JPH06170181A - 中空糸膜モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
中空糸膜モジュールおよびその製造方法Info
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- JPH06170181A JPH06170181A JP35203192A JP35203192A JPH06170181A JP H06170181 A JPH06170181 A JP H06170181A JP 35203192 A JP35203192 A JP 35203192A JP 35203192 A JP35203192 A JP 35203192A JP H06170181 A JPH06170181 A JP H06170181A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 中空糸膜モジュールにより、有機溶剤を比較
的高温で膜分離する。 【構成】 低密度ポリオレフィンワックス5〜99重量
%と、メルトインデックス50以上の低密度オレフィン
ポリマー95〜1重量%とを含む溶融した樹脂組成物中
に、中空糸膜の集束体の少なくとも一方の端部を浸漬
し、ケーシングに封止固定する。前記ワックスおよびポ
リマーにはポリエチレンなどが含まれる。前記ワックス
の密度は0.94g/cm2 以下、粘度法による分子量
は20000以下である。前記ワックスとポリマーとを
併用すると、中空糸膜との接着性、耐熱性が比較的高
く、耐溶剤性に優れる封止固定部を備えた中空糸膜モジ
ュールが得られる。
的高温で膜分離する。 【構成】 低密度ポリオレフィンワックス5〜99重量
%と、メルトインデックス50以上の低密度オレフィン
ポリマー95〜1重量%とを含む溶融した樹脂組成物中
に、中空糸膜の集束体の少なくとも一方の端部を浸漬
し、ケーシングに封止固定する。前記ワックスおよびポ
リマーにはポリエチレンなどが含まれる。前記ワックス
の密度は0.94g/cm2 以下、粘度法による分子量
は20000以下である。前記ワックスとポリマーとを
併用すると、中空糸膜との接着性、耐熱性が比較的高
く、耐溶剤性に優れる封止固定部を備えた中空糸膜モジ
ュールが得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐溶剤性に優れ、液体
などの被処理流体を効率よく膜分離する上で有用な中空
糸膜モジュールおよびその製造方法に関する。
などの被処理流体を効率よく膜分離する上で有用な中空
糸膜モジュールおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、逆浸透型、イオン交換型、浸透気
化型、限外濾過型などの種々の分離特性を有する半透膜
が開発されている。これらの半透膜は、例えば、平膜
状、スパイラル状、中空糸状などの形態でモジュール化
されている。
化型、限外濾過型などの種々の分離特性を有する半透膜
が開発されている。これらの半透膜は、例えば、平膜
状、スパイラル状、中空糸状などの形態でモジュール化
されている。
【0003】これらのモジュールのうち、中空糸膜モジ
ュールは、装置の単位体積当りの膜表面積を大きくで
き、装置の小型化及びコストダウンができるという利点
がある。そのため、中空糸膜モジュールは、医療用途、
精密電子工業用途、食品工業用途、理化学用途などの広
い分野で利用されている。
ュールは、装置の単位体積当りの膜表面積を大きくで
き、装置の小型化及びコストダウンができるという利点
がある。そのため、中空糸膜モジュールは、医療用途、
精密電子工業用途、食品工業用途、理化学用途などの広
い分野で利用されている。
【0004】中空糸膜モジュールは、通常、集束された
中空糸膜がケーシングに収容され、中空糸膜間および中
空糸束とケーシングとの間が、ケーシング端部などにお
いて、封止固定されている。
中空糸膜がケーシングに収容され、中空糸膜間および中
空糸束とケーシングとの間が、ケーシング端部などにお
いて、封止固定されている。
【0005】一方、中空糸膜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膜に流体を供給し、流体
中の所定の成分を中空糸膜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、加熱流体を供給するのが有利である。
このような中空糸膜モジュール、特に封止固定部には圧
力履歴、熱履歴が作用するので、モジュールには、中空
糸束とケースとの間の高い封止性が要求される。中空糸
束を封止固定するための材料として、従来、エポキシ樹
脂系、ウレタン樹脂系接着剤が汎用されている。
は、一次側から高圧下で中空糸膜に流体を供給し、流体
中の所定の成分を中空糸膜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、加熱流体を供給するのが有利である。
このような中空糸膜モジュール、特に封止固定部には圧
力履歴、熱履歴が作用するので、モジュールには、中空
糸束とケースとの間の高い封止性が要求される。中空糸
束を封止固定するための材料として、従来、エポキシ樹
脂系、ウレタン樹脂系接着剤が汎用されている。
【0006】しかし、これらの接着剤を用いて作製した
モジュールでは、有機溶剤の濾過をはじめとする高温で
の薬品処理中に、接着剤が膨潤したりクラックなどが生
じ、接着性、ひいては封止性が低下する。そのため、被
処理流体の種類が制限される。また、高温高圧下で被処
理流体を膜分離に供すると、封止固定部から短時間内に
被処理流体がリークし、膜分離操作を継続できなくな
る。
モジュールでは、有機溶剤の濾過をはじめとする高温で
の薬品処理中に、接着剤が膨潤したりクラックなどが生
じ、接着性、ひいては封止性が低下する。そのため、被
処理流体の種類が制限される。また、高温高圧下で被処
