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JP2009050759A - Spiral type separation membrane element - Google Patents

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JP2009050759A
JP2009050759A JP2007217530A JP2007217530A JP2009050759A JP 2009050759 A JP2009050759 A JP 2009050759A JP 2007217530 A JP2007217530 A JP 2007217530A JP 2007217530 A JP2007217530 A JP 2007217530A JP 2009050759 A JP2009050759 A JP 2009050759A
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Japan
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supply
separation membrane
protrusion
yarn
membrane element
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JP2007217530A
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Japanese (ja)
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Masashi Beppu
雅志 別府
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】供給側の圧力損失を増加させずに濃度分極を抑制できるスパイラル型分離膜エレメントを提供する。
【解決手段】分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中空状中心管の周りに巻きつけられているスパイラル型分離膜エレメントにおいて、前記供給側流路材は、複数の糸(1,2)が格子状に交差して形成されたネットと、複数の糸(1,2)の少なくとも一部に設けられた突起物(3)とを含み、突起物(3)は、糸(1,2)で囲まれた単位格子(4)内に突き出していることを特徴とするスパイラル型分離膜エレメントとする。
【選択図】図1
A spiral separation membrane element capable of suppressing concentration polarization without increasing pressure loss on the supply side is provided.
In a spiral separation membrane element in which one or more of a separation membrane, a supply-side flow channel material, and a permeation-side flow channel material are wound around a perforated hollow central tube, the supply-side flow The road material includes a net formed by crossing a plurality of threads (1, 2) in a lattice shape, and a protrusion (3) provided on at least a part of the plurality of threads (1, 2), The protrusion (3) is a spiral separation membrane element characterized by protruding into the unit cell (4) surrounded by the threads (1, 2).
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、液体中に浮遊及び溶存している成分を分離するスパイラル型分離膜エレメントに関する。   The present invention relates to a spiral separation membrane element that separates components suspended and dissolved in a liquid.

従来、スパイラル型分離膜エレメントの構造としては、分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中空状中心管の周りに巻きつけられたものが知られている(例えば、特許文献1〜3等)。   Conventionally, as a structure of a spiral type separation membrane element, one or more of a separation membrane, a supply side flow channel material and a permeate side flow channel material is wound around a perforated hollow central tube. (For example, Patent Documents 1 to 3).

上記供給側流路材には、通常ネット状のものが使用されている。この供給側流路材は、供給液の流路を確保すると同時に、分離膜面の表面更新を促進して濃度分極を抑制する機能が要求される。濃度分極が生じると、膜面の浸透圧が増加することにより、透過液量が低下する等の弊害が生じるおそれがある。   A net-like material is usually used for the supply side channel material. The supply-side flow path material is required to have a function of suppressing concentration polarization by ensuring the flow path of the supply liquid and at the same time promoting the surface renewal of the separation membrane surface. When concentration polarization occurs, the osmotic pressure on the membrane surface may increase, which may cause problems such as a decrease in the amount of permeate.

濃度分極を抑制するためには、供給側流路材の厚さを薄くして膜面上における供給液の線速度を大きくする方法があるが、この場合、供給液中の浮遊成分が流路を閉塞させることによって、供給側の圧力損失が大きくなるおそれがある。供給側の圧力損失が大きくなると、供給液を供給するポンプの必要動力が大きくなることによって電力費が高くなる上、エレメントが破損する場合がある。
特開平02−273520号公報 特開平08−332489号公報 特開平10−005554号公報
In order to suppress concentration polarization, there is a method of increasing the linear velocity of the supply liquid on the membrane surface by reducing the thickness of the supply-side flow path material. The pressure loss on the supply side may increase due to the blockage. When the pressure loss on the supply side increases, the required power of the pump for supplying the supply liquid increases, resulting in an increase in power cost and damage to the element.
Japanese Patent Laid-Open No. 02-273520 Japanese Patent Laid-Open No. 08-332489 JP-A-10-005554

本発明の目的は、上記問題を解決するため、供給側の圧力損失を増加させずに濃度分極を抑制できるスパイラル型分離膜エレメントを提供することにある。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a spiral separation membrane element capable of suppressing concentration polarization without increasing pressure loss on the supply side.

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、以下に示すスパイラル型分離膜エレメントにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above object can be achieved by the spiral separation membrane element shown below, and has completed the present invention.

