JP7704186B2 - Hollow fiber membrane - Google Patents
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Description
本発明は、中空糸膜に関する。 The present invention relates to a hollow fiber membrane.
特許文献1(特開2012-81533号公報)、特許文献2(国際公開第2016/136294号)および特許文献3(特表2018-506161号公報)には、セルロースアセテート以外のセルロース系樹脂とセルロース系ナノファイバーとを含む中空糸膜が開示されている。 Patent Document 1 (JP 2012-81533 A), Patent Document 2 (WO 2016/136294 A) and Patent Document 3 (JP 2018-506161 A) disclose hollow fiber membranes containing cellulose-based resins other than cellulose acetate and cellulose-based nanofibers.
中空糸膜が逆浸透(RO)法等の膜分離処理に用いられる場合において、中空糸膜の透過水量が経時的に減少するという問題がある。中空糸膜の透過水量が経時的に減少すると、膜分離処理に必要な運転エネルギーが経時的に増大するといった問題が生じる。 When hollow fiber membranes are used in membrane separation processes such as reverse osmosis (RO), there is a problem in that the amount of water permeating the hollow fiber membrane decreases over time. When the amount of water permeating the hollow fiber membrane decreases over time, the operating energy required for the membrane separation process increases over time.
中空糸膜を構成するポリマー材料にセルロース系ナノファイバーを添加することにより、一般に中空糸膜の強度が向上し、経時的な物理的変化が抑制され、透過水量の経時的な減少を抑制する効果が期待される。 By adding cellulose nanofibers to the polymer material that makes up the hollow fiber membrane, it is expected that the strength of the hollow fiber membrane will generally be improved, physical changes over time will be suppressed, and the decrease in the amount of permeated water over time will be suppressed.
本発明は、透水性能とその透水性能の維持率との両方に優れた中空糸膜を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a hollow fiber membrane that is excellent in both water permeability and water permeability retention rate.
(1) セルロースエステルおよびセルロース系ナノファイバーを含む、中空糸膜。
(2) 前記セルロースエステルおよび前記セルロース系ナノファイバーの総量に対する前記セルロース系ナノファイバーの量の比率は、0.01~10質量%である、(1)に記載の中空糸膜。
(3) 前記セルロース系ナノファイバーの繊維幅(繊維径)は1~200nmである、(1)または(2)に記載の中空糸膜。
(4) セルロースエステルおよびセルロース系ナノファイバーを含む中空糸膜の製造方法であって、
紡糸原液をノズルから空中走行部を経て凝固液中に吐出して、前記紡糸原液の凝固物を前記凝固液中から曳き出すことにより、中空糸型の半透膜である中空糸膜を得る、紡糸工程を含み、
前記紡糸原液は、セルロースエステル、セルロース系ナノファイバー、溶媒および非溶媒を含み、
前記紡糸工程の前に前記紡糸原液を混練する、製造方法。
(5) 前記セルロースエステル、前記セルロース系ナノファイバーの粉体、前記溶媒および前記非溶媒を混合してなる前記紡糸原液が混練されるか、
前記セルロース系ナノファイバーの粉体を前記溶媒に分散させてなるスラリーを、前記セルロースエステルおよび前記非溶媒と混合してなる前記紡糸原液が混練されるか、または、
前記セルロース系ナノファイバーの粉体を前記非溶媒に分散させてなるスラリーを、前記セルロースエステルおよび前記溶媒と混合してなる前記紡糸原液が混練される、(4)に記載の製造方法。
(6) 前記紡糸原液において、前記セルロースエステルおよび前記セルロース系ナノファイバーの総量に対する前記セルロース系ナノファイバーの量の比率は、0.01~10質量%である、(4)または(5)に記載の製造方法。
(7) 前記紡糸原液中のセルロースエステルの濃度は、20~60質量%である、(4)~(6)のいずれかに記載の製造方法。
(8) 前記紡糸原液を混練するときの温度は、150~200℃である、(4)~(7)のいずれかに記載の製造方法。
(9) 前記紡糸原液を混練するときのせん断速度は、500~3500sec-1である、(4)~(8)のいずれかに記載の製造方法。
(10) 前記紡糸原液において、前記セルロース系ナノファイバーの繊維幅(繊維径)は1~200nmである、(4)~(9)のいずれかに記載の製造方法。
(11) (4)~(10)のいずれかに記載の製造方法により製造される、セルロースエステルおよびセルロース系ナノファイバーを含む、中空糸膜。
(1) A hollow fiber membrane comprising a cellulose ester and a cellulosic nanofiber.
(2) The hollow fiber membrane according to (1), wherein a ratio of an amount of the cellulose nanofiber to a total amount of the cellulose ester and the cellulose nanofiber is 0.01 to 10 mass%.
(3) The hollow fiber membrane according to (1) or (2), wherein the cellulose nanofiber has a fiber width (fiber diameter) of 1 to 200 nm.
(4) A method for producing a hollow fiber membrane comprising cellulose ester and cellulose nanofibers, comprising the steps of:
The method includes a spinning process in which a spinning dope is discharged from a nozzle through an air gap into a coagulating liquid, and a coagulated product of the spinning dope is pulled out of the coagulating liquid to obtain a hollow fiber membrane, which is a hollow fiber type semipermeable membrane;
The spinning dope comprises a cellulose ester, a cellulosic nanofiber, a solvent, and a non-solvent;
The method comprises kneading the spinning dope prior to the spinning step.
(5) The spinning dope obtained by mixing the cellulose ester, the cellulose nanofiber powder, the solvent, and the non-solvent is kneaded;
The spinning dope obtained by mixing the slurry obtained by dispersing the cellulose nanofiber powder in the solvent with the cellulose ester and the non-solvent is kneaded, or
The manufacturing method according to (4), wherein the spinning dope is prepared by mixing the cellulose ester and the solvent with a slurry obtained by dispersing the cellulose nanofiber powder in the non-solvent, and kneading the slurry.
(6) The method according to (4) or (5), wherein in the spinning dope, a ratio of the amount of the cellulose nanofibers to the total amount of the cellulose ester and the cellulose nanofibers is 0.01 to 10 mass%.
(7) The method according to any one of (4) to (6), wherein the concentration of the cellulose ester in the spinning dope is 20 to 60% by mass.
(8) The method according to any one of (4) to (7), wherein the temperature during kneading of the spinning dope is 150 to 200° C.
(9) The method according to any one of (4) to (8), wherein the shear rate during kneading of the spinning dope is 500 to 3500 sec −1 .
(10) The method according to any one of (4) to (9), wherein in the spinning dope, the cellulose nanofibers have a fiber width (fiber diameter) of 1 to 200 nm.
