JP3589379B2 - Microfiltration membrane cartridge filter - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体の精密ろ過に使用される、信頼性の高い精密ろ過膜カートリッジフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
精密ろ過膜によるろ過に際して、ろ過流量を大きくすると同時に取扱を容易にするために、様々なろ過モジュールやろ過要素が製造販売されている。代表的なろ過要素の一つは、ろ過膜をひだ折りするいわゆるプリーツ加工して一定の容量のカートリッジ中に収めたカートリッジ型フィルターである。この場合、屈曲強度の小さなろ過膜を使用した場合には、プリーツ加工時に破損を生じ精密ろ過膜としての機能を失する。かかる不都合を改善するために、従来のろ過膜を補強し、併せてろ過膜面同士の接触を防止するスペーサーの役割をさせるために、ろ過膜の両面を不織布や織布によってまたは、ポリマーや金属等で形成されたネットによってはさみ（例えば、特開昭６０−５８２０８号公報）、得られたサンドイッチ型の精密ろ過膜をプリーツ加工することが行われている。
特公昭６３−２８６５４号公報及び実公昭６３−３７０５２号公報に記されているような、円盤積層型カートリッジフィルターも知られている。
【０００３】
ろ過が、ろ過前の液をろ過膜を通して液内の異物を除去することが目的である場合の異物としては、超純水中のほこり等のゴミや、医薬、食品用途の場合の細菌やウイルスが例として挙げられる。
周知の通り、ろ過前の液をろ過膜に通し、その膜の持つ最小孔径部分より大きな異物を膜の表面や膜の内部で捕捉するろ過操作により、ろ過後の液を得ることができる。
また、一般的にろ過膜において、ろ過前の液が接する面を１次側の面、ろ過後の液が接する面を２次側の面と呼ぶ。
【０００４】
精密ろ過膜カートリッジフィルターの使用形態は、ハウジングと呼ばれる密閉可能な容器に取り付けて使用されるのが一般的である。ハウジング内では、カートリッジフィルターは地面に対して垂直方向に設置されている。また、ろ過前の液が大容量である場合には、ハウジング内にカートリッジフィルターが並列に１０本以上設置されることがある。ろ過前の液は、ハウジング内部に進入した後、精密ろ過膜の一次側から二次側にろ過され、コアを通過した後出口から回収される。このとき、精密ろ過膜に対してろ過前の液にかかる重力に応じて、精密ろ過膜を通過する液の流束の分布が出来る。この分布は、精密ろ過膜の下部に行くほど上部に対して速くなる。またこの分布は、ろ過前の液の粘度が低い場合や、フィルター自身がろ過前の液に対して持つ抵抗に依存して変化する。
【０００５】
精密ろ過膜カートリッジフィルターは、そのろ過前の液中の成分や異物によって目詰まりすることにより使用不能となる。精密ろ過膜カートリッジフィルターの目詰まりの程度は精密ろ過膜にかかるろ過差圧を測定することにより推定することが出来る。言い換えれば、精密ろ過膜カートリッジフィルターの一次側にかる圧力と二次側にかかる圧力の差により知ることができる。目詰まりした精密ろ過膜カートリッジフィルターにかかるろ過差圧は、４ｋｇ／ｃｍ２Ｇ以上と非常に大きくなることがある。このような場合には、送液ポンプの性能にも依るが、ろ過前の液が送液出来なくなったり、精密ろ過膜が破れたり、精密ろ過膜カートリッジフィルター自身が壊れたりすることがある。この様に、精密ろ過膜カートリッジフィルターをろ過に使用してからろ過差圧が上昇して使用に耐えなくなるまでの時間や、累積ろ過量を、ろ過寿命ということがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した如く、ろ過前の液は、それにかかる重力及びろ過抵抗に従い、ハウジング内の最短距離を通って精密ろ過膜の１次側から２次側へ向かう。ろ過時、特に初期においては精密ろ過膜にはほとんどろ過差圧がかかっていない場合がある。精密ろ過膜カートリッジフィルターは地面に対して垂直に置かれているから、精密ろ過膜カートリッジフィルターの上部と下部においては、被ろ過液は下部の方が流束が大きくなる。精密ろ過膜においてろ過の流束が大きい場合は、小さい場合に比べて累積ろ過量が小さくなる傾向がある。このことから、相対的に流束の大きくなる精密ろ過膜の下部からろ過差圧が大きくなる。換言すれば、精密ろ過膜の下部から目詰まりを起こす。精密ろ過膜カートリッジフィルターが下部から順に目詰まりする場合は、一様に目詰まりする場合と比べてろ過寿命が短くなる。
【０００７】
本発明者らは、精密ろ過膜カートリッジフィルターのろ過寿命を長くする観点から、精密ろ過膜を通過する液の流束を均一にする目的で、カートリッジフィルターを地面に対して水平に置くこと、及びハウジング上部からカートリッジフィルターを吊り下げ、ろ過前の液をハウジング下部より進入させて、ろ過後の液を上部より回収する方法を試みた。しかしながら、両者とも、ろ過前の液にかかる重力の影響を小さくする方法ではあるが、前者に関してはハウジング下部に存在するカートリッジフィルターより順次目詰まりを起こすため、ハウジング内フィルター全体としての長寿命化は見込めなかった。また後者の場合は、ハウジング内部に大量のろ過前の液が残留する構造となるためにろ過後の液を使用するという観点からは、非効率的な構造であった。
また、本発明者らは、精密ろ過膜を通過する液の流束を小さくすれば、流束が大きい場合に比べて精密ろ過膜のろ過寿命が延びるので、該流束を小さくし、且つろ過後の液量を減少させない方法として、ハウジング内に存在するカートリッジフィルターの数量を多くする方法を考えたが、この場合は設備投資が大きくなる。
【０００８】
本発明の目的は、精密ろ過膜カートリッジフィルターの精密ろ過膜を通過する液の流束を均一にすることができ、その結果、精密ろ過膜の局部的な目詰まり、特に重力方向の下部付近の目詰まりが防止されて、該ろ過膜の寿命が延び、且つカートリッジ自体のろ過性能が長期間維持できる低コストの精密ろ過膜カートリッジフィルターを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、コア及びその周りに精密ろ過膜を具備する精密ろ過膜カートリッジフィルターにおいて、該精密ろ過膜を通過する液の流束を均一にするための、上端に開口部があり、他の部分は液密である筒状の構造物が設けられていることを特徴とする精密ろ過膜カートリッジフィルターによって達成される。
即ち、本発明の目的は下記の（１）〜（９）によって達成された。
（１）コア及びその周りに精密ろ過膜を具備する精密ろ過膜カートリッジフィルターにおいて、該精密ろ過膜を通過する液の流束を均一にするための、上端に開口部があり、他の部分は液密である筒状の構造物が設けられていることを特徴とする精密ろ過膜カートリッジフィルター。
（２）上記構造物が上記コアの内側にある（１）に記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
（３）上記構造物がコア自身である（１）に記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
（４）上記構造物の上端と下端に開口部があり、他の部分は液密である（１）に記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
（５）下端の開口部の総面積が上端の開口部の総面積より小さい（４）に記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
（６）精密ろ過膜カートリッジフィルターが、プリーツ型カートリッジフィルターである（１）に記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
（７）精密ろ過膜カートリッジフィルターが、円盤積層型カートリッジフィルターである（１）に記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
（８）上記精密ろ過膜がポリスルホンよりなることを特徴とする（１）に記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
（９）上記精密ろ過膜の平均孔径が０．０５〜１０μｍである（１）に記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