すなわち、本発明のスパイラル型分離膜エレメントは、分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中空状中心管の周りに巻きつけられているスパイラル型分離膜エレメントにおいて、前記供給側流路材は、複数の糸が格子状に交差して形成されたネットと、前記複数の糸の少なくとも一部に設けられた突起物とを含み、前記突起物は、前記糸で囲まれた単位格子内に突き出していることを特徴とする。   That is, the spiral separation membrane element of the present invention is a spiral separation in which one or more of the separation membrane, the supply-side channel material, and the permeation-side channel material are wound around a perforated hollow central tube. In the membrane element, the supply-side channel material includes a net formed by crossing a plurality of yarns in a lattice shape, and a protrusion provided on at least a part of the plurality of yarns, And protruding in a unit cell surrounded by the yarn.

本発明のスパイラル型分離膜エレメントは、糸に設けられた突起物が、糸で囲まれた単位格子内に突き出しているため、膜面上において乱流が促進され、膜面の表面更新が促進される。また、上記突起物は、糸のように連続的に設けられるものではないため、供給液流れの阻害や、供給液中の浮遊成分による流路の閉塞が生じにくい。これにより、供給側の圧力損失を増加させずに濃度分極を抑制できる。   In the spiral separation membrane element of the present invention, since the protrusions provided on the yarn protrude into the unit cell surrounded by the yarn, the turbulent flow is promoted on the membrane surface and the surface renewal of the membrane surface is promoted. Is done. In addition, since the protrusions are not provided continuously like a thread, the supply liquid flow is not obstructed and the flow path is not easily blocked by a floating component in the supply liquid. Thereby, concentration polarization can be suppressed without increasing the pressure loss on the supply side.

本発明において、前記ネットが、第1糸で構成される第1層と第2糸で構成される第2層とからなる2層構造を有している場合は、前記突起物は、前記ネットの前記第2層側に露出した前記第1糸、及び前記ネットの前記第1層側に露出した前記第2糸の少なくとも一方に設けられていることが好ましい。供給側流路材全体の厚みの増大を防ぐことができるため、膜面上における供給液の線速度の低下を防ぐことができる。これにより、濃度分極を容易に抑制することができる。この場合、前記突起物は、供給液流れ面と直交する方向の厚みが、当該突起物が設けられた糸に交差する糸の糸径と略同等又はそれ以下であることが好ましい。供給側流路材の厚みを、前記糸で構成されたネットの厚みと略同等にすることができるため、濃度分極をより容易に抑制することができるからである。   In the present invention, when the net has a two-layer structure including a first layer composed of a first thread and a second layer composed of a second thread, the protrusion is formed of the net It is preferable that it is provided on at least one of the first yarn exposed on the second layer side and the second yarn exposed on the first layer side of the net. Since an increase in the thickness of the entire supply-side channel material can be prevented, a decrease in the linear velocity of the supply liquid on the membrane surface can be prevented. Thereby, concentration polarization can be easily suppressed. In this case, it is preferable that the protrusion has a thickness in a direction orthogonal to the supply liquid flow surface substantially equal to or less than the yarn diameter of the yarn intersecting with the yarn provided with the protrusion. This is because the thickness of the supply-side channel material can be made substantially equal to the thickness of the net made of the yarn, so that concentration polarization can be more easily suppressed.

また、前記突起物は、供給液流れ方向に沿って略等間隔で設けられていることが好ましい。供給液流れの抵抗が増大する箇所を分散できるため、圧力損失の増加を抑制する効果がより有効に発揮されるからである。   Moreover, it is preferable that the protrusions are provided at substantially equal intervals along the supply liquid flow direction. This is because the portion where the resistance of the supply liquid flow increases can be dispersed, and the effect of suppressing the increase in pressure loss is more effectively exhibited.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1(A)は、本発明のスパイラル型分離膜エレメントに使用される供給側流路材の一例を示す部分平面図である。また、図1(B)は、図1(A)のI-I線断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a partial plan view showing an example of a supply-side channel material used in the spiral separation membrane element of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line I-I in FIG.

本発明のスパイラル型分離膜エレメントは、分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中空状中心管の周りに巻きつけられている構造を有する。かかる膜エレメントは、前記の特許文献1〜3にも詳細に記載されており、供給側流路材以外の構成に関しては、従来公知の分離膜、透過側流路材、中空状中心管などが何れも採用できる。例えば、供給側流路材と透過側流路材が複数用いられる場合には、複数の膜リーフが中空状中心管の周りに巻きつけられた構造となる。   The spiral separation membrane element of the present invention has a structure in which one or more of a separation membrane, a supply-side channel material and a permeation-side channel material are wound around a perforated hollow central tube. Such membrane elements are also described in detail in the above-mentioned Patent Documents 1 to 3, and regarding configurations other than the supply-side channel material, conventionally known separation membranes, permeation-side channel materials, hollow central tubes, etc. Either can be adopted. For example, when a plurality of supply-side channel materials and permeation-side channel materials are used, a plurality of membrane leaves are wound around a hollow central tube.

