JPH1119493A - 逆浸透膜モジュ−ル及び海水の処理方法 - Google Patents
逆浸透膜モジュ−ル及び海水の処理方法Info
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- JPH1119493A JPH1119493A JP19311297A JP19311297A JPH1119493A JP H1119493 A JPH1119493 A JP H1119493A JP 19311297 A JP19311297 A JP 19311297A JP 19311297 A JP19311297 A JP 19311297A JP H1119493 A JPH1119493 A JP H1119493A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】通常のイニシャルコスト、設備、運転条件のも
とで、海水から飲料水として安全に使用できる低ホウ素
含有量の透過水を得ることを可能にする逆浸透膜モジュ
−ルを提供する。 【解決手段】２箇以上の反応性のアミノ基を有する化合
物と多官能性ハロゲン化物とを架橋反応させた架橋ポリ
アミド系化合物をスキン層Ｂとする複合逆浸透膜を用い
たモジュ−ルであり、熱水処理により２５℃、ｐＨ６．
５、原水ホウ素濃度４．５ｍｇ／ｌのもとでのホウ素透
過係数が１×１０-6ｍ／ｓ以下とされている。
とで、海水から飲料水として安全に使用できる低ホウ素
含有量の透過水を得ることを可能にする逆浸透膜モジュ
−ルを提供する。 【解決手段】２箇以上の反応性のアミノ基を有する化合
物と多官能性ハロゲン化物とを架橋反応させた架橋ポリ
アミド系化合物をスキン層Ｂとする複合逆浸透膜を用い
たモジュ−ルであり、熱水処理により２５℃、ｐＨ６．
５、原水ホウ素濃度４．５ｍｇ／ｌのもとでのホウ素透
過係数が１×１０-6ｍ／ｓ以下とされている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、海水の淡水化に有
用な逆浸透膜モジュ−ル及び海水の処理方法に関するも
のである。
用な逆浸透膜モジュ−ル及び海水の処理方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】液状混合物からの不純物の除去、有用物
の分離精製の手段として逆浸透膜分離方法が使用されて
いる。かかる逆浸透膜として、多官能芳香族アミンと多
官能芳香族酸ハロゲン化物との界面重合により得られる
ポリアミドをスキン層とする複合膜（例えば、特開昭５
５−１４７１０６号、特開昭６２−１２１６０３号、特
開昭６３−２１８２０８号、特開平２−１８７１３５
号）、多官能芳香族アミンと多官能脂環酸ハロゲン化物
との界面重合により得られるポリアミドをスキン層とす
る複合膜（例えば、特開昭６１−４２３０８号）等が提
案されている。また、これらの複合逆浸透膜の透水性能
を一層向上させるために、界面反応にて生成するハロゲ
ン化水素を除去し得る水酸化ナトリウムやリン酸三ナト
リウム等を添加すること、アシル化触媒や界面反応時の
反応場の界面張力を減少させる化合物を添加することも
提案されている（例えば、特開昭６３−１２３１０号、
特開平６−４７２６０号、特願昭平６−３１９７１６
号）。近来、これらの複合逆浸透膜を用いて海水を淡水
化することが試みられている。
の分離精製の手段として逆浸透膜分離方法が使用されて
いる。かかる逆浸透膜として、多官能芳香族アミンと多
官能芳香族酸ハロゲン化物との界面重合により得られる
ポリアミドをスキン層とする複合膜（例えば、特開昭５
５−１４７１０６号、特開昭６２−１２１６０３号、特
開昭６３−２１８２０８号、特開平２−１８７１３５
号）、多官能芳香族アミンと多官能脂環酸ハロゲン化物
との界面重合により得られるポリアミドをスキン層とす
る複合膜（例えば、特開昭６１−４２３０８号）等が提
案されている。また、これらの複合逆浸透膜の透水性能
を一層向上させるために、界面反応にて生成するハロゲ
ン化水素を除去し得る水酸化ナトリウムやリン酸三ナト
リウム等を添加すること、アシル化触媒や界面反応時の
反応場の界面張力を減少させる化合物を添加することも
提案されている（例えば、特開昭６３−１２３１０号、
特開平６−４７２６０号、特願昭平６−３１９７１６
号）。近来、これらの複合逆浸透膜を用いて海水を淡水
化することが試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、海水に
はホウ素が多量に含有されており、通常の一段処理で
は、所定の回収率（４０％程度）で透過水のホウ素濃度
を飲料水に適する程度の濃度にまで低減することは困難
である。このため、多段処理することが提案されている
が（例えば、特開平８−２０６４６０号）、イニシャル
コストの増大、設備の大型化、運転条件の複雑化等が避
けられない。
はホウ素が多量に含有されており、通常の一段処理で
は、所定の回収率（４０％程度）で透過水のホウ素濃度
を飲料水に適する程度の濃度にまで低減することは困難
である。このため、多段処理することが提案されている
が（例えば、特開平８−２０６４６０号）、イニシャル
コストの増大、設備の大型化、運転条件の複雑化等が避
けられない。
【０００４】そこで、本発明者等は上記透過水のホウ素
濃度を低減すべく、鋭意検討した結果、２箇以上の反応
性のアミノ基を有する化合物と多官能性ハロゲン化物と
を架橋反応させた架橋ポリアミド系化合物をスキン層と
する複合逆浸透膜を所定の条件で熱水処理すれば、ホウ
素の透過係数を小にし得、通常の回収率のもとで、飲料
水として安全に使用できる低ホウ素含有量の透過水が得
られることを認識した。
濃度を低減すべく、鋭意検討した結果、２箇以上の反応
性のアミノ基を有する化合物と多官能性ハロゲン化物と
を架橋反応させた架橋ポリアミド系化合物をスキン層と
する複合逆浸透膜を所定の条件で熱水処理すれば、ホウ
