JPS61259708A - 逆浸透透過装置 - Google Patents

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】 本発明は、透過装置の寿命の全期間中において生成物の
流れを大きくしかつ塩の通過を低くする、中空繊維の透
過選択的装置についての取り付は構造の修正に関する。

Ｊ、Ｆ、−２クナマラ（ＭｃＮａｍａｒａ）ら、米国特
許第３．７０２．６５８号は、透過性毛管を使用する型
の透過選択的分離装置を開示しており、その開口端は鋳
造された管のシートであり、この管のシートは支持ブロ
ックに対して支持されている。この設計は高価な鋳造物
の使用を含み。

そして商業的に使用されない。

分離媒体として毛管または管を使用する、より最近の逆
浸透装置は、まっすぐの側面の管状ハウジング（パイプ
）を使用し、そのハウジングの端付近に内部の管状みぞ
を有し、このみぞはこの装置の内部の部材を所定位置に
保持する。この型の構造において、管のシートおよび支
持ブロックは中央シャフトに滑動可能に取り付けられて
おり。

そのシャフトは通常中空であり、そして供給水の分布手
段としてはたらく。

本発明は、透過装置として中空管を使用する逆浸透透過
装置に関する。中空管は密閉された端をもつまっすぐの
パイプの型のハウジング内に取り付けられている。中空
管の端は、注封樹脂、例えば、エポキシから形成された
管のシートである。

管のシートからの圧力は、多孔質支持ブロックにより支
えられる０本発明は、管のシートおよび支持ブロックを
透過装置の全寿命の間緊密に接触させて保持しかつ、透
過装置が使用されていないとき、互いに関して動かない
ようにする場合、透過装置の寿命がより大きくなるとい
う発見を包含する。

第１図を参照すると、塩水を透過装置１１にポンプ１２
により供給槽１３からフィルター１４を通して供給する
。脱塩された水は透過装置１１から抜出され、そして管
路１５を経て生成物および引戻し槽１６へ供給される。

生成物および引戻し槽１６を溢流する水は、管路１７を
通して供給槽１３へ戻される。透過装置１１により除か
れた水は管路１８および弁１９を通して供給槽１３へ供
給される。破！１２５は、下の実施例ｍにおいて詳述す
る本発明の１つの実施態様において使用する戻り管路を
描く。

ここで第２図を参照すると、透過装置は全体的に３０で
示されている。塩水は端板３２中の口３１へ供給され、
そしてこの端板３２は外殻３３内にポルト３４およびセ
グメント化リング３５により所定位置に保持されている
。端板のスリーブ３６は端においてねじ込みにより取り
付けられ、そして板３２は供給管３７を受取る。透過装
置のスリーブ３８は転向ブロック３９およびディスリビ
ューター４０を供給管３７に取り付ける役目をする。転
向ブロック３９は透過装置の管または毛管４１を所定位
置に保持する役目をする。供給管３７中の供給水は、供
給管３７からディスリビューター４０を通して透過装置
の毛管を含有するゾーンに供給される。供給管は転向ブ
ロック３９と管のシート４５との間で有孔であり、その
中に毛管４１の開口端が取り付けられている０毛管４１
の束の外側はフロースクリーン４６で覆われている。水
は毛管４１の中に、シート４５、多孔質支持ブロック４
７．スクリーン４８および端板５２中の口４９を通して
流入する。拒絶されたブラインは透過装置から端板３２
中の口５３を通して除去される。試料の口５４は、また
、端板３２中に位置する。ばね５５および５６は１組の
４つのばねの一部であり、それらのばねは支持ブロック
４７中に取り付けられており、支持ブロック４７を管の
シート４５に抗して推進させるはたらきをする。ばね５
５および５６の圧力は透過装置３０の出口端の端板５２
により、および透過装置３０の入口、ブライン出口端に
おける端板３２に支持される供給管３７により吸収され
る。端板５２はセグメント化リング５８中のポルト５７
により所定位置に保持される。０リング５９．６０，６
　　　　　　　　　　パ１および６２は透過装置３０に
おける漏れを防止する。