図1(A)に示すように、本発明で用いられる供給側流路材は、図1(A)において左下から右上に向かって延びる複数の糸1と、これらの糸1と格子状に交差する複数の糸2と、糸1に設けられた複数の突起物3とを含む。即ち、本発明で用いられる供給側流路材は、糸1,2により形成されるネットと、複数の突起物3とを含む。また、図1(B)に示すように、糸1,2により形成されるネットは、糸1で構成される第1層11と糸2で構成される第2層12とからなる2層構造を有している。そして、突起物3は、上記ネットの第2層12側に露出した糸1に設けられており、かつ糸1,2で囲まれた単位格子4(図1(A)参照)内に突き出している。本発明によれば、突起物3が単位格子4内に突き出しているため、図示しない分離膜面上において乱流が促進され、膜面の表面更新が促進される。また、突起物3は、糸1,2のように連続的に設けられるものではないため、供給液流れの阻害や、供給液中の浮遊成分による流路の閉塞が生じにくい。これにより、供給側の圧力損失を増加させずに濃度分極を抑制できる。また、突起物3は、上記ネットの第2層12側に露出した糸1に設けられているため、供給側流路材の厚みの増大を防ぐことができる。これにより、膜面上における供給液の線速度の低下を防ぐことができるため、濃度分極を容易に抑制することができる。   As shown in FIG. 1A, the supply-side flow path material used in the present invention includes a plurality of yarns 1 extending from the lower left to the upper right in FIG. And a plurality of protrusions 3 provided on the yarn 1. That is, the supply-side channel material used in the present invention includes a net formed by the threads 1 and 2 and a plurality of protrusions 3. Further, as shown in FIG. 1B, the net formed by the threads 1 and 2 is a two-layer structure including a first layer 11 composed of the thread 1 and a second layer 12 composed of the thread 2. have. The protrusion 3 is provided on the thread 1 exposed on the second layer 12 side of the net and protrudes into the unit cell 4 (see FIG. 1A) surrounded by the threads 1 and 2. Yes. According to the present invention, since the protrusion 3 protrudes into the unit cell 4, turbulence is promoted on the separation membrane surface (not shown), and the surface renewal of the membrane surface is promoted. Further, since the protrusions 3 are not provided continuously like the yarns 1 and 2, the flow of the supply liquid is not obstructed and the flow path is not easily blocked by the floating component in the supply liquid. Thereby, concentration polarization can be suppressed without increasing the pressure loss on the supply side. Moreover, since the protrusion 3 is provided in the thread | yarn 1 exposed to the 2nd layer 12 side of the said net | network, the increase in the thickness of a supply side flow-path material can be prevented. Thereby, since the fall of the linear velocity of the supply liquid on a film surface can be prevented, concentration polarization can be suppressed easily.

糸1,2の素材としては、特に限定されず、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のプラスチック材料が例示できる。また、糸1,2により形成されるネットの厚みは、0.5mm以上2.0mm以下が好ましい。上記ネットの厚みを薄くすると、膜面上における供給液の線速度が大きくなるため、濃度分極を抑制できる。一方、ネットの厚みを厚くすると、供給液中の浮遊成分による流路の閉塞を防ぐことができるため、供給液を供給するポンプの必要動力を低減することができる。上記ネットの厚みは、図1(A)に示す例では、糸1,2が交差する交点部5における厚みであり、最低10点以上を測定した平均厚みとするのが好ましい。厚みの測定方法としては、厚みゲ−ジによる測定や、光学顕微鏡、CCDカメラ等の拡大装置で測定する方法がある。なお、以下に示す数値(糸のピッチ、糸の交差角度、突起物の突き出し長さ)についても、最低10点以上を測定した平均値とするのが好ましい。   The material for the threads 1 and 2 is not particularly limited, and examples thereof include plastic materials such as polyethylene resin and polypropylene resin. Further, the thickness of the net formed by the yarns 1 and 2 is preferably 0.5 mm or more and 2.0 mm or less. When the thickness of the net is reduced, the linear velocity of the supply liquid on the film surface increases, so that concentration polarization can be suppressed. On the other hand, when the thickness of the net is increased, blockage of the flow path due to floating components in the supply liquid can be prevented, so that the required power of the pump that supplies the supply liquid can be reduced. In the example shown in FIG. 1 (A), the thickness of the net is the thickness at the intersection 5 where the yarns 1 and 2 intersect, and is preferably an average thickness measured at least 10 points. As a method for measuring the thickness, there are a method using a thickness gauge and a method using a magnifier such as an optical microscope or a CCD camera. The following numerical values (yarn pitch, yarn crossing angle, protrusion protrusion length) are preferably average values obtained by measuring at least 10 points.

