JPH06178917A - 中空糸膜モジュ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】中空糸膜束の片端が自由状態であっても、エア
−スクラビング法により、中空糸膜の絡み合いなく高効
率で洗浄できる外圧式の中空糸膜モジュ−ルを提供す
る。 【構成】ケ−ス内に中空糸膜群を収容し、中空糸膜群の
一端を固定し、他端を自由状態とした膜モジュ−ルにお
いて、上記中空糸膜群を複数箇の子束に分割し、各子束
の自由端又はその近傍箇所を結束部材で結束した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体の濾過等に使用する
中空糸膜モジュ−ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原液の濾過、精製、濃縮あるいは有価物
の回収等に膜モジュ−ルを使用することがある。この膜
モジュ−ルには、各種の形式のものが存在するが、就
中、中空糸膜モジュ−ルにおいては、単位容積当たりの
膜面積を大きくでき、特に、外圧式においては、内圧式
に較べ、圧力損失、洗浄等の点において有利であり、多
用されている。

【０００３】膜モジュ−ルにおいては、経時的な膜汚染
による濾過流速の低下が避けられず、適時、膜洗浄を行
って濾過流速を一定値以上に保持することが必要であ
る。従来、外圧式の中空糸膜結束の洗浄方法として、膜
モジュ−ルのケ−ス内に原液の充満下、ケ−ス一端より
エア−を注入し、膜外面をエア−混合液流に曝する、所
謂、エア−スクラビング法、濾過水貯槽の濾過水を中空
糸膜内に圧送する、逆洗法等が公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中空糸
膜モジュ−ルのうち、中空糸膜束の一端を固定支持し、
他端を自由状態とした外圧式中空糸膜モジュ−ルを、上
記のエア−スクラビング法、逆洗法により洗浄すると、
個々の中空糸膜が乱雑に運動し、中空糸膜同士が絡み合
って膜破損が生じ易い。

【０００５】かかる不具合を解消するために、中空糸膜
束の外周に可撓性の多孔質保護体を隙間を介在させるこ
となく密接に被せることが提案されている（特開昭５９
−１４７６０３号）。この提案は、中空糸膜束を保護体
で包み、中空糸膜が絡み合うような動きをするのを排除
することにあり、保護体による中空糸膜束の締め付けを
強くするほど、中空糸膜のそのような動きの排除に有効
である。

【０００６】しかしながら、中空糸膜束を保護体で包む
と、中空糸膜間に間隙を保持することが困難となり、エ
ア−スクラビング法の場合、エア−混合液流を中空糸膜
束内の中空糸膜に沿って流動させ難くなり、洗浄効率の
低下が避けられない。

【０００７】本発明の目的は、中空糸膜束の片端が自由
状態であっても、エア−スクラビング法により、中空糸
膜の絡み合いなく高効率で洗浄できる外圧式の中空糸膜
モジュ−ルを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の中空糸膜モジュ
−ルは、ケ−ス内に中空糸膜群を収容し、中空糸膜群の
一端を固定し、他端を自由状態とした膜モジュ−ルにお
いて、上記中空糸膜群を複数箇の子束に分割し、各子束
の自由端又はその近傍箇所を結束部材で結束したことを
特徴とする構成である。

【０００９】

【作用】中空糸膜は直径１ｍｍ前後の合成樹脂体であ
り、相当の弾性的挙動を呈し、子束の一の中空糸膜に外
力が作用すると、その力が結束箇所を経て他の中空糸膜
にも作用し、外力が子束全体で負担される結果、曲げ又
は捩じれ外力に対する中空糸膜の剛性が高く、従って、
中空糸膜の絡み合いが生じ難くなる。

【００１０】また、中空糸膜子束間に充分な間隙があ
り、一の子束においても、結束が局部的であり、この結
束以外の部分には中空糸膜間に通常通り隙間が存在する
から、エア−スクラビング洗浄時、エア−混合液流がそ
れら隙間に沿って流動され、効率のよい膜洗浄を行うこ
とができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の実施例を示す説明図である。図１に
おいて、１は縦型筒状ケ−スである。２は筒状ケ−ス１
内に収容した中空糸膜群であリ、通常、中空糸の外径は
０．０２〜２ｍｍφであり、本数は数十本から数千本で
ある。この中空糸膜には、精密濾過膜、限外濾過膜、逆
浸透分離膜の何れをも使用でき、例えば、ポリビニルア
ルコ−ル系、ポリオレフィン系、ポリスルホン系、ポリ
アクリロニトリル系、ポリアミド系等のポリマ−が使用
される。

