JP5512464B2 - Hollow fiber membrane module and filtration method - Google Patents
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Description
本発明は、河川水や地下水などの比較的清澄な原水、又は超純水などの被処理水を対象として除濁、除菌を行うためのろ過用モジュールに関し、特に、超純水ラインにおける保安用フィルターとして好適な中空糸膜モジュールに関する。 The present invention relates to a filtration module for performing turbidity and sterilization on relatively clear raw water such as river water and ground water, or to-be-treated water such as ultrapure water, and in particular, security in an ultrapure water line. The present invention relates to a hollow fiber membrane module suitable as a filter for use.
半導体や表示素子等の電子・電気部品の製造で用いられる超純水を製造するラインにおいては、精密ろ過膜やイオン交換樹脂、逆浸透ろ過膜を用いて製造した超純水をユースポイントに供給する直前に精密ろ過膜又は限外ろ過膜を用いてろ過している。この精密ろ過膜又は限外ろ過膜は、保安用フィルターとしての機能を担っている。この用途のろ過膜モジュールとしては、中空糸膜の外側に原水を供給してろ過する外圧式ろ過膜モジュールが主に使用されている。 In lines that produce ultrapure water used in the manufacture of electronic and electrical parts such as semiconductors and display elements, supply ultrapure water produced using microfiltration membranes, ion exchange resins, and reverse osmosis filtration membranes to use points Immediately before the filtration, it is filtered using a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane. This microfiltration membrane or ultrafiltration membrane functions as a security filter. As the filtration membrane module for this application, an external pressure filtration membrane module that supplies and filters raw water to the outside of the hollow fiber membrane is mainly used.
一方近年、製造規模の拡大と共に使用する超純水量が多くなっており、超純水製造設備も大型化する傾向にあり、該製造設備をコンパクトにする要求が強くなっている。このような状況において、高いろ過性能を有するモジュール、すなわち、1モジュールあたりのろ過流量が大きく、かつ、単位容積あたりのろ過流量が大きいモジュールが求められている。 On the other hand, in recent years, the amount of ultrapure water to be used has been increased along with the expansion of the production scale, and the ultrapure water production equipment has also been increasing in size, and there is an increasing demand for making the production equipment compact. Under such circumstances, a module having high filtration performance, that is, a module having a large filtration flow rate per module and a large filtration flow rate per unit volume is demanded.
しかし、従来の外圧式ろ過膜モジュールにあっては、供給水量を多くして単位時間あたりの処理量を増大させた場合、モジュール内を水が高速で流れることになり、それによって中空糸膜が激しく振動する現象が起こる。これは長時間ろ過を継続するうちに中空糸膜同士や中空糸膜とモジュール内の構成部材とが擦れることにより膜表面の細孔が閉塞して透水性能が低下したり、中空糸膜が破損してろ過水の水質が低下したりする原因となる。このような水流による中空糸膜のダメージを防止する方法として、ハウジングと中空糸膜束の間に保護用の整流筒を設ける方法が提案されている(特許文献1〜3を参照)。
However, in the conventional external pressure filtration membrane module, when the amount of supplied water is increased and the throughput per unit time is increased, the water flows through the module at a high speed, whereby the hollow fiber membrane is formed. A phenomenon of intense vibration occurs. This is because the hollow fiber membranes and the hollow fiber membranes rub against the components in the module while the filtration is continued for a long time, so that the pores on the membrane surface are clogged and the water permeability is deteriorated or the hollow fiber membranes are damaged. As a result, the quality of the filtered water is reduced. As a method for preventing the damage of the hollow fiber membrane due to such a water flow, a method of providing a protective flow straightening tube between the housing and the hollow fiber membrane bundle has been proposed (see
また、複数本の中空糸膜を束ねて中空糸膜束を形成し、ハウジング内に中空糸膜束を収容して両端を接着層で固定した場合、中空糸膜の密度分布に偏りが生じ易く、大きな偏りを持ったまま中空糸膜モジュールを形成してしまうと処理能力の個体差が大きくなって品質の管理が難しくなる。このような中空糸膜の密度分布の偏りを防止するために、例えば、特許文献4には、補強用リブ(挿入物)を中空糸膜束の端部に挿入することで中空糸膜の密度分布を均一した中空糸膜モジュールが開示されている。
Also, when a hollow fiber membrane bundle is formed by bundling a plurality of hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane bundle is accommodated in a housing and both ends are fixed with an adhesive layer, the density distribution of the hollow fiber membranes is likely to be biased If a hollow fiber membrane module is formed with a large bias, the individual differences in processing capacity become large and quality control becomes difficult. In order to prevent such uneven distribution of the density of the hollow fiber membrane, for example, in
しかしながら、中空糸膜束の端部に補強用リブなどを挿入し、更に、上記のような整流筒を装着して中空糸膜モジュールを形成した場合には、高い流量で継続的にろ過を行うと、中空糸膜の破損などで、ろ過水の水質が低下してしまう場合があった。 However, when a hollow rib membrane module is formed by inserting a reinforcing rib or the like at the end of the hollow fiber membrane bundle and mounting a rectifying cylinder as described above, continuous filtration is performed at a high flow rate. In some cases, the quality of the filtered water may deteriorate due to damage to the hollow fiber membrane.
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、中空糸膜の寿命を延ばし、安定して良好な水質の水を継続的に生成できる中空糸膜モジュール、およびろ過方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module capable of extending the life of a hollow fiber membrane and generating water of stable and good quality continuously and a filtration method. With the goal.
本発明者らは、上記の中空糸膜の破損の原因を究明すべく鋭意研究を重ね、検証を行った。その結果、例えば、従来の挿入物を中空糸膜束の端部に挿入し、その端部を従来の整流筒で取り囲んで接着した場合、接着層から整流筒内に露出している中空糸膜の根本部分で主に破損が生じていることが確認された。さらに、従来の中空糸膜モジュールでは、接着層に内包されている挿入物から中空糸膜の根本部分までの距離が非常に短いために、中空糸膜の根本部分で挿入物の影響を受けた隙間が生じ、この隙間に面した中空糸膜に破損が生じているとの知見を得て本発明に想到した。 The inventors of the present invention have made extensive studies and verified in order to investigate the cause of the damage of the hollow fiber membrane. As a result, for example, when a conventional insert is inserted into the end of a hollow fiber membrane bundle and the end is surrounded by a conventional rectifying tube and bonded, the hollow fiber membrane exposed in the rectifying tube from the adhesive layer It was confirmed that damage was mainly caused at the base of Furthermore, in the conventional hollow fiber membrane module, since the distance from the insert contained in the adhesive layer to the root portion of the hollow fiber membrane is very short, it was affected by the insert at the root portion of the hollow fiber membrane. A gap was formed, and the present invention was conceived with the knowledge that the hollow fiber membrane facing the gap was damaged.
すなわち、本発明は、両端に開口を有する複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、中空糸膜束を収容するハウジングと、中空糸膜束の両端部をハウジングに接着固定すると共に、中空糸膜の開口が露出する第1の領域と中空糸膜を挟んで第1の領域に連通する第2の領域とを区画する接着固定層と、ハウジングに設けられた流体の出入口と、を備えた中空糸膜モジュールであって、複数本の中空糸膜の密度分布の偏りを低減するために中空糸膜束の少なくとも一方の端部内に配置された偏り規制部材と、中空糸膜束の端部側の一部を囲む整流筒と、を備え、偏り規制部材は接着固定層に内包され、整流筒の一部は接着固定層に固定され、接着固定層内において偏り規制部材と整流筒とは中空糸膜束の長手方向で離間していることを特徴とする。 That is, the present invention is a hollow fiber membrane bundle composed of a plurality of hollow fiber membranes having openings at both ends, a housing that accommodates the hollow fiber membrane bundle, and both ends of the hollow fiber membrane bundle are bonded and fixed to the housing, An adhesive fixing layer that partitions a first region where the opening of the hollow fiber membrane is exposed and a second region communicating with the first region across the hollow fiber membrane, and a fluid inlet / outlet provided in the housing, A hollow fiber membrane module comprising: a bias regulating member disposed in at least one end of the hollow fiber membrane bundle in order to reduce a deviation in density distribution of the plurality of hollow fiber membranes; A bias regulating member enclosing a part of the end side, the bias regulating member is included in the adhesive fixing layer, a part of the current regulating cylinder is fixed to the adhesive fixing layer, and the bias regulating member and the current regulating cylinder are included in the adhesive fixing layer. Is characterized by being spaced apart in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle. .
