WO2020165956A1 - 膜蒸留用分離膜及び膜蒸留モジュール - Google Patents

膜蒸留用分離膜及び膜蒸留モジュール Download PDF

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抗太 岩永
智彦 小竹
藤本　大輔
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties

Definitions

  • the present invention relates to a separation membrane for membrane distillation, and a membrane distillation module including the separation membrane.
  • a membrane distillation method using a porous membrane permeable to water vapor has been known as a method for separating pollutants and water (for example, Patent Document 1).
  • the membrane distillation method water is separated from sewage containing pollutants due to the difference in water vapor pressure caused by the temperature difference on both sides of the porous membrane.
  • the porous membrane for membrane distillation the water pressure resistance that can withstand the water pressure of the sewage supplied to one side of the membrane, and a sufficient permeation flux that can efficiently permeate water vapor even if the difference in water vapor pressure is small. , Is required.
  • a variety of porous membranes for membrane distillation is required from the viewpoints of easy availability, adhesion with other members, and the like.
  • An object of the present invention is to provide, as a novel membrane separation membrane, a membrane distillation separation membrane having sufficient water pressure resistance and a permeation flux, and a membrane distillation module equipped with the membrane distillation separation membrane.
  • One aspect of the present invention relates to a separation membrane for membrane distillation, which has a communication layer, a porous layer having an average pore size of 1 ⁇ m or less and a labyrinth degree of 4 or less.
  • the thickness of the porous layer may be 10-100 ⁇ m.
  • the thermal conductivity of the porous layer may be 0.01 to 0.20 W/m ⁇ K.
  • the 100 cc air permeation time of the porous layer may be 1 to 100 seconds.
  • Another aspect of the present invention relates to a membrane distillation module including a high temperature side region, a low temperature side region, and a separation membrane that separates the high temperature side region and the low temperature side region.
  • the separation membrane includes the separation membrane for membrane distillation described above.
  • a membrane distillation separation membrane having sufficient water pressure resistance and permeation flux and a membrane distillation module including the membrane distillation separation membrane are provided.
  • the separation membrane for membrane distillation has communicating pores, and has a porous layer having an average pore diameter of 1 ⁇ m or less and a labyrinth degree of 4 or less.
  • the separation membrane for membrane distillation may be composed only of the porous layer, or may have a multi-layer structure including the porous layer.
  • the separation membrane for membrane distillation according to the present embodiment has the above-mentioned porous layer, a good permeation flux can be obtained while maintaining sufficient water pressure resistance.
  • the average pore diameter of the porous layer may be, for example, 1.0 ⁇ m or less, preferably 0.7 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or less, still more preferably 0.3 ⁇ m or less.
  • the water pressure resistance tends to be further improved by reducing the average pore size.
  • the average pore diameter of the porous layer may be, for example, 0.01 ⁇ m or more, preferably 0.02 ⁇ m or more, and more preferably 0.05 ⁇ m or more. Increasing the average pore size tends to improve the permeation flux.
  • the average pore diameter of the porous layer indicates the value measured by the method described in the examples.
  • the labyrinth degree of the porous layer is 4 or less, preferably 3.7 or less, more preferably 3.5 or less, 3.0 or less, or 2.5 or less, 2 It may be less than or equal to 0.0.
  • the labyrinth is small, the permeation flux tends to be improved.
  • the degree of labyrinth of the porous layer may be, for example, 1.1 or more, preferably 1.3 or more, and more preferably 1.5 or more. If the degree of labyrinth is large, the water pressure resistance tends to be improved.
  • the labyrinth degree of the porous layer indicates a value calculated by the following formula (i).
  • Labyrinth degree [(2- ⁇ ) 2 / ⁇ ] (i)
  • ⁇ represents the porosity of the porous layer.
  • D 1 represents the density (g/cm 3 ) of the porous layer
  • D 0 represents the true density (g/cm 3 ) of the material forming the porous layer.
  • the thickness of the porous layer is not particularly limited, but may be, for example, 10 ⁇ m or more, preferably 20 ⁇ m or more, more preferably 30 ⁇ m or more.
  • the thickness of the porous layer may be, for example, 500 ⁇ m or less, preferably 300 ⁇ m or less, and more preferably 100 ⁇ m or less. With such a thickness, it becomes easy to achieve both higher water pressure resistance and higher permeation flux.