理流体を膜分離に供すると、封止固定部から短時間内に
被処理流体がリークし、膜分離操作を継続できなくな
る。
【0007】特開昭61−129006号公報には、耐
薬品性に優れたゴムを加硫して中空糸束の端部を封止す
る技術が開示されている。しかし、ゴムを加硫するため
には160℃以上の高温処理を必要とする。そのため、
耐熱性の低い中空糸膜を使用できず、特定の素材からな
る中空糸膜しか使用できない。しかも、モジュールの製
造プロセスも複雑である。
薬品性に優れたゴムを加硫して中空糸束の端部を封止す
る技術が開示されている。しかし、ゴムを加硫するため
には160℃以上の高温処理を必要とする。そのため、
耐熱性の低い中空糸膜を使用できず、特定の素材からな
る中空糸膜しか使用できない。しかも、モジュールの製
造プロセスも複雑である。
【0008】特開平3−221128号公報には、不飽
和カルボン酸類を共重合したポリオレフィンを少なくと
も一成分として含む接着性樹脂で、中空糸束の端部を接
着固定する技術が開示されている。しかし、不飽和カル
ボン酸を共重合したポリオレフィンだけでは、耐熱性が
小さく、高温での膜分離には使用できない。さらに、他
のポリオレフィンとの相溶性が悪く、長期に亘り安定性
に膜分離に供することが困難である。
和カルボン酸類を共重合したポリオレフィンを少なくと
も一成分として含む接着性樹脂で、中空糸束の端部を接
着固定する技術が開示されている。しかし、不飽和カル
ボン酸を共重合したポリオレフィンだけでは、耐熱性が
小さく、高温での膜分離には使用できない。さらに、他
のポリオレフィンとの相溶性が悪く、長期に亘り安定性
に膜分離に供することが困難である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、中空糸束が強固に接着固定されていると共に、耐溶
剤性に優れ、長期に亘り安定に膜分離に供することがで
きる中空糸膜モジュールとその製造方法を提供すること
にある。
は、中空糸束が強固に接着固定されていると共に、耐溶
剤性に優れ、長期に亘り安定に膜分離に供することがで
きる中空糸膜モジュールとその製造方法を提供すること
にある。
【0010】本発明の他の目的は、有機溶剤であっても
比較的高温で膜分離できる中空糸膜モジュールとその製
造方法を提供することにある。
比較的高温で膜分離できる中空糸膜モジュールとその製
造方法を提供することにある。
【0011】
【発明の構成】本発明者らは、鋭意検討の結果、特定の
ポリオレフィンを含む樹脂組成物を用いて中空糸束をケ
ーシングに封止固定すると、上記課題を解決できること
を見いだし、本発明を完成した。
ポリオレフィンを含む樹脂組成物を用いて中空糸束をケ
ーシングに封止固定すると、上記課題を解決できること
を見いだし、本発明を完成した。
【0012】すなわち、本発明の中空糸膜モジュール
は、低密度ポリオレフィンワックスとメルトインデック
ス50以上の低密度オレフィンポリマーとを含む樹脂組
成物で、中空糸膜の集束体の端部が封止固定されてい
る。
は、低密度ポリオレフィンワックスとメルトインデック
ス50以上の低密度オレフィンポリマーとを含む樹脂組
成物で、中空糸膜の集束体の端部が封止固定されてい
る。
【0013】また、本発明の方法では、中空糸膜の集束
体の少なくとも一方の端部を、低密度ポリオレフィンワ
ックスとメルトインデックス50以上の低密度オレフィ
ンポリマーとを含む溶融した樹脂組成物中に浸漬し、封
止固定することにより、中空糸膜モジュールを製造す
る。
体の少なくとも一方の端部を、低密度ポリオレフィンワ
ックスとメルトインデックス50以上の低密度オレフィ
ンポリマーとを含む溶融した樹脂組成物中に浸漬し、封
止固定することにより、中空糸膜モジュールを製造す
る。
【0014】以下に、必要に応じて添付図面を参照しつ
つ、本発明を詳細に説明する。
つ、本発明を詳細に説明する。
【0015】図1は中空糸膜モジュールの一例を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【0016】この例では、中空糸膜モジュールは、中空
糸膜の透過側、すなわち二次側に選択的に透過した透過
液や透過気体が流出する流出口2a,2bが形成された
ケーシング1と、このケーシング1内に収納された複数
の中空糸膜からなる中空糸束3と、ケーシング1の両端
部を閉塞するための蓋体4a,4bとを備えている。前
記中空糸束3の両端部は、中空糸膜の端面が開口した状
態で、封止固定部5a,5bで接着封止されている。
糸膜の透過側、すなわち二次側に選択的に透過した透過
液や透過気体が流出する流出口2a,2bが形成された
ケーシング1と、このケーシング1内に収納された複数
の中空糸膜からなる中空糸束3と、ケーシング1の両端
部を閉塞するための蓋体4a,4bとを備えている。前
記中空糸束3の両端部は、中空糸膜の端面が開口した状
態で、封止固定部5a,5bで接着封止されている。
【0017】一方の蓋体4aには、中空糸膜の一次側に
被処理液を供給するための供給口6aが形成され、他方
の蓋体4bには、濃縮液が排出する排出口6bが形成さ
れている。また、前記ケーシング1と封止固定部5a,
5bと蓋体4a,4bの交点部には、弾性O−リング7
a,7bが挾圧状態で配され、前記交点部を封止してい
る。
被処理液を供給するための供給口6aが形成され、他方
の蓋体4bには、濃縮液が排出する排出口6bが形成さ
れている。また、前記ケーシング1と封止固定部5a,
5bと蓋体4a,4bの交点部には、弾性O−リング7
a,7bが挾圧状態で配され、前記交点部を封止してい
る。
【0018】そして、前記封止固定部5a,5bは、低
密度ポリオレフィンワックスとメルトインデックス50
以上の低密度オレフィンポリマーとを含む樹脂組成物で
形成されている。
密度ポリオレフィンワックスとメルトインデックス50
以上の低密度オレフィンポリマーとを含む樹脂組成物で
形成されている。
【0019】このような中空糸膜モジュールでは、封止
