JPH04260421A - 往復式膜分離装置 - Google Patents

往復式膜分離装置

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JPH04260421A
JPH04260421A JP3021843A JP2184391A JPH04260421A JP H04260421 A JPH04260421 A JP H04260421A JP 3021843 A JP3021843 A JP 3021843A JP 2184391 A JP2184391 A JP 2184391A JP H04260421 A JPH04260421 A JP H04260421A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平盤状の往復式膜分離
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】膜分離において、膜を透過しない溶質や
固体が膜表面に蓄積して起こる性能劣化を軽減するため
に、被処理流体を膜表面に沿って流動させる、いわゆる
クロスフロー濾過法が汎用されている。
【0003】従来より静止した膜モジュールのクロスフ
ロー濾過法としては、被処理液をポンプで圧送して、膜
面に沿って所要の流速を与える方法が実用に供されてい
る。流速が膜性能に及ぼす効果は、例えばかん水や海水
の逆浸透による脱塩では、主として塩排除率の改善に顕
著に表われ、また高分子溶質や懸濁固体を含む果汁、醗
酵液等、或いは各種排液等の限外濾過膜や精密濾過膜に
よる処理では、主として透過流束の改善に顕著に表われ
る。
【0004】限外濾過法や精密濾過法では、膜自身の濾
過抵抗よりも境界層の抵抗の方が一般に大きく、一桁以
上の場合も稀ではない。この様に大きい境界抵抗をクロ
スフローによって低減させるためには、必然的に被処理
液の供給流量は莫大となり、しかもその大部分は膜を透
過せずに膜モジュールから排出されるため、莫大な投入
エネルギーの大部分が浪費されることになる。
【0005】この損失を軽減する方法としては、膜モジ
ュールから排出される被処理液の大部分を、背圧調圧弁
を通して放圧することなく、膜モジュール入口に循環供
給する方法が採られており、この循環供給液については
流動圧損で失われたエネルギーを補給すればよい。しか
し、この様にしても高流速による圧損は大きく、大量の
エネルギー補給を必要とするだけでなく、更に入口圧が
膜モジュールの耐圧限度を超えない様に流動長を制限す
る必要が生じる場合があり、この場合は、並列化、即ち
供給流量の増大による動力費及び設備費の増大が生じる
欠点を有している。
【0006】この問題を解決する方法として、被処理液
を静止膜面に対し高速で流動させる代りに、膜面或いは
膜面に対面する物体、壁面等を運動させることにより、
膜面と被処理液を相対的にクロスフロー状態とする方法
が主に提案されている。
【0007】平膜を用いた装置及び方法としては例えば
、特開昭48−65179 号公報には、図2に示すよ
うに容器11に対して回転可能な中空軸14を設け、中
心に貫通孔を持つ円板からなる膜支持体18の両表面に
分離膜19を被覆してなる膜リーフを膜リーフ内部20
と中空軸14内の中空部21が貫通する様に取付けた膜
分離装置、及び回転軸(中空軸)14を介して膜リーフ
を回転させることにより、膜表面に高い速度勾配を生じ
させる膜分離方法が開示されている。
【0008】回転する円板状膜リーフ間に静止仕切板を
介在させることにより、被処理液の共回りによる速度勾
配の減少を防ぎ、膜面剪断速度を高める効果が期待され
る。例えば、特開昭49−74175 号公報には、膜
リーフの中心孔は液密に封止され、膜透過液は膜リーフ
外周部から容器外に取出され、膜リーフ間に設けられた
仕切板が、膜リーフ中心孔を非接触的に貫通する回転軸
によって回転して被処理液を膜面に平行に流動させる装
置を開示している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】併しながら上記の如き
回転式分離装置は被処理液と膜面の相対速度が膜の位置
、即ち回転半径に比例するため、濃度分極低減効果が膜
の部位によって著しく異なる。特に、効率を良くする目
的で膜径を大きくして回転速度を小さくする場合は、回
