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JP7810269B2 - Separation membrane condition diagnosis method, condition diagnosis program, condition diagnosis device, and recording medium device - Google Patents
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JP7810269B2 - Separation membrane condition diagnosis method, condition diagnosis program, condition diagnosis device, and recording medium device - Google Patents

Separation membrane condition diagnosis method, condition diagnosis program, condition diagnosis device, and recording medium device

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JP7810269B2 JP2024538989A JP2024538989A JP7810269B2 JP 7810269 B2 JP7810269 B2 JP 7810269B2 JP 2024538989 A JP2024538989 A JP 2024538989A JP 2024538989 A JP2024538989 A JP 2024538989A JP 7810269 B2 JP7810269 B2 JP 7810269B2
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Description

本発明は、分離膜の状態診断方法、その状態診断プログラム、その状態診断装置、および記録媒体機器に関するものである。 The present invention relates to a separation membrane condition diagnosis method, a condition diagnosis program, a condition diagnosis device, and a recording medium device.

近年、気体分離膜、逆浸透膜、ナノ濾過膜、限外濾過膜、精密濾過膜など、膜を用いた混合物の分離技術は、高精度・省エネルギーの処理プロセスとして注目され、各種水処理への利用が拡大している。例えば、逆浸透膜を用いた逆浸透分離法では、塩分などの溶質を含んだ溶液を該溶液の浸透圧以上の圧力で逆浸透膜を透過させることで、溶質濃度が低減された液体を得ることが可能であり、海水やかん水の淡水化、超純水の製造、有価物の濃縮回収などに幅広く用いられている。In recent years, membrane-based separation technologies for mixtures, such as gas separation membranes, reverse osmosis membranes, nanofiltration membranes, ultrafiltration membranes, and microfiltration membranes, have attracted attention as high-precision, energy-saving treatment processes, and their use in various water treatment processes is expanding. For example, in reverse osmosis separation methods using reverse osmosis membranes, a solution containing solutes such as salt is forced through the membrane at a pressure equal to or greater than the osmotic pressure of the solution, yielding a liquid with a reduced solute concentration. This method is widely used in the desalination of seawater and brine, the production of ultrapure water, and the concentration and recovery of valuable resources.

前記逆浸透膜を利用するプラントでは、ファウリングと呼ばれる膜表面汚染を抑制・低減するための一手段として次亜塩素酸ナトリウムなどの酸化性物質を添加する。しかし、該酸化性物質は、分離膜の化学構造を変化させることが知られている。それに伴い、分離膜性能が変化することも知られており、これらの変化を捉える技術が分離膜を利用するにあたって必要とされている。酸化性物質による化学変化の判定方法の一つとして、分離膜をアルカリ性ピリジン溶液と反応させて呈色有無を確認するフジワラテストが挙げられる(非特許文献1)。該手法では、原因が遊離塩素等との接触を簡便に確認することが可能であるが、ピリジン溶液が刺激臭を有する、有色の分離膜では呈色有無の確認が困難であるなどの課題があった。また、元素組成分析手法によるハロゲン化構造の検出法も用いられているが、化学変化が進行しハロゲン化構造が脱落した場合には適用できないなどの課題があった。In plants using reverse osmosis membranes, oxidizing substances such as sodium hypochlorite are added as a means of preventing and reducing membrane surface contamination, known as fouling. However, these oxidizing substances are known to change the chemical structure of separation membranes, resulting in changes in membrane performance. Therefore, technologies to detect these changes are needed when using separation membranes. One method for determining chemical changes caused by oxidizing substances is the Fujiwara test, which involves reacting a separation membrane with an alkaline pyridine solution and checking for coloration (Non-Patent Document 1). While this method can easily identify contact with free chlorine or other substances, it has issues, such as the pungent odor of the pyridine solution and the difficulty of confirming coloration with colored separation membranes. Additionally, elemental composition analysis has also been used to detect halogenated structures, but this method has issues, such as its inapplicability when halogenated structures are removed due to chemical changes.

Journal of Membrane Science, 2010, Vol.347, P.159-164.Journal of Membrane Science, 2010, Vol.347, P.159-164.

本発明では、従来方法では診断困難であった化学変化を含め、変化の程度に関わらず、化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を簡便かつ迅速に判定し、分離膜の状態を診断する方法の提供を目的とする。さらに、従来の技術では困難であった化学変化の種類や原因物質の判定が可能となる。 The present invention aims to provide a method for diagnosing the condition of a separation membrane by easily and quickly determining chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance, regardless of the degree of change, including chemical changes that were difficult to diagnose using conventional methods. Furthermore, it makes it possible to determine the type of chemical change and the causative substance, which was difficult to do using conventional techniques.

上記課題を解決するため、本発明は以下の特徴を有するものである。 To solve the above problems, the present invention has the following features.

(1)離膜1の分析結果と、分離膜2の分析結果との差異に基づき、分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する分離膜の状態診断方法であって
前記分析結果が、下記(1)の赤外吸収分光法結果、および元素組成分析結果を含み
前記分離膜がポリアミドおよびポリスルホンを含有しており、
分離膜1の赤外吸収分光法結果(1)R ÷R と分離膜2の赤外吸収分光法結果(1)R ÷R との差異と、赤外吸収分光法結果(1)R ÷R と分離膜性能との相関に関する変化プロファイルから、分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化の程度を推定し、
分離膜1の元素組成分析結果と分離膜2の元素組成分析結果との差異と、元素組成分析結果と分離膜性能との相関に関する変化プロファイルから、分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化の程度を推定し、
前記赤外吸収分光法結果(1)R ÷R に基づく分離膜性能変化の推定結果と前記元素組成分析結果に基づく分離膜性能変化の推定結果とに基づいて、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定することを特徴とする分離膜の状態診断方法。
(1)R÷
ただし、Rは1680~1650cm-1における最大赤外吸収強度、R は1260~1230cm-1における最大赤外吸収強度である。)
(1) A separation membrane condition diagnosis method for determining chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 based on a difference between an analysis result of separation membrane 1 and an analysis result of separation membrane 2, comprising :
The analysis results include the following infrared absorption spectroscopy results and elemental composition analysis results (1 ) :
The separation membrane contains polyamide and polysulfone,
The degree of chemical change and / or chemical change in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 is estimated from the difference between the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD of separation membrane 1 and the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD of separation membrane 2 , and the change profile relating to the correlation between the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD and separation membrane performance;
the degree of chemical change and/or chemical change in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 is estimated from the difference between the elemental composition analysis results of separation membrane 1 and separation membrane 2 and a change profile relating to the correlation between the elemental composition analysis results and separation membrane performance;
A separation membrane condition diagnosis method characterized by determining at least one of the degree of change , the type of chemical change, and the causative substance based on the estimated result of separation membrane performance change based on the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD and the estimated result of separation membrane performance change based on the elemental composition analysis result.
(1) R A ÷ R D
( where R A is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1680 to 1650 cm −1 , and R D is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1260 to 1230 cm −1 .)

分離膜1の分析結果が、未使用の分離膜の分析結果であり、分析結果に関する変化プロファイルが、分析結果と、分離膜性能の指標である除去率、透過率、溶媒透過係数、溶質透過係数、溶媒透過量、溶質透過量の少なくともいずれかとの相関であることを特徴とする(1)に記載の分離膜の状態診断方法。 ( 2 ) A separation membrane condition diagnosis method according to (1), characterized in that the analysis results of the separation membrane 1 are the analysis results of an unused separation membrane, and the change profile relating to the analysis results is a correlation between the analysis results and at least one of the following indicators of separation membrane performance: removal rate, permeability, solvent permeability coefficient, solute permeability coefficient, solvent permeation amount, and solute permeation amount.

)元素組成分析結果が、下記の少なくともいずれかであることを特徴とする、(1)に記載の分離膜の状態診断方法。
1.炭素元素に対するハロゲン元素の比率
2.炭素元素に対する酸素元素の比率
3.炭素元素に対する窒素元素の比率
)分析結果に関する変化プロファイルが、分離膜性能のうち、除去率、溶質透過係数、溶媒透過量の少なくともいずれかとの相関であり、赤外吸収分光法結果(1)R ÷R に基づく分離膜性能変化の推定結果と元素組成分析結果に基づく分離膜性能変化の推定結果との差異から化学変化の種類または原因物質の少なくともいずれかを判定することを特徴とする()に記載の分離膜の状態診断方法。
( 3 ) The separation membrane condition diagnosis method according to (1), characterized in that the elemental composition analysis result is at least one of the following:
1. Ratio of halogen elements to carbon elements 2. Ratio of oxygen elements to carbon elements 3. Ratio of nitrogen elements to carbon elements ( 4 ) The separation membrane state diagnosis method according to (1) , characterized in that the change profile relating to the analysis results is a correlation with at least one of the separation membrane performance factors, the removal rate, the solute permeability coefficient, and the solvent permeation amount, and at least one of the type of chemical change or the causative substance is determined from the difference between the estimated result of the separation membrane performance change based on the infrared absorption spectroscopy result ( 1 ) RA ÷ RD and the estimated result of the separation membrane performance change based on the elemental composition analysis result.

5)元素組成分析結果が()の1.炭素元素に対するハロゲン元素の比率であることを特徴とする(1)に記載の分離膜の状態診断方法。 ( 5) The separation membrane condition diagnosis method according to (1), wherein the elemental composition analysis result is 1. the ratio of halogen elements to carbon elements in ( 3 ).

)(1)記載の方法にて、変化の程度が軽度もしくは中度であると判定された場合、(1)記載の1.R÷Rの差異を用いて算出した対象分離膜性能の溶質透過係数の比率Srが、()記載の1.炭素元素に対するハロゲン元素の比率の差異を用いて推算した対象分離膜性能の溶質透過係数の比率Srに対し3倍以下(Sr÷Sr≦3)であれば、原因物質がハロゲン系薬剤であると判定し、3倍を超える(Sr÷Sr>3)場合は、ハロゲン系薬剤以外であると判定することを特徴とする()に記載の分離膜の状態診断方法。 ( 6 ) The separation membrane condition diagnosis method according to (4), characterized in that, when the degree of change is determined to be mild or moderate by the method according to (1), if the ratio Sr1 of the solute permeability coefficient of the target separation membrane performance calculated using the difference between RA and RD as described in 1. (1) is three times or less ( Sr1 ÷ Sr2 ≦ 3) the ratio Sr2 of the solute permeability coefficient of the target separation membrane performance estimated using the difference between the ratios of halogen elements to carbon elements as described in 1. (3), the causative substance is determined to be a halogen-based agent, and if it is more than three times ( Sr1 ÷ Sr2 > 3), the causative substance is determined to be other than a halogen-based agent.

)元素組成分析結果が、分離膜の機能層側からX線または電子線を照射することで行なわれる分析結果であることを特徴とする、(1)に記載の分離膜の状態診断方法。 ( 7 ) The separation membrane condition diagnosis method according to (1), characterized in that the elemental composition analysis results are analysis results obtained by irradiating the separation membrane with X-rays or electron beams from the functional layer side.

)前記分離膜が、下記のいずれかであることを特徴とする、(1)に記載の分離膜の状態診断方法。
A:水処理プラントで供給水を透過水と濃縮水に膜分離する半透膜エレメントから採取した分離膜
B:水処理プラントの供給水ラインに設置した通水部材の内部に設けた分離膜
C:水処理プラントで供給水を透過水と濃縮水に膜分離する半透膜エレメントが使用され、濃縮水ラインに設置した通水部材の内部に設けた分離膜
9)分離膜の状態を判定するためにコンピュータを、前記分離膜の分析結果をコンピュータに入力するデータ入力手段、入力されたデータをコンピュータに記録しておくデータ記録手段、入力および/または記録されたデータに基づき分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する手段として機能させるものであり、分離膜1の分析結果と、分離膜2の分析結果との差異に基づき、
前記分析結果が、下記(1)の赤外吸収分光法結果、および元素組成分析結果を含み
前記分離膜がポリアミドおよびポリスルホンを含有しており、
分離膜1の赤外吸収分光法結果(1)R ÷R と分離膜2の赤外吸収分光法結果(1)R ÷R との差異と、赤外吸収分光法結果(1)R ÷R と分離膜性能との相関に関する変化プロファイルから、分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化の程度を推定し、
分離膜1の元素組成分析結果と分離膜2の元素組成分析結果との差異と、元素組成分析結果と分離膜性能との相関に関する変化プロファイルから、分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化の程度を推定し、
前記赤外吸収分光法結果(1)R ÷R に基づく分離膜性能変化の推定結果と前記元素組成分析結果に基づく分離膜性能変化の推定結果とに基づいて、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定することで、
分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する状態診断手段、として機能させる分離膜の状態診断プログラム。
(1)R÷
ただし、Rは1680~1650cm-1における最大赤外吸収強度、R は1260~1230cm-1における最大赤外吸収強度である。)
( 8 ) The separation membrane condition diagnosis method according to (1), characterized in that the separation membrane is any one of the following:
A: A separation membrane collected from a semipermeable membrane element that separates feed water into permeate and concentrate at a water treatment plant. B: A separation membrane installed inside a water-permeable member installed in a water supply line at a water treatment plant. C: A separation membrane installed inside a water-permeable member installed in a concentrate line at a water treatment plant, where a semipermeable membrane element that separates feed water into permeate and concentrate is used. ( 9) In order to determine the state of the separation membrane, a computer is used as a data input means for inputting the analysis results of the separation membrane into the computer, a data recording means for recording the input data in the computer, and a means for determining chemical changes in the separation membrane and/or chemical changes in the performance of the separation membrane based on the input and/or recorded data. Based on the difference between the analysis results of separation membrane 1 and the analysis results of separation membrane 2,
The analysis results include the following infrared absorption spectroscopy results and elemental composition analysis results (1 ) :
The separation membrane contains polyamide and polysulfone,
The degree of chemical change and / or chemical change in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 is estimated from the difference between the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD of separation membrane 1 and the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD of separation membrane 2 , and the change profile relating to the correlation between the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD and separation membrane performance;
the degree of chemical change and/or chemical change in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 is estimated from the difference between the elemental composition analysis results of separation membrane 1 and separation membrane 2 and a change profile relating to the correlation between the elemental composition analysis results and separation membrane performance;
At least one of the degree of change , the type of chemical change, and the causative substance is determined based on the result of estimating the change in separation membrane performance based on the infrared absorption spectroscopy result (1) R A ÷ R D and the result of estimating the change in separation membrane performance based on the result of elemental composition analysis,
A separation membrane condition diagnosis program that functions as condition diagnosis means for determining chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 .
(1) R A ÷ R D
( where R A is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1680 to 1650 cm −1 , and R D is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1260 to 1230 cm −1 .)

10)分析結果に関する変化プロファイルが、分析結果と、分離膜性能を表す指標である除去率、透過率、溶媒透過係数、溶質透過係数、溶媒透過量、溶質透過量の少なくともいずれかとの相関であることを特徴とする()に記載の分離膜の状態診断プログラム。
11)変化の程度が軽度もしくは中度であると判定された場合、前記1.R÷Rを用いて算出した対象分離膜性能の溶質透過係数の比率Srが、前記元素組成分析結果のうち1.炭素元素に対するハロゲン元素の比率を用いて推算した対象分離膜性能の溶質透過係数の比率Srに対し3倍以下(Sr÷Sr≦3)であれば、原因物質がハロゲン系薬剤であると判定し、3倍を超える(Sr÷Sr>3)場合は、ハロゲン系薬剤以外であると判定することを特徴とする()に記載の分離膜の状態診断プログラム。
( 10 ) The separation membrane condition diagnosis program according to (9), characterized in that the change profile relating to the analysis results is a correlation between the analysis results and at least one of the following indicators representing separation membrane performance: removal rate, permeability, solvent permeability coefficient, solute permeability coefficient, solvent permeation amount, and solute permeation amount.
( 11 ) The separation membrane condition diagnosis program according to ( 9 ), characterized in that, when the degree of change is determined to be mild or moderate, if the ratio Sr1 of the solute permeability coefficient of the target separation membrane performance calculated using 1. RA ÷ RD is 3 times or less ( Sr1 ÷ Sr2 3) the ratio Sr2 of the solute permeability coefficient of the target separation membrane performance estimated using the ratio of halogen elements to carbon elements in 1. of the elemental composition analysis results, the causative substance is determined to be a halogen-based agent, and if it is more than 3 times ( Sr1 ÷ Sr2 > 3), the causative substance is determined to be other than a halogen-based agent.

12)(9)に記載の分離膜の状態診断プログラムを搭載した分離膜の状態診断装置。 ( 12 ) A separation membrane condition diagnosis device equipped with the separation membrane condition diagnosis program described in (9).

13)()に記載の分離膜の状態診断プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体機器。 ( 13 ) A computer-readable recording medium device having the separation membrane state diagnosis program according to ( 9 ) recorded thereon.

本発明では、従来方法では診断困難であった化学変化を含め、変化の程度に関わらず、化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を簡便かつ迅速に判定でき、分離膜の状態診断が変化の程度に因らず可能となる。さらに、従来技術では困難であった化学変化の種類や原因物質が判定できる。 The present invention makes it possible to easily and quickly determine chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance, regardless of the degree of change, including chemical changes that were difficult to diagnose using conventional methods, making it possible to diagnose the condition of separation membranes regardless of the degree of change. Furthermore, it is possible to determine the type of chemical change and the substance causing it, which was difficult to do using conventional technology.

[図1]水処理プラントのフローの一例を示す。
[図2]本発明の化学変化進行に応じた分析結果の変化プロファイルの一例を示すグラフ図である。
[図3]本発明の化学変化進行に応じた分析結果として未使用の分離膜の分析結果との差分を用いた、変化プロファイルの一例を示すグラフ図である。
[図4]本発明の分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する第四の形態にて、化学変化進行に応じた分析結果の変化プロファイルと、対象分離膜の分析結果との差異に基づき、判定する方法の一例を示すグラフ図である。
[図5]本発明の分離膜の化学変化を判定する第六の形態にて、分析結果に関する変化プロファイルが、除去率、溶質透過係数、溶媒透過量の少なくともいずれかとの相関であり、分析結果が、赤外吸収分光法結果であり、対象分離膜の赤外吸収分光法結果との差異から対象分離膜性能S1を算出するための変化プロファイルの一例を示すグラフ図である。
[図6]本発明の分離膜の化学変化を判定する第六の形態にて、分析結果に関する変化プロファイルが、除去率、溶質透過係数、溶媒透過量の少なくともいずれかとの相関であり、分析結果が、元素組成分析結果であり、対象分離膜の元素組成分析結果との差異から対象分離膜性能Sを算出するための変化プロファイルの一例を示すグラフ図である。
[図7]本発明で使用する通水部材の一例を示す模式図である。
[図8]本発明で使用する通水部材を構成する分割可能な通水容器の一例を示す。
[図9]本発明の第一の形態、すなわち対象分離膜の分析結果と未使用の分離膜の分析結果との差異を用いた分離膜の状態診断をコンピュータで実行するためのプログラムの一例である。
[図10]本発明の第二の形態、すなわち対象分離膜の分析結果と化学変化進行に応じた分析結果に関する変化プロファイルとの差異を用いた分離膜の状態診断をコンピュータで実行するためのプログラムの一例である。
[図11]本発明の第三の形態、すなわち赤外吸収分光法結果を用いた分離膜の状態診断を、コンピュータで実行するためのプログラムの一例である。
[図12]本発明の第四の形態、すなわち元素組成分析結果を用いた分離膜の状態診断を、コンピュータで実行するためのプログラムの一例である。
[図13]本発明の第五の形態、すなわち赤外吸収分光法結果によって変化の程度を推定し、さらに元素組成分析結果を用いた分離膜の状態診断を、コンピュータで実行するためのプログラムの一例である。
[図14]本発明の第三の形態のうち、複数の赤外吸収分光法結果を用いた分離膜の状態診断、すなわち赤外吸収分光法結果によって変化の程度を推定し、さらに赤外吸収分光法結果を用いた分離膜の状態診断を、コンピュータで実行するためのプログラムの一例である。
[図15]本発明の第二から第五の形態にて、赤外吸収分光法結果によって変化の程度を推定し、複数の赤外吸収分光法結果および/または元素組成分析結果を用いて分離膜の状態診断を複数回判定し、それらの結果を統合して最終判定をする分離膜の状態判断を、コンピュータで実行するためのプログラムの一例である。
[図16]本発明の第六の形態、すなわち赤外吸収分光法結果および元素組成分析結果を用いた分離膜の状態診断を、コンピュータで実行するためのプログラムの一例である。
[図17]本発明の実施の形態に係る溶媒透過係数と赤外吸収分光法結果との関係を示すグラフ図である。
[図18]本発明の別の実施の形態に係る溶質透過係数と赤外吸収分光法結果との関係を示すグラフ図である。
[図19]本発明の別の実施の形態に係る溶質透過係数と元素組成分析結果との関係を示すグラフ図である。
[Figure 1] An example of the flow of a water treatment plant.
FIG. 2 is a graph showing an example of a profile of changes in analytical results according to the progress of chemical reactions in the present invention.
FIG. 3 is a graph showing an example of a change profile using the difference between the analytical result of an unused separation membrane and the analytical result of an analysis according to the progress of chemical change in the present invention.
[Figure 4] A graph showing an example of a method for determining chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance in a fourth embodiment of the present invention, based on the difference between the change profile of the analysis results according to the progress of chemical changes and the analysis results of the target separation membrane.
[Figure 5] In a sixth embodiment of the present invention for determining chemical changes in a separation membrane, the change profile relating to the analysis results is a correlation with at least one of the removal rate, solute permeability coefficient, and solvent permeation amount, and the analysis results are infrared absorption spectroscopy results, and is a graph showing an example of a change profile for calculating the target separation membrane performance S1 from the difference with the infrared absorption spectroscopy results of the target separation membrane.
[Figure 6] A graph showing an example of a change profile for calculating target separation membrane performance S2 from the difference with the elemental composition analysis result of the target separation membrane in a sixth embodiment of the present invention for determining chemical changes in a separation membrane, in which the change profile relating to the analysis results is a correlation with at least one of the removal rate, solute permeability coefficient, and solvent permeation amount, and the analysis results are elemental composition analysis results.
[Fig. 7] A schematic diagram showing an example of a water-permeable member used in the present invention.
[Fig. 8] An example of a separable water-passing container constituting the water-passing member used in the present invention is shown.
[FIG. 9] An example of a program for executing the first embodiment of the present invention, that is, the diagnosis of the state of a separation membrane using the difference between the analysis results of a target separation membrane and the analysis results of an unused separation membrane, on a computer.
[Figure 10] An example of a program for executing the second embodiment of the present invention, i.e., a separation membrane condition diagnosis on a computer using the difference between the analysis results of the target separation membrane and the change profile related to the analysis results according to the progress of chemical changes.
[FIG. 11] An example of a program for executing the third embodiment of the present invention, that is, the diagnosis of the state of the separation membrane using the results of infrared absorption spectroscopy, on a computer.
FIG. 12 is an example of a program for executing, on a computer, the fourth embodiment of the present invention, that is, the diagnosis of the state of the separation membrane using the results of elemental composition analysis.
[Fig. 13] An example of a program for executing on a computer the fifth embodiment of the present invention, that is, the diagnosis of the state of the separation membrane by estimating the degree of change based on the results of infrared absorption spectroscopy and further using the results of elemental composition analysis.
[Figure 14] An example of a program for a computer to diagnose the state of a separation membrane using a plurality of infrared absorption spectroscopy results, i.e., to estimate the degree of change based on the infrared absorption spectroscopy results and further diagnose the state of the separation membrane using the infrared absorption spectroscopy results, in the third embodiment of the present invention.
[Figure 15] An example of a program for executing on a computer a state judgment of a separation membrane in the second to fifth embodiments of the present invention, in which the degree of change is estimated based on the results of infrared absorption spectroscopy, the state diagnosis of the separation membrane is judged multiple times using multiple infrared absorption spectroscopy results and/or elemental composition analysis results, and the results are integrated to make a final judgment.
FIG. 16 is an example of a program for executing, on a computer, the sixth embodiment of the present invention, that is, the diagnosis of the state of a separation membrane using the results of infrared absorption spectroscopy and elemental composition analysis.
FIG. 17 is a graph showing the relationship between solvent permeability coefficient and infrared absorption spectroscopy results according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a graph showing the relationship between solute permeability coefficient and infrared absorption spectroscopy results according to another embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a graph showing the relationship between solute permeability coefficient and elemental composition analysis results according to another embodiment of the present invention.

上記課題を解決するため、本発明は次の特徴を有する。以下、図面を例示し、本発明の詳細を説明するが、本発明の内容はこの図に限定されるものではない。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features. Below, the details of the present invention are explained using examples in the drawings, but the contents of the present invention are not limited to these drawings.

本発明は、分離膜の状態診断方法であって、分離膜1の分析結果と、分離膜2の分析結果との差異に基づき、いずれか一方の化学変化および/または化学的な分離膜性能の変化を判定することで、分離膜の状態を診断することを特徴とする。 The present invention is a method for diagnosing the condition of a separation membrane, which is characterized by diagnosing the condition of the separation membrane by determining chemical changes and/or changes in chemical separation membrane performance in either one of the membranes based on the difference between the analysis results of separation membrane 1 and separation membrane 2.

なお、本発明における化学的な分離膜性能変化とは、化学変化、つまり化学構造変化が原因となって生じる分離膜性能変化である。化学変化が原因となって生じるため、化学的な分離膜性能の変化の有無や原因物質は、化学変化の有無や原因物質と同じである。
(分析対象)
分離膜とは、一部の成分(物質)のみを透過する膜である。例えば、溶媒を透過させ、塩分などの溶質成分を透過させない半透性を有する膜である。例として、ナノろ過膜(NF膜)や逆浸透膜(RO膜)などが挙げられる。その膜構造は膜の片面に分離緻密層(分離機能層)を有し、分離緻密層から膜内部あるいはもう片面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い分離機能層を有する複合膜などが挙げられる。膜形態としては中空糸膜、平膜がある。
In the present invention, the chemical change in separation membrane performance refers to a change in separation membrane performance caused by a chemical change, i.e., a change in chemical structure. Because the change is caused by a chemical change, the presence or absence of a chemical change in separation membrane performance and the causative substance are the same as the presence or absence of a chemical change and the causative substance.
(Subject of analysis)
A separation membrane is a membrane that allows only some components (substances) to pass through. For example, it is a semipermeable membrane that allows solvents to pass through but not solute components such as salts. Examples include nanofiltration membranes (NF membranes) and reverse osmosis membranes (RO membranes). The membrane structure includes a dense separation layer (separation functional layer) on one side of the membrane, and examples include asymmetric membranes with gradually increasing pore sizes from the dense separation layer toward the inside of the membrane or the other side, and composite membranes with a very thin separation functional layer made of a different material on top of the dense layer of the asymmetric membrane. Membrane forms include hollow fiber membranes and flat membranes.