本発明では、中空糸膜束の一方の端部に偏り規制部材が配置されているので、少なくとも一方の端部では中空糸膜の密度分布の偏りを低減でき、また、中空糸膜束の端部側の一部を整流筒で囲むことで中空糸膜を強い振動から保護することができる。また、従来の中空糸膜モジュールでは、整流筒内で接着層から突き出した中空糸膜の根本部分と挿入物との距離は極めて短くなり、挿入物を挟んで隣接する中空糸膜の端部同士の隙間が接着層内で吸収されず、中空糸膜の根本部分にまで現れて中空糸膜の密度が部分的に疎になる隙間が生じる。すると、この隙間を流れる被処理水の流量が局所的に増えてハウジング内での流れが不均一(偏流)となり、隙間近傍の中空糸膜に過度の負荷をかけ、結果としてろ過流量を大きくした際の破損を誘発する。これに対して本発明によれば、接着固定層内において偏り規制部材と整流筒とは中空糸膜束の長手方向で離間しているので中空糸膜の根本部分と偏り規制部材との距離を伸ばし易く、従って偏り規制部材の配置に起因した隙間が中空糸膜の根本部分に現れ難くなり、ろ過流量を大きくしても破損が生じ難くなる。その結果として、中空糸膜の寿命を延ばし、安定して良好な水質の水を継続的に供給できる。 In the present invention, since the bias regulating member is disposed at one end of the hollow fiber membrane bundle, at least one end can reduce the uneven density distribution of the hollow fiber membrane, and the end of the hollow fiber membrane bundle can be reduced. The hollow fiber membrane can be protected from strong vibration by surrounding a part of the portion side with a rectifying cylinder. Further, in the conventional hollow fiber membrane module, the distance between the root portion of the hollow fiber membrane protruding from the adhesive layer in the rectifying tube and the insert becomes extremely short, and the ends of the adjacent hollow fiber membranes sandwiching the insert This gap is not absorbed in the adhesive layer, and appears in the root portion of the hollow fiber membrane, resulting in a gap in which the density of the hollow fiber membrane is partially sparse. Then, the flow rate of the water to be treated flowing through the gap locally increases, the flow in the housing becomes non-uniform (uneven flow), an excessive load is applied to the hollow fiber membrane near the gap, and the filtration flow rate is increased as a result. Cause damage. On the other hand, according to the present invention, since the bias regulating member and the rectifying cylinder are separated in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle in the adhesive fixing layer, the distance between the root portion of the hollow fiber membrane and the bias regulating member is increased. It is easy to extend, and therefore a gap due to the arrangement of the bias regulating member is less likely to appear at the root portion of the hollow fiber membrane, and damage is less likely to occur even if the filtration flow rate is increased. As a result, the life of the hollow fiber membrane can be extended, and water with good water quality can be continuously supplied.
さらに、接着固定層は、中空糸膜の開口が露出する中空糸膜束の端面に面一となる外端面と、整流筒内に形成された内端面とを有し、偏り規制部材は、中空糸膜束の長手方向に沿って延在すると共に、外端面に面一となる外端部と接着固定層内に配置された内端部とを有し、偏り規制部材の外端部から内端部までの長さは、その内端部から接着固定層の内端面までの長さよりも小さいと好適である。接着固定層内の領域において、偏り規制部材が配置された外端面寄りの領域に比べて中空糸膜の根本部分に近い内端面寄りの領域の方が厚みは大きくなり、結果的に偏り規制部材の配置に起因した隙間が中空糸膜の根本部分で生じないような十分な距離を確保し易くなるので、中空糸膜の根本部分での破損を効果的に抑え易くなる。 Further, the adhesive fixing layer has an outer end surface that is flush with the end surface of the hollow fiber membrane bundle from which the opening of the hollow fiber membrane is exposed, and an inner end surface formed in the rectifying cylinder, and the bias regulating member is a hollow member. It extends along the longitudinal direction of the thread membrane bundle, and has an outer end portion that is flush with the outer end surface and an inner end portion that is disposed in the adhesive fixing layer. The length to the end is preferably smaller than the length from the inner end to the inner end face of the adhesive fixing layer. In the region within the adhesive fixing layer, the region closer to the inner end surface near the root portion of the hollow fiber membrane is thicker than the region closer to the outer end surface where the bias restricting member is disposed. Since it becomes easy to ensure a sufficient distance such that a gap due to the arrangement of the hollow fiber membrane does not occur at the root portion of the hollow fiber membrane, it becomes easy to effectively suppress breakage at the root portion of the hollow fiber membrane.
さらに、偏り規制部材の高さを接着固定層の厚みで割った値が0.1倍以上で、且つ0.5倍よりも小さいと好適である。この値が、0.5倍以上であると、偏り規制部材の影響を受けてハウジング内の流れが不均一(偏流)になる可能性が推察され、一方で、0.1倍未満では、製造特に、偏り規制部材としての機能を十分に発揮できなくなって中空糸膜束がハウジング内でばらついていたり、また、モジュール組立時に中空糸膜束を所定のサイズで保持し難くなる。 Furthermore, it is preferable that the value obtained by dividing the height of the bias regulating member by the thickness of the adhesive fixing layer is 0.1 times or more and smaller than 0.5 times. If this value is 0.5 times or more, it is inferred that there is a possibility that the flow in the housing becomes non-uniform (diffusion) due to the influence of the bias regulating member. In particular, the function as a bias regulating member cannot be sufficiently exerted, and the hollow fiber membrane bundles are dispersed in the housing, and the hollow fiber membrane bundles are difficult to hold at a predetermined size during module assembly.
さらに、中空糸膜束の両端部に形成された両方の接着固定層には、それぞれ偏り規制部材が内包されると共に、それぞれ整流筒の一部が固定され、両方の接着固定層内において偏り規制部材と整流筒とは、それぞれ中空糸膜束の長手方向で離間していると好適である。両方の偏り規制部材によって中空糸膜束の両端部での中空糸膜の偏りが低減されると共に、両方の整流筒によって中空糸膜を強い振動から保護できる。さらに、両方の接着固定層内において偏り規制部材と整流筒とは、それぞれ中空糸膜束の長手方向で離間しているので、中空糸膜束の両端部において中空糸膜の根本部分の破損を効果的に抑えることができる。 Further, both adhesive fixing layers formed at both ends of the hollow fiber membrane bundle include a bias regulating member, respectively, and a part of the rectifying cylinder is fixed to each of the adhesive fixing layers. It is preferable that the member and the rectifying cylinder are separated from each other in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle. Both bias regulating members reduce the bias of the hollow fiber membranes at both ends of the hollow fiber membrane bundle, and the hollow fiber membranes can be protected from strong vibrations by both rectifying cylinders. Furthermore, in both the adhesive fixing layers, the bias regulating member and the rectifying cylinder are separated from each other in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle, so that the root portion of the hollow fiber membrane is damaged at both ends of the hollow fiber membrane bundle. It can be effectively suppressed.
さらに偏り規制部材は中空糸膜束の長手方向に沿って延在する平板状であると好適である。平板状なので、複数本の中空糸膜を面で仕切易くなり、複数本の中空糸膜を均等な本数に分割し易くなって偏りを効果的に低減できる。 Further, the bias regulating member is preferably a flat plate extending along the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle. Since it is flat, it becomes easy to partition a plurality of hollow fiber membranes by a surface, and it becomes easy to divide a plurality of hollow fiber membranes into an equal number, and the bias can be effectively reduced.
さらに中空糸膜束の外周に装着されたネット状の偏流抑制部を更に備えると好適である。中空糸膜束の外周に偏流抑制部を装着することで、複数本の中空糸膜同士の隙間が小さくなり、ハウジング内の偏流を抑制できる。 Further, it is preferable to further include a net-shaped drift suppressing portion attached to the outer periphery of the hollow fiber membrane bundle. By mounting the drift suppression part on the outer periphery of the hollow fiber membrane bundle, the gap between the plurality of hollow fiber membranes is reduced, and the drift in the housing can be suppressed.
さらに、偏流抑制部は、中空糸膜束の外周に巻かれて成り、その巻数は一重であると好適である。巻数を最低限の一重とすることでサイズの拡大を抑えることに有効である。 Further, it is preferable that the drift suppressing part is wound around the outer periphery of the hollow fiber membrane bundle, and the number of turns is single. It is effective to suppress the enlargement of the size by setting the number of turns to a minimum.
さらに、整流筒には、出入口との対面側を避け、且つ周方向に沿って複数の流路孔が形成されていると好適である。出入口との対面側に流路孔を形成すると、その流路孔を通って液体が高速で流れ易い状態になり、中空糸膜へのダメージが大きくなると想定されるが、上記構成のように、出入口との対面側を避け、且つ周方向に沿って複数の流路孔を形成することで、出入口から出入りする流体が迂回して各流路孔から出入りし易くなり、流体が局所的に高速になってしまうことを防ぐことができる。 Furthermore, it is preferable that the flow straightening cylinder is formed with a plurality of flow path holes along the circumferential direction while avoiding the side facing the entrance / exit. When a flow path hole is formed on the side facing the entrance / exit, it is assumed that the liquid easily flows at high speed through the flow path hole, and damage to the hollow fiber membrane is assumed to be large. By avoiding the facing side with the inlet / outlet and forming a plurality of channel holes along the circumferential direction, the fluid entering / exiting from the inlet / outlet bypasses and easily enters / exits from each channel hole, and the fluid is locally high-speed. Can be prevented.
さらに、偏り規制部材は、出入口との対面側を避けて接着固定層内に配置されていると好適である。偏り規制部材が出入口との対面側に設けられている場合に比べて、流体が局所的に高速になって中空糸膜にダメージを与えてしまうことを抑止できる。 Furthermore, it is preferable that the bias regulating member is disposed in the adhesive fixing layer so as to avoid the side facing the doorway. Compared with the case where the bias regulating member is provided on the side facing the doorway, it is possible to prevent the fluid from locally becoming high speed and damaging the hollow fiber membrane.
また、本発明は、上記の各中空糸膜モジュールを用いたろ過方法であって、第1の領域及び前記第2の領域の少なくとも一方の領域に被処理水を導入し、中空糸膜を透過した後のろ過水を他方の領域から排出することを特徴とする。本発明によれば、中空糸膜の寿命を延ばし、安定して良好な水質の水を継続的に生成することができる。 Further, the present invention is a filtration method using each of the hollow fiber membrane modules described above, wherein water to be treated is introduced into at least one of the first region and the second region, and permeates the hollow fiber membrane. Then, the filtered water is discharged from the other region. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lifetime of a hollow fiber membrane can be extended and the water of favorable favorable water quality can be produced | generated continuously.
本発明によれば、中空糸膜の寿命を延ばし、安定して良好な水質の水を継続的に生成できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lifetime of a hollow fiber membrane can be extended and the water of favorable favorable water quality can be produced | generated continuously.
