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JP2000051668A - Liquid separation element and water making method - Google Patents

Liquid separation element and water making method

Info

Publication number
JP2000051668A
JP2000051668A JP11236563A JP23656399A JP2000051668A JP 2000051668 A JP2000051668 A JP 2000051668A JP 11236563 A JP11236563 A JP 11236563A JP 23656399 A JP23656399 A JP 23656399A JP 2000051668 A JP2000051668 A JP 2000051668A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reverse osmosis
flow path
osmosis membrane
liquid separation
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11236563A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Kihara
正浩 木原
Hiroyuki Yamamura
弘之 山村
Kazuhiko Nishimura
和彦 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP11236563A priority Critical patent/JP2000051668A/en
Publication of JP2000051668A publication Critical patent/JP2000051668A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid separation element capable of ensuring a permeated liquid flow channel sufficient even under high pressure and excellent in properties such as a permeate flow rate, an obstruction ratio, an exclusion ratio or a concn. ratio and durability. SOLUTION: In a liquid separation element, a membrane unit including reverse osmosis membranes 1 and a permeated liquid flow channel material 10 having grooves of which the groove width is smaller than the thickness of the reverse osmosis membrane is formed to the periphery of a center pipe having water collecting holes and the exclusion ratio of salt after a supply soln. of 25 deg.C containing 5.0 wt.% of salt supplied for 2 hr while pressure is set to 13 MPa and a flow rate is set to 20 l/min is not less than the exclusion ratio of salt after 2 hr-supply under a condition wherein pressure is 5.5 MPa and a flow rate is 20 l/min.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、種々の液体の分離や濃
縮に用いられる半透膜を用いた液体分離素子の改良に関
し、特に、高い圧力においても性能の低下をきたすこと
のない、耐圧性および耐久性を向上せしめた液体分離素
子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a liquid separation element using a semi-permeable membrane used for separating and concentrating various liquids, and more particularly, to a pressure-resistant element which does not cause performance degradation even at a high pressure. The present invention relates to a liquid separation element having improved performance and durability.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から半透膜を用いた液体分離素子と
しては、逆浸透膜を用いたスパイラル型や、プレートア
ンドフレーム型、あるいは中空糸型の液体分離素子が利
用されている。特に逆浸透膜を用いたスパイラル型液体
分離素子は、一定容積の中に大きな膜面積の逆浸透膜を
充填することが可能であり、最も良く利用されている。
一般的な逆浸透膜を用いたスパイラル型液体分離素子
は、図1に示すごとく、2枚の逆浸透膜1の間に透過液
流路材2をはさみ込み、さらに逆浸透膜の外側に供給液
流路材3を配して一組のユニットとなし、集水孔4を配
列した中空の中心管5の周囲に、該ユニットの一組、あ
るいは複数組を巻回してなる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a liquid separation element using a semipermeable membrane, a spiral type, a plate and frame type or a hollow fiber type liquid separation element using a reverse osmosis membrane has been used. In particular, a spiral liquid separation element using a reverse osmosis membrane can fill a large volume of a reverse osmosis membrane in a fixed volume and is most often used.
As shown in FIG. 1, a general spiral liquid separation element using a reverse osmosis membrane sandwiches a permeated liquid flow path material 2 between two reverse osmosis membranes 1 and supplies the permeated liquid flow path material 2 to the outside of the reverse osmosis membrane. The liquid flow path member 3 is arranged to form a set, and one set or a plurality of sets of the unit are wound around a hollow central pipe 5 in which the water collecting holes 4 are arranged.

【0003】通常、逆浸透膜を用いた液体分離素子で
は、液体の分離や濃縮を効率よく行うために、供給液側
と透過液側に0.5から7MPa程度の差圧が負荷され
る。このような運転圧力に対し透過液流路材は、逆浸透
膜の性能を損なうことなく逆浸透膜を保持し、かつ透過
液の流路を確保する必要がある。そのため透過液流路材
としては、例えば特開昭62−35802号公報で提案
されているように、片面に溝を有するシングルトリコッ
ト編物に樹脂を含浸、あるいは熱融着加工を施して剛性
を与えた物が代表的である。図2は、代表的な透過液流
路材として、シングルトリコット編物の断面形状を示し
ている。透過液の流路である溝6と凸部7が一定の間隔
で片側の表面に形成されている。
Generally, in a liquid separation element using a reverse osmosis membrane, a differential pressure of about 0.5 to 7 MPa is applied to a supply liquid side and a permeate liquid side in order to efficiently separate and concentrate a liquid. It is necessary for the permeated liquid flow path material to maintain the reverse osmosis membrane without impairing the performance of the reverse osmosis membrane and secure a permeated liquid flow path for such an operating pressure. Therefore, as a permeate flow path material, for example, as proposed in JP-A-62-35802, a single tricot knitted material having a groove on one surface is impregnated with a resin or subjected to heat fusion to give rigidity. Is typical. FIG. 2 shows a cross-sectional shape of a single tricot knitted fabric as a typical permeate flow path material. Grooves 6 and projections 7 which are flow paths of the permeated liquid are formed on one surface at regular intervals.