本発明の分離膜としては、精密ろ過膜(MF)、限外ろ過膜(UF膜)、ナノろ過膜(NF膜)や逆浸透膜(RO膜)などが挙げられる。これらのうち、特に、ナノろ過膜(NF膜)や逆浸透膜(RO膜)など、海水やかん水の淡水化、工業用水の製造、果汁などの濃縮、水道における高度処理などに用いられる半透膜に、本発明は好適である。 Separation membranes of the present invention include microfiltration membranes (MF), ultrafiltration membranes (UF membranes), nanofiltration membranes (NF membranes), and reverse osmosis membranes (RO membranes). Among these, the present invention is particularly suitable for semipermeable membranes such as nanofiltration membranes (NF membranes) and reverse osmosis membranes (RO membranes) used for desalination of seawater and brine, production of industrial water, concentration of fruit juice, and advanced treatment of water supplies.

本発明の分析方法において対象となる分離膜は、その形状や材料を特に限定されるものではないが、微多孔性支持層上に分離機能層を形成した複合材料が例示される。その構成成分としては特に限定はしないが、酢酸セルロース、ビニルポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリスルホン、などが挙げられる。特に酢酸セルロースやポリアミド、ポリエステル、ポリスルホンが望ましい。 The separation membrane targeted in the analytical method of the present invention is not particularly limited in shape or material, but examples include composite materials in which a separation functional layer is formed on a microporous support layer. Its constituent components are not particularly limited, but include cellulose acetate, vinyl polymers, polyamides, polyesters, polyimides, polysulfones, etc. Cellulose acetate, polyamides, polyesters, and polysulfones are particularly desirable.

本発明の分離膜としては、例えば、基材、微多孔性支持層、分離機能層の三層からなる複合半透膜が挙げられる。 Examples of the separation membrane of the present invention include composite semipermeable membranes consisting of three layers: a substrate, a microporous support layer, and a separation functional layer.

基材および微多孔性支持層は実質的にイオン等の分離性能を示さず、分離性能を司る分離機能層に強度を与えるためのものである。基材の素材や形状は特に限定されるものではないが、ポリエステルまたはポリアミドの少なくともいずれかを主成分とする布帛あるいは不織布が例示される。特に、機械的および熱的に安定性の高いポリエステルが好ましく用いられる。基材の厚さは寸法安定性を確保するために10~200μmの範囲内であることが一般的である。The substrate and microporous support layer do not actually exhibit any separation performance for ions, etc., but serve to provide strength to the separation functional layer, which is responsible for the separation performance. The material and shape of the substrate are not particularly limited, but examples include fabrics or nonwoven fabrics primarily composed of at least one of polyester and polyamide. Polyester, which has high mechanical and thermal stability, is particularly preferred. The thickness of the substrate is generally within the range of 10 to 200 μm to ensure dimensional stability.

基材と分離機能層との間に設けられる微多孔性支持層の素材や形状は特に限定されるものではないが、一般には分離機能層が形成される側の表面に0.1nmから100nm程度の微細な空孔を有する多孔質構造であり、例えば基材上に流延した高分子重合体を相分離することによって得られる。微多孔性支持層の素材には、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルホン、酢酸セルロースなどの多様な高分子材料が単独あるいは混合して使用される。特に、化学的、機械的、熱的に安定性が高く、成形が容易であるポリスルホンが一般的に使用される。The material and shape of the microporous support layer provided between the substrate and the separation functional layer are not particularly limited, but it generally has a porous structure with fine pores of approximately 0.1 nm to 100 nm on the surface on which the separation functional layer is formed, and is obtained, for example, by phase separation of a high molecular weight polymer cast onto the substrate. A variety of polymeric materials, such as polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfone, and cellulose acetate, are used alone or in combination as materials for the microporous support layer. Polysulfone, in particular, is commonly used due to its high chemical, mechanical, and thermal stability and ease of molding.

複合分離膜において実質的にイオン等の分離性能を発現する分離機能層としては、多様な素材や構造が開発されており、ポリアミド、酢酸セルロース、グラフェン、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルアミン、シロキサン誘導体などの素材による薄膜が例示され、本発明では特に限定されるものではないが、特に、透水性と選択分離性に優れる架橋ポリアミド薄膜が好ましく用いられる。架橋ポリアミド分離機能層は、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重縮合反応によって形成され、通常0.01~1μm程度の厚さを有する。A wide variety of materials and structures have been developed for the separation functional layer that essentially exhibits the separation performance of ions and other substances in composite separation membranes. Examples include thin films made from materials such as polyamide, cellulose acetate, graphene, polystyrene sulfonic acid, polyallylamine, and siloxane derivatives. While not particularly limited in the present invention, cross-linked polyamide thin films, which have excellent water permeability and selective separation properties, are particularly preferred. Cross-linked polyamide separation functional layers are formed by the polycondensation reaction of polyfunctional amines and polyfunctional acid halides, and typically have a thickness of approximately 0.01 to 1 μm.

分離膜は一般的に、膜形態に合わせた適切な形態のエレメントとして使用され、本発明の分離膜は、該エレメントから採取された分離膜も使用できる。本発明における分離膜エレメントとは、分離膜両面側に実質的な液室を有し、分離膜の一方の表面から他方の表面に液体を加圧透過させることができるものであれば、特に限定されない。一例として、平膜形態の分離膜を有する、スパイラル型分離膜エレメントが挙げられる。スパイラル型分離膜エレメントは、一般的に、供給水を分離膜表面へ導く供給側流路材、分離膜、分離膜を透過した液(透過水)を集水管へと導く透過側流路材から構成され、供給側流路材、分離膜、透過側流路材が集水管を中心にスパイラル状に巻囲されている。Separation membranes are generally used as elements in an appropriate form to match the membrane configuration, and separation membranes harvested from such elements can also be used as the separation membranes of the present invention. The separation membrane element in this invention is not particularly limited, as long as it has substantial liquid chambers on both sides of the separation membrane and can pressurize and permeate liquid from one surface of the separation membrane to the other. One example is a spiral-wound separation membrane element with a flat membrane configuration. A spiral-wound separation membrane element generally consists of a feed-side channel material that directs feed water to the separation membrane surface, a separation membrane, and a permeate-side channel material that directs the liquid that has permeated the separation membrane (permeate) to a water collection pipe, with the feed-side channel material, separation membrane, and permeate-side channel material spirally wound around the water collection pipe.

また、本発明の分離膜の例として、水処理プラントに設置された分離膜が挙げられる。 Another example of the separation membrane of the present invention is a separation membrane installed in a water treatment plant.

例えば、図1に、水処理プラントのフローの一例を示す。図1に示す水処理プラントは、被処理水(以下、原水)を貯留する原水貯留槽1と、原水を供給する原水供給ポンプ2と、原水をろ過する前処理膜ろ過ユニット3と、前処理膜ろ過ユニット3のろ過水を貯留する前処理膜ろ過水貯留槽4と、分離膜ろ過ユニット5と、前処理膜ろ過ユニット3のろ過水を分離膜ろ過ユニット5に供給するブースターポンプ6と、更に前処理膜ろ過ユニット3のろ過水を分離膜ろ過ユニット5で透過水と濃縮水に分離するために昇圧する昇圧ポンプ7から構成されている。For example, Figure 1 shows an example of the flow of a water treatment plant. The water treatment plant shown in Figure 1 is composed of a raw water storage tank 1 that stores water to be treated (hereinafter referred to as raw water), a raw water supply pump 2 that supplies the raw water, a pretreatment membrane filtration unit 3 that filters the raw water, a pretreatment membrane filtrate storage tank 4 that stores the filtered water from the pretreatment membrane filtration unit 3, a separation membrane filtration unit 5, a booster pump 6 that supplies the filtered water from the pretreatment membrane filtration unit 3 to the separation membrane filtration unit 5, and a booster pump 7 that boosts the pressure of the filtered water from the pretreatment membrane filtration unit 3 so that it can be separated into permeate and concentrated water in the separation membrane filtration unit 5.

また、原水貯留槽1と前処理膜ろ過ユニット3は原水配管8で、前処理膜ろ過ユニット3と前処理膜ろ過水貯留槽4は前処理膜ろ過水配管9で、前処理膜ろ過水貯留槽4と分離膜ろ過ユニット5は分離膜ろ過供給水配管10で接続されている。水処理プラントでは、原水を前処理膜ろ過ユニット3で処理し、前処理膜ろ過水は、一時的に前処理膜ろ過水貯留槽4に貯留された後、ブースターポンプ6によって昇圧ポンプ7に供給され、昇圧ポンプ7で昇圧された後、分離膜ろ過ユニット5に供給され、塩分などの溶質が除去された透過水と、塩分などの溶質が濃縮された濃縮水に分離され、それぞれ分離膜ろ過透過水配管11、分離膜ろ過濃縮水配管12を通して排出される。 The raw water storage tank 1 and pretreatment membrane filtration unit 3 are connected by raw water piping 8, the pretreatment membrane filtration unit 3 and pretreatment membrane filtered water storage tank 4 are connected by pretreatment membrane filtered water piping 9, and the pretreatment membrane filtered water storage tank 4 and separation membrane filtration unit 5 are connected by separation membrane filtered feed water piping 10. In the water treatment plant, raw water is treated in the pretreatment membrane filtration unit 3, and the pretreatment membrane filtered water is temporarily stored in the pretreatment membrane filtered water storage tank 4 before being supplied to the booster pump 7 by the booster pump 6, where it is pressurized and supplied to the separation membrane filtration unit 5. There, it is separated into permeate, from which solutes such as salt have been removed, and concentrated water, from which solutes such as salt have been concentrated, and these are discharged through the separation membrane filtration permeate piping 11 and the separation membrane filtration concentrated water piping 12, respectively.

本発明の分離膜の例として、分離膜ろ過ユニット5に設置された分離膜エレメント内の分離膜のほか、分離膜ろ過ユニットに設置された部材から採取した分離膜、プラント内配管、例えば原水配管8や前処理ろ過水配管9、分離膜ろ過供給水配管10、分離膜ろ過透過水配管11、分離膜ろ過濃縮水配管12、などに設置された部材内の分離膜、も挙げられる。 Examples of separation membranes of the present invention include separation membranes within separation membrane elements installed in the separation membrane filtration unit 5, as well as separation membranes extracted from components installed in the separation membrane filtration unit, and separation membranes within components installed in piping within the plant, such as raw water piping 8, pre-treated filtrate piping 9, separation membrane filtration feed water piping 10, separation membrane filtration permeate piping 11, and separation membrane filtration concentrated water piping 12.

(分析方法)
本発明の分離膜としては、十分に洗浄された分離膜が用いられる。洗浄として用いる溶液としては、純水または超純水のほか、分離膜の汚れ成分を除去するのに一般的に用いられる薬液が挙げられる。特に、分離膜に汚れ成分が付着している場合、正確な化学変化の診断が困難となるため薬品により洗浄することが望ましい。分離膜に付着する汚れ成分は使用環境によって多様であるため、その洗浄には種々の薬品が使用される。具体的として、塩酸、硫酸、クエン酸などの酸性薬品、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ性薬品、ドデシル硫酸ナトリウムやポリオキシエチレンラウリル硫酸ナトリウムなどの界面活性剤、エチレンジアミン四酢酸ナトリウムやヘキサメタリン酸ナトリウムなどのキレート剤が好ましく用いられる。薬品による分離膜の洗浄方法としては、分離膜を薬品の水溶液に浸漬する方法や、分離膜に薬品の水溶液を通水する方法などがあるが、特に限定されない。ただし、分離膜に化学変化をもたらす洗浄方法でないことが好ましい。なお、前述の薬品を希釈し水溶液を作製する場合、純水または超純水を使用することが望ましく、超純水を使用することがさらに好ましい。
(Analysis method)
The separation membrane used in the present invention is a thoroughly washed separation membrane. Examples of solutions used for washing include pure water or ultrapure water, as well as chemical solutions commonly used to remove fouling components from separation membranes. In particular, when fouling components adhere to the separation membrane, accurate diagnosis of chemical changes becomes difficult, making chemical washing desirable. Because the fouling components that adhere to separation membranes vary depending on the usage environment, various chemicals are used for washing. Specifically, acidic chemicals such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and citric acid; alkaline chemicals such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; surfactants such as sodium dodecyl sulfate and sodium polyoxyethylene lauryl sulfate; and chelating agents such as sodium ethylenediaminetetraacetate and sodium hexametaphosphate are preferably used. Methods for washing separation membranes with chemicals include, but are not limited to, immersing the separation membrane in an aqueous solution of the chemical or passing the aqueous solution through the separation membrane. However, it is preferable that the washing method does not cause chemical changes in the separation membrane. When preparing an aqueous solution by diluting the aforementioned chemicals, it is preferable to use pure water or ultrapure water, and ultrapure water is even more preferable.

本発明の分離膜は、乾燥または一定温度における相対湿度調整方法により、水分量を調整することが好ましい。分離膜の乾燥方法としては、自然乾燥のほか、オーブン、恒温槽、真空乾燥器などを用いて乾燥することが挙げられる。このうち、診断精度向上の観点から、ダイヤグラムポンプや油回転真空ポンプ付帯の真空乾燥器などを用いて、低圧環境下にて乾燥させることが好ましい。一定温度における相対湿度調整方法としては、JIS B 7920:2000に記載されている飽和塩法を用いることができる。前述の洗浄を実施する場合、これらの水分量調整処理は洗浄の後に実施することが望ましく、分析の直前に実施することが好ましい。 The moisture content of the separation membrane of the present invention is preferably adjusted by drying or by adjusting the relative humidity at a constant temperature. Methods for drying the separation membrane include natural drying, as well as drying using an oven, a thermostatic chamber, or a vacuum dryer. From the perspective of improving diagnostic accuracy, drying in a low-pressure environment using a vacuum dryer equipped with a diaphragm pump or an oil-sealed rotary vacuum pump is preferred. The saturated salt method described in JIS B 7920:2000 can be used as a method for adjusting the relative humidity at a constant temperature. When performing the aforementioned washing, it is desirable to perform these moisture adjustment processes after washing, preferably immediately before analysis.

本発明の分析としては、化学構造を検知する各種分析が用いられる。また、本発明における分析結果とは、前述の分析を実施し得られる数値のほか、任意のデータ処理や解析をして得られる数値を指す。化学構造を検知する分析としては、一般的に用いられる分析方法を用いることができ、特に限定しないが、以下後述する各種手法が挙げられ、官能基などの化学結合を検知できる分析および/または元素組成分析を用いることが好ましい。The analysis used in the present invention involves various analyses that detect chemical structure. Furthermore, the analytical results used in the present invention refer to values obtained by carrying out the aforementioned analyses, as well as values obtained through optional data processing and analysis. Commonly used analytical methods can be used to detect chemical structure, and although not limited to these, include the various techniques described below. It is preferable to use analyses that can detect chemical bonds such as functional groups and/or elemental composition analysis.

本発明における各種官能基を検知できる分析としては、特に赤外吸収分光法が好ましい。本発明の赤外吸収分光法は、JIS K 0117の規格に基づき実施することができる。また、本発明では、全反射赤外分光法(ATR)を用いることが好ましい。Infrared absorption spectroscopy is particularly preferred as an analysis capable of detecting various functional groups in the present invention. The infrared absorption spectroscopy of the present invention can be performed in accordance with the standard JIS K 0117. Furthermore, it is preferable to use attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR) in the present invention.

本発明では、汎用の赤外吸収分光法装置を用いて測定することができ、例えば、(株)島津製作所製のIRSprit、IRAffinity-1S、IRXrossIR Tracer-100、日本分光(株)製のFT/IR-4000,6000シリーズ、FT/IR-4X、FT/IR-6X、FT/IR-8X、サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)製のNicolet iS5、Nicolet iS20、Nicolet iS50、Nicolet iS50R、Spectrum Two、Spectrum Two+、Spectrum 3、などが使用される。また、測定結果の解析には前述の機器に付属している解析ソフトなどを用いることができる。 In the present invention, measurements can be performed using a general-purpose infrared absorption spectroscopy device, such as Shimadzu Corporation's IRSprit, IRAffinity-1S, and IRXrossIR Tracer-100; JASCO Corporation's FT/IR-4000 and 6000 series, FT/IR-4X, FT/IR-6X, and FT/IR-8X; and Thermo Fisher Scientific's Nicolet iS5, Nicolet iS20, Nicolet iS50, Nicolet iS50R, Spectrum Two, Spectrum Two+, and Spectrum 3. Measurement results can be analyzed using analysis software provided with the aforementioned devices.

本発明の元素組成分析は、分離膜の構成元素の組成を分析するものであれば特に限定されないが、例えば、電子線を用いる電子線プローブマイクロアナライザー(EPMA)やオージェ電子分光法(AES)、エネルギー分散型分光法(EDS)、X線を用いる光電子分光分析法(XPS)が用いられる。また、元素組成分析結果として、イオンビームを用いる飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)やラザフォード後方散乱分析法(RBS)などの結果に基づき、算出した値も挙げられる。これらのうち、診断の精度向上の観点から、X線または電子線を照射する元素組成分析が好ましく、例えば、電子線プローブマイクロアナライザー(EPMA)、オージェ電子分光法(AES)、X線光電子分光分析法(XPS)が好ましい。さらに、分離膜の状態診断精度向上の観点からX線光電子分光分析法(XPS)がより好ましい。The elemental composition analysis of the present invention is not particularly limited as long as it analyzes the composition of the constituent elements of the separation membrane. Examples of suitable methods include electron probe microanalyzers (EPMA), Auger electron spectroscopy (AES), energy dispersive spectroscopy (EDS), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Elemental composition analysis results can also be calculated based on the results of ion beam time-of-flight secondary ion mass spectroscopy (TOF-SIMS) and Rutherford backscattering spectroscopy (RBS). Of these, elemental composition analysis using X-rays or electron beams is preferred from the perspective of improving diagnostic accuracy. For example, electron probe microanalyzers (EPMA), Auger electron spectroscopy (AES), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) are preferred. Furthermore, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is even more preferred from the perspective of improving diagnostic accuracy for the separation membrane.

本発明のXPS分析は、JIS K 0152の規格に基づき実施することができる。 The XPS analysis of the present invention can be carried out based on the JIS K 0152 standard.

また、本発明の元素組成分析には汎用の元素組成分析装置を用いて測定することができる。例えば、(株)島津製作所製のKRATОS ULTRA2(AXIS Supra)、AXIS-ULTRA DLD、日本電子(株)のJPS-9030、JPS-9010、サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)製のK-Alpha、アルバック・ファイ(株)製のPHI5000 VersaPrbeII、PHI GENESIS、PHI Quantes、PHI Quantera SXMなどが使用される。測定結果の解析には機器に付属している解析ソフトなどを用いることができる。 Furthermore, the elemental composition analysis of the present invention can be performed using a general-purpose elemental composition analyzer. For example, KRATOS ULTRA2 (AXIS Supra + ) or AXIS-ULTRA DLD manufactured by Shimadzu Corporation, JPS-9030 or JPS-9010 manufactured by JEOL Ltd., K-Alpha manufactured by Thermo Fisher Scientific Inc., or PHI5000 VersaPrbeII, PHI GENESIS, PHI Quantes, or PHI Quantera SXM manufactured by ULVAC-PHI, Inc. Analysis software provided with the device can be used to analyze the measurement results.

通常、前述のとおり、分離膜の機能層は支持層や基材よりも薄層であり、前述の分析法における試料表面からの分析深さから、本発明における赤外吸収分光法や元素組成分析は分析光源である赤外光、電子線、X線などを分離膜の機能層側から照射し、実施することが望ましい。ただし、物理的および/または化学的に支持層および基材を除去し、分析することも可能である。例えば、分離膜の基材を剥離し、エタノールなどのアルコールで湿らせた基板上に機能層表面が接するようにして載せ、ジクロロメタンなどの有機溶媒で支持層を除去し、機能層の裏面が上側になる状態で、分析光源を照射し、測定する。このとき用いる基板は特に限定されないが、シリコン樹脂、シリコンウエハなどを挙げることができる。As mentioned above, the functional layer of a separation membrane is typically thinner than the support layer and substrate. Due to the analytical depth from the sample surface in the aforementioned analytical methods, it is desirable to perform the infrared absorption spectroscopy and elemental composition analysis of this invention by irradiating the functional layer side of the separation membrane with an analytical light source such as infrared light, electron beam, or X-ray. However, it is also possible to physically and/or chemically remove the support layer and substrate before analysis. For example, the substrate of the separation membrane is peeled off, and the membrane is placed on a substrate moistened with an alcohol such as ethanol so that the functional layer surface is in contact with the substrate. The support layer is then removed with an organic solvent such as dichloromethane, and the membrane is irradiated with an analytical light source with the back surface of the functional layer facing up for measurement. The substrate used in this case is not particularly limited, but examples include silicone resin and silicon wafer.

(診断方法)
本発明では、以下に述べる形態にて、変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定可能である。
(Diagnostic Method)
In the present invention, it is possible to determine at least one of the presence or absence of a change, the degree of the change, the type of chemical change, and the causative substance in the following manner.

変化の程度としては、変化なし、軽度、中度、重度、といった区分を定性的に示す方法や、変化の程度(度合)に対応する数値や記号などを用いて表す方法が例示される。 Examples of the degree of change include qualitative classifications such as no change, mild, moderate, and severe, or expressing the degree of change using numbers or symbols.

化学変化の種類としては、例として、酸化、還元、イオン化(水素イオンの脱着)、が挙げられる。原因物質の例としては、ハロゲン系薬剤のほか、オゾンや過酸化水素、金属元素と亜硫酸塩によって生じる亜硫酸ラジカルなどのラジカル物質が挙げられる。 Examples of chemical changes include oxidation, reduction, and ionization (desorption of hydrogen ions). Examples of causative substances include halogen-based chemicals, as well as radicals such as ozone, hydrogen peroxide, and sulfite radicals generated by the interaction of metal elements with sulfites.

本発明でのハロゲン系薬剤とは、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、などの次亜塩素酸塩のほか、プラント原水中成分と次亜塩素酸塩が反応し生成する物質を含有する薬剤である。例として、次亜臭素酸塩、次亜ヨウ素酸塩、モノクロラミン、ジクロラミン、トリクロロラミン、などを含む薬剤が挙げられる。これらのハロゲン系薬剤は分離膜の構成材質のハロゲン化を伴う化学変化を引き起こすことが知られている。 In this invention, halogen-based chemicals refer to chemicals containing hypochlorites such as sodium hypochlorite and calcium hypochlorite, as well as substances produced when hypochlorites react with components in the plant's raw water. Examples include chemicals containing hypobromite, hypoiodite, monochloramine, dichloramine, trichloramine, etc. These halogen-based chemicals are known to cause chemical changes involving halogenation of the constituent materials of the separation membrane.

特に、後述する第三~第七の形態は、分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化に関して変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを診断する方法として、優れている。 In particular, the third to seventh embodiments described below are excellent methods for diagnosing at least one of the presence or absence of changes, the degree of change, the type of chemical change, and the causative substance regarding chemical changes in the separation membrane and/or chemical changes in the performance of the separation membrane.

本発明の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する形態として、分離膜1の分析結果と、分離膜2の分析結果との差異に基づき、いずれか一方の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する方法が挙げられる。 One example of a method for determining chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance in the present invention is a method for determining chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance in either one of the membranes based on the difference between the analysis results of separation membrane 1 and separation membrane 2.

例として、分離膜1の分析結果が未使用の分離膜の分析結果であり、分離膜2の分析結果が対象分離膜の分析結果である場合、未使用の分離膜の分析結果と、対象分離膜の分析結果との差異に基づき、化学変化および/または化学的な分離膜性能変化、具体的には、変化の有無または変化の程度の少なくともいずれかを判定する方法が、本発明の第一の形態として挙げられる。 For example, if the analysis result of separation membrane 1 is the analysis result of an unused separation membrane and the analysis result of separation membrane 2 is the analysis result of the target separation membrane, a first form of the present invention is a method for determining chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance, specifically, at least either the presence or absence of a change or the degree of change, based on the difference between the analysis result of the unused separation membrane and the analysis result of the target separation membrane.

本発明において、未使用の分離膜とは新品の分離膜と比較して化学変化が起こっていない、つまり化学構造変化が起こっていない分離膜である。例えば、純水を通水した分離膜であっても化学変化が起こっていない、つまり化学構造が変化していない場合には未使用とする。また、化学変化が起こっていないことが自明である分離膜と、分析結果が同じ分離膜は未使用といえる。分離膜が未使用であることを確認するためには、前述の赤外吸収分光法や元素組成分析法のほか、化学構造変化を分析および/または評価する手法が用いられ例えば、核磁気共鳴分光分析(NMR)法などが挙げられる。In the present invention, an unused separation membrane is one that has not undergone chemical changes, i.e., has not undergone any change in chemical structure, compared to a new separation membrane. For example, even if pure water has been passed through a separation membrane, if no chemical changes have occurred, i.e., no change in chemical structure, it is considered unused. Furthermore, a separation membrane that clearly has not undergone chemical changes and that gives the same analytical results can be said to be unused. In addition to the aforementioned infrared absorption spectroscopy and elemental composition analysis methods, methods for analyzing and/or evaluating changes in chemical structure are used to confirm that a separation membrane is unused, such as nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR).

分析結果とは、例えば、前述の赤外吸収分光法および元素組成分析の少なくともいずれかを実施し、得られる結果(数値)が挙げられる。 The analysis results include, for example, the results (numerical values) obtained by performing at least one of the aforementioned infrared absorption spectroscopy and elemental composition analysis.