以下、本発明の好適な実施形態に係る中空糸膜モジュールについて図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明を具現化する態様が広く含まれる。 Hereinafter, a hollow fiber membrane module according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, The aspect which embodies this invention is included widely.
本実施形態に係わる中空糸膜モジュール(図1参照)1は、超純水製造用のろ過装置(図8参照)100にて利用される。例えば、中空糸膜モジュール1は、精密ろ過膜やイオン交換樹脂、逆浸透ろ過膜を用いて製造した超純水をユースポイントに供給する直前に行う外圧式ろ過に利用され、保安用フィルターとしての機能を担っている。また、中空糸膜モジュール1は、設備のコンパクト化のために、高いろ過性能が要求され、すなわち、一台当たりのろ過流量が大きく、かつ、単位容積あたりのろ過流量が大きなモジュールである。
A hollow fiber membrane module (see FIG. 1) 1 according to this embodiment is used in a filtration device (see FIG. 8) 100 for producing ultrapure water. For example, the hollow
図1〜図3に示されるように、中空糸膜モジュール1は、両端に開口P(図4参照)を有する複数本の中空糸膜2からなる中空糸膜束3と、中空糸膜束3を収容するハウジング5と、中空糸膜束3の両端部をハウジング5に接着固定すると共に、中空糸膜2の開口Pが露出する第1の領域A1と中空糸膜2を挟んで第1の領域A1に連通する第2の領域A2とを区画する接着固定層7A,7Bと、を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the hollow
ハウジング5は、筒状のハウジング本体9と、ハウジング本体9の上端に取り付けられた配管接続キャップ(以下、「ヘッダキャップ」という)10と、ハウジング本体9の下端に取り付けられた配管接続キャップ(以下、「ボトムキャップ」という)11と、を備えている。
The
ハウジング本体9は、ヘッダキャップ10が取り付けられるヘッダ部15と、ボトムキャップ11が取り付けられるボトム部17と、ヘッダ部15とボトム部17との間に配置され、ヘッダ部15とボトム部17とに接着一体化される胴部13と、を備えている。ヘッダ部15には流体の出入り用の上部ノズル(流体の出入口)19が設けられ、ボトム部17には流体の出入り用の下部ノズル(流体の出入口)21が設けられており、上部ノズル19と下部ノズル21とは、ハウジング本体9の軸線SLに直交する方向に突き出すように設けられている。
The
ヘッダキャップ10には、流体の出入り用の管路(流体の出入口)10aが設けられており、袋ナット23の締め付けによってハウジング5の上端に固定されている。また、ボトムキャップ11にも同様に、流体の出入り用の管路(流体の出入口)11aが設けられており、袋ナット23の締め付けによってハウジング本体9の下端に固定されている。
The
ハウジング5内に収容された中空糸膜束3の下端部、及び上端部の内部には、複数本の中空糸膜2の密度分布の偏りを低減するために、偏り規制部材25A,25Bが配置されている。偏り規制部材25A,25Bは、例えば、板状または棒状(柱状)を適宜に選択できる。本実施形態では中空糸膜束3の両端部に偏り規制部材25A,25Bが挿入されており、中空糸膜束3の両端部において中空糸膜2の密度分布の偏りを低減している。なお、偏り規制部材25A,25Bは、中空糸膜束3のいずれか一方の端部にのみ挿入された態様も可能であり、その態様であっても、いずれか一方に挿入された偏り規制部材25A,25Bにより、中空糸膜束3の一方側の端部で中空糸膜2の密度分布の偏りを低減する。
In order to reduce the deviation of the density distribution of the plurality of
本実施形態では、板状の偏り規制部材の一例として二枚の矩形平板が直交するように交差して形成された断面X字状のクロス板25A,25Bを例に説明する。クロス板25A,25Bは、二枚の矩形平板の交線部分25bが中空糸膜束3の長手方向に沿うように配置されている。クロス板25A,25Bは、交線部分25bから放射状に突き出た四枚の板片部25a(図4、及び図5参照)を備えており、中空糸膜束3の上端部、または下端部は四枚の板片部25aによって略均等に四分割されており、中空糸膜2の密度分布の偏りが是正されている。
In the present embodiment, as an example of a plate-shaped deviation regulating member,
なお、クロス板25A,25Bは、上部ノズル19または下部ノズル21との対面側を避けて接着固定層7A,7B内に配置されている。具体的には、各板片部25aの側縁25cは、上部ノズル19または下部ノズル21の中心線CLからずれて配置されている。
The
中空糸膜束3の両端部には、それぞれ整流筒27,28が装着されている。整流筒27,28は、上部ノズル19または下部ノズル21の近傍において中空糸膜束3とハウジング本体9の内面との間隔を保持するために設けられる。整流筒27,28は、中空糸膜束3の外周を囲むように設けた筒状体であり、一部分が接着固定層7A,7Bに埋設されて固定されている。本実施形態では、中空糸膜束3の両端部を整流筒27,28で囲んでおり、ろ過時に生じる強い振動から中空糸膜2の両端部を保護することができる。なお、整流筒27,28は、中空糸膜束3のいずれか一方にのみ配置した態様も可能であり、その態様の場合、いずれか一方に配置された整流筒27,28により、中空糸膜2の一方側の端部で強い振動から保護することができる。
On both ends of the hollow
上端部側の整流筒27のハウジング本体9の軸線SLに沿った方向(中空糸膜束3の長手方向)の長さは、接着固定層7Aの内端面74から上部ノズル19の内側の開口19aを越える下方位置まで延びていることが好ましく、開口19aに対面することで流体の流れに干渉する程度の長さを有することが好ましい。同様に、下端部側の整流筒28の長さは、接着固定層7Bの内端面72から下部ノズル21の内側の開口21aを越える上方位置まで延びていることが好ましく、開口21aに対面することで流体の流れに干渉する程度の長さを有することが好ましい。なお、以下の説明では、上部ノズル19側の整流筒は通常目皿27として説明し、下部ノズル21側のスカート目皿28として説明する。
The length of the rectifying
通常目皿27は円筒状であり、一方の端部にはフランジ部27aが形成されている。フランジ部27aは、通常目皿27をハウジング本体9内の所定位置にセッティングするために、ヘッダ部15に形成された段差部15aに当接して係止される。また、通常目皿27には、流体が通過する複数の流路孔27bが周方向に沿って形成されている。複数の流路孔27bは、通常目皿27の周方向の一部領域(閉鎖領域)27cを避けて形成されている。
Usually, the
具体的には、通常目皿27の横断面において、全周(360度)に対して一定の角度θの範囲(60度〜120度)には流路孔27bが形成されずに閉鎖壁部27cが形成されている。通常目皿27は、閉鎖壁部27cが上部ノズル19の内側の開口19aに対面し、閉鎖壁部27cの中心付近が上部ノズル19の中心線CLに略一致するように配置される。その結果、通常目皿27の流路孔27bは、上部ノズル19との対面側を避け、且つ周方向に沿って複数形成された態様を具現化している。上部ノズル19に対面する位置に閉鎖壁部27cを配置することで、被処理水は迂回しながら上部ノズル19から排出されるようになり、局所的な高速流れの発生を抑え、中空糸膜2に対するダメージを効果的に抑えて寿命を延ばすことが可能になる。
Specifically, in the cross-section of the
図3に示されるように、スカート目皿28は円筒状であり、下端部が接着固定層7B内に埋設されて固定されている。
As shown in FIG. 3, the
また、図1、及び図6に示されるように、中空糸膜束3の長手方向の中央部分の外周にはネット状の偏流抑制部29が巻き付けられて装着されている。偏流抑制部29の巻数は一重であり、液体の偏流を抑制する一方で、過度の流速抵抗が生じないように配慮されている。また、一重巻きにすることで、サイズの拡大を抑えることにも有効である。
As shown in FIGS. 1 and 6, a net-shaped
図1〜図3に示されるように、ハウジング5内には、上下の位置にそれぞれ接着固定層7A,7Bが形成されている。上側の接着固定層7Aは、中空糸膜束3の上端部の中空糸膜2同士、及びクロス板25Aを内包して固着一体化し、さらに通常目皿27の上部を埋設一体化してヘッダ部15ハウジング本体9の内面に固定している。下側の接着固定層7Bは、中空糸膜束3の下端部の中空糸膜2同士、及びクロス板25Bを内包して固着一体化し、さらにスカート目皿28の下部を埋設一体化してボトム部17の内面に固定している。
As shown in FIGS. 1 to 3, adhesive fixing layers 7 </ b> A and 7 </ b> B are formed in the upper and lower positions in the
上側の接着固定層7Aと下側の接着固定層7Bとにより、ハウジング5内は、三つの空間に区画されている。この三つの空間のうち、ヘッダキャップ10内に形成された空間とボトムキャップ11内に形成された空間は、中空糸膜2の端部の開口Pが露出する第1の領域A1であり、下側の接着固定層7Bと上側の接着固定層7Aとの間に形成されたハウジング本体9内の空間は、中空糸膜2を挟んで第1の領域A1に連通する第2の領域A2である。
The inside of the
本実施形態に係る中空糸膜モジュール1では、外圧ろ過を想定しており、例えば、下部ノズル21は被処理水の導入口として利用され、下部ノズル21を介して第2の領域A2内に被処理水を受け入れる。また、上部ノズル19は、被処理水の循環用或いは被処理水の濃縮用の排出口として利用され、第2の領域A2内を通る被処理水をハウジング本体9から排出する。一方で、中空糸膜2を透過したろ過水は第1の領域A1に抜け、ヘッダキャップ10及びボトムキャップ11の各管路10a,11aから排出される。
In the hollow
次に、本実施形態に係る中空糸膜モジュールの製造方法について図6、図7を参照して説明する。図6は、中空糸膜モジュールを製造するために、事前に組み立てられるモジュール前躯体の分解斜視図であり、図7は中空糸膜モジュールの分解斜視図である。 Next, the manufacturing method of the hollow fiber membrane module which concerns on this embodiment is demonstrated with reference to FIG. 6, FIG. FIG. 6 is an exploded perspective view of a module precursor that is pre-assembled to manufacture a hollow fiber membrane module, and FIG. 7 is an exploded perspective view of the hollow fiber membrane module.