素の透過係数を小にし得、通常の回収率のもとで、飲料
水として安全に使用できる低ホウ素含有量の透過水が得
られることを認識した。
【０００５】本発明の目的は、かかる検討結果に基づ
き、通常のイニシャルコスト、設備、運転条件のもと
で、海水から飲料水として安全に使用できる低ホウ素含
有量の透過水を得ることを可能にすることにある。
き、通常のイニシャルコスト、設備、運転条件のもと
で、海水から飲料水として安全に使用できる低ホウ素含
有量の透過水を得ることを可能にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る逆浸透膜モ
ジュ−ルは２箇以上の反応性のアミノ基を有する化合物
と多官能性ハロゲン化物とを架橋反応させた架橋ポリア
ミド系化合物をスキン層とする複合逆浸透膜を用いたモ
ジュ−ルであり、熱水処理により２５℃、ｐＨ６．５、
原水ホウ素濃度４．５ｍｇ／ｌのもとでのホウ素透過係
数が１×１０-6ｍ／ｓ以下とされていることを特徴とす
る構成であり、熱水処理した複合逆浸透膜を用いてモジ
ュ−ルに組み立ててもよく、モジュ−ルの組立て後、熱
水の通水により複合逆浸透膜を熱水処理してもよい。
ジュ−ルは２箇以上の反応性のアミノ基を有する化合物
と多官能性ハロゲン化物とを架橋反応させた架橋ポリア
ミド系化合物をスキン層とする複合逆浸透膜を用いたモ
ジュ−ルであり、熱水処理により２５℃、ｐＨ６．５、
原水ホウ素濃度４．５ｍｇ／ｌのもとでのホウ素透過係
数が１×１０-6ｍ／ｓ以下とされていることを特徴とす
る構成であり、熱水処理した複合逆浸透膜を用いてモジ
ュ−ルに組み立ててもよく、モジュ−ルの組立て後、熱
水の通水により複合逆浸透膜を熱水処理してもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明に係る逆浸
透膜モジュ−ルにおいて使用する複合逆浸透膜を示して
いる。図１において、Ａは微多孔性支持体、Ｂは微多孔
性支持体の片面に設けたスキン層であり、２箇以上の反
応性のアミノ基を有する化合物と多官能性ハロゲン化物
とを架橋反応させた架橋ポリアミド系化合物から成り、
熱水処理により２５℃、ｐＨ６．５、原水ホウ素濃度
４．５ｍｇ／ｌのもとでのホウ素透過係数が１×１０-6
ｍ／ｓ以下とされている。上記微多孔性支持体Ａは、ス
キン層Ｂを支持し得るものであれば特に限定されず、例
えば、ポリスルホン、ポリエ−テルスルホンのようなポ
リアリ−ルエ−テルスルホン、ポリイミド、ポリフッ化
ビニリデン等を使用できる。特に、化学的、機械的、熱
的安定性の面からポリスルホン、ポリエ−テルスルホン
のようなポリアリ−ルエ−テルスルホンを使用すること
が好ましい。この微多孔性支持体の厚みは、通常約２５
〜１２５μｍ、好ましくは約４０〜７５μｍとされる。
上記スキン層Ｂは、２箇以上の反応性のアミノ基を有す
る化合物を含む溶液ａを微多孔性支持体上に被覆し、余
分な溶液を除去したのち、多官能性ハロゲン化物を含む
溶液ｂを上記溶液ａと接触させ２箇以上の反応性のアミ
ノ基を有する化合物と多官能性ハロゲン化物とを加熱下
で重縮合反応させることにより形成できる。
実施の形態について説明する。図１は本発明に係る逆浸
透膜モジュ−ルにおいて使用する複合逆浸透膜を示して
いる。図１において、Ａは微多孔性支持体、Ｂは微多孔
性支持体の片面に設けたスキン層であり、２箇以上の反
応性のアミノ基を有する化合物と多官能性ハロゲン化物
とを架橋反応させた架橋ポリアミド系化合物から成り、
熱水処理により２５℃、ｐＨ６．５、原水ホウ素濃度
４．５ｍｇ／ｌのもとでのホウ素透過係数が１×１０-6
ｍ／ｓ以下とされている。上記微多孔性支持体Ａは、ス
キン層Ｂを支持し得るものであれば特に限定されず、例
えば、ポリスルホン、ポリエ−テルスルホンのようなポ
リアリ−ルエ−テルスルホン、ポリイミド、ポリフッ化
ビニリデン等を使用できる。特に、化学的、機械的、熱
的安定性の面からポリスルホン、ポリエ−テルスルホン
のようなポリアリ−ルエ−テルスルホンを使用すること
が好ましい。この微多孔性支持体の厚みは、通常約２５
〜１２５μｍ、好ましくは約４０〜７５μｍとされる。
上記スキン層Ｂは、２箇以上の反応性のアミノ基を有す
る化合物を含む溶液ａを微多孔性支持体上に被覆し、余
分な溶液を除去したのち、多官能性ハロゲン化物を含む
溶液ｂを上記溶液ａと接触させ２箇以上の反応性のアミ
ノ基を有する化合物と多官能性ハロゲン化物とを加熱下
で重縮合反応させることにより形成できる。
【０００８】上記２箇以上の反応性のアミノ基を有する
化合物（以下、多官能アミンと称する）には、芳香族、
脂肪族、脂環式等の多官能アミンの単独または混合物の
何れも使用できる。芳香族多官能アミンとしては、例え
ば、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミ
ン、1,3,5−トリアミノベンゼン、1,2,4−トリアミンベ
ンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸、2,4−ジアミノトルエ
ン、2,6−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノアニソ−
ル、アミド−ル、キシレンジアミン等を挙げることがで
きる。脂肪族多官能アミンとしては、例えば、エチレン
ジアミン、プロピレンジアミン、トリス（2−アミノエ
チル)アミン等を挙げることができる。脂環式多官能ア
ミンとしては、例えば、1,3−ジアミノシクロヘキサ
ン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシク
ロヘキサン、ピペラジン、1,5−ジメチルピペラジン、4
−アミノメチルピペラジン等を挙げることができる。
化合物（以下、多官能アミンと称する）には、芳香族、
脂肪族、脂環式等の多官能アミンの単独または混合物の
何れも使用できる。芳香族多官能アミンとしては、例え