(11) A hollow fiber membrane comprising a cellulose ester and a cellulose nanofiber, produced by the production method according to any one of (4) to (10).
本発明によれば、透水性能とその透水性能の維持率との両方に優れた中空糸膜を提供することができる。 The present invention provides a hollow fiber membrane that is excellent in both water permeability and water permeability retention.
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。 The embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Furthermore, dimensional relationships such as length, width, thickness, and depth have been appropriately changed to clarify and simplify the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.
<中空糸膜>
本実施形態の中空糸膜は、中空糸型の半透膜である。
中空糸膜は、セルロースエステルおよびセルロース系ナノファイバーを含む。
<Hollow fiber membrane>
The hollow fiber membrane of this embodiment is a hollow fiber type semipermeable membrane.
The hollow fiber membrane comprises cellulose esters and cellulosic nanofibers.
(セルロースエステル)
セルロースエステルとしては、例えば、酢酸セルロース(三酢酸セルロース、一酢酸セルロース、二酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロースなど)、フタル酸セルロース、コハク酸セルロースなどが挙げられる。
セルロースエステルは、好ましくは酢酸セルロースである。酢酸セルロースは、殺菌剤である塩素に対する耐性があり、微生物の増殖を抑制できる特徴を有している。酢酸セルロースは、耐久性の点から、好ましくは三酢酸セルロースである。
(Cellulose ester)
Examples of cellulose esters include cellulose acetate (such as cellulose triacetate, cellulose monoacetate, cellulose diacetate, cellulose acetate butyrate, and cellulose acetate propionate), cellulose phthalate, and cellulose succinate.
The cellulose ester is preferably cellulose acetate. Cellulose acetate is resistant to chlorine, a bactericide, and has the characteristic of being able to inhibit the growth of microorganisms. From the viewpoint of durability, the cellulose acetate is preferably cellulose triacetate.
(セルロース系ナノファイバー)
セルロース系ナノファイバー(CNF)は、例えば、木材、植物等に由来する天然由来のセルロースをナノメートルオーダーのサイズに細分化(解繊)することで得られる。
解繊を行う方法としては、例えば、機械的な粉砕法および化学的な細分化法の少なくともいずれかを用いることができる。化学的な細分化法としては、例えば、TEPMO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシルラジカル)酸化、リン酸エステル化、カルボシキメチル化、スルホン化、ザンテート化、酵素処理などが挙げられる。
CNFの市販品としては、CNFの粉体、CNFが水または有機溶剤に分散してなるゲルなどの製品を購入することができる。
(Cellulose-based nanofiber)
Cellulosic nanofibers (CNF) can be obtained by, for example, breaking down (defibrating) naturally occurring cellulose derived from wood, plants, etc., into nanometer-order sizes.
The fiberization method may be, for example, at least one of mechanical crushing and chemical fragmentation. Examples of chemical fragmentation methods include TEPMO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical) oxidation, phosphoric acid esterification, carboxymethylation, sulfonation, xanthation, and enzyme treatment.
As commercially available CNF products, products such as CNF powder and gel in which CNF is dispersed in water or an organic solvent can be purchased.
セルロース系ナノファイバー(以下、「CNF」と略す場合がある)は、セルロース系樹脂(セルロースまたはセルロース誘導体)を含む。
セルロース誘導体としては、例えば、セルロースエステル、セルロースエーテル、それらの混合物などが挙げられる。
セルロースエステルとしては、例えば、酢酸セルロース(三酢酸セルロース、一酢酸セルロースおよび二酢酸セルロース)、フタル酸セルロース、コハク酸セルロースなどが挙げられる。
セルロースエーテルとしては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどが挙げられる。
Cellulosic nanofibers (hereinafter sometimes abbreviated as "CNF") contain a cellulose resin (cellulose or a cellulose derivative).
Examples of cellulose derivatives include cellulose esters, cellulose ethers, and mixtures thereof.
Examples of cellulose esters include cellulose acetate (cellulose triacetate, cellulose monoacetate, and cellulose diacetate), cellulose phthalate, cellulose succinate, and the like.
Examples of cellulose ethers include methyl cellulose, ethyl cellulose, and hydroxypropyl methyl cellulose.
セルロースエステルおよびCNFの総量に対するCNFの量の比率(CNF比率)は、好ましくは0.01~10質量%であり、より好ましくは0.01~5質量%であり、さらに好ましくは0.01~3質量%であり、最も好ましくは0.01~1質量%である。なお、CNF含有率は、下記式により算出される。
CNF比率(質量%)=[CNFの量]/([セルロースエステルの量]+[CNFの量])×100
CNF比率が低すぎると、中空糸膜の強度が低くなる。一方、CNF比率が高すぎると、中空糸膜の分画性(塩除去率)が低くなる。
The ratio of the amount of CNF to the total amount of cellulose ester and CNF (CNF ratio) is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass, even more preferably 0.01 to 3% by mass, and most preferably 0.01 to 1% by mass. The CNF content is calculated by the following formula.
CNF ratio (mass%)=[Amount of CNF]/([Amount of cellulose ester]+[Amount of CNF])×100
If the CNF ratio is too low, the strength of the hollow fiber membrane will be low, whereas if the CNF ratio is too high, the fractionation ability (salt rejection rate) of the hollow fiber membrane will be low.
CNFの繊維幅(繊維径)は、好ましくは1~200nmであり、より好ましくは1~50nmである。なお、CNFの繊維幅は、SEM(走査型電子顕微鏡)、TEM(透過型電子顕微鏡)、SPM(走査型プローブ電子顕微鏡)、E-SEM(環境制御型走査電子顕微鏡)、クライオSEMなどによって測定できる。 The fiber width (fiber diameter) of CNF is preferably 1 to 200 nm, and more preferably 1 to 50 nm. The fiber width of CNF can be measured using a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), a scanning probe electron microscope (SPM), an environmental scanning electron microscope (E-SEM), a cryo-SEM, etc.
CNFの繊維長は、好ましくは100μm以下であり、より好ましくは20nm~10μmである。なお、CNFの繊維長は、SEM(走査型電子顕微鏡)、TEM(透過型電子顕微鏡)、SPM(走査型プローブ電子顕微鏡)、E-SEM(環境制御型走査電子顕微鏡)、クライオSEMなどによって測定できる。 The fiber length of the CNF is preferably 100 μm or less, and more preferably 20 nm to 10 μm. The fiber length of the CNF can be measured using a SEM (scanning electron microscope), a TEM (transmission electron microscope), an SPM (scanning probe electron microscope), an E-SEM (environmental scanning electron microscope), a cryo-SEM, etc.