【００１２】３は筒状ケ−ス１の一端に樹脂の注入によ
り設けた樹脂隔壁（エポキシ系、ウレタン系、シリコ−
ン系等の硬化性樹脂の単独層、または積層）であり、こ
の樹脂隔壁３に中空糸膜群２の一端部２１を固定支持
し、中空糸膜の一端211を当該樹脂隔壁３の外面に開口
してある。他方、中空糸膜の他端212は閉塞し（この閉
塞には、毛細管現象を利用して、シリコ−ン系，ウレタ
ン系等の樹脂を浸入させるか、中空糸膜内を吸引減圧し
て同上樹脂を浸入させる方法を使用できる）、自由状態
としてある。更に、中空糸膜群２を複数の子束２０，…
に分割し、各子束２０を自由端（他端）において結束部
材４で結束してある。

【００１３】１１は筒状ケ−ス１の他端に設けた原水流
入口である。３１，…は樹脂隔壁３に等間隔を隔てて設
けた複数箇の原水流出孔であり、その個数は、１〜１０
とされる。

【００１４】５は継手であり、隔壁５１により原水室ａ
と濾過水室ｂとに仕切り、その隔壁５１に原水流通用管
５２，…を水密に貫設し、原水室ａには濃縮原水流出口
５３を、濾過水室ｂには濾過水取出口５４をそれぞれ設
けてある。この継手５を筒状ケ−ス１の一端にＶバンド
等により連結し、原水流通用管５２を樹脂隔壁３の原水
流出孔３１にＯリング（図示せず）を介して水密に挿入
してある。

【００１５】この外圧式中空糸膜モジュ−ルにおいて
は、原水が原水流入口１１よりケ−ス１内に供給され、
ケ−ス１内において、原水が中空糸膜群２によって濾過
され、この濾過により中空糸膜内に現れた濾過水が継手
５の濾過水室ｂを経て濾過水取出口５４から取り出され
ていく。

【００１６】他方、上記の濾過によって濃縮された原水
が原水流出孔３１並びに原水流通用管５２を経て継手５
の濃縮原水流出口５３から流出していく。また、膜洗浄
には、逆洗法とエア−スクラビング法法とが併用され
る。上記外圧式中空糸膜モジュ−ルは、通常、縦向きで
設置され、エア−スクラビング洗浄時、ケ−ス下端の原
水流入口１１からケ−ス１内にエア−が注入される。

【００１７】このエア−の注入に伴いエア−混合液流が
中空糸膜に接触し、中空糸膜子束２０が曲げ変形や捩じ
れ変形の合成された複雑な変形を呈しようとするが、中
空糸膜子束２０の自由端が結束されており、各子束の中
空糸膜が独立して変形することがなく、曲げ力やねじれ
力が子束を構成する全中空糸膜で分担される結果、中空
糸膜の曲げ変形や捩じれ変形を充分に抑制でき、中空糸
膜同士の絡み合いをよく防止できる。

【００１８】上記の子束２０，２０間には充分な隙間が
存在し、また各子束における結束箇所の長さが全長のご
く一部であり、他の部分の中空糸膜間には通常通り隙間
が存在するから、エア−スクラビング洗浄時、エア−混
合液流をこれらの隙間に沿って流動させ得、中空糸膜の
洗浄を効率よく行うことができる。

【００１９】本発明において、結束材には、結束材で覆
われた子束部分の中空糸膜にも原水を滞留なく接触させ
得るように、充分に大きなメッシュまたは孔径のネツト
または多孔体、例えば、ホリエチレン、ポリプロピレン
等のプラスチック、ゴムまたはポリウレタン等の弾性体
のネツトあるいは多孔シ−ト等を使用することが好まし
い。

【００２０】これらの結束材においては、伸縮性を有
し、中空糸膜子束に比較的小さな締め付け力で装着で
き、結束箇所の子束部分の中空糸膜間にもある程度の隙
間を保持させることができる。

【００２１】上記子束の結束部分の中空糸膜間の隙間は
他の子束部分の中空糸膜間の隙間に較べ小であり、子束
の結束部分の長さを余り長くすると、全体として子束内
での中空糸膜間の隙間が少なくなり、洗浄効率の低下が
招来されるので、子束の結束部分の長さは子束の有効長
（樹脂隔壁の内側面から自由端までの長さ）の３０％以
下とすることが妥当である（結束上からは、最小限１％
は必要である）。

【００２２】本発明の中空糸膜結束においては、結束材
をできるだけ小さな締め付け力で子束上に装着すること
が好ましく、この場合、結束材の子束からの抜脱を防止
するために、図２に示すように、子束２０の自由端ｅよ
りもやや上方の位置に結束材４を装着することが好まし
い。