固定部5a,5bが前記オレフィン系樹脂で形成されて
いるため、耐溶剤性が極めて高い。そのため、気体、水
などの他、種々の有機溶媒を効率よく処理できる。しか
も、封止固定部5a,5bが単一のオレフィン系ポリマ
ーではなく、前記ワックスとポリマーとを含む樹脂組成
物で形成されているので、実用的に何ら問題のない接着
封止性、耐熱性および強度を備えている。
固定部5a,5bが前記オレフィン系樹脂で形成されて
いるため、耐溶剤性が極めて高い。そのため、気体、水
などの他、種々の有機溶媒を効率よく処理できる。しか
も、封止固定部5a,5bが単一のオレフィン系ポリマ
ーではなく、前記ワックスとポリマーとを含む樹脂組成
物で形成されているので、実用的に何ら問題のない接着
封止性、耐熱性および強度を備えている。
【0020】前記低密度ポリオレフィンワックスには、
密度0.94g/cm2 以下、好ましくは0.91〜
0.94g/cm3 程度、粘度法による分子量2000
0以下、好ましくは2500〜15000、さらに好ま
しくは5000〜12500程度のポリオレフィン系ワ
ックスが含まれる。
密度0.94g/cm2 以下、好ましくは0.91〜
0.94g/cm3 程度、粘度法による分子量2000
0以下、好ましくは2500〜15000、さらに好ま
しくは5000〜12500程度のポリオレフィン系ワ
ックスが含まれる。
【0021】本発明では、低密度ポリオレフィンワック
スとともに、メルトインデックス50以上、好ましくは
50〜200、さらに好ましくは50〜150程度の低
密度オレフィンポリマーを使用する。
スとともに、メルトインデックス50以上、好ましくは
50〜200、さらに好ましくは50〜150程度の低
密度オレフィンポリマーを使用する。
【0022】なお、メルトインデックスとは、ASTM
D1238に規定する試験法に基づいて測定され、2
160gの荷重をピストン上に加えた時、190℃の溶
融体が特定のオリフィスを通して、10分間に押出され
る量(g)を意味し、通常、メルトインデックスが大き
い程、ポリマーの分子量は小さい。
D1238に規定する試験法に基づいて測定され、2
160gの荷重をピストン上に加えた時、190℃の溶
融体が特定のオリフィスを通して、10分間に押出され
る量(g)を意味し、通常、メルトインデックスが大き
い程、ポリマーの分子量は小さい。
【0023】前記低密度オレフィンポリマーとしては、
密度0.94g/cm2 以下、好ましくは0.91〜
0.94g/cm3 程度、粘度法による分子量が200
00以上のポリオレフィンが使用できる。
密度0.94g/cm2 以下、好ましくは0.91〜
0.94g/cm3 程度、粘度法による分子量が200
00以上のポリオレフィンが使用できる。
【0024】低密度ポリオレフィンワックスおよび低密
度オレフィンポリマーは、エチレンを主成分として構成
されている場合が多い。低密度ポリオレフィンワックス
および低密度オレフィンポリマーは、ポリエチレン、エ
チレンと、他のオレフィン、例えば、プロピレン、ブチ
レン、4−メチルペンテン−1などとの共重合体であっ
てもよく、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニ
ルエステルなどとの共重合により一部変性されていても
よい。前記ワックスおよびオレフィンポリマーがエチレ
ン系共重合体である場合、エチレンと共重合する単量体
の割合は、例えば、1〜40重量%、好ましくは5〜3
0重量%程度である。好ましい低密度ポリオレフィンワ
ックスには、例えば、ポリエチレンワックスなどが含ま
れ、好ましい低密度オレフィンポリマーには、例えば、
エチレン−ブテン共重合体などが含まれる。
度オレフィンポリマーは、エチレンを主成分として構成
されている場合が多い。低密度ポリオレフィンワックス
および低密度オレフィンポリマーは、ポリエチレン、エ
チレンと、他のオレフィン、例えば、プロピレン、ブチ
レン、4−メチルペンテン−1などとの共重合体であっ
てもよく、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニ
ルエステルなどとの共重合により一部変性されていても
よい。前記ワックスおよびオレフィンポリマーがエチレ
ン系共重合体である場合、エチレンと共重合する単量体
の割合は、例えば、1〜40重量%、好ましくは5〜3
0重量%程度である。好ましい低密度ポリオレフィンワ
ックスには、例えば、ポリエチレンワックスなどが含ま
れ、好ましい低密度オレフィンポリマーには、例えば、
エチレン−ブテン共重合体などが含まれる。
【0025】また、X線解析法によるポリエチレンワッ
クスなどの低密度ポリオレフィンワックス及びポリエチ
レンなどの低密度オレフィンポリマーの結晶化度は、例
えば、60〜75%程度である。
クスなどの低密度ポリオレフィンワックス及びポリエチ
レンなどの低密度オレフィンポリマーの結晶化度は、例
えば、60〜75%程度である。
【0026】なお、一般に、ポリオレフィン類は耐溶剤
性に優れているものの、熱収縮率が大きく、耐熱性、中
空糸膜との接着性、強度などが劣るとされている。しか
し、前記特定のワックスとオレフィンポリマーとを組合
せて使用すると、実用上問題のないモジュールが得られ
る。
性に優れているものの、熱収縮率が大きく、耐熱性、中
空糸膜との接着性、強度などが劣るとされている。しか
し、前記特定のワックスとオレフィンポリマーとを組合
せて使用すると、実用上問題のないモジュールが得られ
る。
【0027】より詳細には、ポリオレフィンの結晶化度
が高くなるにつれて、一般に熱収縮率が大きくなるた
め、中空糸との間に隙間が生じ易く、接着封止性が低下
する。しかし、低密度ポリオレフィンワックスとの併用
により、熱収縮を抑制でき、接着封止性を高めることが
できる。
が高くなるにつれて、一般に熱収縮率が大きくなるた
め、中空糸との間に隙間が生じ易く、接着封止性が低下