ば、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミ
ン、1,3,5−トリアミノベンゼン、1,2,4−トリアミンベ
ンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸、2,4−ジアミノトルエ
ン、2,6−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノアニソ−
ル、アミド−ル、キシレンジアミン等を挙げることがで
きる。脂肪族多官能アミンとしては、例えば、エチレン
ジアミン、プロピレンジアミン、トリス（2−アミノエ
チル)アミン等を挙げることができる。脂環式多官能ア
ミンとしては、例えば、1,3−ジアミノシクロヘキサ
ン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシク
ロヘキサン、ピペラジン、1,5−ジメチルピペラジン、4
−アミノメチルピペラジン等を挙げることができる。
【０００９】上記多官能性ハロゲン化物には、特に限定
されず、芳香族、脂肪族、脂環式等の多官能性酸ハロゲ
ン化物の単独または混合物の何れも使用できる。芳香族
多官能性酸ハロゲン化物としては、トリメシン酸クロラ
イド、テレフタル酸クロライド、イソフタル酸クロライ
ド、ビフェニルジカルボン酸クロライド、ナフタレンジ
カルボン酸クロライド、ベンゼントリスルホン酸クロラ
イド、ベンゼンジスルホン酸クロライド、クロロスルホ
ニルベンゼンジカルボン酸クロライド等を挙げることが
できる。脂肪族多官能性酸ハロゲン化物としては、プロ
パントリジカルボン酸クロライド、ブタントリカルボン
酸クロライド、ペンタントリカルボン酸クロライド、グ
ルタリハライド、アジポイルハライド等を挙げることが
できる。脂環式多官能性酸ハロゲン化物としては、例え
ば、シクロプロパントリカルボン酸クロライド、シクロ
ブタンテトラトリカルボン酸クロライド、シクロペンタ
ントリカルボン酸クロライド、シクロペンタンテトラカ
ルボン酸クロライド、シクロヘキサントリカルボン酸ク
ロライド、テトラハイドロフランテトラカルボン酸クロ
ライド、シクロペンタンジカルボン酸クロライド、シク
ロブタンジカルボン酸クロライド、シクロヘキサンジカ
ルボン酸クロライド、テトラハイドロフランジカルボン
酸クロライド等を挙げることができる。
されず、芳香族、脂肪族、脂環式等の多官能性酸ハロゲ
ン化物の単独または混合物の何れも使用できる。芳香族
多官能性酸ハロゲン化物としては、トリメシン酸クロラ
イド、テレフタル酸クロライド、イソフタル酸クロライ
ド、ビフェニルジカルボン酸クロライド、ナフタレンジ
カルボン酸クロライド、ベンゼントリスルホン酸クロラ
イド、ベンゼンジスルホン酸クロライド、クロロスルホ
ニルベンゼンジカルボン酸クロライド等を挙げることが
できる。脂肪族多官能性酸ハロゲン化物としては、プロ
パントリジカルボン酸クロライド、ブタントリカルボン
酸クロライド、ペンタントリカルボン酸クロライド、グ
ルタリハライド、アジポイルハライド等を挙げることが
できる。脂環式多官能性酸ハロゲン化物としては、例え
ば、シクロプロパントリカルボン酸クロライド、シクロ
ブタンテトラトリカルボン酸クロライド、シクロペンタ
ントリカルボン酸クロライド、シクロペンタンテトラカ
ルボン酸クロライド、シクロヘキサントリカルボン酸ク
ロライド、テトラハイドロフランテトラカルボン酸クロ
ライド、シクロペンタンジカルボン酸クロライド、シク
ロブタンジカルボン酸クロライド、シクロヘキサンジカ
ルボン酸クロライド、テトラハイドロフランジカルボン
酸クロライド等を挙げることができる。
【００１０】上記多官能アミンを含有する溶液ａには、
製膜を容易にし、または得られる複合逆浸透膜の性能を
向上させるために、例えば、ポリビニルアルコ−ル、ポ
リビニルピロリドン、ポリアクリル酸の重合体やソルビ
ト−ル、グリセリン等の多価アルコ−ルを少量添加する
ことができる。また、アミン塩、例えばテトラアルキル
アンモニウムハライドやトリアルキルアミンと有機酸と
の塩の添加も、製膜を容易にし、多官能アミン溶液の支
持体への吸収性を向上させるので有効である。また、ド
デシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナ
トリウム、ラウリル酸ナトリウムの界面活性剤の添加
も、多官能アミン溶液の支持体への濡れ性を向上させる
ので有効である。また、上記界面での重縮合反応を促進
するために、界面反応で生成するハロゲン化水素を除去
できる水酸化ナトリウムやリン酸三ナトリウム、或い
は、アシル化触媒を添加することも有効である。更に、
透過流束を高めるために、溶解度パラメ−タが８〜１４
(cal/cm3)1/2のある化合物、例えば、イソプロピルアル
コ−ルを添加することもできる。
製膜を容易にし、または得られる複合逆浸透膜の性能を
向上させるために、例えば、ポリビニルアルコ−ル、ポ
リビニルピロリドン、ポリアクリル酸の重合体やソルビ
ト−ル、グリセリン等の多価アルコ−ルを少量添加する
ことができる。また、アミン塩、例えばテトラアルキル
アンモニウムハライドやトリアルキルアミンと有機酸と
の塩の添加も、製膜を容易にし、多官能アミン溶液の支
持体への吸収性を向上させるので有効である。また、ド
デシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナ
トリウム、ラウリル酸ナトリウムの界面活性剤の添加
も、多官能アミン溶液の支持体への濡れ性を向上させる
ので有効である。また、上記界面での重縮合反応を促進
するために、界面反応で生成するハロゲン化水素を除去
できる水酸化ナトリウムやリン酸三ナトリウム、或い
は、アシル化触媒を添加することも有効である。更に、
透過流束を高めるために、溶解度パラメ−タが８〜１４
(cal/cm3)1/2のある化合物、例えば、イソプロピルアル
コ−ルを添加することもできる。