転軸に近い部分の相対速度が低下し、この部分の濃度分
極低減効果が期待できなくなり、膜全面が有効に働かな
くなるという欠点を有している。この問題は膜を一定方
向に回転する場合だけでなく、回転方向を正逆切り替え
ながら処理を行なう場合も同様に避けることはできない
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の問
題点を解決するため鋭意研究した結果、本発明に到達し
たものである。
【0011】即ち、本発明は平盤状で両表面に分離膜を
具え、内部に膜透過液の流路を具えた複数個の膜リーフ
を、外部動力によって往復運動する中空成形体に一定の
間隔で固定してなり、該膜リーフの膜透過液流路と該中
空成形体の中空部とは連通し、且つ外部とは液密に遮断
封止され、更に膜透過流を該中空部から導出させる手段
と該中空成形体を往復駆動させる手段を具えたことを特
徴とする往復式膜分離装置を提供するものであり、本発
明の往復式膜分離装置によれば、全膜面で略均等な相対
速度が得られ、且つ被処理液の追随による有効相対速度
の極度の低下も防止することができる。
【0012】本発明に言う往復運動とは、その軌跡が直
線であるものに限定する必要はなく、円弧等の曲線であ
るものも含むものである。
【0013】本発明に用いられる膜リーフは、通常撓ん
だり、変形したりしない剛性材料で成形した膜支持体の
両面に、予め成形した膜を重ねたり、また直接膜を形成
したりして作製される。これは膜リーフが、往復運動に
よって受ける応力で撓んだり、変形したりして、膜リー
フ間に介在する仕切りや組になった他の膜リーフに接触
したり、衝突したりすることを避けるためである。
【0014】しかし、膜リーフ間の仕切り、または組に
なる他の膜リーフが、衝突を回避する様に容易に変位し
得る場合、或いは可撓性で衝突による損傷を被らない場
合、或いはこれらが存在しない場合には、可撓性の膜支
持材を用いて膜リーフに可撓性を賦与することにより、
膜リーフ面に平行な運動の他に垂直方向の運動も加わっ
て濃度分極低減効果の著しい向上が期待できるので好ま
しい。
【0015】この理由は、回転運動の場合は膜リーフは
大部分運動方向、即ち円周方向に無限に連続しており、
回転による変形応力は小さいが、これに対して往復運動
の場合は膜リーフの運動方向前縁が膜面に垂直な変位の
起点になり、より容易に、より効果的な変位を発生させ
ることができるからである。
【0016】膜リーフを可撓性とした効果は、膜リーフ
に平行な往復運動を与える他に、膜面に垂直な成分を持
つ運動を与えた場合に、より顕著に現れる。
【0017】即ち、膜リーフが剛性体の場合はどの様な
運動を与えても、各膜リーフは同時に同一の運動をする
ため、各膜リーフの相対関係は静止時に等しく、狭い膜
リーフ間に保持された被処理液もそのまま追随し、膜と
の間に相対運動を起こすことにはならないが、これに対
して膜リーフが可撓性の場合は、膜リーフを固定した可
動中空体によって、膜リーフに平行な往復運動が伝えら
れる以外に、隣接する膜リーフの運動による応力を被処
理液を介して受け、例えば、運動方向最前端膜リーフの
変形が順次伝播する形で各膜リーフに伝わり、従って各
膜リーフは膜面に垂直な方向と相対的に運動することに
なり、濃度分極低減への寄与が期待できる。
【0018】膜リーフの形状は任意であるが、平膜が通
常長い帯状に連続的に製造されることから、四辺形、或
いは三角形が経済的で好ましい。
【0019】膜リーフを固定する可動中空体は中空円筒
が好適に使用できるが、他の形態、例えば偏平な中空成
形体の片面または両面に中空部と連通し、膜リーフを挿
入して結合することによって、該中空部と膜リーフ内部
との透過液通路を連通させ、且つ外部とは液密に封止結
合できる溝を複数設けたものも用いることができる。
【0020】
【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明するが
、本発明はこの実施例のみに制限されるものではない。
【0021】図1は、本発明装置の一実施例を示す縦断
側面図であり、以下この図に基づいて説明する。
【0022】アクリロニトリル共重合体限外濾過膜1(
ダイセル化学工業株式会社製、DUY−L)を一辺13
cmの正方形に切り、そのうち1枚を不織布側を上にし
て平置きし、同寸法のメッシュフィルター2(直径0.
