JPS6238206A - 分節流を用いる膜透過分離方法 - 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】 〔産業上の利用分計〕 この発明は膜分離方法及び装置！／ｃ関し、この方法に
おいては分離可能な成分を含有する液体が多数の連続中
空選択性透過膜により受理空間から隔離され、そして該
分隊可能な成分が該換金通って選択的に通過しそして前
記受理空間を通して取り出される。さらに詳しくは、こ
の発明は、液相と中空膜の内部表面との間の境界の近傍
の塵度分極（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｐｏｌａｒ
ｉｚａｔｉｏｎ）を低下せしめることにより膜壁全通し
ての分離可能な成分の質量輸送の全体的速度を増加する
ことに関する。

〔従来の技術〕

コンパクトな膜分離セルが１９６０年代に、連続中空繊
維の微細なストランドを一緒に束ねること′＆−某礎に
１−で開発された。米国特許ん、２２８．８７６に示さ
れるこのタイプの分離セルのデザインは１０〜１０，０
００又はこれ以上の中空繊維ストランドを用いており、
これらのストランドはその末端部分がチューブシートに
固定されており、繊維束の中央部はセル内に露出されて
いて該繊維の内腔とセルの内部空間との間の膜輸送が促
進される。透過分離はこれらのユニツ）ｆ用いて、繊維
の内腔によ多形成される多数のチャンネルに供給液を通
して接液が繊維束を通って流れるのと同時にセル内部へ
の透過を生じさせることにより、あるいは供給液（供給
気体）を繊維の外部表面と接触せしめ、他方繊維束の中
腔に受理液を通すことによシ行われる。従って、透過性
分離性成分は受理液中に分散されて分離セルから取り出
される。

これらの分離セルは比較的容易な加工の几めに設計され
ており、そして供給流への膜表面の最大の露出を有利に
許容する。引用され次特許は、占有体＆１立方フィート
（０，０２８ｍ’）当、Ｑ１０，０００平方フイ）（９
２９ｍ”）という大きな膜表面が露出されることを主張
している。

しかしながら、膜表面積を最大にするためにこれらのユ
ニット中に必然的に使用される小さいチーープ又は繊維
９腔サイズは不都合な層流条件を形成し、この条件下で
は繊維の内壁の近傍に液体フィルムの効果的に停滞する
層が発達する。この場内での対流混合はほとんど又は全
く存在せす、そしてそのため透過性成分は比較的遅い拡
散過程によってのみ滞留境界層全通って移動する。従っ
て、膜自体の抵抗とは別に、膜を通っての透過性成分の
質！輸送速度を減する、輸送に対する抵抗が生じ得る。

この効果は一般に濃度分極として記載される。

効果的な換を用いる場合、濃度分極はしはしは膜輔送に
おける律速段階となる。このような場合、例えは−膚薄
い活性膜を使用することによる膜性能の改良は分離セル
の効率の改良においてほとんど又は全く役に立たない。

濃度分極全低下せしめる之めの米国特許屋３．２２８，
８７６の分離セルの設計の改良に関与した熟練者は一般
に、膜分離の念めの広く知られた有効性を有する機械的
乱流促進装置に類似する機絨的解決策を提案している。

例えは、繊維束又は個々の繊維の外部からの変形がしば
しは提案されている（例えは米国特許４３，９６３，６
２２、屋４．２１９，４２６、及び４３，９８９，６２
６　）。しかしながら、これらの設計は商業的に使用さ
れることは知られておらず、そして単に名目的な改良を
もたらすのみであると信じられる。

小チューブの中腔を例えは球体で充填する方法が最近分
析化学用途のために開発されており、そして膜による物
質輸送の増加のために効果的であることが示されている
（　Ａｎａｌ、　Ｃｈ＠ｍ、　、　Ｖｏ１５４、Ａ７，
１２０６−１２０８員、１９８２）。