今度は第３図を参照すると、透過装置７０が描かれてお
り、ここで支持ブロック７１は、第２図に描かれた透過
装置において使用されるばねの代わりに、ボルト７３お
よびワッシャー７４により管のシート７２と透過接触し
て保持される。透過装置７０の残部は第２図に描かれた
透過装置３０に類似する。

第２図に描かれるものに類似するが、ばね５５および５
６をもたない、従来の透過装置は、数年にわたって市販
されてきている。それらは供給物および生成物の水の配
管工事を透過装置の水準またはそれより低い水準にして
組立てられるか、あるいは生成物の管路中に逆止め弁を
配置して逆流を防止して組立てられた。透過装置が運転
停止されておりかつ海水または、溶解塩の濃度が高い黒
みがかった水が脱塩されているとき、浸透圧は２．７Ｘ
１０６　Ｐａ　（４００ｐｓｉ）程度に高くなることが
ある。運転停止の間に毛管に水を供給して毛管が浸透的
に脱水されるようになることを防止する。このような毛
管の脱水は水の脱塩における毛管の性能に悪影響を及ぼ
す０本発明の１つの面によれば、透過装置の生成物側に
高い位置に存在する引戻し槽（ｄｒａｗｂａｃｋ　　ｔ
　　ａ　　ｎｋ）を使用してこの水を供給し、これによ
り運転停止の間の生成物の水の圧力は供給物のプライン
の圧力より大きくなる。建造するとき、新しい供給管３
７は通常かなり精確に切断されるが、使用された後、管
のシート４５および支持ブロック４７は変形するので、
運転停止の間、管のシートは支持ブロックから離れる方
向に動くことが今回発見された。始動時に管のシートお
よび支持ブロックを再び組立てるとき、相対的回転運動
が存在し、そのため毛管の端は損傷し、モして脱塩され
た水の生産量および塩の除去の両者が減少することが今
回発見された。塩の除去の減少は端が損傷した毛管内の
圧力の減少のためであると信じられ、その圧力の減少は
脱塩された水の流れを減少させるが、塩の量は圧力依存
性に劣るので、その間はぼ同一量の塩が毛管を通して輸
送される。

第２図に示すように管のシートおよび支持ブロックを一
定の緊密な接触に維持するばね装填技術は、好ましい技
術である。あるいは、運転停止の間、透過装置の供給端
からの流体圧の使用は第１図に示すものに類似する装置
を用いるようなものであることができるが、運転停止の
間、ブライン水の管路を引戻し水の供給より高い位置に
するように変更することができる。第３のそれより好ま
しさに劣る技術は、管のシートおよび支持ブロックを一
緒に１例えば、テーピングおよびポルティングにより１
機械的に取り付けることである。

実験に使用した試験スタンドは第１図に示されている。

デュポン社の実際の６８４０Ｔ−Ｂ−１０型の逆浸透プ
ラントを模擬するために、生成物水の引戻し槽を透過装
置より７．３ｍだけ高くして、１０〜ｌｌｐｓｉｇの運
転停止における生成物の圧力をつくった。

サイクリング試験を実施し、そして透過装置内の支持供
給管を短くして束が１３〜１６ｍｍの運動をできるよう
にした。こうして、運転停止において、供給物−拒否圧
力は減少され、そして１０〜ｌｌｐｓｉｇの生成物の圧
力は束を透過装置の供給端に向けて動かした。始動時に
、供給物の圧力は束を生成物の端板に抗して動かした。

典型的な実験の手順は次の通りであった＝１、繊維束を
外殻から取り出し、管のシートの切断を等級づけ、そし
て供給管を短縮して束が１３〜１６ｍｍの運動をできる
ようにする。

２、繊維束を外殻内に再設置し、そして特別の生成物端
板に取り付けて束および支持ブロックの運動の測定を可
能とする（第２図）。

３、透過装置を１１０００ｐｓｉ、２５℃および３０％
の転化率において、３０．０００ｍｇ／ｌのＮａＣ１供
給溶液を使用し、第１図に示す試験スタンドを用いて運
転する。

