JPH0398622A - 中空糸膜モジユール - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱水中の微粒子除去等に適した耐熱性のある中
空糸膜モジュールに関する。

〔従来の技術〕

中空糸１ｘは、優れたＰ過機能を有しているたれてきた
。たとえば沸騰水型原子炉の復水中の腐食生戒物の除去
用として中空糸膜を使用する方法が提案されている（＠
公５８６　１　−　５９７９４号公報等）。

又、中空糸膜ぱ気体中の不純物粒子の除去にも有効であ
り、種々の適用が試みられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし従来より提案されている中空糸膜モジュールはそ
の換素材が主に有ｊａ重合体からなるものであって、耐
熱性が不充分なため高温液体中高温気体の処理への適用
が困難であった。

本発明の目的はかかる問題点を解消可能ｉ中空糸膜モジ
ュールを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨は、ほぼ直線状に集束して配置された多数
本の炭素繊維系中空糸膜、該中空糸膜の両端を開口させ
たｉｔ両端部において固定した２つの固定部材、支持部
材、及び、該支持部材に接合され該固定部材の各４をそ
の外周側面から把持する把持部材からなる中空糸膜Ｐ過
モジュールにあり、更にほぼＵ字状に集束して配置され
た多数本の炭素繊維系中空糸膜、該中空糸膜の両端を開
口させた１１両端部において固定した一つの固定部材、
該固定部材をその外周側面から把持する把持部材、該把
持部材に接合され核中空糸膜のＵ字状形或方向に向って
延在する支持部材、及び、該支持部材に接合され該中空
糸膜のほぼ中心部でＵ字状形成部の内側に設けられた中
空糸膜サポート部材からｉる中空糸膜モジュールにある
。

本発明で用いられる炭素Ｉｍ雅系多孔質中空糸！ＩＸ（
以下「中空糸膜」という）とは、アクリロニトリル系中
空繊維やピッチ系中空峻雅等から得られる炭素質の中空
繊維であって、中空糸壁の内表面から外表面に連通ずる
微細孔を多数有するものをいう。この微細孔の平均孔径
は用途に応じて適宜選定されるが、水処理用の場合ばか
よそ江０１〜１．０μｍの範囲にあることが好！しい。

又、微細孔の空孔率、膜厚や内径も使用用途に応じて種
々のものを使用可能であるが、通常は空孔率が１５〜７
０憾（体積）、膜厚が１０〜２５０μｍ、内径が５０〜
１０００μｍ程度のものが用いられる。

本発明にＤいて中空糸膜は、全体としてｔ１ぼ直線状あ
るいはほぼＵ字状に集束配置されている。中空糸膜がほ
ぼ直線状に配置されている中空糸膜モジュールを以下「
工字形モジュール」と論い、中空糸膜がほぼＵ字状に配
置されている中空糸膜モジュールを以下「Ｕ字形モジュ
ール」という。

本発明の膜モジュールＶＣ＞いて固定部材、把持部材、
支持部材、中空糸膜サポート郁材ぱ中空糸膜をほぼ直線
状あるｂはほぼＵ字状に保持し、中空糸膜をＰ材等とし
て機能させるために配置されて偽る． 固定部材には中空糸膜がその端部が開口されたｉｔの状
態でその端部において集束固定されている。工字形モジ
ュールの場合はその両端が各Ａ別の固定部材によって固
定されてかり、Ｕ字形モジュールの場合は、その両端が
同一の固定部材によって固定されている。

支持部材又は更に中空糸膜サポート部材は中空糸膜を一
定の形状に配置させるためにある。

工字形モジュールにシいては支持部材により２つの固定
部材（把持部材）の配置が一定に保たれるので中空糸膜
の直線状の配置を保つことができる。

Ｕ字形モジュールにシいては、支持部材によって固定部
材（把持部材）と中空糸膜サポート部材の配置が一定に
保たれる。即ち、支持部材の一端には固定部材（把持部
材）が接合されており、！た中空糸膜のＵ字状形或方向
に延在する該支持部材の所定の位置に中空糸膜サポート
部材が接合されているのでこれらによって中空糸膜はほ
ぼＵ字状に配置される。

このように支持部材４には、把持部材と把持部材あるー
ぱ把持部材と中空糸膜サポート部材を所定の間隔をもっ
て配置することが可能な構造であることが要求され、支
持部材としては、たとえば第１図〜第３図に示すような
円筒状、棒状等の形状のものを挙げることができる。

