膜元件的制造方法与流程

本发明涉及膜元件的制造方法。

背景技术：

1、从工厂排出的工厂废水含有各种有机物等的混合物，以往直接进行了焚烧处理。焚烧处理消耗大量的能量，因此从减轻环境负荷(环境保护)、构建循环型社会(可持续的社会)等观点考虑，要求其改善。因此，提出了将工厂废水供于各种膜处理而进行浓缩、减容后进行焚烧，由此降低消耗能量的方法。

2、作为这样的膜处理，可以列举以往在海水的淡化处理等中广泛普及的反渗透(reverse osmosis：ro)法作为有利的手段。反渗透法为如下技术：对被反渗透膜(ro膜)、纳滤膜(nf膜)等半透膜隔开的浓溶液侧施加压力，使被处理液侧(一次侧)与透过侧(二次侧)之间的运转压力差高于浓溶液侧与稀溶液侧的渗透压之差，由此通过半透膜选择性地使溶剂透过。

3、利用反渗透法的膜处理通常使用容纳有半透膜的膜元件，但由于膜(膜元件)的截留率高，因此膜元件的使用条件受到某种程度限制，应用范围窄。例如，所使用的膜元件能够操作的运转压力差存在上限，因此能够应用反渗透法的溶液的浓度受到限制。另外，随着处理进行，被处理水被浓缩，因此当被浓缩而逐渐变高的渗透压超过膜元件的最大使用压力时，不再能够进行膜处理。而且，当被处理水被浓缩时，容易产生膜堵塞。因此，为了将反渗透法应用于将以高浓度含有混合物的工厂废水浓缩的处理、或将以低浓度含有混合物的工厂废水浓缩至高浓度的处理，需要对半透膜、膜元件进行改良。

4、通过使用将截留率设定得较低的半透膜或膜元件，能够放宽或扩大上述使用条件、应用范围。例如，当使用具备下述半透膜的膜元件时，一次侧压力与二次侧压力的压力差(膜间差压)变低，使用条件放宽，另外，应用范围扩大，所述半透膜将半透膜的截留率设定得较低，从而使水优先透过并且使混合物等溶质略微透过。另外，也能够抑制半透膜的堵塞。如果使用这样的膜元件，则通过以一级或多级进行膜处理，即使是高浓度的被处理水，也能够浓缩，另外，即使是低浓度的被处理水，也能够浓缩至高浓度。这样的方法中使用的半透膜、膜元件为了将逐渐变高的被处理液的渗透压抑制在膜元件的最大使用压力的范围内，重要的是将截留率调节、控制为低的值。提出了一些使半透膜的截留率降低的方法，例如，专利文献1中记载了使含氯无机化合物水溶液透过ro膜而对ro膜赋予化学损伤的方法。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本专利第5037175号

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、在此，将半透膜的截留率调节、控制为规定的值对于组装到膜元件中之前的半透膜或平板膜比较容易。但是，组装在膜元件中的半透膜处于紧密地组装于壳体(外壳)内的状态，因此难以在半透膜的厚度方向和平面方向上均等地使其化学损伤，不容易调节、控制为目标截留率。例如，作为膜元件的截留率的调节方法，可以列举：通过使以极低浓度含有含氯化合物的水溶液在膜元件中流通而使其透过半透膜，从而对半透膜赋予化学损伤的方法。但是，在该方法中，需要将使含有含氯化合物的水溶液流通的时间(与膜的接触时间)设定为长时间，作业效率差。另外，含有含氯化合物的水溶液的液体流通时间与截留率的降低量之间没有关联性，如后所述，当超过某个流通时间时，则截留率急剧且大幅降低，有时无法调节为规定的截留率。在专利文献1所记载的方法中也存在这样的问题。具体而言，在该方法中，作为使“0.167mg/l的次氯酸钠水溶液以2.4m3/h的流速”流通的时间，需要90天的长时间。而且，液体流通时间与透过率的降低量之间没有关联性，无法控制截留率的降低量而调节为目标截留率。

3、本发明的课题在于提供一种膜元件的制造方法，其通过控制由化学试剂溶液引起的膜的化学损伤而能够在短时间内制造具有规定的截留率的膜元件。

4、用于解决问题的手段

5、本发明人以当使用以比较高的浓度含有损伤赋予成分的化学试剂溶液时能够在短时间内对半透膜赋予化学损伤为前提，调查并研究了由化学试剂溶液引起的半透膜的化学损伤的进行状况、进行情况等，结果半透膜与化学试剂溶液的液体流通时间(液体接触时间)以某个时刻为界急剧降低，其结果是，在液体流通时间与截留率(化学损伤程度)之间，未能发现在整个液体流通时间内成立的特定的关系。因此，想到了应用使化学试剂溶液在一次侧流路中流通，但不必使水透过到二次侧流路、在二次侧流路中流通而形成为空气层的方法，而不是作为膜模块的处理方法一般采用的使化学试剂溶液透过半透膜的方法(使化学试剂溶液通过一次侧流路，并且使化学试剂溶液中的水透过到二次侧流路、在二次侧流路中流通的方法)。基于该构思进一步进行了研究，结果发现，通过将施加于膜模块的两个膜面的压力差设定为小于所使用的化学试剂溶液的渗透压，即使使用膜模块，也能够使组装于壳体内的半透膜在厚度方向和平面方向上均等地化学损伤。另外，还发现：在化学试剂溶液的损伤赋予成分浓度与化学试剂溶液的液体流通时间(液体接触时间)之积(损伤赋予成分对半透膜的暴露强度)和半透膜的化学损伤量(截留率)之间显示出线性的关系(线性关系)在上述暴露强度的变动量整个范围内成立，此外，通过基于该线性关系来确定上述暴露强度，能够在短时间内实现、设定规定的截留率。本发明通过这些发现而完成。

6、即，本发明的课题通过以下手段实现。

7、<1> 一种膜元件的制造方法，其包含使化学试剂溶液通过膜元件的一次侧流路而调节截留率的截留率调节工序，其中，

8、在所述截留率调节工序中使所述化学试剂溶液通过时，将施加于所述膜元件的两个膜面的压力差设定为小于所述化学试剂溶液的渗透压。

9、<2> 根据<1>所述的膜元件的制造方法，其中，所述膜元件为反渗透膜元件或纳滤膜元件。

10、<3> 根据<1>或<2>所述的膜元件的制造方法，其中，所述化学试剂溶液为含有次氯酸盐的水溶液。

11、<4> 根据<3>所述的的膜元件的制造方法，其中，次氯酸盐的有效氯浓度为2质量%～10质量%。

12、发明效果

13、本发明能够提供一种膜元件的制造方法，其能够控制由化学试剂溶液引起的膜的化学损伤，结果能够在短时间内制造具有规定的截留率的膜元件。

14、本发明的上述和其他特征和优点根据下述记载更明确。

1.一种膜元件的制造方法，其包含使化学试剂溶液通过膜元件的一次侧流路而调节截留率的截留率调节工序，其中，

2.根据权利要求1所述的膜元件的制造方法，其中，所述膜元件为反渗透膜元件或纳滤膜元件。

3.根据权利要求1或2所述的膜元件的制造方法，其中，所述化学试剂溶液为含有次氯酸盐的水溶液。

4.根据权利要求3所述的膜元件的制造方法，其中，次氯酸盐的有效氯浓度为2质量%～10质量%。