WO2023026815A1 - 正浸透処理方法および正浸透処理装置 - Google Patents
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- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
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Definitions
- a draw solution (hereinafter sometimes abbreviated as "DS") having a higher osmotic pressure than a feed solution (hereinafter sometimes abbreviated as "FS”) is used.
- DS draw solution
- FS feed solution
- the forward osmosis module when DS and FS are brought into contact via a semipermeable membrane, water moves from FS with low osmotic pressure to DS with high osmotic pressure. Fresh water can be recovered from the DS after passing through the forward osmosis module (that is, the DS in which water has been recovered from the FS) using various methods.
- the forward osmosis treatment apparatus of the present embodiment includes a forward osmosis module (hollow fiber membrane module) 1 (see FIG. 2), and the outside of the hollow fiber membrane 10 (see FIG. 2) while pressurizing the feed solution (FS).
- a high-pressure pump 31 for transferring to the first chamber) 11 and a pump 32 for transferring the draw solution (DS) to the inside (second chamber) 12 of the hollow fiber membrane 10 are provided.
- the high-pressure pump 31 pressurizes the FS to make the pressure of the FS higher than the pressure of the DS.
Abstract
フィード溶液と、該フィード溶液よりも浸透圧が高いドロー溶液と、を半透膜を介して接触させることで、前記フィード溶液中に含まれる水を前記ドロー溶液中に移動させる、正浸透工程を含み、前記正浸透工程において、前記フィード溶液の圧力は前記ドロー溶液の圧力より高く、前記半透膜は中空糸膜であり、前記中空糸膜の内部に前記ドロー溶液を供給し、前記中空糸膜の外部に前記フィード溶液を供給する、正浸透処理方法。
Description
本発明は、正浸透処理方法および正浸透処理装置に関する。
海水、河川水または排水などの処理対象液（フィード溶液）から、正浸透現象を利用して真水を回収するための正浸透処理方法が知られている。正浸透（Forward Osmosis：以下、「ＦＯ」と略す場合がある）現象とは、低濃度の溶液中の水がより高濃度（高浸透圧）の溶液に向かって半透膜を透過して移動する現象のことである。