【0004】上記のような透過液流路材を用いた液体分
離素子透過液流量や、阻止率、排除率やあるいは濃縮率
といった液体分離素子の性能を高めるためには、流路材
による透過液の流動抵抗をできるだけ小さくすることが
望まれる。
[0004] In order to improve the performance of the liquid separation element such as the permeate flow rate, rejection rate, rejection rate and / or concentration rate using the permeate liquid flow path material as described above, the permeate flow through the flow path material is required. It is desired to minimize the flow resistance of the fluid.

【0005】一般に、圧力負荷による逆浸透膜の変形が
ない場合、透過液流路材の流動抵抗は、溝幅、溝の深
さ、および溝密度により決定し、流動抵抗を小さくする
には、少なくとも溝幅、深さ、あるいは溝密度のいずれ
かを大きくすれば良いことが知られている。
In general, when the reverse osmosis membrane is not deformed by a pressure load, the flow resistance of the permeated liquid flow path material is determined by the groove width, the groove depth, and the groove density. It is known that at least one of the groove width, the depth, and the groove density should be increased.

【0006】上述した理由から、通常、操作圧力が比較
的低い領域で使用する液体分離素子では、圧力による逆
浸透膜の変形が起こりにくい範囲で透過液流路材のシン
グルトリコットの溝幅を約300〜600μmとし、溝
の深さを150〜300μm、溝密度を1インチあたり
30〜40本程度にして透過液の流動抵抗を小さくする
ようにしている。
[0006] For the reasons described above, in a liquid separation element usually used in a region where the operating pressure is relatively low, the groove width of the single tricot of the permeated liquid flow path material is set within a range in which the reverse osmosis membrane is not easily deformed by pressure. The flow resistance of the permeated liquid is reduced by setting the groove depth to 300 to 600 μm, the groove depth to 150 to 300 μm, and the groove density to about 30 to 40 grooves per inch.

【0007】一方、操作圧力が高い領域で使用する液体
分離素子においては、例えば図3のように、逆浸透膜と
シングルトリコットの溝を有する面との間に、直径が5
0〜1000μmの小孔8を0.1〜200mm程度の
間隔で有するポリエステル等の多孔性シート9を介在さ
せて、高圧下での逆浸透膜の変形を防止し、透過液の流
動抵抗を小さくすることが特開昭54−31087号公
報で提案されている。
On the other hand, in a liquid separation element used in a region where the operating pressure is high, for example, as shown in FIG. 3, a diameter of 5 μm is provided between a reverse osmosis membrane and a surface having a single tricot groove.
By interposing a porous sheet 9 made of polyester or the like having small holes 8 of 0 to 1000 μm at intervals of about 0.1 to 200 mm, deformation of the reverse osmosis membrane under high pressure is prevented and flow resistance of the permeate is reduced. It has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-31087.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする問題】上述したように、現状
のほとんどのスパイラル型液体分離素子は、透過液の流
路となる溝が片面にしかないシングルトリコットを使用
しており、該シングルトリコットの流動抵抗を小さくす
る目的で溝幅を大きくすると、高圧下では、図4に示す
ごとく圧力により逆浸透膜が変形して溝への落ち込みが
大きくなり、溝が閉塞されるためにかえって流動抵抗が
大きくなる問題がある。反対に、溝幅を小さくすると逆
浸透膜の溝への落ち込みは抑制できるが、流路が狭くな
って流動抵抗が増大する。
As described above, most spiral type liquid separation elements at present use a single tricot in which a groove serving as a flow path for a permeated liquid is formed on only one side. When the groove width is increased for the purpose of reducing the resistance, under high pressure, the reverse osmosis membrane is deformed by pressure as shown in FIG. 4 and the drop into the groove is increased, and the flow resistance is rather increased because the groove is closed. There is a problem. Conversely, when the groove width is reduced, the fall of the reverse osmosis membrane into the groove can be suppressed, but the flow path becomes narrow and the flow resistance increases.

【0009】また、溝の深さを大きくすることによって
透過液の流動抵抗を小さくしようとすると、透過液流路
材を厚くする必要があり、液体分離素子における逆浸透
膜の充填膜面積が小さくなって充分な透過液流量が得ら
れないという問題がある。
In order to reduce the flow resistance of the permeated liquid by increasing the depth of the groove, it is necessary to increase the thickness of the permeated liquid channel material, and the area of the reverse osmosis membrane in the liquid separation element is reduced. As a result, there is a problem that a sufficient permeate flow rate cannot be obtained.