【００１１】上記多官能性ハロゲン化物を含有する溶液
ｂの溶媒としては水非混和性有機溶剤が使用され、特
に、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、シクロヘ
キサン等の炭化水素、四塩化炭素、トリクロロトリフル
オロエタン、ジフロロテトラクロルロエタン、ヘキサク
ロルロエタン等のハロゲン化炭化水素等を使用すること
が好ましい。
ｂの溶媒としては水非混和性有機溶剤が使用され、特
に、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、シクロヘ
キサン等の炭化水素、四塩化炭素、トリクロロトリフル
オロエタン、ジフロロテトラクロルロエタン、ヘキサク
ロルロエタン等のハロゲン化炭化水素等を使用すること
が好ましい。
【００１２】上記多官能性ハロゲン化物を含有する溶液
ｂと多官能アミンを含有する溶液ａの濃度は、特に限定
されるものではないが、多官能性ハロゲン化物の濃度は
通常０．０１〜５重量％、好ましくは０．１〜１重量％
とされ、多官能アミンの濃度は通常０．１〜１０重量
％、好ましくは０．５〜１０重量％とされる。
ｂと多官能アミンを含有する溶液ａの濃度は、特に限定
されるものではないが、多官能性ハロゲン化物の濃度は
通常０．０１〜５重量％、好ましくは０．１〜１重量％
とされ、多官能アミンの濃度は通常０．１〜１０重量
％、好ましくは０．５〜１０重量％とされる。
【００１３】上記２箇以上の反応性のアミノ基を有する
化合物と多官能性ハロゲン化物とを重縮合反応させて架
橋ポリアミドのスキン層を得る加熱条件は、通常２０〜
１５０℃、好ましくは７０〜１３０℃で、約１〜１０分
間、好ましくは２〜８分間とされる。スキン層の厚み
は、通常０．０５〜２μｍ、好ましくは０．１〜１μｍ
とされる。
化合物と多官能性ハロゲン化物とを重縮合反応させて架
橋ポリアミドのスキン層を得る加熱条件は、通常２０〜
１５０℃、好ましくは７０〜１３０℃で、約１〜１０分
間、好ましくは２〜８分間とされる。スキン層の厚み
は、通常０．０５〜２μｍ、好ましくは０．１〜１μｍ
とされる。
【００１４】本発明に係る逆浸透膜モジュ−ルは、上記
複合逆浸透膜を使用することを構成上の特徴としてお
り、上記複合逆浸透膜をシ−ト状で用いたスパイラル型
モジュ−ル、プレ−ト・アンド・フレ−ム型モジュ−
ル、同複合逆浸透膜を管状で用いたチュ−ブ型モジュ−
ル、同複合逆浸透膜を中空糸状で用いた中空糸膜モジュ
−ル等の形態で使用することができる。周知の通り、逆
浸透膜分離における膜理論で知られている通り、水（溶
媒）に一の溶質（塩）が溶けている溶液が逆浸透分離膜
で分離されるときの水の透過流束Ｊv(m3/m2/s)、溶質の
透過流束Ｊs(g/m2/s)は次の、式で把握できる。
複合逆浸透膜を使用することを構成上の特徴としてお
り、上記複合逆浸透膜をシ−ト状で用いたスパイラル型
モジュ−ル、プレ−ト・アンド・フレ−ム型モジュ−
ル、同複合逆浸透膜を管状で用いたチュ−ブ型モジュ−
ル、同複合逆浸透膜を中空糸状で用いた中空糸膜モジュ
−ル等の形態で使用することができる。周知の通り、逆
浸透膜分離における膜理論で知られている通り、水（溶
媒）に一の溶質（塩）が溶けている溶液が逆浸透分離膜
で分離されるときの水の透過流束Ｊv(m3/m2/s)、溶質の
透過流束Ｊs(g/m2/s)は次の、式で把握できる。
【００１５】 Ｊv＝Ｌp（Δｐ−σΔπ） Ｊs＝Ps(Cm−Cp)＋（１−σ）CＪｖ ただし、Ｌpは純水透過係数(m3/m2/s/Pa)、Psは溶質の
透過係数(m/s)、Δｐは原水と透過水との圧力差(Pa)、
Δπは原水と透過水との浸透圧差(Pa)、Cは溶質の膜中
濃度（g/m3）、σは反射係数、Cmは溶質の膜面濃度（g/
m3）、Cpは溶質の透過水での濃度（g/m3）である。ま
た、膜の真の阻止率Ｒは Ｒ＝（１−Cp/Cm）×１００％ で与えられる。
透過係数(m/s)、Δｐは原水と透過水との圧力差(Pa)、
Δπは原水と透過水との浸透圧差(Pa)、Cは溶質の膜中
濃度（g/m3）、σは反射係数、Cmは溶質の膜面濃度（g/
m3）、Cpは溶質の透過水での濃度（g/m3）である。ま
た、膜の真の阻止率Ｒは Ｒ＝（１−Cp/Cm）×１００％ で与えられる。
【００１６】上記溶質の膜中濃度Cを膜厚みについて積
分した値と溶質の透過水での濃度Cpとの和は、膜面での
溶質の濃度Cmに等しく、 Ｒ＝σ（１−F）／（１−σF） Ｆ＝exp〔-(1−σ)・Ｊv/Ps〕 が成立する。
分した値と溶質の透過水での濃度Cpとの和は、膜面での
溶質の濃度Cmに等しく、 Ｒ＝σ（１−F）／（１−σF） Ｆ＝exp〔-(1−σ)・Ｊv/Ps〕 が成立する。
【００１７】而して、Δｐを種々変化させて純水の透過
実験を行い、そのときのＪvとΔｐとの傾きから、純水
透過係数Ｌｐを算出でき、また、水の透過流束Ｊvを種
々変化させて、膜の阻止率Ｒを測定し、阻止率Ｒ対１／
Ｊvのカ−ブフィティングを行うことにより、溶質の透
過係数Ｐｓや反射係数σを求めることができる。
実験を行い、そのときのＪvとΔｐとの傾きから、純水
透過係数Ｌｐを算出でき、また、水の透過流束Ｊvを種
々変化させて、膜の阻止率Ｒを測定し、阻止率Ｒ対１／
Ｊvのカ−ブフィティングを行うことにより、溶質の透
過係数Ｐｓや反射係数σを求めることができる。
【００１８】本発明に係る逆浸透膜モジュ−ルにおいて
は、海水の淡水化によりホウ素含有量が著しく少ない、
飲料水として使用可能な純水を通常の回収率、運転圧力
のもとで容易に得ることができるように、熱水処理によ
り２５℃、ｐＨ６．５、原水ホウ素濃度４．５ｍｇ／ｌ
のもとでのホウ素透過係数を１×１０-6ｍ／ｓ以下とし
ている。、この熱水処理は、温度４０℃〜１００℃の範
囲内で行われる。４０℃未満では、ホウ素透過係数を上
記の１×１０-6ｍ／ｓ以下にすることが難しく、１００
℃を越えると複合逆浸透膜の熱劣化が懸念される。この
熱水処理には、例えば、複合逆浸透膜を常圧の熱水に浸