糸1のピッチP及び糸2のピッチPは、いずれも1〜15mmが好ましい。ピッチを小さくすると、膜面上において乱流が促進され、膜面の表面更新が促進される。これにより、濃度分極を抑制することができる。一方、ピッチを大きくすると、圧力損失を低減することができる。なお、糸1のピッチP及び糸2のピッチPは同じでも異なっていてもよい。 Pitch P 2 of the pitch P 1 and thread 2 thread 1 are all 1~15mm are preferred. When the pitch is reduced, turbulent flow is promoted on the film surface, and surface renewal of the film surface is promoted. Thereby, concentration polarization can be suppressed. On the other hand, when the pitch is increased, the pressure loss can be reduced. The pitch P 2 of the pitch P 1 and thread 2 thread 1 may be the same or different.

糸1と糸2との交差角度θは、50〜120度が好ましい。一般的に、交差角度θが小さいと、流路の圧力損失を小さくできる(特許第3230490号参照)。一方、交差角度θが大きいと、膜面上において乱流が促進され、膜面の表面更新が促進される。これにより、濃度分極を抑制することができる。   The crossing angle θ between the yarn 1 and the yarn 2 is preferably 50 to 120 degrees. Generally, when the crossing angle θ is small, the pressure loss of the flow path can be reduced (see Japanese Patent No. 3230490). On the other hand, when the crossing angle θ is large, turbulent flow is promoted on the film surface, and surface renewal of the film surface is promoted. Thereby, concentration polarization can be suppressed.

突起物3の突き出し長さLと、突起物3が設けられた糸のピッチとの比(図1(A)の場合は、L/P)は、例えば0.1〜0.8の範囲であり、好ましくは0.2〜0.6の範囲である。上記比の値を小さくすると、圧力損失を低減することができる。一方、上記比の値を大きくすると、濃度分極を抑制することができる。 The ratio between the protrusion length L of the protrusion 3 and the pitch of the yarn provided with the protrusion 3 (L / P 1 in the case of FIG. 1A) is, for example, in the range of 0.1 to 0.8. Preferably, it is the range of 0.2-0.6. If the value of the ratio is reduced, the pressure loss can be reduced. On the other hand, when the value of the ratio is increased, concentration polarization can be suppressed.

糸1,2は、マルチフィラメントでもモノフィラメントでもよいが、供給液流れの妨げとなりにくいモノフィラメントが好ましい。また、糸1,2は、供給液流れを安定に維持するためには、融着や接着などにより相互に固着されているものが好ましい。特に、濃度分極の抑制と、供給側の圧力損失の低減を両立させるためには、融着法や剪断法等によって糸1,2が押出されて一体成形されているものが好ましい。   The yarns 1 and 2 may be multifilaments or monofilaments, but monofilaments that are unlikely to hinder the supply liquid flow are preferable. Further, the yarns 1 and 2 are preferably fixed to each other by fusion, adhesion, or the like in order to stably maintain the supply liquid flow. In particular, in order to achieve both suppression of concentration polarization and reduction of pressure loss on the supply side, it is preferable that the yarns 1 and 2 are extruded and integrally formed by a fusion method, a shearing method, or the like.

