JPH0651103B2 - 中空繊維状逆浸透膜の製造方法 - Google Patents

中空繊維状逆浸透膜の製造方法

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JPH0651103B2
JPH0651103B2 JP3226086A JP3226086A JPH0651103B2 JP H0651103 B2 JPH0651103 B2 JP H0651103B2 JP 3226086 A JP3226086 A JP 3226086A JP 3226086 A JP3226086 A JP 3226086A JP H0651103 B2 JPH0651103 B2 JP H0651103B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08Hollow fibre membranes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は海水や鹹水の淡水化、生活産業廃水の処理、無
菌水の製造、超純水の製造、各種溶液からの有価物の回
収等に使用する中空繊維状逆浸透膜の製造に関するもの
である。
〔従来の技術〕
逆浸透膜を用いる溶液の処理法は被処理溶液の相変化を
伴うことなく分離、濃縮が可能な省エネルギー型の方法
である故上述のような多くの分野において近年広く実施
されている。中でも中空繊維状逆浸透膜は、圧力容器に
収納しモジュールとして実用に供する場合シート状逆浸
透膜に比較して大きな膜面積が利用出来るという点で優
れている。しかしながら単位膜面積当りの水透過流量
(以下F.R.と略記する)に着目した場合、一般に中空繊
維状逆浸透膜はシート状逆浸透膜に比較して劣るという
欠点を有していた。この問題点を解決すべく従来から種
々の努力が払われてきた。例えば特許出願公告昭53−
48193号公報にみられるように高い塩排除率はもた
ないが、高いF.R.をもつ中空繊維膜の上に高い塩排除率
をもつ層をコーテイングして設ける方法が試みられてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらこの方法では表面層を形成する高分子重合
体溶液の溶媒が制限されるためその適用範囲は狭いもの
にとどまらざるを得なかつた。即ちコーテイングに用い
る高分子重合体溶液の溶媒がベースとなる中空繊維膜の
素材である高分子重合体の良溶媒である場合は、ベース
となる中空繊維膜がコーテイング操作中に破壊され期待
される逆浸透特性が発現しにくいという問題点を有して
いた。本発明はこの点を解決する中空繊維状複合膜の製
造方法を提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は複数の層より構成される高分子重合体を主成分
とする中空繊維状逆浸透膜を製造するに際し、中空繊維
内径寸法を規定する流体を吐出する円形状開口部および
中空繊維を形成する高分子重合体溶液を吐出する同心円
上に位置する複数個の円環状開口部を有する紡糸口金を
用い、円形状開口部より内径寸法を規定する流体を各円
環状開口部より高分子重合体溶液を同時に気体雰囲気中
に吐出した後凝固浴中に導き凝固させる方法を用い、各
高分子重合体溶液中の高分子重合体の濃度(w%)を内
層側よりw1,w2,−−−−−,wnとするとき、これらが
下記の一般式の範囲にあることを特徴とする中空繊維状
逆浸透膜の製造方法である。
30≦wn≦60 (i) 5≦wn−wi≦16 (ii) (ただし 1≦i≦n−1) この方法によれば前記した従来技術の問題点は解決され
る。次に本発明を更に詳しく説明する。
本発明でいう高分子重合体を主成分として強固に付着す
る複数個の層より構成される高分子重合体を主成分とす
る中空繊維状逆浸透膜は、例えば実開昭61−1298
82号に提案されているような中央部に設けられた中空
繊維内径寸法を規定するための流体を吐出する円形状開
口部およびその同心円状に設けられた複合中空繊維を形
成するための高分子重合体溶液を吐出する複数個の円環
状開口部をもつ紡糸口金を用いて、中央部の円形状開口
部より中空繊維内径寸法を吐出するための流体を、周囲
の円環状開口部よりその組成を異にする高分子重合体溶
液を同時に吐出し、空中を走行させた後凝固浴中に導き
凝固させる工程を経て製造されるものをいう。このよう