【0010】さらに、隣り合う溝同士の間隔を狭めて1
インチ当たりの溝密度を増加させると、逆浸透膜を支え
る凸部分も狭くなり、高圧力を支えきれなくなって、ト
リコット自体が圧縮変形し、溝がつぶれて透過液の流動
抵抗が高くなってしまうという問題が生ずる。
Further, the distance between adjacent grooves is reduced to reduce
When the groove density per inch is increased, the convex part supporting the reverse osmosis membrane also becomes narrow, it is impossible to support high pressure, the tricot itself is compressed and deformed, the groove is crushed and the flow resistance of the permeate is increased The problem arises.

【0011】上記のような理由により、高圧下で使用す
るためには、透過液流路材として多孔性シートをトリコ
ットと逆浸透膜の間に介在させて、透過液の流路を確保
するしか有効な方法はなかった。しかし、該方法につい
ても、多孔性シートの分だけ流路材が厚くなる欠点があ
り、また、多孔性シートの小孔の直径が大きいと、圧力
により小孔に逆浸透膜が落ち込み、逆浸透膜が局部的に
変形してダメージを受け、液体分離素子の阻止率や濃縮
率などの性能が低下する問題がある。
For the above reasons, in order to use under a high pressure, a porous sheet as a permeate flow path material must be interposed between the tricot and the reverse osmosis membrane to secure a permeate flow path. There was no effective way. However, this method also has a disadvantage that the flow path material becomes thicker by the amount of the porous sheet, and if the diameter of the small holes of the porous sheet is large, the reverse osmosis membrane falls into the small holes due to pressure, and reverse osmosis occurs. There is a problem that the membrane is locally deformed and damaged, and the performance of the liquid separation element such as the rejection rate and the concentration rate is reduced.

【0012】本発明は、かかる問題点を解決し、高圧下
においても十分な透過液の流路を確保することができ、
かつ透過液流量や阻止率、排除率や濃縮率などの性能や
耐久性に優れた液体分離素子を提供することを目的とす
る。
The present invention solves the above problem, and can secure a sufficient permeate flow path even under high pressure.
It is another object of the present invention to provide a liquid separation element having excellent performance and durability such as a permeated liquid flow rate, a rejection rate, an exclusion rate, and a concentration rate.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、基本的
に下記の構成により達成することができる。即ち、「逆
浸透膜と、溝を有し、かつ、溝幅が前記逆浸透膜の膜厚
よりも小さい透過液流路材とを含む膜ユニットが集水孔
を有する中心管の周囲に形成され、かつ、5.0重量%
の食塩を含む25℃の供給液を、圧力を13MPa、流
量を20リットル/minとして2時間供給した後の食
塩の排除率が、圧力を5.5MPa、流量を20リット
ル/minとして2時間供給した後の食塩の排除率を下
回らないことを特徴とする液体分離素子。」である。
The object of the present invention can be basically achieved by the following constitution. That is, "a membrane unit including a reverse osmosis membrane and a permeated liquid channel material having a groove and having a groove width smaller than the thickness of the reverse osmosis membrane is formed around a central pipe having a water collection hole. And 5.0% by weight
After supplying a supply liquid at 25 ° C. containing sodium chloride at a pressure of 13 MPa and a flow rate of 20 liters / min for 2 hours, the rejection ratio of the salt is 5.5 MPa and a flow rate of 20 liters / min for 2 hours. A liquid separation element, wherein the liquid rejection rate does not fall below the salt removal rate after the separation. ".

【0014】本発明において、主たる構成部材である透
過液流路材は、図5に示すように両面に互いに平行な溝
を有する構造体からなる。このとき構造体の両面の溝の
方向については、互いに平行にする必要がある。もし、
両面の溝の方向を互いに直交するように設けると、表裏
どちらかの溝方向が中心管の長手方向と平行になるた
め、透過液がスムーズに中心管の集水孔に導かれなくな
り、流動抵抗が極端に大きくなって性能が低下してしま
う。
In the present invention, the permeated liquid flow path material, which is a main component, has a structure having grooves parallel to each other on both surfaces as shown in FIG. At this time, the directions of the grooves on both sides of the structure need to be parallel to each other. if,
If the directions of the grooves on both sides are perpendicular to each other, the direction of the grooves on either side will be parallel to the longitudinal direction of the central pipe, so that the permeated liquid will not be smoothly guided to the water collecting holes of the central pipe, and the flow resistance will be reduced. Becomes extremely large and the performance decreases.