する。しかし、低密度ポリオレフィンワックスとの併用
により、熱収縮を抑制でき、接着封止性を高めることが
できる。
【0028】また、ワックスは一般に耐熱性が小さい。
しかし、低密度ポリオレフィンワックス、例えば、粘度
法による分子量が4000程度のワックスは軟化点が1
20℃程度であるため、100℃以下での分離処理に何
ら支障なく使用できる。さらに、前記ワックスにオレフ
ィンポリマーを併用すると、耐熱性を高めることができ
る。
しかし、低密度ポリオレフィンワックス、例えば、粘度
法による分子量が4000程度のワックスは軟化点が1
20℃程度であるため、100℃以下での分離処理に何
ら支障なく使用できる。さらに、前記ワックスにオレフ
ィンポリマーを併用すると、耐熱性を高めることができ
る。
【0029】メルトインデックス100以下のオレフィ
ンポリマーは、一般に溶融粘度が高いため、160℃で
溶融しても中空糸束を均一に浸漬して封止することが困
難である。しかし、メルトインデックス50以上のオレ
フィンポリマーであっても前記ワックスと組合せると、
低密度オレフィンポリマーの優れた特性を維持しつつ、
溶融粘度を低下でき、中空糸束との接着封止性を高める
ことができる。
ンポリマーは、一般に溶融粘度が高いため、160℃で
溶融しても中空糸束を均一に浸漬して封止することが困
難である。しかし、メルトインデックス50以上のオレ
フィンポリマーであっても前記ワックスと組合せると、
低密度オレフィンポリマーの優れた特性を維持しつつ、
溶融粘度を低下でき、中空糸束との接着封止性を高める
ことができる。
【0030】さらに、オレフィンポリマーを用いると、
中空糸膜の表面処理により接着性を向上させたとして
も、熱収縮によりポリオレフィンと中空糸膜との界面に
僅かな隙間が生じる。しかし、前記ワックスと併用する
と、中空糸束との接着封止性を高めることができる。
中空糸膜の表面処理により接着性を向上させたとして
も、熱収縮によりポリオレフィンと中空糸膜との界面に
僅かな隙間が生じる。しかし、前記ワックスと併用する
と、中空糸束との接着封止性を高めることができる。
【0031】さらに、オレフィンポリマーの結晶化度が
高くなるにつれて、一般に耐溶剤性が向上する。一方、
ポリオレフィンワックスも、耐溶剤性が比較的高い。例
えば、結晶化度が60%と低く、分子量が7200のポ
リオレフィンワックスでも、酢酸エチル:酢酸:水=
6:2:2:(重量比)などの溶媒中、80℃で200
0時間浸漬しても重量変化は5%程度であり、実用上問
題ない耐溶剤性を示す。従って、前記ワックスとオレフ
ィンポリマーとを併用すると、前記ワックスよりもさら
に高い耐溶剤性を確保できる。
高くなるにつれて、一般に耐溶剤性が向上する。一方、
ポリオレフィンワックスも、耐溶剤性が比較的高い。例
えば、結晶化度が60%と低く、分子量が7200のポ
リオレフィンワックスでも、酢酸エチル:酢酸:水=
6:2:2:(重量比)などの溶媒中、80℃で200
0時間浸漬しても重量変化は5%程度であり、実用上問
題ない耐溶剤性を示す。従って、前記ワックスとオレフ
ィンポリマーとを併用すると、前記ワックスよりもさら
に高い耐溶剤性を確保できる。
【0032】さらには、オレフィンワックス単独では強
度が小さく、冷却時の収縮によりクラックが生じる場合
があるものの、前記特定のオレフィンポリマーと組合せ
ると、強度を高め、クラックの発生を防止できる。
度が小さく、冷却時の収縮によりクラックが生じる場合
があるものの、前記特定のオレフィンポリマーと組合せ
ると、強度を高め、クラックの発生を防止できる。
【0033】低密度ポリオレフィンワックスと低密度オ
レフィンポリマーとの割合は、溶融粘度を低くするた
め、実用的な強度が得られる範囲、例えば、低密度ポリ
オレフィンワックス/低密度オレフィンポリマー=5〜
99/95〜1(重量%)の範囲で適当に選択できる
が、低密度ポリオレフィンワックスの割合が多い方が好
ましい。好ましい前記割合は、例えば、低密度ポリオレ
フィンワックス/低密度オレフィンポリマー=25〜9
5/75〜5(重量%)、好ましくは50〜95/50
〜5(重量%)程度である。前記ワックスの割合が5重
量%未満であると熱収縮率や溶融粘度が大きく、接着封
止性が低下し易く、99重量%を越えると、封止固定部
の強度、耐溶剤性が低下し易い。
レフィンポリマーとの割合は、溶融粘度を低くするた
め、実用的な強度が得られる範囲、例えば、低密度ポリ
オレフィンワックス/低密度オレフィンポリマー=5〜
99/95〜1(重量%)の範囲で適当に選択できる
が、低密度ポリオレフィンワックスの割合が多い方が好
ましい。好ましい前記割合は、例えば、低密度ポリオレ
フィンワックス/低密度オレフィンポリマー=25〜9
5/75〜5(重量%)、好ましくは50〜95/50
〜5(重量%)程度である。前記ワックスの割合が5重
量%未満であると熱収縮率や溶融粘度が大きく、接着封
止性が低下し易く、99重量%を越えると、封止固定部
の強度、耐溶剤性が低下し易い。
【0034】前記樹脂組成物は、必要に応じて、酸化防
止剤などの老化防止剤、充填剤などの種々の添加剤を含
んでいてもよい。
止剤などの老化防止剤、充填剤などの種々の添加剤を含
んでいてもよい。
【0035】前記中空糸膜を構成するポリマーとして
は、例えば、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重
合体、ポリプロピレン、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;
酢酸セルロースなどのセルロース系ポリマー;ポリ塩化
ビニル;アクリロニトリル系ポリマー;ポリメチルメタ
クリレート、アクリロニトリル−メタクリル酸メチル共
重合体などの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;ポリエーテルスルホン;ポリス
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。
