JPH04180820A

JPH04180820A - 中空糸型膜モジュール

Info

Publication number: JPH04180820A
Application number: JP30565090A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kumami; 和久熊見
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1990-11-10
Filing date: 1990-11-10
Publication date: 1992-06-29

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】（イ）産業上の利用分野この発明は中空糸型膜モジュールに関し、さらに詳しく
は、膜に懸濁物（ファウリング物）が付着しにくいクロ
スフロ一方式の可能な外圧型中空糸型膜モジュールに関
するものである。

（ロ）従来の技術従来、一般に、逆浸透性装置、限外ろ過装置あるいは精
密ろ過装置の心臓部である半透膜モジュールは用途に応
じて各覆形式のものが用いられている。その中の１つで
ある中空糸型膜モジュールは、長さ１００〜２０００ｍ
ｍ、外径０．０２〜２ｍｍ程度で数十本〜数万本の多数
の中空糸からなる中空糸束を含んでいる。そして、コン
パクトであるため各分野で広く用いられている。

このような中空糸型膜モジュールには、大別して内圧型
と外圧型とがある。内圧型とは、被処理液を中空糸の内
側から通し中空糸の外側へ透過ずみの被処理液を流すタ
イプである。まｆこ、外圧型とは、被処理液を中空糸の
外側から通し中空糸の内側へ透過ずみの被処理液を流す
タイプである。

被処理液の中の懸濁物質が少ない場合は、どちらのタイ
プを使用しても大きな問題はない。しかし、懸濁物質の
含有量が多い場合、膜でろ過すると懸濁物質が膜面に付
着して次第に蓄積し、ファウリングを起こすおそれがあ
る。この１こめ、クロスフロ一方式を採りやすい内圧型
がよく用いられてきた。

（ハ）発明が解決しようとする課題ところが近年、外圧型の中空糸型膜モジュールが懸濁物
質を多く含む系にも用いられるようになっｆ二。その理
由の１つに次のようなことが考えられている。すなわち
、中空糸型膜モジュールは外表面の表面積と内表面の表
面積とか異なっている。

中空糸の膜厚によって異なるが、通常、訪者の方が後者
より１．２〜２０倍程度大きい。膜の表面積の大きい方
が捕捉できる粒子の量も多くなるため、一般的には内圧
型よりも外圧型の方が有利であると考えられている。

このような外圧型の中空糸型膜モジュールの場合、内圧
型で使用する場合と比較すると、被処理液を膜に対して
均一に流すことが困難である。このため、外圧型で使用
する際には、たとえば中空糸膜に気泡を当てて中空糸膜
を揺することにより、膜に付着した懸濁物質を取り去る
ようにしている。

この発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、外
圧型の利点を充分に生かしながら膜面の被処理液の流れ
を均一にすることのできるクロスフロ一方式の中空糸型
膜モジュールを提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段および作用発明者は上
記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、外圧型の中
空糸型膜モジュールであって、その利点を生かしたまま
膜面の被処理液の流れを拘−にしたクロスフロ一方式の
採れるものを完成させた。

この発明は、多数の中空糸をほぼ同じ長さに束ねてなる
中空糸束を横断面の内側輪郭が円形の膜モジュール用ケ
ースに装填し、これらの中空糸の一方端部どうしおよび
この一方端部側の中空糸束の端部とケースの対応端部と
の間を接着封止してなり、中空糸の外側から内側へ被処
理液を流してこれをろ過する外圧型の中空糸型膜モジュ
ールにおいて、上記接着封止箇所の近傍から中空糸の他
方端部へ向けて中空糸の長さ方向へ被処理液を流すよう
にされ、かつ接着封止箇所の近傍に、被処理液をケース
内へ導入する導入口が少なくとも２つ設けられているこ
とを特徴とする中空糸型膜モジュールである。

すなわち、この発明の要旨は、横断面の内側輪郭が円形
のケース中で中空糸の固定されに一方の端部側から他方
の端部側へ向けて被処理液を流すことによって、および
中空糸束の接着封止部の近傍に２つ以上の被処理液導入
口を設！することによって、中空糸に対し均一な流れを
得ることと、被処理液の中空糸膜面までの流れの流路を
工夫することによって、より均一かつ偏りのない流れを
得ることができることである。

この発明において、横断面の内側輪郭が円形のケースを
使用することは、被処理液の流れを均一にできる条件の
１つである。ここで円形とは楕円形を含む。ケースの横
断面の内側輪郭は真円であるのが好ましい。また、中空
糸の他方端部はどのようになっていてもよい。たとえば
、中空糸がＵ字状に曲げられていてもよく、接着剤で封
止されていてもよい。好ましくは、中空糸束の中への流
れをよくするため、中空糸１本１本が互いに独立してい
るのがよい。あるいは、流れに大きな影響の出ない程度
に束にされて接着または融着されていてもよい。