例えば、赤外吸収分光法結果としては、下記のいずれかを用いることが好ましい。 For example, it is preferable to use one of the following infrared absorption spectroscopy results:

(1)第1の波数範囲における最大赤外吸収強度と、化学変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における最大赤外吸収強度の比率
(2)所定のピーク波数
なお、ピーク波数とは、ある波数範囲にて赤外吸収強度が極大となる波数である。ただし、赤外吸収強度の極大値がない場合は、該波数範囲において赤外吸収強度が最大となる波数を代わりに用いてもよい。例として、後述のような波数範囲内のピーク波数が好ましい。さらに、化学変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯が特に好ましい。
(1) The ratio of the maximum infrared absorption intensity in the first wavenumber range to the maximum infrared absorption intensity in the second wavenumber range including the absorption band originating from the material to be determined for chemical change (2) A predetermined peak wavenumber Note that the peak wavenumber is the wavenumber at which the infrared absorption intensity is maximized in a certain wavenumber range. However, if there is no maximum value of the infrared absorption intensity, the wavenumber at which the infrared absorption intensity is maximized in that wavenumber range may be used instead. For example, a peak wavenumber within the wavenumber range described below is preferred. Furthermore, an absorption band originating from the material to be determined for chemical change is particularly preferred.

(2)所定のピーク波数を用いる場合、標準物質を用いて機器を校正、または標準物質を併行して測定する、または診断対象物質に混合し測定することが望ましい。標準物質としては、例えばポリスチレン標準参照試料が挙げられる。(2) When using a specified peak wavenumber, it is desirable to calibrate the instrument using a standard substance, measure the standard substance in parallel, or mix it with the substance to be diagnosed and measure it. Examples of standard substances include polystyrene standard reference samples.

一方、赤外吸収分光法結果の吸収強度は測定環境や方法に左右されるため、複数の赤外吸収分光法結果を比較、つまり差異を用いる場合、ある同一の波数での吸収強度に対する比率を算出することで規格化された分析結果が得られるため好ましい。該観点にて(1)第1の波数範囲における最大赤外吸収強度と、化学変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における最大赤外吸収強度の比率を用いることは好ましい。On the other hand, because the absorption intensity of infrared absorption spectroscopy results is affected by the measurement environment and method, when comparing multiple infrared absorption spectroscopy results, i.e., when using the differences, it is preferable to calculate the ratio to the absorption intensity at a certain wavenumber, as this will yield normalized analysis results. From this perspective, it is preferable to use (1) the ratio between the maximum infrared absorption intensity in a first wavenumber range and the maximum infrared absorption intensity in a second wavenumber range that includes the absorption band originating from the material being assessed for chemical change.

前述の第1の波数範囲、第2の波数範囲、および所定ピーク波数、は診断対象分離膜の材質に因って決定される。例えば、ポリアミドおよびポリスルホンを含有する場合は、第1の波数範囲として、1620~1600cm-1、3340~3300cm-1、1260~1230cm-1、そのほかポリスルホンに由来する吸収帯が存在する波数範囲が好ましく、1620~1600cm-1、3340~3300cm-1、1260~1230cm-1が特に好ましく、1260~1230cm-1がさらに好ましい。また、第2の波数範囲としては、1680~1650cm-1、1620~1600cm-1、1560~1530cm-1、3340~3300cm-1、そのほかポリアミドに由来する吸収帯が存在する波数範囲が好ましく、1680~1650cm-1、1620~1600cm-1、1560~1530cm-1、3340~3300cm-1が特に好ましく、1680~1650cm-1、1620~1600cm-1、1560~1530cm-1がさらに好ましい。また、所定のピーク波数としては、1680~1650cm-1、1620~1600cm-1、または1560~1530cm-1におけるピーク吸収波数が好ましく、1680~1650cm-1または1560~1530cm-1におけるピーク吸収波数が特に好ましい。ここで、1620~1600cm-1、3340~3300cm-1、1680~1650cm-1、1560~1530cm-1はポリアミドに由来する特徴的な吸収帯であり、1260~1230cm-1はポリスルホンに由来する特徴的な吸収帯である。前述のとおり、分離機能層にポリアミドを含有し、微多孔性支持層にポリスルホンを含有する分離膜は一般的である。そのため、ポリアミドに由来する吸収帯における最大赤外吸収強度と、ポリスルホンに由来する吸収帯における最大赤外吸収強度は、微多孔性支持層に対する分離機能層の量および/または密度比を表すため、分離膜の状態を診断できる。また、ポリアミドに由来する異なる吸収帯での最大赤外吸収強度の比率は分離膜機能層の状態を表すため、分離膜の状態を診断できる。 The first wavenumber range, the second wavenumber range, and the predetermined peak wavenumber are determined depending on the material of the separation membrane to be diagnosed. For example, when the separation membrane contains polyamide and polysulfone, the first wavenumber range is preferably 1620 to 1600 cm −1 , 3340 to 3300 cm −1 , 1260 to 1230 cm −1 , or any other wavenumber range in which an absorption band derived from polysulfone exists, with 1620 to 1600 cm −1 , 3340 to 3300 cm −1 , and 1260 to 1230 cm −1 being particularly preferred, and 1260 to 1230 cm −1 being even more preferred. The second wavenumber range is preferably 1680 to 1650 cm -1 , 1620 to 1600 cm -1 , 1560 to 1530 cm -1 , 3340 to 3300 cm -1 , or any other wavenumber range in which an absorption band derived from polyamide exists, particularly preferably 1680 to 1650 cm -1 , 1620 to 1600 cm -1 , 1560 to 1530 cm -1 , 3340 to 3300 cm -1 , and even more preferably 1680 to 1650 cm -1 , 1620 to 1600 cm -1 , 1560 to 1530 cm -1 . Furthermore, the predetermined peak wavenumber is preferably a peak absorption wavenumber of 1680 to 1650 cm -1 , 1620 to 1600 cm -1 , or 1560 to 1530 cm -1 , and particularly preferably a peak absorption wavenumber of 1680 to 1650 cm -1 or 1560 to 1530 cm -1 . Here, 1620 to 1600 cm -1 , 3340 to 3300 cm -1 , 1680 to 1650 cm -1 , and 1560 to 1530 cm -1 are characteristic absorption bands derived from polyamide, and 1260 to 1230 cm -1 is a characteristic absorption band derived from polysulfone. As mentioned above, separation membranes containing polyamide in the separation functional layer and polysulfone in the microporous support layer are common. Therefore, the maximum infrared absorption intensity in the absorption band derived from polyamide and the maximum infrared absorption intensity in the absorption band derived from polysulfone represent the amount and/or density ratio of the separation functional layer to the microporous support layer, and therefore can be used to diagnose the state of the separation membrane.Furthermore, the ratio of the maximum infrared absorption intensities in different absorption bands derived from polyamide represents the state of the separation membrane functional layer, and therefore can be used to diagnose the state of the separation membrane.

また、酢酸セルロースを含有する場合は、第1の波長範囲として、2950~2920cm-1、1440~1410cm-1、1370~1350cm-1、1060~1020cm-1、が好ましく、2950~2920cm-1、1440~1410cm-1、1370~1350cm-1、1060~1020cm-1、が特に好ましい。また、第2の波長範囲として、1760~1740cm-1、1170~1140cm-1に由来する波数、が好ましく、特に1170~1140cm-1が好ましい。これらは酢酸セルロースに由来する特徴的な吸収帯であり、これらの異なる吸収帯での最大赤外吸収強度の比率は分離膜機能層の状態を表すため、分離膜の状態を診断できる。 Furthermore, when cellulose acetate is contained, the first wavelength range is preferably 2950 to 2920 cm -1 , 1440 to 1410 cm -1 , 1370 to 1350 cm -1 , and 1060 to 1020 cm -1 , and particularly preferably 2950 to 2920 cm -1 , 1440 to 1410 cm -1 , 1370 to 1350 cm -1 , and 1060 to 1020 cm -1 . Furthermore, the second wavelength range is preferably 1760 to 1740 cm -1 and wavenumbers derived from 1170 to 1140 cm -1 , and particularly preferably 1170 to 1140 cm -1 . These are characteristic absorption bands derived from cellulose acetate, and the ratio of the maximum infrared absorption intensities in these different absorption bands represents the state of the separation membrane functional layer, allowing the state of the separation membrane to be diagnosed.

また、前述の特徴的な吸収帯のピーク波数は分離膜機能層や微多孔性支持層の状態を表すため、それらを用いても分離膜の状態を診断できる。 In addition, the peak wavenumbers of the aforementioned characteristic absorption bands indicate the state of the separation membrane functional layer and microporous support layer, so they can also be used to diagnose the state of the separation membrane.

さらに、他の構成材料を含有する場合は、該材料に由来し、化学変化判定の対象とする材質では検出されない吸収帯を含む波数範囲を任意に選択し、第1の波数範囲とすることができる。この時の波数範囲としては、吸収ピークの波数に対し、±40cm-1の範囲が好ましく、±20cm-1の範囲がさらに好ましく、±10cm-1の範囲がさらに好ましい。 Furthermore, when other constituent materials are contained, a wavenumber range including an absorption band derived from the other constituent materials and not detected in the material to be subjected to chemical change determination can be arbitrarily selected as the first wavenumber range. In this case, the wavenumber range is preferably within ±40 cm -1 of the absorption peak wavenumber, more preferably within ±20 cm -1 , and even more preferably within ±10 cm -1 .

また、前述の(1)最大赤外吸収強度の比率や(2)所定のピーク波数のほか、赤外吸収分光法結果として、前述の波数範囲におけるピーク積分値、赤外吸収強度の平均値や中央値、平均値などを用いることができる。つまり第1の波数範囲におけるピーク積分値と、変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲におけるピーク積分値の比率、第1の波数範囲における赤外吸収強度の平均値と、変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における赤外吸収強度の平均値の比率、第1の波数範囲における赤外吸収強度の中央値と、変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における赤外吸収強度の中央値の比率、変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における赤外吸収強度の最大値の比率、第1の波数範囲における赤外吸収強度の最大値と、変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における赤外吸収強度の中央値の比率、なども用いることができる。また、赤外吸収強度の最大値として、前述の波数範囲にて赤外吸収強度の最大値を示す波数をWcm-1とした場合、W±4cm-1での赤外吸収強度の平均値を用いることもできる。 In addition to the above-mentioned (1) ratio of maximum infrared absorption intensity and (2) predetermined peak wavenumber, the infrared absorption spectroscopy results can also be the peak integral value in the above-mentioned wavenumber range, the average value or median value of infrared absorption intensity, or the average value, etc. That is, the ratio of the peak integral value in the first wavenumber range to the peak integral value in the second wavenumber range including the absorption band originating from the material to be determined for change, the ratio of the average value of infrared absorption intensity in the first wavenumber range to the average value of infrared absorption intensity in the second wavenumber range including the absorption band originating from the material to be determined for change, the ratio of the median value of infrared absorption intensity in the first wavenumber range to the median value of infrared absorption intensity in the second wavenumber range including the absorption band originating from the material to be determined for change, the ratio of the maximum value of infrared absorption intensity in the first wavenumber range to the median value of infrared absorption intensity in the second wavenumber range including the absorption band originating from the material to be determined for change, etc. can also be used. Furthermore, when the wave number showing the maximum infrared absorption intensity in the above-mentioned wave number range is defined as W cm −1 , the average value of the infrared absorption intensity at W±4 cm −1 can also be used as the maximum infrared absorption intensity.

本発明の赤外吸収分光法結果は、前述の解析ソフトによって、ベースライン補正、透過法スペクトルに近似するためのATR補正処理などの補正処理を実施したものを用いることができる。ただし、分析結果の差異として用いる赤外吸収分光法結果を含め、全ての赤外吸収分光法結果には同様の処理を実施することが好ましい。 The infrared absorption spectroscopy results of the present invention can be used after performing correction processes such as baseline correction and ATR correction to approximate a transmittance spectrum using the aforementioned analysis software. However, it is preferable to perform similar processing on all infrared absorption spectroscopy results, including those used to differentiate analytical results.

また、元素組成分析結果としては、ある元素の元素組成(atоmic%)や、ある元素を基準とする他の元素の組成比(%)を用いることができる。 In addition, the results of elemental composition analysis can be the elemental composition (atomic %) of a certain element or the composition ratio (%) of other elements based on a certain element.

これらの分析結果は、診断対象の分離膜の1箇所を分析した結果のほか、複数箇所の分析結果を用いることができる。その場合、例えば、複数箇所の分析結果の平均値、最大値、中央値、加重平均などを算出して用いることができる。また、複数箇所の分析結果にて、各箇所の分析結果について赤外吸収分光法結果の差異を先に算出し、それらの平均値、最大値、中央値、加重平均などを算出して用いることもできる。These analysis results can be obtained from analyzing a single location on the separation membrane being diagnosed, or from multiple locations. In such cases, for example, the average, maximum, median, or weighted average of the analysis results from multiple locations can be calculated and used. Furthermore, when analyzing multiple locations, the differences in the infrared absorption spectroscopy results for each location can be calculated first, and the average, maximum, median, or weighted average of these values can then be calculated and used.

診断結果の精度向上の観点から、複数箇所の分析結果から算出した値を用いることが好ましく、平均値、中央値、加重平均のいずれかを用いることが好ましい。特に、赤外吸収分光法結果を用いる場合、4箇所以上の分析結果をもとに算出した結果を用いることが好ましく8箇所以上の分析結果をもとに算出した結果を用いることがより好ましい。さらに、未使用の分離膜の分析結果と、対象分離膜の分析結果につき、同様の手順で算出した値を用いることが好ましい。 From the perspective of improving the accuracy of diagnostic results, it is preferable to use values calculated from the analysis results of multiple locations, and it is preferable to use either the average, median, or weighted average. In particular, when using infrared absorption spectroscopy results, it is preferable to use results calculated based on the analysis results of four or more locations, and it is even more preferable to use results calculated based on the analysis results of eight or more locations. Furthermore, it is preferable to use values calculated using the same procedure for the analysis results of unused separation membranes and the analysis results of the target separation membranes.

一例として、赤外吸収分光法結果を用いる場合、分離膜1枚につき8箇所を測定し、各箇所の結果についてATR補正処理、4000および1800cm-1の吸光度から作成した一次直線にもとづきベースライン補正を実施する。さらに、着目すべき指標、例えば、第1の波数範囲における最大赤外吸収強度と、変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における最大赤外吸収強度の比率を各分析結果に関して算出し、それらの平均値を用いることが望ましい。 For example, when infrared absorption spectroscopy results are used, measurements are taken at eight locations per separation membrane, and the results at each location are subjected to ATR correction processing and baseline correction based on a linear line created from the absorbance at 4000 and 1800 cm . Furthermore, it is desirable to calculate an index of interest, for example, the ratio of the maximum infrared absorption intensity in a first wavenumber range to the maximum infrared absorption intensity in a second wavenumber range that includes the absorption band derived from the material being evaluated for change, for each analysis result, and use the average value of these.

未使用の分離膜の分析結果と対象分離膜の分析結果との差異は、未使用の分離膜および対象分離膜の分析結果を用いて求めることが好ましい。ただし、この時の未使用の分離膜の分析結果と、対象分離膜の分析結果は、同じ方法で得られたものとする。つまり、前述のとおり、例えば分析・測定方法のほか、算出方法が同じとする。 The difference between the analytical results of an unused separation membrane and the analytical results of the target separation membrane is preferably determined using the analytical results of the unused separation membrane and the target separation membrane. However, in this case, the analytical results of the unused separation membrane and the analytical results of the target separation membrane are assumed to have been obtained using the same method. In other words, as mentioned above, for example, the analytical and measurement methods, as well as the calculation methods, are assumed to be the same.

例えば、未使用の分離膜1枚につき赤外吸収分光法を8箇所実施し、各箇所について、第1の波数範囲における最大赤外吸収強度と、変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における最大赤外吸収強度の比率を算出し、それらの平均値を未使用の分離膜の分析結果とする場合、対象分離膜の分析結果は、対象分離膜1枚につき赤外吸収分光法を8箇所実施し、各箇所について、第1の波数範囲における最大赤外吸収強度と、変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における最大赤外吸収強度の比率を算出し、それらの平均値を対象分離膜の分析結果とし、前述の未使用の分離膜の分析結果との差異を分離膜の状態診断に用いることが好ましい。For example, if infrared absorption spectroscopy is performed at eight locations on one unused separation membrane, and for each location, the ratio of the maximum infrared absorption intensity in the first wavenumber range to the maximum infrared absorption intensity in the second wavenumber range including the absorption band due to the material being subjected to change assessment is calculated, and the average value is used as the analysis result of the unused separation membrane, it is preferable to perform infrared absorption spectroscopy at eight locations on one target separation membrane, calculate the ratio of the maximum infrared absorption intensity in the first wavenumber range to the maximum infrared absorption intensity in the second wavenumber range including the absorption band due to the material being subjected to change assessment, and use the average value as the analysis result of the target separation membrane, and use the difference from the analysis result of the unused separation membrane described above to diagnose the condition of the separation membrane.

分析結果の差異としては、例えば、対象分離膜の分析結果から未使用の分離膜の分析結果を減算し得られる数値 (差分、変化量)や、対象分離膜の分析結果を未使用の分離膜の分析結果で除して得られる数値(比率)、さらに、対象分離膜の分析結果から未使用の分離膜の分析結果を減算して得られる数値を、未使用の分離膜の分析結果(数値)で除して得られる数値(変化率)、などを用いることができる。つまり、式(1)~(3)に示すような数値を用いることができる。 The difference in analytical results can be, for example, the numerical value (difference, amount of change) obtained by subtracting the analytical result of an unused separation membrane from the analytical result of the target separation membrane, the numerical value (ratio) obtained by dividing the analytical result of the target separation membrane by the analytical result of an unused separation membrane, or the numerical value (rate of change) obtained by dividing the numerical value obtained by subtracting the analytical result of an unused separation membrane from the analytical result of the target separation membrane by the analytical result (numerical value) of an unused separation membrane. In other words, numerical values such as those shown in formulas (1) to (3) can be used.

この時、未使用の分離膜の分析結果と対象分離膜の分析結果との差異が大きいほど、変化の程度が大きいと判定できる。例として、後述する指標に関し、未使用の分離膜の分析結果に対する対象分離膜の結果の比率が、1.0以上であれば変化なし、0.9以上1.0未満であれば軽度の変化、0.7以上0.9未満であれば中度の変化、0.7未満であれば重度の変化、と判定できる。このように、判定に用いる数値基準を予め決めておくことが望ましい。この数値基準は、例えば、後述の変化プロファイルや、ある分析結果が得られた際の分離膜性能から決定することができる。該数値基準の例は、後述の各形態にて記載する。In this case, the greater the difference between the analytical results of the unused separation membrane and the analytical results of the target separation membrane, the greater the degree of change. For example, with regard to the indicators described below, if the ratio of the analytical results of the target separation membrane to the analytical results of the unused separation membrane is 1.0 or greater, it can be determined that there is no change; if it is 0.9 or greater but less than 1.0, it is determined that there is a slight change; if it is 0.7 or greater but less than 0.9, it is determined that there is a moderate change; and if it is less than 0.7, it is determined that there is a severe change. In this way, it is desirable to determine the numerical criteria to be used for the determination in advance. This numerical criteria can be determined, for example, from the change profile described below or the separation membrane performance when a certain analytical result is obtained. Examples of the numerical criteria are described in the respective embodiments described below.

なお、精度向上の観点から、複数の分析結果を用いて総合的な判定をする方法が好ましい形態として挙げられる。例えば、前述の赤外吸収分光法結果によって変化の程度を推定した後、前述の、元素組成分析結果および/または赤外吸収分光法結果によって変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定することが、好ましい形態として挙げられる。From the perspective of improving accuracy, a preferred method is to make a comprehensive judgment using the results of multiple analyses. For example, a preferred method is to estimate the degree of change based on the results of the aforementioned infrared absorption spectroscopy, and then determine at least one of the presence or absence of change, the degree of change, the type of chemical change, and the causative substance based on the results of the aforementioned elemental composition analysis and/or the results of infrared absorption spectroscopy.

つまり、例えば、ある指標に着目した赤外吸収分光法結果を用いて変化の程度を判定し、これを第一の判定とする。さらに、第一の判定とは異なる指標に着目した赤外吸収分光法結果を用いて、変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定し、これを第二の判定とする。このとき、第一の判定を推定と呼ぶ。ここで赤外吸収分光法結果の指標とは、例えば前述の(1)第1の波数範囲における最大赤外吸収強度と、化学変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における最大赤外吸収強度の比率または(2)所定のピーク波数である。つまり、例として、分離膜がポリアミドおよびポリスルホンを含有する場合、R÷Rという指標があげられる。ここで、Rは1680~1650cm-1における最大赤外吸収強度、Rは1260~1230cm-1における最大赤外吸収強度である。 That is, for example, the degree of change is determined using infrared absorption spectroscopy results focusing on a certain indicator, and this is referred to as the first determination. Furthermore, the presence or absence of change, the degree of change, the type of chemical change, and/or the causative substance are determined using infrared absorption spectroscopy results focusing on an indicator different from that used for the first determination, and this is referred to as the second determination. In this case, the first determination is referred to as an estimation. Here, the indicator of the infrared absorption spectroscopy results is, for example, the ratio of the maximum infrared absorption intensity in the first wavenumber range to the maximum infrared absorption intensity in the second wavenumber range including the absorption band derived from the material being determined for chemical change, or (2) a predetermined peak wavenumber. That is, for example, when the separation membrane contains polyamide and polysulfone, the indicator RA ÷ RD can be used. Here, RA is the maximum infrared absorption intensity at 1680 to 1650 cm −1 , and RD is the maximum infrared absorption intensity at 1260 to 1230 cm −1 .

このような指標の例は、分析方法の説明にて先に記載のとおりであり、また、第二以降の形態にも記載する。以下、ある指標に着目した赤外吸収分光法結果のことを、ある指標を用いた赤外吸収分光法結果とも表す。Examples of such indicators are as described above in the explanation of the analytical method and will also be described in the second and subsequent forms. Hereinafter, infrared absorption spectroscopy results focusing on a certain indicator will also be referred to as infrared absorption spectroscopy results using a certain indicator.

また、第二の判定は元素組成分析結果を用いて実施することもできる。つまり、ある指標を用いた赤外吸収分光法結果にて第一の判定として変化の程度を判定し、さらにある指標に着目した元素組成分析結果を用いて、変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定し、これを第二の判定とする。この時、第一の判定を推定と呼ぶ。ここで元素組成分析結果の指標とは、ある元素と他の異なる元素の比率が例としてあげられ、例えば、酸素元素に対するハロゲン元素の比率である。このような指標の例は、後述の第四の形態にて記載する。 The second determination can also be made using the results of elemental composition analysis. That is, the degree of change is determined as a first determination using the results of infrared absorption spectroscopy using a certain indicator, and then the results of elemental composition analysis focusing on that indicator are used to determine at least one of the presence or absence of change, the degree of change, the type of chemical change, and the causative substance, which constitutes the second determination. In this case, the first determination is called an estimation. Here, the indicator of the results of elemental composition analysis is, for example, the ratio of a certain element to another different element, such as the ratio of halogen elements to oxygen elements. Examples of such indicators are described in the fourth form below.

また、上記各判定にて好ましく用いられる分析結果や指標、推定や判定の方法については第三~第五の形態にて後述する。 In addition, the analytical results, indicators, estimation and judgment methods preferably used in each of the above judgments will be described later in the third to fifth forms.

本発明の分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する第二の形態として、化学変化進行に応じた分析結果に関する変化プロファイルと、対象分離膜の分析結果との差異に基づき、変化の有無または変化の程度の少なくともいずれかを判定する方法が挙げられる。表1の記載のとおり、定性的な判定である第一の形態に対し、第二の形態では分析結果と変化の程度を表す指標との相関を利用することで定量的な判定が可能となり、診断結果の信頼性および精度が向上する。なお、表1記載の各記号は以下のとおりである。 A second method for determining chemical changes and/or chemical changes in the performance of a separation membrane of the present invention involves determining at least the presence or absence of a change or the extent of the change based on the difference between the change profile of analytical results corresponding to the progression of chemical changes and the analytical results of the target separation membrane. As shown in Table 1, while the first method is a qualitative determination, the second method utilizes the correlation between analytical results and an index representing the extent of change, enabling a quantitative determination, thereby improving the reliability and accuracy of diagnostic results. The symbols in Table 1 are as follows:

〇:判定可能
△:判定可能だが精度は劣る
×:判定不可または精度が非常に劣る
本発明における化学変化進行に応じた分析結果の変化プロファイルは、例えば、化学変化進行度が異なる分離膜を分析することで得ることができる。例として、予め実験で、分離膜をハロゲン系薬剤に接触させ、ハロゲン接触量(浸漬液濃度[mg/L]×時間[h])を変化させた際の分離膜の分析結果の差異から、変化プロファイルを作成することができる。
◯: Determinable △: Determinable but with poor accuracy ×: Impossible to determine or very poor accuracy In the present invention, a profile of changes in the analytical results according to the progress of chemical changes can be obtained, for example, by analyzing separation membranes with different degrees of progress of chemical changes. For example, a profile of changes can be created from the differences in the analytical results of the separation membranes when the separation membranes are exposed to a halogen-based agent in a preliminary experiment and the amount of halogen contact (immersion solution concentration [mg/L] x time [h]) is changed.

ハロゲン系薬剤に接触させる方法としては、特に限定しないが、例えばハロゲン系薬剤を含有する薬液に分離膜を浸漬する方法や、分離膜に薬液を通水・透過させる方法が挙げられる。このとき用いる薬液としては、ハロゲン系薬剤のほか、塩化物イオンおよび/または臭化物イオンを含有する水溶液を用いることが好ましい。 The method for contacting the separation membrane with the halogen-based chemical is not particularly limited, but examples include immersing the separation membrane in a chemical solution containing the halogen-based chemical, or passing the chemical solution through the separation membrane. The chemical solution used in this case is preferably an aqueous solution containing not only the halogen-based chemical but also chloride ions and/or bromide ions.

このとき、未使用の分離膜の分析結果を基準として、未使用の分離膜の分析結果と化学変化が進行した分離膜の分析結果との差異を用いて、変化プロファイルを作成することが好ましい。差異としては、第一の形態と同様、差分や比率、変化率などを用いることができる。また、第一の形態と同様、補正処理や、複数箇所について分析した結果の平均値や中央値、最大値、加重平均を用いることができる。ただし、第一の形態と同様、分析結果について前述のような補正処理や規定の一義な計算を実施する場合は、全ての化学変化進行度が異なる分離膜の分析結果につき、同様の補正処理や計算を実施し、変化プロファイルを作成することが好ましい。診断結果の精度向上の観点から、複数箇所の分析結果から算出した値を用いることが好ましく、特に赤外吸収分光法結果を用いる場合、8箇所以上の分析結果から算出した平均値、中央値、加重平均のいずれかを用いることが好ましい。In this case, it is preferable to use the analytical results of an unused separation membrane as a reference and create a change profile using the difference between the analytical results of an unused separation membrane and the analytical results of a separation membrane that has undergone chemical change. As with the first embodiment, the difference can be a difference, a ratio, a rate of change, or the like. Also, as with the first embodiment, correction processing or the average, median, maximum, or weighted average of the analytical results for multiple locations can be used. However, as with the first embodiment, if the aforementioned correction processing or a specified unambiguous calculation is performed on the analytical results, it is preferable to perform the same correction processing or calculation on the analytical results of all separation membranes with different degrees of chemical change to create a change profile. From the perspective of improving the accuracy of diagnostic results, it is preferable to use values calculated from the analytical results of multiple locations. In particular, when infrared absorption spectroscopy results are used, it is preferable to use the average, median, or weighted average calculated from the analytical results of eight or more locations.

