分離膜、分離膜元件及分離膜的制造方法
【專利摘要】一種分離膜，其具有分離膜本體和壓縮彈性模量為0.1GPa以上5.0GPa以下的流路材料，所述分離膜本體至少具有基材和分離功能層，所述流路材料在所述基材的厚度方向上單獨固定。
【專利說明】分離膜、分離膜元件及分離膜的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于分離液體、氣體等流體中所含成分的分離膜。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于除去海水及鹽水等中含有的離子性物質(zhì)的技術(shù)中，近年來，作為節(jié)省能源和節(jié)省資源的方法，利用分離膜元件的分離法正在擴(kuò)大使用。在利用分離膜元件的分離法中使用的分離膜，從其孔徑和分離功能方面考慮，被分類為微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜和正滲透膜。這些膜用于(例如)從海水、鹽水、以及含有有害物質(zhì)的水等中制造飲用水、制造工業(yè)用超純水、以及排水處理和有用物的回收等，并根據(jù)目標(biāo)分離成分及分離性能而分類使用。
[0003]作為分離膜元件，有多種多樣的形態(tài)，但是在向分離膜的一面提供原水、從另一面獲得透過流體這一點上是共通的。分離膜元件以如下方式形成:通過具有集束的多個分離膜，每I個分離膜元件的膜面積變大，即，每I個分離膜元件中獲得的透過流體的量變大。作為分離膜元件，根據(jù)用途或目的，提出了螺旋型、中空纖維型、板框型、旋轉(zhuǎn)平膜型、平膜集成型等各種形狀。
[0004]例如，螺旋型分離膜元件被廣泛應(yīng)用于反滲透過濾。螺旋型分離膜元件具有中心管和纏繞在中心管周圍的層疊體。層疊體通過層疊有向分離膜表面供給原水(即被處理水)的供給側(cè)流路材料、分離原水中所含成分的分離膜、以及用于將透過分離膜并從供給側(cè)流體中分離出的透過側(cè)流體導(dǎo)向中心管的透過側(cè)流路材料而形成。由于螺旋型分離膜元件能夠向原水施加壓力，因此可以更多地取得透過流體，從這一方面來看，優(yōu)選使用。
[0005]通常，在螺旋型分離膜元件中，為了形成供給側(cè)流體的流路，主要使用高分子制的網(wǎng)作為供給側(cè)流路材料。另外，使用層疊型分離膜作為分離膜。層疊型分離膜為這樣的分離膜:其具有從供給側(cè)向透過側(cè)層疊的由聚酰胺等交聯(lián)高分子構(gòu)成的分離功能層、由聚砜等高分子構(gòu)成的多孔性樹脂層、以及由聚對苯二甲酸乙二醇酯等高分子構(gòu)成的無紡布。另夕卜，作為透過側(cè)流路材料，為了防止分離膜的下沉并形成透過側(cè)的流路，使用了比供給側(cè)流路材料的間隔還小的被稱為特里科經(jīng)編織物的編織物部件。
[0006]近年來，由于對降低造水成本的要求提高，因此需要膜元件的高性能化。例如，為了提高分離膜元件的分離性能以及增大單位時間的透過流體量，提出了提高各流路部件等分離膜元件部件的性能。
[0007]具體而言，專利文獻(xiàn)I中提出了具有被賦予了凹凸形狀的片狀物作為透過側(cè)流路材料的元件。專利文獻(xiàn)2中提出了，通過具有片狀分離膜，而不需要網(wǎng)等供給側(cè)流路材料或者特里科經(jīng)編織物等透過側(cè)流路材料的元件，其中該片狀分離膜具有多孔性支持體和分離活性層，該多孔性支持體具有凹凸。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-247453號公報[0011]專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-99590號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問題
[0013]然而，上述分離膜元件在提高性能、特別是長時間進(jìn)行運轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性能方面還不能說是充分的。
[0014]于是，本發(fā)明的目的是提供這樣的分離膜及分離膜元件，它們可以使(特別是)在施加高壓使分離膜元件運轉(zhuǎn)時的分離去除性能穩(wěn)定化。
[0015]解決問題的手段
[0016]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的分離膜具有:分離膜本體，該分離膜本體至少具有基材和分離功能層；以及壓縮彈性模量為0.1GPa以上5.0GPa以下的流路材料，該流路材料在所述基材的厚度方向上單獨固定。
[0017]該分離膜可適用于分離膜元件。該分離膜元件具有集水管和分離膜，其中所述分離膜被布置為使得所述第I方向沿著所述集水管的長度方向、并且被卷繞在所述集水管的周圍。
[0018]發(fā)明效果
[0019]通過本發(fā)明，可形成高效并且穩(wěn)定的透過側(cè)流路，并且可以獲得具有分離成分的去除性能和高透過性能的高性能、高效率的分離膜元件。
[0020]附圖簡要說明
[0021][圖1]為示出分離膜薄片(分離膜U— 7 )的一種形態(tài)的分解透視圖。
[0022][圖2]為示出了分離膜的平面圖，該分離膜具有在分離膜的長度方向(第2方向)上連續(xù)設(shè)置的流路材料。
[0023][圖3]為示出了分離膜的平面圖，該分離膜具有在分離膜的長度方向(第2方向)上不連續(xù)設(shè)置的流路材料。
[0024][圖4]為圖2和圖3的分離膜的截面圖。
[0025][圖5]為示出分離膜元件的一種形態(tài)的展開立體圖。
[0026][圖6]為分離膜的側(cè)面模式圖。
[0027][圖7]為示出了分離膜本體的示意性構(gòu)成的截面圖。
[0028][圖8]為示出分離膜元件的第I形態(tài)的部分展開立體圖。
[0029][圖9]為示出分離膜元件的第2形態(tài)的部分展開立體圖。
[0030][圖10]為示出分離膜元件的第3形態(tài)的部分展開立體圖。
【具體實施方式】
[0031]下面就本發(fā)明的一個實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032][1.分離膜]
[0033](1-1)分離膜的概要
[0034]分離膜是能夠分離供給至分離膜表面的流體中的成分、并且獲得透過分離膜的透過流體的膜。分離膜具有分離膜本體和布置在分離膜本體上的流路材料。
[0035]作為這種分離膜的例子，圖1中示出了含有本發(fā)明的分離膜實施方式的一個例子的分離膜薄片的分解透視圖。在圖1中，分離膜薄片4含有分離膜I和分離膜7，并且被布置為使得分離膜I的供給側(cè)的面21與分離膜7的供給側(cè)的面71相對。分離膜I具有分離膜本體2和透過側(cè)流路材料31。流路材料31被設(shè)計為在透過側(cè)的面22上形成流路。后面將描述分離膜I的各部分的細(xì)節(jié)。分離膜本體2具有供給側(cè)的面21和透過側(cè)的面22。另夕卜，分離膜7具有供給側(cè)的面71和透過側(cè)的面72。
[0036]在本說明書中，分離膜本體的“供給側(cè)的面”是指分離膜本體的2個面中原水被供給的一側(cè)的表面?！巴高^側(cè)的面”是指其相反側(cè)的面。如后面描述的那樣，在分離膜本體為如圖7所示具有基材201和分離功能層203時，通常，分離功能層側(cè)的面為供給側(cè)的面21，基材側(cè)的面為透過側(cè)的面22。
[0037]在圖7中，分離膜本體2記載為基材201、多孔性支持層202和分離功能層203的層疊體。如上所述，分離功能層203的向外開放的面為供給側(cè)的面21，基材201的向外開放的面為透過側(cè)的面22。
[0038]圖中示出了X軸、y軸、Z軸的方向軸。有時將X軸稱為第I方向，將y軸稱為第2方向。如圖1等中所示，分離膜本體2為長方形，第I方向和第2方向平行于分離膜本體2的邊緣。有時將第I方向稱為寬度方向，將第2方向稱為長度方向。另外，圖1中，以箭頭CD表不第I方向(寬度方向)，以箭頭MD表不第2方向(長度方向)。
[0039](1-2)分離膜本體
[0040]< 概要 >
[0041]作為分離膜本體，使用了這樣的膜:其具有取決于使用方法、目的等的分離性能。分離膜本體可以由單一層形成，也可以為具有分離功能層和基材的復(fù)合膜。另外，如圖7所示，在復(fù)合膜中，也可以在分離功能層203和基材201之間形成多孔性支持層202。
[0042]<分離功能層>
[0043]分離功能層的厚度沒有限定為具體的數(shù)值，但從分離性能和透過性能的方面考慮，優(yōu)選為5nm以上3000nm以下。特別是，對于反滲透膜、正滲透膜、納濾膜，優(yōu)選為5nm以上300nm以下。
[0044]分離功能層的厚度可以基于通常的分離膜的膜厚測定法。例如，用樹脂包埋分離膜，通過將其切斷制成超薄切片，并對獲得的切片進(jìn)行染色等處理。然后，可以用透射式電子顯微鏡觀察從而測定厚度。另外，當(dāng)分離功能層具有突起結(jié)構(gòu)時，在位于多孔性支持層上方的突起結(jié)構(gòu)的截面長度方向上以50nm的間隔進(jìn)行測定，對20個突起數(shù)量進(jìn)行測定，由其平均值求得該分離功能層的厚度。
[0045]分離功能層可以為具有分離功能和支持功能兩者的層，也可以只具有分離功能。需要說明的是，“分離功能層”是指至少具有分離功能的層。
[0046]在分離功能層具有分離功能和支持功能兩者的情況下，作為分離功能層，優(yōu)選適用的是含有纖維素、聚偏二氟乙烯、聚醚砜或聚砜作為主要成分的層。
[0047]需要說明的是，本說明書中，“X含有Y作為主要成分”是指X中Y的含有率為50質(zhì)量％以上、70質(zhì)量％以上、80質(zhì)量％以上、90質(zhì)量％以上、或95質(zhì)量％以上。另外，當(dāng)存在相當(dāng)于Y的多種成分時，只要這些多種成分的合計量滿足上述范圍即可。
[0048]另一方面，作為被多孔性支持層支持的分離功能層，從容易控制孔徑、并且耐久性優(yōu)異的方面考慮，優(yōu)選使用交聯(lián)高分子。特別是，從原水中的成分的分離性能優(yōu)異的方面考慮，優(yōu)選使用使多官能胺與多官能酰鹵化合物縮聚而成的聚酰胺分離功能層、有機(jī)無機(jī)雜化功能層等。可通過在多孔性支持層上使單體縮聚從而形成這些分離功能層。
[0049]例如，分離功能層可含有聚酰胺作為主要成分。這種膜可以利用周知的方法，通過使多官能胺與多官能酰鹵化合物進(jìn)行界面縮聚而形成。例如，在多孔性支持層上涂布多官能胺水溶液，用氣刀等除去剩余的胺水溶液，其后，通過涂布含有多官能酰鹵化合物的有機(jī)溶劑溶液，從而獲得聚酰胺分離功能層。
[0050]另外，分離功能層可以具有含有Si元素等的有機(jī)-無機(jī)雜化結(jié)構(gòu)。具有有機(jī)無機(jī)雜化結(jié)構(gòu)的分離功能層(例如)可以含有以下的化合物(A)、(B):
[0051](A)具有烯屬不飽和基團(tuán)的反應(yīng)性基團(tuán)和水解性基團(tuán)直接與硅原子鍵合而成的硅化合物，以及
[0052](B)作為上述化合物(A)以外的化合物的具有烯屬不飽和基團(tuán)的化合物。
[0053]具體而言，分離功能層可以含有化合物(A)的水解性基團(tuán)的縮合物以及化合物(A)和/或化合物(B)的烯屬不飽和基團(tuán)的聚合物。即，分離功能層可以含有:
[0054].僅由化合物(A)縮合和/或聚合而形成的聚合物；
[0055].僅由化合物⑶聚合而形成的聚合物；以及
[0056].化合物⑷和化合物⑶的共聚物
[0057]中的至少一種聚合物。需要說明的是，聚合物中包括縮合物。另外，在化合物(A)和化合物(B)的共聚物中，化合物(A)可以經(jīng)由水解性基團(tuán)而縮合。
[0058]可以通過周知的方法形成雜化結(jié)構(gòu)。雜化結(jié)構(gòu)的形成方法的一個例子如下所述。將含有化合物(A)和化合物(B)的反應(yīng)液涂布在多孔性支持層上。除去多余的反應(yīng)液之后，為了使水解性基團(tuán)縮合，可以進(jìn)行加熱處理。作為化合物(A)和化合物(B)的烯屬不飽和基團(tuán)的聚合方法，可以進(jìn)行熱處理、電磁波輻射、電子束輻射和等離子體輻射。為了加快聚合速度，可在分離功能層形成時添加聚合引發(fā)劑、聚合促進(jìn)劑等。
[0059]需要說明的是，對任一分離功能層而言，可以在使用前通過(例如)含醇水溶液、堿水溶液使膜的表面親水化。
[0060]<多孔性支持層>
[0061]多孔性支持層為支持分離功能層的層，也可以稱為多孔性樹脂層。
[0062]對多孔性支持層中使用的材料或其形狀沒有特別限制，例如可以通過多孔性樹脂在基板上形成。作為多孔性支持層，可使用聚砜、醋酸纖維素、聚氯乙烯、環(huán)氧樹脂、或者將它們混合、層疊而成的物質(zhì)，其中優(yōu)選使用化學(xué)、機(jī)械、熱穩(wěn)定性高且孔徑容易控制的聚砜。