以下に本発明の精密ろ過膜カートリッジフィルターの構成について詳細に説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は一般的なプリーツ型精密ろ過膜カートリッジフィルターの全体構造を示す展開図の１事例である。精密ろ過膜３は２枚の通液性シート２、４によってサンドイッチされた状態でひだ折りされ、集液口９を多数有するコアー５の廻りに巻き付けられている。その外側には外周ガード１があり、精密ろ過膜を保護している。円筒の両端にはエンドプレート６ａ、６ｂにより、精密ろ過膜がシールされている。エンドプレートはガスケット７を介してフィルターハウジング（図示なし）のシール部と接する。ろ過後の液体はコアの集液口９から集められ、出口８から回収される。カートリッジフィルターは出口が両端にあるものと一端にあるものが知られている。一般的には、出口が両端にあるものは、その一端を治具で封ずることにより、ろ過後の液を他端の出口より回収する。
【００１１】
図２は本発明における、精密ろ過膜の１次側においてろ過前の液の流束を均一にするための構造物が、コアの内側にあるプリーツ型精密ろ過膜カートリッジフィルターの全体構造を示す展開図の１事例である。精密ろ過膜１３は２枚の通液性シート１２、１４によってサンドイッチされた状態でひだ折りされ、コア１５ａの廻りに巻き付けられている。その内側には集液口１９を上端のみに有する構造物が設置されている。ひだ折りされた精密ろ過膜１３の外側には外周がーど１１があり、精密ろ過膜を保護している。円筒の両端にはエンドプレート１６ａ，１６ｂにより、精密ろ過膜がシールされている。エンドプレートはガスケット１７を介してフィルタハウジング（図示なし）のシール部と接する。ろ過後の液体はコアを通過後、構造物の集液口から集められ、出口１８から回収される。
【００１２】
図３は本発明における、精密ろ過膜の１次側においてろ過前の液の流束を均一にするための構造物が、コア自身であるプリーツ型精密ろ過膜カートリッジフィルターの全体構造を示す展開図の１事例である。精密ろ過膜２３は２枚の通液性シート２２、２４によってサンドイッチされた状態でひだ折りされ、集液口２９を上端にのみ有する構造物（コア）２５の廻りに巻き付けられている。その外側には外周ガード２１があり、精密ろ過膜を保護している。円筒の両端にはエンドプレート２６ａ、２６ｂにより、精密ろ過膜がシールされている。エンドプレートはガスケット２７を介してフィルターハウジング（図示なし）のシール部と接する。ろ過後の液体は構造物の集液口から集められ、出口２８から回収される。
【００１３】
図４は、従来の一般的なカートリッジフィルターのろ過前後の液の流れを、模式図として示した１事例である。外周ガード４１と精密ろ過膜４３及び多数の集液口４９を持つコア４５は、エンドプレート４６ａ、４６ｂとその各々と接する面において接着している。精密ろ過膜４３の１次側の面は、ハウジング内のろ過前の液に接している。外周ガード４１を通過した液は、精密ろ過膜４３の１次側の面から２次側の面へ通過してろ過され、コア４５の集液口４９を通って回収される。このとき、ろ過前の液にはそれ自身の重量がかかるため、相対的に下部に位置する液は、上部に位置する液に比べて多くの圧力がかかることにより、ろ過流束が大きくなる。この様にして、ろ過前の液の流束は精密ろ過膜を通過する液の流束は均一ではなくなる。即ち、上端部付近、中央部付近及び下端部付近の液の流れを示す（ａ１）、（ｂ１）及び（ｃ１）の上記流束は、（ａ１）＜（ｂ１）＜（ｃ１）である。
【００１４】
図５は、精密ろ過膜を通過する液の流束を均一にするための構造物がコアの内側に存在する、本発明のカートリッジフィルターのろ過前後の液の流れを、模式図として示した１事例である。一般的なカートリッジフィルターと同様に、外周ガード５１と精密ろ過膜５３、コア５５ａ及び構造物５５ｂの各々の端部は、エンドプレート５６ａ，５６ｂと接する面において接着している。一方、構造物５５ｂの上端部はエンドプレート５５ａと集液口５９ａを除き、接着している。この場合においても、下部の液は上部の液に比べて多くの圧力がかかる。しかし、構造物５５ｂが存在するので、下部の液はろ過された後構造物５５ｂに遮られ、コア５３ａと構造物５５ｂとの空間をカートリッジフィルター上部へと移動する。次いで構造物５５ｂ上端にある集液口５９ｂよりカートリッジフィルター内部へと移動し出口５８より回収される。一方、上部の液は下部の液に比べて精密ろ過膜５３を通ってから集液口５９ｂまでの経路は短い。よって、構造物５５ｂが一般的なカートリッジフィルターのコアである場合と比較して、上部の液は下部に対してろ過後から回収されるまでの時間が短くなることから、精密ろ過膜５３を通過する液の流束は、上部と下部とではその差は小さくなる。即ち、上端部付近、中央部付近及び下端部付近の液の流れを示す（ａ２）、（ｂ２）及び（ｃ２）の上記流束は、（ａ２）≒（ｂ２）≒（ｃ２）である。
【００１５】
図６は、精密ろ過膜を通過する液の流束を均一にするための構造物がコア自身である場合の、本発明のカートリッジフィルターのろ過前後の液の流れを、模式図として示した１事例である。一般的なカートリッジフィルター同様に、外周ガード６１と精密ろ過膜６３及び構造物６５の各々の端部は、エンドプレート６６ａ、６６ｂと接する面において接着している。一方、構造物６５の上端部はエンドプレート６６ａと集液口６９を除き、接着している。この場合においても、下部の液は上部の液に比べて多くの圧力がかかる。しかし、構造物６５が存在するので、下部の液はろ過された後構造物６５に遮られ、精密ろ過膜６３と構造物６５との空間をカートリッジフィルター上部へと移動する。次いで構造物６５上端にある集液口６９よりカートリッジフィルター内部へと移動し出口６８より回収される。一方、上部の液は下部の液に比べて精密ろ過膜６３を通ってから集液口６９までの経路は短い。よって、構造物６５が一般的なカートリッジフィルターのコアである場合と比較して、上部の液は下部に対してろ過後から回収されるまでの時間が短くなることから、精密ろ過膜６３を通過する液の流束は、上部と下部とではその差は小さくなる。即ち、上端部付近、中央部付近及び下端部付近の液の流れを示す（ａ３）、（ｂ３）及び（ｃ３）の上記流束は、（ａ３）≒（ｂ３）≒（ｃ３）である。
また本発明では、精密ろ過膜６３と構造物６５との空間をろ過後の液が通過するが、この場合、この空間を適当な大きさにすることでカートリッジフィルター下部と上部の流束の比を適当に変えることができる。この様に、精密ろ過膜６３の２次側に、ろ過前の液にかかる圧力の効果を小さくするための構造物６５を設け、且つ、精密ろ過膜６３と構造物６５との空間を適当な大きさにすることにより、精密ろ過膜６３を通過する液の流束を均一にすることができる。
【００１６】
本発明において使用することのできる構造物は、その断面が点対称形であることが好ましい。さらに好ましくは円形にすることである。このような断面の形状は、精密ろ過膜の円周方向での流束を均一にすることに役立つ。また本発明において使用することのできる構造物は、その断面においては、構造物の中空部分の面積がカートリッジフィルターでの構造物と精密ろ過膜の間の面積に対して、５０％以上１５０％以下にすることが好ましい。さらに好ましくは８０％以上１２０％以下にすることである。中空部分の断面積が５０％より小さくなる場合は、ろ過後の液が中空部分を通過するときが、ろ過全体の律束となり、カートリッジフィルター使用初期のろ過抵抗の上昇を招くことがある。また、１５０％より大きい場合は、精密ろ過膜と構造物の間の面積が充分でなくなるため、精密ろ過膜を通過する液の流束を均一にするという、本発明の目的が充分達成されなくなることがある。
また、本発明において使用することのできる構造物は、その上端部にある集液口の面積の合計が、構造物中空部の断面積か、精密ろ過膜と構造物の間の面積のいずれか小さいものに対して、８０％以上１２０％以下にすることが好ましい。８０％より小さくなる場合は、ろ過後の液が集液口に集められるときが、ろ過全体の律束となり、カートリッジフィルター使用初期のろ過抵抗の上昇を招くことがある。また、１２０％より大きい場合は、カートリッジフィルター上端において、精密ろ過膜の１次側においてろ過前の液の流束を均一にするという効果が小さくなり、カートリッジフィルター全体としてのろ過寿命の低下を招くことがある。
【００１７】
本発明において使用することのできる構造物は、精密ろ過膜と構造物との空間にろ過後の液が残留することを防ぐために、その下端に液抜きをするための集液口を設けることもできる。構造物の下端に設ける集液口は、その面積の合計が、上端の集液口の面積の合計の０．１％以上１０％以下にすることが望ましい。０．１％より小さい場合は、精密ろ過膜と構造物との空間に残留したろ過後の液を速やかに回収することは難しくなることがある。また、１０％を越える場合は、精密ろ過膜を通過する液の流束を均一にするという構造物の役割が充分に達成できないことがある。
【００１８】