32mmのポリエステル単繊維製、20メッシュ、厚さ
0.68mm) をその上に重ねて外周部に封止用ポリ
ウレタン接着剤を塗布した上、更に直径3〜4mm程度
の点状塗布を約10mm間隔で全面に施し、直ちにもう
一枚の限外濾過膜を不織布側を下にして重ね、全体を裏
返して平板間に挟んだ状態で前記接着剤を硬化させて膜
リーフを作った。
【0023】この膜リーフの中央に20mmの孔を穿ち
、環状スペーサー3を介して5枚の膜リーフを略2mm
の間隔に保って外径20mmの中空円筒4に嵌合、固定
して膜エレメントを作った。
【0024】該膜エレメントの中空円筒4の一端は封止
し、他端は肉厚軟質チューブ6に連結され、このチュー
ブは、トラップ及び弁(図示せず)を介して真空系に結
合されている。中空円筒4の中空部5は膜リーフ内部の
膜透過液流路に連通している。また、該中空円筒4が水
平に保たれ、且つ、上下に往復運動可能な様にガイド7
とスペーサ・リング8で保持し、ピストン9によりギヤ
ドモーター22の回転を上下運動として中空円筒4に伝
達するようにした。
【0025】この往復式膜分離装置を被処理液10中に
浸漬して透過流速を測定した。
【0026】被処理液10として澱粉〔和光純薬工業(
株)製〕75g、卵白アルブミン〔和光純薬工業(株)
製〕30gをpH6.7 の燐酸緩衝液5lに溶解し、
濾紙No.5A で濾過したものを用い、−0.5Kg
/cm2 の圧力で吸引濾過した。膜エレメントを静止
させた状態での透過流束は6l/m2・h であったが
、振幅約12cmで毎秒約2回の往復運動下では23l
/m2・h と著しい向上を示した。
【0027】
【発明の効果】本発明の装置は、膜エレメント全体が膜
リーフに平行な往復運動するため、全膜面で略均等な相
対速度が得られ、膜の部位に関係なく濃度分極低減効果
を奏する。また、特に膜リーフを可撓性とした場合には
膜面に垂直な方向に相対的に運動可能となり、更に濃度
分極低減効果が向上し、透過流速を著しく増加させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の往復式膜分離装置の一例の縦断面略示
図である。
【図2】従来の回転式膜分離装置の一例の縦断面略示図
である。
【符号の説明】 1    限外濾過膜 2    メッシユフィルター 3    環状スペーサー 4    中空円筒 5    中空部 6    軟質チューブ 7    ガイド 8    スペーサー・リング 9    ピストン 10    被処理液 11    容器 14    中空軸 18    膜支持体 19    分離膜 20    膜リーフ内部 21    中空部 22    ギヤドモーター

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  平盤状で両表面に分離膜を具え、内部
    に膜透過液の流路を具えた複数個の膜リーフを、外部動
    力によって往復運動する中空成形体に間隔を保って固定
    してなり、該膜リーフの膜透過液流路と該中空成形体の
    中空部とは連通し、且つ外部とは液密に遮断封止されて
    、更に膜透過流を該中空部から導出させる手段と該中空
    成形体を往復駆動させる手段を具えたことを特徴とする
    往復式膜分離装置。
  2. 【請求項2】  膜リーフが、可撓性であることを特徴
    とする請求項1記載の往復式膜分離装置。
  3. 【請求項3】  膜リーフが、四辺形又は三角形である
    ことを特徴とする請求項1記載の往復式膜分離装置。
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