[0063]多孔性支持層對分離膜提供機(jī)械強(qiáng)度，并且對離子等分子尺寸小的成分沒有像分離膜那樣的分離性能。對多孔性支持層所具有的孔的尺寸及孔的分布沒有特別限定，例如，多孔性支持層可以具有均勻的微孔，或者可以具有從分離功能層形成一側(cè)的表面到另一面直徑漸漸變大的孔徑分布。另外，在任一情況中，在形成有分離功能層一側(cè)的表面，使用原子力顯微鏡或電子顯微鏡等測得的細(xì)孔的投影面積圓當(dāng)量直徑優(yōu)選為Inm以上IOOnm以下。特別是從界面聚合反應(yīng)性和分離功能層的保持性的方面考慮，多孔性支持層中形成分離功能層一側(cè)的表面中的孔優(yōu)選具有3nm以上50nm以下的投影面積圓當(dāng)量直徑。
[0064]多孔性支持層的厚度沒有特別限定，但從賦予分離膜以強(qiáng)度等的理由考慮，優(yōu)選為20μπι以上500 μ m以下的范圍，更優(yōu)選為30 μ m以上300 μ m以下。[0065]多孔性支持層的形態(tài)可以通過掃描電子顯微鏡、透射式電子顯微鏡、或原子力顯微鏡來觀察。例如，如果使用掃描電子顯微鏡來觀察，則在從基材上剝離多孔性支持層之后，利用冰凍斷裂法將其切斷，制成截面觀察用的樣品。將鉬、鉬-鈀或四氯化釕(優(yōu)選四氯化釕)薄薄地涂覆到該樣品上，在3kV?6kV的加速電壓下，使用高分辨率場發(fā)射掃描電子顯微鏡(UHR-FE-SEM)來進(jìn)行觀察。高分辨率場發(fā)射掃描電子顯微鏡可以使用日立制S-900型電子顯微鏡等。基于所得到的電子顯微鏡照片，可以測定多孔性支持層的膜厚、表面的投影面積圓當(dāng)量直徑。
[0066]多孔性支持層的厚度以及孔徑為平均值，并且多孔性支持層的厚度是通過截面觀察在與厚度方向正交的方向上以20 μ m的間隔測定的20個點的厚度的平均值。另外，孔徑為對200個孔進(jìn)行測定的各投影面積圓當(dāng)量直徑的平均值。
[0067]下面就多孔性支持層的形成方法進(jìn)行說明。多孔性支持層可以(例如)這樣制造:通過將上述聚砜的N，N- 二甲基甲酰胺(以下記為DMF)溶液以一定的厚度澆注到后述的基材(例如，密織的聚酯布或無紡布)上，然后使其在水中濕式凝固。
[0068]可以按照“Officeof Saline Water Research and Development ProgressReport", N0.359, (1968)中記載的方法形成多孔性支持層。需要說明的是，為了獲得所期望的形態(tài)，可以調(diào)整聚合物濃度、溶劑的溫度、不良溶劑。
[0069]例如，將預(yù)定量的聚砜溶解在DMF中從而制備預(yù)定濃度的聚砜樹脂溶液。然后，將該聚砜樹脂溶液以基本一定的厚度涂布于由聚酯布或無紡布構(gòu)成的基材上，之后以一定的時間在空氣中除去表面的溶劑，之后通過在凝固液中使聚砜凝固從而獲得多孔性支持層。
[0070]< 基材 >
[0071]從分離膜本體的強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性等觀點考慮，分離膜本體可以具有基材。作為基材，從強(qiáng)度、形成凹凸的能力及流體透過性的方面考慮，優(yōu)選使用纖維狀基材。
[0072]作為基材，可以優(yōu)選使用長纖維無紡布和短纖維無紡布中的任一者。特別是，由于長纖維無紡布具有優(yōu)異的制膜性，因此可以抑制以下缺陷的產(chǎn)生:在高分子聚合物溶液流延時該溶液過度滲透而透過基材、多孔性支持層剝離、進(jìn)一步由基材起毛等導(dǎo)致的膜不均一化、以及針孔等。另外，由于基材是由熱塑性連續(xù)長絲構(gòu)成的長纖維無紡布形成的，因此與短纖維無紡布相比，在高分子溶液流延時由纖維的起毛而導(dǎo)致的不均勻化、以及膜缺陷的發(fā)生可以得到抑制。另外，在進(jìn)行分離膜的連續(xù)制膜時，由于在制膜方向上施加有張力，因此優(yōu)選使用尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異的長纖維無紡布作為基材。
[0073]從成形性和強(qiáng)度方面考慮，在長纖維無紡布中，優(yōu)選的是，與多孔性支持層相對一側(cè)的表層中的纖維比多孔性支持層一側(cè)的表層中的纖維更縱向取向。根據(jù)這樣的構(gòu)造，不僅能保持強(qiáng)度從而實現(xiàn)了防止膜破裂等的高效果，還能在使分離膜具有凹凸時提高作為包含多孔性支持層和基材的層疊體的成形性，并使分離膜表面的凹凸形狀穩(wěn)定，因此優(yōu)選。
[0074]更具體而言，在該長纖維無紡布中，與多孔性支持層相對一側(cè)的表層中的纖維取向度優(yōu)選為0°以上25°以下，另外，與多孔性支持層一側(cè)的表層中的纖維取向度之間的取向度差優(yōu)選為10°以上90°以下。
[0075]在分離膜的制造工序和元件的制造工序中包括加熱工序，然而，由于加熱引起多孔性支持層或分離功能層發(fā)生收縮的現(xiàn)象。特別是在連續(xù)制膜中，在沒有施加張力的寬度方向上，收縮明顯。由于收縮而產(chǎn)生尺寸穩(wěn)定性等問題，因此作為基材，期望熱尺寸變化率小。在無紡布中，當(dāng)與多孔性支持層相對一側(cè)的表層中的纖維取向度與多孔性支持層一側(cè)的表層中的纖維取向度之間的差為10°以上90°以下時，由熱引起的寬度方向上的變化可以得到抑制，因此優(yōu)選。
[0076]此處，纖維取向度是表示構(gòu)成多孔性支持層的無紡布基材的纖維方向的指標(biāo)。具體而言，纖維取向度是指進(jìn)行連續(xù)制膜時的制膜方向(即，無紡布基材的長度方向)與構(gòu)成無紡布基材的纖維的長度方向之間的角度的平均值。即，如果纖維的長度方向與制膜方向平行，則纖維取向度為0°。另外，如果纖維的長度方向與制膜方向成直角(即，平行于無紡布基材的寬度方向)，則該纖維取向度為90°。因此，纖維取向度越接近0°則越縱向取向，越接近90°則越橫向取向。
[0077]纖維取向度由以下方式測定。首先，從無紡布中隨機(jī)選取10小片樣品。然后，使用掃描電子顯微鏡以100至1000的倍率對該樣品的表面進(jìn)行拍照。在照片中，各個樣品選擇10條纖維，測定無紡布的長度方向為0°時纖維的長度方向的角度。此處，無紡布的長度方向是指無紡布制造時的“縱向(Machine direction)”。另外，使無紡布的長度方向與多孔性支持層的制膜方向以及圖中的MD方向一致。圖中的CD方向與無紡布制造時的“橫向(Cross direction)，，一致。
[0078]由此，對每I片無紡布的共計100條纖維進(jìn)行角度測定。對如此測定的100條纖維，從長度方向的角度算出平均值。將獲得的平均值的小數(shù)點后第一位四舍五入所得到的值為纖維取向度。
[0079]關(guān)于基材的厚度，基材與多孔性支持層的厚度合計優(yōu)選為30 μ m以上300 μ m以下的范圍內(nèi)，或者50 μ m以上250 μ m以下的范圍內(nèi)。
[0080](1-3)透過流路材料
[0081]〈概要〉
[0082]在分離膜本體的透過側(cè)的面上，壓縮彈性模量為0.1GPa以上5.0GPa以下的流路材料以形成透過側(cè)流路的方式固定在基材上?！耙孕纬赏高^側(cè)流路的方式設(shè)置”是指在分離膜被組裝到后述的分離膜元件中時，形成流路材料以使得透過了分離膜本體的透過流體到達(dá)集水管。流路材料的構(gòu)成的詳細(xì)內(nèi)容如下所述。
[0083]<壓縮彈性模量>
[0084]流路材料的壓縮彈性模量優(yōu)選為0.1GPa以上5.0GPa以下。在海水淡化用途中在高壓下進(jìn)行運轉(zhuǎn)。在高壓下流路材料被壓實化因而透過側(cè)流路變窄，因此流動阻力增加、造水量容易降低。通過使流路材料的壓縮彈性模量為0.1GPa以上，可以抑制這種造水量的降低。另外，如果流路材料的壓縮彈性模量極端高的話，則卷圍分離膜時流路材料容易被破壞。與此相對，通過使壓縮彈性模量為5.0GPa以下，可以抑制加壓過濾時流路材料的變形，從而穩(wěn)定地形成流路。
[0085]需要說明的是，可以由流路材料發(fā)生彈性變形的應(yīng)力范圍內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變曲線的直線部分的斜率來求出流路材料的壓縮彈性模量。更具體而言，通過后述實施例中的測定方法所測定的結(jié)果滿足上述范圍即可。
[0086]除了測定壓縮彈性模量以外，實際進(jìn)行加壓過濾時流路材料的變形量為后述范圍即可，在原水的溫度為25°C以下、并且壓力為5.5MPa以下的條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)時，流路材料的高度的變形率如果為40%以下，則可適用于海水淡化用途。[0087]另外，在原水溫度為25°C以下并且壓力為2.5MPa以下運轉(zhuǎn)時所述流路材料的高度的變形率為30%以下時，可適用于鹽水用元件。
[0088]變形率由(上述條件下運轉(zhuǎn)之后的流路材料的聞度/運轉(zhuǎn)如的流路材料的聞度)XlOO來求出。
[0089]<抗彎性>
[0090]使流路材料固定在分離膜上時分離膜自身的剛性會增高，但是如果剛性過高，則用于制作分離膜元件的分離膜的卷繞性降低，有時存在隨著分離膜卷繞流路材料的破壞或分離膜的功能層被破壞的情況。因此，固定有流路材料的分離膜的抗彎性優(yōu)選為400mm以下，更優(yōu)選為350mm以下，特別優(yōu)選為200mm以下。
[0091]需要說明的是，可以按照IS013934-11999來測定抗彎性。即，使用具有水平面和45°斜面的水平臺按照以下次序測定抗彎性。首先，從分離膜切出寬度為25_的切片作為樣品。然后，以分離器功能層與水平面相對的方式將樣品布置在水平面上，并且在使樣品的一端與斜面和水平面的邊界對齊的狀態(tài)下，用金屬板按壓樣品的另一端。此外，一邊按壓樣品，一邊使金屬板向著斜面和水平面的邊界平穩(wěn)地滑動。伴隨著金屬板的移動，將樣品從斜面和水平面的邊界擠出。擠出的長度越長，樣品的彎曲越大。由于樣品的彎曲而使得樣品的頂端的中央部分與斜面接觸時，測定樣品的擠出長度(mm)。所測定的長度為分離膜的抗彎性。
[0092]<流路材料的構(gòu)成成分>
[0093]流路材料31優(yōu)選由與分離膜本體2不同的材料形成。不同的材料是指具有與分離膜本體2中使用的材料不同組成的材料。特別地，流路材料31的組成優(yōu)選與分離膜本體2當(dāng)中形成流路材料31的面的組成不同，并且優(yōu)選與形成分離膜本體2的任一層的組成均不同。
[0094]作為構(gòu)成流路材料的材料，不限定為具體的物質(zhì)，但優(yōu)選使用樹脂。具體而言，從耐化學(xué)品性的方面考慮，優(yōu)選為乙烯醋酸乙烯酯共聚物樹脂、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴或聚烯烴共聚物等。另外，作為流路材料的材料，也可以選擇:聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚醚砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、聚縮醛、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-苯乙烯共聚物、醋酸纖維素、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯或氟樹月旨(三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物等)等聚合物。需要說明的是，這些材料可以單獨使用或作為2種以上構(gòu)成的混合物使用。特別地，因為熱塑性樹脂成型容易，所以可以形成均一形狀的流路材料。
[0095]作為流路材料的材料，也可適用復(fù)合材料。作為復(fù)合材料可列舉:含有上述樹脂作為基材、并進(jìn)一步含有填料的材料。通過向基材中添加多孔無機(jī)物等填料，可以提聞流路材料的壓縮彈性模量。作為填料，具體可以使用硅酸鈉、硅酸鈣、硅酸鎂等堿土類金屬的硅酸鹽，二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦等金屬氧化物，碳酸鈣、碳酸鎂等堿土類金屬的碳酸鹽，純硅石、硅石粉、硅藻土、硅灰石、海泡石、綠坡縷石、高嶺土、粘土、膨潤土、石膏、滑石等。需要說明的是，只要在不損害本發(fā)明效果的范圍內(nèi)，不特別限定填料的添加量。
[0096]<流路材料形狀及布置>[0097]? 概要 >>
[0098]傳統(tǒng)上廣泛使用的特里科經(jīng)編針織物為編織物，并且由三維交叉的線構(gòu)成。即，特里科經(jīng)編針織物具有二維連續(xù)的結(jié)構(gòu)。這種特里科經(jīng)編針織物作為流路材料使用時，流路的高度比特里科經(jīng)編針織物的厚度小。也就是說，不能將特里科經(jīng)編針織物的全部厚度用作流路的高度。