(中空糸膜の形状等)
中空糸膜の内径は、好ましくは30μm以上300μm以下であり、より好ましくは35μm以上260μm以下である。
中空糸膜(膜全体)の厚みは、好ましくは20~200μmであり、より好ましくは30~150μmである。なお、膜厚は(外径-内径)/2で算出できる。
中空糸膜の中空率は、好ましくは10~65%であり、より好ましくは12~55%である。なお、中空率は、中空糸膜の横断面における中空部の面積の割合であり、「中空部断面積/(膜部断面積+中空部断面積)×100(%)」で表される。
中空糸膜の平均孔径(膜全体の微細孔の平均孔径)は、2nm以下であることが好ましい。平均孔径の測定方法としては、例えば、示差走査熱量測定(DSC)法が挙げられる。
(Shape of hollow fiber membrane, etc.)
The inner diameter of the hollow fiber membrane is preferably 30 μm or more and 300 μm or less, and more preferably 35 μm or more and 260 μm or less.
The thickness of the hollow fiber membrane (whole membrane) is preferably 20 to 200 μm, more preferably 30 to 150 μm. The membrane thickness can be calculated by (outer diameter-inner diameter)/2.
The hollow fiber membrane preferably has a hollow ratio of 10 to 65%, and more preferably 12 to 55%. The hollow ratio is the ratio of the area of the hollow portion in the cross section of the hollow fiber membrane and is expressed as "hollow portion cross-sectional area/(membrane portion cross-sectional area+hollow portion cross-sectional area)×100(%)".
The average pore size of the hollow fiber membrane (average pore size of the micropores in the entire membrane) is preferably 2 nm or less. Examples of a method for measuring the average pore size include differential scanning calorimetry (DSC).
本実施形態の中空糸膜は、逆浸透(RO)法、ブラインコンセントレーション(BC)法等の特に中空糸膜が高圧に曝される膜分離処理に用いられる場合に、中空糸膜の透過水量の経時的な減少を抑制する効果が発揮される。これにより、当該中空糸膜を用いた膜分離処理に必要な運転エネルギーの経時的な増大が抑制される。 The hollow fiber membrane of this embodiment exhibits the effect of suppressing the decrease over time in the amount of water permeating the hollow fiber membrane when used in membrane separation processes, particularly in processes such as reverse osmosis (RO) and brine concentration (BC), in which the hollow fiber membrane is exposed to high pressure. This suppresses the increase over time in the operating energy required for membrane separation processes using the hollow fiber membrane.
なお、BC法とは、例えば、特開2018-65114号公報に記載されるような、中空糸膜モジュールの一方の第1室に対象溶液の一部を流し、他方の第2室に対象溶液の他の一部を流して、第1室内の対象溶液を加圧することで、第1室内の対象溶液に含まれる溶媒(水など)を中空糸膜を介して第2室内に移行させ、第1室内の対象溶液を濃縮し、第2室内の対象溶液を希釈する膜分離方法である。 The BC method is a membrane separation method, as described in JP 2018-65114 A, in which a part of the target solution is passed through a first chamber on one side of a hollow fiber membrane module, and another part of the target solution is passed through a second chamber on the other side, and the target solution in the first chamber is pressurized, causing the solvent (such as water) contained in the target solution in the first chamber to migrate through the hollow fiber membrane to the second chamber, concentrating the target solution in the first chamber and diluting the target solution in the second chamber.
また、RO法やBC法を用いた処理は、他の処理と組み合わせたシステムの一部として用いられることが多いため、中空糸膜の透過水量が経時的に減少すると、システム全体の制御が困難になる場合がある。このため、透過水量維持率が高い本実施形態の中空糸膜を、RO法やBC法が他の処理と組み合わせられたシステムに用いることにより、特にシステム全体の制御を容易にすることができる。 In addition, because processes using the RO method or the BC method are often used as part of a system in combination with other processes, if the amount of water permeating through the hollow fiber membrane decreases over time, it may become difficult to control the entire system. For this reason, by using the hollow fiber membrane of this embodiment, which has a high rate of water permeation volume maintenance, in a system in which the RO method or the BC method is combined with other processes, it is possible to easily control the entire system.
また、本実施形態の中空糸膜は、特に、中空糸膜の外側から加圧される場合(すなわち、中空糸膜の内側より中空糸膜の外側の液の圧力の方が高い場合)に、中空糸膜の透過水量の経時的な減少を抑制することができる。 The hollow fiber membrane of this embodiment can also suppress the decrease over time in the amount of water passing through the hollow fiber membrane, particularly when pressure is applied from the outside of the hollow fiber membrane (i.e., when the pressure of the liquid outside the hollow fiber membrane is higher than that inside the hollow fiber membrane).
<中空糸膜の製造方法>
本発明は、上記のセルロースエステルおよびセルロース系ナノファイバーを含む中空糸膜を得るための中空糸膜の製造方法にも関する。
本実施形態の中空糸膜の製造方法は、少なくとも後述の紡糸工程を含む。
<Method of manufacturing hollow fiber membrane>
The present invention also relates to a method for producing a hollow fiber membrane comprising the above-mentioned cellulose ester and cellulose-based nanofibers.
The method for producing the hollow fiber membrane of this embodiment includes at least a spinning step described below.
なお、本実施形態の中空糸膜の製造方法において用いられる紡糸方法は、「溶液紡糸」と呼ばれる方法であり、特許文献2(国際公開第2016/136294号)に開示されるような(溶融紡糸)とは異なる紡糸方法である。 The spinning method used in the hollow fiber membrane manufacturing method of this embodiment is a method called "solution spinning," which is a different spinning method from the (melt spinning) method disclosed in Patent Document 2 (WO 2016/136294).
〔紡糸工程〕
図1を参照して、紡糸工程では、紡糸原液(spinning dope)10をノズル11から空中走行部を経て凝固液21中に吐出して、紡糸原液の凝固物を凝固液中から曳き出すことにより、中空糸型の半透膜である中空糸膜が得られる。中空糸膜の曳き出し等は、例えば、ローラー12,13,14,15により行われる。なお、曳き出し速度は、ローラー13の表面速度である。
[Spinning process]
1, in the spinning process, a
(紡糸原液)
紡糸原液(スピニングドープ)は、中空糸膜の原材料(上述の中空糸膜を構成するセルロースエステルおよびセルロース系ナノファイバーを含む材料)と、溶媒および非溶媒と、を含む。溶媒は、セルロースエステルを溶解可能な液体であり、非溶媒は、セルロースエステルを溶解しない液体(水を除く)である。なお、紡糸原液は、溶媒と非溶媒に加えて、さらに水を含んでいてもよい。
(Spinning dope)
The spinning dope contains the raw material of the hollow fiber membrane (materials containing cellulose ester and cellulose-based nanofibers constituting the hollow fiber membrane described above), a solvent, and a non-solvent. The solvent is a liquid capable of dissolving the cellulose ester, and the non-solvent is a liquid (except water) that does not dissolve the cellulose ester. The spinning dope may further contain water in addition to the solvent and non-solvent.