本発明において使用することのできる筒状の構造物は、精密ろ過膜との間に適当な空間を持つことで精密ろ過膜の１次側においてろ過前の液の流束を均一にするという効果を得ることもできる。精密ろ過膜の強度が充分でない場合は、精密ろ過膜のろ過寿命に達する前に、１次側からのろ過前の液の圧力やその脈動によって精密ろ過膜自身が破壊されることがある。このような場合には、精密ろ過膜と構造物との間に精密ろ過膜の強度を補強するための、多数の集液口を持つコアを設けると好ましい結果が得られることがある。また、精密ろ過膜の強度が充分である場合や、精密ろ過膜と構造物との空間を充分にとる必要のない場合には、構造物自身にろ過膜の強度を補強するためのコアの役割をさせることができる。この場合には、カートリッジフィルターを作製する工程上や、その経済効果において好ましい結果を与えることがある。
【００１９】
本発明に使用される、ろ過前の液の粘度は、０．５ｃｐｓ以上１００ｃｐｓ以下、より好ましくは０．５ｃｐｓ以上１０ｃｐｓ以下である。１００ｃｐｓを越える粘度の液の場合は、ろ過前の液のフィルタに対するろ過抵抗が、カートリッジフィルターの垂直方向での重力による流束分布の効果よりも大きくなり、この発明の効果が小さくなるからである。
【００２０】
本発明で使用することのできる精密ろ過膜は、平均孔径が０．０５〜１０μｍであるものが好ましい。また、下記化学式（１）又は（２）で表されるポリスルホンを原料として用いて製膜されたものが好ましい。
【００２１】
【化２】
ポリスルホンペレットを用いて精密ろ過膜３を製膜する方法を以下に示す。
即ち、ポリスルホンペレットをホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、スルホラン等の極性有機溶媒に溶解する。溶媒は単独あるいは複数の種類の溶媒の混合であってもよい。溶媒の溶解力を調整するために非溶媒あるいは貧溶媒と呼ばれる、メタノール、エタノール、プロパノールあるいはブタノール等のアルコール類や、水の如き溶媒を少量添加することが多い。添加量は溶媒の種類にもよるが、よく使用される水の場合は、製膜原液に対して０．０５重量％から６％までである。
【００２３】
上記ポリスルホン溶液に、通常多孔構造を制御するものとして膨潤剤あるいは発泡剤と称される無機電解質、有機電解質、高分子等を、少なくとも１種類加える。
本発明で使用できる膨潤剤としては、ポリエチレングリコールやポリビニルピロリドンの如き親水性高分子、食塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸ナトリウム、塩化亜鉛、臭化マグネシウム等の無機酸の金属塩、酢酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、酪酸カリウム等の有機酸塩類、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等の高分子電解質、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、アルキルメチルタウリン酸ナトリウム等のイオン系界面活性剤等が用いられる。これらの膨潤剤は単独でポリマー溶液に加えてもある程度の効果を示すものもあるが、これら膨潤剤を水溶液として添加すると、特に顕著な効果を示すことがある。膨潤剤の添加量は添加によって溶液の均一性が失われることがない限り特に制限はないが、通常製膜原液量の０．５重量％から３５重量％である。製膜原液としてのポリスルホン濃度は５から３５重量％、好ましくは１０から３０重量％である。３５重量％を越えるときは得られる微孔性膜の透水性が実用的な意味を持たない程小さくなり、５重量％よりも小さいときは充分な分離能力を持った精密ろ過膜は得られない。
【００２４】
上記のようにして調整した製膜原液を支持体の上に流延し、流延直後あるいは一定時間をおいて凝固液中に支持体ごとポリマー溶液膜を浸漬する。凝固液としては水が最も一般的に用いられるが、ポリマーを溶解しない有機溶媒を用いても良く、またこれら非溶媒を２種以上混合して用いてもよい。
支持体としては、通常銅板やステンレス板の如き金属板、ポリエステルやポリエチレンの如きプラスチックシート及び硝子板が使用できる。
凝固液中でポリマーが析出して孔を形成した流延膜は必要に応じて支持体から膜を剥離し、この後水洗、温水洗浄、溶剤洗浄等を行い、乾燥する。支持体として不織布・織布あるいは紙を用いたときは、膜は支持体から剥離せずに一体のまま洗浄・乾燥する。
【００２５】
目詰まりしにくく長時間のろ過性能を有ししかもろ過層が膜内部に隠れていて傷がつきにくいという特徴を有する内部最小孔径層のポリスルホン膜の製膜方法について簡単に記す。製膜原液を支持体上に流延した液膜の表面に温度１５〜６０℃、相対湿度１０〜８０％、風速０．２〜４ｍ／秒の範囲で調節した空気を２〜４０秒間あてることによって、溶媒蒸気の蒸発量と雰囲気からの非溶媒蒸気吸収量（湿分の吸収）を適宜調節することに重要な技術がある。このような調製は、例えば製膜原液を流延支持体上に流延し、２５℃、絶対湿度が２ｇＨ２Ｏ／ｋｇＡｉｒ以上の空気を０．２ｍ／秒以上の風速で流延面に当てることによって、液膜の最表面層から１μｍ以上、好ましくは１〜３０μｍの深さにコアセルベーション相を形成させることができる。その後直ちに凝固液中に浸漬し多孔性膜を形成させる。このようにして得られた膜は、コアセルベーションを起こさせた部分の最深部が最小孔径層となる。このような内部最小孔径層膜の表面の孔径に対して裏面の孔径は１０〜１０００倍程度、またＢＥＴ法で測定したその比表面積は８〜８０ｍ２／ｇのものが得られる。膜の機械的強度と、ろ過能力の両方を兼ね備える好ましい比表面積の範囲は２０〜６０ｍ２／ｇである。
膜の空隙率を大きくすると水（液体）の透過性がよくなるが、あまり空隙率が大きくなりすぎると、膜は脆くなって使用に耐えなくなる。従って好ましい空隙率は５５〜８７％であり、特に好ましくは７０〜８４％である。膜の空隙率は製膜原液中のポリスルホン濃度と膨潤剤濃度との影響を大きく受ける。ポリスルホン濃度が少なく膨潤剤濃度が多いと空隙率は大きくなる。製膜直後の空気中から吸収する水分量や凝固液温度にも若干は影響を受ける。
【００２６】
この様にして製膜された精密ろ過膜は、通常公知の方法でひだ折り加工される。通液性シート２、４としては不織布、織布、紙およびまたはネット等が用いられる。ひだ折り加工されたろ材は両端部を揃えるためにカッターナイフ等で両端部の不揃い部分を切り落とし、円筒状に丸めてその合わせ目のひだ部を、超音波融着やヒートシール等で熱可塑的に液密にシールしたり、あるいは接着剤を用いて液密にシールする。
通液性シートの一般的な役割は、第一にろ過する液体を膜ひだの内部に導いてカートリッジに折り込まれた膜全体を有効にろ過に使用できるようにすることである。通液性シートの第二の役割は精密ろ過膜の保護である。従って通液性シートは空隙を多く有して通液抵抗の少ない性質と、適度の強度を要求される。更に本発明においては第三の役割として、ろ過に際して気泡を容易に放出して精密ろ過膜と液体との接触面積を多くする役割がある。
【００２７】
プリーツひだの幅は、通常５ｍｍから２５ｍｍになるようにプリーツする。本発明では気泡を放出しやすくするために、５ｍｍから１２ｍｍにするのが好ましい。特に７ｍｍから１０．５ｍｍにすることが好ましい。
エンドシール工程はエンドプレート材質によって方法がいくつかあるが、いずれも従来知られた公知技術によって行われる。エンドプレートに熱硬化性のエポキシ樹脂を使用するときは、ポッティング型中に調合したエポキシ樹脂接着剤の液体を流し込み、予備硬化させて接着剤の粘度が適度に高くなってから、円筒状ろ材の片端面をこのエポキシ接着剤中に挿入する。その後加熱して完全に硬化させる。エンドプレートの材質がポリプロピレンやポリエステルの如き熱可塑性樹脂のときは、熱溶融した樹脂を型に流し込んだ直後に円筒状ろ材の片端面を樹脂の中に挿入する方法が行われる。一方、既に成型されたエンドプレートのシール面のみを熱板に接触させたり赤外線ヒーターを照射したりしてプレート表面だけを溶融し、円筒状ろ材の片端面をプレートの溶融面に押しつけて溶着する方法も行われる。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はこの実施例の内容に限定されるものではない。
【００２９】
（ポリスルホン製精密ろ過膜の調製）
ポリスルホンを素材とする精密ろ過膜の製膜実例を示す。ポリスルホン（アモコ社製 Ｐ−３５００）１５部、Ｎ−メチル−２−ピロリドン７０部、ポリビニルピロリドン１５部、塩化リチウム２部、水１．３部を均一に溶解して製膜原液を作成する。これを製品厚さが１８０μｍになるように流延し、温度２５℃、相対湿度５０％、風速１．０ｍ／秒の空気を８秒間流延した液膜表面に当て、直ちに２５℃の水を満たした凝固浴中へ浸漬し微孔性膜を得た。この膜の水によるバブルポイントは１５０ｋＰａであった。