な工程を経て製造される中空繊維状複合膜は、例えば特
許出願公告昭57−35018号公報に記載されている
ように血液透析用膜では既に公知のものではあるが逆浸
透膜の用途としては未だ実用に供されるものはなかつ
た。本発明者等は前記した製造方法により製造される中
空繊維状浸透膜において、逆浸透操作時に被処理液に接
する部分(即ち複合中空繊維の最外層)を従来の中空繊
維状逆浸透膜(即ち1種類の高分子重合体溶液を用いて
製造される方法によるもの)製造に用いる高分子重合体
溶液を用いて形成し、他の層を形成するために用いる高
分子重合体溶液中の高分子重合体濃度より低くすること
で逆浸透膜として十分実用に耐える中空繊維が得られし
かもF.R.が大幅に向上することを見出し本発明を完成す
るに到つたものである。上記濃度差が2.5〜16重量
%である場合F.R.向上の効果が特に顕著である。その差
が2.5重量%未満の場合はF.R.は向上するがその効果
は顕著ではなく、また16重量%より大きい場合は、中
空繊維状逆浸透膜の可紡性に問題を生じる。
本発明で使用される高分子重合体溶液とは高分子重合
体、該高分子重合体に対する溶媒、該高分子重合体に対
する貧溶媒を基本成分とするものである。なお必要に応
じ貧溶媒が除かれる場合もある。本発明に用いられる高
分子重合体とは最外層を形成するために用いられる高分
子重合体溶液に含まれる場合は、従来の高分子重合体を
主成分とする逆浸透膜製造に用いられてきた素材をその
まま用いうる。これらの例としてはセルロースジアセテ
ート、セルローストリアセテート、ニトロセルロース等
のセルロースエステル系化合物、ポリアクリロニトリ
ル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のビニル
系化合物、ポリアミド系化合物、ポリエステル系化合
物、ポリスルホン系化合物等があるがこれらに限定され
るものではない。内層を形成するために用いられる高分
子重合体溶液中に含まれる高分子重合体としては、最外
層を形成するために用いられる高分子重合体溶液中に含
まれる高分子重合体と同一であるものは勿論使用可能で
あり、またその素材が逆浸透特性を発現しない場合でも
使用可能である。従つてほぼすべての高分子重合体を使
用しうる。また各高分子重合体溶液に含まれる高分子重
合体は単一の素材である必要はなくその合計量が所定の
範囲にあればよい。本発明に用いられる高分子重合体に
対する溶媒、貧溶媒は対象とする高分子重合体の特性に
応じて種々の組合せをとりうる。例えば高分子重合体と
してセルロースジアセテートを用いる場合は、溶媒とし
てはアセトン、酢酸メチル、ジメチルスルホオキシド、
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メ
チルピロリドン等が、また非溶媒としてはホルムアミ
ド、メタノール、グリセリン、エチレングリコール、ポ
リエチレングリコール等が挙げられる。しかし対象とす
る高分子重合体がセルロースジアセテート以外の場合は
前記した溶媒、非溶媒がそのまま適用されるとは限らな
い。なお本発明において最外層を形成するために用いら
れる高分子重合体溶液中の高分子重合体濃度は30〜6
0重量%の範囲にあることが必要である。30重量%未
満の場合は得られる中空繊維状逆浸透膜の塩排除率が低
く実用に供する性能が得られない。60重量%を越える
場合は高分子重合体溶液の粘度が高く良好な可紡性が得
られない。
本発明により製造される中空繊維状逆浸透膜の断面形状
は従来の中空繊維状逆浸透膜と同様で何等差支えない
が、最外層部の膜厚は全膜厚に対して50%以下である
ことが好ましい。最外層部の厚さが全膜厚の50%を超
える場合本発明の目的とするF.R.向上が十分でない場合
もあるからである。
〔作 用〕
本発明において最外層を形成するために用いる高分子重
合体溶液組成は従来の高分子重合体を主成分とする中空
繊維状逆浸透膜を製造するために用いられてきたものと
同一のものである。従つて本発明により製造される多層
構造をもつ中空繊維状逆浸透は従来のものと同等の塩排
除率をもつ。一方最外層以外の層は、より低い高分子重
合体濃度の高分子重合体溶液から形成されるため、最外
層と比較してより多孔質的な構造をとり高いF.R.をも
ち、膜全体としての従来の中空繊維状逆浸透膜と同等の
塩排除率をもちしかも高いF.R.を発現することが出来
る。
〔効 果〕
以上述べてきたように本発明の製造方法では各層を形成