は、例えば、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重
合体、ポリプロピレン、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;
酢酸セルロースなどのセルロース系ポリマー;ポリ塩化
ビニル;アクリロニトリル系ポリマー;ポリメチルメタ
クリレート、アクリロニトリル−メタクリル酸メチル共
重合体などの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;ポリエーテルスルホン;ポリス
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。
【0036】好ましい中空糸膜には、多孔質膜が含まれ
る。このような多孔質中空糸膜は、粗面による接着表面
積の増大及びアンカーなどにより、前記樹脂組成物によ
る接着封止性が高い。
る。このような多孔質中空糸膜は、粗面による接着表面
積の増大及びアンカーなどにより、前記樹脂組成物によ
る接着封止性が高い。
【0037】なお、前記中空糸膜の表面粗さ、孔径など
は特に制限されず、分離方式や分離成分の種類などに応
じて選択できる。また、必要に応じて、中空糸膜は、有
機溶剤による処理、プラズマ放電処理、コロナ放電処
理、オゾン処理などの表面処理を施した後、接着封止に
供してもよい。
は特に制限されず、分離方式や分離成分の種類などに応
じて選択できる。また、必要に応じて、中空糸膜は、有
機溶剤による処理、プラズマ放電処理、コロナ放電処
理、オゾン処理などの表面処理を施した後、接着封止に
供してもよい。
【0038】ケーシングの形状は、用途などに応じて選
択できるが、通常、円筒状であり、ノズル状供給口など
を側部に有している場合が多い。ケーシングの材質は、
被処理流体や分離成分の種類などに応じて選択でき、例
えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、(メタ)ア
クリル系ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ンなどのプラスチック;ステンレススチールなどの金属
などであってもよい。ケーシングは、通常、耐溶剤性の
点からポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ステンレ
ススチールなどで形成される場合が多い。
択できるが、通常、円筒状であり、ノズル状供給口など
を側部に有している場合が多い。ケーシングの材質は、
被処理流体や分離成分の種類などに応じて選択でき、例
えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、(メタ)ア
クリル系ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ンなどのプラスチック;ステンレススチールなどの金属
などであってもよい。ケーシングは、通常、耐溶剤性の
点からポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ステンレ
ススチールなどで形成される場合が多い。
【0039】ケーシングは必要に応じて、前記流出口を
通じて透過側が減圧可能であってもよく、減圧可能なチ
ャンバ内に配設されていてもよい。また、前記図1とは
逆に、ケーシングの流出口から被処理流体を供給し、中
空糸膜の開口部から透過成分を流出させてもよい。
通じて透過側が減圧可能であってもよく、減圧可能なチ
ャンバ内に配設されていてもよい。また、前記図1とは
逆に、ケーシングの流出口から被処理流体を供給し、中
空糸膜の開口部から透過成分を流出させてもよい。
【0040】なお、中空糸膜は、両端面のうち少なくと
も一方の端面が開口していればよい。例えば、複数の中
空糸膜の一方の端部は、端面が開口した状態で封止固定
部で接着封止され、中空糸膜の他方の端部の中空部は閉
塞されていてもよい。また、複数の中空糸膜の両端部を
集束し、中空糸膜の端面が開口した状態で、集束部を接
着封止してもよい。
も一方の端面が開口していればよい。例えば、複数の中
空糸膜の一方の端部は、端面が開口した状態で封止固定
部で接着封止され、中空糸膜の他方の端部の中空部は閉
塞されていてもよい。また、複数の中空糸膜の両端部を
集束し、中空糸膜の端面が開口した状態で、集束部を接
着封止してもよい。
【0041】さらに、膜モジュールは、ケーシングを備
えることなく、複数の中空糸膜の少なくとも一方の端部
が接着封止され、かつケースに装着可能であってもよ
い。この場合、膜モジュールを、ケースにカートリッジ
式に装着できる。好ましい中空糸膜モジュールにおい
て、複数の中空糸膜の少なくとも一方の端部は、前記封
止固定部でケーシングに接着封止されている場合が多
い。
えることなく、複数の中空糸膜の少なくとも一方の端部
が接着封止され、かつケースに装着可能であってもよ
い。この場合、膜モジュールを、ケースにカートリッジ
式に装着できる。好ましい中空糸膜モジュールにおい
て、複数の中空糸膜の少なくとも一方の端部は、前記封
止固定部でケーシングに接着封止されている場合が多
い。
【0042】被処理流体は、中空糸膜の分離特性に応じ
て選択でき、空気、酸素、窒素などの気体や液体含む流
体が使用できる。液体としては、水;メタノール、エタ
ノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類;
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ブチルエーテ
ルなどのエーテル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブ
チル、プロピオン酸エチルなどのエステル類;アセト
ン、メチルエチルケトンなどのケトン類;酢酸、無水酢