【００３０】
（実施例１）
繊度１．５ｄのポリプロピレンで目付け５０ｇ／ｍ２の不織布シートを製造した。この不織布２枚の間に実施例１の膜を挟んで、ひだ幅１０ｍｍにプリーツし、その１４５山分のひだをとって円筒状に丸め、その合わせ目をエポキシ接着剤でシールする。円筒の両端５ｍｍづつを切り落とし、その切断面をエポキシ接着剤でシールした。これを３本直列につなぎ、コアの２次側に液密であり、且つ一端に通液口があるポリプロピレン製筒状構造物を内部に入れ、長さ８０ｃｍのカートリッジフィルターに仕上げた。このカートリッジフィルターを用いて、ビールのろ過を５００Ｌ／ｈで行った。ろ過差圧が１．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇとなるまでに３６日かかった。
【００３１】
（比較例１）
繊度１．５ｄのポリプロピレンで目付け５０ｇ／ｍ２の不織布シートを製造した。この不織布２枚の間に実施例１の膜を挟んで、ひだ幅１０ｍｍにプリーツし、その１４５山分のひだをとって円筒状に丸め、その合わせ目をエポキシ接着剤でシールする。円筒の両端５ｍｍづつを切り落とし、その切断面をエポキシ接着剤でシールした。これを３本直列につないで長さ８０ｃｍのカートリッジフィルターに仕上げた。このカートリッジフィルターを用いて、ビールのろ過を５００Ｌ／ｈで行った。ろ過差圧が１．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇとなるまでに３０日かかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の精密ろ過膜カートリッジフィルターは、ろ過寿命が長く、極めて経済的な構造を導入することによりなされたものである。その結果カートリッジフィルターを使用する工程のコストを安価にすることができる。特に膜の両表面の孔径が膜内部の最小孔径層の孔径の２倍以上であるポリスルホン製異方性構造膜カートリッジフィルターにおいて効果が著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なプリーツ型カートリッジフィルターの構造を模式的に表す展開図である。
【図２】本発明の一つの実施態様における、プリーツ型カートリッジフィルターの構造の１事例を模式的に表す展開図である。
【図３】本発明の一つの実施態様における、プリーツ型カートリッジフィルターの構造の１事例を模式的に表す展開図である。
【図４】一般的なカートリッジフィルターでのろ過前後の液の流れを模式的に表す図面である。図内の矢印は、ろ過前後の液の流れる方向を示す。
【図５】本発明の実施態様における、カートリッジフィルターでのろ過前後の液の流れを模式的に表す図面である。図内の矢印は、ろ過前後の液の流れる方向を示す。
【図６】本発明の実施態様における、カートリッジフィルターでのろ過前後の液の流れを模式的に表す図面である。図内の矢印は、ろ過前後の液の流れる方向を示す。
【符号の説明】
１ 外周ガード
２ 不織布
３ 精密ろ過膜
４ 不織布
５ コア
６ａ エンドプレート
６ｂ エンドプレート
７ ガスケット
８ 出口
９ 集液口
１１ 外周ガード
１２ 不織布
１３ 精密ろ過膜
１４ 不織布
１５ａ コア
１５ｂ 構造物
１６ａ エンドプレート
１６ｂ エンドプレート
１７ ガスケット
１８ 出口
１９ａ 集液口
１９ｂ 集液口
２１ 外周ガード
２２ 不織布
２３ 精密ろ過膜
２４ 不織布
２５ コア
２６ａ エンドプレート
２６ｂ エンドプレート
２７ ガスケット
２８ 出口
２９ 集液口
４１ 外周ガード
４３ 精密ろ過膜
４５ コア
４６ａ エンドプレート
４６ｂ エンドプレート
４８ 出口
４９ 集液口
５１ 外周ガード
５３ ろ過膜
５５ａ コア
５５ｂ 構造物
５６ａ エンドプレート
５６ｂ エンドプレート
５８ 出口
５９ａ 集液口
５９ｂ 集液口
６１ 外周ガード
６３ 精密ろ過膜
６５ コア
６６ａ エンドプレート
６６ｂ エンドプレート
６８ 出口
６９ 集液口
（ａ１） 液の流れを示す線
（ｂ１） 液の流れを示す線
（ｃ１） 液の流れを示す線
（ａ２） 液の流れを示す線
（ｂ２） 液の流れを示す線
（ｃ２） 液の流れを示す線
（ａ３） 液の流れを示す線
（ｂ３） 液の流れを示す線
（ｃ３） 液の流れを示す線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a highly reliable microfiltration cartridge filter used for microfiltration of a liquid.
[0002]
[Prior art]
Various types of filtration modules and filtration elements are manufactured and sold in order to increase the filtration flow rate and facilitate handling at the time of filtration using a microfiltration membrane. One of the typical filtration elements is a cartridge type filter which is so-called pleated in which a filtration membrane is folded and housed in a cartridge having a fixed capacity. In this case, when a filtration membrane having a small bending strength is used, it is damaged during pleating and loses its function as a microfiltration membrane. In order to remedy such inconveniences, in order to reinforce the conventional filtration membrane and also act as a spacer for preventing the filtration membrane surfaces from contacting each other, both sides of the filtration membrane are made of non-woven fabric or woven fabric, or a polymer or metal. The sandwiched microfiltration membrane obtained is pleated with scissors (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-58208) by means of a net formed as described above.
Disc-laminated cartridge filters as described in JP-B-63-28654 and JP-B-63-37052 are also known.
[0003]
When the purpose of filtration is to remove foreign substances in the liquid before filtration through a filtration membrane, the foreign substances include dust and the like in ultrapure water, and bacteria and viruses in pharmaceutical and food applications. Is given as an example.
As is well known, a liquid after filtration can be obtained by a filtration operation in which a liquid before filtration is passed through a filtration membrane and foreign substances larger than the minimum pore size of the membrane are captured on the surface of the membrane or inside the membrane.