４、連続運転の初期のＬ６〜２０時間後、逆浸透パラメ
ーターを測定する。　。

５、この系を運転停止し、そして２〜３分後、束および
支持ブロックの動きを測定する。

６、この系を急速に始動しく１秒以内にＯ〜５００ｐｓ
ｉｇおよび２〜３秒以内に５００〜１０１０００ｐｓｔ
そして約３０秒間運転する９次いで、工程５を反復する
。

７．１０回の始動および運転停止サイクル毎に、透過装
置を約３０分間運転し、次いで逆浸透パラメーターを測
定する。

８、所定の数のサイクルの後に、繊維束を外殻から取り
出し、管のシートの切断の品質を等級づけ、管のシート
の面を再切断し、透過装置をチェｙ（Ｃｈｅｎ）および
ガンチ（Ｇａｎｃｉ）、米国特許第３，８８８，０６６
号に記載されているようなタンニン酸で処理し、そして
第１図く示す試験スタンドを使用して逆浸透パラメータ
ーを測定する。

実施例Ｉ デュポン社の６８４０７　　Ｂ−１０型の透過装置を、
後述するように変更して圧縮コイルばねを組込んだ、こ
れらのばねは、それらが支持ブロックをエポキシ管のシ
ートの面と緊密な接触に常に推進させるように位置させ
る。

基又 １．４つの直径０．５０８ｃｍ（１／２インチ）、深さ
１．９０５ｃｍ　（３／４インチ）の孔を支持ブロック
の１つの側に、このブロックの軸のまわりに７．６２ｃ
ｍ（３インチ）の半径で等間隔で孔開けした。

′　　２，４つの圧縮コイルばねを支持ブロック中に孔
開けした孔の中に配置した。ばねは直径０．１６０ｃｍ
（０，０６３インチ）の３０２型ステンレス鋼線から作
った。ばねの自由長は３．１７５ｃｍ（１−１／４イン
チ）であり、そしてばねは圧縮１ｃｍにつき約６．７０
ｋｇ　（３７，５ボンド／インチ）の力のばね速度を有
する。

３、ポリエステルのプラスチックの幅３．８１、：、　
　　　　　　　　　ｃｍ（１−１／２インチ）Ｘ厚さ０
．０１０ｃｍ（０，００４インチ）のリボンを支持ブロ
ックの外側直径のまわりに配置して、支持ブロックが透
過装置の外殻の内側表面上で容易に滑動するようにした
。

４．４つのばねをもつ支持ブロックおよびポリエステル
のストリップは透過装置内に設置して。

端板を設置しない透過装置の生成物端において見るとき
、ばねを見ることができるようにした。

５．４つのばねの各々がほぼＱ、９４０ｃｍ（１／８イ
ンチ）だけ圧縮されるように、支持スクリーンおよび端
板を設置して、これは各ばねが支持ブロックを約２．０
９ｋｇ（４，６ポンド）で押すようにさせ、そして支持
ブロックをエポキシ管のシートの面に対して精確に保持
させた。

第１図に示す変更しない試験スタンドおよび前述の試験
手順を用いて、この透過装置を使用して、オン−オフの
サイクルの試験を実施した。オン−オフのサイクルの間
、束の動きは３．１〜９．５ｍｍの間で変化したが、特
別の測定により決定して、支持ブロックおよび管のシー
ト面の装置 置の分離は起こらなかった。５００回のオン−オフのサ
イクルの後、実験誤差の範囲内で、生成物の流れは変化
しなかった。塩の通過は０．５％の初期の塩の通過から
４０％だけ増加した。５００回のオンーオフのサイクル
後、管のシートの面は、支持ブロックおよび管のシート
の面の分離および相対的回転は起こらなかったことを示
す光沢゛のある外観を有した。

