from polyethylene glycol ( 45 C 2 H 5 O + ) was detected.
(実施例21)
 実施例1で得られた複合半透膜を、1ppmのポリエチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、数平均分子量2,000)水溶液に1時間浸漬することで、実施例21における複合半透膜を得た。このように得られた複合半透膜について、耐圧性、TDS除去率、膜透過流束、ホウ素除去率、高塩濃度条件下での安定性を評価したところ表2に示す値であった。また、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、多孔性支持層の単位体積あたりの重量は表2に示す通りであった。高溶質濃度条件下での安定性を測定した後、TOF-SIMSによって分離機能層表面の分析を行ったところ、架橋全芳香族ポリアミド由来のベンゼン環ピーク(75 )に加え、ポリエチレングリコール由来のピーク(45)が検出された。
(Example 21)
The composite semipermeable membrane obtained in Example 1 was immersed in an aqueous solution of 1 ppm polyethylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., number average molecular weight 2,000) for 1 hour, so that the composite semipermeable membrane in Example 21 was used. Got. The composite semipermeable membrane thus obtained was evaluated for pressure resistance, TDS removal rate, membrane permeation flux, boron removal rate, and stability under high salt concentration conditions, and the values shown in Table 2 were obtained. Further, the weight per unit volume of the porous support layer after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa was as shown in Table 2. After measuring the stability under high solute concentration conditions, the surface of the separation functional layer was analyzed by TOF-SIMS. As a result, in addition to the benzene ring peak ( 75 C 6 H 3 + ) derived from the crosslinked wholly aromatic polyamide, A peak derived from polyethylene glycol ( 45 C 2 H 5 O + ) was detected.
(実施例22)
 実施例1で得られた複合半透膜を、1ppmのPluronic F-127(シグマアルドリッチ社製)水溶液に1時間浸漬することで、実施例22における複合半透膜を得た。このように得られた複合半透膜について、耐圧性、TDS除去率、膜透過流束、ホウ素除去率、高塩濃度条件下での安定性を評価したところ表2に示す値であった。また、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、多孔性支持層の単位体積あたりの重量は表2に示す通りであった。高溶質濃度条件下での安定性を測定した後、TOF-SIMSによって分離機能層表面の分析を行ったところ、架橋全芳香族ポリアミド由来のベンゼン環ピーク(75 )に加え、ポリエチレングリコール由来のピーク(45)が検出された。
(Example 22)
The composite semipermeable membrane obtained in Example 1 was immersed in a 1 ppm aqueous solution of Pluronic F-127 (manufactured by Sigma-Aldrich) for 1 hour to obtain a composite semipermeable membrane in Example 22. The composite semipermeable membrane thus obtained was evaluated for pressure resistance, TDS removal rate, membrane permeation flux, boron removal rate, and stability under high salt concentration conditions, and the values shown in Table 2 were obtained. Further, the weight per unit volume of the porous support layer after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa was as shown in Table 2. After measuring the stability under high solute concentration conditions, the surface of the separation functional layer was analyzed by TOF-SIMS. As a result, in addition to the benzene ring peak ( 75 C 6 H 3 + ) derived from the crosslinked wholly aromatic polyamide, A peak derived from polyethylene glycol ( 45 C 2 H 5 O + ) was detected.
(実施例23)
 実施例1で得られた複合半透膜を、1ppmのポリアクリル酸(和光純薬工業株式会社製、数平均分子量25,000)水溶液に1時間浸漬することで、実施例23における複合半透膜を得た。このように得られた複合半透膜について、耐圧性、TDS除去率、膜透過流束、ホウ素除去率、高塩濃度条件下での安定性を評価したところ表2に示す値であった。また、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、多孔性支持層の単位体積あたりの重量は表2に示す通りであった。
(Example 23)
The composite semipermeable membrane obtained in Example 1 was immersed in an aqueous solution of 1 ppm polyacrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., number average molecular weight 25,000) for 1 hour, whereby the composite semipermeable membrane in Example 23 was used. A membrane was obtained. The composite semipermeable membrane thus obtained was evaluated for pressure resistance, TDS removal rate, membrane permeation flux, boron removal rate, and stability under high salt concentration conditions, and the values shown in Table 2 were obtained. Further, the weight per unit volume of the porous support layer after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa was as shown in Table 2.
(比較例1~6)
 使用する基材、基材の通気量、基材の配向度差、ポリスルホン濃度、ポリスルホンの基材への含浸量、亜硝酸処理後に反応させる試薬と濃度を表1に記載した条件に変更した以外は実施例2と同様にして複合半透膜を製造・処理した。
 このように得られた複合半透膜について、耐圧性、TDS除去率、膜透過流束、ホウ素除去率、高塩濃度条件下での安定性を評価したところ表2に示す値であった。また、温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、多孔性支持層の単位体積あたりの重量は表2に示す通りであった。
(Comparative Examples 1 to 6)
Except for changing the conditions used in Table 1 except that the base material used, the air flow rate of the base material, the difference in orientation of the base material, the polysulfone concentration, the amount of polysulfone impregnated into the base material, the reagent and concentration reacted after the nitrous acid treatment Produced and processed a composite semipermeable membrane in the same manner as in Example 2.