酸、プロピオン酸などの有機酸類;ジエチルアミン、ア
ニリンなどのアミン類;ヘキサン、オクタンなどの脂肪
族炭化水素類;ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水
素類;シクロヘキサンなどの脂環族炭化水素類;クロロ
ホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレンなどのハロゲ
ン化炭化水素類などが挙げられる。
て選択でき、空気、酸素、窒素などの気体や液体含む流
体が使用できる。液体としては、水;メタノール、エタ
ノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類;
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ブチルエーテ
ルなどのエーテル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブ
チル、プロピオン酸エチルなどのエステル類;アセト
ン、メチルエチルケトンなどのケトン類;酢酸、無水酢
酸、プロピオン酸などの有機酸類;ジエチルアミン、ア
ニリンなどのアミン類;ヘキサン、オクタンなどの脂肪
族炭化水素類;ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水
素類;シクロヘキサンなどの脂環族炭化水素類;クロロ
ホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレンなどのハロゲ
ン化炭化水素類などが挙げられる。
【0043】図1に示す中空糸膜モジュールは、次のよ
うにして製造できる。
うにして製造できる。
【0044】複数の中空糸膜を束ね、必要に応じて中空
糸膜の端面の開口部を接着剤などの密封手段により密封
して、ケーシング内に収容する。中空糸束の一方の端部
を、溶融した前記樹脂組成物に浸漬し、自然冷却するこ
とにより封止固定する。また、前記中空糸束の他方の端
部も同様にして封止固定し、封止固定部の先端部を切断
して、中空糸膜の端面を開口させる。ケーシング内壁と
封止固定部との間に隙間が生じる場合には、前記のよう
に、弾性O−リングなどの封止部材により封止できる。
糸膜の端面の開口部を接着剤などの密封手段により密封
して、ケーシング内に収容する。中空糸束の一方の端部
を、溶融した前記樹脂組成物に浸漬し、自然冷却するこ
とにより封止固定する。また、前記中空糸束の他方の端
部も同様にして封止固定し、封止固定部の先端部を切断
して、中空糸膜の端面を開口させる。ケーシング内壁と
封止固定部との間に隙間が生じる場合には、前記のよう
に、弾性O−リングなどの封止部材により封止できる。
【0045】なお、中空糸膜モジュールが、例えば、前
記カートリッジ式モジュールである場合、中空糸束の端
部を、ケーシングに封止固定する必要はない。
記カートリッジ式モジュールである場合、中空糸束の端
部を、ケーシングに封止固定する必要はない。
【0046】前記樹脂組成物の溶融温度は、中空糸束の
封止固定を妨げない範囲で選択できるが、溶融温度が高
いほど、冷却固化後の収縮率は大きくなる。そのため、
封止固定部の熱収縮を小さくするためには、樹脂組成物
の溶融温度が低い方が有利である。樹脂組成物は、前記
ワックス及びポリマーの混合物の軟化点から10〜50
℃、好ましくは20〜40℃程度高い温度で溶融させる
のが好ましい。このような温度で溶融した樹脂組成物に
中空糸束を浸漬すると、自然冷却という簡単な操作で、
封止固定部と中空糸膜との界面に隙間が生じるのを防止
できる。
封止固定を妨げない範囲で選択できるが、溶融温度が高
いほど、冷却固化後の収縮率は大きくなる。そのため、
封止固定部の熱収縮を小さくするためには、樹脂組成物
の溶融温度が低い方が有利である。樹脂組成物は、前記
ワックス及びポリマーの混合物の軟化点から10〜50
℃、好ましくは20〜40℃程度高い温度で溶融させる
のが好ましい。このような温度で溶融した樹脂組成物に
中空糸束を浸漬すると、自然冷却という簡単な操作で、
封止固定部と中空糸膜との界面に隙間が生じるのを防止
できる。
【0047】本発明の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などに利用でき
る。
体の膜分離、液体から気体成分の膜分離などに利用でき
る。
【0048】
【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュールとその製造
方法によれば、特定のワックスとポリマーを含む樹脂組
成物により、中空糸膜の集束体の端部が封止固定するの
で、中空糸束を強固に接着固定できると共に、耐溶剤性
に優れ、長期に亘り被処理流体を安定に膜分離できる。
方法によれば、特定のワックスとポリマーを含む樹脂組
成物により、中空糸膜の集束体の端部が封止固定するの
で、中空糸束を強固に接着固定できると共に、耐溶剤性
に優れ、長期に亘り被処理流体を安定に膜分離できる。
【0049】また、封止固定部がワックスとオレフィン
ポリマーとの樹脂組成物で形成されているにも拘らず比
較的耐熱性が高く、有機溶剤であっても比較的高温で膜
分離できる。
ポリマーとの樹脂組成物で形成されているにも拘らず比
較的耐熱性が高く、有機溶剤であっても比較的高温で膜
分離できる。
【0050】
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明する。
に説明する。
【0051】実施例1 内径500μm、外径800μmのポリアクリロニトリ
ル系共重合体中空糸膜を、1N−NaOH水溶液中、8
0℃で55分間加水分解してニトリル基の一部をカルボ
キシル基に変換した後、アイオネン型ポリカチオンでポ
リイオンコンプレックス化した。
ル系共重合体中空糸膜を、1N−NaOH水溶液中、8
0℃で55分間加水分解してニトリル基の一部をカルボ