突起物3は、図1(A),(B)に示す例では糸1のみに設けられているが、糸2のみに設けられていてもよく、糸1,2の両方に設けられていてもよい。また、突起物3の個数も限定されず、1つであってもよいし、図1(A),(B)に示す例のように複数であってもよい。また、突起物3は、図1(B)に示すように、供給液流れ面と直交する方向の厚みTが、当該突起物3が設けられた糸1に交差する糸2の糸径と略同等(又はそれ以下)であることが好ましい。供給側流路材の厚みを、糸1,2で構成されたネットの厚みと略同等にすることができるため、濃度分極をより容易に抑制することができるからである。なお、上記「突起物3の厚みTが糸径と略同等」とは、突起物3の厚みT、及び当該突起物3が設けられた糸1に交差する糸2の糸径を、それぞれランダムに10箇所測定して平均値を算出し、突起物3の厚みTの平均値が、糸2の糸径の平均値の±15%以内となる場合を指す。この際の測定方法としては、光学顕微鏡やCCDカメラ等の拡大装置で測定する方法が好ましい。   In the example shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), the protrusion 3 is provided only on the thread 1, but may be provided only on the thread 2, and may be provided on both the threads 1 and 2. Also good. Further, the number of the protrusions 3 is not limited, and may be one, or may be plural as in the examples shown in FIGS. Further, as shown in FIG. 1 (B), the protrusion 3 has a thickness T in a direction orthogonal to the supply liquid flow surface substantially equal to the yarn diameter of the yarn 2 intersecting the yarn 1 provided with the protrusion 3. It is preferable that they are equivalent (or less). This is because the thickness of the supply-side channel material can be made substantially equal to the thickness of the net composed of the yarns 1 and 2, so that concentration polarization can be more easily suppressed. “The thickness T of the projection 3 is substantially equal to the yarn diameter” means that the thickness T of the projection 3 and the yarn diameter of the yarn 2 intersecting the yarn 1 provided with the projection 3 are randomly selected. 10 points are measured to calculate an average value, and the average value of the thickness T of the protrusion 3 is within ± 15% of the average value of the yarn diameter of the yarn 2. As a measuring method at this time, a method of measuring with an enlargement device such as an optical microscope or a CCD camera is preferable.

突起物3の間隔は、図1(A)に示す例のように、供給液流れ方向に沿って略等間隔で設けられていてもよいし、不規則に設けられていてもよい。ただし、突起物3の間隔が供給液流れ方向に沿って略等間隔で設けられている場合は、供給液流れの抵抗が増大する箇所を分散できるため、圧力損失の増加を抑制する効果がより有効に発揮される。ここで、「突起物3の間隔」とは、供給液流れ方向に沿って隣接する突起物3の中央部間の間隔をいう。なお、上記「略等間隔」とは、突起物3の間隔をランダムに10箇所測定し、測定箇所の全ての値がその平均値の±15%以内となる場合を指す。この際の測定方法としては、光学顕微鏡やCCDカメラ等の拡大装置で測定する方法が好ましい。   The intervals of the protrusions 3 may be provided at substantially equal intervals along the supply liquid flow direction as in the example shown in FIG. 1A, or may be provided irregularly. However, when the intervals between the protrusions 3 are provided at substantially equal intervals along the supply liquid flow direction, the portions where the resistance of the supply liquid flow increases can be dispersed, so that the effect of suppressing an increase in pressure loss is more effective. Effectively demonstrated. Here, the “interval between the protrusions 3” refers to an interval between the central portions of the protrusions 3 adjacent in the supply liquid flow direction. The “substantially equidistant spacing” refers to a case where the spacing of the protrusions 3 is measured at 10 random locations and all values at the measurement locations are within ± 15% of the average value. As a measuring method at this time, a method of measuring with an enlargement device such as an optical microscope or a CCD camera is preferable.

図1(A)に示す突起物3を設ける方法については、まず、突起物3を形成するための糸(以下、「突起物形成用糸」という)及び糸2と、糸1とが格子状に交差するネットを形成する。この際、突起物形成用糸が糸2間に配置されるようにする。次いで、突起物形成用糸の一部6(図1(A)の突起物3間において破線で示す部分)を切断して除去することにより、突起物3を設けることができる。なお、本発明において、突起物を設ける方法は、上記方法に限定されず、例えばネットを形成した後に、ネットを構成する糸の所望の位置に突起物を接着剤等で固着させる方法を用いてもよい。この場合の、突起物の材料や形状は特に限定されない。また、各々の突起物は、同じものであっても異なっていてもよい。   With respect to the method of providing the protrusion 3 shown in FIG. 1A, first, a thread for forming the protrusion 3 (hereinafter referred to as “projection forming thread”), the thread 2, and the thread 1 are in a lattice shape. Form a net that intersects At this time, the protrusion forming yarn is arranged between the yarns 2. Next, the protrusion 3 can be provided by cutting and removing a part 6 of the protrusion-forming yarn (a portion indicated by a broken line between the protrusions 3 in FIG. 1A). In the present invention, the method of providing the protrusion is not limited to the above method. For example, after forming the net, a method of fixing the protrusion to the desired position of the yarn constituting the net with an adhesive or the like is used. Also good. In this case, the material and shape of the protrusion are not particularly limited. Moreover, each protrusion may be the same or different.