モジュール前躯体50は、ハウジング本体9を形成するための接着固定層形成容器51を備えている。接着固定層形成容器51は、円筒状の本体容器51aと、本体容器51aの上部に液密に固定される上部容器(以下、「ヘッダ容器」という)51bと、本体容器51aの下部に液密に固定される下部容器(以下、「ボトム容器」という)51cと、を備えている。ヘッダ容器51bには上部ノズル19が設けられ、ボトム容器51cには下部ノズル21が設けられている。ヘッダ容器51bは通常目皿27を収容した状態で本体容器51aの上端部に液密に接着固定され、ボトム容器51cはスカート目皿28を収容した状態で本体容器51aの下端部に液密に接着固定される。
The
中空糸膜束3は、複数本の中空糸膜2を束ねることで形成される。中空糸膜束3の両端部には、センタリング用の挿入体53が差し込まれている。挿入体53は断面X字状であり、複数本の中空糸膜2の密度分布の偏りを是正するという機能も有している。上下に挿入された挿入体53は所定の位置で切断され、その結果、中空糸膜エレメント4が製造された際にはクロス板25A,25Bになる。
The hollow
中空糸膜束3の外周には、ネット状の偏流抑制部29が巻き付けられる。中空糸膜束3は、挿入体53が両端部に挿入され、偏流抑制部29が巻き付けられた状態で接着固定層形成容器51に挿入される。接着固定層形成容器51の両端には、それぞれPキャップ55があてがわれており、Pキャップ55に中空糸膜束3の両端が当接してセッティングされる。
A net-shaped
Pキャップ55には、接着剤を注入するための孔(接着剤注入口)55aが形成されており、所定の接着剤が接着剤注入口55aから注入されて接着層が形成される。接着層は、所定の位置で切断されて中空糸膜エレメント4が製造された際には接着固定層7A,7Bになる。
A hole (adhesive injection port) 55a for injecting an adhesive is formed in the
接着剤の注入・硬化は遠心力を利用した、いわゆる遠心接着法で行ってもよいし、静置下で強制的に接着剤を注入して硬化させる所謂、静置接着法で行うこともできる。遠心接着法で行う方が、接着固定層7A,7Bを形成した場合の内側表面における中空糸膜2の外表面の被覆層が均一にでき、膜破断を起こし難いので好ましい。なお、遠心接着法の場合には、ノズルを上向きにした状態で水平にして回転させることが定法として行われている。また、遠心接着法の場合には、接着剤が流動化しなくなる程度まで硬化反応が進んだ段階で回転を停止し、次いで、オーブン等で加温して実用的な硬化状態まで反応を完了させることが好ましい。
The injection / curing of the adhesive may be performed by a so-called centrifugal bonding method using centrifugal force, or may be performed by a so-called stationary bonding method in which the adhesive is forcibly injected and cured under standing. . The centrifugal bonding method is preferred because the coating layer on the outer surface of the
ヘッダ容器51b側に形成された接着層の界面は、上部ノズル19の近傍で、上部ノズル19の内側の開口19aに進入しない位置に形成される。また、ボトム容器51c側に形成された接着層の界面は、下部ノズル21の近傍で、下部ノズル21の内側の開口21aに進入しない位置に形成される。ヘッダ容器51b側に形成された接着層の界面は、中空糸膜エレメント4が製造された際には、接着固定層7Aの下端面74になる。また、ボトム容器51c側に形成された接着層の界面は、中空糸膜エレメント4が製造された際には、接着固定層7Bの上端面72になる。
The interface of the adhesive layer formed on the
なお、本実施形態では、ヘッダ容器51bとPキャップ55とが別体として構成され、ボトム容器51cとPキャップ55とが別体として構成された例に説明したが、ボトム容器とPキャップ部分(端部容器部分)、またはヘッダ容器とPキャップ部分(端部容器)とが一体として形成された容器状を成していてもよい。また、接着剤は、端部容器部分に接着剤注入口を設けておき、その注入口から注入してもよいし、ボトム部やヘッダ部の中空糸膜束の中央寄りの開口端から直接注入することもできる。また、ボトム容器やヘッダ容器に設けられているノズルから直接注入することも可能である。
In this embodiment, the
接着剤の硬化により、中空糸膜束3の端部、挿入体53、及び各整流筒27,28は一体化され、さらに接着層を介して接着固定層形成容器51の内面に固定されてモジュール前躯体50が形成される。その後、モジュール前躯体50の両端を所定の位置で部分的に切断し、中空糸膜2の端部の開口Pを形成して中空糸膜エレメント4を完成させる。
Due to the curing of the adhesive, the end of the hollow
なお、本実施形態では、接着固定層形成容器51に接着層が固着されて、そのままハウジング本体9となる態様を説明しているが、例えば、カートリッジ型モジュール用の中空糸膜エレメントの場合には、接着固定層形成容器51を硬化後の接着剤との接着力が弱い材質で構成し、かつ、剥離可能な構造としておくことによって、接着剤を硬化させた後に接着固定層形成容器51を剥離除去するように構成させることも可能である。
In the present embodiment, an embodiment is described in which the adhesive layer is fixed to the adhesive fixing
図7に示されるように、中空糸膜エレメント4の両端部には、袋ナット23が螺合する雄ねじが形成されている。中空糸膜エレメント4の両端部のそれぞれには、配管と接続するためのボトムキャップ11またはヘッダキャップ10が、Oリングなどのシール部材12を介して装着され、袋ナット23によって締結固定されて中空糸膜モジュール1が完成する。なお、本実施形態に係る中空糸膜モジュール1は、外表面スキン層にて微粒子を捕捉する外圧ろ過に用いられ、また、ろ過方式は、デッドエンドろ過(全量ろ過)、クロスフローろ過のいずれも使用できる。
As shown in FIG. 7, male threads to which the
次に、本実施形態に係る中空糸膜モジュール1を超純粋製造用のろ過装置100に設置した態様の一例について図8を参照して説明し、さらに、本実施形態に係る中空糸膜モジュール1を用いたろ過方法について説明する。なお、この超純粋製造用のろ過装置100において、外圧ろ過でのクロスフローろ過方式を想定している。
Next, an example of an aspect in which the hollow
図8に示されるように、ろ過装置100は、例えば、超純水の保安用フィルター用途であり、下部ノズル21から中空糸膜2の外側である第2の領域A2に被処理水を供給し、中空糸膜2の内部(中空部)側にろ過し、中空糸膜束3の両端部側である第2の領域A1からろ過水(超純水)を排出する。また、循環水(濃縮水)は上部ノズル19を通じて第2の領域A2から排出される。
As shown in FIG. 8, the
ろ過装置100は、中空糸膜モジュール1の下部ノズル21に接続されて被処理水を供給する供給配管101と、上部ノズル19に接続されて循環水を送り出す循環配管102とを備えている。さらに、供給配管101や循環配管102の途中には、圧力計や各種弁101a,102aなどが配設されている。また、ろ過装置100は、ろ過水の流路となる上部ろ過水排出管103と下部ろ過水排出管104とを備えている。上部ろ過水排出管103や下部ろ過水排出管104はろ過水の合流管105に接続されており、合流管105は外部の配管(図示せず)に連絡している。なお、合流管105には、圧力計や各種弁105aなどが配設されている。
The
中空糸膜モジュール1は通常目皿27が収容された上部ノズル19側が上になるように縦に配置され、上部ノズル19が循環配管102に接続され、また、ヘッダキャップ10の管路10aが上部ろ過水排出管103に接続される。また、下部ノズル21は供給配管101に接続され、ボトムキャップ11の管路11aが下部ろ過水排出管104に接続される。
The hollow
超純粋などの被処理水は、供給配管101から下部ノズル21を通じて所定の圧力で中空糸膜モジュール1の第2の領域(1次側の領域)A2に導入される。ハウジング本体9内では、導入された被処理水の一部が中空糸膜2でろ過されて中空部に至り、ろ過水として上方または下方に移動する。上方または下方に移動したろ過水は、中空糸膜2の端部の開口Pからヘッダキャップ10またはボトムキャップ11内の第1の領域(2次側の領域)A1に抜け、各管路10a,11a、上部ろ過水排出管103、または下部ろ過水排出管104を通って合流管105に排出され、外部配管を通じて採取される。一方で、中空糸膜2を透過せずにハウジング本体9内の第2の領域A2を上昇する被処理水は、循環水として上部ノズル19から排出され、循環配管102に送り出される。
Water to be treated such as ultrapure is introduced into the second region (primary side region) A2 of the hollow
上記のろ過方法により、中空糸膜2の破損を起こすことなく良好な水質のろ過水を長期間安定して得ることができる。また、供給した水量の約2〜5%を上部ノズル19から循環水として流出させながらろ過運転を行うのが好ましい。このようにすると、中空糸膜2によって排除された微粒子等が中空糸膜モジュール1外に排出されるので、膜面の閉塞を起こし難くなり一層長期間にわたって安定したろ過水量を得ることができる。
By the above filtration method, filtered water with good water quality can be stably obtained for a long time without causing damage to the
また、ボトムキャップ11に接続された下部ろ過水排出管104はエルボで立ち上がり、ヘッダキャップ10に接続された上部ろ過水排出管103に合流している。上下両方の整流筒(スカート目皿28、通常目皿27)が同一構造ではないので、ろ過水の中空糸膜モジュール1内での流動抵抗と各ろ過水排出管103,104での流動抵抗とがバランスし、結果として上部ろ過水排出管103からのろ過水量と下部ろ過水排出管104からのろ過水量とがほぼ同量になる。従って、ヘッダキャップ10、およびボトムキャップ11から流出するろ過水量をバランスさせるために各ろ過水排出管103,104に流量調整用弁を設ける必要が無くなり、結果として弁の数を減らせるメリットもある。なお、超純水のファイナルフィルター用途において、配管中に空気溜まりができないように下側から被処理水を供給し、ろ過水を上側に導出する方法であってもよい。
In addition, the lower
次に、本実施形態に係る中空糸膜モジュール1の下端部及び上端部の構成について更に詳しく説明し、さらに中空糸膜モジュール1の効果について説明する。
Next, the configuration of the lower end and the upper end of the hollow
図2に示されるように、上側の接着固定層7Aは、中空糸膜2の内部に連通する開口Pが露出する中空糸膜束3の端面に面一となる上端面(外端面)73と、通常目皿27内に形成された下端面(内端面)74とを有する。通常目皿27の上部は接着固定層7Aに固定され、クロス板25Aは接着固定層7Aに内包されている。そして、接着固定層7A内においてクロス板25Aと通常目皿27とは中空糸膜束3の長手方向で離間している。この離間寸法d1は、例えば、接着固定層7Aの厚みが55mm程度の一般的な中空糸膜モジュール1の場合には、1mm〜50mmであればよく、特に、20mm〜45mmが好ましい。
As shown in FIG. 2, the upper
さらに、クロス板25Aは、上側の接着固定層7Aに内包された状態で中空糸膜束3の長手方向に沿って延在しており、接着固定層7Aの上端面73に面一となる上端部(外端部)25sと接着固定層7A内に配置された下端部(内端部)とを有する。そして、クロス板25Aの上端部25sから下端部25tまでの長さL1は、クロス板25Aの下端部25tから接着固定層7Aの下端面74までの長さL2よりも小さくなっている。
