JP7810269B2 - 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 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

（１）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、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 _Ａ ÷Ｒ _Ｄ と分離膜２の赤外吸収分光法結果（１）Ｒ _Ａ ÷Ｒ _Ｄ との差異と、赤外吸収分光法結果（１）Ｒ _Ａ ÷Ｒ _Ｄ 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 _Ａ ÷Ｒ _Ｄ 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_Ａ÷Ｒ _Ｄ
（ただし、Ｒ_Ａは１６８０～１６５０ｃｍ^－1における最大赤外吸収強度、Ｒ _Ｄ は１２６０～１２３０ｃｍ^－1における最大赤外吸収強度である。）

（２）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。

（３）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
（４）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 _Ａ ÷Ｒ _Ｄ 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（１）に記載の分離膜の状態診断方法。

（５）元素組成分析結果が（３）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。

（６）（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_Ａ÷Ｒ_Ｄ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_１が、（３）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_２に対し３倍以下（Ｓr_１÷Ｓr_２≦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_１÷Ｓr_２＞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（４）に記載の分離膜の状態診断方法。

（７）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。

（８）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 _Ａ ÷Ｒ _Ｄ と分離膜２の赤外吸収分光法結果（１）Ｒ _Ａ ÷Ｒ _Ｄ との差異と、赤外吸収分光法結果（１）Ｒ _Ａ ÷Ｒ _Ｄ 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 _Ａ ÷Ｒ _Ｄ 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_Ａ÷Ｒ _Ｄ
（ただし、Ｒ_Ａは１６８０～１６５０ｃｍ^－1における最大赤外吸収強度、Ｒ _Ｄ は１２６０～１２３０ｃｍ^－1における最大赤外吸収強度である。）

（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（９）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_Ａ÷Ｒ_Ｄ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_１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_２に対し３倍以下（Ｓr_１÷Ｓr_２≦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_１÷Ｓr_２＞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（９）に記載の分離膜の状態診断プログラム。

（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。

（１３）（９）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。

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。

［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_２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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄという指標があげられる。ここで、Ｒ_Ａは１６８０～１６５０ｃｍ^－１における最大赤外吸収強度、Ｒ_Ｄは１２６０～１２３０ｃｍ^－１における最大赤外吸収強度である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_ｖおよび溶質透過流束Ｊ_ｓは式（６）（７）で与えられる。

また、Ｃｐは式（８）で与えられる。

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。

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_Ｃ・ｄＣ／ｄｘと、膜を透過した溶質量Ｊ_ｖ・Ｃ_ｐ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。

ここで、Ｄ_Ｃ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。

ここで、ｋ＝Ｄ_Ｃ／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。

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。

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。

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。

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。

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。

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μ_２５、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_１，ｃ_２，ｄ_１，ｄ_２とすると、下記式（１６）（１７）によって決定することができる。

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。

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_１と、変化が進行した分離膜の分析結果Ｘの差分（Ｘ－Ｘ_１）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_１）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_２と未使用の分離膜の分析結果との差分（Ｘ_２－Ｘ_１）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_２－Ｘ_１とした場合のＹ_２にもとづき、対象分離膜の状態を診断する。このとき、Ｙ_２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_２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_２が大きければ変化が大きく、Ｙ_２が小さければ変化が小さいと判定できる。例えば、Ｙ_２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。

別の例として、分析結果の差異として比率（Ｘ÷Ｘ_１）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_３とＸ_１との比率（Ｘ_３÷Ｘ_１）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_１）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_３とＸ_１との変化率（１－Ｘ_３÷Ｘ_１）を横軸の値とした場合の、縦軸の値を用いて判定する。

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。

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。

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。

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_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）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_Ａは１６８０～１６５０ｃｍ^－1における最大赤外吸収強度、Ｒ_Ｂは１６２０～１６００ｃｍ^－１における最大赤外吸収強度、Ｒ_Ｃは１５６０～１５３０ｃｍ^－1における最大赤外吸収強度、Ｒ_Ｄは１２６０～１２３０ｃｍ^－1における最大赤外吸収強度、Ｒ_Ｅ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、Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂ、Ｒ_Ｃ、Ｒ_Ｅ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_Ｄ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。

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。

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。

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。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄ、（２）Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、（３）Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ（４）Ｒ_Ｅ÷Ｒ_Ｄ、（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_Ａ÷Ｒ_Ｄまたは（２）Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄを用いることが、より好ましく、（１）Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄを用いることが特に好ましい。

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。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄ、（２）Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、（３）Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ（４）Ｒ_Ｅ÷Ｒ_Ｄ、（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_Ａ÷Ｒ_Ｄまたは（２）Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄを用いることが、より好ましく、（１）Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄを用いることが特に好ましい。

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_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、（４）Ｒ_Ｅ÷Ｒ_Ｄ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_Ｂ÷Ｒ_Ｄを用いることが好ましい。

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。

例えば、（１）Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_３との差分（Ｘ－Ｘ_３）および、未使用の分離膜の溶媒透過係数Ｙ_３と、変化が進行した各分離膜の溶媒透過係数Ｙ_３との比率（Ｙ÷Ｙ_３）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_３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_４との差分（Ｘ_４－Ｘ_３）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_４－Ｘ_３とした場合のＹ_４にもとづき、判定する。このとき、Ｙ_４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_４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_４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。

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。

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。

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。

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。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄ、（２）Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、（３）Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ（４）Ｒ_Ｅ÷Ｒ_Ｄ、（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_Ａ÷Ｒ_Ｄまたは（２）Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄを用いることが、より好ましく、（１）Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄを用いることが特に好ましい。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄまたは（２）Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄを用いることが好ましく、（１）Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄを用いることが特に好ましい。