In general, a surface of the filtration membrane that is in contact with the liquid before filtration is called a primary surface, and a surface that is in contact with the liquid after filtration is called a secondary surface.
[0004]
The usage form of the microfiltration membrane cartridge filter is generally used by being attached to a sealable container called a housing. Inside the housing, the cartridge filter is installed perpendicular to the ground. When the volume of the liquid before filtration is large, ten or more cartridge filters may be installed in the housing in parallel. The liquid before filtration enters the inside of the housing, is filtered from the primary side to the secondary side of the microfiltration membrane, and is recovered from the outlet after passing through the core. At this time, the distribution of the flux of the liquid passing through the microfiltration membrane can be made according to the gravity applied to the liquid before filtration with respect to the microfiltration membrane. This distribution becomes faster toward the lower part of the microfiltration membrane with respect to the upper part. This distribution changes depending on the viscosity of the liquid before filtration is low or depending on the resistance of the filter itself to the liquid before filtration.
[0005]
The microfiltration membrane cartridge filter becomes unusable because it is clogged with components and foreign substances in the liquid before the filtration. The degree of clogging of the microfiltration membrane cartridge filter can be estimated by measuring the filtration pressure difference applied to the microfiltration membrane. In other words, it can be known from the difference between the pressure applied to the primary side and the pressure applied to the secondary side of the microfiltration membrane cartridge filter. The filtration differential pressure applied to the clogged microfiltration membrane cartridge filter is 4 kg / cm 2 It may be very large, such as G or more. In such a case, depending on the performance of the liquid feed pump, the liquid before filtration may not be able to be sent, the microfiltration membrane may be broken, or the microfiltration membrane cartridge filter itself may be broken. As described above, the time from when the microfiltration membrane cartridge filter is used for filtration until the filtration differential pressure rises and the filter cannot withstand use or the accumulated filtration amount is sometimes referred to as the filtration life.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the liquid before filtration flows from the primary side to the secondary side of the microfiltration membrane through the shortest distance in the housing according to the gravity and filtration resistance applied thereto. At the time of filtration, particularly in the initial stage, there is a case where little filtration pressure difference is applied to the microfiltration membrane. Since the microfiltration cartridge filter is placed perpendicular to the ground, the liquid to be filtered has a higher flux at the lower part at the upper part and at the lower part of the microfiltration cartridge filter. When the flux of filtration is large in the microfiltration membrane, the accumulated filtration amount tends to be smaller than when the flux is small. For this reason, the filtration differential pressure increases from the lower part of the microfiltration membrane where the flux becomes relatively large. In other words, clogging occurs from below the microfiltration membrane. When the microfiltration membrane cartridge filters are sequentially clogged from the bottom, the filtration life is shorter than when the filters are uniformly clogged.