[0099]與此相對，作為本發(fā)明的構(gòu)成的例子，圖1等中所示的流路材料31以彼此不重疊的方式布置。由此，本實施方式的流路材料31的高度(即，厚度)全部被用作流路的溝的高度。由此，在使用了本實施方式的流路材料31時，與使用了具有與流路材料31的高度相同的厚度的特里科經(jīng)編針織物的情況相比，流路變高。即，因為流路的截面面積變得更大，所以流動阻力變得更小。
[0100]另外，在各圖中所示的形態(tài)中，不連續(xù)的多個流路材料31被固定在I個分離膜本體2上?！安贿B續(xù)”是指多個流路材料以間隔開的方式被設(shè)置的狀態(tài)。即，如果將一片分離膜中的流路材料31從分離膜本體2上剝離，則可以獲得互相分開的多個流路材料31。與此相對，即使網(wǎng)、特里科經(jīng)編針織物和膜等部件從分離膜本體2上分離，也顯示出連續(xù)的一體形狀。
[0101]通過設(shè)置不連續(xù)的多個流路材料31，在將分離膜I組裝在后面所述的分離膜元件100中時，可以將壓力損失抑制在低水平。作為這種構(gòu)成的一個例子，圖2中，流路材料31只在第I方向(分離膜的長度方向)上不連續(xù)地形成，圖3中則在第I方向(分離膜的長度方向)及第2方向(分離膜的寬度方向)的任一者中均不連續(xù)地形成。
[0102]在圖2及圖3中，在相鄰的流路材料31之間的空間中形成透過側(cè)流路5。
[0103]優(yōu)選的是，分離膜在分離膜元件中被布置為使得第2方向與卷繞方向相一致。SP，在分離膜元件中，分離膜優(yōu)選被布置為使得第I方向(分離膜的寬度方向)平行于集水管6的長度方向，第2方向(分離膜的長度方向)垂直于集水管6的長度方向。
[0104]流路材料31在第I方向上被不連續(xù)地設(shè)置，同時，在圖2和圖5所示的形態(tài)中，流路材料31被設(shè)置為在第2方向上從分離膜本體2的一端至另一端連續(xù)。即，如圖5所示，在將分離膜組裝到分離膜元件中時，流路材料31被布置為從卷繞方向的分離膜I的內(nèi)側(cè)端部直至外側(cè)端部連續(xù)。卷繞方向的內(nèi)側(cè)是指分離膜中靠近集水管的一側(cè)，卷繞方向的外側(cè)是指分離膜中遠(yuǎn)離集水管的一側(cè)。
[0105]圖5為示意性地示出了在集水管6的周圍卷繞有分離膜I的分離膜元件100的說明圖。在圖5中分離膜I被記載為分離膜薄片的一側(cè)的面。圖中，以CD表示的箭頭表示集水管6的長度方向和分離膜的寬度方向。另外，以MD表示的箭頭表示分離膜的長度方向和向集水管6卷繞的方向。
[0106]流路材料“在第2方向上連續(xù)”包含以下兩種情況:如圖2所示流路材料以沒有中斷的方式設(shè)置的情況；以及如圖3所示，雖然流路材料有中斷的地方，但是流路材料實質(zhì)上連續(xù)的情況?！皩嵸|(zhì)上連續(xù)”的形態(tài)是指，優(yōu)選的是，第2方向上流路材料的間隔e (即，流路材料中中斷的部分的長度)滿足5_以下。特別地，間隔e更優(yōu)選滿足1_以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5mm以下。另外，在第2方向上從排成一列的流路材料的前頭至最末尾中所含有的間隔e的總值優(yōu)選為IOOmm以下，更優(yōu)選為30mm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為3mm以下。需要說明的是，在圖2的形態(tài)中間隔e為O (零)。[0107]如圖2所示流路材料31以無間斷的方式設(shè)置的情況下，抑制了加壓過濾時膜下沉。膜下沉是指膜下沉至流路從而使流路變窄。
[0108]圖3中，流路材料31不僅在第I方向上而且在第2方向上也被不連續(xù)地設(shè)置。即，流路材料31在長度方向上以間隔開的方式設(shè)置。但是，如上所述，由于流路材料31在第2方向上實質(zhì)上連續(xù)，從而抑制了膜下沉。另外，以這種方式，通過在2個方向上設(shè)置不連續(xù)的流路材料31，流路材料和流體的接觸面積變小，所以壓力損失變小。該形態(tài)換句話說是流路5具有分支點的結(jié)構(gòu)。即，在圖3的構(gòu)成中，透過流體可以一邊流過流路5，一邊被流路材料31分開并進(jìn)一步在下游處合流。
[0109]如上所述，在圖2中，流路材料31被設(shè)置為在第2方向上從分離膜本體2的一端至另一端連續(xù)。另外，在圖3中，在第2方向上流路材料31被分割為多個部分，但這些多個部分被設(shè)置為從分離膜本體2的一端至另一端排列。
[0110]流路材料“從分離膜本體的一端至另一端設(shè)置”包含以下兩種形態(tài):流路材料一直設(shè)置到分離膜本體2的邊緣的形態(tài)、以及在邊緣附近存在沒有設(shè)置流路材料的區(qū)域的形態(tài)。即，流路材料可以以能夠形成透過側(cè)的流路的程度在整個第2方向上分布即可，在分離膜本體中也可以存在沒有設(shè)置流路材料的部分。例如，在透過側(cè)的面中，在與其他分離膜粘合的部分(換句話說為接觸部分)中，不必設(shè)置流路材料。另外，由于其他規(guī)格上或制造上的原因，可以在分離膜的端部等一部分地方處設(shè)置不布置流路材料的區(qū)域。
[0111]在第I方向中，流路材料31也可以在分離膜本體的整體上幾乎均等地分布。但是，與第2方向中的分布一樣，在透過側(cè)的面中與其他分離膜接觸的部分處不必設(shè)置流路材料。另外，由于其他規(guī)格上或制造上的原因，可以在分離膜的端部等一部分地方處設(shè)置不布置流路材料的區(qū)域。
[0112]?分離膜本體和流路材料的尺寸>>
[0113]在圖2至圖4中，a至f是指下面的值。
[0114]a:分離膜本體2的長度
[0115]b:分離膜本體2的寬度方向上流路材料31的間隔
[0116]C:流路材料的高度(流路材料31和分離膜本體2的透過側(cè)的面22之間的高低差)
[0117]d:流路材料31的寬度
[0118]e:分離膜本體2的長度方向上的上述流路材料的間隔
[0119]f:流路材料31的長度
[0120]可以使用(例如)市售的形狀測定系統(tǒng)或顯微鏡等進(jìn)行值a、b、C、d、e、f的測定。對于各個值，在I片分離膜中在30個以上的地方進(jìn)行測定，用它們的值的總和值除以測定總地方的個數(shù)從而算出平均值，由此求出。以這種方式，從至少30個地方的測定結(jié)果所獲得的各個值滿足下面所述的范圍即可。 [0121](分離膜本體的長度a)
[0122]長度a為第2方向(分離膜的長度方向)上分離膜本體2的一端至另一端的距離。該距離不固定時，可以在I片分離膜本體2中在30處以上的位置處測定該距離，并求出平均值從而獲得長度a。
[0123](第I方向中的流路材料間隔b)
[0124]第I方向(分離膜的寬度方向)上相鄰的流路材料31的間隔b相當(dāng)于流路5的寬度。I個截面中I個流路5的寬度不固定時，即相鄰2個流路材料31的側(cè)面不平行時，在I個截面內(nèi)測定I個流路5的寬度的最大值和最小值的平均值，算出其平均值。如圖4所示，在與第2方向垂直的截面中，當(dāng)流路材料31顯示出上細(xì)下寬的梯形形狀時，首先測定相鄰2個流路材料31的上部之間的距離和下部之間的距離，并算出其平均值。在任意30處以上的截面中，測定流路材料31的間隔并算出各自截面中的平均值。然后，進(jìn)一步算出如此獲得的平均值的算術(shù)平均值，從而算出間隔b。
[0125]雖然隨著間隔b變大壓力損失變小，但是膜下沉變得易于發(fā)生。相反，雖然間隔b越小，越難以發(fā)生膜下沉，但壓力損失變大。考慮到壓力損失，間隔b優(yōu)選為0.05mm以上，0.2mm以上，或0.3mm以上。另外，從抑制膜下沉的方面考慮，間隔b優(yōu)選為5mm以下，3mm以下，2mm以下，或0.8mm以下。
[0126]這些上限和下限可以任意組合。例如，間隔b優(yōu)選為0.2mm以上5mm以下，如果在該范圍，則可以在抑制膜下沉的同時使壓力損失變小。間隔b更優(yōu)選為0.05mm以上3_以下,0.2mm以上2mm以下,進(jìn)一步優(yōu)選為0.3mm以上0.8mm以下。
[0127](流路材料的高度c)
[0128]高度c為流路材料與分離膜本體表面之間的高低差。如圖4所示，在與第2方向垂直的截面中，高度c為流路材料31的最高部分與分離膜本體的透過側(cè)面的高度差。即，對于高度，不考慮含浸在基材中的部分的厚度。高度c為測定30處以上的流路材料31的高度并進(jìn)行平均而獲得的值。流路材料的高度c可以通過觀察同一平面內(nèi)流路材料的截面而獲得，也可以通過觀察多個平面中流路材料的截面而獲得。
[0129]高度c可以根據(jù)元件的使用條件及目的來適當(dāng)選擇，但是(例如)也可以如下設(shè)定。
[0130]高度c大時流動阻力變小。因而，高度c優(yōu)選為0.03mm以上，0.05mm以上或0.1mm以上。另一方面，高度c小時，每I個元件可充填的膜的數(shù)量變多。因而，高度c優(yōu)選為0.8mm以下,0.4mm以下或0.32mm以下。這些上限和下限可以組合,例如，高度c優(yōu)選為0.03mm以上0.8mm以下(30 μ m以上800 μ m以下),優(yōu)選為0.05mm以上0.4mm以下,進(jìn)一步優(yōu)選為0.1mm以上0.32mm以下。
[0131]另外，相鄰2個流路材料的高度差優(yōu)選較小。如果高度差大，則在加壓過濾時會發(fā)生分離膜的變形，因而分離膜中有時會發(fā)生缺陷。相鄰2個流路材料的高低差優(yōu)選為0.1mm以下(IOOym以下)，更優(yōu)選為0.06mm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.04mm以下。
[0132]由于同樣的理由，分離膜中所設(shè)置的所有流路材料的最大高低差優(yōu)選為0.25mm以下，特別優(yōu)選為0.1mm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.03mm以下。
[0133](流路材料的寬度d)
[0134]流路材料31的寬度d如下所述測定。首先，在與第I方向(分離膜的寬度方向)垂直的I個截面中，算出I個流路材料31的最大寬度和最小寬度的平均值。即，對于圖4中所示的上部細(xì)下部寬的流路材料31，測定流路材料下部的寬度和上部的寬度，并算出其平均值。算出至少30個地方的截面中的該平均值，并算出其算術(shù)平均，由此可以算出每I片膜的寬度d。
[0135]流路材料31的寬度d優(yōu)選為0.2mm以上，更優(yōu)選為0.3mm以上。通過使寬度d為0.2mm以上，即使在分離膜元件運轉(zhuǎn)時對流路材料31施加壓力，也可以保持流路材料的形狀，并可穩(wěn)定地形成透過側(cè)流路。寬度d優(yōu)選為2_以下，更優(yōu)選為1.5mm以下。通過使寬度d為2mm以下，可以充分確保透過側(cè)的流路。
[0136]通過使流路材料的寬度比第2方向上的流路材料間隔b大，可以使施加至流路材料上的壓力分散。
[0137]流路材料31以其長度大于其寬度的方式形成。這樣長的流路材料31也被稱為“壁狀物”。
[0138](第2方向上的流路材料間隔e)
[0139]第2方向上的流路材料31的間隔e為第2方向(分離膜的長度方向)上相鄰流路材料31之間的最短距離。如圖2所示，當(dāng)流路材料31在第2方向上從分離膜本體2的一端至另一端(在分離膜元件中，從卷繞方向的內(nèi)側(cè)端部至外側(cè)端部)連續(xù)設(shè)置時，間隔e為0mm。另外,如圖3所示，當(dāng)流路材料31在第2方向上中斷時，間隔e優(yōu)選為5mm以下,更優(yōu)選為1mm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5mm以下。通過使間隔e在上述范圍內(nèi)，即使出現(xiàn)膜下沉也可以減小對膜的機(jī)械負(fù)荷，并且可以相對減小由流路阻塞引起的壓力損失。需要說明的是，間隔e的下限為0mm。
[0140](流路材料的長度f)
[0141]流路材料31的長度f為分離膜本體2的長度方向(即第2方向)上流路材料31的長度。長度f可以通過測定I片分離膜I內(nèi)30個以上的流路材料31的長度并算出其平均值而求出。流路材料的長度f只要為分離膜本體的長度a以下即可。流路材料的長度f與分離膜本體的長度a相同時，是指流路材料31從分離膜I的卷繞方向內(nèi)側(cè)端部至外側(cè)端部連續(xù)設(shè)置。長度f優(yōu)選為IOmm以上，更優(yōu)選為20mm以上。通過使長度f為IOmm以上，SP使在壓力下也可以確保流路。
[0142](尺寸a至f的關(guān)系)