キシル基に変換した後、アイオネン型ポリカチオンでポ
リイオンコンプレックス化した。
【0052】低密度ポリオレフィンワックス(三井石油
化学(株)製、三井ハイワックス720P、密度0.9
2g/cm2 、分子量7200)80重量部と、低密度
ポリオレフィン[エチレン(80重量%)−ブテン(2
0重量%)共重合体、日本ユニカー(株)製、MG−3
65、密度0.93g/cm2 、メルトインデックス1
10]20重量部とを混合し、金型内で135℃で溶融
した。
化学(株)製、三井ハイワックス720P、密度0.9
2g/cm2 、分子量7200)80重量部と、低密度
ポリオレフィン[エチレン(80重量%)−ブテン(2
0重量%)共重合体、日本ユニカー(株)製、MG−3
65、密度0.93g/cm2 、メルトインデックス1
10]20重量部とを混合し、金型内で135℃で溶融
した。
【0053】中空糸膜を均一に集束して先端を密封し、
円筒状のポリエーテルスルホン製ケーシング内に収納し
た。加熱溶融した前記樹脂樹脂組成物に、中空糸束の片
方の端部を浸漬して冷却固化した後、他方の端部も同様
にして封止固定した。次いで、中空糸束の両端部を切断
して開口させ、モジュールを作製した。
円筒状のポリエーテルスルホン製ケーシング内に収納し
た。加熱溶融した前記樹脂樹脂組成物に、中空糸束の片
方の端部を浸漬して冷却固化した後、他方の端部も同様
にして封止固定した。次いで、中空糸束の両端部を切断
して開口させ、モジュールを作製した。
【0054】そして、中空糸膜モジュールに、99重量
%エタノール水溶液を60℃で供給したところ、分離係
数α=2450、透過係数Q=75g/m2 ・hrの分
離性能を示した。前記操作を7日間連続で行ったとこ
ろ、封止固定部には何ら異常が認められなかった。
%エタノール水溶液を60℃で供給したところ、分離係
数α=2450、透過係数Q=75g/m2 ・hrの分
離性能を示した。前記操作を7日間連続で行ったとこ
ろ、封止固定部には何ら異常が認められなかった。
【0055】実施例2 内径500μm、外径800μmのアクリロニトリル/
メタクリル酸メチル共重合体(モル比=95/5)から
なる中空糸膜を用いた。低密度ポリオレフィンワックス
(三井石油化学(株)製、三井ハイワックス720P、
密度0.92g/cm2 、分子量7200)90重量部
と低密度ポリオレフィン(日本ユニカー(株)製、低密
度ポリエチレンNUC−8360、密度0.92g/c
m2 、メルトインデックス65)10重量部とを混合
し、金型中140℃で溶融し、実施例1と同様にして中
空糸膜モジュールを作製した。
メタクリル酸メチル共重合体(モル比=95/5)から
なる中空糸膜を用いた。低密度ポリオレフィンワックス
(三井石油化学(株)製、三井ハイワックス720P、
密度0.92g/cm2 、分子量7200)90重量部
と低密度ポリオレフィン(日本ユニカー(株)製、低密
度ポリエチレンNUC−8360、密度0.92g/c
m2 、メルトインデックス65)10重量部とを混合
し、金型中140℃で溶融し、実施例1と同様にして中
空糸膜モジュールを作製した。
【0056】そして、中空糸膜モジュールに80重量%
酢酸水溶液を80℃で供給したところ、分離係数α=1
850、透過係数Q=330g/m2 ・hrの分離性能
を示した。前記操作を7日間連続で行ったところ、封止
固定部には何ら異常が認められなかった。
酢酸水溶液を80℃で供給したところ、分離係数α=1
850、透過係数Q=330g/m2 ・hrの分離性能
を示した。前記操作を7日間連続で行ったところ、封止
固定部には何ら異常が認められなかった。
【0057】実施例3 実施例2で作製した中空糸膜モジュールに、98重量%
トルエン水溶液を80℃で供給したところ、分離係数α
=1650、透過係数Q=250g/m2 ・hrの分離
性能を示した。上記操作を7日間連続で行っても、封止
固定部には何ら異常が認められなかった。
トルエン水溶液を80℃で供給したところ、分離係数α
=1650、透過係数Q=250g/m2 ・hrの分離
性能を示した。上記操作を7日間連続で行っても、封止
固定部には何ら異常が認められなかった。
【0058】比較例1 実施例1の中空糸膜を用い、封止樹脂として、ワックス
(三井石油化学(株)製、三井ハイワックス800P、
密度0.97g/cm2 、分子量8000)80重量部
とポリオレフィン(日本ユニカー(株)製、MG−36
5、密度0.93g/cm2 、メルトインデックス11
0)20重量部との混合物を用いた。前記混合物を金型
中145℃で溶解し、実施例1と同様にして中空糸膜モ
ジュールを作製した。
(三井石油化学(株)製、三井ハイワックス800P、
密度0.97g/cm2 、分子量8000)80重量部
とポリオレフィン(日本ユニカー(株)製、MG−36
5、密度0.93g/cm2 、メルトインデックス11
0)20重量部との混合物を用いた。前記混合物を金型
中145℃で溶解し、実施例1と同様にして中空糸膜モ
ジュールを作製した。
【0059】そして、中空糸膜モジュールに、99重量
%エタノール水溶液を60℃で供給したところ、分離係
数α=85、透過係数Q=210g/m2 ・hrであ
り、低い分離性能を示した。また、分離性能が低下した
原因を調べたところ、中空糸膜と封止固定部との間に隙
間が生じていた。
%エタノール水溶液を60℃で供給したところ、分離係
数α=85、透過係数Q=210g/m2 ・hrであ
り、低い分離性能を示した。また、分離性能が低下した
原因を調べたところ、中空糸膜と封止固定部との間に隙
間が生じていた。
【0060】比較例2 実施例1の中空糸膜を用い、封止樹脂として、ポリオレ
フィンワックス(三井石油化学(株)製、三井ハイワッ
クス1100P、密度0.97g/cm2 、分子量11
000)を用いた。前記ワックスを金型中145℃で溶
解し、中空糸束の一方の端部を浸漬して、自然冷却した
ところ、封止固定部の樹脂にクラックが生じた。