第５図は中空糸Ｍ３の中央部に管状の支持部→ 支持部材寥１によって左側の集液面１１と連通されてい
る。この膜モジュールは複数個を直列に接続して使用可
能である。

把持部材１には固定部材２をその外周側面から把持する
ことが可能な構造であることが要求され、把持部材とし
ては、リング状をはじめとする種Ａの形状のものを用い
ることができる。

把持部材には例えば第１ｂ図のような突起部６を設け膜
モジュールを浄水装置本体に固定するための機能を持た
せてもよい。

このように中空糸Ｐ過膜はほぼＬＩＩ＆Ｉ状曾たはＵ字
状の所定の形状に配置されているので、ｅ過実施時や洗
浄時において水流や気泡によって中空糸膜が過度に流動
して損傷を受けたり相互にから１り合ったりすることが
防止される．固定部材２の外周側面ぱ把持部材１によっ
て密着状態で把持され、中空糸膜の外表面側の流体と中
空糸膜開口端側の流体との隔離が可能な構造となってい
る。

本発明の中空糸膜モジュールにおいて、固定部材として
は公知のものが使用できるが、耐熱性の良いものである
ことが好１し〈、たとえばヴ 熱変形温度が１５０℃以上の合成樹脂融点が１５０℃以
上の金属材料や無機材料等を挙げることができる。この
ような合成樹脂の例としてはポリイミド、ポリエーテル
エーテルケトンやボリフエニレンエーテル等を、金属材
料とじてはステンレススチール、アルミニウム，Ｍ、鋼
合金やチタン合金等を、又無機材料としてはジルコニア
、アルミナやＶＩＪ力を挙げることができる。

又、把持部材、支持部材、中空糸膜サポート部材として
は同様に耐熱性材料であることが好まし〈、たとえばポ
リイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、
ポリエーテル二一テルケトン、ホリスルホン、ホリフエ
ニレンエーテ奈会リグルタールイミド等の熱変形温度が
１５０℃以上の合成樹脂やステンレススチール、アルミ
ニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン合金等
の融点が１５０℃以上の金属材料を挙げることができる
。

本発明の膜モジュールにおｈて中空糸膜端部の固定は公
知の方法によって実施可能であり、たとえば、遠心力作
用下、又は静置状態下に訃いて、把持部材の内側で中空
糸膜の端部の位置に未硬化もしくは溶融状態の固定部材
を注入する方法が採用される。

〔実施例〕 以下、実施例により説明する。

実施例１ アクリロニトリルｃ以下▲Ｎと略記する）９８モル優、
メタクリル酸（以下ＭＡＡと略記する）２モル係から構
威される比粘度（Ｌ２４のＡＮ／Ｍ　Ａ　Ａ共重合体（
ＡＪ６０部とメチルメタクリレート（以下ＭＭＡと略記
する）９９モル係、アクリル酸メチル（以下ｙ▲と略記
する）１モル４から構成される比粘度（Ｌ２１のＭＭＡ
／ＭＡ共重合体である熱分解性共重合体（Ｂ）４０部の
混合溶液を調製した。

なか、溶剤（○）はジメチルホルムアミド（以下ＤＭＦ
と略記する）を用い、重合体濃度２５重量係とし、混合
溶液は温度６０Ｃに保持し脱泡した。

外形２．０１１１１１φ、内径１．　５　Ｍφの鞘部と
１．０謹φの心部からなる鞘心型ノズルの鞘部より前記
混合溶液を心部より空気を１０閣の水柱圧でそれぞれ吐
出し、空気中を５α走行させた後、ＤＭＦ６８１ｌｒｔ
４水溶液、２℃の温度の凝固浴に導き紡糸し、凝固させ
、次いで６０℃の温水中で洗浄と２．８倍の延伸を施し
た。次ｈて、９８℃の熱水中で２倍延伸した。この全延
伸倍率５．．６倍の繊維を１６０℃の熱ロールを通して
乾燥して重合体ブレンド系中空糸を得た。

この中空糸を長さ５０ｔＭのステンレススチール製の枠
にセットして定長で２３０℃の温度、空気雰囲気中で３
時間処理し耐炎化した。次いで窒素ガス雰囲気中で常温
から８００℃１で５０分、８００℃で２０分炭素化処理
して多孔化して、炭素繊維系中空糸膜を製造した。