紡糸原液中のセルロースエステルの濃度は、好ましくは20~60質量%であり、より好ましくは30~50質量%である。
セルロースエステルの濃度が低すぎると、分画性や膜の強度が低くなる。一方、セルロースエステルの濃度が高すぎると、透水性が低くなる。また、セルロースエステルの濃度が高すぎると、紡糸原液の粘度が高くなり過ぎて、紡糸の実施が困難になる場合がある。
The concentration of the cellulose ester in the spinning dope is preferably 20 to 60% by mass, and more preferably 30 to 50% by mass.
If the concentration of the cellulose ester is too low, the fractionation ability and the strength of the membrane will be low. On the other hand, if the concentration of the cellulose ester is too high, the water permeability will be low. Also, if the concentration of the cellulose ester is too high, the viscosity of the spinning solution will be too high, which may make it difficult to carry out spinning.
セルロースエステルおよびCNFの総量に対するCNFの量の比率(CNF比率)は、好ましくは0.01~10質量%であり、より好ましくは0.01~5質量%であり、さらに好ましくは0.01~3質量%であり、最も好ましくは0.01~1質量%である。なお、CNF含有率は、下記式により算出される。
CNF比率(質量%)=[CNFの仕込み量]/([セルロースエステルの仕込み量]+[CNFの仕込み量])×100
CNF比率が低すぎると、中空糸膜の強度が低くなる。一方、CNF比率が高すぎると、中空糸膜の分画性が低くなる。また、CNF比率が高すぎると、紡糸原液の粘度が高くなり過ぎて、紡糸の実施が困難になる場合がある。
The ratio of the amount of CNF to the total amount of cellulose ester and CNF (CNF ratio) is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass, even more preferably 0.01 to 3% by mass, and most preferably 0.01 to 1% by mass. The CNF content is calculated by the following formula.
CNF ratio (mass%)=[CNF charge amount]/([cellulose ester charge amount]+[CNF charge amount])×100
If the CNF ratio is too low, the strength of the hollow fiber membrane will be low. On the other hand, if the CNF ratio is too high, the fractionation of the hollow fiber membrane will be low. Also, if the CNF ratio is too high, the viscosity of the spinning dope will be too high, which may make it difficult to perform spinning.
紡糸原液中の溶媒(S)/非溶媒(NS)の質量比(S/NS比)は、好ましくは40/60~70/30である。紡糸原液中の溶媒/非溶媒の質量比が小さくなりすぎる(NSの比率を大きくしすぎる)と、膜断面の構造の均質性が高まるが、紡糸安定性が低下することがあるため、S/NS比は、より好ましくは50/50~70/30である。 The mass ratio of solvent (S) to non-solvent (NS) in the spinning dope (S/NS ratio) is preferably 40/60 to 70/30. If the mass ratio of solvent/non-solvent in the spinning dope becomes too small (the NS ratio becomes too large), the homogeneity of the membrane cross-sectional structure increases, but spinning stability may decrease, so the S/NS ratio is more preferably 50/50 to 70/30.
(混練)
本実施の形態において、紡糸原液は、紡糸工程の前に混練される。「混練」とは、紡糸原液の材料を混合した後、さらに、後述するような特定の範囲のせん断力を付与し、高温および/または加圧系にて強制的にCNFを紡糸原液中に分散させることを意味する。このような混練を実施することで、紡糸原液中でのCNFの分散性(分散均一性)が向上し、CNFの凝集等による中空糸膜の欠陥の発生が抑制され、中空糸膜の強度が向上し、透水性能の維持率の向上が期待される。
(Kneading)
In this embodiment, the spinning dope is kneaded before the spinning process. "Kneading" means that after mixing the materials of the spinning dope, a specific range of shear force is applied as described below, and the CNF is forcibly dispersed in the spinning dope at a high temperature and/or under pressure. By carrying out such kneading, the dispersibility (dispersion uniformity) of CNF in the spinning dope is improved, the occurrence of defects in the hollow fiber membrane due to aggregation of CNF, etc. is suppressed, the strength of the hollow fiber membrane is improved, and an improvement in the maintenance rate of water permeability is expected.
混練工程は、例えば、プラネタリーミキサー、エクストルーダー、ニーダー(加圧式ニーダー、双腕式ニーダーなど)等を用いて実施される。
紡糸原液を混練するときの温度は、セルロースエステルの溶解性と熱による変性を考慮し、好ましくは150~200℃であり、より好ましくは160~190℃である。
混練時のせん断速度は、混練度の向上とせん断による熱劣化を考慮し、好ましくは500~3500sec-1であり、より好ましくは500~2000sec-1である。
The kneading step is carried out using, for example, a planetary mixer, an extruder, a kneader (such as a pressure kneader or a twin-arm kneader), or the like.
The temperature at which the spinning dope is kneaded is preferably 150 to 200° C., more preferably 160 to 190° C., taking into consideration the solubility of the cellulose ester and its thermal modification.
The shear rate during kneading is preferably 500 to 3500 sec -1 , more preferably 500 to 2000 sec -1 , taking into consideration the improvement of the degree of kneading and thermal deterioration due to shear.
中空糸膜の構成材料となるセルロースエステルを含むポリマー、セルロース系ナノファイバー(CNF)、溶媒および非溶媒を混合する際のポリマー、CNF等の添加順序や混合方法は、特に限定されない。
例えば、ポリマー、溶媒および非溶媒の混練物にCNFを添加してもよく、また、溶媒または非溶媒中にCNFを分散させてなるスラリーを、ポリマーを含む混練物に添加してもよい。
When mixing a polymer containing cellulose ester, which is a constituent material of the hollow fiber membrane, cellulose nanofibers (CNF), a solvent and a non-solvent, the order of addition of the polymer, CNF, etc. and the mixing method are not particularly limited.
For example, CNF may be added to a kneaded mixture of a polymer, a solvent, and a non-solvent, or a slurry in which CNF is dispersed in a solvent or non-solvent may be added to a kneaded mixture containing a polymer.