しかしながら、個々の繊維への充填によりもたらされる
加工の困難さ、及び非常に高い背圧がこの技法を工程流
の大規模な分離のために実用的でないものとしている。

〔用語の定義〕

この明細省において使用される用語は次のように定義さ
れる。

“分節流＃（ｓ＊ｇｍｅｎｔｅｄ　ｆｌｏｗ　）は、液
相（１ｉｑｕｉｄ　ｐｈａｓｅ　）及び分節相（ｓｅｇ
ｍ＠ｎｔａｔｉｏｎｐｈａｓｅ　）の交互の分節の、連
続中空ａｔ−通る流れを意味する。

１分節相”（ａｓｇｍｅｎｔａｔｌｏｎ　ｐｈａｓｅ）
は、液相中に分散され几場今に有利な分節流を形成する
ために効果的である気体又は液体を意味する。

”供給流″（ｆｅ＠ｄ　ｓｔｒｅａｍ　）は、分離可能
な成分を膜壁を通して優先的に透過せしめる友めに有効
な条件下で核供給流を選択透過膜と接触せしめることに
よシ極々の程度の純度に分離され得るｌ又は複数の選択
可能な成分全含有する供給液体（ｆｅ＠ｄ　１ｉｑｕｉ
ｄ　）又は供給気体（ｆ＠ｅｄ　ｇａｓ　）である。

１受理液”　（ｒ＠ｃ＠ｉｖｉｎｇ　１ｉｑｕｉｄ）は
、供給流の反対側で膜と接触する液体を意味する。

″透過”（ｐｅｒｍｓａｔｉｏｎ　）は、濃度分極によ
り悪影響を受けるあらゆる形態の展透過を意味しそして
それらに関し、限定的ではないが透析、マイクロフィル
トレージ、ン、限外ν過、逆浸透、電気透析、膜蒸留、
及びパーベーポレーション（ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏ
ｎ　）の特定の透過過程を包含する。

１質量輸送”（ｍａｓｓ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）は、単
位時間内に１又は複数の膜を通って透過しｔ後に回収さ
れる、例えはキログラム又はポンドで表わされる質量を
意味する。

“中空繊維”は、１．０００ミクロン以下の内直径を有
する小さい細長い膜チューブを意味する。

〔発明の概要〕

この発明は、多数の細長い連続中空膜から成る分離セル
全周いる分離方法及び装置に関し、この場合、膜を通る
全体的質量輸送は膜の中腔又は流れチャンネルに分節流
を導入することによシ効果的に増加する。この発明を実
施することにょシ達成される全体的質量輸送の増加は一
般に小チューを膜に球体を充填する新規な技法によ）得
られるそれに匹敵するが、しかし高い背圧を導入する厄
介さを伴わず、又は分離セルの加工の非常に大きな困難
さを生じさせない。

さらに詳しくは、この発明は、分離セ／Ｌ／１ヲ含む膜
分離装置であって、該分離セル１は液体入口手段６及び
液体出口手段７を有し、さらに該分離セルは多数の連続
中空選択透過膜９の壁によう該液体入口手段及び出口手
段から隔離された内部空間８を有し、前記のａは前記の
セル内に配置されておりそして多数の細長い流れチャン
ネルを構成し、該チャンネルは前記液体入口手段と液体
出口手段とを流体連絡している装置において：前記膜９
によシ構成される多数の流れチャンネル１１中［液相／
分節相の有利な分節流を生成するのに効果的な流体分節
相金その中に分散せしめることによシ前記流れチャンネ
ルへの液体供給を変更する手段１３を有し、前記換が分
節流を維持することができる流れチャンネルを有し、そ
して該層が前記分散手段によシ生成され九分節流との組
合わせにおいて、膜の壁を通って透過することができる
成分の増加した全体的質量輸送をもたらすことができる
、点において改良されている膜分離装置に関する。

