JPH0557155A - 中空糸型膜分離モジユールの製造方法および中空糸型膜分離モジユール - Google Patents

中空糸型膜分離モジユールの製造方法および中空糸型膜分離モジユール

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JPH0557155A
JPH0557155A JP3252983A JP25298391A JPH0557155A JP H0557155 A JPH0557155 A JP H0557155A JP 3252983 A JP3252983 A JP 3252983A JP 25298391 A JP25298391 A JP 25298391A JP H0557155 A JPH0557155 A JP H0557155A
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hollow
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和久 熊見
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 中空糸型膜分離モジュールにおいて、熱が作
用しても中空糸に応力が作用するのを防止し、信頼性を
高める。 【構成】 複数の中空糸１からなる中空糸束２をケース
３に収容し、前記中空糸１の両端面が開口した状態で、
前記中空糸束２とケース３との両端部を封止剤で接着封
止する。前記中空糸として、予め加熱して収縮させた中
空糸を用いると、加熱流体を膜分離しても、中空糸に応
力が作用しない。また、封止部間の長さよりも大きな複
数の中空糸からなる中空糸束の両端部をケースとの両端
部と封止剤で接着封止し、封止部間で中空糸を弛ませ
る。これにより、中空糸の熱収縮量を弛み量により吸収
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱流体中の成分を膜
分離する上で好適な中空糸型膜分離モジュールの製造方
法および中空糸型膜分離モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】逆浸透
法、限外濾過法などにおいては、種々の膜分離モジュー
ル、特に中空糸型膜分離モジュールが汎用されている。
この中空糸型膜分離モジュールの基本的構造は、多数の
中空糸からなる中空糸束と、この中空糸束を収容するケ
ースと、中空糸の端面を開口させ、前記中空糸束とケー
スとの両端部を封止剤により封止し、中空糸束を固定す
る封止部とで構成されている。
【０００３】一方、中空糸型膜分離モジュールによる分
離操作は、一次側から高圧下で中空糸に流体を供給し、
流体中の所定の成分を中空糸を通じて選択的に二次側に
透過させ、非透過成分を濃縮している。また、透過効率
を高めるためには、加熱液体や加熱気体を一次側から供
給するのが有利である。
【０００４】しかし、中空糸、特に分離膜を構成するポ
リマーを溶融紡糸し、延伸する延伸法により製造された
中空糸を用いて加熱流体を膜分離すると、延伸に伴う残
留応力により収縮する。中空糸が収縮すると、両端部が
封止部で固定されているので、中空糸に応力が作用し、
中空糸に欠陥が生じたり、中空糸が切れ易くなり、膜分
離モジュールの信頼性が低下する。
【０００５】従って、本発明の目的は、特に熱履歴が作
用しても中空糸に応力が作用するのを防止でき、信頼性
の高い中空糸型膜分離モジュールの製造方法と、中空糸
型膜分離モジュールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するため、鋭意検討の結果、予め加熱処理して中空
糸の残留応力を解放した中空糸を用いたり、中空糸の熱
収縮率に対応させて、長さの大きな中空糸を用いてモジ
ュールを構成すると、熱により中空糸に応力が作用せ
ず、信頼性の高いモジュールが得られること、特に、予
め加熱処理した中空糸を用いる場合には、熱により選択
的分離効率が変化することなく、さらに信頼性が高くな
ることを見いだし、本発明を完成した。
【０００７】すなわち、本発明は、予め加熱して収縮さ
せた複数の中空糸からなる中空糸束をケースに収容し、
前記中空糸の両端面が開口した状態で、前記中空糸束と
ケースとの両端部を封止剤で接着封止する中空糸型膜分
離モジュールの製造方法を提供する。
【０００８】また、本発明は、複数の中空糸からなる中
空糸束をケースに収容し、前記中空糸の両端面が開口し
た状態で、中空糸束とケースとの両端部を封止剤で接着
封止する膜分離モジュールの製造方法であって、封止部
間の長さよりも大きな複数の中空糸からなる中空糸束の
両端部をケースとの両端部と封止剤で接着封止し、封止
部間で中空糸を弛ませる中空糸型膜分離モジュールの製
造方法を提供する。
【０００９】さらに本発明は、複数の中空糸からなる中
空糸束と、この中空糸束を収容するケースと、前記中空
糸の両端面が開口した状態で、中空糸束とケースとの両
端部が封止剤で接着封止された封止部を備えた膜分離モ
ジュールであって、前記中空糸が封止部間で弛んでいる