[0143]如上所述，與傳統(tǒng)的特里科經(jīng)編針織物那樣的具有連續(xù)形狀的流路材料相比，本發(fā)明實施方式的流路材料可以使壓力損失變小。換言之，通過本實施方式的技術(shù)，即使壓力損失相等，與傳統(tǒng)技術(shù)相比也可以增大薄片長度。如果可以使薄片長度變大，則可以減少薄片數(shù)。
[0144]通過將尺寸a至f設(shè)定為滿足以下的數(shù)學(xué)式，可以特別降低薄片數(shù)。
[0145]i) a2f2 (b+c)2 (b+d) X 10 6/b3c3 (e+f)2 = 1400
[0146]ii) 850 芻 a 芻 7000
[0147]iii)b 芻 2
[0148]iv) c 芻 0.5 以及
[0149]v)0.15 ^ df/ (b+d) (e+f) ^ 0.85
[0150]以這種方式，通過在透過側(cè)以規(guī)定的形態(tài)設(shè)置流路材料，與傳統(tǒng)的特里科經(jīng)編針織物那樣的具有連續(xù)形狀的流路材料相比，可以使壓力損失變小，因此可以使薄片長度變長。因而，即使降低了每I個分離膜元件的薄片數(shù)，仍可以提供分離性能優(yōu)異的分離膜元件。
[0151]需要說明的是，在上述數(shù)學(xué)式中，長度的單位可采用mm。
[0152](形狀)
[0153]流路材料的形狀沒有特別限定，但可以選擇使流路的流動阻力變小、并且使透過時的流路穩(wěn)定化的形狀。從這些方面考慮，在與分離膜的面方向垂直的任一截面中，流路材料的形狀可以為直柱狀、梯形形狀、曲柱狀、或它們的組合。
[0154]流路材料的截面形狀為梯形時，如果上底的長度與下底的長度之差過大時，在與較小的一方接觸的膜中在加壓過濾時容易發(fā)生膜下沉。例如，流路材料的上底一方比下底短時，對于它們之間的流路，上部的寬度比下部的寬度寬。因而，上面的膜容易向下下沉。因此，為了抑制這樣的下沉，流路材料的上底的長度相對于下底的長度的比例優(yōu)選為0.6以上1.4以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.8以上1.2以下。
[0155]從減小流動阻力的觀點考慮，流路材料的形狀優(yōu)選為相對于后面所述的分離膜面垂直的直柱狀。另外，流路材料也可以形成為越高的地方其寬度變小，并且相反也可以形成為越高的地方其寬度變寬，還可以形成為與自分離膜表面起的高度無關(guān)而具有相同的寬度。
[0156]但是，如果為在加壓過濾時流路材料的塌陷不顯著的范圍，則在流路材料的截面中，上邊也可以成圓形。
[0157]流路材料可以通過熱塑性樹脂形成。如果流路材料為熱塑性樹脂,則通過改變處理溫度及所選擇的熱塑性樹脂的種類，可以以能夠滿足所要求的分離特性或透過性能的條件的方式自由地調(diào)整流路材料的形狀。
[0158]另外，如圖2和圖3所示，流路材料的分離膜的平面方向上的形狀整體上可以為直線狀，作為其他形狀，也可以是(例如)曲線狀、鋸齒狀、波線狀。另外，在這些形狀中，流路材料也可以是虛線狀或點狀。從減小流動阻力的觀點考慮，優(yōu)選為點狀或虛線狀，但是由于流路材料中斷而使得加壓過濾時膜下沉發(fā)生的地方變多，因此可以根據(jù)用途適當(dāng)設(shè)定。
[0159]另外，當(dāng)流路材料的分離膜的平面方向上的形狀為直線狀時，相鄰的流路材料可以彼此大致平行地布置。“大致平行地布置”包括(例如)流路材料在分離膜上不交叉、相鄰2個流路材料的長度方向上所成的角度為0°以上30°以下，上述角度為0°以上15°以下，以及上述角度為0°以上5°以下，等。
[0160]另外，流路材料的長度方向和集水管的長度方向所成的角度優(yōu)選為60°以上120°以下，更優(yōu)選為75°以上105°以下，進(jìn)一步優(yōu)選為85°以上95°以下。通過使流路材料的長度方向和集水管的長度方向所成的角度在上述范圍內(nèi)，可以有效地將透過水收集在集水管中。
[0161]為了穩(wěn)定地形成流路，優(yōu)選在分離膜元件中分離膜本體被加壓時分離膜本體的下沉可以得到抑制。為此，優(yōu)選的是，分離膜本體和流路材料的接觸面積大，即，流路材料的面積相對于分離膜本體的面積(相對于分離膜本體的膜面的投影面積)大。另一方面，為減小壓力損失，優(yōu)選流路的截面面積大。對于流路的截面，為了確保相對于流路的長度方向垂直的分離膜本體和流路材料的接觸面積大，同時確保流路的截面面積寬，流路的截面形狀優(yōu)選為凹透鏡狀。另外，對于流路材料31，在與卷繞方向垂直的方向上的截面形狀中，可以是寬度無變化的直柱狀。另外，只要在對分離膜性能不產(chǎn)生影響的范圍內(nèi)，在與卷繞方向垂直的方向上的截面形狀中，也可以是寬度有變化的梯形形狀的壁狀物、橢圓柱、橢圓錐、四角錐或半球之類的形狀。
[0162]流路材料的形狀并不限于圖1至圖3所示的形狀。在通過(例如)熱熔法那樣使熔融的材料固定從而在分離膜本體的透過側(cè)的面上布置流路材料時，通過改變處理溫度及所選擇的熱熔用樹脂的種類，可以以能夠滿足所要求的分離特性及透過性能的條件的方式自由地調(diào)整流路材料的形狀。
[0163]在圖1至圖3中，流路材料31的平面形狀在長度方向上為直線狀。但是，流路材料31相對于分離膜本體2的表面是凸起的，并且只要在不損害作為分離膜元件的所期望的效果的范圍內(nèi)，可以變更為其他形狀。即，流路材料的平面方向上的形狀可以為曲線狀及波線狀等。另外，I個分離膜中所含的多個流路材料可以以寬度和長度中的至少一者彼此不同的方式形成。
[0164](投影面積比)
[0165]流路材料相對于分離膜的透過側(cè)的面的投影面積比，特別是從減小透過側(cè)流路的流動阻力、并穩(wěn)定地形成流路的方面考慮，優(yōu)選為0.03以上0.85以下，更優(yōu)選為0.15以上0.85以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.2以上0.75以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.3以上0.6以下。需要說明的是，投影面積比為這樣的值:以5cmX5cm切出分離膜，用在與分離膜的面方向平行的平面上投影時所獲得的流路材料的投影面積除以切出面積(25cm2)。另外，該值也可以通過上述式V)中所述的df/(b+d) (e+f)來表示。
[0166](缺陷率)
[0167]透過分離膜的水通過透過側(cè)流路5而收集在集水管6中。在分離膜中，透過遠(yuǎn)離集水管的區(qū)域(即卷繞方向外側(cè)的端部附近的區(qū)域(圖5中靠近右側(cè)端部的區(qū)域))的水流向集水管6期間，與透過卷繞方向上更內(nèi)側(cè)的區(qū)域的水合流，并流向集水管6。因而，在透過側(cè)流路中，遠(yuǎn)離集水管6的一方存在的水量少。
[0168]因此，在卷繞方向外側(cè)的端部附近的區(qū)域中不存在透過流路材料，即使該區(qū)域的流動阻力變高，對元件整體的造水量造成的影響也是輕微的。以同樣的理由，在卷繞方向外側(cè)的端部附近的區(qū)域中，即使流路材料的形成精度低、并且形成流路材料的樹脂在第I方向(分離膜的寬度方向)上連續(xù)涂布，對作為元件的造水量造成的影響也是小的。在該區(qū)域中，在分離膜本體的面方向(x-y平面)上，無間隙地涂布時也是一樣的。
[0169]因而，從分離膜本體2的卷繞方向外側(cè)的端部至透過側(cè)流路材料31的卷繞方向外側(cè)的端部的距離，即區(qū)域R3(其為在分離膜本體2的卷繞方向外側(cè)端部上設(shè)置的區(qū)域，并且為沒有形成透過側(cè)流路材料的區(qū)域)的第2方向(分離膜的長度方向)上的長度L3相對于分離膜整體的第2方向上的長度LI (相當(dāng)于上述“a”)所占的比例優(yōu)選為0%以上30%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0%以上10%以下，特別優(yōu)選為0%以上3%以下。將該比例稱為缺陷率。
[0170]在圖6中缺陷率以(L3/L1) XlOO表示。
[0171]需要說明的是，為方便說明，在圖6中示出了區(qū)域R3中沒有設(shè)置透過側(cè)流路材料的形態(tài)。但是，區(qū)域3也可以為在寬度方向上設(shè)置有連續(xù)透過側(cè)流路材料的區(qū)域。
[0172]圖6為將分離膜本體2和透過側(cè)流路材料31的卷繞方向外側(cè)的端部沿透過側(cè)流路材料31的長度方向切斷的截面圖。在圖6中，透過側(cè)流路材料31固定在分離膜本體2上，并延伸至分離膜本體2的卷繞方向外側(cè)端部的近前。需要說明的是，為了方便說明，圖6中示出了透過側(cè)流路材料31在長度方向上連續(xù)設(shè)置的形態(tài)，但如之前所述，作為透過側(cè)流路材料31，上述的各種形態(tài)均是適用的。
[0173]圖中，設(shè)置有透過側(cè)流路材料的區(qū)域以R2表示，未設(shè)置透過側(cè)流路材料31的區(qū)域以R3表示。另外，分離膜本體2的MD方向的長度以LI表示、透過側(cè)流路材料31的MD方向的長度(即區(qū)域R2的長度)以L2表示，不存在透過側(cè)流路材料31的區(qū)域R3的MD方向的長度以L3表示。此處，MD方向表示分離膜的長度方向和分離膜的卷繞方向。
[0174][2.分離膜元件]
[0175](2-1)概要
[0176]如圖5所示，分離膜元件100具有集水管6和分離膜1，該分離膜I具有上述任一構(gòu)成，并且卷繞在集水管6的周圍。
[0177](2-2)分離膜
[0178]< 概要 >
[0179]分離膜I卷繞在集水管6的周圍，并且被布置為使得分離膜的寬度方向沿著集水管6的長度方向。結(jié)果，分離膜I被布置為使得長度方向沿著卷繞方向。
[0180]因而，在分離膜I的透過側(cè)的面22上，作為壁狀物的流路材料31至少被不連續(xù)地布置在集水管6的長度方向上。即，流路5以在卷繞方向上從分離膜的外側(cè)端部至內(nèi)側(cè)端部連續(xù)的方式形成。結(jié)果，透過水可容易到達(dá)中心管，即因為流動阻力變小，所以可獲得大的造水量。
[0181]“卷繞方向的內(nèi)側(cè)”和“卷繞方向的外側(cè)”如圖5所示。即，“卷繞方向的內(nèi)側(cè)端部”和“卷繞方向的外側(cè)端部”分別相當(dāng)于分離膜I中靠近集水管6的端部和遠(yuǎn)離的端部。
[0182]如上所述，由于流路材料可以不到達(dá)分離膜的邊緣，因此(例如)在卷繞方向上的信封狀膜的外側(cè)端部、以及集水管長度方向上的信封狀膜的端部也可以不設(shè)置流路材料。
[0183]<膜薄片和信封狀膜>
[0184]如圖1所示，分離膜形成膜薄片4(本說明書中，有時簡稱為“薄片”)。薄片4中的分離膜I被布置為使得供給側(cè)的面21隔著圖中未示出的供給側(cè)流路材料而與其他分離膜7的供給側(cè)的面71相對。在分離膜薄片4中，在彼此相向的分離膜的供給側(cè)的面之間形成供給側(cè)流路。
[0185]此外，通過使2片膜薄片4重疊，分離膜I和與分離膜I的透過側(cè)的面22相對的其他膜薄片的分離膜7形成了信封狀膜。在信封狀膜中，在相向的透過側(cè)的面之間，在分離膜的長方形形狀中，只有卷繞方向內(nèi)側(cè)的一邊開放而其他三邊密封，以使透過水流到集水管6中。通過該信封狀膜將透過水與原水分開。
[0186]作為密封，可列舉通過粘合劑或熱熔等粘合的形式、通過加熱或激光等熔接的形式、以及夾在橡膠制片材中的形式。利用粘合的密封最簡便且高效，因此特別優(yōu)選。
[0187]另外，在分離膜的供給側(cè)的面中，通過折疊或密封來關(guān)閉卷繞方向上的內(nèi)側(cè)端部。通過使分離膜的供給側(cè)面被密封而不是被折疊，從而不易發(fā)生分離膜端部的撓曲。通過抑制折痕附近的撓曲的發(fā)生，從而抑制了卷圍時分離膜之間的空隙的產(chǎn)生以及由該空隙引起的泄漏的發(fā)生。
[0188]由此，通過抑制泄漏的發(fā)生，可提高信封狀膜的回收率。信封狀膜的回收率如下求出。即，在水中進(jìn)行分離膜元件的空氣泄漏測試(air leak test)，并對發(fā)生泄漏的信封狀膜的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)。基于該計數(shù)結(jié)果，將(發(fā)生空氣泄漏的信封狀膜的數(shù)目/用于評價的信封狀膜的數(shù)目)的比例作為信封狀膜的回收率而算出。
[0189]具體的空氣泄漏測試的方法如下。將分離膜元件的中心管的端部密封，并從另一側(cè)的端部注入空氣。注入的空氣通過集水管的孔而到達(dá)分離膜的透過側(cè)，但是如果如上所述分離膜的折疊不充分并在折痕附近產(chǎn)生撓曲從而存在空隙的話，空氣會向該空隙移動。結(jié)果，空氣向分離膜的供給側(cè)移動，并且空氣從分離膜元件的端部(供給側(cè))到達(dá)水中。這樣作為氣泡的發(fā)生可確認(rèn)空氣泄漏。