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。

◎：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。

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。

例えば、Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄの変化率を用いる場合、表２のＲ_Ａ÷Ｒ_Ｄ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_Ａ÷Ｒ_Ｄの変化率（１－Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄの比率）を用いる場合は２１点となる。対して、Ｒ_Ｂ÷Ｒ_ＤやＲ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ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_Ｂ÷Ｒ_ＤやＲ_Ｃ÷Ｒ_Ｄの変化率（１－Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄの比率や、１－Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄの比率）ではなくＲ_Ａ÷Ｒ_Ｄの変化率（１－Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄ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。

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。

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。

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_２を算出し、Ｓ_１とＳ_２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。

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。

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_１およびＳ_２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。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄ、（２）Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、（３）Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ、（４）Ｒ_Ｅ÷Ｒ_Ｄ、（７）Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｅ、（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_Ａ÷Ｒ_Ｄまたは（２）Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄを用いることがより好ましく、（１）Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄであることが特に好ましい。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄ、（２）Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、（３）Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ、（４）Ｒ_Ｅ÷Ｒ_Ｄ、（７）Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｅ、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。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄ、の比率または変化率を用いることが、特に好ましい。

原因物質の判定方法としては、例えば（１）Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄ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_Ａ÷Ｒ_Ｄ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_１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_２につき、Ｓr_１とＳr_２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_Ａ÷Ｒ_Ｄ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_１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の比率Ｓr_２に対し３倍以下（Ｓr_１÷Ｓr_２≦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_１÷Ｓr_２＞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_１÷Ｓr_２＞３となる場合がある。

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。

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。

（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。

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。

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^２以上であることが好ましく、０．０３ｍ^２以上であることがより好ましい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_１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_２を算出し、および元素組成分析結果からＳ_１とＳ_２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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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 Ｋ_α１,２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。

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。

（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。

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。

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。

＜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。

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。

＜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。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｅ÷Ｒ_Ｄ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_Ａ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ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_Ｅ÷Ｒ_Ｄ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_Ａ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ）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。

＜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。

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。

＜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。

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。

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。

さらに、サンプル７に対するＲ_Ａ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ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_Ｅ÷Ｒ_Ｄ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_Ｅ÷Ｒ_Ｄ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。

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。

＜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。

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。

＜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_Ａ÷Ｒ_Ｄ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。

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_Ｂ÷Ｒ_Ｄ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。

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_Ｂ÷Ｒ_Ｄと同じであるＲ_Ａ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄを用いた。つまり、Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄを用いた際と同様に、各赤外吸収分光法結果からＲ_Ａ÷Ｒ_Ｄの平均値やＲ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ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_Ａ÷Ｒ_ＤやＲ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ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_Ｂ÷Ｒ_Ｄ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。

＜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_Ａ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ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。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｃ÷Ｒ_Ｄ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。

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。

＜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。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄ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。

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。

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_１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_２を推算した。その結果、表８のとおり、Ｓ_１÷Ｓ_２＞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。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄの変化率（１－Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄ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。

＜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_Ａ÷Ｒ_Ｄ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_Ａ÷Ｒ_Ｄ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。

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。

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。

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_Ａ÷Ｒ_Ｄと同等であるＲ_Ｂ÷Ｒ_Ｄを用いて第２の判定を実施し、確認することとした。

前述で得た赤外吸収分光法結果から、前述の手順にてＲ_Ｂ÷Ｒ_Ｄ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_Ｂ÷Ｒ_Ｄ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。

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。

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。

表１０のとおり、赤外吸収分光法結果の変化率（１－Ｒ_Ａ÷Ｒ_Ｄ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_３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_４を推算した。その結果、Ｓ_３÷Ｓ_４≦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。

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。

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。

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

Claims (13)

1. 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、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 _Ａ ÷Ｒ _Ｄ と分離膜２の赤外吸収分光法結果（１）Ｒ _Ａ ÷Ｒ _Ｄ との差異と、赤外吸収分光法結果（１）Ｒ _Ａ ÷Ｒ _Ｄ 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 _Ａ ÷Ｒ _Ｄ 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_Ａ÷Ｒ _Ｄ
   （ただし、Ｒ_Ａは１６８０～１６５０ｃｍ^－1における最大赤外吸収強度、Ｒ _Ｄ は１２６０～１２３０ｃｍ^－1における最大赤外吸収強度である。）
2. 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。
3. 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
4. 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 _Ａ ÷Ｒ _Ｄ 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１に記載の分離膜の状態診断方法。
5. 前記元素組成分析結果が請求項３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。
6. 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_Ａ÷Ｒ_Ｄ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_１が、請求項３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_２に対し３倍以下（Ｓr_１÷Ｓr_２≦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_１÷Ｓr_２＞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４に記載の分離膜の状態診断方法。
7. 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。
8. 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
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 _Ａ ÷Ｒ _Ｄ と分離膜２の赤外吸収分光法結果（１）Ｒ _Ａ ÷Ｒ _Ｄ との差異と、赤外吸収分光法結果（１）Ｒ _Ａ ÷Ｒ _Ｄ 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 _Ａ ÷Ｒ _Ｄ 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_Ａ÷Ｒ _Ｄ
   （ただし、Ｒ_Ａは１６８０～１６５０ｃｍ^－1における最大赤外吸収強度、Ｒ _Ｄ は１２６０～１２３０ｃｍ^－1における最大赤外吸収強度である。）
10. 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９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_Ａ÷Ｒ_Ｄ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_１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_２に対し３倍以下（Ｓr_１÷Ｓr_２≦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_１÷Ｓr_２＞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９に記載の分離膜の状態診断プログラム。
12. 請求項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。
13. 請求項９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。