JPH022834A - 流体分離素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体混合物の成分を分離するのに用いられる
選択透過膜中空繊維膜（セルロースアセテート系中空繊
維膜を除く）からなる流体分離素子の装置方法に関する
。

一般に選択透過性膜を用いて流体混合物から各成分を分
離したり、濃縮したりするには、逆浸透、限外−過の原
理が応用される。この際の流体分離速度は膜面積に比例
するため、いかにして単位容積当たりの膜面積を大きく
するかが膜分離を行うに当たっての課題であり、その解
決手段として中空繊維膜からなる繊維束を組み込んだ流
体分離素子が開発された。

中空１ａ維束を用いた流体分離素子は、該中空繊維束を
ケース中に収容し、繊維束の端部を樹脂によって接着す
るとともに繊維間隙を閉塞し、中空繊維束を固定し、か
つケース内を２つの区画に隔離している。流体分離素子
の例を示す図面の一部切欠正面図について説明すると、
ケースｌ中には、選択透過性中空繊維束２が収容されて
ψる。この中空繊維束２は、Ｕ字型に折返され、両端部
は樹脂層３，３１で接着、固定されるとともに繊維間隙
が閉塞されている。従って樹脂層３内では、中空繊維束
２が貫通して反対何に開口しており、樹脂層３′内では
、Ｕ字型に折返されて埋め込まれている。

またこの両端を樹脂層３，３／で固定された中空繊維東
組立体軸心部には、孔あき管７が挿入され、仁の孔あき
管７ノの一端はケース１の外に開口しており、他端は閉
鎖されている。更に樹脂Ｍ　３Ｆｉ　Ｏ−リング６を介
してケース１に固定されるとともにケース１内を内室４
と外室５に区画、隔離している。

上記流体分離素子において、被処理流体は、孔あき管７
）内を経て、孔８からケース１の内室４内に送入され、
流出管９から排出される。その間に被処理流体中の一部
の成分は中空繊維膜を通過して中空繊維内に流入し、繊
維内の中空部を経て外室５に排出され、流出管１０から
排出される。

流体分離素子は、上記のような構造をしているが、選択
透過性中空繊維束２が樹脂層３，３Ｉ内を通過する個所
には幾多の問題がある。すなわち、−樹脂ＰＪ３，３／
に使用する樹脂は、種類のいかんを問わず水が存在する
と乳化又は硬化不良を起むし、機械的強度の低下や接着
不良を起こす。ところが中空繊維は乾燥すると透過性が
低下し、流体分離素子の性能が低下する。従って中空繊
維の性能を低下させることすく、強固に接着することは
きわめて困難である。

また、選択透過性中空繊維は薄い活性層とこの活性層を
支持するスポンジ層からなり、仁のスポンジ層は、湿潤
状態の程度により膨潤、収縮の差が大きいため、流体分
離素子を組み立てたのちも不安定で樹脂と中空繊維との
界面で剥離したり、樹脂層にひび割れが生じて流体分離
素子としての用をなさなくなることがしばしば起こる。

不発明け、上述した従来の流体分離素子の欠点を改良し
、討脂によって強固に接着され、かつその後も樹脂層内
で剥離やひび割れが生じない流体らなる繊＃束をケース
中に収容し、端部を樹脂で１）有効透過部の中空繊維膜
（Ａ）の空孔率（ＴＩＡ％）と樹脂による接着部の中空
繊維膜（Ｂ）の空孔率（ＨＢ％）との比が式 ％式％ １）　上記有効透過部中空繊維膜（Ａ）の外径（ＯＤＡ
）と接着部中空繊維膜（Ｅ）の外径（ｏＤＢ）との比が
、式 本発明の流体分離素子に使用する中空繊維膜素材として
は、一般に限外濾過膜、逆浸透膜等に用いられるものが
使用されζ例えばエチルセルロース、再生セル四−ス、
二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、酪酸セルロース
等のセルロース誘導体；ポリビニルアセタール、ポリヒ
ドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリアクリル酸
等あるいはこれらの共重合体；ポリエステルポリアルキ
レングリフール共重合体：ｒ−アミ７安息香酸ヒドラジ
ツド、イソ（テレ）７タル酸ジヒドラジツド、７タル酸
ジヒドラジツドを含む芳香族ポリアミド；ナイロン４、
ナイロン６、ナイロン６６、ポリピペラジンアジパミド
等の脂肪族ポリアミド；ポリエチレングリコールグラフ
トボリアミドのようなグラフト共重合体、ポリスチレン
スルホン酸−ポリビニルベンゼントリメチルアンモニウ
ムのような高分子電解質コンプレックス等があるが、こ
れらの素材に限定されるものではない。

本発明に使用する中空繊維膜は、通常外径が５０μ〜１
０００μ、内径が２５μ〜８００μ、膜厚が１０μ〜１
００μで空孔率が３５％〜８０％の奄のを使用する。こ
こに空孔率（Ｈ％）は、次のようにして測定した値であ
る。すなわち、中空糸をＱｃｓ長に切断し、綿布に包ん
で遠心力５００Ｑで０分間遠心脱水し、その重量を秤量
する（Ｗｇ）。次に１００℃、１−Ｈ９の条件下で４時
間乾燥し、その絶乾重量を個室する（Ｄ９）。