変化プロファイルの作成方法としては、例えば、図2のように、化学変化進行度が異なる分離膜の分析結果と、該分離膜性能を表す指標との相関から、最小二乗法によって回帰式を作成する方法が挙げられる。もしくは、化学変化進行度が異なる分離膜の分析結果と未使用の分離膜との分析結果の差異と、分離膜性能を表す指標の差異との相関から、最小二乗法によって回帰式を作成する方法が挙げられる。このとき、分離膜性能を表す指標としては、分離膜における透過物質である溶質および/または溶質の除去、透過、もしくは分離選択性の度合を表す一般的な指標を用いることができ、特に限定されないが、例えば溶質除去率、溶質透過率、溶媒透過係数、溶質透過係数、溶媒透過量、溶質透過量が挙げられる。また、化学変化進行度が異なる分離膜としては、前述のとおり、未使用の分離膜を含むことが望ましく、分析結果の差異としては前述のとおり、未使用の分離膜を基準とした場合の差異を用いることが好ましい。また、この時の回帰式の形としては、一次直線のほか、二次曲線、指数関数、対数関数、など、前述の分析結果と分離膜性能を表す指標との相関関係に応じ、任意に決定できる。One method for creating a change profile is to create a regression equation using the least squares method based on the correlation between the analytical results of separation membranes with different degrees of chemical change and an index representing the separation membrane performance, as shown in Figure 2. Another method is to create a regression equation using the least squares method based on the correlation between the difference between the analytical results of separation membranes with different degrees of chemical change and an unused separation membrane and the difference in an index representing separation membrane performance. In this case, the index representing separation membrane performance can be a general index representing the degree of solute removal, permeation, or separation selectivity of solutes and/or solutes, which are permeable substances through a separation membrane. Examples include, but are not limited to, solute rejection rate, solute permeability rate, solvent permeability coefficient, solute permeability coefficient, solvent permeation volume, and solute permeation volume. Furthermore, as described above, it is desirable to include unused separation membranes as separation membranes with different degrees of chemical change, and it is preferable to use the difference in analytical results relative to an unused separation membrane, as described above. The form of the regression equation can be any form, such as a linear line, a quadratic curve, an exponential function, or a logarithmic function, depending on the correlation between the analysis results and the index representing the separation membrane performance.

前述の分離膜性能の算出方法の例として、次のような溶媒透過係数や溶質透過係数の算出方法が挙げられる。 Examples of methods for calculating the aforementioned separation membrane performance include the following methods for calculating solvent permeability coefficient and solute permeability coefficient.

分離膜における透過物質は溶媒および溶質からなり、溶媒は圧力差によって逆浸透膜を透過し、溶質は濃度差によって逆浸透膜を透過する。式(4)に示すように、溶媒透過流束Jvは、逆浸透膜に固有な溶媒透過係数Lpと有効圧力差ΔPeとの積で表され、また、式(5)に示すように、溶質透過流束Jsは、逆浸透膜に固有な溶質透過係数Pと膜間濃度差(Cm-Cp)との積で表される。 The permeating substances in a separation membrane consist of a solvent and a solute. The solvent permeates the reverse osmosis membrane due to a pressure difference, and the solute permeates the reverse osmosis membrane due to a concentration difference. As shown in equation (4), the solvent permeation flux Jv is expressed as the product of the solvent permeability coefficient Lp specific to the reverse osmosis membrane and the effective pressure difference ΔPe. Also, as shown in equation (5), the solute permeation flux Js is expressed as the product of the solute permeability coefficient P specific to the reverse osmosis membrane and the transmembrane concentration difference (Cm - Cp).

ここで、Cmは被処理液体側膜表面の溶質濃度、Cpは処理液体中の溶質濃度、Csは平均溶質濃度、π(C)は濃度Cにおける浸透圧、σは反射率である。 Here, Cm is the solute concentration on the membrane surface on the treated liquid side, Cp is the solute concentration in the treated liquid, Cs is the average solute concentration, π(C) is the osmotic pressure at concentration C, and σ is the reflectance.

ここでは、脱塩率の高い膜を用いることを想定しており、反射率σは1に極めて近く、溶媒透過流束Jおよび溶質透過流束Jは式(6)(7)で与えられる。 Here, it is assumed that a membrane with high salt rejection is used, the reflectance σ is very close to 1, and the solvent permeation flux Jv and the solute permeation flux Js are given by equations (6) and (7).

また、Cpは式(8)で与えられる。 Also, Cp is given by equation (8).

被処理液体側膜表面の溶質濃度Cmは、濃度分極現象(膜面への溶質の蓄積によって被処理液体側膜表面の塩濃度が被処理液体バルクの塩濃度より高くなる現象)を考慮することが望ましい。 When determining the solute concentration Cm on the membrane surface on the treated liquid side, it is desirable to take into account the concentration polarization phenomenon (the phenomenon in which the salt concentration on the membrane surface on the treated liquid side becomes higher than the salt concentration in the bulk of the treated liquid due to the accumulation of solutes on the membrane surface).

この濃度分極現象は、例えば、溶媒透過流束に伴う溶質の移動Jv・Cと、被処理液体側膜表面における溶質の拡散D・dC/dxと、膜を透過した溶質量J・Cという3つの物質収支式を用いて式(9)で表すことができる。 This concentration polarization phenomenon can be expressed by the following equation (9) using three mass balance equations: the movement of solute accompanying the solvent permeation flux, Jv·C; the diffusion of solute on the membrane surface on the treated liquid side, D C ·dC/dx; and the amount of solute that has permeated the membrane, Jv ·C p .

ここで、Dは溶質の拡散係数である。物質収支を表す式(9)を積分して、濃度分極の式(10)を得る。 where D C is the diffusion coefficient of the solute. By integrating the mass balance equation (9), we obtain the concentration polarization equation (10).

ここで、k=D/δであり、kは物質移動係数、δは物質移動が行われる層の厚みを表す。 Here, k=D C /δ, where k is the mass transfer coefficient and δ is the thickness of the layer through which mass transfer takes place.

物質移動係数kは例えば、以下のとおり求めることが出来る。 The mass transfer coefficient k can be calculated, for example, as follows:

物質移動相関式(Sh=a・Reb・Scc)は、逆浸透膜の利用形態(例えば、スパイラル型逆浸透膜エレメント)の流動特性を示す式であり、シャーウッド数(ヌッセルト数)Shとレイノルズ数Reとシュミット数Scとの関係を表す。シャーウッド数Shは、物質移動係数kと物質移動が行われる層の流路厚みdとの積を溶質拡散係数DCで除した無次元量であり、溶質の移動の容易さを表す。レイノルズ数Reは、被処理液体の流速uと密度ρと代表長さdとの積を粘性係数ηで除したものであり、被処理液体流速の影響を表す。シュミット数Scは、粘性係数ηを密度ρと溶質拡散係数DCとの積で除したものであり、被処理液体物性の影響を表す。The mass transfer correlation (Sh = a Reb Scc) is an equation that shows the flow characteristics of reverse osmosis membrane applications (e.g., spiral-wound reverse osmosis membrane elements) and expresses the relationship between the Sherwood number (Nusselt number) Sh, the Reynolds number Re, and the Schmidt number Sc. The Sherwood number Sh is a dimensionless quantity obtained by dividing the product of the mass transfer coefficient k and the flow path thickness d of the layer where mass transfer occurs by the solute diffusion coefficient DC, and expresses the ease of solute movement. The Reynolds number Re is obtained by dividing the product of the flow velocity u, density ρ, and characteristic length d of the treated liquid by the viscosity coefficient η, and expresses the influence of the treated liquid's flow velocity. The Schmidt number Sc is obtained by dividing the viscosity coefficient η by the product of the density ρ and solute diffusion coefficient DC, and expresses the influence of the treated liquid's physical properties.

本実施形態では、物質移動相関式におけるレイノルズ数Reおよびシュミット数Scのそれぞれのべき指数b、cは所定の固定値に設定される。例えば、配管などの物質移動相関式として知られているダイスラー式(Deissler式)に従って、べき指数bおよびcは、たとえば0.875および0.25にそれぞれ設定される。In this embodiment, the exponents b and c of the Reynolds number Re and the Schmidt number Sc in the mass transfer correlation equation are set to predetermined fixed values. For example, in accordance with the Deissler equation, which is known as a mass transfer correlation equation for piping, the exponents b and c are set to, for example, 0.875 and 0.25, respectively.

この場合、物質移動相関式は式(14)となり、さらに式(11)及び式(14)より式(15)を得る。 In this case, the mass transfer correlation equation is equation (14), and equation (15) is obtained from equations (11) and (14).

ここで、式(15)における未知の係数aは、逆浸透膜の利用形態に応じて被処理液体流速uを変化させる実験を行うことにより求めることができる。 Here, the unknown coefficient a in equation (15) can be determined by conducting experiments in which the flow rate u of the treated liquid is changed depending on the usage pattern of the reverse osmosis membrane.

逆浸透膜に固有な溶媒透過係数Lp及び溶質透過係数Pは、温度、圧力などの影響により可逆的に変化することが知られている。上記可逆的変化の補正方法は任意であるが、例えば、変化後の溶媒透過係数及び溶質透過係数をそれぞれLp’、P’とし、被処理液体の粘度をμ、被処理液体の25℃での粘度をμ25、被処理液体の温度をTf、被処理液体の圧力をPf、標準的な運転圧力(例えば製品カタログに記載された標準的な運転圧力)をPsとし、膜種毎に固有の定数をc,c,d,dとすると、下記式(16)(17)によって決定することができる。 It is known that the solvent permeability coefficient Lp and solute permeability coefficient P, which are specific to reverse osmosis membranes, change reversibly due to the influence of temperature, pressure, etc. Any method can be used to correct the reversible changes, but for example, if the changed solvent permeability coefficient and solute permeability coefficient are Lp' and P', respectively, the viscosity of the treated liquid is μ, the viscosity of the treated liquid at 25°C is μ 25 , the temperature of the treated liquid is Tf, the pressure of the treated liquid is Pf, the standard operating pressure (for example, the standard operating pressure listed in the product catalog) is Ps, and constants specific to each membrane type are c 1 , c 2 , d 1 , and d 2 , then the reversible changes can be determined by the following equations (16) and (17):

このようにして、溶媒透過流束Jv、及び溶質透過流束Jsを算出することができ、つまり、被処理液体流量Qf,処理液体流量Qp、膜面積A、被処理液体の溶質濃度Cf、処理液体の溶質濃度Cp、被処理液体の圧力Pf、標準的な運転圧力Ps、被処理液体の温度Tfの値が予め分かっていれば、それらからJv、Jsを逆算し、さらにそのJv、Jsを満たすLp及びPを決定することができる。 In this way, the solvent permeation flux Jv and solute permeation flux Js can be calculated. In other words, if the values of the treated liquid flow rate Qf, treated liquid flow rate Qp, membrane area A, solute concentration of the treated liquid Cf, solute concentration of the treated liquid Cp, pressure of the treated liquid Pf, standard operating pressure Ps, and temperature of the treated liquid Tf are known in advance, Jv and Js can be calculated backward from these values, and Lp and P that satisfy Jv and Js can be determined.

第二の形態の一例として、図3のように、予め実験で4枚の分離膜を規定濃度のハロゲン系薬剤に異なる浸漬時間にて接触させ、分析および分離膜性能評価を実施し、未使用の分離膜の分析結果Xと、変化が進行した分離膜の分析結果Xの差分(X-X)および、未使用の分離膜の溶媒透過係数Yと、変化が進行した分離膜の溶媒透過係数Yとの比率(Y÷Y)を用いて、変化の進行に応じた分析結果に関する変化プロファイル1を作成した場合、対象分離膜の分析結果Xと未使用の分離膜の分析結果との差分(X-X)と、変化プロファイル1とを比較した結果、つまり、変化プロファイル1においてX=X-Xとした場合のYにもとづき、対象分離膜の状態を診断する。このとき、Yは未使用の分離膜の溶媒透過係数に対する比率を表すため、化学変化の有無につき、Yが1.0であれば変化なし、それ以外であれば変化ありと判定される。また、化学変化の程度について判定する場合には、Yが大きければ変化が大きく、Yが小さければ変化が小さいと判定できる。例えば、Yが1.5以下であれば軽度、1.5超3以下であれば中度、3超であれば重度と判定する。 As an example of the second embodiment, as shown in Figure 3, in advance, four separation membranes were contacted in an experiment with a halogen-based agent of a specified concentration for different immersion times, and analysis and separation membrane performance evaluation were carried out. The difference (X - X 1 ) between the analysis result X of the unused separation membrane and the analysis result X of the separation membrane in which the change had progressed, and the ratio (Y ÷ Y 1 ) of the solvent permeability coefficient Y of the unused separation membrane to the solvent permeability coefficient Y of the separation membrane in which the change had progressed were used to create a change profile 1 regarding the analysis results according to the progress of the change. The difference (X 2 - X 1 ) between the analysis result X 2 of the target separation membrane and the analysis result of the unused separation membrane was compared with the change profile 1, that is, the state of the target separation membrane was diagnosed based on Y 2 when X = X 2 - X 1 in the change profile 1. At this time, Y 2 represents the ratio to the solvent permeability coefficient of the unused separation membrane, so regarding the presence or absence of a chemical change, if Y 2 is 1.0, it is determined that there is no change, and otherwise it is determined that there is a change. Furthermore, when determining the degree of chemical change, if Y2 is large, the change can be determined to be large, and if Y2 is small, the change can be determined to be small. For example, if Y2 is 1.5 or less, the change is determined to be mild, if it is greater than 1.5 and less than 3, the change is determined to be moderate, and if it is greater than 3, the change is determined to be severe.

別の例として、分析結果の差異として比率(X÷X)を用いて変化プロファイルを作成する場合は、変化プロファイルにおいて対象分離膜の分析結果XとXとの比率(X÷X)を横軸の値とした場合の、縦軸の値を用いて判定できる。さらに別の例として、分析結果の差異として変化率(1-X÷X)を用いて変化プロファイルを作成する場合、対象分離膜の分析結果XとXとの変化率(1-X÷X)を横軸の値とした場合の、縦軸の値を用いて判定する。 As another example, when a change profile is created using the ratio (X÷ X1 ) as the difference in analysis results, the determination can be made using the value on the vertical axis when the ratio ( X3 ÷ X1 ) between the analysis results X3 and X1 of the target separation membrane is taken as the value on the horizontal axis in the change profile. As yet another example, when a change profile is created using the rate of change (1-X÷ X1 ) as the difference in analysis results, the determination can be made using the value on the vertical axis when the rate of change (1- X3 ÷ X1 ) between the analysis results X3 and X1 of the target separation membrane is taken as the value on the horizontal axis.

このように、化学変化に応じた分析結果に関する変化プロファイルと対象分離膜の分析結果との差異に基づいて対象分離膜の化学変化を判定する場合、対象分離膜の分析結果としては、第一の形態と同様に、変化プロファイル作成時と同じ分析方法、指標、および算出方法にて得られた値を用いる。 In this way, when determining the chemical change of the target separation membrane based on the difference between the change profile regarding the analytical results corresponding to the chemical change and the analytical results of the target separation membrane, the analytical results of the target separation membrane are, as in the first form, values obtained using the same analytical method, indicators, and calculation method as when creating the change profile.

例えば、変化プロファイル作成時、赤外吸収分光法における、第1の波数範囲における最大赤外吸収強度と、変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における最大赤外吸収強度の比率を用いた場合には、対象分離膜の分析結果としても、第1の波数範囲における最大赤外吸収強度と、変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における最大赤外吸収強度の比率を用いる。また、例えば、化学変化に応じた分析結果に関するプロファイルが、未使用の分離膜の分析結果を基準とし、未使用の分離膜の分析結果と化学変化が進行した分離膜の分析結果を用いて作成されたものである場合、同様の差異、つまり、未使用の分離膜の分析結果を基準とし、未使用の分離膜の分析結果と対象分離膜の分析結果との差異を、化学変化に応じた分析結果に関する変化プロファイルと比較する対象分離膜の分析結果として用いる。For example, when creating a change profile using infrared absorption spectroscopy, if the ratio of the maximum infrared absorption intensity in a first wavenumber range to the maximum infrared absorption intensity in a second wavenumber range including the absorption band attributable to the material being assessed for change is used, then the ratio of the maximum infrared absorption intensity in the first wavenumber range to the maximum infrared absorption intensity in the second wavenumber range including the absorption band attributable to the material being assessed for change is also used as the analysis result for the target separation membrane. Furthermore, for example, if a profile relating to the analysis results in response to chemical change is created using the analysis results for an unused separation membrane as the reference and the analysis results for an unused separation membrane and a separation membrane in which a chemical change has progressed, a similar difference, i.e., the analysis results for an unused separation membrane as the reference and the difference between the analysis results for the unused separation membrane and the analysis results for the target separation membrane, is used as the analysis result for the target separation membrane to be compared with the change profile relating to the analysis results in response to chemical change.

また、第一の形態と同様、分析結果について前述のような補正処理や規定の一義な計算を実施する場合や、複数箇所について分析した結果から算出を実施した値を用いて作成した変化プロファイルを用いる場合、対象分離膜の分析結果も同様の方法にて得られた結果を用いる。診断結果の精度向上の観点から、複数箇所の分析結果から算出した値を用いることが好ましく、特に赤外吸収分光法結果を用いる場合、8箇所以上の分析結果をもとに算出した平均値、中央値、加重平均のいずれかを用いることが好ましい。 Furthermore, as in the first embodiment, when performing the aforementioned correction processing or prescribed unique calculations on the analytical results, or when using a change profile created using values calculated from the results of analyses at multiple locations, the analytical results for the target separation membrane are also obtained using results obtained in the same manner. From the perspective of improving the accuracy of diagnostic results, it is preferable to use values calculated from the results of analyses at multiple locations. In particular, when using infrared absorption spectroscopy results, it is preferable to use the average, median, or weighted average calculated based on the results of analyses at eight or more locations.

本発明の分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する第三の形態として、前述の第一または第二の形態において、分離膜がポリアミドおよびポリスルホンを含有しており、分離膜の赤外吸収分光法結果における下記(1)~(9)の少なくともいずれかの指標の差異にもとづき、変化の有無または変化の程度の少なくともいずれかを判定する方法が挙げられる。
(1)R÷R
(2)R÷R
(3)R÷R
(4)R÷R
(5)R÷R
(6)R÷R
(7)R÷R
(8)1680~1650cm-1におけるピーク波数
(9)1560~1530cm-1におけるピーク波数
(ただし、Rは1680~1650cm-1における最大赤外吸収強度、Rは1620~1600cm-1における最大赤外吸収強度、Rは1560~1530cm-1における最大赤外吸収強度、Rは1260~1230cm-1における最大赤外吸収強度、Rは3340~3300cm-1における最大赤外吸収強度である。)
ここで前述のとおり、RA、B、C、はポリアミドに由来する特徴的な吸収帯の最大赤外吸収強度であり、Rはポリスルホンに由来する特徴的な吸収帯の最大赤外吸収強度である。また、1680~1650cm-1や1560~1530cm-1はポリアミドに由来する特徴的な吸収帯である。そのため、前述のとおり、ポリアミドに由来する吸収帯における最大赤外吸収強度と、ポリスルホンに由来する吸収帯における最大赤外吸収強度は、微多孔性支持層に対する分離機能層の量および/または密度比を表すため、分離膜の状態を診断できる。また、ポリアミドに由来する異なる吸収帯での最大赤外吸収強度の比率は分離膜機能層の状態を表すため、分離膜の状態を診断できる。また、前述の特徴的な吸収帯のピーク波数は分離膜機能層や微多孔性支持層の状態を表すため、それらを用いても分離膜の状態を診断できる。
A third embodiment of the present invention for determining chemical changes and/or chemical changes in the performance of a separation membrane includes a method in which, in the first or second embodiment described above, the separation membrane contains polyamide and polysulfone, and at least either the presence or absence of a change or the degree of the change is determined based on a difference in at least one of the following indicators (1) to (9) in the results of infrared absorption spectroscopy of the separation membrane.
(1) R A ÷ R D
(2) R B ÷ R D
(3) R C ÷ R D
(4) R E ÷ R D
(5) R A ÷ R B
(6) R C ÷ R B
(7) R A ÷ R E
(8) Peak wave number in the range of 1680 to 1650 cm −1 (9) Peak wave number in the range of 1560 to 1530 cm −1 (wherein R A is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1680 to 1650 cm −1 , R B is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1620 to 1600 cm −1 , R C is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1560 to 1530 cm −1 , R D is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1260 to 1230 cm −1 , and R E is the maximum infrared absorption intensity in the range of 3340 to 3300 cm −1 .)
As described above, R A , R B , R C , and R E are the maximum infrared absorption intensities of the characteristic absorption bands derived from polyamide, and R D is the maximum infrared absorption intensities of the characteristic absorption bands derived from polysulfone. Furthermore, 1680 to 1650 cm −1 and 1560 to 1530 cm −1 are characteristic absorption bands derived from polyamide. Therefore, as described above, the maximum infrared absorption intensities in the absorption bands derived from polyamide and the maximum infrared absorption intensities in the absorption bands derived from polysulfone represent the amount and/or density ratio of the separation functional layer to the microporous support layer, and therefore can be used to diagnose the state of the separation membrane. Furthermore, the ratio of the maximum infrared absorption intensities in different absorption bands derived from polyamide represents the state of the separation membrane functional layer, and therefore can be used to diagnose the state of the separation membrane. Furthermore, the peak wavenumbers of the aforementioned characteristic absorption bands represent the state of the separation membrane functional layer and the microporous support layer, and therefore can also be used to diagnose the state of the separation membrane.

これらの指標のいずれを用いるかは任意に選択可能であるが、一例として、表2に記載のとおり予想される変化の程度に応じて好ましい指標を用いることができる。なお、それぞれの変化の有無や程度、定性または定量的判定において、表2記載の数値が大きいほど精度が高く、好ましく用いられることを示す。総合評価は、各点数の合計である。 Which of these indicators to use can be selected at will, but as an example, preferred indicators can be used depending on the degree of expected change, as shown in Table 2. Note that for each change, whether it is present or absent, its degree, or whether it is qualitative or quantitative, the larger the number in Table 2, the higher the accuracy and the more preferably it is used. The overall evaluation is the sum of each score.

精度が同等である指標を用いた結果が異なる場合には、変化の程度が大きい結果を優先して採用する。一方、変化の有無や変化の程度、化学変化の種類、原因物質が推測される場合には、前述のとおり表2の点数に従ってどの結果を採用するか決定することが好ましい。If results differ using indicators with similar accuracy, the result showing the greatest degree of change should be used. On the other hand, if the presence or absence of change, the degree of change, the type of chemical change, or the causative substance can be estimated, it is preferable to determine which result to use based on the scores in Table 2, as described above.

また、別の例として、複数の異なる指標につきそれぞれを用いて判定し、それらの結果を比較して判定結果の信頼性を確認することも可能である。その際、用いる指標によって異なる判定結果が出てきた場合には、表2記載のとおり、予想される変化の程度や定性または定量判定のどちらが必要かに応じて、より精度が高い指標を用いた結果を採用し、精度が同等である指標において異なる判定結果となった場合にはより多くの指標にて合致する結果を採用することが好ましい。もしくは、予想される変化の程度が不明な場合には、総合評価が高い指標を用いた結果を採用することが好ましい。ここで、変化の程度が不明な場合とは、変化があるか不明な場合や、変化の度合が不明、つまり例えば、軽度、中度、重度のいずれかが不明な場合が挙げられる。一方、本発明記載以外の判定方法や手段、例えば、分離膜が使用されたプラントの分離膜ろ過ユニットへの供給水が、分離膜を劣化させることが明らかな物質を多量に含むことが検出された場合など、変化の程度が予想される場合は前述の表2記載の指標に従うことが好ましい。As another example, it is possible to use multiple different indicators to make a judgment and compare the results to confirm the reliability of the judgment results. In this case, if different judgment results are obtained depending on the indicator used, it is preferable to adopt the result using the indicator with the higher accuracy, as shown in Table 2, depending on the expected degree of change and whether qualitative or quantitative judgment is required. If different judgment results are obtained using indicators with similar accuracy, it is preferable to adopt the result that matches more indicators. Alternatively, if the expected degree of change is unknown, it is preferable to adopt the result using the indicator with the highest overall evaluation. Here, cases where the degree of change is unknown include cases where it is unclear whether a change has occurred or the degree of change is unknown, i.e., whether it is mild, moderate, or severe. On the other hand, when the degree of change is expected, such as when a judgment method or means other than those described in this invention is used, such as when a large amount of a substance that clearly deteriorates the separation membrane is detected in the feedwater to a separation membrane filtration unit of a plant using separation membranes, it is preferable to follow the indicators listed in Table 2 above.

特に、これらのうち、診断結果の精度向上および適用範囲の広さの観点から(1)R÷R、(2)R÷R、(3)R÷R(4)R÷R、(8)1680~1650cm-1におけるピーク波数、(9)1560~1530cm-1におけるピーク波数、のいずれかを用いることが好ましく、(1)R÷Rまたは(2)R÷Rを用いることが、より好ましく、(1)R÷Rを用いることが特に好ましい。 In particular, from the viewpoint of improving the accuracy of diagnostic results and widening the range of application, it is preferable to use any of (1) R A ÷ R D , (2) R B ÷ R D , (3) R C ÷ R D , (4) R E ÷ R D , (8) the peak wavenumber at 1680 to 1650 cm −1 , and (9) the peak wavenumber at 1560 to 1530 cm −1 , and it is more preferable to use (1) R A ÷ R D or (2) R B ÷ R D , and it is particularly preferable to use (1) R A ÷ R D.