【００２３】ただし、長さＬの部分では、中空糸膜が独
立して曲げ又は捩じれ変形し、この長さＬを余り長くす
ると、この部分で中空糸膜同士の絡み合いが惹起される
ので、長さＬは５０ｃｍ以下とすることが妥当である。

【００２４】本発明において、子束を構成する中空糸膜
の本数を多くするほど、曲げまたは捩じれ剛性の増大度
を高くでき、中空糸膜同士の絡み合いの防止には有利で
あるが、他方、子束の外径が大となり、上記エア−スク
ラビング洗浄時、子束内部をエア−混合液流に接触させ
ることが困難となって洗浄効率の低下が招来されるの
で、子束を構成する中空糸膜の本数は３０〜１００本
（通常、子束数にして、３〜１０束程度）とすることが
好ましい。

【００２５】本発明の中空糸膜モジュ−ルにおいては、
中空糸膜の絡み合いによる膜破損を排除してエア−スク
ラビング法により膜洗浄でき、高濾過流速並びに高塩除
去率で濾過を行うことができる。このことは、次の実施
例と比較例との対比からも明かである。

【００２６】実施例１ 内径１２６ｍｍφ、厚さ７ｍｍ、長さ１０００ｍｍのア
クリル樹脂製ケ−スに外径１．６０ｍｍφ、厚さ０．４
０ｍｍのポリスルホン製中空糸膜１０００本を収容し、
原液通路孔成形用ピンを７本挿通したキャップでケ−ス
一端を閉じ、ケ−ス一端を下側にして全体を遠心注型器
にセットし、ケ−ス一端にエポキシ樹脂接着剤を注入し
て遠心注型により樹脂隔壁を成形し、中空糸膜の一端を
樹脂隔壁の表面に開口させた。

【００２７】そして、中空糸膜群を５個の子束に分割
し、自由端をポリエチレン製ネツト（長さは、中空糸膜
の有効長さの１０％の長さ）で結束した。更に、遠心注
型の終了後、中空糸膜内を吸引減圧して中空糸膜の他端
にウレタン樹脂を２５ｍｍ浸入させ、当該他端を閉塞し
た。

【００２８】実施例２ 子束の束数を１０束とした以外、実施例１に同じとし
た。

【００２９】実施例３ 中空糸膜の総本数を１６００本とし、子束の束数を８束
とした以外、実施例１に同じとした。

【００３０】比較例 ポリエチレン製ネツトを使用しない以外、実施例１に同
じとした。これらの実施例品並びに比較例品のそれぞれ
につき、上記した縦型設置にてケ−ス内に水を満たした
状態で、ケ−ス下端の原水流入口よりエア−流量、３．
０Nm³/h，１分間通気・５秒間停止の条件で１ヵ月間エ
ア−スクラビング洗浄を行ったところ、実施例品には、
中空糸膜の絡み合い並びに膜損傷が全く観られなかった
が、比較例品においては、中空糸膜の絡み合いが観察さ
れ、５本の膜破損（折損）が観られた。

【００３１】

【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュ−ルは、上述し
た通りの構成であり、中空糸膜の子束を結束してあるか
ら、中空糸膜の曲げ又は捩じれに対する剛性を高めるこ
とができ、エア−スクラビング法により洗浄しても中空
糸膜の曲げ又は捩じれ変形をよく防止でき、中空糸膜同
士の絡み合いとこの絡み合いに基づく膜破損を充分に防
止できる。

【００３２】また、子束間に充分な隙間が存在し、ま
た、子束の結束箇所以外の部分には通常通り隙間が存在
するから、エア−スクラビング法による膜洗浄時、これ
らの隙間での充分なエア−混合液流の流動により効果的
な膜洗浄が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す説明図である。

【図２】本発明の別の実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ケ−ス １１ 原水流入口 ２ 中空糸膜群 ２０ 中空糸膜の子束 211 中空糸膜の一端 212 中空糸膜の他端 ４ 結束部材 ３ 樹脂隔壁 ５３ 濃縮原水流出口 ５４ 濾過水取出し口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケ−ス内に中空糸膜群を収容し、中空糸膜
   群の一端を固定し、他端を自由状態とした膜モジュ−ル
   において、上記中空糸膜群を複数箇の子束に分割し、各
   子束の自由端又はその近傍箇所を結束部材で結束したこ
   とを特徴とする中空糸膜モジュ−ル。
2. 【請求項２】結束部材がネットまたは多孔体である請求
   項１記載の中空糸膜モジュ−ル。