５００回のオンーオフのサイクル後、特別の支持ブロッ
クおよびばねを除去し、そして正常の支持ブロックを設
置した０次いで、透過装置をオン−オフのサイクルで試
験した。２２０回のオン−オフのサイクル後、生成物の
流れは２７．６％減少し、そして塩の通過は１１３％だ
け増加した。

２２０回のオン−オフのサイクルの間１束の動きは１．
６〜９．５ｍｍの間で変化し、そして支持ブロックおよ
び管のシート面の間の分離は運転停止の間平均１．５ｍ
ｍであった。２２０回のオン−オフのサイクル後、非常
にどんよりした曇った外観を有し、これは支持ブロック
および管のシート面の分離および相対的回転の明瞭な証
拠である。管のシートを再切断し、そして透過装置を米
国特許第３，８８６，０６６号に記載するようにタンニ
ン酸で処理した。生成物の流れはものとの生成物の流れ
の２％の範囲内で増加し、そして塩の通過は０８５％の
もとの塩の通過に比べて１％であった・ 上に提供したデータが明瞭に示すように、ばねの変更は
支持ブロックおよび管のシート面の分離および相対的回
転を防止する。こうして、５００回のオン−オフのサイ
クルの後でさえ、安定な逆浸透の性能が得られた。これ
は５年間の運転にわたる２回／週よりわずかに多いプラ
ントの運転停止および始動に相当する。

実施例■ 新しいＢ−１０透過装置を選択し、そして支持ブロック
を管のシートの面に、支持ブロックと通過しかつ管のシ
ートの中に部分的に入る単一のボルトを使用してボルト
止めし、ここで孔が開けられておりかつねじ切りされて
いてボルトを収容する（第３図参照）０時間温度、オン
−オフのサイクルの試験を実施した。２６０回のオン−
オフのサイクル後、実験誤差の範囲内で、生成物の流れ
または塩の通過の変化は観測されなかった。サイクリン
グの間、束の動きは３．２〜４．０ｍｍの間で変化した
。２６０サイクル後、支持ブロックを分離し、そして同
一の支持ブロックを使用してサイクリングを再開した。

追加の１２０サイクルだけの後、生成物の流れは１１．
１％だけ減少し、一方塩の通過は１６．７％だけ増加し
た（相対的）０次いで、支持ブロックは各サイクル後は
ぼｌＯ度回転された。わずかに１０サイクル（１０回転
）後、生成物の流れはさらに１０００％減少したが、塩
の通過は変化しなかった。

Ｘ旌輿旦 拒絶管路（ｒｅ　ｊ　ｅｃｔ　　ｌ　ｉ　ｎｅ）を引戻
し槽内の液面よりも高い水準（約１．５ｍ）に延長した
（第１図において破線２５）、この方法の変更を用いて
、透過装置を運転停止したとき、繊維束は動かないであ
ろう、なぜなら、供給−ブラインの圧力（１２〜１３ｐ
ｓｉすなわち８３〜９０ｋＰａ）は生成物の圧力（ｌｏ
ｐｓｉすなわち６９ｋＰａ）よりも大きいからである。

２〜３ｐｓｉ　（１４〜２１　ｋＰａ）　！７）Δｐは
拒絶管路中のよ−り大きい静止ヘッド（ｓｔ　ａｔ　ｉ
　ｃ　　ｈｅａｄ）により生ずるからである。この方法
の変更では、生成物の引戻しはなお起こるが、繊維束お
よび支持ブロックは動かない。

この方法の変更を使用して、新しいＢ−１０透過装置を
サイクル試験した。オン−オフのサイクルの間、突然の
束および支持ブロックの動きがわずかに３サイクルの間
に起こった。２６０サイクル後に、生成物の流れはわず
かに３．２％だけ減少し、そして塩の通過はわずかに１
０．５％だけ□（相対的）増加した。