もしくは、複数の異なる指標を用いる方法として、ある指標に関する分析結果から変化の程度を推定した後、別の指標に関する分析結果によって変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定する方法も例として挙げられる。 Alternatively, an example of a method using multiple different indicators is to estimate the degree of change from the analytical results of one indicator, and then determine the presence or absence of change, the degree of change, the type of chemical change, and/or the causative substance based on the analytical results of another indicator.

この時、例えば、変化の程度を推定する際に用いる指標は、前述のとおり予想される変化の程度および表2記載の点数にもとづいて選択できる。さらに、前述のとおり表2記載の点数にもとづいて変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定することができる。特に、推定に用いる指標は、前述のとおり診断結果の精度向上の広さの観点から、(1)R÷R、(2)R÷R、(3)R÷R(4)R÷R、(8)1680~1650cm-1におけるピーク波数、(9)1560~1530cm-1におけるピーク波数、のいずれかを用いることが好ましく、(1)R÷Rまたは(2)R÷Rを用いることが、より好ましく、(1)R÷Rを用いることが特に好ましい。 In this case, for example, the index used to estimate the degree of change can be selected based on the expected degree of change and the score shown in Table 2, as described above. Furthermore, as described above, at least one of the presence or absence of change, the degree of change, the type of chemical change, and the causative substance can be determined based on the score shown in Table 2. In particular, from the viewpoint of improving the accuracy of diagnostic results as described above, it is preferable to use any of the following indices for estimation: (1) R A ÷ R D , (2) R B ÷ R D , (3) R C ÷ R D , (4) R E ÷ R D , (8) the peak wavenumber at 1680 to 1650 cm −1 , and (9) the peak wavenumber at 1560 to 1530 cm −1 , and it is more preferable to use (1) R A ÷ R D or (2) R B ÷ R D , and it is particularly preferable to use (1) R A ÷ R D .

また、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定する場合は、後述の第五の形態に記載の方法にて、元素組成分析結果を用いる第四の形態の代わりに、(2)R÷R、(4)R÷Rのいずれかに関する赤外吸収分光法結果を用いることが好ましく、特に(2)R÷Rを用いることが好ましい。 Furthermore, when determining at least one of the type of chemical change and the causative substance, it is preferable to use the infrared absorption spectroscopy results for either (2) R B ÷ R D or (4) R E ÷ R D in the method described in the fifth embodiment described below, instead of the fourth embodiment using the elemental composition analysis results, and it is particularly preferable to use (2) R B ÷ R D.

上記指標を用いる場合、分析結果の差異としては、分析精度の観点から(1)~(7)のように、第1の波数範囲における最大赤外吸収強度と、化学変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における最大赤外吸収強度の比率、を指標とする場合は該指標の比率または変化率を、(8)または(9)のように所定のピーク波数を指標とする場合には該指標の差分を用いることが好ましい。 When using the above indicators, from the perspective of analytical accuracy, it is preferable to use the ratio or rate of change of the indicators when the ratio of the maximum infrared absorption intensity in the first wavenumber range to the maximum infrared absorption intensity in the second wavenumber range that includes the absorption band derived from the material being assessed for chemical change is used as the indicator, as in (1) to (7), or the difference of the indicators when a specified peak wavenumber is used as the indicator, as in (8) or (9).

例えば、(1)R÷Rを指標とする場合、該指標の未使用の分離膜の分析結果(値)に対する対象分離膜の分析結果(値)の比率が、1.0以上であれば変化なし、1.0未満であれば変化あり、と判定する。もしくは、該指標の未使用の分離膜の分析結果(値)に対する対象分離膜の分析結果(値)の変化率が、0以下であれば変化なし、0を超える場合は変化ありと判定する。また、例えば、変化の程度について判定する場合には、該指標の未使用の分離膜の分析結果に対する対象分離膜の分析結果の比率が0.9以上1.0未満であれば軽度、0.8以上0.9未満であれば中度、0.8未満であれば重度と判定する。もしくは、該指標の未使用の分離膜の分析結果(値)に対する対象分離膜の分析結果(値)の変化率が、0超0.1以下であれば軽度、0.1超0.2以下であれば中度、0.2超であれば重度と判定する。 For example, when (1) RA ÷ RD is used as an index, if the ratio of the analysis result (value) of the target separation membrane to the analysis result (value) of the index of the unused separation membrane is 1.0 or more, it is determined that there is no change, and if it is less than 1.0, it is determined that there is a change. Alternatively, if the rate of change of the analysis result (value) of the target separation membrane to the analysis result (value) of the index of the unused separation membrane is 0 or less, it is determined that there is no change, and if it exceeds 0, it is determined that there is a change. Furthermore, for example, when determining the degree of change, if the ratio of the analysis result of the target separation membrane to the analysis result of the index of the unused separation membrane is 0.9 or more and less than 1.0, it is determined as mild, if it is 0.8 or more and less than 0.9, it is determined as moderate, and if it is less than 0.8, it is determined as severe. Alternatively, if the rate of change of the analysis result (value) of the target separation membrane to the analysis result (value) of the index of the unused separation membrane is more than 0 and less than 0.1, it is determined as mild, if it is more than 0.1 and less than 0.2, it is determined as moderate, and if it is more than 0.2, it is determined as severe.

なお、後述の第四の形態と同様、化学変化に応じた赤外吸収分光法結果に関する変化プロファイルと対象分離膜の赤外吸収分光法結果との差異に基づき、対象分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定することも可能である。また、該変化プロファイルから前述のような判定に用いる数値基準を予め用いることが好ましい。 As in the fourth embodiment described below, it is also possible to determine chemical changes and/or chemical changes in the performance of the target separation membrane based on the difference between the change profile of the infrared absorption spectroscopy results corresponding to chemical changes and the infrared absorption spectroscopy results of the target separation membrane. It is also preferable to use in advance, from the change profile, the numerical criteria to be used for the aforementioned determination.

なお、第一の形態と同様、分析結果について前述のような補正処理や規定の一義な計算を実施する場合や、複数箇所について分析した結果から算出を実施した値を用いて作成した変化プロファイルを用いる場合、対象分離膜の分析結果も同様の方法にて得られた結果を用いる。診断結果の精度向上の観点から、複数箇所の分析結果から算出した値を用いることが好ましい。特に赤外吸収分光法結果を用いる場合、8箇所以上の分析結果をもとに算出した平均値、中央値、加重平均のいずれかを用いることが好ましい。 As with the first embodiment, when performing the aforementioned correction processing or a specified unambiguous calculation on the analysis results, or when using a change profile created using values calculated from the results of analysis at multiple locations, the analysis results for the target separation membrane are also obtained using the results obtained in the same manner. From the perspective of improving the accuracy of the diagnostic results, it is preferable to use values calculated from the results of analysis at multiple locations. In particular, when using infrared absorption spectroscopy results, it is preferable to use the average, median, or weighted average calculated based on the results of analysis at eight or more locations.

本発明の分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する第四の形態としては、前述の第一または第二の形態において、分離膜の元素組成分析結果における下記(1)~(3)の少なくともいずれかの指標の差異にもとづき、変化の有無または変化の程度の少なくともいずれかを判定する方法が挙げられる。
(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率
(2)炭素元素に対する酸素元素の比率
(3)炭素元素に対する窒素元素の比率
これらの指標のいずれを用いるかは任意に選択可能であるが、一例として、表2に記載のとおり予想される化学変化の程度に応じて好ましい指標を用いることができる。なお、表2記載の数値が大きいほど、該変化範囲の場合に好ましく用いられることを示す。
A fourth embodiment of the present invention for determining chemical changes and/or chemical changes in the performance of the separation membrane includes a method in the first or second embodiment described above, in which the presence or absence of a change or the degree of the change is determined based on a difference in at least one of the following indicators (1) to (3) in the results of elemental composition analysis of the separation membrane:
(1) Ratio of halogen elements to carbon elements (2) Ratio of oxygen elements to carbon elements (3) Ratio of nitrogen elements to carbon elements While any of these indices can be used, as an example, preferred indices can be used depending on the expected degree of chemical change as shown in Table 2. Note that the larger the value shown in Table 2, the more preferably the indices can be used in the case of the change range.

これらの指標のいずれを用いるかは任意に選択可能であるが、一例として、表2に記載のとおり予想される変化の程度に応じて好ましい指標を用いることができる。なお、表2記載の数値が大きいほど、精度が高く、好ましく用いられることを示す。 Which of these indices to use can be selected at will, but as an example, preferred indices can be used depending on the degree of expected change, as shown in Table 2. Note that the larger the value in Table 2, the higher the accuracy and the more preferred it is to use.

また、第三の形態と同様、別の例として、複数の異なる指標につきそれぞれを用いて判定し、それらの結果を比較して判定結果の信頼性を確認することも可能である。その際、用いる指標によって異なる判定結果が出てきた場合には、表2記載のとおり、予想される化学変化の程度において、より精度が高い指標を用いた結果を採用し、精度が同等である指標において異なる判定結果となった場合にはより多くの指標にて合致する結果を採用することが好ましい。もしくは、予想される変化の程度が不明な場合には、総合評価が高い指標を用いた結果を採用することが好ましい。 As with the third embodiment, as another example, it is possible to use multiple different indicators to make a judgment and compare the results to confirm the reliability of the judgment results. In this case, if different judgment results are obtained depending on the indicator used, it is preferable to adopt the result using the indicator with the highest accuracy in terms of the expected degree of chemical change, as shown in Table 2. If different judgment results are obtained using indicators with similar accuracy, it is preferable to adopt the result that matches more indicators. Alternatively, if the expected degree of change is unknown, it is preferable to adopt the result using the indicator with the highest overall evaluation.

上記指標を用いる場合、分析結果の差異としては、分析精度の観点から(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率、の場合は差分を、それ以外の場合は比率または変化率を用いることが好ましい。 When using the above indicators, it is preferable to use the difference in the analysis results in the case of (1) the ratio of halogen elements to carbon elements as the difference, and in other cases as the ratio or rate of change, from the standpoint of analytical accuracy.

例えば、未使用の分離膜の分析結果における炭素元素に対するハロゲン元素の比率が0(ゼロ)であった場合、対象分離膜の分析結果における炭素元素に対するハロゲン元素の比率が0.001以下であれば変化なし、0.001超であれば変化あり、と判定する。また、未使用の分離膜の分析結果における炭素元素に対するハロゲン元素の比率が0(ゼロ)であった場合に化学変化の程度について判定する場合には、例えば、対象分離膜の分析結果における炭素元素に対するハロゲン元素の比率が0.01以上0.040以下であれば軽度、0.040超0.080以下であれば中度、0.080超であれば重度と定性的に判定できる。For example, if the ratio of halogen elements to carbon elements in the analysis results of an unused separation membrane is 0 (zero), then if the ratio of halogen elements to carbon elements in the analysis results of the target separation membrane is 0.001 or less, it is determined that there is no change, and if it is greater than 0.001, it is determined that there is a change. Furthermore, when determining the degree of chemical change in cases where the ratio of halogen elements to carbon elements in the analysis results of an unused separation membrane is 0 (zero), the degree can be qualitatively determined as mild if the ratio of halogen elements to carbon elements in the analysis results of the target separation membrane is 0.01 or more and 0.040 or less, moderate if greater than 0.040 and 0.080 or less, and severe if greater than 0.080.

また、別の例として、例えば図4のように、予め実験で5枚の分離膜を規定濃度のハロゲン系薬剤に異なる浸漬時間にて接触させ、各分離膜の分析結果における炭素元素に対するハロゲン元素の比率Xと、未使用の分離膜の元素組成分析結果における炭素元素に対するハロゲン元素の比率Xとの差分(X-X)および、未使用の分離膜の溶媒透過係数Yと、変化が進行した各分離膜の溶媒透過係数Yとの比率(Y÷Y)とを用いて、変化の進行に応じた分析結果に関する変化プロファイルを作成した場合、対象分離膜の分析結果における炭素元素に対するハロゲン元素の比率Xと未使用の分離膜の分析結果における炭素元素に対するハロゲン元素の比率Xとの差分(X-X)と、変化プロファイルとを比較した結果、つまり、変化プロファイルにおいてX=X-Xとした場合のYにもとづき、判定する。このとき、Yは未使用の分離膜の溶媒透過係数に対する比率を表すため、変化の有無につき、Yが1.0であれば変化なし、それ以外であれば変化ありと判定される。また、例えば、変化の程度について判定する場合には、Yは分離膜の溶媒透過係数であるため、Yが1.0以上1.5未満であれば軽度、1.5超3.0以下であれば中度、3.0超であれば重度と判定する。 As another example, as shown in FIG. 4, five separation membranes are previously exposed to a halogen-based agent of a specified concentration for different immersion times in an experiment, and a change profile relating to the analysis results according to the progress of change is created using the difference (X- X3 ) between the ratio X of halogen elements to carbon elements in the analysis results of each separation membrane and the ratio X3 of halogen elements to carbon elements in the elemental composition analysis results of an unused separation membrane, and the ratio (Y÷ Y3 ) between the solvent permeability coefficient Y3 of the unused separation membrane and the solvent permeability coefficient Y3 of each separation membrane in which change has progressed. Then, a judgment is made based on the result of comparing the difference ( X4 - X3 ) between the ratio X3 of halogen elements to carbon elements in the analysis results of the target separation membrane and the ratio X4 of halogen elements to carbon elements in the analysis results of an unused separation membrane with the change profile, that is, Y4 when X = X4 - X3 in the change profile. In this case, Y4 represents the ratio to the solvent permeability coefficient of an unused separation membrane, so that if Y4 is 1.0, it is determined that there is no change, and if it is any other value, it is determined that there is a change. Furthermore, for example, when determining the degree of change, since Y is the solvent permeability coefficient of the separation membrane, if Y4 is 1.0 or more and less than 1.5, it is determined as slight, if it is more than 1.5 and less than 3.0, it is determined as moderate, and if it is more than 3.0, it is determined as severe.

なお、第一~第三の形態と同様、分析結果について前述のような補正処理や規定の一義な計算を実施する場合は、化学変化進行度が異なる分離膜の分析結果すべてにつき、同様の補正処理や計算算出を実施し、変化プロファイルを作成することが好ましい。診断結果の精度向上の観点から、複数箇所の分析結果から算出した値を用いることが好ましく、特に赤外吸収分光法結果を用いる場合、8箇所以上の分析結果から算出した平均値、中央値、加重平均のいずれかを用いることが好ましい。 As with the first to third embodiments, when performing the aforementioned correction processing or prescribed unambiguous calculations on the analysis results, it is preferable to perform the same correction processing or calculations on all analysis results for separation membranes with different degrees of chemical change to create a change profile. From the perspective of improving the accuracy of diagnostic results, it is preferable to use values calculated from analysis results at multiple locations. In particular, when using infrared absorption spectroscopy results, it is preferable to use the average, median, or weighted average calculated from analysis results at eight or more locations.

第三または第四の形態のいずれかの形態は、変化の有無、変化の程度、の少なくともいずれかを判定する場合に、より好ましい。特に、第三の形態は、操作が簡便かつ官能基情報を得られる赤外吸収分光法を利用しており、分析操作の簡便さと適用範囲の観点から、好ましい。他方、ハロゲン系酸化剤が原因である軽度の化学変化を判定する場合や、ハロゲン系薬剤による変化の有無(影響有無)を厳密に判定したい場合には第四の形態が好ましく、(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率を用いることが特に好ましい。特に光電子分光分析法(XPS)などの感度の高い元素組成分析や表面層の元素組成情報を得られる手法を用いることで、より厳密な状態診断が可能となる。Either the third or fourth form is more preferable when determining at least the presence or absence of change and the degree of change. In particular, the third form utilizes infrared absorption spectroscopy, which is simple to operate and can obtain functional group information, making it preferable from the perspective of ease of analytical operation and range of application. On the other hand, the fourth form is preferable when determining minor chemical changes caused by halogen-based oxidizing agents or when strictly determining the presence or absence of change (impact) caused by halogen-based agents, and (1) using the ratio of halogen elements to carbon elements is particularly preferable. In particular, using highly sensitive elemental composition analysis such as photoelectron spectroscopy (XPS) or a method that can obtain elemental composition information of the surface layer enables more precise condition diagnosis.

また、第五の形態として、第三の形態にて変化の程度を推定し、さらに第四の形態を用いて変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定する方法が挙げられる。つまり、第三の形態に記載の赤外吸収分光法結果によって、変化の程度を推定した後、第四の形態に記載の元素組成分析結果によって変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定する。 A fifth embodiment is a method in which the degree of change is estimated using the third embodiment, and then the fourth embodiment is used to determine at least one of the presence or absence of change, the degree of change, the type of chemical change, and the causative substance. That is, the degree of change is estimated using the infrared absorption spectroscopy results described in the third embodiment, and then the presence or absence of change, the degree of change, the type of chemical change, and the causative substance are determined using the elemental composition analysis results described in the fourth embodiment.

第五の形態は、表3に記載のとおり、より精度よく変化の有無および変化の程度を判定する観点にて好ましい。 The fifth form is preferable from the standpoint of more accurately determining whether or not there is a change and the extent of the change, as shown in Table 3.

第五の形態にて用いる第四の形態(元素組成分析結果)として、ハロゲン系薬剤が原因である変化には(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率が好適に用いられ、ハロゲン系薬剤以外が原因である変化には(2)炭素元素に対する酸素元素の比率が好適に用いられる。また、第三の形態 (赤外吸収分光法) としては前述のとおり、診断結果の精度向上および適用範囲の広さの観点から(1)R÷R、(2)R÷R、(3)R÷R(4)R÷R、(8)1680~1650cm-1におけるピーク波数、(9)1560~1530cm-1におけるピーク波数、のいずれかを用いることが好ましく、(1)R÷Rまたは(2)R÷Rを用いることが、より好ましく、(1)R÷Rを用いることが特に好ましい。 As the fourth form (elemental composition analysis results) used in the fifth form, (1) the ratio of halogen elements to carbon elements is preferably used for changes caused by halogen-based drugs, and (2) the ratio of oxygen elements to carbon elements is preferably used for changes caused by factors other than halogen-based drugs. Furthermore, as for the third form (infrared absorption spectroscopy), as mentioned above, from the viewpoint of improving the accuracy of diagnostic results and widening the range of application, it is preferable to use any of (1) R A ÷ R D , (2) R B ÷ R D , (3) R C ÷ R D , (4) R E ÷ R D , (8) the peak wavenumber at 1680 to 1650 cm −1 , and (9) the peak wavenumber at 1560 to 1530 cm −1 , and it is more preferable to use (1) R A ÷ R D or (2) R B ÷ R D , and it is particularly preferable to use (1) R A ÷ R D .

特に、表2に記載のとおり、変化の程度が不明の場合や、変化の程度が重度である場合は、(1)R÷Rまたは(2)R÷Rを用いることが好ましく、(1)R÷Rを用いることが特に好ましい。 In particular, as shown in Table 2, when the degree of change is unknown or when the degree of change is severe, it is preferable to use (1) R A ÷ R D or (2) R B ÷ R D , and it is particularly preferable to use (1) R A ÷ R D.

第五の形態では、赤外吸収分光法結果と元素組成分析結果の両方を用いることで化学変化の種類や原因物質の判定も可能となる。なお、表3記載の各記号は以下のとおりである。 In the fifth form, by using both the infrared absorption spectroscopy results and the elemental composition analysis results, it is possible to determine the type of chemical change and the causative substance. The symbols in Table 3 are as follows:

◎:判定可能かつ精度に優れる
〇:判定可能
△:判定可能だが精度は劣る
×:判定不可または精度が非常に劣る
なお、変化の程度について推定結果と異なる結果が得られた場合には、変化の程度が大きい結果、もしくは前述のとおり表2記載の点数に従い、精度が高い指標を用いた結果を採用する。
◎: Determinable and highly accurate 〇: Determinable △: Determinable but with poor accuracy ×: Cannot be determined or with very poor accuracy If a result different from the estimated result is obtained regarding the degree of change, the result with the greater degree of change or the result using the index with the highest accuracy according to the scores in Table 2 as described above will be used.

精度が同等である指標を用いた結果が異なる場合には、変化の程度が大きい結果を優先して採用する。一方、変化の有無や変化の程度、化学変化の種類、原因物質が推測される場合には、前述のとおり表2の点数に従ってどの結果を採用するか決定することが好ましい。If results differ using indicators with similar accuracy, the result showing the greatest degree of change should be used. On the other hand, if the presence or absence of change, the degree of change, the type of chemical change, or the causative substance can be estimated, it is preferable to determine which result to use based on the scores in Table 2, as described above.

例えば、R÷Rの変化率を用いる場合、表2のR÷Rの行記載の点数を参照する。この時、例えば、変化の有無や程度が不明の場合、表2記載の総合評価得点からR÷Rの変化率(1-R÷Rの比率)を用いる場合は21点となる。対して、R÷RやR÷Rでは総合得点15点であり21点よりも低い。そのため、変化の有無や程度が不明の場合、R÷RやR÷Rの変化率(1-R÷Rの比率や、1-R÷Rの比率)ではなくR÷Rの変化率(1-R÷Rの比率)での結果を採用することが、精度の観点から望ましい。 For example, when using the rate of change of R A ÷ R D , the score listed in the row for R A ÷ R D in Table 2 is referenced. In this case, for example, if the presence or absence of change and the degree of change are unknown, using the rate of change of R A ÷ R D (the ratio of 1-R A ÷ R D ) from the overall evaluation score listed in Table 2 will result in 21 points. In contrast, with R B ÷ R D or R C ÷ R D , the overall score is 15 points, which is lower than 21 points. Therefore, when the presence or absence of change and the degree of change are unknown, it is desirable from the standpoint of accuracy to adopt the result of the rate of change of R A ÷ R D (the ratio of 1-R A ÷ R D ) rather than the rate of change of R B ÷ R D or R C ÷ R D (the ratio of 1-R B ÷ R D or the ratio of 1-R C ÷ R D ).

例えば(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率に関し、未使用膜の分析結果と対象分離膜の分析結果との差分が0.001超であれば変化ありと判定される。また、この時、ハロゲン系薬剤が原因であると判定される。一方で(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率に関し、未使用膜の分析結果と対象分離膜の分析結果との差分が0.001以下であっても、第三の形態にて変化ありと診断された場合は、変化ありと判定し、第三の形態にて化学変化の程度を判定する。他方、未使用膜の分析結果と対象分離膜の分析結果との差分が0.001以下であり、第三の形態を用いても変化なしと診断された場合は、変化なしと判定する。For example, (1) with respect to the ratio of halogen elements to carbon elements, if the difference between the analysis results of an unused membrane and the analysis results of the target separation membrane is greater than 0.001, it is determined that there has been a change. In this case, it is determined that a halogen-based agent is the cause. On the other hand, (1) with respect to the ratio of halogen elements to carbon elements, even if the difference between the analysis results of an unused membrane and the analysis results of the target separation membrane is 0.001 or less, if a change is diagnosed using the third method, it is determined that there has been a change, and the degree of chemical change is determined using the third method. On the other hand, if the difference between the analysis results of an unused membrane and the analysis results of the target separation membrane is 0.001 or less, and no change is diagnosed using the third method, it is determined that there has been no change.

一方で、対照分離膜の使用状況(履歴)などから、ハロゲン系酸化剤による軽度の化学変化であると推測される場合、表2にて軽度の変化に対して点数が最も高い、つまり最も好適であるのは、第四の形態の炭素元素に対するハロゲン元素の比率である。この場合、(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率に関し、未使用膜の分析結果と対象分離膜の分析結果との差分が0.001以下であって変化なしと判定されれば、第三の形態にて変化ありと判定されても、(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率の方が好適に用いられる指標と考えられるため、変化なしと判定する。On the other hand, if the use history of the control separation membrane suggests that the change is a minor chemical change caused by a halogen-based oxidizing agent, the fourth form of halogen to carbon ratio is the most suitable, with the highest score for minor changes in Table 2. In this case, if the difference between the analytical results of the unused membrane and the target separation membrane in terms of (1) the halogen to carbon ratio is 0.001 or less, indicating no change, then even if a change is determined to have occurred in the third form, it is still determined to be no change because (1) the halogen to carbon ratio is considered to be a more suitable indicator.

本発明の分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する第六の形態として、図5および図6のように、除去率、溶質透過係数、溶媒透過量の少なくともいずれかと、分析結果との変化プロファイルを作成し、分析結果が赤外吸収分光法結果および元素組成分析結果であって、分析結果に関する変化プロファイルと対象分離膜の赤外吸収分光法結果との差異から対象分離膜性能S1を算出し、分析結果に関する変化プロファイルと対象分離膜の元素組成分析結果との差異から対象分離膜性能Sを算出し、SとSとの差異から化学変化の種類や、原因物質を判定する方法が挙げられる。 A sixth form of determining chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance of the separation membrane of the present invention is a method in which, as shown in Figures 5 and 6, a change profile is created between at least one of the removal rate, solute permeability coefficient, and solvent permeation amount and the analysis results, the analysis results being infrared absorption spectroscopy results and elemental composition analysis results, the target separation membrane performance S1 is calculated from the difference between the change profile related to the analysis results and the infrared absorption spectroscopy results of the target separation membrane, the target separation membrane performance S2 is calculated from the difference between the change profile related to the analysis results and the elemental composition analysis results of the target separation membrane, and the type of chemical change and/or the causative substance is determined from the difference between S1 and S2 .

つまり、表3に記載のとおり、赤外吸収分光法結果および元素組成分析結果を併用することで化学変化の種類や原因物質の推定が可能となる。また、化学変化の種類や原因物質につき、除去率、溶質透過係数、溶媒透過量の少なくともいずれかを用いて定量的な比較による診断が可能である。ただし、本形態を用いる場合には、変化の程度が「重度」でない、つまり変化の程度が「軽度」もしくは「中度」であることを確認する必要がある。 That is, as shown in Table 3, by combining the results of infrared absorption spectroscopy and elemental composition analysis, it is possible to estimate the type of chemical change and the causative substance. Furthermore, the type of chemical change and the causative substance can be diagnosed through quantitative comparison using at least one of the removal rate, solute permeability coefficient, and solvent permeation amount. However, when using this method, it is necessary to confirm that the degree of change is not "severe," that is, the degree of change is "mild" or "moderate."