  • the thermal conductivity of the porous layer is, for example, 0.20 W/m ⁇ K or less, preferably 0.15 W/m ⁇ K or less, and more preferably 0.10 W/m ⁇ K or less.
  • the thermal conductivity is low, heat exchange between the high temperature side region and the low temperature side region in the membrane distillation module is suppressed, and the membrane distillation can be performed more efficiently.
  • the lower limit of the thermal conductivity of the porous layer is not particularly limited.
  • the thermal conductivity of the porous layer may be, for example, 0.01 W/m ⁇ K or more, and may be 0.02 W/m ⁇ K or more.
  • the thermal conductivity of the porous layer indicates the value measured by the method described in the examples.
  • the 100 cc air permeation time may be, for example, 1 second or longer, preferably 3 seconds or longer, and more preferably 5 seconds or longer. Longer air permeation times tend to result in higher water pressure resistance.
  • the 100 cc air permeation time may be, for example, 100 seconds or less, preferably 75 seconds or less, and more preferably 50 seconds or less. Shorter air permeation times tend to result in higher permeation flux.
  • the 100 cc air permeation time (Gurley value) in the porous layer indicates a value measured according to JIS P8117.
  • the contact angle of the surface of the porous layer is not particularly limited, but is preferably 75° or more, more preferably 100° or more.
  • the contact angle of the surface of the porous layer may be 150° or less. When the contact angle is in this range, the hydrophobicity of the porous layer is improved and the treatment capacity of contaminated water is further improved.
  • the porous layer may be a layer composed of a resin material.
  • the type of resin material is not particularly limited, and known resin materials can be used without particular limitation.
  • the type of resin material is not particularly limited, and examples thereof include nylon 66, polyacetal, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyphenylene oxide, polystyrene, polybutadiene, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide acrylic resin, epoxy. It may be resin, silicone resin, phenol resin, urea resin, melamine resin or the like. In addition, a copolymer obtained by copolymerizing two or more of these resin monomers may be used.
  • the porous layer may be a layer composed of a resin material containing polyolefin. Since such a porous layer is excellent in both water pressure resistance and permeation flux, and is excellent in economical efficiency and discardability, it can be particularly suitably used as a replaceable separation membrane for distillation.
  • polyolefins examples include polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, and combinations thereof. Among these, polyethylene is preferable as the polyolefin from the viewpoint that the above effects are more remarkably exhibited.
  • polyethylene high density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, a mixture thereof, or the like can be preferably used.
  • the porous layer of this embodiment can be produced, for example, by the following method. That is, (I) a step of dissolving a molding raw material containing a polyolefin in a solvent to prepare a solution, (II) a step of extruding the solution from a die under heating and cooling to obtain an unstretched film, (III) It can be manufactured by a step of stretching an unstretched film and a step of obtaining a porous layer by (IV) annealing the stretched film.
  • the solvent used in (I) is not particularly limited, and examples thereof include paraffin, liquid paraffin, paraffin oil, mineral oil, castor oil, tetralin, ethylene glycol, glycerin, decalin, toluene, xylene, diethyltriamine, ethyldiamine, dimethyl sulfoxide, hexane. Etc. can be used suitably.
  • the heating temperature of (II) may be, for example, a temperature equal to or higher than the melting point of polyolefin, and preferably equal to or higher than the melting point of polyolefin and equal to or lower than the melting point of polyolefin+100° C.
  • the stretching method of (III) is not particularly limited, but biaxial stretching is preferable, and either sequential biaxial stretching in which longitudinal stretching and transverse stretching are performed separately, or simultaneous biaxial stretching in which longitudinal stretching and transverse stretching are performed simultaneously.
  • the method of can also be used suitably.
  • the separation membrane for membrane distillation according to this embodiment may further include a layer other than the porous layer.
  • the other layer may be a heat insulating layer, a hydrophobic layer, or the like.
  • the contact angle of the surface of the separation membrane for membrane distillation is not particularly limited, but it is preferably 75° or more, more preferably 100° or more.
  • the contact angle of the surface of the separation membrane for membrane distillation may be 150° or less. When the contact angle is within this range, the hydrophobicity of the separation membrane for membrane distillation is improved, and the treatment capacity of contaminated water is further improved.