なお、紡糸原液の最終的な混練の後に、フィルタリングによって紡糸原液から繊維長の大きいCNFもしくは大きなクラスターを除去することも好ましい。これにより、紡糸原液中でのCNFの分散性(分散均一性)がさらに向上し、CNFの凝集等による中空糸膜の欠陥の発生が抑制され、中空糸膜の強度がさらに向上し、透水性能の維持率のさらなる向上が期待される。 After the final mixing of the spinning solution, it is also preferable to remove CNF with long fiber length or large clusters from the spinning solution by filtering. This further improves the dispersibility (dispersion uniformity) of CNF in the spinning solution, suppresses the occurrence of defects in the hollow fiber membrane due to CNF aggregation, etc., further improves the strength of the hollow fiber membrane, and is expected to further improve the maintenance rate of water permeability.
(凝固液)
凝固液は、好ましくは溶媒と非溶媒(水を除く)とを含む。なお、この場合、凝固液は、溶媒と非溶媒に加えて、さらに水を含んでいてもよい。凝固液中の溶媒および非溶媒の総量の比率(以下、「凝固液の濃度」と記す場合がある)は、好ましくは30~70質量%であり、より好ましくは33~50質量%である。
(coagulation liquid)
The solidification liquid preferably contains a solvent and a non-solvent (excluding water). In this case, the solidification liquid may further contain water in addition to the solvent and non-solvent. The ratio of the total amount of the solvent and non-solvent in the solidification liquid (hereinafter, sometimes referred to as the "concentration of the solidification liquid") is preferably 30 to 70 mass%, more preferably 33 to 50 mass%.
また、凝固液の温度は、好ましくは10~30℃である。この場合、中空糸膜の膜厚方向の構造均質性を高めることができる。 The temperature of the coagulation liquid is preferably 10 to 30°C. In this case, the structural homogeneity of the hollow fiber membrane in the thickness direction can be improved.
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these.
〔実施例1〕
実施形態で説明した中空糸膜の製造方法により、以下の条件で実施例1の中空糸膜が製造された。
Example 1
The hollow fiber membrane of Example 1 was produced under the following conditions by the method for producing a hollow fiber membrane described in the embodiment.
(紡糸原液の組成)
セルロースエステル:三酢酸セルロース(CTA)(LT35、ダイセル社製)
セルロースエステル濃度:41.2質量%(紡糸原液中)
CNF:市販のCNFの粉体(第一工業製薬株式会社製、I-2SX)
CNF比率(CTAとCNFの総量に対するCNFの量の比率):1.0質量%
溶媒:N-メチルピロリドン(NMP)
非溶媒:エチレングリコール(EG)
〔溶媒/非溶媒(S/NS)比= 55/45〕
安息香酸〔0.3質量%〕
(Composition of spinning dope)
Cellulose ester: cellulose triacetate (CTA) (LT35, manufactured by Daicel Corporation)
Cellulose ester concentration: 41.2% by mass (in the spinning dope)
CNF: Commercially available CNF powder (I-2SX, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
CNF ratio (ratio of the amount of CNF to the total amount of CTA and CNF): 1.0 mass%
Solvent: N-methylpyrrolidone (NMP)
Non-solvent: ethylene glycol (EG)
[Solvent/non-solvent (S/NS) ratio = 55/45]
Benzoic acid [0.3% by mass]
(紡糸原液の調製)
上記のCNFの粉末を他の材料と共に混合し、混合された材料(紡糸原液)を混練することで、紡糸工程で用いる紡糸原液を調製した。
混練は、温度:185℃、せん断速度:1500~1700〔1/sec〕の条件で、原液の混練滞留時間を30分に調整して実施した。
(Preparation of spinning dope)
The above CNF powder was mixed with other materials, and the mixed materials (spinning dope) were kneaded to prepare a spinning dope to be used in the spinning process.
The kneading was carried out under conditions of a temperature of 185° C. and a shear rate of 1500 to 1700 [1/sec], with the kneading residence time of the raw liquid being adjusted to 30 minutes.
(紡糸工程の条件)
紡糸原液の溶解温度:185℃
紡糸原液の吐出温度:158℃
吐出用のノズル:三分割ノズル(ノズルの断面積:0.05mm2)
〔ノズルの断面積とは、ノズルの先端部分における紡糸原液吐出孔の断面積である。〕
空中走行部(AG)滞留時間:0.06秒
凝固液の温度:18℃
曳き出し速度:40m/分
(Spinning process conditions)
Dissolution temperature of spinning dope: 185°C
Discharge temperature of spinning dope: 158°C
Discharge nozzle: three-part nozzle (cross-sectional area of nozzle: 0.05 mm 2 )
(The cross-sectional area of the nozzle is the cross-sectional area of the fiberizable liquid discharge hole at the tip of the nozzle.)
Air gap (AG) residence time: 0.06 seconds Temperature of coagulation liquid: 18°C
Pulling speed: 40m/min
(凝固液の組成)
溶媒(S):NMP
非溶媒(NS):EG
水
凝固液の濃度〔(Sの質量+NSの質量)/凝固液の質量〕:45%
S/NS比は、紡糸原液と同じ。
(Composition of coagulation liquid)
Solvent (S): NMP
Non-solvent (NS): EG
Water Concentration of coagulation liquid [(mass of S + mass of NS) / mass of coagulation liquid]: 45%
The S/NS ratio is the same as that of the spinning dope.
〔後処理工程の条件〕
熱水処理の条件
温度 98℃
時間 20分
塩漬(塩アニール)処理の条件
食塩水の濃度 4.5質量%
食塩水の温度 82℃
時間 20分
[Conditions for post-treatment process]
Hot water treatment conditions Temperature: 98℃
Time: 20 minutes Conditions for salt annealing treatment Salt concentration: 4.5% by mass
Salt water temperature: 82℃
Duration: 20 minutes
〔実施例2~11〕
表1に示されるように、CNF添加濃度、セルロースエステル種、原料溶液のS/NS比、混練温度、混練時のせん断速度、凝固浴温度が変更された。なお、実施例7において、LT35/LT75の比は、88/12とした。それ以外は実施例1と同様にして、実施例2~11の中空糸膜が製造された。(尚、表1において、左向き矢印は、左の欄と同じであることを意味する。)
[Examples 2 to 11]
As shown in Table 1, the CNF addition concentration, cellulose ester type, S/NS ratio of the raw material solution, kneading temperature, shear rate during kneading, and coagulation bath temperature were changed. In Example 7, the LT35/LT75 ratio was 88/12. Other than that, the hollow fiber membranes of Examples 2 to 11 were produced in the same manner as in Example 1. (In Table 1, the left-pointing arrow means the same as the left column.)
〔比較例1〕
紡糸原液において、CNFを添加しなかった。それ以外の点は実施例1と同様にして、比較例1の中空糸膜を得た。
Comparative Example 1
The hollow fiber membrane of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that CNF was not added to the spinning dope.