この発明の他の観点は、流れの一定の成ａｔ流れの他の
成分に対して選択的に透過することができる細長い連続
中空膜９の壁を通しての流動性流れの透過性成分の全体
的質量輸送を増加する方法であって、 （ａ）　　分節流を維持することができる多数の細長い
連続中空膜９により形成される多数の流れチャンネル１
１に分節流が可能な供給液体の流動性流れを導入し； 伽）前記展の壁を通しての前記供給流の透過性成分の全
体的質ｉ輸送を増加せしめるのに１利な分節流を形成す
る几めに有効な展９の流れチャンネル１１に流体分節相
を導入し； （ｃｌ　　段階（ｂ）により形成された分節流に応答し
て透過性成分の増加した質量輸送全前記供給流の流速範
囲にわたって効果的にもたらす膜９を便用し；（ｄ）　
　前記供給流の流速金、組合わされ次段階（ｂ）及び（
ｃ）にわたって、ＢＡ９の壁全通しての透過性成分の増
加し几全体的質量輸送をも友らす範四内に維持し：そし
て （ｅ）　　段階（ｂ）〜（ｄ）によシ達成される増力口
した全体的質量輸送の速度全維持するのに十分な速度で
膜の外側微表面から、透過し次成分を分散せしめる；こ
と金含んで成る方法に関する。

この発明の他の観点は、上記の方法による膜の受理側で
の濃度分極を減少せしめる方法に関し、この方法におい
ては、段階（＆）において分節流が可能な液体の流動性
受理流を、分節流全維持することができる多数の細長い
連続中空膜９により形成される多数の流れチャンネルに
導入し；そして膜の壁を通して選択的に透過することが
できる成分を含有する流動性受理流を腺の外側壁表面と
接触せしめ、そして段階（・）において、段階（ｂ）〜
（ｄ）によシ達成される増加した全体的質量輸送の速度
を維持するのに十分な速度で農の内側壁表面から、透過
し次成分を分散せしめる。

この発明の他の観点及び利点は、以下の一場詳細な記載
及び図面において指摘され、又はこれらから明らかにな
るであろう。

膜分離セルｌが＠１図及び第２図に示されてお夛、この
セルは基本的には米国特許Ａ　３，２２８，８７６に記
載されているチューブ及びシェルのデザインから成るが
、分節流を用いてセルを運転する目的で変更が加えられ
ている。示されているデザインは１例えばステンレス鋼
で作られているノ・ウジ７グ２全有する。ねじ込ユニオ
ン３が該チューブの相対する両末端部に取υ吋けられ、
そしてナツト及びフェルールを用いて常法に従って締め
けけられる。これらのユニオンが液体入口手段６及び液
体出口手段７を提供する。

分離セルは、セル１内に収容され次多数の細長い連続中
空膜９の選択透過膜により液体入口手段及び液体出口手
段から隔離される。分離セルは１０以上の中空繊維膜を
収容するのが適当である。膜はチューブシート材料ｌＯ
中に植え込まれた相対する両末端部分を有し、液体入口
手段６と液体出口手段７との間を流体連絡する細長い連
続流れチャンネル１１全形成する。ノ１ウジング２は、
換の外側表面ｆｔ液体もしくは気体と接触せしめる次め
、及び／又は空間８内の圧力を調節するため、従来通り
１又は複数個の開口１２を有することができる。膜の外
側表面近傍の濃度分極を最少にする次めに空間８内に乱
流促進装置を置くことができることは従来通りである（
米国特許４３，５０３，５１５を参照のとと）。

この発明Ｆｉ特に、膜９の内部壁面にそう細長い流れチ
ャンネル１１内の濃度分極を減少せしめ又は除去するこ
とに関する。これは、有利な分節流金形成する几めに効
果的な形の流体分節相をその中に分散せしめることによ
って流れチャンネルに供給される液体を変形することに
よシ達成される。

液体のこの変形は椎々の方法によシ達成されるが、好ま
しい手段は分節流を形成するのに適切且つ効果的な孔サ
イズの７リツト１３金使用することである。流れチャン
ネルへの供給のための連続液体相中分節相のおよそ均一
な分散体の形成を促進するために、フリットと膜９の植
込まれホ入ロ末端との間にスペーサー１４を配置するの
が好ましい。