[0190]通過折疊形成分離膜薄片時，薄片越長(S卩，原分離膜越長)，折疊分離膜所需時間越長。但是，通過密封而不是折疊分離膜的供給側(cè)面時，即使薄片長也可以抑制制造時間的增大。
[0191]需要說明的是，在分離膜薄片和信封狀膜中，彼此相對的分離膜(圖1中的分離膜I和7)可具有相同的構(gòu)成，也可以具有不同的構(gòu)成。即，在分離膜元件中，在相向的2片透過側(cè)的面中，至少一者上可以設(shè)置上述透過側(cè)流路材料，因此具有透過側(cè)流路材料的分離膜和不具有透過側(cè)流路材料的分離膜可以交替重疊。但是，為方便說明，在分離膜元件以及與之相關(guān)的說明中，“分離膜”包括不具有透過側(cè)流路材料的分離膜(例如，具有與分離膜本體相同構(gòu)成的膜)。
[0192]對于透過側(cè)的面或供給側(cè)的面，彼此相對的分離膜可以是2片不同的分離膜，也可以是折疊I片膜得到的膜。
[0193](2-3)透過側(cè)流路
[0194]如上所述，分離膜I中具有透過側(cè)流路材料31。通過透過側(cè)流路材料31，在信封狀膜的內(nèi)側(cè)(即，相向的分離膜的透過側(cè)的面之間)形成透過側(cè)流路。
[0195](2-4)供給側(cè)流路
[0196](流路材料)
[0197]分離膜元件100在相向的分離膜的供給側(cè)的面之間具有相對于分離膜I的投影面積比超過O且不足I的流路材料(圖中未示出)。供給側(cè)流路材料的投影面積比優(yōu)選為0.03以上0.50以下，更優(yōu)選為0.10以上0.40以下，特別優(yōu)選為0.15以上0.35以下。通過使投影面積為0.03以上0.50以下，可以將流動阻力抑制為較小。需要說明的是，投影面積比為這樣的值:以5cmX5cm切割分離膜和供給側(cè)流路材料，用在與分離膜的面方向平行的平面上投影供給側(cè)流路材料時所獲得的投影面積除以切出面積。
[0198]考慮到后面所述的各種性能的平衡和運轉(zhuǎn)成本，供給側(cè)流路材料的高度優(yōu)選為超過0.5mm且2.0mm以下,更優(yōu)選為0.6mm以上1.0mm以下。
[0199]供給側(cè)流路材料的形狀沒有特別限定，可以具有連續(xù)的形狀也可以具有不連續(xù)的形狀。作為具有連續(xù)形狀的流路材料，可以列舉諸如膜和網(wǎng)之類的部件。此處，連續(xù)形狀是指在流路材料的整個范圍內(nèi)實質(zhì)上連續(xù)。在不產(chǎn)生造水量降低等缺點的程度內(nèi)，連續(xù)形狀也可以包括流路材料中的一部分不連續(xù)的地方。另外，關(guān)于“不連續(xù)”的定義，如對透過側(cè)的流路材料所說明的那樣。需要說明的是，供給側(cè)流路材料的材料沒有特別限定，可以為與分離膜相同的原材料也可以是不同的原材料。
[0200](凹凸加工)
[0201]另外，作為在分離膜的供給側(cè)的面布置供給側(cè)流路材料的替代方式，可以通過諸如壓花成型、水壓成型、壓延加工之類的方法賦予分離膜供給側(cè)以高低差。
[0202]作為壓花成型法，可以列舉(例如)壓花輥加工等，并且可根據(jù)分離膜的熔點來適當(dāng)?shù)貨Q定進(jìn)行該加工時的壓力和處理溫度。例如，當(dāng)分離膜具有包含環(huán)氧樹脂的多孔性支持層時，線壓優(yōu)選為lOkg/cm以上60kg/cm以下，加熱溫度優(yōu)選為40°C以上150°C以下。另夕卜，當(dāng)具有含有聚砜等耐熱性樹脂的多孔性支持層時，線壓優(yōu)選為lOkg/cm以上70kg/cm以下，輥加熱溫度優(yōu)選為70°C以上160°C以下。如果是壓花輥加工，在任意情況下卷取速度都優(yōu)選為Im/分鐘以上20m/分鐘以下。
[0203]進(jìn)行壓花加工時，對輥的花紋的形狀沒有特別限定，但是減少流路的流動阻力、并且向分離膜元件供給流體、使透過時的流路穩(wěn)定化是重要的。從這些方面出發(fā)，從表面上部觀察的形狀有橢圓、圓、長圓、梯形、三角形、長方形、正方形、平行四邊形、菱形、不定形，并且可以使用將表面上部的形狀立體地原原本本地在表面方向上賦形的形狀、以放大形賦形的形狀、以縮小形賦形的形狀。
[0204]可以通過壓花加工賦予的分離膜的供給側(cè)表面的高低差可以通過改變加壓熱處理條件來自由地調(diào)整，從而滿足所要求的分離特性或水透過性能的條件。然而，如果分離膜的供給側(cè)表面的高低差過深，則流動阻力變小，但是元件化時可填充到容器中的膜薄片數(shù)變少。高低差小時，流路的流動阻力變大，分離特性或水透過性能降低。因此，元件的造水能力降低，為了增加造水量運轉(zhuǎn)成本增高。
[0205]因此，考慮到上述各種性能的平衡及運轉(zhuǎn)成本，分離膜中，分離膜供給側(cè)表面的高低差優(yōu)選為超過0.5mm且2.0mm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.6mm以上1.0mm以下。
[0206]可以通過與上述的分離膜透過側(cè)的高低差的情況中相同的方法，求出分離膜供給側(cè)表面的高低差。
[0207]溝寬優(yōu)選為0.2mm以上IOmm以下，更優(yōu)選為0.5mm以上3mm以下。
[0208]節(jié)距可以在溝寬的1/10倍以上50倍以下之間適當(dāng)設(shè)計。溝寬是指在存在高低差的表面上下沉的部位，節(jié)距是指在存在聞低差的表面中聞地方的最聞處至相鄰的聞地方的最高處的水平距離。
[0209]從與供給側(cè)流路材料的情況中相同的理由考慮，通過壓花加工而成為凸起的部分的投影面積比優(yōu)選為0.03以上0.5以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.10以上0.40以下，特別優(yōu)選為0.15以上0.35以下。
[0210]分離膜的面中“高低差”為分離膜本體的表面與流路材料的頂點之間的高低差(SP流路材料的高度)，并且在分離膜本體被凹凸加工的情況下，為凹部和凸部的高低差。
[0211](2-5)集水管
[0212]對集水管6的材質(zhì)、形狀、大小等沒有特別限定，只要其以能夠使透過水在其中流動的方式構(gòu)成即可。作為集水管6，可使用(例如)具有設(shè)置有多個孔的側(cè)面的圓筒狀部件。
[0213](2-6)第 I 形態(tài)
[0214]作為更具體的形態(tài)，圖8至圖10中示出了第I至第3形態(tài)的分離膜元件100A、100BU00C。圖8為將第I形態(tài)的分離膜元件100A部分地分解而示出的說明圖，在集水管6的周圍卷繞有多片分離膜I。另外，分離膜元件100A除了上述構(gòu)成，還具有以下構(gòu)成。
[0215]S卩，分離膜元件100A在其兩端(第I端及第2端)具有帶孔端板92。另外，在分離膜元件100A中，在卷圍的分離膜(以下稱為“卷圍體”)的外周面上卷圍有外裝體81。
[0216]需要說明的是，相對于后面所述的無孔端板91不具有原水可以通過的孔而言，帶孔端板92具有可使原水通過的多個孔。
[0217]另外，分離膜I形成信封狀膜11，并且如上所述在信封狀分離膜11的內(nèi)側(cè)布置有透過側(cè)流路材料31。在信封狀膜11之間布置有供給側(cè)流路材料32。
[0218]需要說明的是，為了方便，在圖8至圖10中透過側(cè)流路材料31以點狀示出，但如上所述透過流路材料的形狀并不限于該形狀。
[0219]下面，對使用分離膜元件100A的水處理進(jìn)行說明。從分離膜元件100A的第I端供給的原水101通過端板92的孔而流入供給側(cè)流路。由此，與分離膜I的供給側(cè)的面接觸的原水101通過分離膜I而分離為透過水102和濃縮水103。透過水102經(jīng)過透過側(cè)流路而流入集水管6。流過集水管6的透過水102從分離膜元件100A的第2端向分離膜元件100A的外面流出。濃縮水103流過供給側(cè)流路而從第2端設(shè)置的端板92的孔向分離膜元件100A的外部流出。
[0220](2-7)第 2 形態(tài)
[0221]參考圖9對本實施方式的分離膜元件100B進(jìn)行說明。需要說明的是，對已經(jīng)說明過的構(gòu)成要素，附上相同符號并省略其說明。
[0222]分離膜元件100B具有布置在第I端并且沒有孔的端板91、以及布置在第2端并且有孔的端板92。另外，分離膜元件100B具有進(jìn)一步纏繞在卷圍的分離膜I的最外面的多孔性部件82。
[0223]作為多孔性部件82，使用了具有能夠使原水通過的多個孔的部件。在多孔性部件82中設(shè)置的這些孔換句話說為原水供給口。多孔性部件82的材質(zhì)、大小、厚度、剛性等沒有特別限定，只要其具有多個孔即可。作為多孔性部件82，通過采用具有較小厚度的部件，可以增大分離膜元件的每單位體積的膜面積。
[0224]多孔性部件82的厚度為(例如)Imm以下、0.5mm以下、或0.2mm以下。另外，多孔性部件82可以是可以沿卷圍體的外周形狀變形、并且具有柔軟性或撓性的部件。更具體而言，作為多孔性部件82，可適用的是網(wǎng)、多孔膜等。網(wǎng)及多孔膜可以以能夠在內(nèi)部容納卷圍體的方式形成為筒狀，也可以為長條狀并纏繞在卷圍體的周圍。
[0225]多孔性部件82布置在分離膜元件100B的外周面。通過將多孔性部件82這樣設(shè)置，可以在分離膜元件100B的外周面設(shè)置孔?！巴庵苊妗碧貏e是指在分離膜元件100B的外周面整體當(dāng)中除了上述第I端的面和第2端的面以外的部分。在本實施方式中，多孔性部件82以覆蓋卷圍體的外周面的幾乎全體的方式布置。
[0226]根據(jù)本實施方式，原水從分離膜元件100B的外周面(卷圍體的外周面)供給。因而，即使分離膜元件100B重復(fù)運轉(zhuǎn)，或者分離膜元件100B在高壓條件下運轉(zhuǎn)，也可以抑制由于卷圍的分離膜I等沿長度方向被擠壓而引起的卷圍體的變形(所謂的疊縮)。此外，在本實施方式中，原水被從壓力容器(圖中未示出)和分離膜元件之間的間隙供給，因此抑制了原水的異常滯留的發(fā)生。
[0227]在分離膜元件100B中，第I端的端板為無孔端板91，因此原水不會從第I端的面流入分離膜元件100B內(nèi)。原水101相對于分離膜I從分離膜元件100B的外周面經(jīng)多孔性部件82而供給。如此供給的原水101通過分離膜而分為透過水102和濃縮水103。透過水102可以流過集水管6從分離膜元件100B的第2端取出。濃縮水103流過第2端的帶孔端板92的孔向分離膜元件100B外面流出。
[0228](2-8)第 3 形態(tài)
[0229]參考圖10對本實施方式的分離膜元件100C進(jìn)行說明。需要說明的是，對已經(jīng)說明過的構(gòu)成要素，附上相同符號并省略其說明。
[0230]分離膜元件100C除了具有分別布置在第I端和第2端的有孔的端板92以外，與第2形態(tài)中的元件相同。另外，與分離膜元件IOOB相同，分離膜元件100C也具有多孔性部件82。
[0231]通過該構(gòu)成，本實施方式中，原水101不僅通過多孔性部件82的孔而從分離膜元件100C的外周面向卷圍體供給，而且還通過第I端的帶孔端板92的孔而從分離膜元件100C的第I端供給至卷圍體。與第I形態(tài)的分離膜元件100A相同，透過水102和濃縮水103從第2端向分離膜元件100C的外部排出。
[0232]因為不僅僅從分離膜元件100C的一端(有孔的端板92)而且從分離膜元件100C的外周面向卷圍體供給原水，因此可抑制卷圍體的變形。另外，在本方式中，原水也是從壓力容器和分離膜元件之間的間隙供給，因此抑制了異常滯留的發(fā)生。
[0233][3.分離膜元件的制造方法]
[0234]分離膜元件的制造方法包括制造分離膜的工序。另外，制造分離膜的工序至少包括以下工序:
[0235]準(zhǔn)備分離膜本體的工序，所述分離膜本體具有基材和分離功能層，
[0236]通過熱來軟化具有與所述分離膜本體不同組成的材料的工序，
[0237]通過將軟化后的所述材料布置在所述分離膜本體的基材側(cè)的面上，從而形成透過側(cè)流路材料的工序，以及
[0238]通過將所述材料固化，從而將所述透過側(cè)流路材料固定在所述分離膜本體上的工序。
[0239]關(guān)于分離膜元件的制造方法中的各工序，說明如下。
[0240](3-1)分離膜本體的制造
[0241]關(guān)于分離膜本體的制造方法已經(jīng)在上面描述了，簡單總結(jié)如下。
[0242]將樹脂溶解于良溶劑中，將所獲得的樹脂溶液澆注到基材上并浸潰在純水中，從而使多孔性支持層和基材復(fù)合。然后，如上所述，在多孔性支持層上形成分離功能層。此外，根據(jù)需要，為了提高分離性能、透過性能，進(jìn)行氯、酸、堿、亞硝酸等化學(xué)處理，進(jìn)一步洗滌單體等從而制備分離膜本體的連續(xù)片材。
[0243]需要說明的是，也可以在化學(xué)處理之前或之后通過壓花等在分離膜本體中形成凹凸。
[0244]( 3-2 )透過側(cè)流路材料的布置