中空糸型膜分離モジュールを提供する。
【００１０】前記中空糸としては、オレフィン系ポリマ
ー又はフッ素含有ポリマーが好ましい。
【００１１】
【作用】前記構成の中空糸型膜分離モジュールにおい
て、中空糸の長さをＬ0、中空糸の温度Ｔにおける熱収
縮率をＳ（％）とすると、温度Ｔの流体を膜分離する場
合、中空糸の長さＬ1 は、Ｌ1 ＝Ｌ0 ×（１−Ｓ
（％））に収縮する。従って、予め温度Ｔで熱処理した
中空糸を用いると、膜分離に際して熱が作用しても中空
糸の熱収縮を防止できる。
【００１２】また、長さＬ0 よりも収縮量△（Ｌ0 −Ｌ
1 ）分だけ長い中空糸を用い、両端部の封止部で固定
し、収縮量△（Ｌ0 −Ｌ1 ）に対応する分だけ中空糸を
弛ませると、温度Ｔで流体を膜分離する際に中空糸が収
縮しても、収縮量を前記弛み量で吸収でき、中空糸に応
力が作用しない。
【００１３】
【実施例】以下、必要に応じて、本発明の実施例を図面
を参照しつつ説明する。
【００１４】図１は本発明の一実施例を示す概略断面図
である。この例では、前記中空糸型膜分離モジュール
は、複数の中空糸１からなる中空糸束２と、この中空糸
束２を収容するケース３とを備えている。前記ケース３
は、中空筒状のケース本体４と、該ケース本体４の両端
開口部を閉塞する蓋体５ａ，５ｂとで構成されている。
【００１５】一方の蓋体５ａには、液体を供給する供給
口６ａが形成され、他方の蓋体５ｂには、前記中空糸１
を透過しなかった濃縮成分を流出させるための流出口６
ｂが形成されている。さらに、前記ケース本体４には、
前記中空糸１を透過側、すなわち二次側に選択的に透過
した成分を流出させる流出口７ａ，７ｂが形成されてい
る。
【００１６】前記中空糸束２とケース３との両端部は、
封止部８で、エポキシ系接着剤やウレタン系接着剤など
の封止剤により接着封止されている。また、中空糸束２
の各中空糸１の両端面は開口している。
【００１７】そして、このような膜分離モジュールを作
製する場合、予め加熱して収縮させた複数の中空糸１か
らなる中空糸束２をケース３に収容し、前記中空糸１の
両端面が開口した状態で、前記中空糸束２とケース３と
の両端部を封止剤で接着封止し、中空糸１の両端部を封
止部８で固定する。
【００１８】前記中空糸１を予め加熱処理しておくと、
加熱流体の膜分離処理時に中空糸１が収縮するのを防止
できる。熱処理温度は、中空糸１の熱収縮特性および融
点や軟化点に応じて選択でき、例えば、５０〜２００
℃、好ましくは６０〜１５０℃程度である。より具体的
には、ポリプロピレン製中空糸は、例えば、温度８０
℃、６０時間程度の熱処理において２％程度収縮する。
従って、予め加熱処理した中空糸を用いてモジュールを
構成すると、中空糸の両端部が封止部で封止固定されて
いても、加熱流体の膜分離処理時に中空糸が収縮せず、
中空糸に張力が作用するのを防止できる。
【００１９】なお、前記中空糸は、熱収縮する限りその
種類は限定されない。中空糸を構成するポリマーとして
は、例えば、酢酸セルロースなどのセルロース系ポリマ
ー；ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エ
チレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、アイオノマー、ポリプロピレン、エチレ
ン−プロピレン共重合体、ポリ−４−メチルペンテン−
１などのオレフィン系ポリマー；ポリテトラフルオロエ
チレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリ
デンフルオライド、テトラフルオロエチレン−エチレン
共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアル
キルビニルエーテル共重合体などのフッ素含有ポリマ
ー；ポリ塩化ビニル；アクリロニトリル系ポリマー；ア
クリル系ポリマー；シリコーン樹脂；ポリアミド；ポリ
イミド；ポリエーテルサルホン；ポリサルホン；ポリフ
ェニレンオキサイド；ポリフェニレンスルフィド；ポリ
アリレート；ポリエーテルエーテルケトン；ポリエーテ
ルイミド；ポリカーボネート；ポリビニルアルコール系
ポリマーなどが例示される。これらの中空糸のなかで、
溶融延伸法により作製される中空糸、特にポリプロピレ
ンなどのオレフィン系ポリマー、フッ素含有ポリマーな
どが好ましい。
【００２０】また、中空糸としては、通常、多孔質中空
糸が使用される。中空糸の細孔径は分離対象によって適
当に選択できる。細孔の形状は、球状、楕円状、偏平
状、スリット状などであってもよい。
【００２１】さらに、封止部８を形成する封止剤として
は、耐熱性の高い封止剤、例えば、エポキシ樹脂と硬化
剤とを含むエポキシ系封止剤、ウレタン系封止剤などが
好ましい。好ましい封止剤は、エポキシ樹脂、特にビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂と芳香族ジアミンとを含む
エポキシ系封止剤である。芳香族アミンとしては、例え
ば、２，４−ジアミノトルエン、ｐ−フェニレンジアミ