分離セルに供給液又は受理液を供給するために使用され
る装置は常用のものであるが、セルに分節相を効果的に
導入するための変更を含む。典型的な糸は、液臨、例え
は第１図に示される容器１５、該容器から液体奮進める
ための調節されたボンデ手段１６、及び圧力測定ｒ−ソ
１７を有する。これらの要素は適当な導管手段金穴して
、流れ調節弁１９への連結含有するＴ継手１８に連結さ
れる。分節相は升１９及びＴ継手１８を介して液体流に
加えられ、そして−緒にされた流れは最終的には分離セ
ルＩＩＣ加えられる。他の方法として、分節相を別個に
セルに導入することもできる。

この発明の１つの観点においては、例えば容器１５から
の供給液は調節され次流速及び圧力で分離セル１に行き
、そして分節相は調節された流速及び圧力でパルプ１９
を介して加えられる。−緒にされ次光れは液体入口手段
６に入り、そしてフリット１３を通過し、このフリット
は分節相を、例えは供給液を含んで成る連続液相中小気
泡として分散せしめる。他の方法として液体分節相全用
いることができるが、これは一般に好ましくない。

次に、変形された供給液は、分散した気泡と共に流れチ
ャンネル１１に導入され、第３図に示すように交互に存
在する液体分節と気体分節を形成する。矢印は各液体分
節中に形成される対流混合を示し、これにより膜の内壁
表面にそって存在する不都合な濃度分極が減少又は除去
される。この混合が、膜に適用される背圧の上昇を最少
にしながら、膜壁全通過しての透過性成分の全体的質量
輸送金増加せしめる。

少なくとも流速の範囲にわたって、分節流に応答して透
過性成分の増加し友全体的質量輸送をもたらす効率の腹
が分離セル１中で使用され、そしてこの流速は有利な結
果をも友らす範囲内に調節される。透過性成分は膜９の
外部表面から、膜の外部表面近傍の濃度分極を防止する
速度で分散される。これは、必要な場合には例えば空間
８に真空をかけることによシ、又は空間８ｔ一連続的に
洗い流す受理流体を空間８に加えることにより達成され
る。

セル１を用いる他の形態においては、供給気体又は供給
液体が開口１２ｉ介して空間８に添加され、供給流と膜
の外部壁面との間の接触が行われる。分離可能な透過性
成分は最終的には膜壁を通って、前に記載した手段によ
り流れチャンネル１１中に形成され次分節化し友受理液
中に分散される。

この発明において有用な膜は、例えは上記の極洩の′透
過”過程において常用されているものｔ基砺にして当業
界において入手可能なものの中から選択することができ
る。使用される腺は、分節流を維持することができ、そ
してこの発明の実施によって有；ｖｕに改良されるべき
、所与の透過分離についての効率ｔ−有するものに限定
される。しかしながら、例２に示すように、比較的効率
のよくない膜全通しての全体的質量輸送でも分節流によ
シ有意に改良される。比較的広範囲の腹がこの発明の実
施における使用のために考慮される。膜の形態はシーム
レス中窒繊維に厳格に限定される必擬はなく、分節流全
維持しそしてそれにより利益が得られる機能的に同等の
腹ヲ使用することができるＯ フリット要素１３は分節流を生じさせるために有用な手
段の単なる例示に過ぎなり０機能的に同等の分散が、チ
ューブもしくはガスジェット、微細スクリーン、インペ
ラー、又はこれらの組合わせ、あるいは他の要素の使用
によって得られる。

分散体のイン−ライン形成に代って、液相中安定な分節
相の分散体の回分式調装も考えられる。

分節相は高価でない気体又は気体混合物であり、最も好
ましくＦｉ全空気は音素である。受理液又は供給液の膜
の表面上に形成される薄いフィルムコーティングは、膜
内の気体分節の適当な維持に有用であるか又は本来的に
有利であると考えられ、る。気体透過速度を低下せしめ
るのに効果的であることが知られている透過分離プロセ
ス変数もまた一般に、そして気体分節相の不都合な透過
ロスを少減せしめる目的で考慮されそして適用される。