[0245]分離膜的制造方法具有在分離膜本體的透過側(cè)的面上設(shè)置不連續(xù)的流路材料的工序。該工序可以在分離膜制造的任意時間進(jìn)行。例如，可以在基材上形成多孔性支持層之前設(shè)置流路材料，也可以在設(shè)置多孔性支持層之后在形成分離功能層之前設(shè)置，還可以在形成分離功能層之后進(jìn)行上述化學(xué)處理之前或之后進(jìn)行設(shè)置。
[0246]布置流路材料的方法(例如)具有在分離膜上布置柔軟材料的工序、以及將其固化的工序。具體而言，在布置流路材料時，可利用紫外線固化樹脂、化學(xué)聚合、熱熔、干燥等。特別地，優(yōu)選使用熱熔，具體而言，包括利用熱來軟化樹脂等材料(即，熱熔融)的工序、在分離膜上布置軟化后的材料的工序、通過冷卻將該材料固化從而固定在分離膜上的工序。
[0247]作為布置流路材料的方法，可列舉(例如)涂布、印刷、噴霧等。另外，作為使用的器材，可列舉噴嘴型熱熔涂布機(jī)、噴霧型熱熔涂布機(jī)、平嘴型熱熔涂布機(jī)、輥型涂布機(jī)、擠出型涂布機(jī)、印刷機(jī)、噴霧器等。[0248](3-3)供給側(cè)流路的形成
[0249]當(dāng)供給側(cè)流路材料為由與分離膜本體不同的材料形成的不連續(xù)部件時，在供給側(cè)流路材料的形成中，可適用與透過流路材料的形成相同的方法和時機(jī)。
[0250]另外，也可以通過諸如壓花成型、水壓成型、壓延加工之類的方法賦予分離膜的供給側(cè)以高低差。
[0251]作為壓花成型法，可以列舉(例如)壓花輥加工等，并且可根據(jù)分離膜的熔點來適當(dāng)決定進(jìn)行該加工時的壓力和處理溫度。例如，當(dāng)分離膜具有包含環(huán)氧樹脂的多孔性支持層時，線壓優(yōu)選為lOkg/cm以上60kg/cm以下，加熱溫度優(yōu)選為40°C以上150°C以下。另外，當(dāng)具有含有聚砜等耐熱性樹脂的多孔性支持層時，線壓優(yōu)選為lOkg/cm以上70kg/cm以下，輥加熱溫度優(yōu)選為70°C以上160°C以下。如果是壓花輥加工，在任意情況中卷取速度均優(yōu)選為Im/分鐘以上20m/分鐘以下。
[0252]進(jìn)行壓花加工時，對輥的花紋的形狀沒有特別限定，但減少流路的壓力損失、并且向分離膜元件供給流體、使透過時的流路穩(wěn)定化是重要的。從這些方面考慮，對于從表面上部觀察的形狀，可以采用橢圓、圓、長圓、梯形、三角形、長方形、正方形、平行四邊形、菱形、不定形等。另外，也可以形成為立體高度越高的地方其寬度變小，并且相反也可以形成為越高的地方其寬度變寬，還可以與高度無關(guān)而以相同的寬度形成。
[0253]可以通過壓花加工賦予的分離膜的供給側(cè)表面的高低差可以通過改變加壓熱處理條件來自由調(diào)整，從而滿足所要求的分離特性或水透過性能的條件。
[0254]需要說明的是，如上所述，通過在分離膜本體上固定供給側(cè)流路材料從而進(jìn)行供給側(cè)流路的形成時，或者通過對膜進(jìn)行凹凸加工從而進(jìn)行供給側(cè)流路的形成時，也可以將這些供給側(cè)流路的形成工序視為分離膜的制造方法中的一個工序。
[0255]在供給側(cè)流路為網(wǎng)等連續(xù)形成的部件的情況下，通過在分離膜本體上布置透過側(cè)流路材料來制造分離膜之后，可以將該分離膜和供給側(cè)流路材料重合。
[0256](3-4)分離膜薄片的形成
[0257]如上所述，分離膜薄片可以以供給側(cè)的面面向內(nèi)側(cè)的方式通過折疊分離膜而形成，也可以以供給側(cè)的面相向的方式通過貼合不同的2片分離膜來形成。
[0258]分離膜元件的制造方法優(yōu)選具有在供給側(cè)的面上將分離膜的卷繞方向上的內(nèi)側(cè)端部密封的工序。在密封工序中，使2片分離膜以彼此的供給側(cè)的面相向的方式重疊。此夕卜，將重疊的分離膜的卷繞方向上的內(nèi)側(cè)端部，即圖5中的左側(cè)端部密封。
[0259]作為“密封”方法，可列舉:利用粘合劑或熱熔等的粘合、利用加熱或激光等的熔合、以及夾在橡膠制片材中的方法。利用粘合的密封最簡便且高效，因此特別優(yōu)選。
[0260]此時，在重疊的分離膜的內(nèi)側(cè)，可以布置與分離膜分別形成的供給側(cè)流路材料。如上所述，通過壓花或樹脂涂布等預(yù)先在分離膜的供給側(cè)的面上設(shè)置高低差，由此還可以省略供給側(cè)流路材料的布置。
[0261]供給側(cè)的面的密封和透過側(cè)的面的密封(信封狀膜的形成)可以先進(jìn)行任意一者，也可以一邊重疊分離膜、一邊使供給側(cè)的面的密封和透過側(cè)的面的密封并列進(jìn)行。但是，為了抑制卷繞時在分離膜上的褶皺的產(chǎn)生，優(yōu)選的是，以容許相鄰的分離膜通過卷繞而在長度方向上錯開的方式，在卷繞結(jié)束后完成寬度方向端部中的粘合劑或熱熔的固化等(即為了形成信封狀膜的固化等)。[0262](3-5)信封狀膜的形成
[0263]可以這樣形成信封狀膜:將I片分離膜以透過側(cè)面面向內(nèi)側(cè)的方式折疊并貼合，或者將2片膜以透過側(cè)面面向內(nèi)側(cè)的方式重疊并貼合。在長方形形狀的信封狀膜中，僅長度方向的一端開口而其他3邊密封。密封可以通過利用粘合劑或熱熔等的粘合、利用熱或激光等的熔合等來進(jìn)行。
[0264]關(guān)于用于形成信封狀膜的粘合劑，粘度優(yōu)選為40P以上150P以下的范圍，更優(yōu)選為50P以上120P以下。粘合劑粘度過高時，在將層疊的薄片卷圍在集水管上時，容易產(chǎn)生褶皺。褶皺有時會損害分離膜元件的性能。相反，粘合劑粘度過低時，粘合劑有時會從薄片的端部流出而污染裝置。另外，如果在要粘合的部分以外的部分附著有粘合劑，則在損害分離膜元件的性能的同時，由于流出的粘合劑的處理作業(yè)會使作業(yè)效率顯著下降。
[0265]粘合劑的涂布量優(yōu)選為這樣的量:在將薄片卷圍在集水管上之后，涂布有粘合劑的部分的寬度為IOmm以上IOOmm以下。由此，分離膜被確實地粘合，因此抑制原水向透過側(cè)的流入。另外，可以確保分離膜元件的有效膜面積也較大。
[0266]作為粘合劑，優(yōu)選為氨基甲酸乙酯系粘合劑，為了使粘度在40P以上150P以下的范圍，優(yōu)選為主劑異氰酸酯與固化劑多元醇以異氰酸酯/多元醇的重量比例為1/5以上I以下的方式混合之后的物質(zhì)。粘合劑的粘度為用B型粘度計(JIS K6833)對預(yù)先規(guī)定了主齊U、固化劑單體、以及配合比例的混合物的粘度進(jìn)行測定后得到的粘度。
[0267](3-6)分離膜的卷繞
[0268]在分離膜元件的制造中可以使用傳統(tǒng)的元件制作裝置。另外，作為元件制作方法，可以使用參考文獻(xiàn)(日本特公昭44-14216號公報、日本特公平4-11928號公報、日本特開平11-226366號公報)中記載的方法。詳細(xì)內(nèi)容如下。
[0269]將分離膜卷繞在集水管的周圍時，布置分離膜使得薄片的閉合端部(即信封狀膜的閉口部分)面向集水管。通過這種布置將分離膜卷繞在集水管的周圍，由此可以螺旋狀地卷繞分離膜。
[0270]在集水管中卷繞諸如特里科經(jīng)編針織物或基材之類的隔離物時，元件卷圍時涂布至集水管的粘合劑難以流動，這與抑制泄漏相關(guān)聯(lián)，從而進(jìn)一步穩(wěn)定地確保集水管周邊的流路。需要說明的是，可以使隔離物比集水管的圓周更長地卷繞。
[0271](3-7)其他工序
[0272]分離膜元件的制造方法也可以包含以下工序:在如上所述形成的分離膜的卷繞體的外側(cè)進(jìn)一步卷繞膜和長絲等；將集水管的長度方向上的分離膜的末端切齊的切邊、端板的安裝等進(jìn)一步的工序。
[0273][4.分離膜元件的應(yīng)用]
[0274]分離膜可以進(jìn)一步串聯(lián)或并聯(lián)連接并收納在壓力容器中，從而用作分離膜組件。
[0275]另外，上述分離膜元件、分離膜組件可以與向它們供給流體的泵、以及對該流體進(jìn)行前處理的裝置等組合，從而構(gòu)成流體分離裝置。通過使用該分離裝置，可以將(例如)原水分離為飲用水等透過水和沒有透過膜的濃縮水，從而得到符合目的的水。
[0276]若考慮到流體分離裝置的操作壓力越高，除去率就會越高，但是運轉(zhuǎn)所需要的能量也增加，另外，考慮到分離膜元件的供給流路、透過流路的保持性，則被處理水透過膜組件時的操作壓力優(yōu)選為0.2MPa以上5MPa以下。若原水溫度變高，則鹽除去率降低，而隨著溫度降低，膜透過流束也減少，因此原水溫度優(yōu)選為5°C以上45°C以下。另外，當(dāng)原水的pH為中性區(qū)域時，則即使原水為海水等高鹽濃度的液體，也可抑制鎂等水垢的產(chǎn)生，另外，也可抑制膜的劣化。
[0277]對通過分離膜元件處理的流體沒有特別限定，但在用在水處理的情況中，作為原水，可以列舉海水、鹽水、排水等含有500mg/L以上100g/L以下的TDS (Total DissolvedSolids:總?cè)芙夤腆w成分)的液狀混合物。通常，TDS是指總?cè)芙夤腆w成分的量，以“質(zhì)量+體積”表示，也可以將IL視作Ikg以“重量比”來表示。根據(jù)定義，可以使通過0.45微米過濾器過濾的溶液在39.50C以上40.50C以下的溫度下進(jìn)行蒸發(fā)，由殘留物的重量算得TDS，更加簡便的是由實用鹽度(S)來換算。
[0278]實施例
[0279]下面通過實施例來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說明，但是本發(fā)明并不以任何方式被這些實施例所限定。
[0280](分離膜透過側(cè)的高低差)
[0281]使用3f—.^ > ^公司制的高精度形狀測定系統(tǒng)KS-1100,從5cmX5cm的透過側(cè)的測定結(jié)果來分析平均的高度差。測定高低差為?ο μ m以上的30個地方，用各高度的值的總和值除以測定總地方個數(shù)從而求出。
[0282](透過流路材料的節(jié)距和間隔)
[0283]使用掃描電子顯微鏡(S-800)(日立制作所公司制)，以500倍的倍率對30個任意的流路材料截面進(jìn)行拍照， 測定200處的從分離膜的透過側(cè)的流路材料的頂點至相鄰流路材料的頂點之間的水平距離，將該平均值作為節(jié)距算出。
[0284]另外，關(guān)于間隔b，在測定節(jié)距的照片中以上述方法進(jìn)行測定。
[0285](流路材料的投影面積比)
[0286]與流路材料一起將分離膜切出5cm X 5cm，使用激光顯微鏡(從倍率為10~500倍中選擇)，移動鏡臺并測定該流路材料的整個投影面積。用從分離膜透過側(cè)或供給側(cè)對該流路材料投影時所獲得的投影面積除以切出面積，并將該值作為投影面積比。
[0287](造水量)
[0288]對于分離膜或分離膜元件，使用3.5重量％的食鹽水作為原水，在運轉(zhuǎn)壓力為
5.5MPa、運轉(zhuǎn)溫度為25°C、pH6.5 (回收率15%)的條件下運轉(zhuǎn)100小時。然后，在同一條件下，進(jìn)行10分鐘運轉(zhuǎn)從而獲得透過水。由該10分鐘的運轉(zhuǎn)所獲得的透過水的體積，將分離膜的每單位面積和每I天的透水量(立方米)表示為造水量(m3/天)。
[0289](脫鹽率(TDS去除率))
[0290]對于造水量測定中10分鐘運轉(zhuǎn)所使用的原水以及取樣的透過水，通過電導(dǎo)率測定求出TDS濃度，并由下式算出TDS去除率。
[0291]TDS去除率(％) =IOOX {1-(透過水中的TDS濃度/原水中的TDS濃度)}
[0292](缺陷率)
[0293]測定相對于全部壁狀物(透過側(cè)流路材料)的膜薄片長LI以及L3，基于缺陷率(％)=L3/L1 X 100的式子算出，在此基礎(chǔ)上求出每I個壁狀物的平均值，其中L3為相對于膜薄片長從離集水管遠(yuǎn)的端部起不存在壁狀物的距離或者在一面上涂布的距離。以下，將獲得的平均值表示為“缺陷率”。[0294](壓縮彈性模量)
[0295]將流路材料熔融成型為直徑10mm、厚度25mm的圓柱狀，使用^ 口 >萬能材料試驗器(RTF-2430) ( - -.τ > K * rM制)在壓縮速度為IOmm/分鐘、25°C下研究壓縮應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系，并算出所獲得曲線的初始梯度。該初始梯度即為壓縮彈性模量。
[0296](硼去除率)
[0297]用ICP發(fā)光分析裝置(日立制作所制，P-4010)對原水和透過水中的硼濃度進(jìn)行分析，從下式求出:
[0298]硼去除率(%) =100 X {1-(透過水中的硼濃度/原水中的硼濃度)}
[0299](抗彎性)