Furthermore, the
図3に示されるように、下側の接着固定層7Bは、中空糸膜束3の端面に面一となる下端面(外端面)71と、スカート目皿28内に形成された上端面(内端面)72とを有する。スカート目皿28の下部は接着固定層7Bに固定され、クロス板25Bは接着固定層7Bに内包されている。そして、接着固定層7B内においてクロス板25Bとスカート目皿28とは中空糸膜束3の長手方向で離間している。この離間寸法d2は、例えば、接着固定層7Bの厚みが 55mm程度の一般的な中空糸膜モジュール1の場合には、1mm〜50mmであればよく、特に、20mm〜45mmが好ましい。
As shown in FIG. 3, the lower adhesive fixing layer 7 </ b> B includes a lower end surface (outer end surface) 71 that is flush with the end surface of the hollow
さらに、クロス板25Bは、下側の接着固定層7Bに内包された状態で中空糸膜束3の長手方向に沿って延在しており、接着固定層7Bの下端面71に面一となる下端部(外端部)25kと接着固定層7B内に配置された上端部(内端部)25mとを有する。そして、クロス板25Bの下端部25kから上端部25mまでの長さL3は、クロス板25Bの上端部から接着固定層7Bの上端面72までの長さL4よりも小さくなっている。
Further, the
さらに、本実施形態では、クロス板25A,25Bの高さ(中空糸膜束3の長手方向における長さ)を接着固定層7A,7Bの厚みで割った値、つまり、偏り規制部材高さ/接着固定層7A,7B厚が0.1倍以上で、且つ0.5倍よりも小さい範囲であることが好ましい。
Furthermore, in this embodiment, the value obtained by dividing the height of the
次に、接着固定層7A,7Bや、通常目皿27、スカート目皿28に対するクロス板25A,25Bの寸法や配置を上記のように構成することで奏せられる効果について図9を参照して説明する。なお、図9は、本実施形態に係る中空糸膜モジュール1と、従来型を想定した比較例に係る中空糸膜モジュール200とを示しており、(a)は下側の接着固定層7Bを模式的に示す縦断面図であり、(b)は(a)のb−b線に沿った模式的な断面図である。また、(c)は比較例に係る中空糸膜モジュール200の下側の接着層を模式的に示す縦断面図であり、(d)は(c)のd−d線に沿った模式的な断面図である。
Next, referring to FIG. 9, the effects obtained by configuring the dimensions and arrangement of the
本発明者らは、比較例に係る中空糸膜モジュール(以下「比較例」という)200を超純水製造用のろ過装置に設置し、外圧ろ過によって所定の水処理を実施したところ、比較的短期間で中空糸膜201の破断が生じてしまうことを見出した。そこで、本発明者らは、この破断箇所Bを検証したところ、挿入物202(偏り規制部材25A,25B)が中空糸膜束内に挿入されている態様において、中空糸膜201の破断箇所Bは不規則に生じるものではなく、整流筒203内で接着固定層7Bから突き出した中空糸膜201の根本部分で発生していることが判明した(図9(c)参照)。さらに、破断箇所Bは、丁度、棒状または板状の挿入物202が配置されている真上(または真下)の近傍であることが判明した(図9(d)参照)。
The inventors of the present invention installed a hollow fiber membrane module (hereinafter referred to as “comparative example”) 200 according to a comparative example in a filtration device for producing ultrapure water, and carried out a predetermined water treatment by external pressure filtration. It has been found that the
そして、この原因を究明すべく比較例200を検証したところ、比較例200では、挿入物202の寸法が長いために、その上端が整流筒203の近傍にまで達しており、その結果、中空糸膜201の根本部分と挿入物202との距離は極めて短くなっていることが判明した。更に、この距離が短いことに起因し、比較例200では、挿入物202を挟んで隣接する中空糸膜201同士の隙間が接着固定層205内で吸収されず、中空糸膜201の根本部分にまで現れて中空糸膜201の密度が疎になる隙間SLが生じていることが判明した。そして、本発明者らは、外圧ろ過時に整流筒203内に入りこんでろ過される被処理水のうち、この隙間SLを流れる流量が局所的に増え、その結果としてハウジング内での流れが不均一(偏流)となり、隙間SL近傍の中空糸膜201の振れが大きくなって過負荷がかかり、ろ過流量を大きくした際に破損が生じ易くなるのではないかと推察した。
And when the comparative example 200 was verified in order to investigate this cause, in the comparative example 200, since the dimension of the
ここで、上記の中空糸膜201の根本部分と挿入物202との距離を伸ばすために接着層205を厚くすることは、中空糸膜201の透過性能にも影響を与えるので実質的には難しい。また、通常、挿入物202は、複数本の中空糸膜201の偏りを低減するという効果に加え、接着剤の投入量を減らせるという効果があるので当業者による一般的な考えでは、挿入物202の寸法を短くするという発想は生まれない。
Here, it is substantially difficult to increase the thickness of the
しかしながら本発明者らは、上記の課題を着想したことに起因して逆転の発想を行い、図9(a)、(b)に示されるように、クロス板(偏り規制部材)25A,25Bの寸法を短くし、更に、接着固定層7A,7Bや整流筒27,28に対する偏り規制部材25A,25Bの寸法や配置を工夫したところ、ろ過処理能力を落とさずに中空糸膜2の根元部分の破断を解消でき、更に、中空糸膜2の寿命を飛躍的に向上させることができた。
However, the present inventors made the idea of reverse rotation due to the idea of the above problem, and as shown in FIGS. 9A and 9B, the cross plates (bias regulating members) 25A and 25B When the dimensions are shortened and the dimensions and arrangement of the
つまり、本実施形態に係る中空糸膜モジュール1では、下部側の接着固定層7B内において偏り規制部材25Bとスカート目皿(整流板)28とを中空糸膜束3の長手方向で離間させる構成であり、または上部側の接着固定層7A内において偏り規制部材25Aと通常目皿(整流板)27とを中空糸膜束3の長手方向で離間させる構成なので、中空糸膜2の根本部分と偏り規制部材25A,25Bとの距離を伸ばし易くなり、従って偏り規制部材25A,25Bの配置に起因した隙間が中空糸膜2の根本部分に現れ難くなり、ろ過流量を大きくしても破損が生じ難くなる。その結果として、中空糸膜2の寿命を延ばし、安定して良好な水質の水を継続的に供給できる。
That is, in the hollow
さらに、本実施形態では、接着固定層7A,7B内の領域において、偏り規制部材25A,25Bが配置された外端面71,73寄りの領域の厚みは、中空糸膜2の根本部分に近い内端面72,74寄りの領域の厚みよりも小さくなり、結果的に偏り規制部材25A,25Bの配置に起因した隙間が中空糸膜2の根本部分で生じないような十分な距離を確保し易くなるので、中空糸膜2の根本部分での破損を効果的に抑え易くなる。
Furthermore, in the present embodiment, in the regions within the
なお、本実施形態では、偏り規制部材25A,25Bの高さを接着固定層7A,7Bの厚みで割った値、つまり、偏り規制部材高さ/接着固定層厚が0.1倍以上で、且つ0.5倍よりも小さい範囲である。ここで、偏り規制部材高さ/接着固定層厚が0.5倍以上であると、偏り規制部材25A,25Bの影響を受けてハウジング5内の流れが不均一(偏流)になる可能性が推察され、一方で、0.1倍未満では、製造特に、偏り規制部材25A,25Bとしての機能を十分に発揮できなくなって中空糸膜束3がハウジング5内でばらついていたり、また、モジュール組立時に中空糸膜束3を所定のサイズで保持し難くなる。
In the present embodiment, the value obtained by dividing the height of the
また、本実施形態では、下側及び上側の両方の接着固定層7A,7Bにおいて、それぞれ偏り規制部材25A,25Bが内包されると共に、それぞれ整流筒27,28の一部が固定され、両方の接着固定層7A,7B内において偏り規制部材25A,25Bと整流筒27,28とは、それぞれ中空糸膜束3の長手方向で離間している。従って、両方の偏り規制部材25A,25Bによって中空糸膜束3の両端部での中空糸膜2の偏りが低減されると共に、両方の整流筒27,28によって中空糸膜2を強い振動から保護できる。さらに、両方の接着固定層7A,7B内において偏り規制部材25A,25Bと整流筒27,28とは、それぞれ中空糸膜束3の長手方向で離間しているので、中空糸膜束3の両端部において中空糸膜2の根本部分の破損を効果的に抑えることができる。
Further, in this embodiment, in both the lower and upper
さらに本実施形態に係る偏り規制部材25A,25Bは中空糸膜束3の長手方向に沿って延在する平板状のクロス板25A,25Bなので、中空糸膜2を面で仕切易くなり、複数本の中空糸膜2を均等な本数に分割し易くなって偏りを効果的に低減できる。
Furthermore, since the
さらに、本実施形態に係る中空糸膜モジュール1は、中空糸膜束3の外周に装着されたネット状の偏流抑制部29を備えているので、複数本の中空糸膜2同士の隙間が小さくなり、ハウジング5内の偏流を抑制できる。特に、偏流抑制部29は中空糸膜束3の外周に巻き付けられて装着されており、その巻数は、最低限の一重であるために、サイズの拡大を抑えることに有効である。
Furthermore, since the hollow
さらに、本実施形態に係る通常目皿27には、上部ノズル(出入口)19との対面側を避け、且つ周方向に沿って複数の流路孔27bが形成されている。例えば、上部ノズル(出入口)19との対面側に流路孔27bを形成すると、その流路孔27bを通って液体が高速で流れ易い状態になり、中空糸膜2へのダメージが大きくなると想定される。しかしながら、本実施形態では、上部ノズル19(出入口)19との対面側を避け、且つ周方向に沿って複数の流路孔27bを形成することで、通常目皿27内から被処理水が迂回して各流路孔27bを通って上部ノズル19から排出されるようになるので、被処理水が局所的に高速になってしまうことを防ぐことができる。
Further, the
さらに、本実施形態に係る偏り規制部材25A,25Bは、下部ノズル(出入口)21または上部ノズル(出入口)19と対面側を避けて接着固定層7A,7B内に配置されている。この態様によれば、被処理水が、局所的に高速で流れて中空糸膜2にダメージを与えてしまうことを抑止できる。
Furthermore, the
次に、本実施形態に係る中空糸膜モジュールを構成する各要素、および、その変形例について、更に詳しく説明する。 Next, each element which comprises the hollow fiber membrane module which concerns on this embodiment, and its modification are demonstrated in detail.
(中空糸膜)