例えば極性又は非極性液の液体分節相もまた、この発明
の実施に適用できることが考えられる。

極性液体分節相には、非極性有機液体と共に使用する九
めの水が含まれよう。鉱油のごとき非極性有機液体相を
、水性供給液及び受理液と共に有オリに使用するために
考慮することができる。

この発明＃′ｉまた化学反応過程の部分としても使用す
ることができ、この場合、反応性化学成分が、受理液又
は受理液の成分との反応の念めに、化学的に反応性の受
理液体への膜壁全通しての選択的透過によシ、不所望の
成分から分離される。分節相は、反応流への透過性成分
の全体的質重輸送の増加を促進するその機能に加えて、
絵加物を含むことができ、又は化学反応に有オリな気体
又り液体を含んで成ることができる。

この発明は、連続中窒膜の各累進的部分又は区領におい
て質量転送が増加することｔ必ずしも主張するものでは
なく、質ｉ輸送に対する相殺効果又はおそらく有害効果
が膜の最初の部分において典型的に起こ＃）得る。しか
じながら、後に示す若干の例を通じて、腹を通しての透
過性成分の全体的な質量転送の有意な増加が、この発明
の装置及び方法の使用によって典型的に達成され得るこ
とが示される。

この実＃ｔＶｃおいて使用し次装置は改良されたジオネ
ックス（Ｄｌｏｎ・りモデル１０イオンクロマトグラフ
であり次。分離セルとして市販のジオネックス中空繊維
サプレッサー（未充填）ｔ−使用した（ジオネックス社
、１２２８タイタンウェイ。

サニーパレー）。分節流は所望の時にフィテイ（Ｗｈｉ
ｔｅｙ　）モデル８８−　Ｓ　−ＩＳＧ流れ調節弁（フ
ィティ社、ハイランドハイツ、ＯＨ）により生じさせた
。ジオネックス１／１６インチ（０，１６ｃｍ）Ｔ継手
及びソオネックス外直径１／１６インチ（０，１６ｃｒ
ｎ）内直径０．０３１インチ（０，０７６ｃｍ　）のテ
フロンチューブによシＮＩＬ２Ｃ０３の供給液中に圧縮
空気を計量導入するために用いた。市販のサプレッサー
はチューブ及びシェルの構成中に単一の中空繊維膜の５
フイー）（１，５ｍ）のナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ　）
　８１１−Ｘイオン又換チ、−プを使用しているので、
フリットは必要でなかった。従りて、個々の気泡分節は
サプレッサー装置に伸びるチューブに直接好結果に注入
され得た。

イオンクロマトグラフィーにおける中２１’［維サプレ
ッサーの目的は、中空繊維の外側表面を希硫酸と接触せ
しめることによシ得られるＮ＆イオンとＨ″″イオンと
のイオン交換によシ、繊維の中腔内の高導電性Ｎａ２Ｃ
Ｏ３溶液を弱２４を性Ｈ２ＣＯ，に転換することである
（詳細は米国特許４４，４７４，６６４を参照のこと）
。Ｎａ２Ｃｏ、供給液流速ｇ　２００　、ｇ／時から出
発して段階的に減少せしめるに従って、炭酸への炭酸塩
の一層多くの転換のためにサプレッサーの流出液の導電
性が低下し友。ある低下し次光速において、実質的に完
全な転換のため導電性のそれ以上の低下はなかつた。さ
らに低下し次流速において、硫酸の膜全通しての供給液
へのわずかなドナン拘宋拡散（Ｄｏｎｎａｎ　ｐｒｏｈ
ｉ’ｂｌｔｅｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　）によシ、導電性
のわずかな上昇が存在し友。分節流を用いる実験におい
て、圧ｍ空気流調節弁は、中窒繊維換内の空気分節及び
供給分節が各約５−となるように調節した。第１表にこ
の系を用Ａて得られた結果を示す。