[0300]按照IS013934-11999，使用具有水平面和45°斜面的水平臺來測定抗彎性。具體而言，將分離膜切成寬度為25_從而獲得樣品。以分離器功能層與水平面相對的方式將分離膜樣品布置在水平面上。在使樣品的一端與斜面和水平面的邊界對齊的狀態(tài)下，用金屬板按壓樣品的另一端。接下來，一邊按壓樣品，一邊使金屬板向著斜面和水平面的邊界平穩(wěn)地滑動。測定樣品的頂端的中央部分與斜面接觸時的擠出長度(_)。所測定的長度即為分離膜的抗彎性。
[0301](實施例1)
[0302]向由聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維構(gòu)成的無紡布(線徑:1分特、厚度:約90μπκ透氣度:lcc/cm2/sec、密度0.80g/cm3)上，以180 μ m的厚度在室溫(25°C )下燒注聚砜的15.0重量％的DMF溶液，立刻浸潰于純水中并放置5分鐘，在80°C的溫水中浸潰I分鐘，由此制備由纖維強(qiáng)化聚砜支持膜形成的多孔性支持層(厚度130 μ m)。
[0303]其后，將由多孔性支持膜的聚砜形成的層的表面在m-PDA的3.8重量％水溶液中浸潰2分鐘，然后以垂直方向緩慢地提出。進(jìn)一步，通過從空氣噴嘴吹出氮氣將多余的水溶液從支持膜表面除去。
[0304]然后，以完全潤濕膜表面的方式涂布含有0.175重量％的均苯三甲酰氯的正癸烷溶液，并靜置I分鐘。然后，通過鼓風(fēng)將多余的溶液從膜上除去，并用80°C的熱水洗凈。
[0305]接下來，在分離膜整體上形成透過側(cè)流路材料。即，一邊將支承輥溫度調(diào)節(jié)為15°C，一邊使用凹版輥向分離膜的透過側(cè)的面涂布聚丙烯(商品名:F219DA、壓縮彈性模量:1.3GPa)。樹脂溫度為220°C，加工速度為3.0m/分鐘。凹版輥的表面上雕刻的圖案為Z字形排列的直徑為0.5mm的半球型點，點的節(jié)距為1.0mm。
[0306]關(guān)于所獲得的透過側(cè)流路材料的形狀，高度為0.26mm，流路材料寬度為0.5mm，第I方向和第2方向上相鄰的流路材料的間隔為0.4mm，節(jié)距為0.9mm，相對于分離膜本體的投影面積比為0.32。
[0307]此處，節(jié)距為透過側(cè)的面中，對200個地方測定的從分離膜的凸部頂點至相鄰的凸部頂點的水平距離的平均值。
[0308]在本實施例中，相鄰流路材料間的高低差為30μπι以下，分離膜的抗彎性為IOOmm0
[0309]將該分離膜切出43cm2并放入壓力容器中，在原水為3.5%的食鹽、運轉(zhuǎn)壓力為5.5MPa、運轉(zhuǎn)溫度為25°C、pH6.5下運轉(zhuǎn)(回收率15%)，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為0.72mVm2/天和99.61%，并且硼去除率為90.6%。將條件及評價結(jié)果總結(jié)并在表1中示出。[0310]實施例及比較例的條件及評價結(jié)果在表1-表7中示出。
[0311](實施例2)
[0312]將實施例1中獲得的分離膜以在分離膜元件中的有效面積為37.0m2的方式折疊并剪裁加工，并以網(wǎng)(厚度:0.7mm、節(jié)距:5mmX5mm、纖維直徑:350μπκ投影面積比:0.13)作為供給側(cè)流路材料，以寬度為900mm且薄片長為800mm制作26片薄片。
[0313]將由此獲得的薄片以螺旋狀纏繞在ABS制集水管(寬度:1，020mm、直徑:30mm，孔數(shù)40個X直線狀I(lǐng)列)上，進(jìn)一步在外周上纏繞膜。在以膠帶固定之后，通過進(jìn)行切邊、安裝端板以及長纖維纏繞來制作8英寸元件。需要說明的是，端板兩者均為有孔端板。即，在本實施例中制作了圖8中所示的第I形態(tài)的分離膜元件。
[0314]將分離膜元件放入壓力容器中，在原水為3.5%的食鹽、運轉(zhuǎn)壓力為5.5MPa、運轉(zhuǎn)溫度為25 °C、pH6.5下運轉(zhuǎn)(回收率15%)，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為24.0m3/天和99.61%，并且硼去除率為90.6%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0315](實施例3)
[0316]以下，關(guān)于沒有特別提及的條件，按照實施例1相同的方式制作分離膜。
[0317]使用裝有狹縫寬度為0.5mm、節(jié)距為0.9mm的梳形墊片的涂布機(jī)，一邊將支承輥溫度調(diào)節(jié)為20°C，一邊在樹脂溫度為220°C、加工速度為3.0m/分鐘下以直線狀在分離膜本體的透過側(cè)的面上涂布樹脂，從而形成透過側(cè)流路材料。使用的樹脂為聚丙烯(商品名:F219DA、壓縮彈性模量:1.3GPa)。需要說明的是，涂布透過側(cè)流路材料的方向(S卩，透過側(cè)流路材料的長度方向)平行于分離膜本體的長度方向(即，作為基材的無紡布的長度方向)。
[0318]形成的透過側(cè)流路材料的高度為0.26mm、寬度為0.5mm、與集水管長度方向所成的角度為90°、在第I方向上流路材料間隔為0.4mm、節(jié)距為0.9mm。另外，相鄰的流路材料的高低差為30μπι以下，透過側(cè)流路材料相對于分離膜本體的投影面積比為0.55。透過側(cè)流路材料的缺陷率為0%。分離膜的抗彎性為190mm。
[0319]將分離膜切出43cm2并放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為0.72m3/m2/天和99.63%，硼去除率為90.7%。
[0320](實施例4)
[0321]將實施例3中獲得的分離膜以分離膜的長度方向相對于集水管的長度方向垂直的方式設(shè)置，并按照與實施例2相同的方式制作8英寸元件。
[0322]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為23.3m3/天和99.61%，硼去除率為90.6%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0323](實施例5)
[0324]除了缺陷率為12%以外，全部以與實施例3中同樣的方式制作分離膜。然后，以與實施例2中相同的方式制作分離膜元件。
[0325]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為21.1m3/天和99.61%，硼去除率為90.6%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0326](實施例6)[0327]除了缺陷率為25%以外，全部以與實施例3中同樣的方式制作分離膜。然后，以與實施例2中相同的方式制作分離膜元件。
[0328]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為19.5m3/天和99.62%，硼去除率為90.4%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0329](實施例7)
[0330]除了將透過側(cè)流路材料的高度設(shè)為0.32mm以外，以與實施例3中相同的方式制作分離膜。接下來，除了將分離膜元件的有效膜面積設(shè)為36m2以外，全部以與實施例2中相同的方式制作分離膜元件。
[0331]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為23.3m3/天和99.61%，硼去除率為90.6%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0332](實施例8)
[0333]除了使用實施例3所獲得的分離膜、將作為供給側(cè)流路材料的網(wǎng)的厚度設(shè)為0.95_、并且將分離膜元件的有效膜面積設(shè)為31m2以外，全部以與實施例2中相同的方式制作分尚1 旲兀件。
[0334]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為19.0m3/天和99.63%，硼去除率為90.5%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0335](實施例9)
[0336]將實施例3中獲得的分離膜以在分離膜元件中的有效面積為0.5m2的方式折疊并剪裁加工，并以網(wǎng)(厚度:510 μ m、節(jié)距:2mmX2mm、纖維直徑:255 μ m、投影面積比:0.21)作為供給側(cè)流路材料，以寬度200mm制作2片薄片。
[0337]然后，一邊向ABS制集水管(寬度:300mm、外徑:17mm，孔數(shù)8個X直線狀2列)纏繞，一邊制作以螺旋狀纏繞2片薄片而成的分離膜元件，在外周上纏繞膜，并用膠帶固定之后，進(jìn)行切邊、安裝端板，制作2英寸元件。
[0338]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為0.156m3/天和99.69%，硼去除率為90.9%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0339](實施例10)
[0340]除了將透過側(cè)流路材料的高度設(shè)為0.11mm，并將分離膜元件的有效膜面積設(shè)為0.56m2以外,全部以與實施例9中相同的方式制作分離膜兀件。
[0341]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為0.170m3/天和99.69%，硼去除率為90.9%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0342](實施例11)
[0343]除了將薄片數(shù)設(shè)為I片(薄片長1，600mm)，并將分離膜元件的有效膜面積設(shè)為0.49m2以外，全部以與實施例9中相同的方式制作分離膜元件。
[0344]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為0.167m3/天和99.69%，硼去除率為90.9%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0345](實施例12)
[0346]將實施例3中獲得的分離膜以在分離膜元件中的有效面積為0.5m2的方式折疊并剪裁加工，并以網(wǎng)(厚度:510 μ m、節(jié)距:2mmX2mm、纖維直徑:255 μ m、投影面積比:0.21)作為供給側(cè)流路材料，以寬度200mm制作6片薄片。
[0347]然后，一邊向ABS制集水管(寬度:300mm、外徑:17mm，孔數(shù)8個X直線狀2列)纏繞，一邊制作以螺旋狀纏繞2片薄片而成的分離膜元件，在外周上纏繞膜，并用膠帶固定之后，進(jìn)行切邊、安裝端板，制作3英寸元件。
[0348]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為0.500m3/天和99.69%，硼去除率為90.9%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0349](實施例13)
[0350]除了將透過側(cè)流路材料的截面形狀設(shè)為半圓形(寬度:0.5mm)以外，全部以與實施例3中相同的方式制作分離膜。使用該分離膜，以與實施例2相同的方式制作分離膜元件。
[0351]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為23.0m3/天和99.61%，硼去除率為90.6%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0352](實施例14)
[0353]除了將聚酯長纖維無紡布(線徑:1分特、厚度:約90 μ m、透氣度:1.0cc/cm2/sec,多孔性支持層側(cè)表層的纖維取向度:40°、與多孔性支持層相對一側(cè)的表層中的纖維取向度:20°、密度0.80g/cm3)作為基材以外，全部以與實施例3中相同的方式制作分離膜。使用該分離膜，以與實施例2相同的方式制作分離膜元件。
[0354]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為23.4m3/天和99.70%，硼去除率為90.8%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0355](實施例15)
[0356]除了將聚酯長纖維無紡布(線徑:1分特、厚度:約90 μ m、透氣度:1.0cc/cm2/sec、多孔性支持層側(cè)表層的纖維取向度:40°、與多孔性支持層相對一側(cè)的表層中的纖維取向度:20°、密度0.80g/cm3)作為基材，并且相對于聚丙烯添加25重量％的碳酸鈣(和光純藥工業(yè)株式會社制)以外，全部以與實施例3中相同的方式制作分離膜。另外，以與實施例2相同的方式制作分離膜元件。分離膜的抗彎性為210_。透過側(cè)流路材料的壓縮彈性模量為 1.5GPa。