【0015】また、透過液流路材の両面の溝の位置につ
いては、両面ともに同じ位置にあるのが、高圧力下での
流路材自体の変形がより少なくなり流動抵抗の増加が抑
制される点で好ましい。特に限定するものではないが、
両面の溝の中心位置のずれが好ましくは40μm以下、
より好ましくは20μm以下である。
The grooves on both sides of the permeate flow path material are located at the same position on both sides, but the deformation of the flow path material itself under high pressure is reduced, and the increase in flow resistance is suppressed. Is preferred in that Although not particularly limited,
The deviation of the center position of the grooves on both sides is preferably 40 μm or less,
More preferably, it is 20 μm or less.

【0016】透過液流路材の溝幅については、高圧力下
で逆浸透膜が溝に落ち込むのを抑制するために、100
〜200μmの範囲とするのが好ましい。より好ましく
は100〜150μmの範囲である。これは、通常、液
体分離素子に使用する逆浸透膜は、約200〜300μ
mの厚さを有するが、溝幅を逆浸透膜の厚さと同程度
か、あるいはそれよりも小さくすることによって、実質
的に逆浸透膜が透過液流路材の溝に落ち込むのを抑制す
ることができるからである。溝幅の下限については、逆
浸透膜の溝への落ち込みを抑制する目的から考えると1
00μm以上であれば十分であり、逆に100μm以下
にすることは、透過液の流動抵抗を大きくするだけであ
るので好ましくない。
Regarding the groove width of the permeated liquid channel material, in order to prevent the reverse osmosis membrane from falling into the groove under high pressure, 100
The thickness is preferably in the range of 200 to 200 μm. More preferably, it is in the range of 100 to 150 μm. This is because a reverse osmosis membrane used for a liquid separation element usually has a thickness of about 200 to 300 μm.
m, but the width of the groove is substantially equal to or smaller than the thickness of the reverse osmosis membrane, thereby substantially preventing the reverse osmosis membrane from falling into the groove of the permeated liquid flow path material. Because you can do it. Considering the lower limit of the groove width from the viewpoint of suppressing the fall of the reverse osmosis membrane into the groove, 1
A thickness of at least 00 μm is sufficient, while a thickness of at most 100 μm is not preferred because it only increases the flow resistance of the permeate.

【0017】また、透過液流路材の溝の深さについて
は、溝の深さが50μm以下では透過液の流路が小さく
なり、高圧下におけるわずかな逆浸透膜の変形によって
も大きく流動抵抗が変化してしまう危険性がある。ま
た、200μm以上になると透過液流路材の厚さが大き
くなり、液体分離素子に組み込んだときの逆浸透膜の充
填膜面積が小さくなってしまうため、十分な透過液の流
路を確保し、かつ透過液の流動抵抗が小さくなるように
50〜200μmの範囲とするのが好ましい。さらに好
ましくは80〜150mmの範囲である。
[0017] Regarding the depth of the groove of the permeate flow path material, if the depth of the groove is 50 µm or less, the flow path of the permeate liquid becomes small, and even if the reverse osmosis membrane is slightly deformed under high pressure, the flow resistance becomes large. May change. On the other hand, when the thickness is 200 μm or more, the thickness of the permeate flow path material becomes large, and the area of the packed membrane of the reverse osmosis membrane when incorporated in the liquid separation element becomes small. In addition, the thickness is preferably in the range of 50 to 200 μm so that the flow resistance of the permeate is small. More preferably, it is in the range of 80 to 150 mm.

【0018】さらに、透過液流路材の流動抵抗は、前述
したように溝密度、即ち単位長さあたりの溝の本数によ
っても変化するが、本発明の液体分離素子では、透過液
流路材の片面の溝密度が1インチあたり45〜70本の
範囲とするのが好ましい。さらに好ましくは1インチあ
たり50〜60本である。溝密度が1インチあたり45
本以下では、流路本数が少ないため全体の流路面積が小
さくなり流動抵抗が大きくなってしまう。また、溝密度
の上限は、多い方が流動抵抗を小さくする上では望まし
いが、実質的に溝密度が1インチあたり70本以上にな
ると、高圧下で逆浸透膜を支えるための流路材の凸部分
の幅が小さくなり、圧力を受ける部分の面積が小さくな
るために流路材自体が変形するようになる。そのため、
溝の深さが小さくなって流動抵抗が増加する危険性があ
る。
Furthermore, as described above, the flow resistance of the permeate flow path material changes depending on the groove density, that is, the number of grooves per unit length. Is preferably in the range of 45 to 70 grooves per inch. More preferably, the number is 50 to 60 per inch. Groove density 45 per inch
Below this, the number of flow paths is small, so that the overall flow path area is reduced and the flow resistance is increased. Further, the upper limit of the groove density is desirable to reduce the flow resistance, but when the groove density is substantially 70 or more per inch, the flow path material for supporting the reverse osmosis membrane under high pressure is preferably used. Since the width of the convex portion is reduced and the area of the portion receiving the pressure is reduced, the flow path material itself is deformed. for that reason,
There is a risk that the depth of the groove becomes smaller and the flow resistance increases.