〔比較例2~4〕
表1に示されるように、CNF添加濃度、原料溶液のS/NS比、混練温度が変更された。それ以外は比較例1と同様にして、比較例2~4の中空糸膜が製造された。
[Comparative Examples 2 to 4]
The CNF addition concentration, the S/NS ratio of the raw material solution, and the kneading temperature were changed as shown in Table 1. Otherwise, the hollow fiber membranes of Comparative Examples 2 to 4 were produced in the same manner as Comparative Example 1.
<外径および内径の測定>
実施例1~11および比較例1~4の中空糸膜について、内径および外径を以下の方法で測定した。
<Measurement of outer and inner diameter>
The inner and outer diameters of the hollow fiber membranes of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 were measured by the following method.
中空糸膜の外径および内径は、中空糸膜をスライドグラスの中央に開けられた直径3mmの孔に中空糸膜が抜け落ちない程度に適当本数通し、スライドグラスの上下面に沿ってカミソリにより中空糸膜をカットし、中空糸膜断面サンプルを得た後、投影機(Nikon PROFILE PROJECTOR V-12)を用いて中空糸膜断面の短径、長径を測定することにより得られる。 The outer and inner diameters of the hollow fiber membrane are obtained by passing an appropriate number of hollow fiber membranes through a 3 mm diameter hole drilled in the center of a slide glass so that the hollow fiber membranes do not fall out, cutting the hollow fiber membranes with a razor along the top and bottom surfaces of the slide glass, obtaining a cross-sectional sample of the hollow fiber membrane, and then measuring the short and long diameters of the cross-section of the hollow fiber membrane using a projector (Nikon PROFILE PROJECTOR V-12).
外径については、中空糸膜断面1個につき中空糸膜外表面のX-X方向とY-Y方向の寸法を測定し、それらの値の算術平均値を中空糸膜断面1個の外径とした。また、内径については、中空糸膜断面1個につき中空部のX-X方向とY-Y方向の寸法を測定し、算術平均値を中空糸膜断面1個の内径とした。なお、最大および最小を含む10断面について同様に測定を行い、平均値を内径および外径とした。 For the outer diameter, the dimensions in the X-X and Y-Y directions of the outer surface of each hollow fiber membrane cross section were measured, and the arithmetic mean of these values was taken as the outer diameter of each hollow fiber membrane cross section. For the inner diameter, the dimensions in the X-X and Y-Y directions of the hollow part of each hollow fiber membrane cross section were measured, and the arithmetic mean was taken as the inner diameter of each hollow fiber membrane cross section. Similar measurements were made for 10 cross sections, including the maximum and minimum, and the average values were taken as the inner and outer diameters.
中空糸膜の外径および内径の測定結果は表1に示される。 The measurement results of the outer and inner diameters of the hollow fiber membrane are shown in Table 1.
<強伸度の測定>
実施例1~11および比較例1~4の中空糸膜について、以下の方法で強伸度(降伏強度、破断強度、降伏伸度および破断伸度)を測定した。
<Measurement of strength and elongation>
The hollow fiber membranes of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 were measured for strength and elongation (yield strength, breaking strength, yield elongation, and breaking elongation) by the following method.
強伸度の測定は、糸引っ張り試験機(エー・アンド・デイ社製テンシロン(モデルNo.RTC1210A))を用いて実施した。
フルスケール5000g(条件設定では200g)のセルを使用し、全長約15cmの単糸をチャック(チャック間距離:5cm)に固定し、50mm/分の速度で下側チャックを下降させた。
The strength and elongation were measured using a yarn tensile tester (Tensilon (Model No. RTC1210A) manufactured by A&D Co., Ltd.).
A full-scale 5000 g cell (200 g under the conditions) was used, and a single yarn with a total length of about 15 cm was fixed to a chuck (distance between chucks: 5 cm), and the lower chuck was lowered at a speed of 50 mm/min.
チャート紙に印されたS-Sカーブから、中空糸膜の破断点の単糸あたりの荷重(破断強度)、伸度(破断伸度)および降伏点の単糸あたりの荷重(降伏強度)、伸度(降伏伸度)を読み取った。具体的には、特開2011-212638号公報の[0061]に示される方法を用いて荷重および伸度を得た。 From the S-S curve printed on the chart paper, the load (breaking strength) and elongation (breaking elongation) per single fiber at the breaking point of the hollow fiber membrane, and the load (yield strength) and elongation (yield elongation) per single fiber at the yield point were read. Specifically, the load and elongation were obtained using the method shown in [0061] of JP 2011-212638 A.
なお、強伸度の測定は、湿潤状態の中空糸膜を用いて、温度20℃、湿度65%の条件下で実施した。
測定結果を表1に示す。なお、実施例および比較例の各々について、5回ずつ測定を実施し、その平均値を表1に示した。
The strength and elongation were measured using a wet hollow fiber membrane at a temperature of 20° C. and a humidity of 65%.
The measurement results are shown in Table 1. For each of the examples and comparative examples, the measurement was carried out five times, and the average values thereof are shown in Table 1.
表1に示されるように、実施例は比較例と比べて降伏伸度が抑えられ降伏強度が向上しており、降伏強度(gf/本)/降伏伸度(%)の比率(すなわち、単位伸び当りの必要応力)が大きくなり、可逆的な降伏領域での強度が向上していることを示す。
また、破断伸度が抑えられ破断強度が向上しており、破断強度(gf/本)/破断伸度(%)(すなわち、破断点での応力/伸度比)が大きくなり、中空糸膜の形状変化が小さくかつ、より破断しにくい中空糸膜であることを示す。
As shown in Table 1, the examples have reduced yield elongation and improved yield strength compared to the comparative examples, and the ratio of yield strength (gf/piece) to yield elongation (%) (i.e., the required stress per unit elongation) is larger, indicating that the strength in the reversible yield region is improved.
In addition, the breaking elongation is suppressed and the breaking strength is improved, and the breaking strength (gf/piece)/breaking elongation (%) (i.e., the stress/elongation ratio at the breaking point) is increased, indicating that the hollow fiber membrane undergoes little change in shape and is more resistant to breaking.
図7に、実施例および比較例について、破断強度とFR4(耐圧性加速条件における4年後の透過水量)との関係をグラフで示す。
図7に示される実施例と比較例を分断する線より上側の範囲は、下記関係式を満たす範囲である(表1の最も下の2行を参照)。すなわち、実施例は、下記関係式を満たす。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between breaking strength and FR 4 (permeated water amount after 4 years under accelerated pressure resistance conditions) for the examples and comparative examples.