  • the membrane distillation module includes a high temperature side region, a low temperature side region, and a separation membrane for membrane distillation that separates the high temperature side region and the low temperature side region.
  • this membrane distillation module by supplying sewage containing pollutants to the high temperature side region, water vapor passes from the high temperature side region through the separation membrane for membrane distillation and is supplied to the low temperature side region. By condensing the steam transferred to the low temperature side region, purified water can be obtained. Further, in the high temperature side region, pollutants are concentrated.
  • Example 1 A polyethylene film having an average pore diameter of 0.06 ⁇ m, a film thickness of 37.3 ⁇ m and a porosity of 82.9% was prepared as a separation membrane for membrane distillation.
  • the thermal conductivity, water pressure resistance and permeation flux of this separation membrane were determined by the following methods.
  • the average pore diameter was determined by the following method.
  • the labyrinth degree was calculated by the above formula (i).
  • the 100 cc air permeation time was determined by the above method. The results are shown in Table 1.
  • the separation membrane was processed into 10 mm ⁇ 10 mm to prepare a measurement sample.
  • the measurement sample is sandwiched between the upper and lower heaters with a predetermined load, the temperature difference ⁇ T is set to 20° C., and the upper surface temperature and the lower surface temperature of the measurement sample are adjusted while adjusting the one-dimensional heat flow by the guard heater. It was measured. Then, the thermal resistance of the measurement sample was obtained from the following equation.
  • R S N[(T U ⁇ T L )/Q] ⁇ R 0
  • R S represents the thermal resistance (K/W) of the measurement sample
  • T U represents the measurement sample upper surface temperature (K)
  • T L represents the measurement sample lower surface temperature (K)
  • R 0 represents the upper and lower interfaces. Shows the contact thermal resistance (K/W)
  • Q shows the heat flux meter output (W).
  • N is a proportional coefficient and is obtained in advance using a calibration sample. From the thermal resistance R S obtained by the above equation, the thermal conductivity of the measurement sample was calculated by the following equation.
  • ⁇ d/(R S ⁇ S)
  • ⁇ indicates the thermal conductivity (W/m ⁇ K) of the measurement sample
  • d indicates the film thickness (m) of the measurement sample
  • S indicates the area (m 2 ) of the measurement sample.
  • a membrane distillation test cell was prepared in which the high temperature side region and the low temperature side region were fractionated by a separation membrane for membrane distillation.
  • the area of the separation membrane in contact with each region was 0.00786 m 2 .
  • hot water of 66° C. was circulated using a warm bath
  • cold water of 20° C. was circulated using a cooling tank.
  • the circulation speed was set so that the flow velocity on the separation membrane surface was 0.2 m/sec.
  • the permeation flux was determined by measuring the increase in water circulating in the low temperature region. The case where the permeation flux was 10 kg/m 2 /h or more was evaluated as A, and the case where it was less than 10 kg/m 2 /h was evaluated as B.
  • Example 2 A polyethylene film having an average pore diameter of 0.1 ⁇ m, a film thickness of 20.6 ⁇ m and a porosity of 82.1% was prepared as a separation membrane for membrane distillation. The thermal conductivity, water pressure resistance and permeation flux of this separation membrane were determined. Further, the labyrinth degree was calculated by the above formula (i). The results are shown in Table 1.
  • Example 3 A polyethylene film having an average pore diameter of 0.2 ⁇ m, a film thickness of 35.1 ⁇ m, and a porosity of 81.1% was prepared as a separation membrane for membrane distillation. The thermal conductivity, water pressure resistance and permeation flux of this separation membrane were determined. Further, the labyrinth degree was calculated by the above formula (i). The results are shown in Table 1.
  • Example 4 A polytetrafluoroethylene film having an average pore diameter of 0.22 ⁇ m, a film thickness of 60.5 ⁇ m, and a porosity of 58.8% was prepared as a separation membrane for membrane distillation. The thermal conductivity, water pressure resistance and permeation flux of this separation membrane were determined. Further, the labyrinth degree was calculated by the above formula (i). The results are shown in Table 1.
  • Table 1 shows the results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4. Regarding the water pressure resistance and the permeation flux, the actual measurement values are also shown in parentheses together with the evaluation results for some of the examples and comparative examples.