【0019】本発明における透過液流路材の構造体につ
いては、上述したような構造的特徴を有するものであれ
ばどのようなものでも良く、構造体の種類については特
に規定しないが、本発明の構造的特徴を高品質、かつ安
価で具現化できる点で、ダブルトリコットを用いるのが
好ましい。また、ダブルトリコットについては、例え
ば、ダブルハーフ、ダブルデンビ、クインズコード、三
枚オサ等、編成組織の違いにより、いく通りもの種類が
挙げられるが、透過液の流路を確保し、かつ高圧下でも
変形しにくいものであれば、どのようなものを使用して
も良く、特に限定はしない。
The structure of the permeated liquid channel material in the present invention may be any structure having the above-mentioned structural characteristics, and the type of the structure is not particularly limited. It is preferable to use a double tricot in that the structural characteristics of the above can be realized at high quality and at low cost. In addition, for the double tricot, for example, double half, double denbi, Queen's cord, three-piece, etc., depending on the difference in knitting organization, there are various types, but secure the flow path of the permeate, and even under high pressure Any material that is not easily deformed may be used, and is not particularly limited.

【0020】織編物の繊維の材質については、流路材と
しての形状を保持し、かつ透過液中への成分の溶出が少
ないものならばどのようなものでも良く、例えば、ナイ
ロン等のポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリ
アクリロニトリル系繊維、ポリエチレンやポリプロピレ
ン等のポリオレフィン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、
ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリフルオロエチレン系繊
維、カーボン繊維等が挙げられるが、特に高圧下に耐え
うる強度や、後述する織編物の加工のしやすさ等を考慮
すると、ポリエステル系繊維を用いるのが好ましい。
The fiber material of the woven or knitted fabric may be any material as long as it retains the shape of the channel material and has a small amount of components eluted into the permeate. Fiber, polyester fiber, polyacrylonitrile fiber, polyolefin fiber such as polyethylene and polypropylene, polyvinyl chloride fiber,
Polyvinylidene chloride-based fibers, polyfluoroethylene-based fibers, carbon fibers, and the like can be mentioned.In particular, in consideration of the strength that can withstand high pressure and the ease of processing of a woven or knitted fabric described later, polyester fibers are used. Is preferred.

【0021】また、本発明においても、高圧下で流路材
自体が変形するのを抑制するために、織編物の剛性を高
める硬化処理を行うのが好ましい。硬化処理の方法とし
ては、例えば織編物にメラミンやエポキシなどの樹脂を
含浸加工したり、あるいは織編物を加熱して繊維を相互
に融着固化させる熱融着加工を施す等の方法があるが、
本発明では、高圧下において流路材自体が変形しないよ
うな硬度が得られる処理方法であればいかなる方法でも
用いることができる。
Also, in the present invention, it is preferable to perform a hardening treatment for increasing the rigidity of the woven or knitted fabric in order to suppress deformation of the flow path material itself under high pressure. Examples of the curing method include a method of impregnating a woven or knitted product with a resin such as melamine or epoxy, or a method of applying a heat fusion process of fusing and solidifying fibers to each other by heating the woven or knitted material. ,
In the present invention, any method can be used as long as it is a processing method capable of obtaining a hardness such that the channel material itself is not deformed under high pressure.

【0022】さらに、本発明では、透過液流路材の織編
物の凸部が平坦でない場合には、高圧下において逆浸透
膜に局部的、あるいは不均一な変形が起こらないように
するため、透過液流路材の織編物をカレンダー加工する
のが好ましい。特に限定されるものではないが、カレン
ダー処理の条件としては、例えば、ポリエステル繊維の
場合では、好ましくは加熱温度は50〜150℃、幅1
m当たりの荷重は20〜80tであり、より好ましくは
加熱温度は60〜100℃、幅1m当たりの荷重は40
〜60tである。もちろん、ポリエステル繊維以外の材
質の繊維に関しては、その融点や弾性等の物性の相違に
応じて、係るカレンダー処理の条件を適宜変更すればよ
い。カレンダー加工を施すことにより織編物の表面は、
繊維の形状に起因する微細な起伏がつぶされ、凸部が非
常に平滑かつ平坦になる。このため、カレンダー加工を
施していない場合に対してカレンダー加工を施した場合
は、逆浸透膜と流路材の凸部の接触面積が広くなり、か
つ全体に均一に接触するようになるため、高圧下で逆浸
透膜が受けるダメージが少なくなり、その結果、阻止率
や濃縮率などの性能低下が少なくなり耐久性が向上す
る。
Further, in the present invention, when the convex portion of the woven or knitted fabric of the permeate flow path material is not flat, in order to prevent local or non-uniform deformation of the reverse osmosis membrane under high pressure, Preferably, the woven or knitted material of the permeate flow path material is calendered. Although not particularly limited, as the conditions of the calendering treatment, for example, in the case of polyester fiber, preferably, the heating temperature is 50 to 150 ° C. and the width is 1
The load per m is 20 to 80 t, more preferably the heating temperature is 60 to 100 ° C., and the load per 1 m width is 40.
6060t. Needless to say, with respect to fibers of a material other than the polyester fiber, the conditions of the calendering treatment may be appropriately changed according to the difference in physical properties such as the melting point and elasticity. The surface of the woven / knitted fabric by calendering
Fine undulations due to the shape of the fibers are crushed, and the projections become very smooth and flat. For this reason, when calendering is performed with respect to the case where calendering is not performed, the contact area between the reverse osmosis membrane and the convex portion of the flow path material increases, and the entire surface comes into uniform contact, Damage to the reverse osmosis membrane under high pressure is reduced, and as a result, performance degradation such as rejection and concentration is reduced, and durability is improved.