漬する方法、逆浸透膜エレメント（例えば、集水管に封
筒状の膜を連結しスパイラルに巻回したもの）を常圧の
熱水に浸漬する方法を使用でき、浸漬時間は温度により
異なるが、１秒〜４８時間、好ましくは１０秒〜２４時
間とされる。１秒未満では、上記のホウ素透過係数の低
減効果を満足に達成し難く、４８時間を越えると、ホウ
素透過係数が平衡値に達してしまい、必要以上に長時間
を費やすことになる。本発明において熱水処理は、逆浸
透膜モジュ−ルを組み立てたのち、熱水を加圧通水する
ことにより行うこともできる。上記熱水処理により純水
透過係数Ｌpが低下するのを抑制するために、有機物や
塩類を含有する水溶液の熱水を使用すること、次亜塩素
等による塩素処理を行って塩阻止性能を更に向上させる
も有効である。
は、海水の淡水化によりホウ素含有量が著しく少ない、
飲料水として使用可能な純水を通常の回収率、運転圧力
のもとで容易に得ることができるように、熱水処理によ
り２５℃、ｐＨ６．５、原水ホウ素濃度４．５ｍｇ／ｌ
のもとでのホウ素透過係数を１×１０-6ｍ／ｓ以下とし
ている。、この熱水処理は、温度４０℃〜１００℃の範
囲内で行われる。４０℃未満では、ホウ素透過係数を上
記の１×１０-6ｍ／ｓ以下にすることが難しく、１００
℃を越えると複合逆浸透膜の熱劣化が懸念される。この
熱水処理には、例えば、複合逆浸透膜を常圧の熱水に浸
漬する方法、逆浸透膜エレメント（例えば、集水管に封
筒状の膜を連結しスパイラルに巻回したもの）を常圧の
熱水に浸漬する方法を使用でき、浸漬時間は温度により
異なるが、１秒〜４８時間、好ましくは１０秒〜２４時
間とされる。１秒未満では、上記のホウ素透過係数の低
減効果を満足に達成し難く、４８時間を越えると、ホウ
素透過係数が平衡値に達してしまい、必要以上に長時間
を費やすことになる。本発明において熱水処理は、逆浸
透膜モジュ−ルを組み立てたのち、熱水を加圧通水する
ことにより行うこともできる。上記熱水処理により純水
透過係数Ｌpが低下するのを抑制するために、有機物や
塩類を含有する水溶液の熱水を使用すること、次亜塩素
等による塩素処理を行って塩阻止性能を更に向上させる
も有効である。
【００１９】本発明において、ホウ素の透過係数Ps(B)
と水透過係数Lp（ただし、２５℃、ｐＨ６．５、原水ホ
ウ素濃度４．５ｍｇ／ｌのもとでの透過係数である。以
下、同じ）との比を、Ps(B)／Lp≦３．５×１０5（Pa)
とすること、またはLpをLp≧５×１０-13(m3/m2/s/Pa)
とすることが好ましい。これらの条件を外れると、膜の
透水性が低くなり、運転圧力の上昇や膜面積の増加が招
来され、高コスト化が避けられない。更に、ＮａＣｌに
対する透過係数Ps(NaCl)は、１×１０-7（m/s）以下と
することが好ましい。本発明に係る逆浸透膜モジュ−ル
を使用して海水を淡水化する場合、Ps(B)×Lp≦５×１
０-18(m2/s2/Pa）を充たせば、一段処理のもとでも、透
過水のホウ素濃度を充分に低くし充分な透水量で処理で
きる。特に、Ps(B)が１×１０-6（m/s）以下であって、
かつLpが２．０×１０-12(m3/m2/s/Pa)以上であること
が好ましく、更に、Ps(B)が１×１０-6（m/s）以下であ
って、かつLpが３．０×１０-12(m3/m2/s/Pa)以上であ
ることがより好ましい。これらの条件を外れると、膜の
透水性が低くなり、運転圧力の上昇や膜面積の増加が招
来され、高コスト化が避けられない。
と水透過係数Lp（ただし、２５℃、ｐＨ６．５、原水ホ
ウ素濃度４．５ｍｇ／ｌのもとでの透過係数である。以
下、同じ）との比を、Ps(B)／Lp≦３．５×１０5（Pa)
とすること、またはLpをLp≧５×１０-13(m3/m2/s/Pa)
とすることが好ましい。これらの条件を外れると、膜の
透水性が低くなり、運転圧力の上昇や膜面積の増加が招
来され、高コスト化が避けられない。更に、ＮａＣｌに
対する透過係数Ps(NaCl)は、１×１０-7（m/s）以下と
することが好ましい。本発明に係る逆浸透膜モジュ−ル
を使用して海水を淡水化する場合、Ps(B)×Lp≦５×１
０-18(m2/s2/Pa）を充たせば、一段処理のもとでも、透
過水のホウ素濃度を充分に低くし充分な透水量で処理で
きる。特に、Ps(B)が１×１０-6（m/s）以下であって、
かつLpが２．０×１０-12(m3/m2/s/Pa)以上であること
が好ましく、更に、Ps(B)が１×１０-6（m/s）以下であ
って、かつLpが３．０×１０-12(m3/m2/s/Pa)以上であ
ることがより好ましい。これらの条件を外れると、膜の
透水性が低くなり、運転圧力の上昇や膜面積の増加が招
来され、高コスト化が避けられない。
【００２０】図２は本発明に係る逆浸透膜モジュ−ルを
使用した淡水化装置の一例を示している。図２におい
て、１は海水タンクを、２は海水の前処理槽を、３送液
ポンプを、４は本発明に係る逆浸透膜分離モジュ−ル
を、５は非透過水排出管を、６は透過水流出管をそれぞ
れ示している。上記装置を用いて海水を淡水化するに
は、海水タンク１内の海水を前処理槽２で前処理したう
えで、送液ポンプ３により所定の圧力で逆浸透膜分離モ
ジュ−ル４に供給し、海水中の溶質の通過の阻止により
溶質の濃縮された非透過水を非透過水排出管５から排出
し、透過側に所定の除去率で溶質を除去した透過水を発
生させていく。上記の前処理槽２は、逆浸透膜分離モジ
ュ−ル４の膜面を懸濁物質や有機物の付着、汚染から保
護するために使用され、それらの懸濁物質や有機物等を
除去するための手段、例えば、砂ろか、精密濾過、溶質
素や凝集剤の添加、ＣａＣＯ3の沈殿防止のためのｐＨ
調整（弱酸性）等を用いることができる。上記におい
て、逆浸透膜モジュ−ルを複数箇並列接続して使用する
こともできる。また、スパイラル型膜モジュ−ルの場合
は、逆浸透膜エレメント（例えば、集水管に封筒状の膜
を連結しスパイラルに巻回したもの）を複数箇直列に接
続し、これを耐圧筒ケ−ス内に納めたものも使用でき