被処理液をケース内へ導入する導入口の形状については
どのようなものでもよい。スリット状になっていてもよ
く、円形状になっていてもよい。

その個数は２つ以上であればいくつでもよい。好ましく
は、被処理液の流れをよりよくするために、中空糸束の
接着封止部の近傍に４つ以上設けられる。また、それぞ
れの導入口の位置は、被処理液の流れよくするように開
けられているのがさらに好ましい。たとえば、２個の場
合であると、２個がケースの中心軸上の一点に対して点
対称に設けられるのがよい。また、３個であれば中心軸
上の一点に対してそれぞれ１２０°の角度になるような
位置に、４個であればそれぞれ９０°の角度になるよう
な位置に設けられるのがよい。

この発明で被処理液がケース中に入るまでの流れについ
てはどのようになっていてもよい。被処理液の流れの均
一性を考えた場合、中空糸膜を透過した透過ずみ被処理
液を捕捉する透過室を導入口に対して被処理液の流れの
上流側に設けるのがより好ましい。透過室のまわりに被
処理液を流すことで、均一な流れの状態のまま被処理液
がケースの導入口に到達するからである。

透過室から透過ずみの被処理液を外部へ導く案内通路に
ついてはどのようなものでもよい。たとえば、円筒状の
ものでもよく、角筒状のものでもよい。その数について
は任意であるが、２つ以上が好ましい。その位置につい
ては、透過室のまわりを流れる被処理液が均一に流れる
のであれば、任意である。たとえば、２本の場合はケー
スの中心軸上の一点に対して点対称に設けられるのがよ
い。また、３本の場合は中心軸上の一点に対してそれぞ
れ１２０°の角度になるような位置に設けられるのがよ
い。

この発明に使用する中空糸の材質はどのようなものでも
よい。たとえば、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリメ
チルメタクリレート系樹脂、酢酸セルロース系樹脂、ポ
リサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリ
プロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、フッ素含有樹
脂などがあげられる。また、これらの２種以上を混合し
た混合樹脂でもよい。

ケースの材質についてはどのようなものでもよい。ｒこ
とえば、ポリメチルメタクリレート系樹脂、ポリプロピ
レン系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリ塩化ビニール系
樹脂、フッ素含有樹脂、ナイロン系樹脂、ポリエステル
系樹脂などがあげられる。

また、中空糸相互間およびケースと中空糸束との接着は
どのように行ってもよい。乙とえば、熱可塑性樹脂を用
いてもよく、熱硬化性樹脂を用いてもよい。前者の例と
してはポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂など
があり、後者の例としてはウレタン系樹脂、ウレタン系
接着剤、エポキシ系接着剤などが挙げられる。′ この発明の中空糸型膜モジュールの用途はどのような分
野でもよい。たとえば、電子工業のファイナルフィルタ
、水の除菌フィルタ、中下水道あるいはし尿処理におけ
る分離フィルタなどさまざまである。この発明の利点を
大きく生かすためには、好ましくは、懸濁物質を含んだ
液の処理に用いたり、被処理液の流れの均一性が特に望
まれる分野がよい。たとえば、ビル中水製造、下水処理
、し尿処理、果汁のろ過、魚などの煮汁のろ過、血液処
理、人工肺などがその例に挙げられる。

（ホ）実施例以下、図に示す３つの実施例に基づいて、この発明の詳
細な説明する。なおこの発明は、これらによって限定さ
れるものではない。

実施例１第１図に示すように、内径２６ｍｍ、外径３２ｍ　ｍ　
、長さ３００ｍｍの円筒状アクリル樹脂製ケース！に、
内径４００ｔｔｍ、外径６８０μｍのポリエーテルサル
ホン製中空糸２を５２０本挿入した。これらの中空糸２
の一方端部は熱融着により個々に封止されている。そし
て、他方端部をウレタン系接着剤５で封止し、中空糸型
膜モジュールＭｌとした。そして、被処理液を導入する
導入口４を２つ、ケースｌの中心軸上の一点に対して点
対称に設けた。導入口４の大きさはともに直径１７ｍｍ
である。

この中空糸型膜モジュールＭ１に３％ホルマリン水溶液
を充填し、そこへ純水をｌＯ／分で純水を導入口４から
導入した。そして、透過ずみの被処理液として０．２Ｑ
　／分を、また被処理液の排出口６から０．８１２　／
分出るようにした。このとき、排出口６から出てくるホ
ルムアルデヒド濃度を測定し、通水開始から同濃度が０
．ｌｐｐｍ以下になるまでに要した時間で流れの均一性
の度合いを評価したところ、６分間を要した。