【0023】また、本発明の特徴は改良された透過液流
路材にあり、該透過液流路材以外の液体分離素子の部
材、即ち、表面に孔を有する中空状の中心管や、半透
膜、および供給液流路材については何ら規定するもので
はない。そのため、これらの部材については、例えば従
来のものをそのまま使用することが可能である。
A feature of the present invention resides in an improved permeate flow path material, and is a member of a liquid separation element other than the permeate flow path material, that is, a hollow center tube having a hole on its surface, a semi-finished center tube, or the like. The permeable membrane and the supply liquid channel material are not specified at all. Therefore, for these members, for example, conventional members can be used as they are.

【0024】なお、使用条件に関して、特に限定される
ものではないが、前述のように、特に高圧条件におい
て、優れて本発明の効果が発揮されるものであり、具体
例を挙げるならば、付加される圧力は、好ましくは5〜
15MPa、より好ましくは7〜12MPaであり、好
適な応用分野としては、0.5%以上の塩水、特に海水
の逆浸透による淡水化が挙げられ、特に2段法により、
高圧の濃縮水を更に逆浸透膜処理する場合に好適であ
る。
The use conditions are not particularly limited. However, as described above, the effects of the present invention can be excellently exerted particularly under high pressure conditions. The pressure applied is preferably 5 to
15 MPa, more preferably 7 to 12 MPa. Suitable application fields include desalination by reverse osmosis of 0.5% or more of salt water, particularly seawater.
This is suitable when the high-pressure concentrated water is further subjected to reverse osmosis membrane treatment.

【0025】また、用いられる逆浸透膜も耐圧性を有し
ていることが好ましく、たとえば、複合膜の支持膜ある
いは非対称膜として、細孔径が主に200nm以下のA
層と、主に200nm以上のB層の2層を有し、A層の
厚さが2μm以上、B層の厚さが8μm以上で、かつA
層とB層の厚さの合計に対するA層の厚さの割合Xが2
0%以上であることを特徴とする微細孔層を有する膜が
挙げられる。
It is preferable that the reverse osmosis membrane used also has pressure resistance. For example, as a support membrane or an asymmetric membrane of a composite membrane, an A membrane having a pore diameter of 200 nm or less is mainly used.
A layer having a thickness of at least 2 μm, a layer B having a thickness of at least 8 μm, and an A layer having a thickness of at least 8 μm.
The ratio X of the thickness of the layer A to the total thickness of the layer and the layer B is 2
A film having a microporous layer characterized by being at least 0%.

【0026】[0026]

【実施例】実施例1、比較例1 本発明の実施例1として、ポリエステル繊維のマルチフ
ィラメントをダブルハーフ組織に編成(糸径50デニー
ル、編条件ウェル35本/インチ、コース50本/イン
チ)し、これを熱融着加工(温度250℃、処理時間1
分)して硬化させた後、カレンダー加工(温度60℃、
荷重40t/m)を施して、溝幅が150μm、溝の深
さが120μm、および片面の溝密度が1インチあたり
50本で、厚さが320μmの図5に示す形状のダブル
トリコットを作製して透過液流路材とし、これを2枚の
逆浸透膜の間に組み込んで流動抵抗測定用のサンプルと
した。
EXAMPLES Example 1 and Comparative Example 1 As Example 1 of the present invention, a multifilament of polyester fibers was knitted into a double half structure (yarn diameter 50 denier, knitting condition well 35 / inch, course 50 / inch). Then, this is subjected to heat fusion processing (temperature 250 ° C., processing time 1
Minutes) and cured, calendering (temperature 60 ° C,
By applying a load of 40 t / m), a double tricot having a groove width of 150 μm, a groove depth of 120 μm, a groove density on one side of 50 per inch, and a thickness of 320 μm as shown in FIG. This was used as a permeate flow path material, which was incorporated between two reverse osmosis membranes to obtain a sample for flow resistance measurement.