正浸透処理では、フィード溶液（Feed Solution：以下、「ＦＳ」と略す場合がある）より高い浸透圧を有するドロー溶液（Draw Solution：以下、「ＤＳ」と略す場合がある）を用いられる。正浸透モジュール内において、半透膜を介してＤＳとＦＳとを接触させると、浸透圧の低いＦＳから浸透圧の高いＤＳへ水が移動する。そして、正浸透モジュールを通過した後のＤＳ（すなわち、ＦＳ中から水を回収したＤＳ）から、種々の手法を用いて真水を回収することができる。
なお、例えば、特許文献１（米国特許公開第２０１７／０１０６３４０号公報）には、ＦＳを約１～２０bar（０．１～２Ｍｐａ）の圧力に加圧すること等により、正浸透装置の透過水量を増加させる方法（圧力アシスト正浸透：pressure-assisted）が開示されている。
ＦＯ等の膜分離における透過水量（水透過速度）Ｊｗは、以下の式より求められ、ＦＳとＤＳとの間での静水圧差（ΔＰ）と浸透圧差（Δπ）の両方の影響を受ける。
Ｊｗ＝Ａ×（ΔＰ－Δπ）
〔上記式中、Ａ：透過係数、ΔＰ：圧力差（ＦＳの静水圧－ＤＳの静水圧）、Δπ：浸透圧差（ＦＳの浸透圧－ＤＳの浸透圧）〕
Ｊｗ＝Ａ×（ΔＰ－Δπ）
〔上記式中、Ａ：透過係数、ΔＰ：圧力差（ＦＳの静水圧－ＤＳの静水圧）、Δπ：浸透圧差（ＦＳの浸透圧－ＤＳの浸透圧）〕
したがって、ＦＯにおける透過水量（膜分離効率）を向上させるためには、特許文献１に記載されるようにＦＳの静水圧を上げること、および、ＤＳの浸透圧を上げることが考えられる。
また、ＦＯにおける透過水量を増加させるために、半透膜として、ＦＯモジュールの容積当りの膜分離効率を高める利点を有する中空糸膜を用いることが考えられる。尚、中空糸膜は内部からの加圧に対して機械的強度が弱いため、中空糸膜を用いたＦＯモジュールにおいては、通常、加圧されるＦＳは中空糸膜の外部に流され、ＤＳが中空糸膜の内部（中空部）に流される。
しかし、浸透圧が十分に高いＤＳとしては温度応答性を示す水溶性高分子溶液などが知られており、粘度が高い傾向にある。そして、ＤＳの粘度が高くなると、中空部に所定量のＤＳを流すために必要なＤＳの圧力が上昇するため、ＦＳの圧力を上げてもＦＳとＤＳとの間の静水圧差（ΔＰ）が小さくなり、この静水圧差による水透過流速（Ｊｗ）の増加効果が抑制されてしまう。一方、低粘度の液体（ＮａＣｌ溶液など）を用いてＤＳの浸透圧を上げるのには限界があり、低粘度のＤＳを用いる場合、ＦＯにおける透過水量を従来よりも増加させることは難しかった。
本発明は、透過水量（膜分離効率）を従来よりも向上させることのできる、正浸透処理方法および正浸透処理装置を提供することを目的とする。
［１］ フィード溶液と、該フィード溶液よりも浸透圧が高いドロー溶液と、を半透膜を介して接触させることで、前記フィード溶液中に含まれる水を前記ドロー溶液中に移動させる、正浸透工程を含み、
前記正浸透工程において、前記フィード溶液の圧力は前記ドロー溶液の圧力より高く、
前記半透膜は中空糸膜であり、
前記中空糸膜の内部に前記ドロー溶液を供給し、前記中空糸膜の外部に前記フィード溶液を供給する、正浸透処理方法。
前記正浸透工程において、前記フィード溶液の圧力は前記ドロー溶液の圧力より高く、
前記半透膜は中空糸膜であり、
前記中空糸膜の内部に前記ドロー溶液を供給し、前記中空糸膜の外部に前記フィード溶液を供給する、正浸透処理方法。
［２］ 前記フィード溶液と前記ドロー溶液との静水圧差は、２ＭＰａ超である、［１］に記載の正浸透処理方法。
［３］ 前記正浸透工程において、前記フィード溶液を加圧することにより、前記フィード溶液の圧力を前記ドロー溶液の圧力より高くする、［１］または［２］記載の正浸透処理方法。
［４］ 前記ドロー溶液の粘度は３ｍＰａ・ｓ以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の正浸透処理方法。
［５］ 前記中空糸膜の内径は２００μｍ以下である、［１］～［４］のいずれかに記載の正浸透処理方法。
［６］ ［１］～［５］のいずれかに記載の正浸透処理方法に用いられる正浸透処理装置であって、
前記半透膜、ならびに、前記フィード溶液が供給される第１室、および、前記ドロー溶液が供給される第２室を有し、前記第１室と前記第２室とは前記半透膜で仕切られている、正浸透モジュールと、