[0357]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為23.5m3/天和99.61%，硼去除率為90.6%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0358](實施例16)
[0359]關(guān)于透過側(cè)流路材料的形成條件，除了將改性聚烯烴系熱熔(PK-100S，壓縮彈性模量:0.1IGPa)作為樹脂、并將樹脂溫度變更為170°C、加工速度變更為6.0m/分鐘以外，全部以與實施例3中相同的方式制作分離膜。使用該分離膜，以與實施例2相同的方式制作分離膜元件。分離膜的抗彎性為110mm。
[0360]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為21.7m3/天和99.62%，硼去除率為90.8%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0361](實施例17)
[0362]關(guān)于透過側(cè)流路材料的形成條件，除了將聚烯烴系熱熔(商品名:PHC_9275，壓縮彈性模量:0.18GPa)作為樹脂、并將樹脂溫度變更為180°C、加工速度變更為11.0m/分鐘以夕卜，全部以與實施例3中相同的方式制作分離膜。使用該分離膜，以與實施例2相同的方式制作分離膜元件。分離膜的抗彎性為140_。
[0363]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為21.Sm3/天和99.61%，硼去除率為90.6%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0364](實施例18)
[0365]關(guān)于透過側(cè)流路材料的形成條件，除了相對于聚烯烴系熱熔添加25重量％的硅酸鎂(和光純藥工業(yè)株式會社制)以外，全部以與實施例17中相同的方式制作分離膜，并進(jìn)一步制作分離膜元件。分離膜的抗彎性為150mm。透過側(cè)流路材料的壓縮彈性模量為0.25GPa。
[0366]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為22.0m3/天和99.61%，硼去除率為90.6%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0367](實施例19)
[0368]關(guān)于透過側(cè)流路材料的形成條件，除了將聚對苯二甲酸乙二醇酯(商品名:PET200，壓縮彈性模量:2.9GPa)作為樹脂、并將樹脂溫度變更為280°C、加工速度變更為
2.0m/分鐘以外，全部以與實施例3中相同的方式制作分離膜。使用該分離膜，以與實施例2相同的方式制作分離膜元件。分離膜的抗彎性為250_。
[0369]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為23.8m3/天和99.60%,硼去除率為90.3%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0370](實施例2O)
[0371]關(guān)于透過側(cè)流路材料的形成條件，除了將聚苯乙烯(商品名:CR_2500，壓縮彈性模量:3.5GPa)作為樹脂、并將樹脂溫度變更為250°C、加工速度變更為2.0m/分鐘以外，全部以與實施例3中相同的方式制作分離膜。使用該分離膜，以與實施例2相同的方式制作分離膜元件。分離膜的抗彎性為290mm。
[0372]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為23.9m3/天和99.59%，硼去除率為90.0%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0373](實施例21)
[0374]關(guān)于透過側(cè)流路材料的形成條件，除了相對于聚苯乙烯添加25重量％的碳酸鈣(和光純藥工業(yè)株式會社制)，并使壓縮彈性模量為4.0GPa以外，全部以與實施例20中相同的方式制作分離膜。使用該分離膜，以與實施例2相同的方式制作分離膜元件。需要說明的是，分離膜的抗彎性為320mm。
[0375]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為24.0m3/天和99.58%，硼去除率為90.0%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0376](實施例22)
[0377]關(guān)于透過側(cè)流路材料的形成條件，除了相對于聚苯乙烯添加50重量％的硅酸鎂(和光純藥工業(yè)株式會社制)以外，全部以與實施例20中相同的方式制作分離膜。使用該分離膜，以與實施例2相同的方式制作分離膜元件。透過側(cè)流路材料的壓縮彈性模量為
4.2GPa，分離膜的抗彎性為390_。
[0378]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為24.0m3/天和99.50%,穩(wěn)定性為89.7%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0379](實施例23 )
[0380]按照與實施例2中相同的方式，將實施例3制備的分離膜以螺旋狀纏繞在集水管的周圍，從而制作卷圍體。用筒狀連續(xù)擠出成型的網(wǎng)(厚度:0.7mm、節(jié)距:5mmX5mm、纖維直徑:350 μ m、投影面積比:0.13)被覆卷圍體的外周面。對被覆的卷圍體的兩端進(jìn)行切邊之后，在卷圍體的一端安裝無孔端板(相當(dāng)于第I端板91)、在卷圍體的另一端安裝有孔端板(相當(dāng)于第2端板92)。本實施例的分離膜元件只在分離膜元件的外周面上具有原水供給口，其相當(dāng)于圖9中所示的第2形態(tài)的分離膜元件100B。
[0381]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為22.4m3/天和99.61%，硼去除率為90.0%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0382](實施例24)
[0383]在卷圍體的兩端安裝有孔端板(相當(dāng)于第2端板92)。本實施例的分離膜元件在分離膜元件的外周面和端部兩者上均具有供給口，其相當(dāng)于圖10中所示的第3形態(tài)的分離膜元件100C。
[0384]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為23.1m3/天和99.61%，硼去除率為90.1%。需要說明的是，加壓過濾前后的流路材料的高度的變形量為40%以下。
[0385](比較例I)
[0386]除了使用具有連續(xù)形狀的特里科經(jīng)編針織物(厚度:280 μ m、溝寬:400 μ m、壟寬:300 μ m、溝深:105 μ m、聚對苯二甲酸乙二醇酯制)作為布置在透過側(cè)的透過側(cè)流路材料以夕卜，全部以與實施例2相同的方式制作分離膜兀件。
[0387]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為21.1m3/天和99.67%，硼去除率為90.4%。
[0388](比較例2)
[0389]關(guān)于形成透過側(cè)流路材料的條件，除了將乙烯醋酸乙烯酯系熱熔(701A，壓縮彈性模量:0.04GPa)作為樹脂、并將樹脂溫度變更為115°C、加工速度變更為5.0m/分鐘以外，全部以與實施例3中相同的方式制作分離膜。使用該分離膜，以與實施例2相同的方式制作分離膜元件。需要說明的是，分離膜的抗彎性為170mm。
[0390]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為9.7m3/天和99.67%，硼去除率為90.3%。
[0391](比較例3)
[0392]關(guān)于形成透過側(cè)流路材料的條件，除了將烯烴系熱熔(2705，壓縮彈性模量:
0.08GPa)作為樹脂、并將樹脂溫度變更為145°C、加工速度變更為7.0m/分鐘以外，全部以與實施例3中相同的方式制作分離膜。使用該分離膜，以與實施例2相同的方式制作分離膜元件。需要說明的是，分離膜的抗彎性為170mm。
[0393]將分離膜元件放入壓力容器中，在上述條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)并獲得透過水，結(jié)果，造水量及脫鹽率分別為10.1m3/天和99.61%，穩(wěn)定性為90.3%。
[0394]由結(jié)果可知，實施例的分離膜和分離膜元件具有高造水性能、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)性能和優(yōu)異的去除性能。
[0395][表 I]
【權(quán)利要求】
1.一種分離膜，其為具有分離膜本體和固定在所述分離膜本體上的流路材料的分離膜，其特征在于， 所述流路材料的壓縮彈性模量為0.1GPa以上5.0GPa以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離膜，其特征在于，所述分離膜的抗彎性為400mm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分離膜，其特征在于，在原水溫度為25°C以下且壓力為5.5MPa以下運轉(zhuǎn)時，所述流路材料的高度的變形率為40%以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的分離膜，其特征在于，所述分離膜本體具有供給側(cè)的面和透過側(cè)的面， 所述流路材料被設(shè)置在所述透過側(cè)的面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的分離膜，其中所述流路材料由與所述分離膜功能層不同的材料形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的分離膜，其特征在于，所述流路材料和所述分離膜表面的高度為30 μ m以上800 μ m以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的分離膜，其特征在于，所述流路材料在第I方向上不連續(xù)地設(shè)置在所述分離膜本體上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的分離膜，其特征在于，所述流路材料在與所述第I方向垂直的方向上連續(xù)地設(shè)置在所述分離膜本體的一端至另一端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的分離膜，其特征在于，相鄰的流路材料的間隔為0.05mm以上5_以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的分離膜，其特征在于，所述流路材料由熱塑性樹脂形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的分離膜，其特征在于，所述分離膜本體具有基材、設(shè)置在所述基材上的多孔性支持層、以及設(shè)置在所述多孔性支持層上的分離功能層， 所述基材為長纖維無紡布。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的分離膜，其中所述長纖維無紡布中，與所述多孔性支持層相對一側(cè)的表層中的纖維比所述多孔性支持層一側(cè)的表層中的纖維更縱向取向。
13.一種分離膜元件，其具有集水管、以及權(quán)利要求1至12中任一項所述的分離膜， 所述分離膜被布置為使得所述第I方向沿著所述集水管的長度方向、并且被卷繞在所述集水管的周圍。
14.一種分離膜的制造方法，包括: 準(zhǔn)備分離膜本體的工序，所述分離膜本體至少具有基材以及分離功能層， 通過熱來軟化壓縮彈性模量為0.1GPa以上5.0GPa以下的材料的工序， 通過將軟化后的所述材料布置在所述分離膜本體的基材一側(cè)的面上，從而形成透過側(cè)流路材料的工序，以及 通過將所述材料固化，使得所述透過側(cè)流路材料固定在所述分離膜本體上的工序。
【文檔編號】B01D63/00GK103842055SQ201280048049
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月29日
【發(fā)明者】廣澤洋帆, 小巖雅和, 高木健太朗, 岡本宜記, 山田博之, 浜田剛志, 大音勝文, 木村將弘 申請人:東麗株式會社