【0027】一方、比較例1として、ポリエステル繊維
のマルチフィラメントをダブルデンビ組織に編成(糸径
60デニール、編条件ウェル25本/インチ、コース4
0本/インチ)し、これを熱融着加工(温度245℃、
処理時間1分)して硬化させた後、カレンダー加工(温
度60℃、荷重40t/m)して、溝幅が300μm、
溝の深さが150μm、および片面の溝密度が1インチ
あたり35本で凸部が平滑な、厚さ230μmのシング
ルトリコットを作製して透過液流路材とし、実施例1と
同様に2枚の逆浸透膜の間に組み込んで流動抵抗測定用
サンプルを作製した。
On the other hand, as Comparative Example 1, a multifilament of polyester fibers was knitted into a double denbi structure (yarn diameter: 60 denier, knitting condition: 25 wells / inch, course: 4).
0 / inch), and heat-sealing (temperature: 245 ° C.,
After processing for 1 minute) and curing, calendering (temperature 60 ° C., load 40 t / m), groove width 300 μm,
A 230 μm thick single tricot with a groove depth of 150 μm, a single-sided groove density of 35 per inch, and a smooth convex portion was prepared and used as a permeate flow path material. Was incorporated between the reverse osmosis membranes to prepare a sample for flow resistance measurement.

【0028】これらのサンプルを用いて、液温25℃の
条件で逆浸透膜に0.5〜10MPaの静水圧を負荷
し、1時間後の透過液流路材を通過する純水の流動抵抗
を測定した結果を表1に示す。
Using these samples, a hydrostatic pressure of 0.5 to 10 MPa was applied to the reverse osmosis membrane at a liquid temperature of 25 ° C., and the flow resistance of pure water passing through the permeate flow path material after one hour was measured. Are shown in Table 1.

【0029】[0029]

【表1】 比較例1の従来の透過液流路材が、圧力の負荷により急
激に流動抵抗が増加するのに対し、本発明の流路材は、
高圧下においても十分な透過液の流路が確保され、10
MPaの圧力においても低圧下の2倍程度までに流動抵
抗の増加を抑制することができた。
[Table 1] In contrast to the conventional permeated liquid flow path material of Comparative Example 1, the flow resistance rapidly increases due to the pressure load, whereas the flow path material of the present invention is:
A sufficient permeate flow path is ensured even under high pressure,
Even at a pressure of MPa, an increase in the flow resistance could be suppressed up to about twice that under low pressure.

【0030】実施例2、比較例2 実施例1と同じダブルトリコットの透過液流路材、およ
び比較例1のシングルトリコットの溝を有する面に、直
径400μmの小孔が10mm間隔で穿孔された厚さ1
00μmのポリエステルシートを敷設した図3に示す形
状の透過液流路材を、それぞれ2枚の逆浸透膜の間に組
み込み、さらに逆浸透膜の外側に供給液流路材としてポ
リプロピレン製ネットを組み込み、これらをFRP製の
中心パイプの周囲に巻回して外径4インチの2種類の液
体分離素子を得た。これらを図6に示す液体分離装置の
圧力容器内にそれぞれ別個に装填し、供給液に食塩水を
用いて分離実験を行った。実験条件として供給液の食塩
濃度を5.0%、運転圧力を8〜13MPaとし、供給
液流量を20リットル/min、および液温を25℃と
して、各圧力における120h後の食塩の排除率を測定
した結果を表2に示す。
Example 2, Comparative Example 2 Small triangular holes having a diameter of 400 μm were formed at intervals of 10 mm on the same surface as the double tricot permeate flow path material of Example 1 and the single tricot groove of Comparative Example 1. Thickness 1
A permeate flow path material having a shape shown in FIG. 3 on which a 00 μm polyester sheet is laid is incorporated between two reverse osmosis membranes, and a polypropylene net is incorporated outside the reverse osmosis membrane as a supply liquid flow path material. These were wound around a center pipe made of FRP to obtain two types of liquid separation elements having an outer diameter of 4 inches. These were separately loaded into the pressure vessels of the liquid separation apparatus shown in FIG. 6, and a separation experiment was performed using a saline solution as a supply liquid. As the experimental conditions, the salt concentration of the feed solution was 5.0%, the operating pressure was 8 to 13 MPa, the flow rate of the feed solution was 20 liters / min, and the temperature of the solution was 25 ° C. Table 2 shows the measured results.