前記フィード溶液を加圧することにより、前記フィード溶液の圧力を前記ドロー溶液の圧力より高くするためのポンプと、を備え、
前記半透膜は中空糸膜である、正浸透処理装置。
前記半透膜、ならびに、前記フィード溶液が供給される第１室、および、前記ドロー溶液が供給される第２室を有し、前記第１室と前記第２室とは前記半透膜で仕切られている、正浸透モジュールと、
前記フィード溶液を加圧することにより、前記フィード溶液の圧力を前記ドロー溶液の圧力より高くするためのポンプと、を備え、
前記半透膜は中空糸膜である、正浸透処理装置。
本発明によれば、透過水量（膜分離効率）を従来よりも向上させることのできる、正浸透処理方法および正浸透処理装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
＜正浸透処理装置＞
まず、本実施形態の正浸透処理方法に好適に用いることのできる加圧型の正浸透処理装置の一例について説明する。
まず、本実施形態の正浸透処理方法に好適に用いることのできる加圧型の正浸透処理装置の一例について説明する。
図１を参照して、本実施形態の正浸透処理装置は、正浸透モジュール（中空糸膜モジュール）１（図２参照）と、フィード溶液（ＦＳ）を加圧しつつ中空糸膜１０の外部（第１室）１１へ移送するための高圧ポンプ３１と、ドロー溶液（ＤＳ）を中空糸膜１０の内部（第２室）１２へ移送するためのポンプ３２と、を備える。高圧ポンプ３１は、ＦＳを加圧することにより、ＦＳの圧力をＤＳの圧力より高くすることができる。
〔正浸透モジュール：中空糸膜モジュール〕
以下、図２を参照して、中空糸膜を用いた正浸透（ＦＯ）モジュール（中空糸膜モジュール）の１例について説明する。
以下、図２を参照して、中空糸膜を用いた正浸透（ＦＯ）モジュール（中空糸膜モジュール）の１例について説明する。
図２において、ＦＯモジュール（中空糸膜モジュール）１は、１つの圧力容器１００に、１つの中空糸膜エレメントが装填されたシングルエレメント型中空糸膜モジュールである。
正浸透モジュール１は、半透膜（中空糸膜）１０、ならびに、ＦＳが供給される中空糸膜の外部（第１室）１１、および、ＤＳが供給される中空糸膜の内部（中空部：第２室）１２を有する。第１室１１と第２室１２とは中空糸膜１０で仕切られている。
フィード溶液（ＦＳ）は中空糸膜１０の外部（第１室）１１を流れ、ドロー溶液（ＤＳ）は中空糸膜１０の内部１２（中空部：第２室）を流れる（図１参照）。これにより、ＦＳ中の淡水をＤＳへ取出すことで、ＤＳを希釈したり、ＦＳを濃縮したりすることができる。
中空糸膜エレメントは、中心に配置された複数の孔２１ａを有する多孔分配管２１と、その周囲に配置された複数の中空糸膜１０と、多孔分配管２１および複数の中空糸膜１０をそれらの両端で固定する樹脂壁６１とを備える。複数の中空糸膜１０の各々はその両端に開口部１０ａ，１０ｂを有している。
なお、ＦＯモジュール１の形態は、特に限定されず、複数の中空糸膜をストレート配置したモジュールであってもよく、複数の中空糸膜を芯管に巻きつけたクロスワインド型モジュールなどであってもよい。
中空糸膜エレメントは、複数の中空糸膜１０の内部１２および中空糸膜モジュールの外部に連通するＤＳ供給口１１１ａおよび排出口１１１ｂを有し、中空糸膜１０の流入側開口部１０ａはＤＳ供給口１１１ａに接続され、流出側開口部１０ｂはＤＳ排出口１１１ｂに連通している。
多孔分配管２１は、複数の孔を有する管状体であれば特に限定されない。多孔分配管２１により、例えば、ＦＳ供給口１１０ａから中空糸膜モジュール内に供給されたＦＳを中空糸膜の外部１１へ分配することができる。孔は、多孔分配管の中心軸を基点として放射状に各方向に設けられていることが好ましい。また、多孔分配管は、中空糸膜エレメントの略中心部に位置させることが好ましい。
ＤＳは、ＤＳ供給口１１１ａを介して、流入側開口部１０ａから中空糸膜１０の内部１２に流入し、流出側開口部１０ｂから流出し、ＤＳ排出口１１１ｂを介して外部に流出する。
ＦＳは、ＦＳ供給口１１０ａを介して多孔分配管２１の内部に流入し、孔２１ａから流出して、中空糸膜１０の外部１１に供給される。中空糸膜１０の外部１１を通過したＦＳは、ＦＳ排出口１１０ｂを介して外部に流出する。