第　１　表 イオンクロマトグラフィーのための中空繊維サプレッサ
ーを用いる場合の分節流の効果分節流　　　　糸の最大
流速　　　流出液圧力なし　　　　４ｏ−７時　　２ｐ
ｓｉｇ（１３，７５ｋＰａ）あり　　　　１６Ｍ／時　
　１８ｐｓｉｇ（１２４ｋＰｉ）第１表のデータは、分
節流が背圧の９倍の上昇を伴って供給流の４倍の増加全
可能にすることを示している。１６ｏｗ（７時の匹敵す
る非分節流については背圧は９Ｐｓｉｇ（６２ｋＰａ）
であった。興味深いことには、分′ＭＪ流及び乱流促進
物としての球体の事前使用の両省が、同じ分離セル及び
装置を用いて夾負上完全なサデレッシ、ンを伴っテＰＩ
じ最大流速をもたらした。

例２．グリコールエーテルからのカリウムのイオン交換
除云 この実験に使用し友装置は前記の例のそれ′ｔ−類似し
ている。但し、改変された分離セル全周いた。

これは、２５０−の０．１　Ｍ　Ｈ２ＳＯ４の攪拌され
た溶液中に吊下けられた２フイー）（０，６ｍ）のすフ
イオン（Ｎａｆｊｏｎ　）　８１５−Ｘイオン交換膜チ
ューブから構成された。

この形の分離セＡ／を、異性体グリコールエーテル混合
物からのカリウムイオンのイオン交換除去金、分節流金
用いる場合と、用いない場合について評価した。分節流
ｆ、使用する場合、圧縮空気−節升金、空気分節及び液
体分節が各約１０■の長さとなるように調整し友。カリ
ウムは集めたサンプル中で原子吸光分光分析によシ側足
した。第２表に得られたデータ金示す。

以下余白 第２表 グリコールエーテルからのカリウムイオンのイオン交換
除去に対する分節流の効果 供給、ｃｉｏｏｐｐｍのカリウム　除去され几カリウム
の量＠）イオンを含有するグリコ− ルエーテル、供給流速　　　　分節流　　非分節流１−
／分　　　　　　　　　７７　　　５７２−７分　　　
　　　　　　５５　　　５５４−７分　　　　　　　　
　４７　　　　５５第２表のデータは、分節流が１−７
分の流速にオイては性能を改良したが、２−７分におい
ては改良金示さず、そして４ゴ／分においては性ｍｌ低
下せしめたことを示している。これらの結果について与
えられる説明は、４ｍｔ／分の流速においてはカリウム
イオンの’Ｊ１ｍ輸送に対する全体的抵抗が膜であり制
限された原料溶液ではないことである。すなわち、分節
流を伴う中空繊維中の短縮され次滞留時間（与えられた
供給流速において２倍の線速度の増加）及び／又は空気
分節による有効膜面積のロスがわずかに低下し友性能を
もたらし友。１−７分の供給流速においては、質量輸送
に対する全体的抵抗は原料溶液であって制限された膜で
はなく（特に中空繊維の末端近くにおいて）、そして液
体分節中に生じた混合が、全体性能が分節流を伴って一
層良好である程度に、腹の供給流側の濃度分極を減少せ
しめ穴。２−７分の流速においては、分節流の利益が、
減少し次有効膜面積及び中空繊維中での短縮された滞留
時間によりおよそ相殺・された。

例３．　　水カラのトルエンのノ母−ペーポレーション
による除去 先行する例は、最小の複雑さ金伴って個々の繊維に対す
るプロセス変数の効果全決定するための制御された研究
において有用であると考えられる。