【0031】[0031]

【表2】 従来の液体分離素子では、運転圧力が10MPa以上で
急激に食塩の排除率が低下し、また、低圧においても長
時間評価した場合は食塩の排除率が低下するが、本発明
の液体分離素子は13MPaまで食塩の排除率は低下し
なかった。また長時間の評価においても食塩の排除率の
低下は見られず、従来の液体分離素子よりも耐久性に優
れていた。
[Table 2] In the conventional liquid separation element, the rejection rate of salt rapidly decreases when the operating pressure is 10 MPa or more, and the rejection rate of salt decreases when evaluated for a long time even at low pressure. The salt exclusion rate did not decrease until 13 MPa. Further, even in the long-term evaluation, no decrease in the salt rejection rate was observed, and the durability was superior to the conventional liquid separation element.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明により、高圧下においても十分な
透過液の流路を確保して透過液の流動抵抗の増加を抑制
し、透過液流量や阻止率、排除率や濃縮率等の性能や耐
久性に優れた液体分離素子を提供することができる。
According to the present invention, a sufficient permeate flow path is ensured even under high pressure to suppress an increase in permeate flow resistance, and the permeate flow rate, rejection rate, rejection rate, concentration rate, etc. And a liquid separation element having excellent durability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 従来の逆浸透膜を用いたスパイラル型液体分
離素子の断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional spiral liquid separation element using a reverse osmosis membrane.

【図2】 従来の代表的な透過液流路材であるシングル
トリコットの説明図
FIG. 2 is an explanatory view of a single tricot, which is a typical conventional permeate flow path material.

【図3】 従来の、高圧下で使用する液体分離素子に用
いられている透過液流路材の説明図
FIG. 3 is an explanatory view of a permeated liquid flow path material used in a conventional liquid separation element used under high pressure.

【図4】 従来の液体分離素子において発生する、高圧
下での逆浸透膜の変形を示す説明図
FIG. 4 is an explanatory view showing deformation of a reverse osmosis membrane under high pressure, which occurs in a conventional liquid separation element.

【図5】 本発明に基づく、液体分離素子の透過液流路
材の説明図
FIG. 5 is an explanatory view of a permeated liquid flow path material of a liquid separation element according to the present invention.

【図6】 本発明の実施例に使用した液体分離装置の概
略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a liquid separation device used in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:逆浸透膜 2:透過液流路材 3:供給液流路材 4:集水孔 5:中心管 6:溝 7:凸部 8:小孔 9:多孔性シート 10:本発明の透過液流路材 11:原水(食塩水) 12:供給ポンプ 13:フィルター 14:高圧ポンプ 15:供給水ライン 16:液体分離素子(圧力容器) 17:濃縮水ライン 18:透過水ライン 1: Reverse osmosis membrane 2: Permeate liquid flow path material 3: Supply liquid flow path material 4: Water collecting hole 5: Central pipe 6: Groove 7: Convex part 8: Small hole 9: Porous sheet 10: Permeation of the present invention Liquid flow path material 11: Raw water (saline) 12: Supply pump 13: Filter 14: High pressure pump 15: Supply water line 16: Liquid separation element (pressure vessel) 17: Concentrated water line 18: Permeate water line

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 逆浸透膜と、溝を有し、かつ、溝幅が前
記逆浸透膜の膜厚よりも小さい透過液流路材とを含む膜
ユニットが集水孔を有する中心管の周囲に形成され、か
つ、5.0重量%の食塩を含む25℃の供給液を、圧力
を13MPa、流量を20リットル/minとして2時
間供給した後の食塩の排除率が、圧力を5.5MPa、
流量を20リットル/minとして2時間供給した後の
食塩の排除率を下回らないことを特徴とする液体分離素
子。
1. A membrane unit comprising a reverse osmosis membrane and a permeated liquid channel material having a groove and having a groove width smaller than the thickness of the reverse osmosis membrane is provided around a central pipe having a water collecting hole. After supplying a supply liquid at 25 ° C. containing 5.0% by weight of sodium chloride at a pressure of 13 MPa and a flow rate of 20 liter / min for 2 hours, the rejection ratio of the sodium chloride was 5.5 MPa. ,
A liquid separation element, wherein the rejection rate of sodium chloride after supply for 2 hours at a flow rate of 20 liter / min does not fall below.
【請求項2】 溝幅が100〜200μmの範囲内にあ
る、請求項1に記載の液体分離素子。
2. The liquid separating element according to claim 1, wherein the groove width is in a range of 100 to 200 μm.
【請求項3】 溝の密度が1インチあたり45〜70本
の範囲内にある、請求項1または2に記載の液体分離素
子。
3. The liquid separating element according to claim 1, wherein the density of the grooves is in a range of 45 to 70 grooves per inch.
【請求項4】 請求項1〜3に記載の液体分離素子を用
い、操作圧力を5〜15MPaの範囲内として海水を処
理することを特徴とする造水方法。
4. A fresh water producing method using the liquid separating element according to claim 1 to treat seawater with an operating pressure in a range of 5 to 15 MPa.
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