中空糸膜としては、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜、及び精密ろ過膜を用いることができる。中空糸膜の素材は特に限定されず、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4−メチルペンテン)、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられ、また、これらの複合素材も使用できる。
(Hollow fiber membrane)
As the hollow fiber membrane, a reverse osmosis membrane, a nanofiltration membrane, an ultrafiltration membrane, and a microfiltration membrane can be used. The material of the hollow fiber membrane is not particularly limited. Polysulfone, polyethersulfone, polyacrylonitrile, polyimide, polyetherimide, polyamide, polyetherketone, polyetheretherketone, polyethylene, polypropylene, poly (4-methylpentene), ethylene -Vinyl alcohol copolymer, cellulose, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polytetrafluoroethylene and the like, and these composite materials can also be used.
また、中空糸膜の形状としては、好ましくは内径50μm〜3000μm、より好ましくは500〜2000μmであり、外径に対する内径の比(内/外径比)が0.3〜0.8のものが好適に使用される。
特にろ過能力はより高い方が良く、ろ過速度を早めるため、0.8ml/min/cm2 at 0.1MPa、25℃以上のろ過能力を有する中空糸膜を用いることが好ましい。なお、破裂強度、圧縮強度が高い材質のもので、0.5MPa以上の耐圧性を有するものが好ましい。
The hollow fiber membrane preferably has an inner diameter of 50 μm to 3000 μm, more preferably 500 to 2000 μm, and a ratio of the inner diameter to the outer diameter (inner / outer diameter ratio) of 0.3 to 0.8. Preferably used.
In particular, a higher filtration capacity is better, and in order to increase the filtration rate, it is preferable to use a hollow fiber membrane having a filtration capacity of 0.8 ml / min / cm 2 at 0.1 MPa and 25 ° C. or higher. A material having a high bursting strength and compressive strength and having a pressure resistance of 0.5 MPa or more is preferable.
(偏り規制部材)
上記の実施形態では、クロス板25A,25Bからなる偏り規制部材を例示するが、本来、偏り規制部材については、例えば、断面形状が円形や楕円形、または四角形、六角形等の多角形、あるいは星型形状や板状を採用でき、円形や楕円形の場合には、中空糸膜に接触したときに中空糸膜に損傷を与え難い点で有利である。
(Bias control member)
In the above embodiment, the bias regulating member composed of the
また、偏り規制部材の太さは、円形、楕円、または多角形の場合には、中空糸膜の外径の5倍以上20倍以下であることが、中空糸膜の密度分布を制御し易い点から好ましい。なお、ここでいう「太さ」とは、偏り規制部材の長さ方向においてその断面積が最も大きい部分の円相当直径を意味する。ここで、中空糸膜の外径は0.6mm〜2.5mmが一般的であるので、具体的には3mm〜50mmの範囲から選ばれるが、3mm〜30mmの範囲が好ましく、5mm〜20mmの範囲が特に好ましく用いられる。 In addition, when the thickness of the bias regulating member is a circle, an ellipse, or a polygon, it is easy to control the density distribution of the hollow fiber membrane to be 5 to 20 times the outer diameter of the hollow fiber membrane. It is preferable from the point. Here, the “thickness” means the equivalent circle diameter of the portion having the largest cross-sectional area in the length direction of the bias regulating member. Here, since the outer diameter of the hollow fiber membrane is generally 0.6 mm to 2.5 mm, specifically, it is selected from a range of 3 mm to 50 mm, preferably a range of 3 mm to 30 mm, and 5 mm to 20 mm. A range is particularly preferably used.
また、偏り規制部材が板状の場合には、中空糸膜の密度分布を制御し易いという上記と同様の理由でその平均厚みが中空糸膜の外径の3倍以上15倍以下であることが好ましい。なお、偏り規制部材の先端部分を錐状にするなどして中空糸膜束3内に挿入しやすい形状にしておくと好適である。
Further, when the bias regulating member is plate-like, the average thickness thereof is not less than 3 times and not more than 15 times the outer diameter of the hollow fiber membrane for the same reason as described above that it is easy to control the density distribution of the hollow fiber membrane. Is preferred. In addition, it is preferable to make the tip of the bias regulating member into a shape that can be easily inserted into the hollow
偏り規制部材の材質としては、高分子材料、無機材料、金属材料等を広く用いることができて特に限定されないが、接着固定層を構成する接着剤との相性が良くて十分な接着効果を期待でき、かつ、接着剤と同等又はそれ以上の引張弾性率を有するのが好ましく用いられる。 The material of the bias regulating member is not particularly limited as a polymer material, an inorganic material, a metal material, etc. can be widely used. However, it is compatible with the adhesive constituting the adhesive fixing layer, and a sufficient adhesive effect is expected. It is preferably used that has a tensile modulus equal to or higher than that of the adhesive.
(偏流抑制部)
中空糸膜束を被覆するネット状の偏流抑制部に関しては、素材は特に限定されず、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4−メチルペンテン)、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等が挙げられ、また、これらの複合素材も使用できる。
(Diffusion suppression part)
The material for the net-like drift suppressing part that covers the hollow fiber membrane bundle is not particularly limited, and polysulfone, polyethersulfone, polyacrylonitrile, polyimide, polyetherimide, polyamide, polyetherketone, polyetheretherketone, polyethylene , Polypropylene, poly (4-methylpentene), ethylene-vinyl alcohol copolymer, cellulose, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether A copolymer etc. are mentioned and these composite materials can also be used.
なお、中空糸膜束への装着を考慮すると、偏流抑制部は、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等が好ましい。 In consideration of mounting to the hollow fiber membrane bundle, the drift suppressing part is composed of polyamide, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether. A copolymer or the like is preferred.
(接着固定層)
接着固定層は、所定の接着剤の注入・硬化によって形成される。この接着剤としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、シリコン樹脂等の高分子材料が好ましい。中でも、超純水用途に用いるので、ろ過水の水質(接着剤の溶出物由来の異物やトータル有機物成分(一般的に言われるTOC成分)より、エポキシ樹脂が特に好ましい。
(Adhesive fixing layer)
The adhesive fixing layer is formed by injecting and curing a predetermined adhesive. The adhesive is preferably a polymer material such as an epoxy resin, a urethane resin, an epoxy acrylate resin, or a silicon resin. Especially, since it uses for an ultrapure water use, an epoxy resin is especially preferable from the quality of filtered water (The foreign material derived from the effluent of an adhesive agent, or a total organic substance component (generally called TOC component)).