この例は、内直径３００μｍ×外直径６００悶のシリコ
ンゴム繊維のストランド３０本（それぞれ約０．５　ｍ
の長さ）からな夛、これらの末端部分がエポキシ樹脂チ
ューブシートに植込まれている多繊維分離セルを用いて
、前記と同様の有利な効果が得られることを示す。これ
らの換はダウコーニング社、ミドランド、ＭＩから商品
名シラスティック（５ｉｌａｓｔｉｃ　）のもとに販売
されている。分節流は１５μｍポロシティ−のステンレ
ス鋼フリットを用いて形成し次。すべての導管は外直径
１／１６インチ（０，１６ｃｍ）Ｘｏ、０３０インチ（
０，０７６帰）のステンレス鋼管で６つ九。

第１図に示すこの分離セル及び装置ｔ−１分節流を用い
る場合と用いない場合について、水からのトルエンのノ
セーペーポレーション除去について評価した。これらの
実数においては、分節空気の体＆を大気圧下サンプル採
取点において、これを水を満几しそして水を入れ九ビー
ター中に転倒し九目盛はシリンダーに泡立てることによ
シ測定した。

トルエンは集めたサンプルについてＵＶ分元光度法によ
って測定し友。結果を第３表に示す。

以下余白 第３表 水からのトルエンのパーベーポレーション除去に対する
分節流の効果 供給、水中　　　　分節空気　　供給圧力　　　トルエ
ン１１００ｐｐ　）ルエン、　流速　　　　　　　　　
　　　除去量供給流速 １１５　　　　　　　　０　　３（２０，７ｋＰａ）　
　９８２３０　　　　　　　　０　　５（３４，５ｋＰ
ａ）９．５４６０　　　　　　　　０　　９（６２ｋＰ
ｍ）８６９２０　　　　　　　　０　　２２（１５２ｋ
Ｐａ）　　７０４６０　　　　　　１７０　　１１（７
６ｋＰａ）　　８８４６０　　　　　　　８３０　　１
８（１２４ｋＰａ）　　９７４６０　　　　　　２４０
０　　２２（１５２ｋＰａ）　　９４４６０　　　　　
　５８００　　４８（３３１ｋＰａ）　　９１９２０　
　　　　　６９０　　２４（１６，５ｋＰａ）　　８７
９２０　　　　　　１１００　　２８（１９３ｋＰａ）
　　９１９２０　　　　　　１９００　　３３（２２７
ｋＰａ）　９１第３表のデータは、分節空気流速と供給
流速の比率が、第４図のデータープロットに示すように
、性能に影響を与え几ことを示している。

第４図のデーターは、最適比率が２であることを示して
ｂる。比率２において供給圧力が１８ｐｍｉｇ　＜１２
４ｋＰａ）であったから、中空繊維の入口端における気
体の体積対液体の体積の比″４はに１であシ、そして出
口において２：１まで成長した。０．３７の比率におい
て、分節は十分に生成しないようであった。５．２の比
率、として特に１２．７の比率において、性能の低下は
、ユニット中の滞留時間の短縮に帰因し友。