ン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミ
ン、ｍ−キシリレンジアミン、テトラクロロ−ｐ−キシ
リレンジアミンなどの単環式芳香族ジアミン；ジアミノ
ジフェニルメタン類；ジアミノジフェニルスルホン類；
４，４′−ジアミノジフェニルエーテルなどが挙げられ
る。前記芳香族アミンは、ヘキサメチレンジアミン、ジ
エチレントリアミンなどの直鎖アミンやポリアミンと併
用してもよい。
【００２２】図２は本発明の他の実施例を示す概略断面
図である。この例においては、前記とは逆に、中空糸を
予め熱処理することなく、封止部１８間の距離よりも大
きな複数の中空糸１１からなる中空糸束１２をケース３
に収容する。そして、中空糸束１２とケース３との両端
部を封止剤で接着封止し、封止部８間で中空糸１１に弛
みを生じさせる。
【００２３】前記中空糸１１の長さは、中空糸の種類、
熱収縮量や被処理流体の温度を考慮して選択できる。よ
り具体的には、中空糸１１として、両端部の封止部１８
間の距離よりも熱収縮量△（Ｌ0 −Ｌ1 ）分だけ長くし
た中空糸を用い、この中空糸１１の両端部を封止部１８
で固定すると、封止部１８間で中空糸１１には、熱収縮
量△（Ｌ0 −Ｌ1 ）に対応して余剰の弛みが生じる。従
って、加熱流体の膜分離に際して中空糸１１が熱収縮し
ても、熱収縮量が前記弛み量に吸収されるので、中空糸
１１に張力が作用するのを防止でき、中空糸１１の選択
的分離効率が低下しない。
【００２４】なお、中空糸の弛み量は、少なくとも中空
糸の収縮量に対応していればよく、流体の膜分離処理時
の中空糸の収縮量よりも大きくてもよい。中空糸の熱収
縮量は、温度によっても異なるが、例えば、０．３〜８
％程度である。
【００２５】ケースの材質は特に制限されず、プラスチ
ックや金属などであってもよい。さらに、ケースは必要
に応じて、前記流出口などを通じて、透過側が減圧可能
であってもよく、通気可能な減圧可能なチャンバ内に配
設されていてもよい。
【００２６】さらに、膜分離に際しては、前記とは逆
に、蓋体５ｂの流出口６ｂから流体を供給してもよく、
ケース本体４の流出口７ａ，７ｂの一方から流体を供給
し、他方の流出口から非透過成分である濃縮流体を流出
させ、蓋体５ａの供給口６ａから透過成分を流出させて
もよい。
【００２７】本発明の中空糸型膜分離モジュールは、例
えば、液体の膜分離、液体から気体成分の膜分離、特に
耐熱性が必要とされる加熱流体の膜分離に利用できる。
【００２８】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、予め加熱処
理して中空糸の残留応力を解放した中空糸を用いたり、
中空糸の熱収縮率に対応させて、長さの大きな中空糸を
用いてモジュールを構成するので、加熱流体を膜分離し
ても中空糸に応力が作用するのを防止でき、信頼性の高
い中空糸型膜分離モジュールが得られる。
【００２９】また、本発明の中空糸型膜分離モジュール
は、中空糸が封止部間で弛んでいるので、中空糸の熱収
縮を吸収でき、熱が作用しても中空糸に応力が作用せ
ず、信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中空糸型膜分離モジュールの一実施例
を示す概略断面図である。
【図２】本発明の中空糸型膜分離モジュールの他の実施
例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１，１１…中空糸 ２，１２…中空糸束 ３，１３…ケース ８，１８…封止部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 予め加熱して収縮させた複数の中空糸か
    らなる中空糸束をケースに収容し、前記中空糸の両端面
    が開口した状態で、前記中空糸束とケースとの両端部を
    封止剤で接着封止する中空糸型膜分離モジュールの製造
    方法。
  2. 【請求項２】 複数の中空糸からなる中空糸束をケース
    に収容し、前記中空糸の両端面が開口した状態で、中空
    糸束とケースとの両端部を封止剤で接着封止する膜分離
    モジュールの製造方法であって、封止部間の長さよりも
    長い複数の中空糸からなる中空糸束の両端部をケースと
    の両端部と封止剤で接着封止し、封止部間で中空糸を弛
    ませる中空糸型膜分離モジュールの製造方法。
  3. 【請求項３】 中空糸が、ポリオレフィン系ポリマー又
    はフッ素含有ポリマーである請求項１又は２記載の中空
    糸型膜分離モジュールの製造方法。
  4. 【請求項４】 複数の中空糸からなる中空糸束と、この
    中空糸束を収容するケースと、前記中空糸の両端面が開
    口した状態で、中空糸束とケースとの両端部が封止剤で
    接着封止された封止部を備えた膜分離モジュールであっ
    て、前記中空糸が封止部間で弛んでいる中空糸型膜分離
    モジュール。
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