[0007]
The present inventors, from the viewpoint of extending the filtration life of the microfiltration membrane cartridge filter, for the purpose of uniforming the flux of the liquid passing through the microfiltration membrane, placing the cartridge filter horizontally with respect to the ground, and An attempt was made to suspend the cartridge filter from the upper part of the housing, allow the liquid before filtration to enter from the lower part of the housing, and collect the filtered liquid from the upper part. However, both methods are methods for reducing the influence of gravity applied to the liquid before filtration.However, since the former causes clogging sequentially from the cartridge filter located at the bottom of the housing, the life of the filter in the housing as a whole can be extended. I could not expect. In the latter case, since a large amount of liquid before filtration remains inside the housing, the structure is inefficient from the viewpoint of using the liquid after filtration.
Further, the present inventors have proposed that if the flux of the liquid passing through the microfiltration membrane is reduced, the filtration life of the microfiltration membrane is extended as compared with the case where the flux is large, so that the flux is reduced and the filtration is performed. As a method of not reducing the amount of liquid later, a method of increasing the number of cartridge filters existing in the housing was considered, but in this case, capital investment becomes large.
[0008]
An object of the present invention is to make the flux of liquid passing through the microfiltration membrane of a microfiltration membrane cartridge filter uniform, and as a result, local clogging of the microfiltration membrane, especially near the lower part in the direction of gravity. An object of the present invention is to provide a low-cost microfiltration membrane cartridge filter that can prevent clogging, prolong the life of the filtration membrane, and maintain the filtration performance of the cartridge itself for a long period of time.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a microfiltration membrane cartridge filter having a core and a microfiltration membrane around the core, in which an opening is provided at an upper end for uniforming a flux of a liquid passing through the microfiltration membrane, and other portions are provided. Is achieved by a microfiltration membrane cartridge filter provided with a liquid-tight tubular structure.
That is, the object of the present invention has been achieved by the following (1) to (9).
(1) A microfiltration membrane cartridge filter having a core and a microfiltration membrane around the core has an opening at an upper end for uniforming a flux of a liquid passing through the microfiltration membrane, and other portions are A microfiltration membrane cartridge filter provided with a liquid-tight cylindrical structure.
(2) The microfiltration membrane cartridge filter according to (1), wherein the structure is inside the core.
(3) The microfiltration membrane cartridge filter according to (1), wherein the structure is the core itself.
(4) The microfiltration membrane cartridge filter according to (1), wherein the upper and lower ends of the structure have openings, and the other part is liquid-tight.
(5) The microfiltration membrane cartridge filter according to (4), wherein the total area of the lower opening is smaller than the total area of the upper opening.
(6) The microfiltration membrane cartridge filter according to (1), wherein the microfiltration membrane cartridge filter is a pleated cartridge filter.
(7) The microfiltration membrane cartridge filter according to (1), wherein the microfiltration membrane cartridge filter is a disc laminated cartridge filter.
(8) The microfiltration membrane cartridge filter according to (1), wherein the microfiltration membrane is made of polysulfone.
(9) The microfiltration cartridge cartridge filter according to (1), wherein the average pore size of the microfiltration membrane is 0.05 to 10 μm.
Hereinafter, the configuration of the microfiltration membrane cartridge filter of the present invention will be described in detail.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is an example of a development view showing the entire structure of a general pleated microfiltration membrane cartridge filter. The microfiltration membrane 3 is folded while being sandwiched by two liquid-permeable sheets 2 and 4, and is wound around a
[0011]
FIG. 2 is a development showing the entire structure of a pleated microfiltration cartridge filter inside a core, in which a structure for equalizing the liquid flux before filtration on the primary side of the microfiltration membrane according to the present invention is developed. This is one example in the figure. The
[0012]
FIG. 3 is a developed view showing the entire structure of a pleated microfiltration cartridge filter in which the structure for uniforming the liquid flux before filtration on the primary side of the microfiltration membrane is the core itself in the present invention. This is one example. The
[0013]
FIG. 4 is a schematic diagram showing one example of a flow of a liquid before and after filtration of a conventional general cartridge filter. The outer
[0014]
FIG. 5 is a schematic diagram showing the flow of liquid before and after filtration of the cartridge filter of the present invention in which a structure for equalizing the flow of liquid passing through the microfiltration membrane is present inside the core. It is a case. As in the case of a general cartridge filter, the ends of the outer
[0015]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the flow of liquid before and after filtration of the cartridge filter of the present invention when the core itself is a structure for making the flow of liquid passing through the microfiltration membrane uniform. It is a case. As in the case of a general cartridge filter, the
In the present invention, the liquid after filtration passes through the space between the
[0016]
The structure that can be used in the present invention preferably has a point symmetrical cross section. More preferably, the shape is circular. Such a cross-sectional shape helps uniform the circumferential flux of the microfiltration membrane. In the structure which can be used in the present invention, in the cross section, the area of the hollow portion of the structure is 50% or more and 150% or less with respect to the area between the structure in the cartridge filter and the microfiltration membrane. Is preferable. More preferably, it is 80% or more and 120% or less. When the cross-sectional area of the hollow portion is smaller than 50%, when the liquid after filtration passes through the hollow portion, the whole filtration is controlled, which may cause an increase in filtration resistance at the beginning of use of the cartridge filter. On the other hand, if it is larger than 150%, the area between the microfiltration membrane and the structure is not sufficient, and the object of the present invention of making the flux of the liquid passing through the microfiltration membrane uniform cannot be sufficiently achieved. Sometimes.
In addition, the structure that can be used in the present invention has a structure in which the sum of the areas of the liquid collection ports at the upper end is either the cross-sectional area of the structure hollow part or the area between the microfiltration membrane and the structure. It is preferable to set the content to 80% or more and 120% or less for a small one. When it is less than 80%, when the liquid after filtration is collected in the liquid collecting port, the whole filtration is regulated, and the filtration resistance may be increased at the beginning of use of the cartridge filter. On the other hand, when the ratio is larger than 120%, the effect of making the flux of the liquid before filtration uniform on the primary side of the microfiltration membrane at the upper end of the cartridge filter is small, and the filtration life of the cartridge filter as a whole is shortened. Sometimes.
[0017]
The structure that can be used in the present invention may be provided with a liquid collecting port at the lower end for draining the liquid in order to prevent the liquid after filtration from remaining in the space between the microfiltration membrane and the structure. it can. It is desirable that the total area of the liquid collecting ports provided at the lower end of the structure be 0.1% or more and 10% or less of the total area of the liquid collecting ports at the upper end. If it is less than 0.1%, it may be difficult to quickly recover the filtered liquid remaining in the space between the microfiltration membrane and the structure. On the other hand, if it exceeds 10%, the role of the structure to make the flux of the liquid passing through the microfiltration membrane uniform may not be sufficiently achieved.