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Abstract

連通孔を有し、平均孔径が１μｍ以下、迷宮度が４以下の多孔質層を有する、膜蒸留用分離膜。

Description

膜蒸留用分離膜及び膜蒸留モジュール
　本発明は、膜蒸留用分離膜、及び、それを備える膜蒸留モジュールに関する。
　従来から、汚染物質と水とを分離する方法として、水蒸気を透過する多孔質膜を用いた膜蒸留法が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２０１５－１００７７７号公報
　膜蒸留法では、多孔質膜の両側の温度差によって生じる水蒸気圧の差によって、汚染物質を含有する汚水から、水が分離される。ここで、膜蒸留用の多孔質膜には、膜の片側に供給される汚水の水圧に耐え得る耐水圧性と、水蒸気圧の差が小さい場合でも効率良く水蒸気を透過できる十分な透過流束と、が求められる。また、近年、膜蒸留法の利用の拡大を受け、入手容易性、他部材との密着性等の観点から、膜蒸留用の多孔質膜にも多様性が求められている。
　本発明は、新規な膜蒸留用分離膜として、十分な耐水圧性及び透過流束を有する膜蒸留用分離膜、及び当該膜蒸留用分離膜を備える膜蒸留モジュールを提供することを目的とする。
　本発明の一側面は、連通孔を有し、平均孔径が１μｍ以下、迷宮度が４以下の多孔質層を有する、膜蒸留用分離膜に関する。
　一態様において、上記多孔質層の厚さは１０～１００μｍであってよい。
　一態様において、上記多孔質層の熱伝導率は、０．０１～０．２０Ｗ／ｍ・Ｋであってよい。
　一態様において、上記多孔質層の１００ｃｃ空気透過時間は、１～１００秒であってよい。
　本発明の他の一側面は、高温側領域と、低温側領域と、上記高温側領域及び上記低温側領域を画分する分離膜と、を備える膜蒸留モジュールに関する。この膜蒸留モジュールにおいて、上記分離膜は、上述の膜蒸留用分離膜を含む。
　本発明によれば、新規な膜蒸留用分離膜として、十分な耐水圧性及び透過流束を有する膜蒸留用分離膜、及び当該膜蒸留用分離膜を備える膜蒸留モジュールが提供される。
　以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
　本実施形態に係る膜蒸留用分離膜は、連通孔を有し、平均孔径が１μｍ以下、迷宮度が４以下の多孔質層を有している。膜蒸留用分離膜は、上記多孔質層のみから構成されていてよく、上記多孔質層を含む多層構造であってもよい。
　本実施形態に係る膜蒸留用分離膜は、上述の多孔質層を有することで、十分な耐水圧性を維持しつつ、良好な透過流束を得ることができる。
　多孔質層の平均孔径は、例えば１．０μｍ以下であってよく、好ましくは０．７μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以下、更に好ましくは０．３μｍ以下である。平均孔径を小さくすることで耐水圧性がより向上する傾向がある。
　また、多孔質層の平均孔径は、例えば０．０１μｍ以上であってよく、好ましくは０．０２μｍ以上、より好ましくは０．０５μｍ以上である。平均孔径を大きくすることで、透過流束がより向上する傾向がある。
　なお、本明細書中、多孔質層の平均孔径は、実施例に記載の方法により測定される値を示す。
　多孔質層の迷宮度は４以下であり、好ましくは３．７以下、より好ましくは３．５以下であり、３．０以下であってもよく、２．５以下であってもよく、２．０以下であってもよい。迷宮度が小さいと、透過流束がより向上する傾向がある。
　また、多孔質層の迷宮度は、例えば１．１以上であってよく、好ましくは１．３以上、より好ましくは１．５以上である。迷宮度が大きいと、耐水圧性がより向上する傾向がある。
　なお、本明細書中、多孔質層の迷宮度は、下記式（ｉ）で算出される値を示す。
　　迷宮度＝［（２－ε）２／ε］　…（ｉ）
　式（ｉ）中、εは多孔質層の空隙率を示す。
　本明細書中、多孔質層の空隙率（ε）は、下記式（ｉｉ）で算出される値を示す。
　　ε＝［１－（Ｄ１／Ｄ０）］　…（ｉｉ）
　式（ｉｉ）中、Ｄ１は多孔質層の密度（ｇ／ｃｍ３）を示し、Ｄ０は多孔質層を構成する材質の真密度（ｇ／ｃｍ３）を示す。