7 is a range above the line dividing the Examples and Comparative Examples, which satisfies the following relational expression (see the bottom two rows of Table 1). That is, the Examples satisfy the following relational expression.
破断強度[gf/本]/3+FR4[L/m2/D]≧4.58×10-3×(AN後OD)2[μm] Breaking strength [gf/piece]/3+FR 4 [L/m 2 /D] ≧ 4.58×10 −3 × (OD after AN) 2 [μm]
このように、本発明の中空糸膜においては、破断強度が高められた場合でも、所定以上の透過性能を維持することができる。 In this way, the hollow fiber membrane of the present invention can maintain a certain level of permeability even when the breaking strength is increased.
<透過水量の測定>
実施例1~11および比較例1~4の中空糸膜について、高濃度塩水によるRO性能の確認試験を行った。
<Measurement of Permeated Water Amount>
For the hollow fiber membranes of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4, a confirmation test of RO performance using highly concentrated salt water was carried out.
具体的には、まず、中空糸膜をU字状に束ねて、プラスチック製スリーブに挿入した後、熱硬化性樹脂をスリーブに注入し、硬化させて封止した。熱硬化性樹脂で硬化させた中空糸膜の端部を切断することで中空糸膜の開口面を得て、外径基準の膜面積が0.16m2の評価用モジュール30を作製した(図6)。
Specifically, the hollow fiber membranes were first bundled into a U-shape and inserted into a plastic sleeve, after which a thermosetting resin was injected into the sleeve and cured to seal it in. The ends of the hollow fiber membranes cured with the thermosetting resin were cut to obtain an opening surface of the hollow fiber membrane, and an
図6に示されるような評価液タンク40、供給ポンプ42、シェル31、流量調整バルブ43、圧力調整バルブ44等を備える膜性能試験装置を用いて、評価用モジュール30のRO性能を評価した。
The RO performance of the
〔標準条件評価〕
具体的には、濃度35000ppmの塩化ナトリウム(NaCl)水溶液を、25℃、圧力5.4MPaで中空糸膜の外側に流す条件(標準条件)で、中空糸膜の外側から内側へ向かって水を透過させた。このRO処理を1時間行った。その後、中空糸膜の開口面より膜透過水を採取して、透過水量を測定した。
[Standard condition evaluation]
Specifically, a sodium chloride (NaCl) aqueous solution with a concentration of 35,000 ppm was passed through the hollow fiber membrane at 25° C. and a pressure of 5.4 MPa (standard conditions), and water was allowed to permeate from the outside to the inside of the hollow fiber membrane. This RO treatment was carried out for 1 hour. Thereafter, the membrane permeated water was collected from the opening of the hollow fiber membrane, and the amount of permeated water was measured.
この透過水量に基づいて、上記標準条件での単位膜面積当たりの1日当りの透過水量(標準条件透過流束:FRs)を下記式より算出した。
FRs[L/m2/日]=透過水量[L]/膜面積[m2]/採取時間[分]×(60[分]×24[時間])
Based on this amount of permeated water, the amount of permeated water per unit membrane area per day under the above standard conditions (permeation flux under standard conditions: FRs) was calculated from the following formula.
FRs [L/m 2 /day] = Permeated water amount [L] / Membrane area [m 2 ] / Collection time [minutes] × (60 [minutes] × 24 [hours])
〔耐圧性加速条件評価〕
次に、標準条件から、耐圧性加速試験条件に条件変更を行い、濃度47300ppmの塩化ナトリウム(NaCl)水溶液を、35℃、圧力6.76MPaで中空糸膜の外側に流す条件で、中空糸膜の外側から内側へ向かって水を透過させた。このRO処理を2時間行い、中空糸膜の開口面より膜透過水を採取、透過水量を測定し、単位膜面積当たりの1日当りの透過水量(耐圧性加速試験条件透過流束:FR0)を下記式より算出した。
FR0[L/m2/日]=透過水量[L]/膜面積[m2]/採取時間[分]×(60[分]×24[時間])
[Evaluation of accelerated pressure resistance conditions]
Next, the standard conditions were changed to the conditions of the accelerated pressure test, and water was permeated from the outside to the inside of the hollow fiber membrane under the conditions that an aqueous sodium chloride (NaCl) solution with a concentration of 47,300 ppm was passed through the outside of the hollow fiber membrane at 35° C. and a pressure of 6.76 MPa. This RO treatment was carried out for 2 hours, and the membrane permeated water was collected from the opening surface of the hollow fiber membrane, the amount of permeated water was measured, and the amount of permeated water per unit membrane area per day (permeation flux under accelerated pressure test conditions: FR0) was calculated from the following formula.
FR 0 [L/m 2 /day] = Permeated water amount [L] / Membrane area [m 2 ] / Collection time [minutes] x (60 [minutes] x 24 [hours])
〔透過水量変化係数(-m値)の計算〕
m値は、以下のようにして求めた。
さらに、100時間まで透過水量を連続的に測定し、透過水量の変化を確認した。透過水量変化係数(-m値)は、経過時間に応じた透過水量の変化の傾きを示す。
-m値は、時間と透過水量の対数値、x=log(経過時間)、y=log(透過水量)の回帰直線式の傾きより算出した(下記式)。
[Calculation of permeate volume change coefficient (-m value)]
The m value was determined as follows.
Furthermore, the amount of permeated water was continuously measured up to 100 hours to confirm the change in the amount of permeated water. The coefficient of change in the amount of permeated water (-m value) indicates the slope of the change in the amount of permeated water depending on the elapsed time.
The -m value was calculated from the slope of the regression line of the logarithm of the amount of permeated water versus time, x=log (elapsed time), y=log (amount of permeated water) (see the following formula).
次に、上記式より、耐圧性加速条件における4年後の透過水量維持率(MF)および耐圧性加速条件における4年後の透過水量を算出した。
耐圧性加速条件における4年後の透過水量維持率(MF)
=(4年×365日×24時間/2時間)(-m)=17520(-m)
耐圧性加速条件における4年後の透過水量(FR4)
=FR0×MF
Next, the permeate flow rate maintenance rate (MF) after four years under the accelerated pressure conditions and the permeate flow rate after four years under the accelerated pressure conditions were calculated from the above formula.
Permeation rate (MF) after 4 years under accelerated pressure resistance conditions
=(4 years x 365 days x 24 hours/2 hours) (-m) =17520 (-m)
Permeation rate after 4 years under accelerated pressure resistance conditions ( FR4 )
= FR 0 × MF
以上の測定等の結果を表1に示す。
表1に示されるように、実施例1~11では、比較例1~4よりも透水性能と、経年後の透水性能の維持率の両方に優れた中空糸膜が得られた。
The results of the above measurements are shown in Table 1.