[0018]
The cylindrical structure that can be used in the present invention has an effect that by having an appropriate space between the microfiltration membrane and the primary side of the microfiltration membrane, the liquid flux before filtration is made uniform. You can also get If the strength of the microfiltration membrane is not sufficient, the microfiltration membrane itself may be destroyed by the pressure of the liquid from the primary side before filtration or its pulsation before the filtration life of the microfiltration membrane is reached. In such a case, if a core having a large number of liquid collecting ports is provided between the microfiltration membrane and the structure to reinforce the strength of the microfiltration membrane, preferable results may be obtained. If the strength of the microfiltration membrane is sufficient or if there is no need to secure sufficient space between the microfiltration membrane and the structure, the role of the core to reinforce the strength of the filtration membrane in the structure itself Can be made. In this case, a favorable result may be obtained in the process of manufacturing the cartridge filter or in the economic effect thereof.
[0019]
The viscosity of the liquid before filtration used in the present invention is from 0.5 cps to 100 cps, more preferably from 0.5 cps to 10 cps. In the case of a liquid having a viscosity exceeding 100 cps, the filtration resistance of the liquid before filtration to the filter becomes larger than the effect of the flux distribution due to gravity in the vertical direction of the cartridge filter, and the effect of the present invention is reduced. .
[0020]
The microfiltration membrane that can be used in the present invention preferably has an average pore size of 0.05 to 10 μm. Further, a film formed using polysulfone represented by the following chemical formula (1) or (2) as a raw material is preferable.
[0021]
Embedded image
A method for forming the microfiltration membrane 3 using polysulfone pellets will be described below.
That is, the polysulfone pellet is dissolved in a polar organic solvent such as formamide, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, and sulfolane. The solvent may be a single solvent or a mixture of plural types of solvents. In order to adjust the dissolving power of the solvent, a small amount of a solvent such as alcohol, such as methanol, ethanol, propanol or butanol, or water, which is called a non-solvent or a poor solvent, is often added. The amount of addition depends on the type of solvent, but in the case of frequently used water, it is from 0.05% by weight to 6% by weight with respect to the film forming stock solution.
[0023]
To the polysulfone solution, at least one kind of an inorganic electrolyte, an organic electrolyte, a polymer, or the like, which is generally called a swelling agent or a foaming agent, for controlling the porous structure is added.
Examples of the swelling agent that can be used in the present invention include hydrophilic polymers such as polyethylene glycol and polyvinylpyrrolidone, metal salts of inorganic acids such as salt, sodium nitrate, potassium nitrate, sodium sulfate, zinc chloride and magnesium bromide, sodium acetate, formic acid Organic acid salts such as sodium and potassium butyrate, polymer electrolytes such as sodium polystyrenesulfonate and polyvinylbenzyltrimethylammonium chloride, and ionic surfactants such as sodium dioctylsulfosuccinate and sodium alkylmethyltaurate are used. Some of these swelling agents alone show some effects when added to a polymer solution, but when these swelling agents are added as an aqueous solution, they may show particularly remarkable effects. The addition amount of the swelling agent is not particularly limited as long as the uniformity of the solution is not lost by the addition, but is usually from 0.5% by weight to 35% by weight of the stock solution for film formation. The concentration of polysulfone as a film forming stock solution is 5 to 35% by weight, preferably 10 to 30% by weight. When it exceeds 35% by weight, the water permeability of the obtained microporous membrane becomes so small that it has no practical meaning. When it is less than 5% by weight, a microfiltration membrane having a sufficient separation ability cannot be obtained. .
[0024]
The membrane-forming stock solution prepared as described above is cast on a support, and the polymer solution membrane together with the support is immersed in the coagulation solution immediately after casting or after a certain period of time. Water is most commonly used as the coagulating liquid, but an organic solvent that does not dissolve the polymer may be used, or a mixture of two or more of these non-solvents may be used.
As the support, a metal plate such as a copper plate or a stainless steel plate, a plastic sheet such as polyester or polyethylene, and a glass plate can be used.
The cast membrane in which the polymer is precipitated in the coagulation liquid to form pores is separated from the support as necessary, and then washed with water, hot water, solvent, and the like, and dried. When a non-woven fabric, a woven fabric or paper is used as the support, the membrane is washed and dried as it is without being peeled off from the support.
[0025]
A brief description will be given of a method for forming a polysulfone membrane having an inner minimum pore size layer, which is characterized in that it is hardly clogged, has a long-time filtration performance, and has a feature that the filtration layer is hidden inside the membrane and is not easily damaged. Exposure to the surface of a liquid film obtained by casting a stock solution on a support at a temperature of 15 to 60 ° C., a relative humidity of 10 to 80%, and an air flow adjusted at a wind speed of 0.2 to 4 m / sec for 2 to 40 seconds. There is an important technique for appropriately adjusting the evaporation amount of the solvent vapor and the non-solvent vapor absorption amount (moisture absorption) from the atmosphere. For such preparation, for example, a film forming stock solution is cast on a casting support, and the temperature is 25 ° C. and the absolute humidity is 2 gH. 2 A coacervation phase is formed at a depth of 1 μm or more, preferably 1 to 30 μm from the outermost surface layer of the liquid film by applying air of O / kg Air or more to the casting surface at a wind speed of 0.2 m / sec or more. be able to. Immediately thereafter, it is immersed in a coagulating liquid to form a porous film. In the film obtained in this manner, the deepest part of the part where coacervation has occurred becomes the minimum pore diameter layer. The pore diameter on the back side is about 10 to 1000 times the pore diameter on the front side of such an inner minimum pore diameter layer membrane, and its specific surface area measured by the BET method is 8 to 80 m. 2 / G is obtained. The preferred specific surface area having both the mechanical strength of the membrane and the filtration capacity is 20 to 60 m. 2 / G.
If the porosity of the membrane is increased, the permeability of water (liquid) is improved, but if the porosity is too large, the membrane becomes brittle and cannot withstand use. Therefore, a preferable porosity is 55 to 87%, particularly preferably 70 to 84%. The porosity of the membrane is greatly affected by the polysulfone concentration and the swelling agent concentration in the film forming stock solution. When the polysulfone concentration is low and the swelling agent concentration is high, the porosity increases. The amount of water absorbed from the air immediately after film formation and the temperature of the coagulating liquid are slightly affected.
[0026]
The microfiltration membrane formed in this way is usually folded by a known method. Non-woven fabric, woven fabric, paper, and / or net are used as the liquid-permeable sheets 2 and 4. The folds of the filter media are cut off using a cutter knife or the like to cut the irregular portions at both ends in order to align the both ends, then rounded into a cylindrical shape, and the folds at the joint are thermoplastically fused by ultrasonic welding or heat sealing. Or a liquid-tight seal using an adhesive.