実施例２第２図に示すように、ケース１１に被処理液を導入する
導入口１４を４つ、ケース１１の中心軸上の一点を中心
にそれぞれ９０°の角度に設けた。

大きさはいずれも直径１２ｍｍである。そして、被処理
液を導入口１４まで案内するヘッド部７を設けた。その
他は実施例１とまったく同様にして□　　作成し、中空
糸型膜モジュールＭ２とした。

この中空糸型膜モジュールＭ２を実施例１と同様にして
流れの均一性の度合いを評価したところ、４分間を要し
た。

実施例３第３図に示すように、ケース２１（ニー被処理液を導入
する導入口１４を４つ、ケース２１の中心軸上の一点を
中心にそれぞれ９０°の角度に設けた。

大きさはいずれも直径１２ｍｍである。そして、被処理
液を導入口Ｉ４まで案内するヘッド部８を設けた。そし
て、ヘッド部８において透過室９のまわりに被処理液が
流れるようにするとともに、透過室９から透過ずみ被処
理液を抜く案内通路としての透過パイプｌＯを対称に２
個設けた。その他は実施例１とまったく同様にして作成
し、中空糸型膜モジュールＭ３とし１こ。

この中空糸型膜モジュールＭ３を実施例１と同様にして
流れの均一性の度合いを評価しｆこところ、３分間を要
した。

比較例第４図に示すように、内径２６ｍｍ、外径３２ｍｍ、長
さ３００ｍｍの円筒状アクリル樹脂製ケース３１に、各
実施例で使用したものと同じロットの、内径４００μｍ
１外径６８０μｍのポリエーテルサルホン製中空糸２を
５２０本挿入した。

コレラの中空糸２の両方の端部をそれぞれウレタン系接
着剤５で封止した。そして、ケース３Ｉに直径１７ｍｍ
の大きさの被処理液の導入口２４と排出口２５とをそれ
ぞれ１箇所設けて中空糸型膜モジュールＭ４とした。

この中空糸型膜モジュールＭ４を実施例１と同様にして
流れの均一性の度合いを評価したところ、１２分間を要
した。

（へ）発明の効果この発明によれば、膜面の被処理液の流れを均一にする
ことのできるクロスフロ一方式の中空糸型膜モジュール
が得られる。したがって、内圧型の中空糸型膜モジュー
ルよりも大きな膜面積の得られる外圧型の中空糸型膜モ
ジュールの利点をより多くの用途に活用できることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図まではこの発明の実施例を示す。すな
わち、第１図は実施例１の中空糸型膜モジュールの構成
説明図、第２図は実施例２の中空糸型膜モジュールの構
成説明図、第３図は実施例３の中空糸型膜モジュールの
構成説明図である。第４図はこの発明の比較例を示し、中空糸型膜モジュー
ルの構成説明図である。１−１１・２１・・・・・・ケース、２・・・・・中空糸、３・・・・・・中空糸束、４・１４・・・・・・導入口、５・・・・・接着剤、６・・・・・被処理液の排出口、７・８・・・・・ヘッド部、９・・・・・透過室、ｌＯ・・・・・・透過パイプ（案内通路）。第１図第２図第３図１゜第４図

Claims

【特許請求の範囲】１、多数の中空糸をほぼ同じ長さに束ねてなる中空糸束
を横断面の内側輪郭が円形の膜モジュール用ケースに装
填し、これらの中空糸の一方端部どうしおよびこの一方
端部側の中空糸束の端部とケースの対応端部との間を接
着封止してなり、中空糸の外側から内側へ被処理液を流
してこれをろ過する外圧型の中空糸型膜モジュールにお
いて、上記接着封止箇所の近傍から中空糸の他方端部へ
向けて中空糸の長さ方向へ被処理液を流すようにされ、
かつ接着封止箇所の近傍に、被処理液をケース内へ導入
する導入口が少なくとも２つ設けられていることを特徴
とする中空糸型膜モジュール。２、中空糸の他方端部が、個々に封止されているが相互
に接着されていない請求項１記載の中空糸型膜モジュー
ル。３、中空糸束の上記接着封止箇所における中空糸開口部
分を含み、中空糸膜を透過した透過ずみ被処理液を捕捉
する透過室を備え、この透過室が上記導入口に対して被
処理液の流れの上流側に位置しており、かつ被処理液が
透過室のまわりを流れる構造とされている請求項１また
は２記載の中空糸型膜モジュール。４、透過室に、透過室内の被処理液を外部へ導く案内通
路が少なくとも２つ設けられている請求項３記載の中空
糸型膜モジュール。