As shown in Table 1, in Examples 1 to 11, hollow fiber membranes superior to Comparative Examples 1 to 4 in both water permeability and water permeability retention rate after aging were obtained.
<染色試験>
実施例3および比較例2について、染色試験を実施した。具体的には、図6の膜性能試験装置において、評価液タンク40内の評価液41に、ナカライテスク社製の蛍光染料(分子量570)を添加し、上記標準条件にて1時間RO評価運転を実施した。なお、この染色試験により、膜の部分的な欠陥が生じた箇所が染色される。
<Dyeing test>
A dyeing test was carried out for Example 3 and Comparative Example 2. Specifically, in the membrane performance test device of Fig. 6, a fluorescent dye (molecular weight 570) manufactured by Nacalai Tesque was added to the
染色試験後の実施例3および比較例2の中空糸膜のマイクロスコープ写真をそれぞれ図2および図3に示す。なお、図2は実施例3で得られた中空糸膜であり、また、図3は比較例2で得られた中空糸膜である。 Microscope photographs of the hollow fiber membranes of Example 3 and Comparative Example 2 after the dyeing test are shown in Figures 2 and 3, respectively. Note that Figure 2 shows the hollow fiber membrane obtained in Example 3, and Figure 3 shows the hollow fiber membrane obtained in Comparative Example 2.
また、実施例3および比較例2について、染色試験後に上記強伸度の測定を実施しときの、破断後の実施例3および比較例2の中空糸膜のマイクロスコープ写真をそれぞれ図4および図5に示す。なお、図4(a),(b)は図2(a),(b)に対応する写真であり、図5(a)~(c)は図3(a)~(c)に対応する写真である。
図5に示される写真から、染色試験により染色された箇所で、中空糸膜の破断が生じていることが分かる。
In addition, for Example 3 and Comparative Example 2, microscope photographs of the hollow fiber membranes of Example 3 and Comparative Example 2 after breakage when the strength and elongation were measured after the dyeing test are shown in Figures 4 and 5, respectively. Note that Figures 4(a) and (b) are photographs corresponding to Figures 2(a) and (b), and Figures 5(a) to (c) are photographs corresponding to Figures 3(a) to (c).
From the photograph shown in FIG. 5, it can be seen that breakage of the hollow fiber membrane occurred at the portion stained by the staining test.
<塩除去率の測定>
実施例3および比較例2について、塩除去率を測定した。具体的には、上記透過水量の測定で使用された塩化ナトリウム(NaCl)濃度35000ppmの供給水溶液と、上記透過水量の測定で採取された膜透過水と、について、電気伝導率計(東亜ディーケーケー社CM-25R)を用いてNaCl濃度(塩濃度)を測定した。測定結果に基づいて、塩除去率は下記式より算出された。
塩除去率[%]=(1-膜透過水塩濃度[mg/L]/供給水溶液塩濃度[mg/L])×100
<Measurement of salt rejection rate>
The salt rejection rate was measured for Example 3 and Comparative Example 2. Specifically, the NaCl concentration (salt concentration) was measured using an electric conductivity meter (CM-25R, DKK-TOA Corporation) for the feed aqueous solution with a sodium chloride (NaCl) concentration of 35,000 ppm used in the measurement of the permeate volume and the membrane permeate collected in the measurement of the permeate volume. Based on the measurement results, the salt rejection rate was calculated by the following formula.
Salt rejection rate [%] = (1 - salt concentration in membrane permeate water [mg/L] / salt concentration in feed aqueous solution [mg/L]) x 100
その結果、実施例3の塩除去率は99.9%(塩透過率として0.1%)であり、比較例2の塩除去率は95.0%(塩透過率として5%)であった。この結果から、比較例2においては、塩の透過量が多く、このことからもCNFの分散性が悪いために、部分的な欠陥が生じている可能性が示唆される。 As a result, the salt removal rate of Example 3 was 99.9% (salt permeability of 0.1%), and the salt removal rate of Comparative Example 2 was 95.0% (salt permeability of 5%). From these results, the amount of salt permeated was large in Comparative Example 2, which suggests the possibility that partial defects occurred due to poor dispersibility of the CNF.
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments and examples disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
10 紡糸原液、11 ノズル、12,13,14,15 ローラー、16 中空糸膜、21 凝固液、30 評価用モジュール、31 シェル、40 評価液タンク、41 評価液、42 供給ポンプ、43 流量調整バルブ、44 圧力調整バルブ。 10 spinning dope, 11 nozzle, 12, 13, 14, 15 roller, 16 hollow fiber membrane, 21 coagulation liquid, 30 evaluation module, 31 shell, 40 evaluation liquid tank, 41 evaluation liquid, 42 supply pump, 43 flow rate control valve, 44 pressure control valve.
Claims (3)
前記セルロースエステルおよび前記セルロース系ナノファイバーの総量に対する前記セルロース系ナノファイバーの量の比率は、0.01~10質量%であり、
前記セルロースエステルは、酢酸セルロースである、中空糸膜。 The present invention relates to a method for producing a cellulose ester and a method for producing a cellulose nanofiber.
a ratio of the amount of the cellulose nanofibers to the total amount of the cellulose ester and the cellulose nanofibers is 0.01 to 10% by mass;
The cellulose ester is cellulose acetate .
紡糸原液をノズルから空中走行部を経て凝固液中に吐出して、前記紡糸原液の凝固物を前記凝固液中から曳き出すことにより、中空糸型の半透膜である中空糸膜を得る、紡糸工程を含み、
前記紡糸原液は、セルロースエステル、セルロース系ナノファイバー、溶媒および非溶媒を含み、
前記紡糸工程の前に前記紡糸原液を混練し、かつフィルタリングを行い、
前記紡糸原液において、前記セルロースエステルおよび前記セルロース系ナノファイバーの総量に対する前記セルロース系ナノファイバーの量の比率は、0.01~10質量%である、製造方法。 A method for producing a hollow fiber membrane comprising cellulose ester and cellulose-based nanofibers, comprising the steps of:
The method includes a spinning process in which a spinning dope is discharged from a nozzle through an air gap into a coagulating liquid, and a coagulated product of the spinning dope is pulled out of the coagulating liquid to obtain a hollow fiber membrane, which is a hollow fiber type semipermeable membrane;
The spinning dope comprises a cellulose ester, a cellulosic nanofiber, a solvent, and a non-solvent;
Prior to the spinning step, the spinning dope is kneaded and filtered;
In the spinning dope, the ratio of the amount of the cellulose nanofibers to the total amount of the cellulose ester and the cellulose nanofibers is 0.01 to 10 mass % .
Applications Claiming Priority (4)
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