（半透膜：中空糸膜）
本実施形態において、半透膜は、中空糸状の膜（中空糸膜）である。なお、中空糸膜（中空糸型半透膜）は、平膜、スパイラル膜などに比べて、モジュール当たりの膜面積を大きくすることができ、正浸透の効率（ＦＯモジュールの容積当りの膜分離効率）を高めることができる点で有利である。
本実施形態において、半透膜は、中空糸状の膜（中空糸膜）である。なお、中空糸膜（中空糸型半透膜）は、平膜、スパイラル膜などに比べて、モジュール当たりの膜面積を大きくすることができ、正浸透の効率（ＦＯモジュールの容積当りの膜分離効率）を高めることができる点で有利である。
中空糸膜１０としては、特に限定されず、正浸透に用いることのできる種々公知の半透膜を使用できる。
中空糸型半透膜の内径は、好ましくは２００μｍ以下であり、より好ましくは１０～１５０μｍであり、さらに好ましくは２０～１００μｍである。このように内径が比較的小さい場合、中空糸膜の中空部の圧力損失が特に大きくなるため、本発明は特に有用である。また、中空糸型半透膜の内径がこのような範囲である場合、特にＦＯモジュール（中空糸膜モジュール）の容積辺りの膜分離効率を高めることができる。なお、中空糸膜の内径は、例えば、以下のようにして測定することができる。まず、中空糸膜をスライドグラスの中央に開けられた直径３ｍｍの穴に中空糸膜が抜け落ちない程度に適当本数通し、スライドグラスの上下面に沿ってカミソリにより中空糸膜をカットし、中空糸膜断面サンプルを得る。次に、投影機Ｎｉｋｏｎ ＰＲＯＦＩＬＥ ＰＲＯＪＥＣＴＯＲ Ｖ－１２を用いて、得られた中空糸膜断面サンプルにおいて１個の中空糸膜につき直交する２方向の短径および長径を測定し、短径および長径の算術平均値を中空糸膜１個の内径とする。中空糸膜断面サンプルにおける５つ中空糸膜の断面について同様に測定を行い、平均値を中空糸膜の内径とする。
なお、中空糸型半透膜の外径は、好ましくは２０～４８０μｍであり、より好ましくは２２～４００μｍである。また、中空糸型半透膜の中空率〔（内径／外径）２×１００（％）〕は、好ましくは１０～３０％であり、より好ましくは１５～２５％である。なお、中空率は、中空糸型半透膜の横断面における中空部の面積の割合である。
半透膜を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、セルロース系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂などが挙げられる。半透膜は、セルロース系樹脂およびポリスルホン系樹脂の少なくともいずれかを含む材料から構成されることが好ましい。
セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロース系樹脂である。酢酸セルロース系樹脂は、殺菌剤である塩素に対する耐性があり、微生物の増殖を抑制できる。酢酸セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロースであり、耐久性の点から、より好ましくは三酢酸セルロースである。
ポリスルホン系樹脂は、好ましくはポリエーテルスルホン系樹脂である。ポリエーテルスルホン系樹脂は、好ましくはスルホン化ポリエーテルスルホンである。
＜正浸透処理方法＞
本実施形態の正浸透処理方法は、フィード溶液（ＦＳ：処理対象液）から半透膜（中空糸膜）を用いた正浸透により水を分離および回収する方法である。
本実施形態の正浸透処理方法は、フィード溶液（ＦＳ：処理対象液）から半透膜（中空糸膜）を用いた正浸透により水を分離および回収する方法である。
本実施形態において、フィード溶液としては、水を含む溶液であれば特に限定されないが、例えば、海水、河川水、汽水、排水などが挙げられる。排水としては、例えば、工業排水、生活排水、油田またはガス田の排水などが挙げられる。なお、フィード溶液中には、溶解していない成分が含まれていてもよい。