る。上記において、運転圧力は、海水の浸透圧に打ち勝
ち、かつ、膜面へのスケ−ルの生成を充分に阻止できる
原水流速を確保でき、しかも、膜やモジュ−ル等の機械
的劣化を回避できる範囲内に設定され、通常６ＭＰａに
されるが、それ以上に設定することもできる。
使用した淡水化装置の一例を示している。図２におい
て、１は海水タンクを、２は海水の前処理槽を、３送液
ポンプを、４は本発明に係る逆浸透膜分離モジュ−ル
を、５は非透過水排出管を、６は透過水流出管をそれぞ
れ示している。上記装置を用いて海水を淡水化するに
は、海水タンク１内の海水を前処理槽２で前処理したう
えで、送液ポンプ３により所定の圧力で逆浸透膜分離モ
ジュ−ル４に供給し、海水中の溶質の通過の阻止により
溶質の濃縮された非透過水を非透過水排出管５から排出
し、透過側に所定の除去率で溶質を除去した透過水を発
生させていく。上記の前処理槽２は、逆浸透膜分離モジ
ュ−ル４の膜面を懸濁物質や有機物の付着、汚染から保
護するために使用され、それらの懸濁物質や有機物等を
除去するための手段、例えば、砂ろか、精密濾過、溶質
素や凝集剤の添加、ＣａＣＯ3の沈殿防止のためのｐＨ
調整（弱酸性）等を用いることができる。上記におい
て、逆浸透膜モジュ−ルを複数箇並列接続して使用する
こともできる。また、スパイラル型膜モジュ−ルの場合
は、逆浸透膜エレメント（例えば、集水管に封筒状の膜
を連結しスパイラルに巻回したもの）を複数箇直列に接
続し、これを耐圧筒ケ−ス内に納めたものも使用でき
る。上記において、運転圧力は、海水の浸透圧に打ち勝
ち、かつ、膜面へのスケ−ルの生成を充分に阻止できる
原水流速を確保でき、しかも、膜やモジュ−ル等の機械
的劣化を回避できる範囲内に設定され、通常６ＭＰａに
されるが、それ以上に設定することもできる。
【００２１】
〔実施例１〕ｍ−フェニレンジアミン２．５重量％、ラ
ウリル硫酸ナトリウム０．１５重量％、トリエチルアミ
ン２．５重量％、カンファ−スルホン酸５．０重量％を
含有した水溶液ａをポリスルホン多孔質膜からなる支持
膜に接触させ、余分の溶液ａを除去して溶液ａの層を形
成した。次いで、この支持膜の表面に、トリメシン酸ク
ロライド０．１８重量％を含有する飽和炭化水素溶液ｂ
を接触させ、更に１２０℃の熱風乾燥機内で３分間保持
し支持膜上に重合体スキン層を形成して複合逆浸透膜を
得、この複合逆浸透膜を９０℃の熱水で２時間浸漬処理
した。この熱水処理前の２５℃、ｐＨ６．５のもとでの
ホウ素透過係数Ps(B)は２．０×１０-6(m/s)であった
が、この熱水処理後は０．８×１０-6(m/s)であった。
また、熱水処理後の水透過係数Ｌｐは３．８×１０-
12(m3/m2/s/Pa)、ＮａＣｌの透過係数Ps(NaCl)は２．３
×１０-8(m/s)であった。従って、Ps(B)Lpは３．０×１
０-18m2/s2/Paであり、Ps(B)/Lpは６．１×１０4Paであ
った。この複合逆浸透膜を用いて純水の透過流束が単位
膜面積当たり０．０３２m3/m2・(kgf/cm2)・day、単位エ
レメント当たり０．９０m3/(kgf/cm2)・dayであるスパイ
ラル型逆浸透分離膜モジュ−ルを作成し、海水（ホウ素
濃度４．３ｍｇ／リットル）をｐＨ７、温度２５℃、運
転圧力５５ｋｇ／ｃｍ2、回収率４０％の条件で淡水化
した。透過水のホウ素濃度を測定したところ、０．５ｍ
ｇ／リットルであった。また、透過水の電導度は海水電
導度５３０００μs/cmに対し３６０μs/cmであった。更
に、運転圧力７０ｋｇ／ｃｍ2に設定し、それ以外は上
記に同じとして淡水化したところ、透過水のホウ素濃度
が０．３５ｍｇ／リットルとなり、電導度が３００μs/
cmとなった。
ウリル硫酸ナトリウム０．１５重量％、トリエチルアミ
ン２．５重量％、カンファ−スルホン酸５．０重量％を
含有した水溶液ａをポリスルホン多孔質膜からなる支持
膜に接触させ、余分の溶液ａを除去して溶液ａの層を形
成した。次いで、この支持膜の表面に、トリメシン酸ク
ロライド０．１８重量％を含有する飽和炭化水素溶液ｂ
を接触させ、更に１２０℃の熱風乾燥機内で３分間保持
し支持膜上に重合体スキン層を形成して複合逆浸透膜を
得、この複合逆浸透膜を９０℃の熱水で２時間浸漬処理
した。この熱水処理前の２５℃、ｐＨ６．５のもとでの
ホウ素透過係数Ps(B)は２．０×１０-6(m/s)であった
が、この熱水処理後は０．８×１０-6(m/s)であった。
また、熱水処理後の水透過係数Ｌｐは３．８×１０-
12(m3/m2/s/Pa)、ＮａＣｌの透過係数Ps(NaCl)は２．３
×１０-8(m/s)であった。従って、Ps(B)Lpは３．０×１
０-18m2/s2/Paであり、Ps(B)/Lpは６．１×１０4Paであ
った。この複合逆浸透膜を用いて純水の透過流束が単位
膜面積当たり０．０３２m3/m2・(kgf/cm2)・day、単位エ
レメント当たり０．９０m3/(kgf/cm2)・dayであるスパイ
ラル型逆浸透分離膜モジュ−ルを作成し、海水（ホウ素
濃度４．３ｍｇ／リットル）をｐＨ７、温度２５℃、運
転圧力５５ｋｇ／ｃｍ2、回収率４０％の条件で淡水化
した。透過水のホウ素濃度を測定したところ、０．５ｍ
ｇ／リットルであった。また、透過水の電導度は海水電
導度５３０００μs/cmに対し３６０μs/cmであった。更
に、運転圧力７０ｋｇ／ｃｍ2に設定し、それ以外は上
記に同じとして淡水化したところ、透過水のホウ素濃度
が０．３５ｍｇ／リットルとなり、電導度が３００μs/
cmとなった。
【００２２】〔比較例〕熱水浸漬処理を行わなかった以
外、実施例１に同じとした。複合逆浸透膜の２５℃、ｐ
Ｈ６．５のもとでのホウ素透過係数Ps(B)は２．０×１
０-6(m/s)であった。また、水透過係数Ｌｐは６．０×
１０-12(m3/m2/s/Pa)、ＮａＣｌの透過係数Ps(NaCl)は
２．０×１０-8(m/s)であった。従って、Ps(B)Lpは１２
×１０-18m2/s2/Paであり、Ps(B)/Lpは３．３×１０5Pa