以上の値から次のようにして空孔率を求める。

Ｗ　９−Ｄ　９ 含水率（２）＝−ｘ　１００ Ｗり 水の比重は略１であるので ただしＯＤ：中空繊維の外径 より：中空繊維の内径 ！＝糸長 いずれも顕微鏡により測定 また、本発明の中空繊維膜は、上述のように（１）式、
すなわち 接着部中空繊維膜の空孔率（ＨＢ）が有効部中空繊維膜
の空孔率（■え）　よりも適度に小さいことを意味・し
、更に であることが好ましい。

ＨＢ／ＨＡ　が０．９　よりも大きい時は、運転停止の
際に、接着部における中空繊維内の水が内室内に排出さ
れたり、あるいは高濃度の水を処理する場合に正浸透現
象によって接着部の水が内室内に排出されて接着部が乾
燥した時に中空繊維が収縮し、中空繊維と接着樹脂との
界面に剥離やひびが発生する欠点があり、０．４０より
も小さい時には１、運転時に中空繊維の膨潤による閉塞
が起こって流体抵抗が増加する等の欠点がある。

また中空ｍ細膜は、（２）式、すなわち（ただし、ＨＡ
：有効部中空繊維膜の空孔率Ｈ：接着部中空繊維膜の空
孔率） を満足することが必要であるが、この条件は、（タタシ
・ＯＤＡ：有効部中空繊維膜の外径ｏＤＢ：接着部中空
繊維膜の外径） を満足することが必要である。更にこの中空繊維である
ことが好ましい。

０ＤＢ１０ＤＡの値が０．７よりも小さいと中空繊維内
径が小さくなり、透過水の圧力損失が大きくなって、流
体分離素子の性能が大幅に低下する。また０ＤＢ１０Ｄ
Ａの値が０，９５よりも大きいと中空繊維間の隙間が小
さくなって接着剤樹脂の含浸が困難になり、液洩れを起
こしたり、接着界面の接着が悪くなって運転中にひび割
れや剥離を起こす欠点がある。

上述のような条件を充たす中空繊維は、中空繊維の接着
部を大気中で風乾するか、熱風乾燥することによって得
られるが、その乾燥程度を充分に制御することが必要で
ある。

本発明に使用する接着剤樹脂は、通常エポキシ樹脂を使
用するが、他の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であって
もしかし、中空ｍ維の材質を考慮して、これと親和性の
ある樹脂を選択するのが好ましい。

本発明の中空繊維膜を使用することによって、樹脂接着
部で中空繊維の剥離や樹脂部のひび割れを起こさないば
かりでなく、流体分離素子の圧力損失を増大させること
がなく、また中空繊維の外径減少によって樹脂部の中空
繊維の充填密度が低下するので、接着剤樹脂の中空繊維
束間隙への含浸が容易となり、接着強度が向上し、中空
繊維が充分に固着され処理能力が大幅に上昇する利点が
ある。

次に実施例について本発明を更に詳細に説明する。

実施例 三酢酸セル田−スからなる中空繊維膜（外径１６０μ、
内径７０μ、空孔率５２％）の束の樹脂接着部分を１０
０℃の熱風で乾燥し、外径１３０μ、内径５０μ、空孔
率３６％（従ってＨＢ／ＨＡ、？０．６９．０ＤＢ１０
ＤＡ＝０．８１）まで乾燥し、接潰剤ｑ脂（エポキシ樹
脂）により接着、固定して図面のような流体分離素子を
製造した。この分離素子は、大気中に長期間、開孔部を
暴露しても中空繊維膜と接着剤樹脂間に剥離や樹脂層の
ひび割れを起こすことはなく、また使用状態においても
圧力損失が増大することはなく、分離効率が低下するこ
ともなかった。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の流体分離素子の一例を示す一部切欠正
面図である。 １：ケース　　　２：選択透過性中空繊維束３．３／：
樹脂層　４：内　室 ５：外　室　　　６：０−リング ７：孔あき管　　８：孔 ９、１０　：流出管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）選択透過性中空繊維膜（セルロースアセテート系
   中空繊維膜を除く）からなる繊維束をケース中に収容し
   、端部を樹脂で接着するとともに接着部を乾燥して下式
   を満足するように繊維間隙を閉塞した流体分離素子の製
   造方法。 I ）有効透過部の中空繊維（Ａ）の空孔率（Ｈ＿Ａ％
   ）と樹脂による接着部の中空繊維膜（Ｂ）の空孔率（Ｈ
   ＿Ｂ％）との比が式 ０．９＞Ｈ＿Ｂ／Ｈ＿Ａ＞０．４ を充たし、かつ II）上記有効透過部中空繊維膜（Ａ）の外径（ＯＤ＿Ａ
   ）と接着部中空繊維膜（Ｂ）の外径（ＯＤ＿Ｂ）との比
   が式 ０．９５≧ＯＤ＿Ｂ／ＯＤ＿Ａ＞０．７