次いで、透過装置を束の動きを可能とする手順を用いて
１５０回サイクリングした０束の動きは１５．９ｍｍで
あり、そして運転停止の間の支持ブロックおよび管のシ
ート面の分離は６．４ｍｍであった。わずかに１５０サ
イクル後に、生成物は９．９％だけ減少し、そして塩の
通過は９．１％だけ（相対的）増加した０次いで、支持
ブロックを合計１０サイクルの間各サイクル後手でｌＯ
度回転させた。これは生成物の流れを５．８％減少させ
、そして塩の通過を４．２％（相対的）増加させた。全
体的に、わずかに１６０サイクル（１５０の動き＋１０
の回転）で、生成物の流れは１５．１％だけ減少し、一
方塩の通過は１３゜６％だけ（相対的）増加した。

次いで１束を動かさない変更した方法を用いて透過装置
を１５０回サイクリングした。これは生酸物の流れをわ
ずかに２．９％だけ減少し、そして塩の通過をわずかに
４．２％だけ（相対的）増加した０束が動かない結果を
要約すると、４１０回のオン−オフのサイクル（５年の
運転にわたる４．５日毎に１回の運転停止および始動）
後、生成物の流れは６．１％だけ減少し［正常の膜の圧
縮により生ずる４、０％のもくろんだ生成物（ｐｒｏｊ
ｅｃｔｅｄ）の損失に対して］そして塩の通過は１４．
７％だけ（相対的）減少した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、透過装置の試験装置の路線図である。 第２図は１本発明の透過装置の断面図である。 第３図は、別の構造を有する本発明の透過装置の１端の
断面図である。 １１　透過装置 １２　ポンプ １３　供給槽 １４　フィルター １５　管路 １６　生成物および引戻し槽 １７　管路 １８　管路 １９弁 ２５　破線 ３０　透過装置 ３２　端板 ３３　外殻 ３４　ポルト ３５　セグメント化リング ３６　端板のスリーブ ３７　供給管 ３８　透過装置のスリーブ ３９　転向ブロック ４０　ディスリビューター ４１　透過装置の管または毛管 ４５　管のシート ４６　フロースクリーン ４７　多孔質支持ブロック ４８　スクリーン ５２　端板 ５４　試料の口 ５５　ばね ５６　ばね ５７　ポルト ５８　セグメント化リング ５９０リング ６０　０リング ６１　０リング ６２０リング ７０　透過装置 ７１　支持ブロック ７２　管のシート ７３　ポルト ７４　ワッシャー 特許出願人　イー・アイ・デュポン・デ・ニモアスφア
ンド・カンパニー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の毛管、前記毛管の開口端は管のシート中に取
   り付けられており、管状逆浸透透過装置が運転されてい
   ないとき、前記管のシートは前記透過装置の一方の端を
   支持することのできるシャフトに取り付けられている；
   前記透過装置内に滑動可能に取り付けられた支持ブロッ
   ク、前記透過装置が運転されているとき、前記支持ブロ
   ックは前記透過装置の他方の端に対する圧力に抗して前
   記管のシートを支持することができる；および前記透過
   装置が運転停止されるとき、前記支持ブロックを前記管
   のシートに対する一定の推進を確保することのできる手
   段を含有することを特徴とする管状逆浸透透過装置。 ２、前記支持ブロックを前記管のシートに対する一定の
   推進を確保することのできる手段が、前記支持ブロック
   と前記透過装置の端との間に圧力を及ぼすばねである特
   許請求の範囲第１項記載の管状逆浸透透過装置。 ３、前記支持ブロックを前記管のシートに対する一定の
   推進を確保することのできる手段が、前記透過装置の運
   転停止の間に、前記透過装置の生成物端に接続された水
   の本体よりも高く位置する前記透過装置の供給ブライン
   端における水の本体である特許請求の範囲第１項記載の
   管状逆浸透透過装置。 ４、前記支持ブロックを前記管のシートに対する一定の
   推進を確保することのできる手段が、前記管のシートと
   前記支持ブロックとの間の直接の機械的取り付けである
   特許請求の範囲第１項記載の管状逆浸透透過装置。 ５、前記支持ブロックを前記管のシートに対する一定の
   推進を確保することのできる手段がボルトである特許請
   求の範囲第１項記載の管状逆浸透透過装置。