また、これらの接着剤によって形成される接着固定層7A,7Bは、使用中に生じる差圧に耐え得る耐圧性を有することが必要であり、そのためには適度な硬さを有していることが望ましい。一方、物理洗浄時等の流体の流れによる中空糸膜の破断をより長期間確実に防止するために、適度な柔らかさを有した接着剤を使用することが望ましい。
Further, the
以下の実施例及び比較例においては、中空糸膜としてポリスルホン製限外ろ過膜とモジュールケースを使用した。その特性を以下に示す。 In the following Examples and Comparative Examples, polysulfone ultrafiltration membranes and module cases were used as hollow fiber membranes. The characteristics are shown below.
[ポリスルホン製限外ろ過膜について]
内径/外径:0.6mm/1.0mm、
外表面積換算短糸透水量:500LMH(膜有効長5cmでの測定値)、
破断強度:5.5MPa、
破断伸度:80%。
中空糸膜の透水量は、25℃の限外ろ過水を長さ50mmの中空糸膜の内面から外面へ透過させたときのろ過水の量(LMH)である。透水量の計算にあたり有効膜面積は外面で換算した。中空糸膜の破断強度及び破断伸度は、(株)島津製作所製のオートグラフAGS−5Dを使用し、サンプルの長さ30mm、引っ張りスピード50mm/分で測定した。
破断強度(MPa)は、中空糸膜1本当たりの破断時の荷重を、引っ張る前の膜の断面積で割ることによって算出される値である。破断伸度(%)は元の長さに対する破断に至るまでに伸びた長さの比である。
[About polysulfone ultrafiltration membranes]
Inner diameter / outer diameter: 0.6 mm / 1.0 mm,
External surface area equivalent short thread water permeability: 500 LMH (measured value at an effective membrane length of 5 cm),
Breaking strength: 5.5 MPa,
Elongation at break: 80%.
The amount of water permeated through the hollow fiber membrane is the amount of filtered water (LMH) when ultrafiltrated water at 25 ° C. is permeated from the inner surface to the outer surface of the hollow fiber membrane having a length of 50 mm. In calculating the water permeability, the effective membrane area was converted on the outer surface. The breaking strength and breaking elongation of the hollow fiber membrane were measured using an autograph AGS-5D manufactured by Shimadzu Corporation at a sample length of 30 mm and a pulling speed of 50 mm / min.
The breaking strength (MPa) is a value calculated by dividing the breaking load per hollow fiber membrane by the cross-sectional area of the membrane before pulling. The elongation at break (%) is the ratio of the length stretched to break to the original length.
[中空糸膜モジュール作製に用いたケースサイズ]
筒状ケースとして、以下の示す仕様の透明ポリスルホン製のものを使用した。
ろ過領域における円筒部内径/外径:154mm/170mm、
ノズル部における円筒部内径/外径:162mm/183mm、
ノズルの内径:58mm、
筒状ケースの長さ/ノズルの中心間距離:1050mm/872mm。
[Case size used for hollow fiber membrane module production]
A cylindrical case made of transparent polysulfone having the following specifications was used.
Cylindrical inner diameter / outer diameter in the filtration region: 154 mm / 170 mm,
Inner diameter / outer diameter of cylindrical part in nozzle part: 162 mm / 183 mm,
Nozzle inner diameter: 58 mm,
Length of cylindrical case / distance between nozzle centers: 1050 mm / 872 mm.
[ろ過評価方法とリークチェック方法]
図1に示すろ過装置を用いて、外圧ろ過にて運転を行った。評価を実施する前には、リーク検査を以下のようにして行った。
すなわち、両端の配管接続用キャップを取り外した後、モジュールを水槽に浸漬して内部を純水で満たした。次いで片側のノズルには栓を施して密閉状態とし、他のノズルには空気配管を接続した。0.1MPaまで徐々に空気圧を印加し、モジュール両端を観察して中空部から気泡が継続して出てこないかどうかを確認した。
[Filtration evaluation method and leak check method]
Operation was performed by external pressure filtration using the filtration device shown in FIG. Prior to the evaluation, a leak test was performed as follows.
That is, after removing the pipe connection caps at both ends, the module was immersed in a water tank to fill the interior with pure water. Next, the nozzle on one side was sealed with a stopper, and an air pipe was connected to the other nozzle. Air pressure was gradually applied to 0.1 MPa, and both ends of the module were observed to confirm whether or not air bubbles continued to emerge from the hollow portion.
[実施例1]
ポリスルホン製の中空糸膜11600本を、PE製ネット(タキロン製、商標名トリカルネット)で、全部を1束化とし、透明なポリスルホン製ハウジングに収納し、両端部をエポキシ樹脂で固定した中空糸膜モジュールを使用してろ過運転を行った。
[Example 1]
Hollow with 11600 polysulfone hollow fiber membranes made of PE net (Takiron, trade name Tricarnet), all in one bundle, housed in a transparent polysulfone housing, and both ends fixed with epoxy resin Filtration operation was performed using a thread membrane module.
中空糸膜束の端部には偏り規制部材として、接着固定層を形成させるエポキシ樹脂と同一組成のものを、高さ63mm、幅138mm、厚み5mmのクロス形状(クロス板)として用いた。また、クロス板は、下部ノズルまたは上部ノズルとの対面側を避けて接着固定層内に配置した。
なお、クロス板と整流筒との離間距離は22mm、接着層内のクロス板の高さは23mmであり、接着固定層の内端面からクロス板までの距離は28mmであった。
At the end of the hollow fiber membrane bundle, a bias regulating member having the same composition as the epoxy resin for forming the adhesive fixing layer was used as a cross shape (cross plate) having a height of 63 mm, a width of 138 mm, and a thickness of 5 mm. Moreover, the cross board was arrange | positioned in the adhesion fixing layer avoiding the facing side with a lower nozzle or an upper nozzle.
The separation distance between the cross plate and the flow straightening cylinder was 22 mm, the height of the cross plate in the adhesive layer was 23 mm, and the distance from the inner end surface of the adhesive fixing layer to the cross plate was 28 mm.
ろ過装置の所定の配管に中空糸膜モジュールを取り付け、非処理水として超純水をろ過した。該超純水は、河川水を精密ろ過膜と逆浸透膜およびイオン交換樹脂による処理、並びにUV殺菌処理を施して製造した。 A hollow fiber membrane module was attached to a predetermined pipe of the filtration device, and ultrapure water was filtered as untreated water. The ultrapure water was produced by treating river water with a microfiltration membrane, a reverse osmosis membrane and an ion exchange resin, and a UV sterilization treatment.
このとき、中空糸膜モジュールへの被処理水の供給流量はポンプ出口弁の開度を調整して流量が25m3/hになるようにした。 At this time, the supply flow rate of the water to be treated to the hollow fiber membrane module was adjusted to the flow rate of 25 m 3 / h by adjusting the opening degree of the pump outlet valve.
1ヶ月間ろ過運転を行った時点で運転を停止し、エアーを用いて、外圧にてリークチェックを実施したが(0.1MPa/2分間保持)、モジュール切断端面からのエアー漏れは観察されなかった。 When the filtration operation was performed for 1 month, the operation was stopped, and air was used to check for leaks at external pressure (0.1 MPa / 2 minutes hold), but no air leakage from the module cut end face was observed. It was.
該モジュールを解体して中空糸膜を取り出し、外表面をSEMで観察したところ、擦過傷等の異常は観られなかった。また、単糸透水量を測定したところ、480L/h/m2/100kPaであり殆ど変化が無かった。
また、接着固定層の界面部(内端面)近傍の中空糸膜束を毟り取り、界面を観察したが、中空糸束がクロス板の痕跡を残していない事(影響を受けていない事)を確認した。
When the module was disassembled and the hollow fiber membrane was taken out and the outer surface was observed with an SEM, no abnormalities such as scratches were observed. The measured single yarn water permeability is 480L / h / m 2 / 100kPa was little change.
In addition, the hollow fiber membrane bundle in the vicinity of the interface part (inner end face) of the adhesive fixing layer was scraped off and the interface was observed, but the hollow fiber bundle did not leave a trace of the cloth plate (not affected). confirmed.
なお、接着固定層を半分に分割し、偏り規制部材高さ/接着固定層厚を測定したところ、23/55=0.42倍であった。 In addition, when the adhesive fixing layer was divided in half and the deviation regulating member height / adhesive fixing layer thickness was measured, it was 23/55 = 0.42 times.
[実施例2]
実施例1と同様のポリスルホン製の中空糸膜を11600本用いて、PE製ネットで全部を1束化とし、透明なポリスルホン製ハウジングに収納し、両端部をエポキシ樹脂で固定した中空糸膜モジュールを作製してろ過運転を行った。
中空糸膜束の端部には偏り規制部材として、接着固定層を形成させるエポキシ樹脂と同一組成のものを、高さ48mm、幅138mm、厚み5mmのクロス形状として用いた。また、クロス板は、下部ノズルまたは上部ノズルとの対面側を避けて接着固定層内に配置した。
なお、クロス板と整流筒との離間距離は47mm、接着層内のクロス板の高さは8mmであり、接着固定層の内端面からクロス板までの距離は52mmであった。
[Example 2]
A hollow fiber membrane module using 11600 polysulfone hollow fiber membranes similar to those in Example 1, all bundled with PE net, housed in a transparent polysulfone housing, and fixed at both ends with epoxy resin A filtration operation was performed.
At the end of the hollow fiber membrane bundle, a bias regulating member having the same composition as the epoxy resin for forming the adhesive fixing layer was used as a cross shape having a height of 48 mm, a width of 138 mm, and a thickness of 5 mm. Moreover, the cross board was arrange | positioned in the adhesion fixing layer avoiding the facing side with a lower nozzle or an upper nozzle.
The separation distance between the cross plate and the flow straightening cylinder was 47 mm, the height of the cross plate in the adhesive layer was 8 mm, and the distance from the inner end surface of the adhesive fixing layer to the cross plate was 52 mm.