The composite semipermeable membrane thus obtained was evaluated for pressure resistance, TDS removal rate, membrane permeation flux, boron removal rate, and stability under high salt concentration conditions, and the values shown in Table 2 were obtained. Further, the weight per unit volume of the porous support layer after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa was as shown in Table 2.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
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 本発明を詳細にまた特定の実施態様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、2013年2月28日出願の日本特許出願(特願2013-39553)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。 Although the present invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. This application is based on a Japanese patent application filed on Feb. 28, 2013 (Japanese Patent Application No. 2013-39553), the contents of which are incorporated herein by reference.
 本発明の複合半透膜は、膜分離装置に用いることにより、特に、高圧運転下におけるかん水や海水の脱塩に好適に用いることができる。 The composite semipermeable membrane of the present invention can be suitably used particularly for demineralization of brine or seawater under high-pressure operation when used in a membrane separation apparatus.

Claims (8)

  1.  基材および前記基材上に形成された多孔性支持層を備える微多孔性支持膜と、前記多孔性支持層上に設けられる分離機能層と、を備える複合半透膜であって、
     温度25℃、圧力5.5MPaで、純水を24時間通水後の、前記多孔性支持層の単位体積あたりの重量が0.50g/cm以上0.65g/cm以下である複合半透膜。
    A composite semipermeable membrane comprising a substrate and a microporous support membrane comprising a porous support layer formed on the substrate, and a separation functional layer provided on the porous support layer,
    A composite half having a weight per unit volume of the porous support layer of 0.50 g / cm 3 or more and 0.65 g / cm 3 or less after passing pure water for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5.5 MPa. Permeable membrane.
  2.  前記多孔性支持層の前記基材への単位面積あたりの平均含浸量が1.0g/m以上5.0g/m以下であり、かつ、平均含浸量の1.2倍以上である箇所を20%以上含む、請求項1に記載の複合半透膜。 Location where the average impregnation amount per unit area of the porous support layer to the substrate is 1.0 g / m 2 or more and 5.0 g / m 2 or less and 1.2 times or more the average impregnation amount The composite semipermeable membrane according to claim 1, comprising 20% or more.
  3.  前記基材が長繊維不織布であり、かつ、前記基材の通気量が0.5ml/cm/sec以上5.0ml/cm/sec以下である、請求項1または請求項2に記載の複合半透膜。 Wherein a substrate is the long-fiber nonwoven fabric, and an aeration rate of the substrate is not more than 0.5 ml / cm 2 / sec or more 5.0 ml / cm 2 / sec, as claimed in claim 1 or claim 2 Composite semipermeable membrane.
  4.  前記基材の前記多孔性支持層側表面における繊維配向と、前記基材の前記多孔性支持層とは反対側の表面における繊維配向との配向度差が10°以上90°以下である、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の複合半透膜。 The difference in orientation between the fiber orientation on the porous support layer side surface of the substrate and the fiber orientation on the opposite surface of the substrate to the porous support layer is 10 ° or more and 90 ° or less, The composite semipermeable membrane according to any one of claims 1 to 3.
  5.  前記分離機能層の表面が親水性高分子で被覆されている、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の複合半透膜。 The composite semipermeable membrane according to any one of claims 1 to 4, wherein a surface of the separation functional layer is coated with a hydrophilic polymer.
  6.  前記親水性高分子の平均分子量が8,000以上である、請求項5に記載の複合半透膜。 The composite semipermeable membrane according to claim 5, wherein the hydrophilic polymer has an average molecular weight of 8,000 or more.
  7.  前記親水性高分子がポリエチレングリコール、またはポリエチレングリコールを含む共重合体である、請求項5または請求項6に記載の複合半透膜。 The composite semipermeable membrane according to claim 5 or 6, wherein the hydrophilic polymer is polyethylene glycol or a copolymer containing polyethylene glycol.
  8.  前記分離機能層がカルボキシ基とアミド基とを含むポリアミド分離機能層であり、前記ポリアミド分離機能層中の[カルボキシ基のモル当量/アミド基のモル当量]の比が0.40以上であり、かつ前記ポリアミド分離機能層表裏の[酸素/窒素]原子比の平均が0.95以下である、請求項1~請求項7のいずれか一項に記載の複合半透膜。 The separation functional layer is a polyamide separation functional layer containing a carboxy group and an amide group, and a ratio of [molar equivalent of carboxy group / molar equivalent of amide group] in the polyamide separation functional layer is 0.40 or more, The composite semipermeable membrane according to any one of claims 1 to 7, wherein an average of the [oxygen / nitrogen] atomic ratio between the front and back sides of the polyamide separation functional layer is 0.95 or less.
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