第５図は、分節を気流速と供給流速の比率が２＝１であ
る場合の、第３表中のデータのプロットである。第５図
のデータは、分節ａｔ−用いる場合、供給流速のそれぞ
れ２．８倍及び２．６倍の増加が、トルエン除去９０チ
及び９５％の性能レベルにおいて許容されることを示し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は分節流を有利に使用するように構成されｆｔ−
１透過分離用装置の立面図である。 第２図は第１図の装置中で使用される分離セルを示す拡
大部分断面図である。 第３図はチューブ状族の内腔中での分節流を示す。 第４図及び第５図は例３に関して得られたデータをプロ
ットしたグラフである。 図中、１は分離セル、 ６は液体入口手段、 ７は液体出口手段、 ８は分離セルの内部空間、 ９は連続中空選択透過膜、 １１は流れチャンネル、そして １３は液体供給を変更する手段、 をそれぞれ表わす。 以下余白 Ｆ：ｑ、２ Ｆｉｑ、３ 分節空気流速対供給流速の比率 供給流速（ｍｌ１時）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分離セル（１）を含む膜分離装置であって、該分離
   セル（１）は液体入口手段（６）及び液体出口手段（７
   ）を有し、さらに該分離セルは多数の連続中空選択透過
   膜（９）の壁により該液体入口手段及び出口手段から隔
   離された内部空間（８）を有し、前記の膜は前記のセル
   内に配置されておりそして多数の細長い流れチャンネル
   （１１）を構成し、該チャンネルは前記液体入口手段と
   液体出口手段とを流体連絡している装置において、 前記膜（９）により構成される多数の流れチャンネル（
   １１）中に液相／分節相の有利な分節流を生成するのに
   効果的な流体分節相をその中に分散せしめることにより
   前記流れチャンネルへの液体供給を変更する手段（１３
   ）を有し、前記膜が分節流を維持することができる流れ
   チャンネルを有し、そして該膜が前記分散手段により生
   成された分節流との組合わせにおいて、膜の壁を通って
   透過することができる成分の増加した全体的質量輸送を
   もたらすことができる、点において改良されている膜分
   離装置。 ２、前記膜（９）が多数の細長いチューブ状の膜である
   特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３、前記分散手段（１３）が、気体を液体中に分散せし
   めて流体の連続相中不連続気体分節相の分散体を形成せ
   しめるための手段を含んで成る、特許請求の範囲第１項
   に記載の装置。 ４、１０以上の中空繊維膜を有する分散セル（１）を有
   する特許請求の範囲第１項又は第３項に記載の装置。 ５、前記分散手段（１３）が多孔性フリットを含んで成
   る特許請求の範囲第４項に記載の装置。 ６、流れの一定の成分を流れの他の成分に対して選択的
   に透過することができる細長い連続中空膜（９）の壁を
   通しての流動性流れの透過性成分の全体的質量輸送を増
   加する方法であって、（ａ）分節流を維持することがで
   きる多数の細長い連続中空膜（９）により形成される多
   数の流れチャンネル（１１）に分節流が可能な供給液体
   の流動性流れを導入し； （ｂ）前記膜の壁を通しての前記供給流の透過性成分の
   全体的質量輸送を増加せしめるのに有利な分節流を形成
   するために有効な膜（９）の流れチャンネル（１１）に
   流体分節相を導入し； （ｃ）段階（ｂ）により形成された分節流に応答して透
   過性成分の増加した質量輸送を前記供給流の流通範囲に
   わたつて効果的にもたらす膜（９）を使用して； （ｄ）前記供給流の流速を、組合わされた段階（ｂ）及
   び（ｃ）にわたって、膜（９）の壁を通しての透過性成
   分の増加した全体的質量輸送をもたらす範囲内に維持し
   ；そして （ｅ）段階（ｂ）〜（ｄ）により達成される増加した全
   体的質量輸送の速度を維持するのに十分な速度で膜の外
   側壁表面から、透過した成分を分散せしめる；ことを含
   んで成る方法。 ７、段階（ａ）において分節流が可能な液体の流動性受
   理流を、分節流を維持することができる多数の細長い連
   続中空膜（９）により形成される多数の流れチャンネル
   に導入し；そして膜の壁を通して選択的に透過すること
   ができる成分を含有する流動性給供流を膜の外側壁表面
   と接触せしめ、そして段階（ｅ）において、段階（ｂ）
   〜（ｄ）により達成される増加した全体的質量輸送の速
   度を維持するのに十分な速度で膜の内側壁表面から、透
   過した成分を分散せしめる、特許請求の範囲第６項に記
   載の方法。 ８、段階（ｂ）が気体分節相を使用することを含んで成
   る特許請求の範囲第６項又は第７項に記載の方法。 ９、前記分節相が空気である特許請求の範囲第８項に記
   載の方法。 １０、段階（ｂ）が、気体を多孔性フリットを通して供
   給することにより供給又は受理液体の連続相中不連続気
   体分節相の分散体を形成せしめることを含んで成る特許
   請求の範囲第８項又は第９項に記載の方法。 １１、前記膜として多数の１０以上の中空繊維膜を使用
   する特許請求の範囲第６項又は第７項に記載の方法。