フィンワックス(三井石油化学(株)製、三井ハイワッ
クス1100P、密度0.97g/cm2 、分子量11
000)を用いた。前記ワックスを金型中145℃で溶
解し、中空糸束の一方の端部を浸漬して、自然冷却した
ところ、封止固定部の樹脂にクラックが生じた。
【0061】比較例3 エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ(株)製、エピコー
ト828)100重量部と硬化剤(油化シェルエポキシ
(株)製、エピキュアU)25重量部とを混合し、封止
剤を調製した。実施例2の中空糸膜を均一に集束して先
端を密封し、中空糸束を円筒状のポリエーテルスルホン
製ケーシング内に収納し、上記封止剤で両方の端部を封
止固定した。中空糸膜を開口するため、両端部を切断
し、中空糸膜モジュールを作製した。
ト828)100重量部と硬化剤(油化シェルエポキシ
(株)製、エピキュアU)25重量部とを混合し、封止
剤を調製した。実施例2の中空糸膜を均一に集束して先
端を密封し、中空糸束を円筒状のポリエーテルスルホン
製ケーシング内に収納し、上記封止剤で両方の端部を封
止固定した。中空糸膜を開口するため、両端部を切断
し、中空糸膜モジュールを作製した。
【0062】そして、中空糸膜モジュールに、80重量
%酢酸水溶液を80℃で供給したところ、分離係数α=
1730、透過係数Q=300g/m2 ・hrの分離性
能を示した。上記操作を継続したところ、24時間後
に、封止固定部にクラックが生じ、被処理液がリークし
た。
%酢酸水溶液を80℃で供給したところ、分離係数α=
1730、透過係数Q=300g/m2 ・hrの分離性
能を示した。上記操作を継続したところ、24時間後
に、封止固定部にクラックが生じ、被処理液がリークし
た。
【図1】図1は中空糸膜モジュールの一例を示す概略断
面図である。
面図である。
1…ケーシング 3…中空糸束 4a,4b…蓋体 5a,5b…封止固定部
Claims (5)
- 【請求項1】 低密度ポリオレフィンワックスとメルト
インデックス50以上の低密度オレフィンポリマーとを
含む樹脂組成物で、中空糸膜の集束体の少なくとも一方
の端部が封止固定されている中空糸膜モジュール。 - 【請求項2】 中空糸膜の集束体の少なくとも一方の端
部がケーシングに封止固定されている請求項1記載の中
空糸膜モジュール。 - 【請求項3】 樹脂組成物が、密度0.94g/cm2
以下、粘度法による分子量20000以下の低密度ポリ
オレフィンワックスと、メルトインデックス50〜20
0の低密度オレフィンポリマーとを含む請求項1記載の
中空糸膜モジュール。 - 【請求項4】 低密度ポリオレフィンワックスと、低密
度オレフィンポリマーとの割合が、5〜99/95〜1
(重量%)である請求項1記載の中空糸膜モジュール。 - 【請求項5】 中空糸膜の集束体の少なくとも一方の端
部を、低密度ポリオレフィンワックスとメルトインデッ
クス50以上の低密度オレフィンポリマーとを含む溶融
した樹脂組成物中に浸漬し、封止固定する中空糸膜モジ
ュールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35203192A JPH06170181A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 中空糸膜モジュールおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35203192A JPH06170181A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 中空糸膜モジュールおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06170181A true JPH06170181A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=18421310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35203192A Pending JPH06170181A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 中空糸膜モジュールおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06170181A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10118464A (ja) * | 1996-10-18 | 1998-05-12 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 中空糸膜モジュール及びその製造方法 |
| JP2022501191A (ja) * | 2018-09-04 | 2022-01-06 | ガンブロ ルンディア アー・ベー | 濾過及び/又は拡散装置を製造する方法 |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP35203192A patent/JPH06170181A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10118464A (ja) * | 1996-10-18 | 1998-05-12 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 中空糸膜モジュール及びその製造方法 |
| JP2022501191A (ja) * | 2018-09-04 | 2022-01-06 | ガンブロ ルンディア アー・ベー | 濾過及び/又は拡散装置を製造する方法 |
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