以上、本発明で用いられる供給側流路材の一例について説明したが、本発明は上記例に限定されない。例えば、図1(A)では、糸2に沿った突起物3の設置ピッチが糸1のピッチPと同じ場合について例示しているが、図2に示す例のように、突起物3の設置ピッチを、糸1のピッチPの倍にし、かつ、隣接する突起物3の列7に対して突起物3が交互に配置されるようにしてもよい。また、図2の変形例として、図3(A),(B)に示す例のように、隣接する糸2間に突起物3の列を2列配置してもよいし、図4(A),(B)に示す例のように、隣接する糸2間に突起物3の列を3列配置してもよい。ここで、図3(B)及び図4(B)は、それぞれ図3(A)のII-II線断面図及び図4(A)のIII-III線断面図であり、いずれも突起物形成用糸の一部6が残存している。なお、突起物を接着剤で固着させる方法等を用いれば、突起物形成用糸の一部が残存しない供給側流路材を形成することができる。 As mentioned above, although the example of the supply side channel material used by this invention was demonstrated, this invention is not limited to the said example. For example, in FIG. 1 (A), the although the installation pitch of protrusions 3 along the yarn 2 is illustrated for the case same as the pitch P 1 of the thread 1, as in the example shown in FIG. 2, the projections 3 the installation pitch, and the multiple of the pitch P 1 of the thread 1, and may be protrusions 3 with respect to the column 7 of the projection 3 adjacent are alternately arranged. As a modification of FIG. 2, two rows of protrusions 3 may be arranged between adjacent yarns 2 as in the example shown in FIGS. 3A and 3B, or FIG. ), (B), three rows of protrusions 3 may be arranged between adjacent yarns 2. Here, FIG. 3 (B) and FIG. 4 (B) are respectively a sectional view taken along line II-II in FIG. 3 (A) and a sectional view taken along line III-III in FIG. 4 (A). A part 6 of the yarn remains. In addition, if the method etc. which adhere a protrusion with an adhesive agent etc. are used, the supply side channel material in which a part of protrusion formation thread | yarn will not remain can be formed.

また、図示はしないが、隣接する糸2間に突起物3の列を4列以上配置してもよいし、隣接する糸1間に突起物3の列を1列又は複数列配置してもよい。さらに、図5に示す例のように、糸1,2の交点部5間の全てに突起物3を配置してもよい。図5では、突起物3は、第2層12(図1(B)参照)側に露出した糸1、及び第1層11(図1(B)参照)側に露出した糸2の双方に設けられている。この例でも、膜面上における供給液の線速度の低下を防ぐことができるため、濃度分極を容易に抑制することができる。   Although not shown, four or more rows of protrusions 3 may be disposed between adjacent yarns 2, or one or more rows of protrusions 3 may be disposed between adjacent yarns 1. Good. Further, as in the example shown in FIG. 5, the protrusions 3 may be arranged at all points between the intersection portions 5 of the yarns 1 and 2. In FIG. 5, the protrusions 3 are formed on both the yarn 1 exposed on the second layer 12 (see FIG. 1B) side and the yarn 2 exposed on the first layer 11 (see FIG. 1B) side. Is provided. Also in this example, since the decrease in the linear velocity of the supply liquid on the film surface can be prevented, concentration polarization can be easily suppressed.

本発明のスパイラル型分離膜エレメントは、逆浸透ろ過、限外ろ過、精密ろ過など、何れのろ過方法にも利用でき、その用途も限定されないが、上記のような供給側流路材は、主に逆浸透膜によって濁質の多い水をろ過する場合や、海水やかん水などの淡水化を処理目的とする場合に、特にその効果が発揮される。   The spiral separation membrane element of the present invention can be used for any filtration method such as reverse osmosis filtration, ultrafiltration, and microfiltration, and its use is not limited. In particular, this effect is particularly effective when filtering turbid water with a reverse osmosis membrane or desalinating seawater or brine.