ドロー溶液は、フィード溶液より高い浸透圧を有し、比較的粘度が低い液体であれば特に限定されない。ドロー溶液としては、例えば、無機塩溶液、糖溶液、または、水に対する溶解度が高い気体（アンモニアや二酸化炭素など）、もしくは、有機物、磁性体微粒子などを含む液体が挙げられる。なお、ドロー溶液中には、溶解していない成分が含まれていてもよい。
ドロー溶液（ＤＳ）とフィード溶液（ＦＳ）との間の浸透圧差（Δπ）（［ＤＳの浸透圧］－［ＦＳの浸透圧］）は、好ましくは２ＭＰａ以上８ＭＰａ以下であり、より好ましくは３ＭＰａ以上７ＭＰａ以下である。
ドロー溶液の粘度は、好ましくは３ｍＰａ・ｓ以下であり、より好ましくは２ｍＰａ・ｓ以下であり、さらに好ましくは１．５ｍＰａ・ｓ以下である。なお、液の粘度は、回転法によって測定できる。回転法による粘度の測定は、例えば、ブルックフィールド回転粘度計（例えば、東京計器製、Ｂ型粘度計）を用いた実施できる。
本実施形態の正浸透処理方法は、少なくとも以下の正浸透工程を含んでいる。
〔正浸透工程〕
本工程では、正浸透モジュール１の中空糸膜１０の外部（第１室）１１にフィード溶液（ＦＳ）を供給し、正浸透モジュール１の中空糸膜１０の内部（第２室）１２内にドロー溶液（ＤＳ）を供給することで、ＦＳと、ＦＳよりも浸透圧が高いＤＳと、を半透膜（中空糸膜）１０を介して接触させる。この状態で、正浸透現象により、ＦＳ中に含まれる水が、中空糸膜１０を通過してＤＳ中に移動する。
本工程では、正浸透モジュール１の中空糸膜１０の外部（第１室）１１にフィード溶液（ＦＳ）を供給し、正浸透モジュール１の中空糸膜１０の内部（第２室）１２内にドロー溶液（ＤＳ）を供給することで、ＦＳと、ＦＳよりも浸透圧が高いＤＳと、を半透膜（中空糸膜）１０を介して接触させる。この状態で、正浸透現象により、ＦＳ中に含まれる水が、中空糸膜１０を通過してＤＳ中に移動する。
本工程において、ＦＳの圧力（静水圧）はＤＳの圧力（静水圧）より高い。なお、「静水圧」には、浸透圧は含まれない。
フィード溶液（ＦＳ）とドロー溶液（ＤＳ）との静水圧差は、好ましくは２ＭＰａ超であり、より好ましくは３ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは５ＭＰａ以上である。
このように、ＦＳの静水圧をＤＳよりも十分高くすることで、低粘度のＤＳ（ＮａＣｌ溶液など）を用いる場合でも、ＦＯにおける透過水量をより確実に増加させることができる。
このように、ＦＳの静水圧をＤＳよりも十分高くすることで、低粘度のＤＳ（ＮａＣｌ溶液など）を用いる場合でも、ＦＯにおける透過水量をより確実に増加させることができる。
なお、一般的な中空糸膜は設計上、中空部が負圧の状態での使用が想定されていないため、ＤＳが負圧にならないように注意する必要がある。
ＦＳとＤＳとの静水圧差の調整は、例えば、ＦＳまたはＤＳをＦＯモジュールに供給するためのポンプの圧力を調整することにより実施できる。また、例えば、ＦＳの加圧は、ＦＳが供給される中空糸膜の外部（第１室）１１（圧力容器１００）に外側から圧力を加えることによっても実施し得る。
ＦＳの加圧は、ＦＳとＤＳとの静水圧差を維持するために、連続的に行われることが好ましい。
なお、正浸透処理において、正浸透の補助的な程度の圧力（例えば、２ＭＰａ以下）でＦＳを加圧することにより透過水量を増加させる方法（ＰＡＦＯ）は知られているが、その程度の圧力では透過水量を十分に増加させる効果は得難かった。
〔正浸透処理後の処理〕
正浸透モジュール１の第２室（中空部）１２を通過することにより、正浸透現象によってＦＳ中の水を回収したＤＳに対し、ＤＳ中の水を分離および回収する方法としては、例えば、逆浸透処理、蒸留などが挙げられる。
正浸透モジュール１の第２室（中空部）１２を通過することにより、正浸透現象によってＦＳ中の水を回収したＤＳに対し、ＤＳ中の水を分離および回収する方法としては、例えば、逆浸透処理、蒸留などが挙げられる。
逆浸透（ＲＯ）処理では、ＦＯモジュール１から排出された希釈ＤＳは、昇圧ポンプによって、希釈ＤＳが有する浸透圧より高い圧力に昇圧されて、ＲＯモジュールに供給される。ＲＯモジュールに供給された希釈ＤＳは、ＲＯ膜を透過することで希釈ＤＳから淡水を得ることができる。なお、ＲＯ膜を透過しなかった残りの希釈ＤＳは濃縮され、濃縮された希釈ＤＳは、ＤＳとして再利用することができる。