なお、このとき第二の形態と同様、対象分離膜の分析結果としては変化プロファイル作成時と同じ指標を用いる。また、未使用の分離膜の分析結果を基準とし、分析結果に関する変化プロファイルを作成し、対象分離膜性能SおよびSの算出時にも、未使用の分離膜の分析結果と対象分離膜の分析結果との差異を用いることが好ましい。また、第一の形態と同様、分析結果について前述のような補正処理や規定の一義な計算を実施する場合は、化学変化進行度が異なる分離膜の分析結果すべてにつき、同様の補正処理や計算算出を実施し、変化プロファイルを作成することが好ましい。診断結果の精度向上の観点から、複数箇所の分析結果から算出した値を用いることが好ましく、特に赤外吸収分光法結果を用いる場合、8箇所以上の分析結果をもとにから算出した平均値、中央値、加重平均のいずれかを用いることが好ましい。 In this case, as in the second embodiment, the same indicators as used when creating the change profile are used as the analysis results of the target separation membrane. Furthermore, it is preferable to use the analysis results of an unused separation membrane as a reference to create a change profile related to the analysis results, and to use the difference between the analysis results of the unused separation membrane and the analysis results of the target separation membrane when calculating the target separation membrane performances S1 and S2 . Furthermore, as in the first embodiment, when performing the correction processing or prescribed unambiguous calculation as described above on the analysis results, it is preferable to perform the same correction processing or calculation on all analysis results of separation membranes with different degrees of chemical change to create a change profile. From the viewpoint of improving the accuracy of the diagnostic results, it is preferable to use values calculated from the analysis results of multiple locations, and particularly when using infrared absorption spectroscopy results, it is preferable to use the average, median, or weighted average calculated based on the analysis results of eight or more locations.

元素組成分析結果としては、(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率または(3)炭素元素に対する窒素元素の比率を用いることが好ましく、(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率を用いることが特に好ましい。また、赤外吸収分光法結果としては、(1)R÷R、(2)R÷R、(3)R÷R、(4)R÷R、(7)R÷RE、(8)1680~1650cm-1におけるピーク波数、(9)1560~1530cm-1におけるピーク波数、のいずれかを用いることが好ましく、(1)R÷Rまたは(2)R÷Rを用いることがより好ましく、(1)R÷Rであることが特に好ましい。 As the result of elemental composition analysis, it is preferable to use (1) the ratio of halogen elements to carbon elements or (3) the ratio of nitrogen elements to carbon elements, and it is particularly preferable to use (1) the ratio of halogen elements to carbon elements. As the result of infrared absorption spectroscopy, it is preferable to use any of (1) R A ÷ R D , (2) R B ÷ R D , (3) R C ÷ R D , (4) R E ÷ R D , (7) R A ÷ R E , (8) the peak wave number at 1680 to 1650 cm −1 , and (9) the peak wave number at 1560 to 1530 cm −1 , and it is more preferable to use (1) R A ÷ R D or (2) R B ÷ R D , and it is particularly preferable to use (1) R A ÷ R D.

上記指標を用いる場合、分析結果の差異としては分析精度の観点から(2)炭素元素に対する酸素元素の比率、(3)炭素元素に対する酸素元素の比率、(1)R÷R、(2)R÷R、(3)R÷R、(4)R÷R、(7)R÷R、のいずれかを用いる場合は比率または変化率を、それ以外の場合は差分を用いることが好ましい。 When using the above indexes, it is preferable to use the ratio or rate of change when using any of (2) the ratio of oxygen element to carbon element, (3) the ratio of oxygen element to carbon element, (1) R A ÷ R D , (2) R B ÷ R D , (3) R C ÷ R D , (4) R E ÷ R D , (7) R A ÷ R E as the difference in the analysis results from the viewpoint of analytical accuracy, and to use the difference in other cases.

つまり、元素組成分析結果として(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率、の差分を、赤外吸収分光法結果として(1)R÷R、の比率または変化率を用いることが、特に好ましい。 That is, it is particularly preferable to use (1) the difference in the ratio of halogen elements to carbon elements as the elemental composition analysis result, and (1) the ratio or rate of change of R A ÷R D as the infrared absorption spectroscopy result.

原因物質の判定方法としては、例えば(1)R÷Rの比率または変化率から第三の形態と同様、変化の程度を判定し、軽度または中度と判定された場合、例えば(1)R÷Rの比率または変化率を用いて算出した、未使用の分離膜に対する対象分離膜の溶質透過係数の比率Srと、(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率の差異を用いて推算した未使用の分離膜に対する対象分離膜の溶質透過係数の比率Srにつき、SrとSrの差異が小さければ原因物質がハロゲン系薬剤であると判定し、大きい場合はハロゲン系薬剤以外であると判定する。つまり、例えば、(1)R÷Rの比率または変化率を用いて算出した未使用の分離膜に対する対象分離膜の溶質透過係数比率Srが、(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率の差異を用いて推算した未使用の分離膜に対する対象分離膜の溶質透過係数比率Srに対し3倍以下(Sr÷Sr≦3)であれば、原因物質がハロゲン系薬剤であると判定し、3倍を超える(Sr÷Sr>3)場合は、ハロゲン系薬剤以外であると判定する。ただし、変化の程度が重度である場合は、ハロゲン系薬剤が原因物質であってもSr÷Sr>3となる場合がある。 As a method for determining the causative substance, for example, (1) the degree of change is determined from the ratio or rate of change of R A ÷ R D , as in the third embodiment, and if it is determined to be mild or moderate, for example, (1) the ratio Sr1 of the solute permeability coefficient of the target separation membrane to that of an unused separation membrane calculated using the ratio or rate of change of R A ÷ R D , and (1) the ratio Sr2 of the solute permeability coefficient of the target separation membrane to that of an unused separation membrane estimated using the difference in the ratio of halogen elements to carbon elements, if the difference between Sr1 and Sr2 is small, the causative substance is determined to be a halogen-based agent, and if it is large , it is determined to be something other than a halogen-based agent. That is, for example, if the ratio Sr1 of the solute permeability coefficient of the target separation membrane to that of an unused separation membrane calculated using the ratio or rate of change of (1) R A ÷ R D is three times or less ( Sr1 ÷ Sr2 3) the ratio Sr2 of the solute permeability coefficient of the target separation membrane to that of an unused separation membrane estimated using the difference in the ratio of halogen elements to carbon elements, the causative substance is determined to be a halogen-based agent, and if it is more than three times ( Sr1 ÷ Sr2 > 3), the causative substance is determined to be something other than a halogen-based agent. However, if the degree of change is severe, Sr1 ÷ Sr2 may be > 3 even if a halogen-based agent is the causative substance.

このように、本発明の分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する第七の形態として、第三の形態を用いて変化の有無または変化の程度の少なくともいずれかを判定し、さらに第五の形態を用いて原因物質を判定する方法が挙げられる。該形態は変化の程度が不明である場合に、特に好ましい。また、第七の形態を実施した後、さらに第五の形態を実施し、結果の信頼性および精度を向上することが、さらに好ましい。 As such, a seventh embodiment of the present invention for determining chemical changes and/or chemical changes in the performance of a separation membrane involves using the third embodiment to determine at least the presence or absence of a change or the degree of change, and then using the fifth embodiment to determine the causative substance. This embodiment is particularly preferred when the degree of change is unknown. Furthermore, it is even more preferred to implement the fifth embodiment after implementing the seventh embodiment to improve the reliability and accuracy of the results.

これらの形態については対象分離膜の使用状況や目的などに応じて、任意の形態を選択できる。 Any of these forms can be selected depending on the usage and purpose of the target separation membrane.

(利用例)
本発明の利用例として、水処理プラントに設置された分離膜、例えば分離膜ろ過ユニット5に設置された分離膜エレメントから採取した膜を、本発明の対象分離膜とすることで水処理プラントでの分離膜の状態診断が可能となる。
(Usage example)
As an example of the use of the present invention, by using a separation membrane installed in a water treatment plant, for example, a membrane collected from a separation membrane element installed in a separation membrane filtration unit 5, as the target separation membrane of the present invention, it becomes possible to diagnose the condition of the separation membrane in the water treatment plant.

また、前述のとおり、プラント配管に設置された部材内の分離膜を本発明の対象分離膜として用いた場合、実プラントでの化学変化リスクや化学変化の種類、化学変化の原因物質の少なくともいずれかを判定することができる。さらに、例えば、定期的、一例として規則的に1日~1週間に1回の頻度で実施することで、化学変化発生リスクが突発的に上昇した場合の発生時期特定が容易になり、迅速に対策を講じることが可能となる。この際、分離膜ろ過ユニットの設置部材、例えば分離膜エレメントからの分離膜の採取が困難な場合、分離膜ろ過ユニットに近い配管、例えば分離膜ろ過供給水配管10、分離膜ろ過透過水配管11、または分離膜ろ過濃縮水配管12に設置された分離膜を利用することで、分離膜ろ過ユニット5における化学変化発生リスクを正確かつ迅速に評価できるため、望ましい。該配管への分離膜設置形態の例として、分離膜を内部に有する通水部材を該配管内に設置することが挙げられる。As mentioned above, when a separation membrane in a component installed in a plant piping system is used as the target separation membrane of the present invention, it is possible to determine at least one of the risk of chemical reactions, the type of chemical reaction, and the substance causing the chemical reaction in an actual plant. Furthermore, by conducting this test periodically, for example, regularly, for example, once a day to once a week, it becomes easier to identify the timing of any sudden increases in the risk of chemical reactions, enabling prompt countermeasures to be implemented. In this case, if it is difficult to extract a separation membrane from an installation component of the separation membrane filtration unit, such as a separation membrane element, it is desirable to use a separation membrane installed in a piping close to the separation membrane filtration unit, such as the separation membrane filtration feed water piping 10, the separation membrane filtration permeate piping 11, or the separation membrane filtration concentrate piping 12, because this allows for accurate and rapid evaluation of the risk of chemical reactions occurring in the separation membrane filtration unit 5. An example of how the separation membrane can be installed in the piping is to install a water-permeable component containing a separation membrane within the piping.

本発明の通水部材は、分離膜を内部に具備しており、通水部材の一端から他端に向け、溶液が移動する形態であれば、特に限定されない。また、前述のとおり、定期的かつ高頻度での化学変化発生リスクを可能とするため、該通水部材は水処理プラント配管への脱着が容易なものが望ましい。一例として、ねじ構造や嵌合構造(ジョイントなど)の接続部材を介し、ある単位構造物を連続して結合および分離可能であること、あるいは、ホースなどハサミなどを用いて容易に切断可能、または一部分離可能な構造を有することが望ましい。例として、図7および図8に例示するように、円筒状であり長手方向(通水方向)の両端にネジ溝が設けられ、通水方向と垂直に分離膜20が設置された連結可能な構造を有する単位通水部材19aを、一つまたは複数連結して形成した通水容器19を好ましい形態として例示することができる。接続部には、形状に応じて、パッキン、シールテープ、о-リングなどの水漏れ防止対策を施しておくことが好ましい。なお、この際、分離膜20の面積としては特に限定しないが、0.01m以上であることが好ましく、0.03m以上であることがより好ましい。 The water-permeable member of the present invention is not particularly limited as long as it contains a separation membrane and allows a solution to move from one end of the water-permeable member to the other. Furthermore, as mentioned above, to prevent the risk of chemical changes occurring periodically and frequently, it is desirable for the water-permeable member to be easily attached and detached to the piping of a water treatment plant. For example, it is desirable for certain unit structures to be continuously connected and detached via connecting members such as threaded or interlocking structures (such as joints), or for the structure to be easily cut or partially separable using scissors, such as a hose. As an example, as illustrated in Figures 7 and 8, a preferred form of water-permeable container 19 can be formed by connecting one or more unit water-permeable members 19a, each of which has a cylindrical shape, threaded grooves on both ends in the longitudinal direction (water flow direction), and a connectable structure in which a separation membrane 20 is installed perpendicular to the water flow direction. It is preferable to provide water leakage prevention measures, such as packing, sealing tape, or O-rings, at the connecting portions depending on the shape. In this case, the area of the separation membrane 20 is not particularly limited, but is preferably 0.01 m 2 or more, and more preferably 0.03 m 2 or more.

また、簡易的な通水容器としては、後者のようなホースなどの部材を用いることが可能である。この場合、通水容器は軟質素材で形成された円筒状であることが好ましい。これによって、ハサミなどを用いて容易に切断し、内部の分離膜を取り出すことが可能である。 A simple water-passing container can be a hose or similar material. In this case, it is preferable that the water-passing container be cylindrical and made of a soft material. This makes it easy to cut it with scissors or the like and remove the separation membrane inside.

なお、該通水部材を、前述、分離膜ろ過ユニット付近以外のプラント内配管に設置した場合、各配管および付近での化学変化リスク評価も可能である。 In addition, if the water-permeable member is installed on piping within the plant other than near the separation membrane filtration unit as mentioned above, it is also possible to evaluate the risk of chemical changes in each piping and its vicinity.

つまり、本発明の前記分離膜の例としては、下記が挙げられる。
A:水処理プラントで供給水を透過水と濃縮水に膜分離する半透膜エレメントから採取した分離膜
B:水処理プラントの供給水ラインに設置した通水部材の内部に設けた分離膜
C:水処理プラントで供給水を透過水と濃縮水に膜分離する半透膜エレメントが使用され、濃縮水ラインに設置した通水部材の内部に設けた分離膜
(診断プログラム、評価装置、記録媒体)
本発明の別の形態として、分離膜の状態診断プログラムであって、分離膜の状態を判定するためにコンピュータを、分離膜の分析結果をコンピュータに入力するデータ入力手段、分離膜1の分析結果と、分離膜2の分析結果との差異に基づき、いずれか一方の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する状態診断手段、として機能させる分離膜の状態診断プログラムが挙げられる。本形態は、各手段を有するコンピュータを、分離膜の状態を診断するために機能させるものである。本形態は、コンピュータのメモリ、ハードディスクなどの記録装置などに記録可能であり、記録の形態は特に限定されない。また、本発明の別の形態として、前記の分離膜の状態診断プログラムが格納された記録媒体が挙げられる。
That is, examples of the separation membrane of the present invention include the following.
A: Separation membrane collected from a semipermeable membrane element that separates feed water into permeate and concentrate at a water treatment plant. B: Separation membrane installed inside a water-permeable member installed in a feed water line at a water treatment plant. C: Separation membrane installed inside a water-permeable member installed in a concentrate line at a water treatment plant, where a semipermeable membrane element that separates feed water into permeate and concentrate is used. (Diagnostic program, evaluation device, recording medium)
Another embodiment of the present invention is a separation membrane condition diagnosis program that causes a computer to function as a data input means for inputting separation membrane analysis results into the computer, and a condition diagnosis means for determining the state of a separation membrane based on the difference between the analysis results of separation membrane 1 and the analysis results of separation membrane 2, and for determining chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance. This embodiment causes a computer having each of these means to function to diagnose the state of the separation membrane. This embodiment can be recorded in a recording device such as the computer's memory or a hard disk, and the recording format is not particularly limited. Another embodiment of the present invention is a recording medium on which the separation membrane condition diagnosis program is stored.

コンピュータは、分離膜1の分析結果と、分離膜2の分析結果が記録されるデータ記録手段を有する。さらにデータ記録手段に記録されるデータおよび/または入力されるデータを用いて、分離膜の状態を診断し、出力する。出力されるデータとしては、変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、変化の原因物質などが挙げられる。このとき、予め決められた判定基準に基づき判定した結果、または、分離膜性能を表す指標が出力される。分離膜性能を表す指標としては、前述のとおり、例えば、除去率、透過率、溶媒透過係数、溶質透過係数、溶媒透過量、溶質透過量、などが挙げられる。また、予め決められた判定基準とは、判定方法にて前述した基準を用いることができる。 The computer has a data recording means for recording the analysis results of separation membrane 1 and separation membrane 2. Furthermore, the computer diagnoses and outputs the state of the separation membrane using the data recorded in the data recording means and/or the input data. Examples of output data include the presence or absence of a change, the degree of change, the type of chemical change, and the substance causing the change. At this time, the computer outputs a result of a judgment based on predetermined criteria, or an index representing separation membrane performance. As mentioned above, examples of indexes representing separation membrane performance include the removal rate, permeability, solvent permeability coefficient, solute permeability coefficient, solvent permeation amount, and solute permeation amount. Furthermore, the predetermined criteria can be the criteria described above in the judgment method.

また、変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の例としても、前述の内容が挙げられる。 The above-mentioned items also serve as examples of whether or not a change occurs, the degree of change, the type of chemical change, and the causative substance.

前述のプログラムにて、分離膜の分析結果の例としては、赤外吸収分光法結果または元素組成分析結果の少なくともいずれかが挙げられる。このとき、赤外吸収分光法結果または元素組成分析結果や、赤外吸収分光法結果または元素組成分析結果の差異としては、前述の値を用いることができる。In the aforementioned program, examples of the analysis results of the separation membrane include at least one of infrared absorption spectroscopy results and elemental composition analysis results. In this case, the aforementioned values can be used as the infrared absorption spectroscopy results or elemental composition analysis results, or the difference between the infrared absorption spectroscopy results or elemental composition analysis results.

なお、分析結果として算出値を用いる場合、例えば、赤外吸収分光法結果における、第1の波数範囲における最大赤外吸収強度と、変化判定の対象とする材質に由来する吸収帯を含む第2の波数範囲における最大赤外吸収強度の比率、や、元素組成分析結果における炭素元素に対するハロゲン元素、酸素元素、窒素元素のうちいずれか、さらにそれらの平均値、最大値、中央値、加重平均、などを用いる場合には、算出値をコンピュータに入力するほか、各分析法にて分析した結果をコンピュータに入力し、コンピュータにて算出をおこない、その算出値を用いて分離膜の状態を診断し、出力する形態が挙げられる。 When using calculated values as analysis results, for example, the ratio of the maximum infrared absorption intensity in a first wavenumber range in the infrared absorption spectroscopy results to the maximum infrared absorption intensity in a second wavenumber range that includes the absorption band derived from the material being subjected to change assessment, or when using any of the halogen elements, oxygen elements, and nitrogen elements relative to the carbon element in the elemental composition analysis results, as well as their average values, maximum values, median values, and weighted averages, the calculated values can be input into a computer, or the results of the analysis using each analytical method can be input into a computer, calculations can be performed by the computer, and the calculated values can be used to diagnose and output the condition of the separation membrane.

また、化学変化進行に応じた変化プロファイルとしては、分析結果と、除去率、透過率、溶媒透過係数、溶質透過係数、溶媒透過量、溶質透過量の少なくともいずれかとの相関をとったものが挙げられ、一例として図2~図6に記載の変化プロファイルが挙げられる。 In addition, change profiles according to the progress of chemical changes include those that correlate the analysis results with at least one of the removal rate, transmittance, solvent permeability coefficient, solute permeability coefficient, solvent permeation amount, and solute permeation amount, and examples of these profiles include the change profiles shown in Figures 2 to 6.

例えば、図9のように、未使用膜の分析結果と、対象分離膜の分析結果との差異に基づき、対象分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する分離膜の診断プログラムが挙げられる。入力された対象分離膜の分析結果と、未使用の分離膜の分析結果との差異から、変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定し、状態診断結果を出力する。なお、状態診断の方法の例として、前述の第一の形態が挙げられる。 For example, as shown in Figure 9, a separation membrane diagnostic program can be used to determine chemical changes and/or chemical changes in the performance of a target separation membrane based on the difference between the analysis results of an unused membrane and the analysis results of a target separation membrane. Based on the difference between the input analysis results of the target separation membrane and the analysis results of an unused separation membrane, the program determines at least one of the presence or absence of a change, the degree of change, the type of chemical change, and the causative substance, and outputs a status diagnosis result. The first embodiment described above can be cited as an example of a status diagnosis method.

また、例として、図10のように、化学変化進行に応じた分析結果に関する変化プロファイルと、対象分離膜の分析結果との差異に基づき、対象分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する分離膜の診断プログラムが挙げられる。入力された対象分離膜の分析結果と、未使用の分離膜の分析結果との差異から、変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定し、状態診断結果を出力する。なお、状態診断の方法の例として、前述の第二の形態が挙げられる。 Another example is a separation membrane diagnostic program that determines chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance in a target separation membrane based on the difference between the change profile of analysis results according to the progress of chemical changes and the analysis results of the target separation membrane, as shown in Figure 10. From the difference between the input analysis results of the target separation membrane and the analysis results of an unused separation membrane, the program determines at least one of the presence or absence of change, the degree of change, the type of chemical change, and the causative substance, and outputs a status diagnosis result. An example of a status diagnosis method is the second form described above.

また、別の例として、図11~図14のように、分析結果として赤外吸収分光法結果または元素組成分析結果の少なくともいずれかを用いて、未使用の分離膜の分析結果または化学変化進行に応じた分析結果に関する変化プロファイルの少なくともいずれかと、対象分離膜の分析結果との差異に基づき、対象分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する分離膜の状態診断プログラムが挙げられる。なお、状態診断の方法の例として、前述の第三、第四、第五の形態が挙げられる。また、図15のように、分析結果として赤外吸収分光法結果または元素組成分析結果の少なくともいずれかを用いた前記の判定を複数回実施し、それらの結果を統合して最終判定を実施する分離膜の状態診断プログラムが挙げられる。その際の状態診断の方法の例としても、前述の第三、第四、第五の形態が挙げられる。 As another example, as shown in Figures 11 to 14, there is a separation membrane condition diagnosis program that uses at least either infrared absorption spectroscopy results or elemental composition analysis results as analysis results, and determines chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance of a target separation membrane based on differences between the analysis results of an unused separation membrane or at least either a change profile related to the analysis results depending on the progress of chemical changes, and the analysis results of the target separation membrane. Examples of condition diagnosis methods include the third, fourth, and fifth forms described above. As shown in Figure 15, there is also a separation membrane condition diagnosis program that performs the above-mentioned determination multiple times using at least either infrared absorption spectroscopy results or elemental composition analysis results as analysis results, and integrates these results to make a final determination. Examples of condition diagnosis methods in this case include the third, fourth, and fifth forms described above.

さらに、別の例として、図16のように、除去率、溶質透過係数、溶媒透過量の少なくともいずれかとの相関を示す化学変化進行に応じた分析結果に関する変化プロファイルを用いて、入力された対象分離膜の赤外吸収分光法結果と赤外吸収分光法結果に関する変化プロファイルとの差異から対象分離膜性能Sを算出し、入力された対象分離膜の元素組成分析結果と元素組成分析結果に関する変化プロファイルとの差異から対象分離膜性能Sを算出し、および元素組成分析結果からSとSとの差異から化学変化の種類または原因物質の少なくともいずれかを判定する分離膜の状態診断プログラムが挙げられる。なお、状態診断の方法の例として、前述の第六の形態が挙げられる。 16, a separation membrane condition diagnosis program is provided that uses a change profile relating to the analysis results according to the progress of chemical changes that show a correlation with at least one of the removal rate, solute permeability coefficient, and solvent permeation rate to calculate a target separation membrane performance S1 from the difference between the input infrared absorption spectroscopy results of the target separation membrane and the change profile relating to the infrared absorption spectroscopy results, calculates a target separation membrane performance S2 from the difference between the input elemental composition analysis results of the target separation membrane and the change profile relating to the elemental composition analysis results, and determines at least one of the type of chemical change or the causative substance from the difference between S1 and S2 from the elemental composition analysis results. Note that the sixth embodiment described above is an example of the condition diagnosis method.

この際、出力される判定結果としては、予め決められた判定基準(指標値)に基づき、変化の有無、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定した結果、もしくは指標値そのものが挙げられる。このときの指標値や判定基準としては前述のとおり、分析結果の差異の値そのもののほか、変化ポテンシャルを利用して算出した対象分離膜性能が挙げられる。In this case, the output judgment result may be the result of judging at least one of the presence or absence of change, the degree of change, the type of chemical change, and the causative substance based on predetermined judgment criteria (index values), or the index values themselves. As mentioned above, the index values and judgment criteria in this case may include the difference value of the analysis results themselves, as well as the target separation membrane performance calculated using the change potential.

各プログラムのうち、どれを利用するかは、対象分離膜の使用状況や目的に応じて任意に選択できる。 You can choose which of these programs to use depending on the usage and purpose of the target separation membrane.

また、本発明の別の形態として、分離膜の状態を判定するためにコンピュータを、分離膜の分析結果をコンピュータに入力するデータ入力手段、未使用の分離膜の分析結果または化学変化進行に応じた変化プロファイルの少なくともいずれかと、対象分離膜の分析結果との差異に基づき、対象分離膜の化学変化を判定する状態診断手段、とを具備している分離膜の状態診断装置が挙げられる。 Another aspect of the present invention is a separation membrane condition diagnosis device that includes a computer for determining the condition of the separation membrane, a data input means for inputting the analysis results of the separation membrane into the computer, and a condition diagnosis means for determining the chemical change of the target separation membrane based on the difference between the analysis results of the target separation membrane and at least one of the analysis results of an unused separation membrane or a change profile according to the progress of chemical change.

以下、実施例を用いて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.

(分析方法)
分離膜の赤外吸収分光法結果は、全反射赤外分光法(ATR)にて得た。具体的には、FT/IR‐4600(日本分光(株)製)にて分離機能層側に光源を照射し測定した結果を用いた。なお、全反射測定用の備品として、同社製の1回反射ATR測定装置(ATR PRO ONE)及びダイヤモンドセルを用いた。測定条件として、分解能を4cm-1、スキャン回数を32回とした。また、得られるスペクトルは吸光度で表し、4000cm-1および1800cm-1の吸光度から作成した一次直線にてベースライン補正を実施した。また、機器付帯ソフト(日本分光(株)製)にてATR補正を実施した。
(Analysis method)
The infrared absorption spectroscopy results of the separation membrane were obtained by total reflection infrared spectroscopy (ATR). Specifically, the results of irradiating a light source onto the separation functional layer side using an FT/IR-4600 (manufactured by JASCO Corporation) and measuring were used. In addition, a single reflection ATR measurement device (ATR PRO ONE) and a diamond cell manufactured by the same company were used as equipment for total reflection measurement. The measurement conditions were a resolution of 4 cm -1 and a scan count of 32. The obtained spectrum was expressed in absorbance, and baseline correction was performed using a linear line created from the absorbance at 4000 cm -1 and 1800 cm -1 . In addition, ATR correction was performed using the instrument's accompanying software (manufactured by JASCO Corporation).

複合分離膜の元素組成分析結果は、光電子分光分析法(XPS)にて得た。具体的には、Quantera SXM(アルバック・ファイ(株)製)にて分離機能層側に光源を照射し測定した結果を用いた。測定条件として、励起X線としてmonochromatic Al Kα1,2線(1486.6eV)、X線径として200μm、光電子検出角度として90°とした。また、9-point smoothingを実施し、C1sメインピークを284.6eVとした横軸補正を実施した。 The elemental composition analysis results of the composite separation membrane were obtained by photoelectron spectroscopy (XPS). Specifically, the results were obtained by irradiating a light source onto the separation functional layer side using a Quantera SXM (manufactured by ULVAC-PHI, Inc.). The measurement conditions were: monochromatic Al K α1,2 ray (1486.6 eV) as the excitation X-ray; X-ray diameter was 200 μm; and photoelectron detection angle was 90°. In addition, 9-point smoothing was performed, and horizontal axis correction was performed with the C1s main peak at 284.6 eV.