　多孔質層の厚さは特に限定されないが、例えば１０μｍ以上であってよく、好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは３０μｍ以上である。また、多孔質層の厚さは、例えば５００μｍ以下であってよく、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下である。このような厚さであると、より高い耐水圧性とより高い透過流束とを両立しやすくなる。
　多孔質層の熱伝導率は、例えば０．２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、好ましくは０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは０．１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。熱伝導率が低いと、膜蒸留モジュールにおける高温側領域と低温側領域との間の熱交換が抑制され、より効率的に膜蒸留を行うことができる。
　多孔質層の熱伝導率の下限は特に限定されない。多孔質層の熱伝導率は、例えば０．０１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってよく、０．０２Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよい。
　なお、本明細書中、多孔質層の熱伝導率は、実施例に記載の方法で測定される値を示す。
　多孔質層において、１００ｃｃ空気透過時間（ガーレ値）は、例えば１秒以上であってよく、好ましくは３秒以上であり、より好ましくは５秒以上である。空気透過時間が長いと、耐水圧性がより高くなる傾向がある。
　また、多孔質層において、１００ｃｃ空気透過時間（ガーレ値）は、例えば１００秒以下であってよく、好ましくは７５秒以下であり、より好ましくは５０秒以下である。空気透過時間が短いと、透過流束がより高くなる傾向がある。
　なお、本明細書中、多孔質層における１００ｃｃ空気透過時間（ガーレ値）は、ＪＩＳ　Ｐ８１１７に準拠して測定される値を示す。
　多孔質層の表面の接触角は、特に限定されないが、７５°以上であることが好ましく、１００°以上であることがより好ましい。また、多孔質層の表面の接触角は、１５０°以下であってよい。接触角がこの範囲にあることで、多孔質層の疎水性が向上し、汚染水の処理能力がより向上する。
　多孔質層は、樹脂材料から構成される層であってよい。樹脂材料の種類は特に限定されず、公知の樹脂材料を特に制限なく用いることができる。
　樹脂材料の種類は特に限定されないが、例えば、ナイロン６６、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンオキシド、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミドアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等であってよい。また、これらの樹脂のモノマーのうち、２種以上が共重合した共重合体であってもよい。
　好適な一態様において、多孔質層は、ポリオレフィンを含有する樹脂材料から構成される層であってよい。このような多孔質層は、耐水圧性及び透過流束の双方に優れ、且つ、経済性及び廃棄性に優れるため、交換可能な膜蒸留用分離膜として特に好適に用いることができる。
　ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。これらのうち、上記効果がより顕著に奏される観点から、ポリオレフィンとしてはポリエチレンが好ましい。
　ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン及びこれらの混合物等を好適に用いることができる。
　本態様の多孔質層は、例えば以下の方法で製造することができる。すなわち、（Ｉ）ポリオレフィンを含有する成形原料を溶剤に溶解させて、溶液を調製する工程、（ＩＩ）当該溶液を加熱下でダイより押出し、冷却して未延伸フィルムを得る工程、（ＩＩＩ）未延伸フィルムを延伸する工程、（ＩＶ）延伸されたフィルムのアニール処理によって、多孔質層を得る工程により製造することができる。