また、ＤＳ中に含まれるドロー物質が無機塩や低融点物質等の場合は、晶析処理によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。ドロー物質が水に対する溶解度が高い気体の場合は、ガス放散によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。ドロー物質が磁性体微粒子の場合は、磁気分離によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。ドロー物質が糖溶液の場合は、限外ろ過やナノろ過によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。
（実施例１、比較例１～３）
図２に示されるような中空糸膜モジュールを用いて、表１に示される実施例１および比較例１～３の各条件で膜分離処理を行った場合について、透過水量の試算を行った。なお、透過水量は、中空糸膜エレメント１本を圧力容器に装填してなる東洋紡（株）製の中空糸膜モジュールＦＢ１０１５５Ｓ３ＳＩ（直径：１０インチ、有効長：１３１０ｍｍ）について、中空糸膜の中空部内にＤＳを流すと共に、芯管を介して複数の中空糸膜の外側にＦＳを流すことを前提とした。
図２に示されるような中空糸膜モジュールを用いて、表１に示される実施例１および比較例１～３の各条件で膜分離処理を行った場合について、透過水量の試算を行った。なお、透過水量は、中空糸膜エレメント１本を圧力容器に装填してなる東洋紡（株）製の中空糸膜モジュールＦＢ１０１５５Ｓ３ＳＩ（直径：１０インチ、有効長：１３１０ｍｍ）について、中空糸膜の中空部内にＤＳを流すと共に、芯管を介して複数の中空糸膜の外側にＦＳを流すことを前提とした。
図２を参照して、中空糸膜１０の上流側の開口部に連通する供給口１１１ａから、規定量のＤＳを供給し、中空糸膜１２の下流側の開口部に連通する排出口１１１ｂからＤＳを排出させる。一方、多孔分配管２１に連通する供給口１１０ａから、ＦＳを供給し、芯管２１の複数の孔２１ａを通して中空糸膜１０の外側１１を通過させた後、中空糸膜２１の外側１１に連通する容器１００の側面に配置された排出口１１０ｂから排出させる。以上の膜分離処理を前提として、中空糸膜層（中空糸膜モジュール内の中空糸膜が配置される領域）を厚み方向（軸方向）および径方向にそれぞれ１０分割（計１００分割）して、透過水量のシミュレーションを実施した。
ＦＳは、２００ｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液に相当する浸透圧を有し、表１に示される粘度を有する液とした。
ＤＳは、実施例１および比較例１，２については、２５０ｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液（粘度：約１ｍＰａ・ｓ）とした。一方、比較例３については、ＤＳはＦＳと同じ液とした。
ＦＳおよびＤＳの温度は全て２５℃とした。
ＤＳは、実施例１および比較例１，２については、２５０ｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液（粘度：約１ｍＰａ・ｓ）とした。一方、比較例３については、ＤＳはＦＳと同じ液とした。
ＦＳおよびＤＳの温度は全て２５℃とした。
中空糸膜の内径は９０μｍとした。
なお、表１に示す流量および圧力は入口側（ＦＳの場合は第１室の入口側。ＤＳの場合は第２室の入口側）における値である。
透過水量の試算結果を表１に示す。
なお、表１に示す流量および圧力は入口側（ＦＳの場合は第１室の入口側。ＤＳの場合は第２室の入口側）における値である。
透過水量の試算結果を表１に示す。
表１に示されるように、本発明に係る加圧型の正浸透処理方法（実施例１）では、従来の正浸透処理方法（比較例１）に対して、透過水量を有意に増加させることが可能である。
一方、従来の圧力アシスト正浸透処理方法（比較例２）では、従来の正浸透処理方法（比較例１）に対して、透過水量を十分に増加させることはできない。