The general role of the liquid permeable sheet is firstly to direct the liquid to be filtered into the interior of the membrane folds so that the entire membrane folded into the cartridge can be used effectively for filtration. The second role of the liquid-permeable sheet is to protect the microfiltration membrane. Therefore, the liquid-permeable sheet is required to have a property of having a large number of voids and low liquid-flow resistance, and an appropriate strength. Furthermore, in the present invention, the third role is to easily release bubbles during filtration to increase the contact area between the microfiltration membrane and the liquid.
[0027]
Pleated pleats are usually 5 to 25 mm wide. In the present invention, the diameter is preferably set to 5 mm to 12 mm in order to easily release bubbles. In particular, it is preferable to set the distance from 7 mm to 10.5 mm.
There are several methods for the end sealing step depending on the material of the end plate, and all of them are performed by a conventionally known technique. When using a thermosetting epoxy resin for the end plate, pour the liquid of the prepared epoxy resin adhesive into the potting mold, pre-cure it, and make the viscosity of the adhesive moderately high. One end is inserted into the epoxy adhesive. After that, it is completely cured by heating. When the material of the end plate is a thermoplastic resin such as polypropylene or polyester, a method of inserting one end surface of the cylindrical filter medium into the resin immediately after pouring the hot-melted resin into a mold is performed. On the other hand, only the sealing surface of the already molded end plate is brought into contact with the hot plate or irradiated with an infrared heater to melt only the plate surface, and one end surface of the cylindrical filter medium is pressed against and fused to the molten surface of the plate. The method is also performed.
[0028]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the contents of the examples.
[0029]
(Preparation of polysulfone microfiltration membrane)
An example of a microfiltration membrane made of polysulfone is shown. 15 parts of polysulfone (P-3500, manufactured by Amoco), 70 parts of N-methyl-2-pyrrolidone, 15 parts of polyvinylpyrrolidone, 2 parts of lithium chloride, and 1.3 parts of water are uniformly dissolved to prepare a stock solution for film formation. This was cast so that the product thickness became 180 μm, and air at a temperature of 25 ° C., a relative humidity of 50% and a wind speed of 1.0 m / sec was applied to the liquid film surface cast for 8 seconds, and water at 25 ° C. was immediately poured. It was immersed in a filled coagulation bath to obtain a microporous membrane. The bubble point of this film due to water was 150 kPa.
[0030]
(Example 1)
50g / m per unit area with 1.5d fineness polypropylene 2 Was manufactured. The film of Example 1 was sandwiched between the two nonwoven fabrics, pleated to a fold width of 10 mm, folds of 145 ridges were taken, rounded into a cylinder, and the joint was sealed with an epoxy adhesive. The cylinder was cut off at both ends by 5 mm, and the cut surface was sealed with an epoxy adhesive. Three of these were connected in series, and a polypropylene tubular structure, which was liquid-tight on the secondary side of the core and had a liquid outlet at one end, was placed inside to complete a cartridge filter having a length of 80 cm. Using this cartridge filter, beer was filtered at 500 L / h. Filtration differential pressure is 1.0kg / cm 2 It took 36 days to reach G.
[0031]
(Comparative Example 1)
50g / m per unit area with 1.5d fineness polypropylene 2 Was manufactured. The film of Example 1 was sandwiched between the two nonwoven fabrics, pleated to a fold width of 10 mm, folds of 145 ridges were taken, rounded into a cylinder, and the joint was sealed with an epoxy adhesive. The cylinder was cut off at both ends by 5 mm, and the cut surface was sealed with an epoxy adhesive. These were connected in series to form a cartridge filter having a length of 80 cm. Using this cartridge filter, beer was filtered at 500 L / h. Filtration differential pressure is 1.0kg / cm 2 It took 30 days to reach G.
[0032]
【The invention's effect】
The microfiltration membrane cartridge filter of the present invention has a long filtration life and is made by introducing an extremely economical structure. As a result, the cost of the process using the cartridge filter can be reduced. Particularly, the effect is remarkable in a polysulfone anisotropic structure membrane cartridge filter in which the pore diameters on both surfaces of the membrane are at least twice the pore diameter of the minimum pore diameter layer inside the membrane.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a development view schematically showing the structure of a general pleated cartridge filter.
FIG. 2 is a development view schematically showing one example of the structure of a pleated cartridge filter according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a developed view schematically showing one example of the structure of a pleated cartridge filter according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a drawing schematically showing the flow of a liquid before and after filtration by a general cartridge filter. The arrows in the figure indicate the directions in which the liquid flows before and after filtration.
FIG. 5 is a drawing schematically showing a flow of a liquid before and after filtration by a cartridge filter in the embodiment of the present invention. The arrows in the figure indicate the directions in which the liquid flows before and after filtration.
FIG. 6 is a drawing schematically showing a flow of a liquid before and after filtration by a cartridge filter in the embodiment of the present invention. The arrows in the figure indicate the directions in which the liquid flows before and after filtration.
[Explanation of symbols]
1 Outer guard
2 Non-woven fabric
3 Microfiltration membrane
4 Non-woven fabric
5 core
6a End plate
6b End plate
7 Gasket
9 Collection port
11 Outer guard
12 Non-woven fabric
13 Microfiltration membrane
14 Non-woven fabric
15a core
15b structure
16a End plate
16b End plate
17 Gasket
19a Liquid collection port
19b Liquid collection port
21 Outer guard
22 Non-woven fabric
23 Microfiltration membrane
24 Non-woven fabric
25 core
26a End plate
26b End plate
27 Gasket
29 Liquid collection port
41 Outer guard
43 Microfiltration membrane
45 core
46a End plate
46b end plate
49 Liquid collection port
51 Outer guard
53 Filtration membrane
55a core
55b structure
56a End plate
56b End plate
59a Collection port
59b Liquid collection port
61 Outer guard
63 Microfiltration membrane
65 core
66a End plate
66b End plate
69 Liquid collection port
(A1) Line indicating liquid flow
(B1) Line indicating liquid flow
(C1) Line indicating liquid flow
(A2) Line indicating liquid flow
(B2) Line indicating liquid flow
(C2) Line indicating liquid flow
(A3) Line indicating liquid flow
(B3) Line indicating liquid flow
(C3) Line indicating liquid flow
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14662897A JP3589379B2 (en) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Microfiltration membrane cartridge filter |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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| JPH10337450A JPH10337450A (en) | 1998-12-22 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3589379B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007083145A (en) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Fujifilm Corp | Microfiltration membrane cartridge filter |
-
1997
- 1997-06-04 JP JP14662897A patent/JP3589379B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007083145A (en) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Fujifilm Corp | Microfiltration membrane cartridge filter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10337450A (en) | 1998-12-22 |
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