　（Ｉ）で使用する溶剤は特に限定されず、例えば、パラフィン、流動パラフィン、パラフィン油、鉱油、ひまし油、テトラリン、エチレングリコール、グリセリン、デカリン、トルエン、キシレン、ジエチルトリアミン、エチルジアミン、ジメチルスルホキシド、ヘキサン等を好適に用いることができる。
　（ＩＩ）の加熱温度は、例えば、ポリオレフィンの融点以上の温度であればよく、好ましくは、ポリオレフィンの融点以上、且つ、ポリオレフィンの融点＋１００℃以下の温度である。
　（ＩＩＩ）の延伸方法は特に限定されないが、二軸延伸が好ましく、縦延伸及び横延伸を別々に実施する逐次二軸延伸、並びに、縦延伸及び横延伸を同時に実施する同時二軸延伸のいずれの方法も好適に用いることができる。
　本実施形態に係る膜蒸留用分離膜は、多孔質層以外の他の層を更に含んでいてよい。例えば、他の層は、断熱層、疎水性層等であってよい。
　膜蒸留用分離膜の表面の接触角は、特に限定されないが、７５°以上であることが好ましく、１００°以上であることがより好ましい。また、膜蒸留用分離膜の表面の接触角は、１５０°以下であってよい。接触角がこの範囲にあることで、膜蒸留用分離膜の疎水性が向上し、汚染水の処理能力がより向上する。
　本実施形態に係る膜蒸留モジュールは、高温側領域と、低温側領域と、高温側領域及び低温側領域を画分する膜蒸留用分離膜と、を備える。
　この膜蒸留モジュールでは、高温側領域に汚染物質を含有する汚水を供給することで、高温側領域から水蒸気が膜蒸留用分離膜を通過して、低温側領域に供給される。低温側領域に移送された水蒸気を凝縮することで、清浄化された水を得ることができる。また、高温側領域では、汚染物質が濃縮される。
　以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
　以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
　平均孔径０．０６μｍ、膜厚３７．３μｍ、空隙率８２．９％のポリエチレンフィルムを、膜蒸留用分離膜として準備した。この分離膜について、熱伝導率、耐水圧及び透過流束を以下の方法で求めた。また、平均孔径は下記の方法で求めた。また、迷宮度を上記式（ｉ）により算出した。また、１００ｃｃ空気透過時間（ガーレ値）を上記方法により求めた。結果を表１に示す。
＜平均孔径の測定＞
装置：Ｃａｐｉｌｌａｒｙ　Ｆｌｏｗ　Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ　Ｐｏｒｏｌｕｘ　１０００　（ＩＢ－ＦＴ　ＧｍｂＨ，　Ｇｅｒｍａｎｙ）
試料：直径２５ｍｍの円形にカットして、試料を得た。
測定方法：全ての空孔にｐｏｒｆｉｌ　を充填するため、１分間ｐｏｒｆｉｌ中に浸漬した。サンプルをチャンバーに入れ、測定を開始し、１５ｎｍ～３００μｍの測定範囲中の空孔分布中で示されるピーク値を、平均孔径とした。
＜熱伝導率の測定＞
　分離膜を１０ｍｍ×１０ｍｍに加工して測定サンプルを作製した。次いで、測定サンプルを所定の荷重にて上部及び下部ヒーター間に挟み、温度差ΔＴを２０℃とし、ガードヒーターによって一次元の熱流になるように調整しながら、測定サンプルの上面温度及び下面温度を測定した。次いで、測定サンプルの熱抵抗を次式より求めた。
　　ＲＳ＝Ｎ［（ＴＵ－ＴＬ）／Ｑ］－Ｒ０
　式中、ＲＳは測定サンプルの熱抵抗（Ｋ／Ｗ）を示し、ＴＵは測定サンプル上面温度（Ｋ）を示し、ＴＬは測定サンプル下面温度（Ｋ）を示し、Ｒ０は上下界面の接触熱抵抗（Ｋ／Ｗ）を示し、Ｑは熱流束計出力（Ｗ）を示す。なお、Ｎは比例係数であり、較正試料を用いて予め求めておく。
　上記式で得られた熱抵抗ＲＳより、測定サンプルの熱伝導率を下記式より算出した。
　　λ＝ｄ／（ＲＳ×Ｓ）
　式中、λは測定サンプルの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）を示し、ｄは測定サンプルの膜厚（ｍ）を示し、Ｓは測定サンプルの面積（ｍ２）を示す。
＜耐水圧の評価＞