する高分子重合体溶液を凝固以前に合体させるために各
層の付着が強固であり、しかもコーテイング方法と比較
して広い範囲の材料を選択することが出来しかも生産性
が高い。
〔実施例〕
以下実施例により本発明を更に具体的に説明する。なお
実施例中%は重量基準である。
実施例 1 N−メチルピロリドンおよびエチレングリコールを7:
3の割合で混合した混合溶液中にセルロースジアセテー
トを種々の割合で混合溶解した後過脱泡を行い高分子
重合体溶液1を得た。この高分子重合体溶液のうちでセ
ルロースジアセテートの濃度が37%のものを高分子重
合体溶液2とした。実願昭60−14064号に示され
る2個の円環状開口部をもつ紡糸口金を用い、中央部の
円形状開口部よりN−メチルピロリドン65%、エチレ
ングリコール35%からなる混合溶液を、内側の円環状
開口部より高分子重合体溶液1を外側の円環状開口部よ
り高分子重合体溶液2を同時に空中に吐出した。続いて
空中を2.7cm走行させた後N−メチルピロリドン21
%、エチレングリコール9%、水70%からなる8(℃)の
凝固浴中に導き、引取速度40m/分にて3.0mの間通
過させた後水中に振り落し脱溶媒を行つた。なお高分子
重合体溶液1と高分子重合体溶液2の吐出量比は何れも
2:1であつた。続いて89℃の温湯中に20分間浸漬
し中空繊維状逆浸透膜を得た。この膜を用い圧力30kg
/cm2、温度25℃、回収率4%の条件で濃度0.2%の
食塩の逆浸透処理を行つた。得られた結果を用いた高分
子重合体溶液1の高分子重合体濃度および中空繊維膜断
面形状とともに表1に示す。
比較例 1−A 高分子重合体1中の高分子重合体濃度だけを変更し、実
施例1と同様の操作を行つた。得られた結果を用いた高
分子重合体溶液1の高分子重合体濃度および中空繊維膜
断面形状とともに表1に示す。
比較例 1−B 外側の円環状開口部からは高分子重合体溶液を吐出しな
い、という点を除いて実施例1と同様の操作を行つた。
得られた結果を中空繊維膜断面形状とともに表1に示
す。
実施例 2 セルローストリアセテート32.5%、N−メチルピロ
リドン47.3%、ポリエチレングリコール(平均分子
量200)20.2%を加熱撹拌し、過脱泡を行い高
分子重合体溶液1を得た。別にセルローストリアセテー
ト40.0%、N−メチルピロリドン60.0%を加熱
撹拌し、過脱泡を行い高分子重合体溶液2を得た。
実施例1で用いた紡糸口金を用い、中央部の円形状開口
部からは実施例1と同様の組成の溶液を、内側の円環状
開口部からは高分子重合体溶液1を、外側の円環状開口
部からは高分子重合体溶液2をその割合を種々変え同時
に空中に吐出した。続いて実施例1と同様な操作を行つ
た。得られた結果を中空繊維断面形状とともに表2に示
す。
比較例 2−A 高分子重合体1を吐出しないことを除いて実施例2と同
様の操作を行つた。得られた結果を中空繊維断面形状と
ともに表2に示す。
比較例 2−B 高分子重合体2を吐出しないことを除いて実施例2と同
様の操作を行つた。得られた結果を中空繊維断面形状と
ともに表2に示す。
表中の実施例1および比較例1−Aにおいて膜厚比(外
層:内層)は2.6:7.4付近であつた。
表1および表2より本発明の方法により得られる中空繊
維状逆浸透膜の特性が優れていることが判る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中空繊維内径寸法を規定する流体を吐出す
    る円形状開口部および中空繊維を形成する高分子重合体
    溶液を吐出する同心円上に位置する複数個の円環状開口
    部を有する紡糸口金を用い、円形状開口部より内径寸法
    を規定する流体を、各円環状開口部より高分子重合体溶
    液を同時に気体雰囲気中に吐出した後凝固浴中に導き凝
    固させることにより複数の層より構成される高分子重合
    体を主成分とする中空繊維状逆浸透膜を製造するにあた
    り、各高分子重合体溶液中の高分子重合体の濃度(w
    %)を内層側よりw1,w2,−−−−−,wnとするとき、
    これらが下記の一般式の範囲にあるようにしたことを特
    徴とする中空繊維状逆浸透膜の製造方法。 30≦wn≦60 (i) 2.5≦wn−wi≦16 (ii) (ただし 1≦i≦n−1)
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