であった。ｐＨ７、温度２５℃、運転圧力５５ｋｇ／ｃ
ｍ2、回収率４０％の条件で処理して淡水化し、透過水
のホウ素濃度を測定したところ、１．０ｍｇ／リットル
であった。また、透過水の電導度は３００μs/cmであっ
た。
外、実施例１に同じとした。複合逆浸透膜の２５℃、ｐ
Ｈ６．５のもとでのホウ素透過係数Ps(B)は２．０×１
０-6(m/s)であった。また、水透過係数Ｌｐは６．０×
１０-12(m3/m2/s/Pa)、ＮａＣｌの透過係数Ps(NaCl)は
２．０×１０-8(m/s)であった。従って、Ps(B)Lpは１２
×１０-18m2/s2/Paであり、Ps(B)/Lpは３．３×１０5Pa
であった。ｐＨ７、温度２５℃、運転圧力５５ｋｇ／ｃ
ｍ2、回収率４０％の条件で処理して淡水化し、透過水
のホウ素濃度を測定したところ、１．０ｍｇ／リットル
であった。また、透過水の電導度は３００μs/cmであっ
た。
【００２３】上記実施例１と比較例との対比から、本発
明によれば、従来例（比較例）に較べ、透過水中のホウ
素濃度を半減でき、透過水のミネラル含有量がやや多く
て所謂おいしい水の要件も充たし、好適な飲料水を通常
の運転条件で製造し得ることが明らかである。
明によれば、従来例（比較例）に較べ、透過水中のホウ
素濃度を半減でき、透過水のミネラル含有量がやや多く
て所謂おいしい水の要件も充たし、好適な飲料水を通常
の運転条件で製造し得ることが明らかである。
【００２４】〔実施例２〕複合逆浸透膜の熱水浸漬処理
の条件を、熱水温度６０℃、熱水浸漬時間１時間として
緩和した以外、実施例１に同じとした。この熱水処理後
のホウ素透過係数Ps(B)は８．５×１０-7(m/s)であっ
た。また、熱水処理後の水透過係数Ｌｐは３．０×１０
-12(m3/m2/s/Pa)、ＮａＣｌの透過係数Ps(NaCl)は２．
５×１０-8(m/s)であった。従って、Ps(B)Lpは２．６×
１０-18m2/s2/Paであり、Ps(B)/Lpは２．８×１０5Paで
あった。この複合逆浸透膜を用いたスパイラル型逆浸透
分離膜モジュ−ルによる、海水（ホウ素濃度４．３ｍｇ
／リットル）のｐＨ７、温度２５℃、運転圧力５５ｋｇ
／ｃｍ2、回収率４０％の条件下での淡水化処理の結果
は、透過水のホウ素濃度が、０．６ｍｇ／リットルま
た、透過水の電導度が３６０μs/cmであった。
の条件を、熱水温度６０℃、熱水浸漬時間１時間として
緩和した以外、実施例１に同じとした。この熱水処理後
のホウ素透過係数Ps(B)は８．５×１０-7(m/s)であっ
た。また、熱水処理後の水透過係数Ｌｐは３．０×１０
-12(m3/m2/s/Pa)、ＮａＣｌの透過係数Ps(NaCl)は２．
５×１０-8(m/s)であった。従って、Ps(B)Lpは２．６×
１０-18m2/s2/Paであり、Ps(B)/Lpは２．８×１０5Paで
あった。この複合逆浸透膜を用いたスパイラル型逆浸透
分離膜モジュ−ルによる、海水（ホウ素濃度４．３ｍｇ
／リットル）のｐＨ７、温度２５℃、運転圧力５５ｋｇ
／ｃｍ2、回収率４０％の条件下での淡水化処理の結果
は、透過水のホウ素濃度が、０．６ｍｇ／リットルま
た、透過水の電導度が３６０μs/cmであった。
【００２５】この実施例２と比較例との対比からも、本
発明によれば、従来例（比較例）に較べ、透過水中のホ
ウ素濃度を半減でき、透過水のミネラル含有量がやや多
くて所謂おいしい水の要件も充たし、好適な飲料水を通
常の運転条件で製造し得ることが明らかである。
発明によれば、従来例（比較例）に較べ、透過水中のホ
ウ素濃度を半減でき、透過水のミネラル含有量がやや多
くて所謂おいしい水の要件も充たし、好適な飲料水を通
常の運転条件で製造し得ることが明らかである。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、２箇以上の反応性のア
ミノ基を有する化合物と多官能性ハロゲン化物とを架橋
反応させた架橋ポリアミド系化合物をスキン層とする複
合逆浸透膜を用いたモジュ−ルで海水を淡水化するにあ
たり、複合逆浸透膜を熱水処理するだけで透過水のホウ
素濃度を半減でき、一段の逆浸透膜分離処理でホウ素含
有量を激減させた飲料水に適した透過水を得ることがで
きる。
ミノ基を有する化合物と多官能性ハロゲン化物とを架橋
反応させた架橋ポリアミド系化合物をスキン層とする複
合逆浸透膜を用いたモジュ−ルで海水を淡水化するにあ
たり、複合逆浸透膜を熱水処理するだけで透過水のホウ
素濃度を半減でき、一段の逆浸透膜分離処理でホウ素含
有量を激減させた飲料水に適した透過水を得ることがで
きる。
【図１】本発明において使用する複合逆浸透膜を示す図
面である。
面である。
【図２】本発明に係る海水の淡水化方法において使用す
る淡水化装置を示す図面である。
る淡水化装置を示す図面である。
Ａ 微多孔支持体 Ｂ スキン層
Claims (4)
- 【請求項１】２箇以上の反応性のアミノ基を有する化合
物と多官能性ハロゲン化物とを架橋反応させた架橋ポリ
アミド系化合物をスキン層とする複合逆浸透膜を用いた
モジュ−ルであり、熱水処理により２５℃、ｐＨ６．５
のもとでのホウ素透過係数が１×１０-6ｍ／ｓ以下とさ
れていることを特徴とする逆浸透膜モジュ−ル。 - 【請求項２】熱水処理した複合逆浸透膜を用いてモジュ
−ルに組み立てた請求項１記載の逆浸透膜モジュ−ル。 - 【請求項３】モジュ−ルの組立て後、熱水の通水により
複合逆浸透膜を熱水処理した請求項１記載の逆浸透膜モ
ジュ−ル。 - 【請求項４】請求項１記載の逆浸透膜を使用して海水を