測定する分離膜は、蒸留水ですすぎ、LHV-122(エスペック(株)製)およびTSW-50(佐藤真空(株)製)を用いて6時間真空乾燥し、試料を調整した。なお、プラントで使用されたエレメントから採取した分離膜については、規定の薬品(酸・塩基)に浸漬した後、蒸留水で十分湿らせた新品(未開封)の脱脂綿を用いて分離膜の分離機能層側をやさしく拭き取り分離膜全体を蒸留水ですすぐことで、分離膜表面の汚れを除去した後に真空乾燥した。また該分離膜と分析結果との差異を算出するのに用いられる未使用の分離膜または化学変化を進行させた分離膜は、前処理方法を統一した。つまり、規定の薬品(酸・塩基)に浸漬した後、蒸留水で十分湿らせた新品(未開封)の脱脂綿を用いて分離膜の分離機能層側をやさしく拭き取り分離膜全体を蒸留水ですすぎ、分離膜表面の汚れを除去した後に真空乾燥した。The separation membranes to be measured were rinsed with distilled water and vacuum-dried for six hours using an LHV-122 (Espec Corp.) and a TSW-50 (Sato Vacuum Co., Ltd.) to prepare the samples. Separation membranes collected from elements used in the plant were immersed in the specified chemicals (acids and bases), then gently wiped with new (unopened) absorbent cotton thoroughly moistened with distilled water on the separation membrane's functional layer side. The entire membrane was rinsed with distilled water to remove surface contaminants, and then vacuum-dried. Unused separation membranes or membranes that had undergone chemical changes, used to calculate the difference between the separation membrane and analytical results, were pretreated using the same pretreatment method. That is, after immersing in the specified chemicals (acids and bases), the separation membrane's functional layer side was gently wiped with new (unopened) absorbent cotton thoroughly moistened with distilled water, and the entire membrane was rinsed with distilled water to remove surface contaminants, and then vacuum-dried.

(評価方法)
分離膜性能評価方法としては、平膜試験装置を用いて以下の運転条件で下記供給水を通水し、実施した。
(Evaluation method)
The separation membrane performance was evaluated using a flat membrane testing device under the following operating conditions, with the following feed water being passed through.

供給水(原水):超純水に32,000 mg/LとなるようNaClを添加し、溶解させた水溶液(pH=6.5)。
運転条件:供給水圧力5.5 MPa、原水温度25℃、濃縮水流量3.5L/min。
Feed water (raw water): An aqueous solution (pH = 6.5) prepared by adding and dissolving NaCl in ultrapure water to a concentration of 32,000 mg/L.
Operating conditions: supply water pressure 5.5 MPa, raw water temperature 25°C, concentrated water flow rate 3.5 L/min.

変化プロファイル作成にあたっては、上記評価にて得られた結果から前述の方法にて溶媒透過係数または溶質透過係数を算出した。 To create the change profile, the solvent permeability coefficient or solute permeability coefficient was calculated using the method described above from the results obtained in the above evaluation.

<比較例1>
新品のTM820V-400(東レ(株)製)を解体し、直径7.5 cm円形のRO膜を2枚採取した。これらのうち片方のRO膜は、超純水にNaClを32,000 mg/Lとなるよう添加した水溶液に浸漬した(サンプル1、未使用の分離膜)。もう片方のRO膜は、超純水に次亜塩素酸ナトリウムを0.5 mg/Lとなるように添加した水溶液に48時間浸漬した(サンプル2)。このとき、該溶液が浸漬液に連続供給され、容器から溢れた浸漬液は排出されることで、連続的に浸漬液が交換され、RO膜に接触する次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度が一定となるようにした。
<Comparative Example 1>
A new TM820V-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was disassembled, and two circular RO membranes with a diameter of 7.5 cm were collected. One of these RO membranes was immersed in an aqueous solution of ultrapure water to which NaCl had been added so that the concentration was 32,000 mg/L (Sample 1, unused separation membrane). The other RO membrane was immersed for 48 hours in an aqueous solution of ultrapure water to which sodium hypochlorite had been added so that the concentration was 0.5 mg/L (Sample 2). During this process, the solution was continuously supplied to the immersion liquid, and any immersion liquid that overflowed from the container was drained, thereby continuously replacing the immersion liquid and maintaining a constant concentration of the aqueous sodium hypochlorite solution in contact with the RO membrane.

各膜につき、フジワラ法に準じた呈色試験を行った。即ち、2本のサンプル瓶それぞれに9gの3.0 mоl/L水酸化ナトリウム水溶液を量り取り、さらに、1gのピリジンを加えて薬液を調製した。片方のサンプル瓶にNaCl水溶液に浸漬した膜を、もう片方のサンプル瓶に膜を投入し、4時間、24時間、48時間、96時間後にサンプル瓶内の液の色を目視観察したが染色の有無判定は不明瞭であり、分離膜の状態診断が困難であった。 A coloration test based on the Fujiwara method was conducted on each membrane. Specifically, 9 g of 3.0 mol/L aqueous sodium hydroxide solution was weighed into each of two sample bottles, and 1 g of pyridine was added to prepare a chemical solution. A membrane immersed in the NaCl aqueous solution was placed in one sample bottle, and a membrane was placed in the other. The color of the solution in the sample bottle was visually observed after 4 hours, 24 hours, 48 hours, and 96 hours, but the presence or absence of staining was unclear, making it difficult to diagnose the condition of the separation membrane.

<実施例1>
新品のTM820V-400(東レ(株)製)を解体し、直径7.5 cm円形の分離膜を2枚採取した。これらのうち片方は超純水にNaClを32,000 mg/Lとなるよう添加した水溶液に浸漬した(サンプル3、未使用の分離膜)。もう片方を、超純水に対して次亜塩素酸ナトリウムを0.5 mg/Lとなるように添加した水溶液に48時間浸漬したあと、1%の亜硫酸水素ナトリウム水溶液に1分間浸漬した(サンプル4)。このとき、該溶液が浸漬液に連続供給され、容器から溢れた浸漬液は排出されることで、連続的に浸漬液が交換され、RO膜に接触する次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度が一定となるようにした。
Example 1
A new TM820V-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was disassembled, and two circular separation membranes with a diameter of 7.5 cm were collected. One of these was immersed in an aqueous solution of ultrapure water to which NaCl had been added at a concentration of 32,000 mg/L (Sample 3, unused separation membrane). The other was immersed for 48 hours in an aqueous solution of ultrapure water to which sodium hypochlorite had been added at a concentration of 0.5 mg/L, and then immersed for 1 minute in a 1% aqueous solution of sodium bisulfite (Sample 4). During this process, the solution was continuously supplied to the immersion liquid, and any immersion liquid that overflowed from the container was drained, thereby continuously replacing the immersion liquid and maintaining a constant concentration of the aqueous sodium hypochlorite solution in contact with the RO membrane.

赤外吸収分光法にて各膜につき2箇所を測定・分析した。該結果において、R÷R、R÷R、R÷R、R÷Rにつき、各膜2箇所での平均値を算出し、さらにNaCl水溶液に浸漬したサンプル3での値に対する値の比率を算出した結果、0.92、0.82、0.72、1.00であった。つまり、R÷R、R÷R、R÷Rにつき、次亜塩素酸ナトリウム水溶液に浸漬したサンプル4ではNaCl水溶液に浸漬したサンプル3よりも小さかった。該結果から「変化あり」と判定した。なお、R÷RはNaCl水溶液に浸漬したサンプル3と同等であったが、表2に記載のとおり、該指標よりも精度が高い他三つの指標(R÷R、R÷R、R÷R)にて「変化あり」と判定されるため、そちらの結果を採用した。 Measure and analyze two points for each film by infrared absorption spectroscopy.In this result, calculate the average value of RA ÷ RD , RB ÷ RD , RC ÷ RD , RE ÷ RD at two points for each film, and calculate the ratio of the value to the value of sample 3 that is immersed in NaCl aqueous solution, and the results are 0.92, 0.82, 0.72, 1.00.In other words, for RA ÷ RD , RB ÷ RD , RC ÷ RD , the sample 4 that is immersed in sodium hypochlorite aqueous solution is smaller than the sample 3 that is immersed in NaCl aqueous solution.From this result, it is judged that "there is a change". Note that R E ÷ R D was equivalent to that of sample 3 immersed in an NaCl aqueous solution, but as shown in Table 2, three other indices (R A ÷ R D , R B ÷ R D , R C ÷ R D ) with higher accuracy than this index were used to judge that there was a change, so those results were adopted.

<実施例2>
新品のTM820V-400(東レ(株)製)を解体し、直径7.5cm円形の分離膜を2枚採取した。これらのうち片方は超純水に32,000mg/LとなるようNaClを添加した水溶液に浸漬した(サンプル5、未使用の分離膜)。もう片方を、超純水に対して次亜塩素酸ナトリウムを0.5mg/Lとなるように添加した水溶液に48時間浸漬したあと、1%の亜硫酸水素ナトリウム水溶液に1分間浸漬した(サンプル6)。このとき、該溶液が浸漬液に連続供給され、容器から溢れた浸漬液は排出されることで、連続的に浸漬液が交換され、RO膜に接触する次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度が一定となるようにした。
Example 2
A new TM820V-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was disassembled, and two circular separation membranes with a diameter of 7.5 cm were collected. One of these was immersed in an aqueous solution of ultrapure water to which NaCl had been added so that the concentration was 32,000 mg/L (Sample 5, unused separation membrane). The other was immersed for 48 hours in an aqueous solution of ultrapure water to which sodium hypochlorite had been added so that the concentration was 0.5 mg/L, and then immersed for 1 minute in a 1% aqueous solution of sodium hydrogen sulfite (Sample 6). During this process, the solution was continuously supplied to the immersion liquid, and any immersion liquid that overflowed from the container was drained, thereby continuously replacing the immersion liquid and maintaining a constant concentration of the aqueous sodium hypochlorite solution in contact with the RO membrane.

各膜につき光電子分光分析法(XPS)にて分析した結果、炭素元素に対するハロゲン元素の比率はサンプル6において0.043であった。一方、NaCl水溶液に浸漬したサンプル5では検出下限以下であり0.000と見なした。つまり、炭素元素に対するハロゲン元素の比率につき、サンプル6ではNaCl水溶液に浸漬したサンプル5よりも大きく差分が0以上であったため、該結果から「変化あり」と判定した。 When each film was analyzed using photoelectron spectroscopy (XPS), the ratio of halogen elements to carbon elements was found to be 0.043 in Sample 6. Meanwhile, Sample 5, which was immersed in an aqueous NaCl solution, was below the detection limit and deemed to be 0.000. In other words, the ratio of halogen elements to carbon elements in Sample 6 was greater than that in Sample 5, which was immersed in an aqueous NaCl solution, with the difference being greater than 0, and therefore the result indicated a "change."

<実施例3>
新品のTM820V-400(東レ(株)製)を解体し、直径7.5 cm円形の分離膜を5枚採取した。1枚を超純水に32,000mg/LとなるようNaClを添加した水溶液に浸漬した(サンプル7、未使用の分離膜)。残りの分離膜を、超純水に対して次亜塩素酸ナトリウムを0.5 mg/Lとなるように添加した水溶液に浸漬した(サンプル8~11)。このとき、該溶液が浸漬液に連続供給され、容器から溢れた浸漬液は排出されることで、連続的に浸漬液が交換される形とした。所定時間が経過した後に順次、浸漬液から分離膜を引き上げ、1%の亜硫酸水素ナトリウム水溶液に1分間浸漬した。
Example 3
A new TM820V-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was disassembled, and five circular separation membranes with a diameter of 7.5 cm were collected. One of the membranes was immersed in an aqueous solution of ultrapure water to which NaCl had been added so that the concentration was 32,000 mg/L (Sample 7, unused separation membrane). The remaining separation membranes were immersed in an aqueous solution of ultrapure water to which sodium hypochlorite had been added so that the concentration was 0.5 mg/L (Samples 8 to 11). The solution was continuously supplied to the immersion liquid, and any immersion liquid that overflowed from the container was drained, allowing the immersion liquid to be continuously replaced. After a predetermined time had elapsed, the separation membranes were sequentially removed from the immersion liquid and immersed in a 1% aqueous solution of sodium hydrogen sulfite for 1 minute.

各膜につき2箇所ずつ赤外吸収分光法を実施し、表4のとおり、各分離膜において各値の平均値を算出、NaCl水溶液に浸漬した膜での結果との比率から変化率を算出し、赤外吸収分光法結果を得た。 Infrared absorption spectroscopy was performed at two locations for each membrane, and the average values for each separation membrane were calculated as shown in Table 4. The rate of change was calculated from the ratio to the results for the membrane immersed in NaCl aqueous solution, and the infrared absorption spectroscopy results were obtained.

サンプル7に対する、1680~1650 cm-1におけるピーク波数の差異(差分)につき、大きい方から、サンプル11および10、9、8の順であり、変化の程度について、サンプル11および10、9、8の順に大きいと判定した。つまり、サンプル8は「軽度」、サンプル9は「中度」、サンプル10およびサンプル11は「重度」であると判定した。 The differences (differences) in peak wavenumbers at 1680 to 1650 cm relative to Sample 7 were determined to be in the order of Samples 11, 10, 9, and 8, and the degree of change was determined to be in the order of Samples 11, 10, 9, and 8. In other words, Sample 8 was determined to be "mild," Sample 9 was determined to be "moderate," and Samples 10 and 11 were determined to be "severe."

さらに、サンプル7に対するR÷R、R÷R、R÷Rの差異(変化率)につき、サンプル11、10、9、8の順に大きく、分離膜11、10、9、8の順に変化が大きいと判定された。さらに分離膜7に対するR÷Rの差異(変化率)については、分離膜10、9、8、の順にNaCl水溶液に浸漬した膜に対して大きく、分離膜10、9、8の順に変化が大きいと判定された。これらの結果は、1680~1650 cm-1におけるピーク波数の差分を指標として用いた場合と同様の結果であり、該結果の信頼性が確認された。他方、サンプル7に対するR÷Rの差異(変化率)につき、サンプル11はサンプル9、10よりも小さな値であったが、表2および表4に記載のとおり、より信頼性の高い他の4指標でサンプル11はサンプル10よりも変化が進行していると判定されたため、より信頼性の高い4指標を用いた結果に従った。 Furthermore, the differences (rates of change) in R A ÷ R D , R B ÷ R D , and R C ÷ R D for sample 7 were determined to be greatest in the order of samples 11, 10, 9, and 8, with the separation membranes 11, 10, 9, and 8 showing the greatest change. Furthermore, the differences (rates of change) in R E ÷ R D for separation membrane 7 were determined to be greatest in the order of separation membranes 10, 9, and 8 relative to the membranes immersed in an NaCl aqueous solution, with the separation membranes 10, 9, and 8 showing the greatest change. These results are similar to those obtained when the difference in peak wavenumbers between 1680 and 1650 cm −1 was used as an index, confirming the reliability of the results. On the other hand, the difference (rate of change) of R E ÷ R D for Sample 7 was smaller for Sample 11 than for Samples 9 and 10. However, as shown in Tables 2 and 4, Sample 11 was judged to have undergone more progress in change than Sample 10 using the other four more reliable indices. Therefore, the results using the four more reliable indices were used.

以上の結果より、変化の程度についてサンプル8は「軽度」、サンプル9は「中度」、サンプル10およびサンプル11は「重度」であり、サンプル11の方がサンプル10よりも変化が進行していると判定した。 Based on the above results, the degree of change was determined to be "mild" for sample 8, "moderate" for sample 9, and "severe" for samples 10 and 11, with sample 11 being more severely affected than sample 10.

<実施例4>
実施例3と同様に、NaCl水溶液に浸漬した未使用の分離膜および次亜塩素酸ナトリウムに浸漬した分離膜を作製し、分離膜性能評価を実施した後、赤外吸収分光法を実施し、図17のとおり溶媒透過係数と、赤外吸収分光法結果に関する変化プロファイルを得た。具体的には、各膜につき8箇所ずつ赤外吸収分光法を実施し、平均値を算出、さらにNaCl水溶液に浸漬した未使用の分離膜に対する差異(変化率)を算出した。また、各分離膜の性能評価結果から、NaCl水溶液に浸漬した未使用の分離膜に対する、溶媒透過係数の差異(比率)を算出した。前述の分析結果の差異(変化率)と、溶媒透過係数の差異(比率)との相関から、最小二乗法によって回帰式として変化プロファイルを得た。なお、該結果から化学変化の判定基準を図17に併記のとおり決定した。
Example 4
As in Example 3, unused separation membranes immersed in an aqueous NaCl solution and separation membranes immersed in sodium hypochlorite were prepared, and separation membrane performance evaluation was performed. After that, infrared absorption spectroscopy was performed, and the solvent permeability coefficient and the change profile of the infrared absorption spectroscopy results were obtained as shown in FIG. 17. Specifically, infrared absorption spectroscopy was performed at eight locations for each membrane, the average value was calculated, and the difference (change rate) relative to an unused separation membrane immersed in an aqueous NaCl solution was calculated. In addition, from the performance evaluation results of each separation membrane, the difference (ratio) in solvent permeability coefficient relative to an unused separation membrane immersed in an aqueous NaCl solution was calculated. From the correlation between the difference (change rate) in the above-mentioned analysis results and the difference (ratio) in solvent permeability coefficient, a change profile was obtained as a regression equation by the least squares method. From the results, the criteria for determining chemical change were determined as shown in FIG. 17.

異なる水処理プラントA~Cにて使用されたTM820V-400(東レ(株)製)につき、それぞれ10cm角の膜片を採取した。これらにつき、赤外吸収分光法を実施したところ、表5のとおり結果を得た。これらの結果と、前述の変化プロファイルを比較し、表5に記載のとおり、各膜について変化の程度を判定した。 10 cm square membrane pieces were collected from TM820V-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) used in different water treatment plants A to C. Infrared absorption spectroscopy was performed on these pieces, and the results were as shown in Table 5. These results were compared with the change profiles described above, and the degree of change for each membrane was determined as shown in Table 5.

<実施例5>
新品のTML10D(東レ(株)製)を解体し、10cm角の分離膜を1枚採取した。膜片内の8箇所にて赤外吸収分光法を実施し、R÷Rの平均値を算出して赤外吸収分光法結果を得た。該結果を未使用の分離膜の結果とした。
Example 5
A new TML10D (manufactured by Toray Industries, Inc.) was disassembled, and one 10 cm square separation membrane was sampled. Infrared absorption spectroscopy was performed at eight points within the membrane piece, and the average value of R A ÷ R D was calculated to obtain the infrared absorption spectroscopy results. This result was used as the result for an unused separation membrane.

水処理プラントDにて使用されたTML10D(東レ(株)製)につき、10cm角の膜片を採取した。膜片内の8箇所にて赤外吸収分光法を実施し、R÷Rの平均値を算出して赤外吸収分光法結果を得た。前述の各結果(平均値)から、未使用の分離膜での結果に対する比率を算出した。予め定めた数値基準にて変化の程度を判定した結果、表6記載のとおり軽度であった。ただ、予め定めた数値基準では比率が1.0であれば変化なしと判定するが、今回結果は該基準と0.01しか変わらず、基準との差が小さいため判定結果精度に懸念があった。 A 10 cm square membrane piece was collected from a TML10D (manufactured by Toray Industries, Inc.) used in water treatment plant D. Infrared absorption spectroscopy was performed at eight locations within the membrane piece, and the average value of R B ÷ R D was calculated to obtain the infrared absorption spectroscopy results. From each of the above results (average values), a ratio relative to the result for an unused separation membrane was calculated. The degree of change was determined using predetermined numerical standards, and was found to be slight, as shown in Table 6. However, while a ratio of 1.0 is determined to be no change according to the predetermined numerical standards, the result this time differed from the standard by only 0.01, and there were concerns about the accuracy of the determination results due to the small difference from the standard.

そこで、前述の第1の判定結果を推定結果とし、他の赤外吸収分光法結果にて第2の判定を実施することとした。具体的な指標として、表2のとおり変化の程度(軽度)の点数がR÷Rと同じであるR÷RD、÷Rを用いた。つまり、R÷Rを用いた際と同様に、各赤外吸収分光法結果からR÷Rの平均値やR÷Rの平均値、および未使用の分離膜に対する各変化率を算出した。さらに予め定めた数値基準にて変化の程度を判定した結果、いずれも軽度と判定された。なお、R÷RやR÷Rを用いた場合も、予め定めた数値基準では比率が1.0であれば変化なしと判定するが、R÷Rを用いた場合よりも基準との差が大きかった。これらから、先の推定結果を確認できたとし、変化の程度は軽度と判定した。 Therefore, the first judgment result described above was used as an estimation result, and a second judgment was made using other infrared absorption spectroscopy results. As specific indicators, RA ÷ RD and RC ÷ RD , which have the same score for the degree of change (mild) as RB ÷ RD , as shown in Table 2, were used. That is, as when RB ÷ RD was used, the average value of RA ÷ RD and the average value of RC ÷ RD , and each change rate relative to an unused separation membrane were calculated from each infrared absorption spectroscopy result. Furthermore , as a result of judging the degree of change using predetermined numerical standards, all were judged to be mild. Note that when RA ÷ RD or RC ÷ RD was used, a ratio of 1.0 was judged to be no change according to the predetermined numerical standards, but the difference from the standard was larger than when RB ÷ RD was used. From these, it was determined that the previous estimation results could be confirmed, and the degree of change was judged to be mild.

<実施例6>
新品のTM820M-400(東レ(株)製)を解体し、直径7.5 cm円形の分離膜を1枚採取した。膜片内の8箇所にて赤外吸収分光法を実施し、R÷RD、÷RD、÷Rの各平均値を算出して赤外吸収分光法結果を得た。該結果を未使用の分離膜の結果とした。
Example 6
A new TM820M-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was disassembled, and one circular separation membrane with a diameter of 7.5 cm was sampled. Infrared absorption spectroscopy was performed at eight points within the membrane piece, and the average values of R A ÷ R D, R B ÷ R D, and R C ÷ R D were calculated to obtain the infrared absorption spectroscopy results. These results were used as the results for an unused separation membrane.

水処理プラントEにて使用されたTM820M-400(東レ(株)製)につき、10cm角の膜片を採取した。膜片内の8箇所にて赤外吸収分光法を実施し、R÷RD、÷RD、÷Rの各平均値を算出し、赤外吸収分光法結果を得た。前述した未使用膜の赤外吸収分光法結果との比率を算出し、予め定めた数値基準にて変化の程度を判定した結果、表7記載のとおり、いずれも軽度と判定された。 A 10 cm square membrane piece was collected from TM820M-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) used in water treatment plant E. Infrared absorption spectroscopy was performed at eight locations within the membrane piece, and the average values of R A ÷ R D, R B ÷ R D, and R C ÷ R D were calculated to obtain the infrared absorption spectroscopy results. The ratio to the infrared absorption spectroscopy results of the unused membrane described above was calculated, and the degree of change was determined according to predetermined numerical standards. As a result, all were determined to be mild, as shown in Table 7.

さらに、変化の有無につき厳密に調べるため、前述の赤外吸収分光法による判定結果を推定結果とし、表2にて変化の有無(軽度)の点数が高い指標を用いて判定することとした。具体的には、炭素元素に対するハロゲン元素の比率を用いるため、光電子分光分析法による元素組成分析を実施した。その結果、新品のTM820M-400(東レ(株)製)から採取した膜では検出下限以下であり0.000と見なした。一方、プラントEにて使用されたTM820M-400(東レ(株)製)から採取した膜では、0.017であった。つまり、炭素元素に対するハロゲン元素の比率につき、プラントEで使用された膜では未使用の分離膜よりも大きく「変化あり」と判定した。また、予め定めた数値基準から、炭素元素に対するハロゲン元素の比率を用いた場合、変化の程度は軽度と判定され、赤外吸収分光法結果と同様であると確認された。つまり、軽度な変化にて精度がより高い指標でも同じ結果であることが確認され、第五の形態にて記載のとおり、結果の信頼性が高いことを確認した。Furthermore, to closely examine whether or not there was any change, the results of the aforementioned infrared absorption spectroscopy were used as estimates, and the indicator with the highest score for the presence or absence of change (minor) in Table 2 was used to determine the presence or absence of change. Specifically, elemental composition analysis was performed using photoelectron spectroscopy to use the ratio of halogen elements to carbon elements. As a result, the ratio was below the detection limit for membranes sampled from new TM820M-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.), and was deemed to be 0.000. On the other hand, the ratio for membranes sampled from TM820M-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) used at Plant E was 0.017. In other words, the ratio of halogen elements to carbon elements for membranes used at Plant E was higher than that for unused separation membranes, and was deemed to have "changed." Furthermore, when the ratio of halogen elements to carbon elements was used based on predetermined numerical criteria, the degree of change was determined to be minor, which was confirmed to be similar to the infrared absorption spectroscopy results. In other words, it was confirmed that the same results were obtained even with indicators with higher accuracy for minor changes, and as described in the fifth form, it was confirmed that the results were highly reliable.

<実施例7>
実施例4のNaCl水溶液に浸漬した未使用の分離膜および次亜塩素酸ナトリウムに浸漬した分離膜に関する結果につき、各分離膜の性能評価結果から、NaCl水溶液に浸漬した未使用の分離膜に対する溶質透過係数の差異(比率)を算出し、実施例4と同様にして図18のとおり赤外吸収分光法結果と溶質透過係数に関する変化プロファイルを得た。また、実施例4の次亜塩素酸ナトリウム水溶液に浸漬した分離膜およびNaCl水溶液に浸漬した分離膜につき、光電子分光分析法による元素組成分析結果を得た。得られた結果から、図19に示すとおり元素組成分析結果と溶質透過係数に関する変化プロファイルを得た。具体的には、各膜につき1箇所ずつ光電子分光分析を実施し、さらにNaCl水溶液に浸漬した膜に対する差分を算出し、該差分と溶媒透過係数との相関から最小二乗法による回帰式として変化プロファイルを得た。
Example 7
For the results of the unused separation membrane immersed in the NaCl aqueous solution and the separation membrane immersed in the sodium hypochlorite aqueous solution in Example 4, the difference (ratio) in the solute permeability coefficient relative to the unused separation membrane immersed in the NaCl aqueous solution was calculated from the performance evaluation results of each separation membrane, and the infrared absorption spectroscopy results and the change profile for the solute permeability coefficient were obtained as shown in Figure 18 in the same manner as in Example 4. In addition, the elemental composition analysis results were obtained by photoelectron spectroscopy for the separation membrane immersed in the sodium hypochlorite aqueous solution and the separation membrane immersed in the NaCl aqueous solution in Example 4. From the obtained results, the elemental composition analysis results and the change profile for the solute permeability coefficient were obtained as shown in Figure 19. Specifically, photoelectron spectroscopy was performed at one location for each membrane, and the difference with respect to the membrane immersed in the NaCl aqueous solution was calculated, and a change profile was obtained as a regression equation by the least squares method from the correlation between the difference and the solvent permeability coefficient.