ろ過装置の所定の配管に中空糸膜モジュールを取り付け、非処理水として超純水をろ過した。該超純水は、河川水を精密ろ過膜と逆浸透膜およびイオン交換樹脂による処理、並びにUV殺菌処理を施して製造した。 A hollow fiber membrane module was attached to a predetermined pipe of the filtration device, and ultrapure water was filtered as untreated water. The ultrapure water was produced by treating river water with a microfiltration membrane, a reverse osmosis membrane and an ion exchange resin, and a UV sterilization treatment.
このとき、中空糸膜モジュールへの被処理水の供給流量はポンプ出口弁の開度を調整して流量が25m3/hになるようにした。 At this time, the supply flow rate of the water to be treated to the hollow fiber membrane module was adjusted to the flow rate of 25 m 3 / h by adjusting the opening degree of the pump outlet valve.
1ヶ月間ろ過運転を行った時点で運転を停止し、エアーを用いて、外圧にてリークチェックを実施したが(0.1MPa/2分間保持)、モジュール切断端面からのエアー漏れは観察されなかった。 When the filtration operation was performed for 1 month, the operation was stopped, and air was used to check for leaks at external pressure (0.1 MPa / 2 minutes hold), but no air leakage from the module cut end face was observed. It was.
該モジュールを解体して中空糸膜を取り出し、外表面をSEMで観察したところ、擦過傷等の異常は観られなかった。また、単糸透水量を測定したところ、480L/h/m2/100kPaであり殆ど変化が無かった。
また、接着固定層の界面部(内端面)近傍の中空糸膜束を毟り取り、界面を観察したが、中空糸束がクロス板の痕跡を残していない事(影響を受けていない事)を確認した。
なお、接着固定層を半分に分割し、偏り規制部材高さ/接着固定層厚を測定したところ、8/55=0.15倍であった。
When the module was disassembled and the hollow fiber membrane was taken out and the outer surface was observed with an SEM, no abnormalities such as scratches were observed. The measured single yarn water permeability is 480L / h / m 2 / 100kPa was little change.
In addition, the hollow fiber membrane bundle in the vicinity of the interface part (inner end face) of the adhesive fixing layer was scraped off and the interface was observed, but the hollow fiber bundle did not leave a trace of the cloth plate (not affected). confirmed.
When the adhesive fixing layer was divided in half and the height of the bias regulating member / adhesive fixing layer thickness was measured, it was 8/55 = 0.15 times.
[比較例1]
中空糸膜束の端部には柱状の挿入物として、接着固定層を形成させるエポキシ樹脂と同一組成のものを、高さ85mm、幅138mm、厚み5mmのクロス形状として用いた以外は、実施例1と同様な中空糸膜モジュールを使用して該モジュールの下側端面からのみ原水を供給してろ過を行った。
なお、クロス板と整流筒との離間距離は10mm、接着層内のクロス板の高さは45mmであり、接着固定層の内端面からクロス板までの距離は15mmであった。
[Comparative Example 1]
Example except that the same composition as the epoxy resin for forming the adhesive fixing layer was used as the columnar insert at the end of the hollow fiber membrane bundle as a cross shape having a height of 85 mm, a width of 138 mm, and a thickness of 5 mm Using the same hollow fiber membrane module as in No. 1, raw water was supplied only from the lower end face of the module and filtration was performed.
The separation distance between the cross plate and the rectifying cylinder was 10 mm, the height of the cross plate in the adhesive layer was 45 mm, and the distance from the inner end surface of the adhesive fixing layer to the cross plate was 15 mm.
1ヶ月間ろ過運転を行った時点でフラッシング操作を行った後に運転を停止した。エアーを用いて、外圧にてリークチェックを実施したが(0.1MPa/2分間保持)、モジュール切断端面からのエアー漏れが多数(30本)観察された。 The operation was stopped after the flushing operation was performed when the filtration operation was performed for one month. A leak check was performed using air at an external pressure (0.1 MPa / 2 minutes hold), but a large number (30) of air leaks from the module cut end face were observed.
該モジュールを解体して中空糸膜を取り出し、外表面をSEMで観察したところ、擦過傷等の異常は観られなかった。また、単糸透水量を測定したところ、480L/h/m2/100kPaであり殆ど変化が無かった。 When the module was disassembled and the hollow fiber membrane was taken out and the outer surface was observed with an SEM, no abnormalities such as scratches were observed. The measured single yarn water permeability is 480L / h / m 2 / 100kPa was little change.
また、接着固定層の界面部(内端面)近傍の中空糸膜束を毟り取り、界面を観察したところ、中空糸束が柱状挿入物の痕跡を残している事を確認した。なお、接着固定層を半分に分割し、挿入物高さ/接着固定層厚を測定したところ、45/55=0.82倍であった。 Moreover, the hollow fiber membrane bundle near the interface part (inner end face) of the adhesive fixing layer was scraped off and the interface was observed. As a result, it was confirmed that the hollow fiber bundle left a trace of the columnar insert. The adhesive fixing layer was divided in half, and the insert height / adhesive fixing layer thickness was measured and found to be 45/55 = 0.82 times.
本発明の中空糸膜モジュール及びこれを用いた外圧ろ過方法によれば、構成部材や製造プロセスをほとんど変更しないので生産コストがアップすることがないにも係わらず、長寿命化が可能となる中空糸膜モジュールが提供される。この中空糸膜モジュールを用いた外圧ろ過方法によれば、優れた水質のろ過水を長期にわたって安定的に製造可能となり、特に超純水製造設備に用いる保安用フィルターとして好適である。また、当該中空糸膜モジュールは、注射用水製造設備に用いるパイロジェン除去用フィルターとしても使用可能である。 According to the hollow fiber membrane module of the present invention and the external pressure filtration method using the hollow fiber membrane module, the life of the hollow fiber membrane module can be extended even though the production cost is not increased because the components and the manufacturing process are hardly changed. A yarn membrane module is provided. According to the external pressure filtration method using this hollow fiber membrane module, it is possible to stably produce excellent quality filtered water over a long period of time, and it is particularly suitable as a security filter for use in ultrapure water production equipment. The hollow fiber membrane module can also be used as a pyrogen removal filter used in water for injection production facilities.
1…中空糸膜モジュール、2…中空糸膜、P…中空糸膜の開口、3…中空糸膜束、5…ハウジング、7A,7B…接着固定層、19…上部ノズル(流体の出入口)、21…下部ノズル(流体の出入口)、10a,11a…管路(流体の出入口)、25A,25B…クロス板(偏り規制部材)、25k,25s…偏り規制部材の外端部、25m,25t…偏り規制部材の内端部、27…通常目皿(整流筒)、27b…流路孔、28…スカート目皿(整流筒)、29…偏流抑制部、71,73…接着固定層の外端面、72,74…接着固定層の内端面、A1…第1の領域、A2…第2の領域、d1,d2…偏り規制部材と整流筒との離間幅。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記複数本の中空糸膜の密度分布の偏りを低減するために前記中空糸膜束の少なくとも一方の端部内に配置された偏り規制部材と、
前記中空糸膜束の前記端部側の一部を囲む整流筒と、を備え、
前記偏り規制部材は前記接着固定層に内包され、
前記整流筒の一部は前記接着固定層に固定され、
前記接着固定層内において前記偏り規制部材と前記整流筒とは前記中空糸膜束の長手方向で離間していることを特徴とする中空糸膜モジュール。 A hollow fiber membrane bundle comprising a plurality of hollow fiber membranes having openings at both ends, a housing for housing the hollow fiber membrane bundle, and both ends of the hollow fiber membrane bundle are bonded and fixed to the housing, and the hollow fiber An adhesive fixing layer that partitions a first region where the opening of the membrane is exposed and a second region communicating with the first region across the hollow fiber membrane; and a fluid inlet / outlet provided in the housing A hollow fiber membrane module comprising:
A bias regulating member disposed in at least one end of the hollow fiber membrane bundle in order to reduce the density distribution bias of the plurality of hollow fiber membranes;
A rectifying cylinder enclosing a part of the end side of the hollow fiber membrane bundle,
The bias regulating member is included in the adhesive fixing layer,
A part of the flow straightening cylinder is fixed to the adhesive fixing layer,
The hollow fiber membrane module, wherein the bias regulating member and the rectifying cylinder are separated in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle in the adhesive fixing layer.
前記偏り規制部材は、前記中空糸膜束の長手方向に沿って延在すると共に、前記外端面に面一となる外端部と前記接着固定層内に配置された内端部とを有し、
前記偏り規制部材の前記外端部から前記内端部までの長さは、前記内端部から前記接着固定層の前記内端面までの長さよりも小さいことを特徴とする請求項1記載の中空糸膜モジュール。 The adhesive fixing layer has an outer end surface that is flush with an end surface of the hollow fiber membrane bundle from which an opening of the hollow fiber membrane is exposed, and an inner end surface formed in the rectifying cylinder,
The bias regulating member has an outer end portion that extends along the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle and is flush with the outer end surface, and an inner end portion that is disposed in the adhesive fixing layer. ,
2. The hollow according to claim 1, wherein a length from the outer end portion to the inner end portion of the bias regulating member is smaller than a length from the inner end portion to the inner end surface of the adhesive fixing layer. Yarn membrane module.
前記第1の領域及び前記第2の領域の少なくとも一方の領域に被処理水を導入し、前記中空糸膜を透過した後のろ過水を他方の領域から排出することを特徴とするろ過方法。 A filtration method using the hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 9,
A filtration method, wherein treated water is introduced into at least one of the first region and the second region, and the filtrate after permeating through the hollow fiber membrane is discharged from the other region.
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