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(供給側流路材)
実施例1,2及び比較例1〜3として、表1に示すポリプロピレン樹脂製供給側流路材を用意し、それぞれ平行平板セル(C10−T;流路幅35mm、流路長135mm)にセットし、純水を流したときの流量と圧力損失の関係を図6に示した。ここで、実施例1及び実施例2は、それぞれ上述した図3(A),(B)及び図4(A),(B)に示す供給側流路材であり、比較例1〜3は、突起物が設けられていない(即ち、従来のネットからなる)供給側流路材である。実施例1,2において突起物3を形成する際は、上述したように突起物形成用糸を用いて所望の箇所を切断して形成する方法を用いた。なお、実施例1,2では、供給液流れ面と直交する方向における突起物3の厚みTは、糸1,2の糸径(0.32mm)と略同等とした。また、表1では、いずれの項目についても、ランダムに10箇所測定した値の平均値を示している。
(Supply channel material)
As Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, the polypropylene resin supply side flow path materials shown in Table 1 were prepared and set in parallel plate cells (C10-T; flow path width 35 mm, flow path length 135 mm), respectively. FIG. 6 shows the relationship between the flow rate when pure water is flowed and the pressure loss. Here, Example 1 and Example 2 are the supply-side flow path materials shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B) and FIGS. 4 (A) and 4 (B), respectively. , A supply-side flow path material provided with no protrusions (that is, made of a conventional net). When forming the protrusion 3 in Examples 1 and 2, as described above, a method of cutting and forming a desired portion using the protrusion forming yarn was used. In Examples 1 and 2, the thickness T of the protrusion 3 in the direction orthogonal to the supply liquid flow surface was substantially equal to the yarn diameter (0.32 mm) of the yarns 1 and 2. Moreover, in Table 1, the average value of the value measured 10 places at random is shown about any item.

Figure 2009050759
Figure 2009050759

図6に示すように、実施例1,2の供給側流路材は、比較例1,3と比較して、圧力損失値が20%以上低かった。   As shown in FIG. 6, the pressure loss values of the supply side channel materials of Examples 1 and 2 were 20% or more lower than those of Comparative Examples 1 and 3.

(スパイラル型逆浸透膜エレメント)
実施例1及び比較例1,2の供給側流路材を用いて、長さ1016mm、有効膜面積37.0m2のスパイラル型逆浸透膜エレメントを作製し、圧力容器に装填した状態で純水を流したときの供給水(純水)の流量と圧力損失の関係を図7に示した。C10−Tで確認された圧力損失の低下は、実際のエレメントでも確認できた。また、上述した各スパイラル型逆浸透膜エレメントについて、NaCl水溶液(濃度:1500ppm)を用いてエレメント性能を確認した結果を表2に示した。この際の評価条件は、操作圧力が1.55MPaで、回収率が15%であった。
(Spiral reverse osmosis membrane element)
A spiral reverse osmosis membrane element having a length of 1016 mm and an effective membrane area of 37.0 m 2 was prepared using the supply-side channel material of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, and pure water in a state where it was loaded in a pressure vessel. FIG. 7 shows the relationship between the flow rate of the supply water (pure water) and the pressure loss when the water is passed. The decrease in pressure loss confirmed with C10-T was also confirmed with actual elements. Table 2 shows the results of element performance confirmation using the aqueous NaCl solution (concentration: 1500 ppm) for each spiral reverse osmosis membrane element described above. The evaluation conditions at this time were an operating pressure of 1.55 MPa and a recovery rate of 15%.

Figure 2009050759
Figure 2009050759

比較例2の供給側流路材を使用したエレメントは、図7に示すように圧力損失については低いが、表2に示すエレメント性能(NaCl阻止率及び透過水量)も低く、濃度分極が発生していると考えられる。一方、実施例1の供給側流路材を使用したエレメントは、圧力損失が低く、しかもエレメント性能は比較例1と同等の値を有していた。即ち、実施例1によれば、圧力損失を比較例1,3よりも低減でき、かつエレメント性能を比較例1と同等に維持できることがわかった。さらに、比較例2よりもエレメント性能が高いことから、濃度分極を抑制するのに充分な乱流効果が得られることがわかった。この結果から、本発明によれば、供給側の圧力損失を増加させずに濃度分極を抑制できるスパイラル型分離膜エレメントを提供できることがわかった。   The element using the supply-side channel material of Comparative Example 2 has a low pressure loss as shown in FIG. 7, but the element performance (NaCl rejection and permeated water amount) shown in Table 2 is also low, and concentration polarization occurs. It is thought that. On the other hand, the element using the supply side channel material of Example 1 had low pressure loss, and the element performance had a value equivalent to that of Comparative Example 1. That is, according to Example 1, it turned out that pressure loss can be reduced rather than Comparative Examples 1 and 3, and element performance can be maintained equal to Comparative Example 1. Furthermore, since the element performance was higher than that of Comparative Example 2, it was found that a turbulent flow effect sufficient to suppress concentration polarization was obtained. From this result, it was found that according to the present invention, it is possible to provide a spiral separation membrane element capable of suppressing concentration polarization without increasing the pressure loss on the supply side.