水処理プラントFにて使用されたTM820V-400(東レ(株)製)を解体し、10cm角の膜片を採取した。膜片内の8箇所にて赤外吸収分光法を実施し、R÷Rの平均値を算出して赤外吸収分光法結果を得た。さらにNaCl水溶液に浸漬した膜に対する変化率を算出したところ表8のとおりであった。該結果と、前述の変化プロファイルを比較し、変化の程度を判定した結果、表8のとおり中度と判定された。 TM820V-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) used in water treatment plant F was disassembled, and a 10 cm square membrane piece was collected. Infrared absorption spectroscopy was performed at eight points within the membrane piece, and the average value of R A ÷ R D was calculated to obtain the infrared absorption spectroscopy results. Furthermore, the rate of change relative to the membrane immersed in an NaCl aqueous solution was calculated, and the results are shown in Table 8. The results were compared with the above-mentioned change profile to determine the degree of change, and it was determined to be moderate, as shown in Table 8.

さらに原因物質を推定するため、前述の10cm角膜片につき、光電子分光分析法による元素組成分析結果を得た。さらにNaCl水溶液に浸漬した膜に対する差分を算出した。To further identify the causative substance, the elemental composition of the aforementioned 10 cm corneal specimen was analyzed using photoelectron spectroscopy. The difference was then calculated for a film immersed in a NaCl aqueous solution.

先に実施した赤外吸収分光法結果と、赤外吸収分光法結果に関する変化プロファイルとの差異から溶質透過係数の比率Sを推算した。また、前述の元素組成分析結果と、元素組成分析結果に関する変化プロファイルとの差異から溶質透過係数の比率Sを推算した。その結果、表8のとおり、S÷S>3であることから、化学変化の原因物質はハロゲン系薬剤以外であると判定した。 The ratio S1 of solute permeability coefficients was estimated from the difference between the results of the previously performed infrared absorption spectroscopy and the change profile related to the infrared absorption spectroscopy results. Furthermore, the ratio S2 of solute permeability coefficients was estimated from the difference between the results of the elemental composition analysis and the change profile related to the elemental composition analysis results. As a result, as shown in Table 8, since S1 ÷ S2 > 3, it was determined that the substance causing the chemical change was something other than a halogen-based agent.

なお、後で実施した光電子分光分析結果と前述の変化プロファイルを比較した結果、表8のとおり変化の程度は軽度と判定されたが、今回、化学変化の程度や原因物質は不明であった。そのため、第五の形態にて記載のとおり、表2にて総合評価が最も高いR÷Rの変化率(1-R÷Rの比率)での判定結果を採用した。つまり、変化の程度は中度と判定した。 Furthermore, as a result of comparing the results of the photoelectron spectroscopy analysis carried out later with the above-mentioned change profile, the degree of change was judged to be mild as shown in Table 8, but the degree of chemical change and the causative substance were unknown this time. Therefore, as described in the fifth embodiment, the judgment result was adopted based on the rate of change of R A ÷ R D (the ratio of 1 - R A ÷ R D ), which gave the highest overall evaluation in Table 2. In other words, the degree of change was judged to be moderate.

<実施例8>
新品のTM820M-400(東レ(株)製)を解体し、直径7.5 cm円形の分離膜を1枚採取した。また、水処理プラントGにて使用されたTM820M-400(東レ(株)製)につき、7.5cm角の膜片を採取した。これらの膜片についてNaCl水溶液を用いて性能評価した。さらに、各膜片内の8箇所にて赤外吸収分光法を実施した。今回、変化の程度や原因物質が不明であったため、R÷Rを用いて、変化の程度を推定することとした。前述の8箇所の各赤外吸収分光法結果から得られたR÷Rにつき、平均値を算出し、赤外吸収分光法結果とした。同様の手順で、新品のTM820M-400(東レ(株)製)を解体した分離膜の分析結果に対する比率を得た。これを未使用の分離膜の分析結果とし、これに対する比率を算出した結果、表9記載のとおりであった。
Example 8
A new TM820M-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was disassembled, and one circular separation membrane with a diameter of 7.5 cm was collected. Furthermore, a 7.5 cm square membrane piece was collected from the TM820M-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) used in water treatment plant G. The performance of these membrane pieces was evaluated using an aqueous NaCl solution. Furthermore, infrared absorption spectroscopy was performed at eight locations within each membrane piece. Since the extent of change and the causative substance were unknown this time, the extent of change was estimated using RA ÷ RD . The average value of RA ÷ RD obtained from the infrared absorption spectroscopy results at each of the eight locations was calculated and used as the infrared absorption spectroscopy result. Using the same procedure, the ratio to the analysis result of a separation membrane disassembled from a new TM820M-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was obtained. This was used as the analysis result of an unused separation membrane, and the ratio to this was calculated, resulting in the results shown in Table 9.

予め定めた数値基準にて変化の程度を推定した結果、表9記載のとおり中度と判定された。 The degree of change was estimated using predetermined numerical criteria and was judged to be moderate, as shown in Table 9.

変化の程度が中度と判定されたことから、さらに該変化での性能変化の推算や原因物質推定を実施した。 Since the degree of change was determined to be moderate, further estimation of performance changes due to the change and identification of the causative substance were carried out.

また、先の第1の判定結果を推定結果とし、表2記載の点数がR÷Rと同等であるR÷Rを用いて第2の判定を実施し、確認することとした。 Furthermore, the first judgment result was taken as an estimated result, and a second judgment was carried out using R B ÷R D , which has the same score as R A ÷R D shown in Table 2, to confirm the result.

前述で得た赤外吸収分光法結果から、前述の手順にてR÷Rについても未使用の分離膜の分析結果に対する比率を得た。さらに、予め定めた数値基準から、変化の程度を判定した結果、表9記載のとおり中度であった。つまり、R÷Rを用いた場合も変化の程度が中度と判定された。先の推定結果と同じであったことから、最終判定結果も中度とした。 From the infrared absorption spectroscopy results obtained above, the ratio of R B ÷ R D to the analysis result of an unused separation membrane was also obtained using the procedure described above. Furthermore, the degree of change was determined based on predetermined numerical criteria and was found to be moderate, as shown in Table 9. In other words, the degree of change was also determined to be moderate when R B ÷ R D was used. Since this was the same as the previous estimated result, the final determination result was also determined to be moderate.

次に、性能変化の推算や原因物質推定を実施した。実施例4と同様に、新品のTM820M-400(東レ(株)製)を解体し、NaCl水溶液に浸漬した未使用の分離膜および次亜塩素酸ナトリウムに浸漬した分離膜を得た。それら各分離膜の性能評価結果から、NaCl水溶液に浸漬した未使用の分離膜に対する、溶質透過係数の差異(比率)を算出した。さらに各膜片内の8箇所にて赤外吸収分光法結果を実施し、実施例4と同様にして赤外吸収分光法結果と溶質透過係数に関する変化プロファイルを得た。さらに、各分離膜について光電子分光分析法による元素組成分析を実施し、得られた結果から変化プロファイルを作成した。Next, the performance changes were estimated and the causative substances were identified. As in Example 4, a new TM820M-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was disassembled to obtain unused separation membranes immersed in NaCl aqueous solution and separation membranes immersed in sodium hypochlorite. From the performance evaluation results of each separation membrane, the difference (ratio) in solute permeability coefficient relative to unused separation membranes immersed in NaCl aqueous solution was calculated. Furthermore, infrared absorption spectroscopy results were performed at eight locations within each membrane piece, and a change profile for the infrared absorption spectroscopy results and solute permeability coefficient was obtained as in Example 4. Furthermore, elemental composition analysis was performed on each separation membrane using photoelectron spectroscopy, and a change profile was created from the obtained results.

なお、前述の評価済の新品および水処理プラントGにて使用されたTM820M-400(東レ(株)製)から採取した膜片につき、光電子分光分析法による元素組成分析を実施した結果、新品では0.001、プラントGで使用された分離膜では0.050であった。つまり、これらの差分は、表9記載のとおり0.049であった。予め定めた数値基準から元素組成分析結果を用いた場合、表10のとおり変化の程度は中度と判定された。該結果は赤外吸収分光法からの判定結果と一致していた。つまり、第五の形態にて記載のとおり、先の判定結果の信頼性が高いことを確認した。 In addition, elemental composition analysis using photoelectron spectroscopy was performed on membrane pieces collected from the previously evaluated new membrane and the TM820M-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) used in water treatment plant G. The results were 0.001 for the new membrane and 0.050 for the separation membrane used in plant G. In other words, the difference between these was 0.049, as shown in Table 9. When the elemental composition analysis results were used based on predetermined numerical standards, the degree of change was determined to be moderate, as shown in Table 10. This result was consistent with the determination results from infrared absorption spectroscopy. In other words, as described in the fifth form, it was confirmed that the previous determination results were highly reliable.

表10のとおり、赤外吸収分光法結果の変化率(1-R÷Rの比率)につき、前述の赤外吸収分光法結果と、赤外吸収分光法結果に関する変化プロファイルとの差異から溶質透過係数の比率Sを推算した。さらに、前述の元素組成分析結果と、元素組成分析結果に関する変化プロファイルとの差異から溶質透過係数の比率Sを推算した。その結果、S÷S≦3であることから、化学変化の原因物質はハロゲン系薬剤であると判定した。 As shown in Table 10, for the rate of change in the infrared absorption spectroscopy results (ratio of 1- RA ÷ RD ), the solute permeability coefficient ratio S3 was estimated from the difference between the above-mentioned infrared absorption spectroscopy results and the change profile related to the infrared absorption spectroscopy results. Furthermore, the solute permeability coefficient ratio S4 was estimated from the difference between the above-mentioned elemental composition analysis results and the change profile related to the elemental composition analysis results. As a result, since S3 ÷ S4 ≦ 3, it was determined that the substance causing the chemical change was a halogen-based agent.

なお、上記の各実施例につき、用いる分析結果、診断方法、該当する発明の形態を表11に表す。また、該当する発明の形態から、表3に示した診断される結果も併記する。各記号は表3記載と同様である。 For each of the above examples, the analytical results, diagnostic methods, and corresponding invention forms used are shown in Table 11. The diagnostic results shown in Table 3 based on the corresponding invention form are also listed. Each symbol is the same as in Table 3.

本発明によれば、従来方法では診断困難であった化学変化を含め、変化の程度に関わらず、化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を簡便かつ迅速に判定でき、分離膜の状態診断が変化の程度に因らず、可能となる。さらに、従来の技術では困難であった化学変化の種類や原因物質の判定が可能である。本発明を利用することで、分離膜の化学変化原因の特定や講じる対策の選定がより容易となり、水処理プラント運転状況の確実な改善が期待される。 The present invention makes it possible to easily and quickly determine chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance, regardless of the degree of change, including chemical changes that were difficult to diagnose using conventional methods, making it possible to diagnose the condition of separation membranes regardless of the degree of change. Furthermore, it is possible to determine the type of chemical change and the causative substance, which was difficult using conventional technology. Use of the present invention makes it easier to identify the cause of chemical changes in separation membranes and select countermeasures to be taken, and is expected to lead to a definite improvement in the operating conditions of water treatment plants.

1:原水貯留槽
2:原水供給ポンプ
3:前処理膜ろ過ユニット
4:前処理膜ろ過水貯留槽
5:分離膜ろ過ユニット
6:ブースターポンプ
7:昇圧ポンプ
8:原水配管
9:前処理膜ろ過水配管
10:分離膜ろ過供給水配管
11:分離膜ろ過透過水配管
12:分離膜ろ過濃縮水配管
13:ホース
14:流量計
15:ワンタッチ式ジョイント
16:通水容器開閉部
17:流量調整バルブ
18:流れ方向
19:通水容器
19a:単位通水容器
20:分離膜
1: Raw water storage tank 2: Raw water supply pump 3: Pretreatment membrane filtration unit 4: Pretreatment membrane filtered water storage tank 5: Separation membrane filtration unit 6: Booster pump 7: Booster pump 8: Raw water piping 9: Pretreatment membrane filtered water piping 10: Separation membrane filtered feed water piping 11: Separation membrane filtered permeate water piping 12: Separation membrane filtered concentrated water piping 13: Hose 14: Flow meter 15: One-touch joint 16: Water passage container opening/closing part 17: Flow rate adjustment valve 18: Flow direction 19: Water passage container 19a: Unit water passage container 20: Separation membrane

Claims (13)

離膜1の分析結果と、分離膜2の分析結果との差異に基づき、分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する分離膜の状態診断方法であって
前記分析結果が、下記(1)の赤外吸収分光法結果、および元素組成分析結果を含み
前記分離膜がポリアミドおよびポリスルホンを含有しており、
分離膜1の赤外吸収分光法結果(1)R ÷R と分離膜2の赤外吸収分光法結果(1)R ÷R との差異と、赤外吸収分光法結果(1)R ÷R と分離膜性能との相関に関する変化プロファイルから、分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化の程度を推定し、
分離膜1の元素組成分析結果と分離膜2の元素組成分析結果との差異と、元素組成分析結果と分離膜性能との相関に関する変化プロファイルから、分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化の程度を推定し、
前記赤外吸収分光法結果(1)R ÷R に基づく分離膜性能変化の推定結果と前記元素組成分析結果に基づく分離膜性能変化の推定結果とに基づいて、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定することを特徴とする分離膜の状態診断方法。
(1)R÷
ただし、Rは1680~1650cm-1における最大赤外吸収強度、R は1260~1230cm-1における最大赤外吸収強度である。)
A separation membrane condition diagnosis method for determining chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 based on a difference between an analysis result of separation membrane 1 and an analysis result of separation membrane 2, comprising:
The analysis results include the following infrared absorption spectroscopy results and elemental composition analysis results (1 ) :
The separation membrane contains polyamide and polysulfone,
The degree of chemical change and / or chemical change in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 is estimated from the difference between the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD of separation membrane 1 and the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD of separation membrane 2 , and the change profile relating to the correlation between the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD and separation membrane performance;
the degree of chemical change and/or chemical change in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 is estimated from the difference between the elemental composition analysis results of separation membrane 1 and separation membrane 2 and a change profile relating to the correlation between the elemental composition analysis results and separation membrane performance;
A separation membrane condition diagnosis method characterized by determining at least one of the degree of change , the type of chemical change, and the causative substance based on the estimated result of separation membrane performance change based on the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD and the estimated result of separation membrane performance change based on the elemental composition analysis result.
(1) R A ÷ R D
( where R A is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1680 to 1650 cm −1 , and R D is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1260 to 1230 cm −1 .)
前記分離膜1の分析結果が、未使用の分離膜の分析結果であり、前記分析結果に関する変化プロファイルが、分析結果と、分離膜性能の指標である除去率、透過率、溶媒透過係数、溶質透過係数、溶媒透過量、溶質透過量の少なくともいずれかとの相関であることを特徴とする請求項1に記載の分離膜の状態診断方法。 2. The separation membrane condition diagnosis method according to claim 1, wherein the analysis result of the separation membrane 1 is the analysis result of an unused separation membrane, and the change profile relating to the analysis result is a correlation between the analysis result and at least one of the following indicators of separation membrane performance: removal rate, permeability, solvent permeability coefficient, solute permeability coefficient, solvent permeation amount, and solute permeation amount. 前記元素組成分析結果が、下記の少なくともいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載の分離膜の状態診断方法。
(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率
(2)炭素元素に対する酸素元素の比率
(3)炭素元素に対する窒素元素の比率
2. The separation membrane condition diagnosis method according to claim 1, wherein the elemental composition analysis result is at least one of the following:
(1) The ratio of halogen elements to carbon elements. (2) The ratio of oxygen elements to carbon elements. (3) The ratio of nitrogen elements to carbon elements.
前記分析結果に関する変化プロファイルが、分離膜性能のうち、除去率、溶質透過係数、溶媒透過量の少なくともいずれかとの相関であり、
前記赤外吸収分光法結果(1)R ÷R に基づく分離膜性能変化の推定結果と前記元素組成分析結果に基づく分離膜性能変化の推定結果との差異から化学変化の種類または原因物質の少なくともいずれかを判定することを特徴とする請求項に記載の分離膜の状態診断方法。
the change profile relating to the analysis results is a correlation with at least one of a removal rate, a solute permeability coefficient, and a solvent permeation amount among separation membrane performances;
The separation membrane condition diagnosis method according to claim 1, characterized in that at least one of the type of chemical change or the causative substance is determined from the difference between the estimated result of the separation membrane performance change based on the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD and the estimated result of the separation membrane performance change based on the elemental composition analysis result .
前記元素組成分析結果が請求項記載の(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率であることを特徴とする請求項1に記載の分離膜の状態診断方法。 4. The separation membrane condition diagnosis method according to claim 1, wherein the result of the elemental composition analysis is (1) the ratio of halogen elements to carbon elements as set forth in claim 3 . 請求項1記載の方法にて、変化の程度が軽度もしくは中度であると判定された場合、請求項1記載の(1)R÷Rを用いて算出した対象分離膜性能の溶質透過係数の比率Srが、請求項記載の(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率を用いて推算した対象分離膜性能の溶質透過係数の比率Srに対し3倍以下(Sr÷Sr≦3)であれば、原因物質がハロゲン系薬剤であると判定し、3倍を超える(Sr÷Sr>3)場合は、ハロゲン系薬剤以外であると判定することを特徴とする請求項に記載の分離膜の状態診断方法。 A separation membrane condition diagnosis method as described in claim 4, characterized in that when the degree of change is determined to be mild or moderate using the method described in claim 1, if the ratio Sr1 of the solute permeability coefficients of the target separation membrane performance calculated using (1) RA ÷ RD as described in claim 1 is three times or less ( Sr1 ÷ Sr2 ≦ 3) the ratio Sr2 of the solute permeability coefficients of the target separation membrane performance estimated using ( 1 ) the ratio of halogen elements to carbon elements as described in claim 3, the causative substance is determined to be a halogen-based agent, and if it is more than three times ( Sr1 ÷ Sr2 > 3), the causative substance is determined to be other than a halogen-based agent. 前記元素組成分析結果が、分離膜の機能層側からX線または電子線を照射することで行なわれる分析結果であることを特徴とする、請求項1に記載の分離膜の状態診断方法。 The separation membrane condition diagnosis method according to claim 1, characterized in that the elemental composition analysis results are obtained by irradiating the separation membrane with X-rays or electron beams from the functional layer side. 前記分離膜が、下記のいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載の分離膜の状態診断方法。
A:水処理プラントで供給水を透過水と濃縮水に膜分離する半透膜エレメ
ントから採取した分離膜
B:水処理プラントの供給水ラインに設置した通水部材の内部に設けた分離膜
C:水処理プラントで供給水を透過水と濃縮水に膜分離する半透膜エレメントが使用され、濃縮水ラインに設置した通水部材の内部に設けた分離膜
The separation membrane condition diagnosis method according to claim 1, wherein the separation membrane is one of the following:
A: Separation membrane collected from a semipermeable membrane element that separates feed water into permeate and concentrate at a water treatment plant. B: Separation membrane installed inside a water-permeable member installed in a water supply line at a water treatment plant. C: A semipermeable membrane element that separates feed water into permeate and concentrate at a water treatment plant is used, and the separation membrane is installed inside a water-permeable member installed in a concentrate line.
離膜の状態を判定するためにコンピュータを、前記分離膜の分析結果をコンピュータに入力するデータ入力手段、入力されたデータをコンピュータに記録しておくデータ記録手段、入力および/または記録されたデータに基づき分離膜の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する手段として機能させるものであり、分離膜1の分析結果と、分離膜2の分析結果との差異に基づき、
前記分析結果が、下記(1)の赤外吸収分光法結果、および元素組成分析結果を含み
前記分離膜がポリアミドおよびポリスルホンを含有しており、
分離膜1の赤外吸収分光法結果(1)R ÷R と分離膜2の赤外吸収分光法結果(1)R ÷R との差異と、赤外吸収分光法結果(1)R ÷R と分離膜性能との相関に関する変化プロファイルから、分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化の程度を推定し、
分離膜1の元素組成分析結果と分離膜2の元素組成分析結果との差異と、元素組成分析結果と分離膜性能との相関に関する変化プロファイルから、分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化の程度を推定し、
前記赤外吸収分光法結果(1)R ÷R に基づく分離膜性能変化の推定結果と前記元素組成分析結果に基づく分離膜性能変化の推定結果とに基づいて、変化の程度、化学変化の種類、原因物質の少なくともいずれかを判定することで、
分離膜1に対する分離膜2の化学変化および/または化学的な分離膜性能変化を判定する状態診断手段、として機能させる分離膜の状態診断プログラム。
(1)R÷
ただし、Rは1680~1650cm-1における最大赤外吸収強度、R は1260~1230cm-1における最大赤外吸収強度である。)
In order to determine the state of the separation membrane, the computer is made to function as a data input means for inputting the analysis results of the separation membrane into the computer, a data recording means for recording the input data in the computer, and a means for determining a chemical change in the separation membrane and/or a chemical change in the performance of the separation membrane based on the input and/or recorded data, and based on the difference between the analysis results of separation membrane 1 and separation membrane 2,
The analysis results include the following infrared absorption spectroscopy results and elemental composition analysis results (1 ) :
The separation membrane contains polyamide and polysulfone,
The degree of chemical change and / or chemical change in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 is estimated from the difference between the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD of separation membrane 1 and the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD of separation membrane 2 , and the change profile relating to the correlation between the infrared absorption spectroscopy result (1) RA ÷ RD and separation membrane performance;
the degree of chemical change and/or chemical change in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 is estimated from the difference between the elemental composition analysis results of separation membrane 1 and separation membrane 2 and a change profile relating to the correlation between the elemental composition analysis results and separation membrane performance;
At least one of the degree of change , the type of chemical change, and the causative substance is determined based on the result of estimating the change in separation membrane performance based on the infrared absorption spectroscopy result (1) R A ÷ R D and the result of estimating the change in separation membrane performance based on the result of elemental composition analysis,
A separation membrane condition diagnosis program that functions as condition diagnosis means for determining chemical changes and/or chemical changes in separation membrane performance of separation membrane 2 relative to separation membrane 1 .
(1) R A ÷ R D
( where R A is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1680 to 1650 cm −1 , and R D is the maximum infrared absorption intensity in the range of 1260 to 1230 cm −1 .)
前記分析結果に関する変化プロファイルが、分析結果と、分離膜性能を表す指標である除去率、透過率、溶媒透過係数、溶質透過係数、溶媒透過量、溶質透過量の少なくともいずれかとの相関であることを特徴とする請求項に記載の分離膜の状態診断プログラム。 The separation membrane condition diagnosis program of claim 9, characterized in that the change profile related to the analysis results is a correlation between the analysis results and at least one of the following indicators representing separation membrane performance: removal rate, permeability, solvent permeability coefficient, solute permeability coefficient, solvent permeation amount, and solute permeation amount. 変化の程度が軽度もしくは中度であると判定された場合、前記(1)R÷Rを用いて算出した対象分離膜性能の溶質透過係数の比率Srが、前記元素組成分析結果のうち(1)炭素元素に対するハロゲン元素の比率を用いて推算した対象分離膜性能の溶質透過係数の比率Srに対し3倍以下(Sr÷Sr≦3)であれば、原因物質がハロゲン系薬剤であると判定し、3倍を超える(Sr÷Sr>3)場合は、ハロゲン系薬剤以外であると判定することを特徴とする請求項に記載の分離膜の状態診断プログラム。 The separation membrane condition diagnosis program of claim 9, characterized in that when the degree of change is determined to be mild or moderate, if the ratio Sr1 of the solute permeability coefficients of the target separation membrane performance calculated using (1) RA ÷ RD is three times or less ( Sr1 ÷ Sr2 ≦ 3) the ratio Sr2 of the solute permeability coefficients of the target separation membrane performance estimated using (1) the ratio of halogen elements to carbon elements in the elemental composition analysis results, the causative substance is determined to be a halogen-based agent, and if it is more than three times ( Sr1 ÷ Sr2 > 3), the causative substance is determined to be other than a halogen-based agent. 請求項に記載の分離膜の状態診断プログラムを搭載した分離膜の状態診断装置。 A separation membrane condition diagnosis device equipped with the separation membrane condition diagnosis program according to claim 9 . 請求項に記載の分離膜の状態診断プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体機器。 A computer-readable recording medium device having the separation membrane condition diagnosis program according to claim 9 recorded thereon.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017135235A1 (en) 2016-02-01 2017-08-10 三菱ケミカル株式会社 Separation membrane diagnosis method, water processing method, separation membrane diagnosis device, water processing device and separation membrane diagnosis program
JP2020060456A (en) 2018-10-10 2020-04-16 株式会社アストム Inspection method of anion exchange membrane containing polyvinyl chloride component
JP2022156189A (en) 2021-03-31 2022-10-14 東レ株式会社 Permeation side oxidant contact determination

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220067411A (en) * 2020-11-17 2022-05-24 한양대학교 산학협력단 Filter membrane aging determination method and device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017135235A1 (en) 2016-02-01 2017-08-10 三菱ケミカル株式会社 Separation membrane diagnosis method, water processing method, separation membrane diagnosis device, water processing device and separation membrane diagnosis program
JP2020060456A (en) 2018-10-10 2020-04-16 株式会社アストム Inspection method of anion exchange membrane containing polyvinyl chloride component
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DO Van Thanh, et al.,Degradation of Polyamide Nanofiltration and Reverse Osmosis Membranes by Hypochloraite,Environmental Science & Technology,2012年,Vol.46,p.852-859
KWON Young-Nam, et al.,Hypochlorite degradation of crosslinked polyamide membranes I. Changes in chemical/morphological pro,Journal of membrane Science,2006年,Vol.283,p.21-26

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