この中空糸膜は内径が３６０μｍ、膜厚が５０μｍ、空
孔率が６０４であり、水銀圧入ボロシメトリーで測定し
た平均孔径ぱ江１μｍであった。

この中空糸膜１　００００本を束ねてステンレス鋼から
なる円筒状の把持部材に装着して中空糸膜の端部に無機
系接着剤（東亜合成化学＠製アロンセラミックＰ）を注
入して′５００℃で１時間加熱硬化させることにより有
効長８００Ｗの第２図の構造の膜モジュールを製作した
。

この膜モジュールを用いて膜間差圧を１ｋｇ／ｃＩｎχ
として中空糸膜の外側から温度１５０℃の熱水を流した
ところ、水フラツクスは６．６ｍ’／ｍ”・ｈｒであり
、３０日間継続運転しても中空糸膜の偏平化はｉ〈水フ
ランクスの極端な低下はなかった。

実施例２ 実施例１に記載の方法に準じて内径３６５μｍ、膜厚５
２μｍ、空孔率６５優、平均孔径α３μｍの中空糸膜を
得た。この中空糸膜を用いて実施例１と同様にして有効
膜面積１ｍ２の膜モジュールを製作した。

この膜モジュールを用ｂて１１１２〜α１７μｍの粒子
を含む１５０℃の空気を差圧０．　５　ｋｇ／ｃ１ｎ”
で中空糸膜外部に流したところ、粒子の捕集効率は９ｔ
ｐ．　ｑ　ｑ　９　％であり、空気透過量の経時的低下
は全く認められなかった。

〔発明の効果〕

本発明の膜モジュールは、種Ａの用途例えば薬品工業分
野にかけるパイロジエン、高分子物質等の分離かよび精
製、化学工業分野にかけるガス分離、特に有機ガスの分
１１１ｉ釦よび有機薬品の精製、酸又ぱ酸溶液中の微粒
子除去、食料品工業分野における酒類、清涼飲料水、醤
油、酢等の清澄、バイオ工業分野における酵素からの生
或物の精製、蛋白質や酵素等の分離等、メディカル分野
にＤける蛋白質やウイルス、菌等の分離等にも適用可能
であるが、特に耐熱性が必要とされる分野に適している
。即ち、１２０℃程度の高温度での滅菌、殺菌を必要と
する分野や、原子力発電もしくは火力発電の１５Ｃｌ℃
以上の復水処理に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図はＵ字型モジュールの概略図であり、第１ｂ図Ｆ
ｉ第１ａ図のＡ−Ａで切断した断面図である。 第２図と第３図ぱ工字型モジュールの断面図である。 １・・・把持部材　　　２・・・固定部材中空糸Ｍ　　
　４・・・支持部材 中空糸膜サポート部材 支持部材の開口部 補強部材 集液室形成部材 集液室　　　　１１・・・集液面

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）ほぼ直線状に集束して配置された多数本の炭素繊
   維系中空糸膜、該中空糸膜の両端を開口させたまま両端
   部において固定した２つの固定部材、支持部材、及び、
   該支持部材に接合され該固定部材の各々をその外周側面
   から把持する把持部材からなる中空糸膜モジュール。
2. （２）ほぼＵ字状に集束して配置された多数本の炭素繊
   維系中空糸膜、該中空糸膜の両端を開口させたまま両端
   部において固定した一つの固定部材、該固定部材をその
   外周側面から把持する把持部材、該把持部材に接合され
   該中空糸膜のＵ字状形成方向に向つて延在する支持部材
   、及び、該支持部材に接合され該中空糸膜のほぼ中心部
   でＵ字状形成部の内側に設けられた中空糸膜サポート部
   材からなる中空糸膜モジュール。
3. （３）炭素繊維系中空糸膜の平均孔径が０．０１〜１．
   ０μｍである請求項１又は２記載の中空糸膜モジュール
   。
4. （４）炭素繊維系中空糸膜の空孔率が１５〜７０％、膜
   厚が１０〜２５０μｍ、内径が５０〜１０００μｍであ
   る請求項３記載の中空糸膜モジュール。
5. （５）固定部材が熱変形温度１５０℃以上の合成樹脂で
   ある請求項１又は２記載の中空糸膜モジュール。
6. （６）固定部材が無機系材料である請求項１又は２記載
   の中空糸膜モジュール。
7. （７）固定部材が融点１５０℃以上の金属材料である請
   求項１又は２記載の中空糸膜モジュール。
8. （８）把持部材が熱変形温度１５０℃以上の合成樹脂で
   ある請求項１又は２記載の中空糸膜モジュール。
9. （９）把持部材が融点１５０℃以上の金属材料である請
   求項１又は２記載の中空糸膜モジュール。