(A)は本発明のスパイラル型分離膜エレメントに使用される供給側流路材の一例を示す部分平面図であり、(B)は(A)のI-I線断面図である。(A) is a partial top view which shows an example of the supply side flow path material used for the spiral type separation membrane element of this invention, (B) is the II sectional view taken on the line of (A). 本発明のスパイラル型分離膜エレメントに使用される供給側流路材の別の一例を示す部分平面図である。It is a fragmentary top view which shows another example of the supply side channel material used for the spiral type separation membrane element of this invention. (A)は本発明のスパイラル型分離膜エレメントに使用される供給側流路材の別の一例を示す部分平面図であり、(B)は(A)のII-II線断面図である。(A) is a fragmentary top view which shows another example of the supply side flow path material used for the spiral separation membrane element of this invention, (B) is the II-II sectional view taken on the line of (A). (A)は本発明のスパイラル型分離膜エレメントに使用される供給側流路材の別の一例を示す部分平面図であり、(B)は(A)のIII-III線断面図である。(A) is a partial top view which shows another example of the supply-side flow path material used for the spiral type separation membrane element of this invention, (B) is the III-III sectional view taken on the line of (A). 本発明のスパイラル型分離膜エレメントに使用される供給側流路材の別の一例を示す部分平面図である。It is a fragmentary top view which shows another example of the supply side channel material used for the spiral type separation membrane element of this invention. 実施例1,2及び比較例1〜3の供給側流路材に純水を流したときの流量と圧力損失の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the flow volume and pressure loss when flowing pure water through the supply side channel material of Examples 1, 2 and Comparative Examples 1-3. 実施例1及び比較例1,2の供給側流路材を用いたスパイラル型逆浸透膜エレメントに純水を流したときの供給水流量と圧力損失の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the flow rate of supply water, and a pressure loss when flowing pure water through the spiral type reverse osmosis membrane element using the supply side channel material of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.

符号の説明Explanation of symbols

1,2 糸
3 突起物
4 単位格子
5 交点部
11 第1層
12 第2層
L 突起物の突き出し長さ
1, ピッチ
T 突起物の厚み
θ 交差角度
1, 2 Thread 3 Projection 4 Unit lattice 5 Intersection part 11 First layer 12 Second layer L Projection length P 1, P 2 Pitch T Projection thickness θ Crossing angle

Claims (4)

分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中空状中心管の周りに巻きつけられているスパイラル型分離膜エレメントにおいて、
前記供給側流路材は、複数の糸が格子状に交差して形成されたネットと、前記複数の糸の少なくとも一部に設けられた突起物とを含み、
前記突起物は、前記糸で囲まれた単位格子内に突き出していることを特徴とするスパイラル型分離膜エレメント。
In a spiral type separation membrane element in which one or more of a separation membrane, a supply-side flow passage material and a permeation-side flow passage material are wound around a perforated hollow central tube,
The supply-side channel material includes a net formed by crossing a plurality of yarns in a lattice shape, and a protrusion provided on at least a part of the plurality of yarns,
The spiral separation membrane element, wherein the protrusion protrudes into a unit cell surrounded by the thread.
前記ネットは、第1糸で構成される第1層と第2糸で構成される第2層とからなる2層構造を有し、
前記突起物は、前記ネットの前記第2層側に露出した前記第1糸、及び前記ネットの前記第1層側に露出した前記第2糸の少なくとも一方に設けられている請求項1に記載のスパイラル型分離膜エレメント。
The net has a two-layer structure including a first layer composed of a first thread and a second layer composed of a second thread,
The protrusion is provided on at least one of the first yarn exposed on the second layer side of the net and the second yarn exposed on the first layer side of the net. Spiral separation membrane element.
前記突起物は、供給液流れ面と直交する方向の厚みが、当該突起物が設けられた糸に交差する糸の糸径と略同等又はそれ以下である請求項2に記載のスパイラル型分離膜エレメント。   3. The spiral separation membrane according to claim 2, wherein the protrusion has a thickness in a direction orthogonal to a supply liquid flow surface substantially equal to or less than a yarn diameter of a yarn that intersects the yarn provided with the protrusion. element. 前記突起物は、供給液流れ方向に沿って略等間隔で設けられている請求項1〜3のいずれか1項に記載のスパイラル型分離膜エレメント。   The spiral projection membrane element according to any one of claims 1 to 3, wherein the protrusions are provided at substantially equal intervals along a supply liquid flow direction.
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