淡水化することを特徴とする海水の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19311297A JPH1119493A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 逆浸透膜モジュ−ル及び海水の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19311297A JPH1119493A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 逆浸透膜モジュ−ル及び海水の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1119493A true JPH1119493A (ja) | 1999-01-26 |
Family
ID=16302460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19311297A Pending JPH1119493A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 逆浸透膜モジュ−ル及び海水の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1119493A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1488846A1 (en) * | 2003-06-18 | 2004-12-22 | Toray Industries, Inc. | Composite semipermeable membrane, and production process thereof |
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| JPWO2003062151A1 (ja) * | 2002-01-22 | 2005-05-19 | 東レ株式会社 | 造水方法および造水装置 |
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| US7497951B2 (en) | 2004-10-29 | 2009-03-03 | Toray Industries, Inc. | Composite semipermeable membrane, production process thereof, and element, fluid separation equipment and method for water treatment using the same |
| JP2009078218A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Toray Ind Inc | 複合半透膜の製造方法 |
| JP2009269028A (ja) * | 2009-07-03 | 2009-11-19 | Toyobo Co Ltd | 複合半透膜および複合半透膜モジュールの製造方法 |
| US7641054B2 (en) | 2004-11-15 | 2010-01-05 | Toray Industries, Inc. | Composite semipermeable membrane, production process thereof, and element, fluid separation equipment and treatment method for boron-containing water using the same |
| WO2011010347A1 (ja) * | 2009-07-22 | 2011-01-27 | 株式会社 東芝 | 淡水製造システム |
| WO2011078131A1 (ja) | 2009-12-22 | 2011-06-30 | 東レ株式会社 | 半透膜およびその製造方法 |
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| JP2013503034A (ja) * | 2009-08-31 | 2013-01-31 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ホウ素除去用の逆浸透複合膜 |
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-
1997
- 1997-07-03 JP JP19311297A patent/JPH1119493A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100850405B1 (ko) * | 2003-06-18 | 2008-08-04 | 도레이 가부시끼가이샤 | 복합 반투막 및 이것의 제조 방법 |
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| US7497951B2 (en) | 2004-10-29 | 2009-03-03 | Toray Industries, Inc. | Composite semipermeable membrane, production process thereof, and element, fluid separation equipment and method for water treatment using the same |
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| WO2011078131A1 (ja) | 2009-12-22 | 2011-06-30 | 東レ株式会社 | 半透膜およびその製造方法 |
| WO2011105278A1 (ja) | 2010-02-23 | 2011-09-01 | 東レ株式会社 | 複合半透膜およびその製造方法 |
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Legal Events
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