比較例３は、ＤＳとＦＳが同じ液（同じ浸透圧）であり、正浸透処理ではなく、ＤＳとＦＳの静水圧差によって、ＦＳからＤＳへ半透膜を介して水を透過させる膜分離処理である。この膜分離処理では、浸透圧差がないため、透過水量の向上のためにはＤＳとＦＳの静水圧差を大きくする必要があるが、中空糸膜の内部（第２室）側に供給されるＤＳの粘度が高い場合、第２室の圧力がＤＳの粘性によって高くなるため、圧力差が十分に生じず、比較例１によりも透過水量が少なくなった。
１ 正浸透モジュール（中空糸膜モジュール）、１０ 半透膜（中空糸膜）、１０ａ 流入側開口部、１０ｂ 流出側開口部、１１ 中空糸膜の外部（第１室）、１２ 中空糸膜の内部（第２室）、１００ 圧力容器、１１０ａ ＦＳ供給口、１１０ｂ ＦＳ排出口、１１１ａ ＤＳ供給口、１１１ｂ ＤＳ排出口、２１ 多孔分配管、２１ａ 孔、３１ （高圧）ポンプ、３２ ポンプ。
Claims (6)
- フィード溶液と、該フィード溶液よりも浸透圧が高いドロー溶液と、を半透膜を介して接触させることで、前記フィード溶液中に含まれる水を前記ドロー溶液中に移動させる、正浸透工程を含み、
前記正浸透工程において、前記フィード溶液の圧力は前記ドロー溶液の圧力より高く、
前記半透膜は中空糸膜であり、
前記中空糸膜の内部に前記ドロー溶液を供給し、前記中空糸膜の外部に前記フィード溶液を供給する、正浸透処理方法。 - 前記フィード溶液と前記ドロー溶液との静水圧差は、２ＭＰａ超である、請求項１に記載の正浸透処理方法。
- 前記正浸透工程において、前記フィード溶液を加圧することにより、前記フィード溶液の圧力を前記ドロー溶液の圧力より高くする、請求項１または２に記載の正浸透処理方法。
- 前記ドロー溶液の粘度は３ｍＰａ・ｓ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の正浸透処理方法。
- 前記中空糸膜の内径は２００μｍ以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の正浸透処理方法。
- 請求項１～５のいずれか１項に記載の正浸透処理方法に用いられる正浸透処理装置であって、
前記半透膜、ならびに、前記フィード溶液が供給される第１室、および、前記ドロー溶液が供給される第２室を有し、前記第１室と前記第２室とは前記半透膜で仕切られている、正浸透モジュールと、
前記フィード溶液を加圧することにより、前記フィード溶液の圧力を前記ドロー溶液の圧力より高くするためのポンプと、を備え、
前記半透膜は中空糸膜である、正浸透処理装置。
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| JP2021138467A JP2023032372A (ja) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 正浸透処理方法および正浸透処理装置 |
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Family Applications (1)
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| PCT/JP2022/029949 WO2023026815A1 (ja) | 2021-08-27 | 2022-08-04 | 正浸透処理方法および正浸透処理装置 |
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| WO (1) | WO2023026815A1 (ja) |
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2021
- 2021-08-27 JP JP2021138467A patent/JP2023032372A/ja active Pending
-
2022
- 2022-08-04 WO PCT/JP2022/029949 patent/WO2023026815A1/ja unknown
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