　試験セル（アドバンテック東洋株式会社製、撹拌型ウルトラホルダ、ＵＨＰ７６Ｋ）にφ７６ｍｍに加工した分離膜をセットし、分離膜上に純水を１００ｍＬ投入した。試験セルを密閉し、試験セルを空気で加圧（昇圧条件：１００ｋＰａ／分）した。分離膜を純水が透過したときの圧力を観測し、当該圧力を耐水圧とした。耐水圧が２００ｋＰａ以上であった場合をＡ、２００ｋＰａ未満であった場合をＢとして評価した。
＜透過流束の評価＞
　高温側領域と低温側領域とを膜蒸留用分離膜で画分した膜蒸留試験セルを準備した。各領域に接する分離膜の面積は、０．００７８６ｍ２とした。高温側領域には、温浴槽を用いて６６℃の温水を循環させ、低温側領域には、冷却槽を用いて２０℃の冷水を循環させた。循環速度は、分離膜面での流速が０．２ｍ／秒となる速度とした。低温側領域を循環する水の増加量を測定し、透過流束を求めた。透過流束が１０ｋｇ／ｍ２／ｈ以上であった場合をＡ、１０ｋｇ／ｍ２／ｈ未満であった場合をＢとして評価した。
（実施例２）
　平均孔径０．１μｍ、膜厚２０．６μｍ、空隙率８２．１％のポリエチレンフィルムを、膜蒸留用分離膜として準備した。この分離膜について、熱伝導率、耐水圧及び透過流束を求めた。また、迷宮度を上記式（ｉ）により算出した。結果を表１に示す。
（実施例３）
　平均孔径０．２μｍ、膜厚３５．１μｍ、空隙率８１．１％のポリエチレンフィルムを、膜蒸留用分離膜として準備した。この分離膜について、熱伝導率、耐水圧及び透過流束を求めた。また、迷宮度を上記式（ｉ）により算出した。結果を表１に示す。
（実施例４）
　平均孔径０．２２μｍ、膜厚６０．５μｍ、空隙率５８．８％のポリテトラフルオロエチレンフィルムを、膜蒸留用分離膜として準備した。この分離膜について、熱伝導率、耐水圧及び透過流束を求めた。また、迷宮度を上記式（ｉ）により算出した。結果を表１に示す。
（比較例１）
　平均孔径０．０２μｍ、膜厚１０．９μｍ、空隙率４９．２％のポリエチレンフィルムを、膜蒸留用分離膜として準備した。この分離膜について、熱伝導率、耐水圧及び透過流束を求めた。また、迷宮度を上記式（ｉ）により算出した。結果を表１に示す。
（比較例２）
　平均孔径０．３μｍ、膜厚４２．３μｍ、空隙率３５．０％のポリプロピレンフィルムを、膜蒸留用分離膜として準備した。この分離膜について、熱伝導率、耐水圧及び透過流束を求めた。また、迷宮度を上記式（ｉ）により算出した。結果を表１に示す。
（比較例３）
　平均孔径２μｍ、膜厚２１３μｍ、空隙率６０．５％のポリエステルフィルムを、膜蒸留用分離膜として準備した。この分離膜について、熱伝導率及び耐水圧を求めた。なお、透過流束は、加圧前に透水したため測定することができなかった。また、迷宮度を上記式（ｉ）により算出した。結果を表１に示す。
（比較例４）
　平均孔径５０μｍ、膜厚１９２μｍ、空隙率８０．４％のポリエステルフィルムを、膜蒸留用分離膜として準備した。この分離膜について、熱伝導率及び耐水圧を求めた。なお、透過流束は、加圧前に透水したため測定することができなかった。また、迷宮度を上記式（ｉ）により算出した。結果を表１に示す。
　実施例１～４及び比較例１～４の結果を表１に示す。なお、耐水圧及び透過流束に関しては、実施例及び比較例の一部について、評価結果とともに括弧書きで実測値を並記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  

Claims (5)

  1. 　連通孔を有し、平均孔径が１μｍ以下、迷宮度が４以下の多孔質層を有する、膜蒸留用分離膜。
  2. 　前記多孔質層の厚さが１０～１００μｍである、請求項１に記載の膜蒸留用分離膜。
  3. 　前記多孔質層の熱伝導率が、０．０１～０．２０Ｗ／ｍ・Ｋである、請求項１又は２に記載の膜蒸留用分離膜。
  4. 　前記多孔質層の１００ｃｃ空気透過時間が、１～１００秒である、請求項１～３のいずれか一項に記載の膜蒸留用分離膜。
  5. 　高温側領域と、低温側領域と、前記高温側領域及び前記低温側領域を画分する分離膜と、を備え、
    　前記分離膜が、請求項１～４のいずれか一項に記載の膜蒸留用分離膜を含む、膜蒸留モジュール。
     
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