JPS5930443B2 - 膜分離方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、種々の有機性物質、又は無機性物質を含有す
る液体を透過膜などの膜利用によって分離、濃縮又は拡
散などの処理において、透過膜面、たとえば、マイクロ
ポーラス膜乃至ウルトラフィルトレージョン膜、逆浸透
膜等の透過膜面に汚染性物質が直接析出若しくは付着す
ることを容易に防止し、効果的な膜分離処理ができる有
用な方法に関するものである。

近時、液中に溶存、懸垂する成分を分別濃縮あ−るいは
濃縮する方法として、ウルトラフィルトレージョン膜あ
るいは逆浸透膜を利用する方法がクローズアップされて
きた。

この方法は、液中に含有する懸濁性固体および溶存する
有機成分、無機成分を、膜の高圧側において濃縮し膜の
透過側（低圧側）にきわめて純度の高い透過液を得る方
法で、同じ膜利用した脱塩法である電気透析法において
は不可能な非電離性有機物の分離、濃縮にも利用でき、
醗酵工業、食品工業における蛋白の分別、分離、濃縮、
乳糖の濃縮、糖の濃縮、アミノ酸の濃縮、地下かん水の
脱塩、重金属廃水の処理、下水工場廃水の処理などに広
く利用され、クローズドシステムの一手段としての利用
可能性が太きい。

このように膜利用分野は非常に広きにわたっているもの
の、この方法において最も重要な問題は膜への汚染であ
る。

すなわち、この方法では膜面において濃縮が進行するた
め、当然膜面での液中成分の析出が生ずるし、且つまた
液中にすでに存在している懸濁物も付着し、膜透過液量
や質の低下をまねくほか保守管理面に多大の負担がかか
ることになる。

その対策としては、従来では被処理液の精密な前処理を
行なって懸濁性物質を除去したり、懸濁性物質ではなく
とも膜面にて析出のおそれのあるコロイド性有機物やＳ
ｉＯ２を除去したり、あるいは膜面を流過する液の流速
を高くし膜面での濃度分極を阻止する方法が考案されて
いる。

しかしながら、供給液の質によってはかなり綿密な前処
理をしても、膜面への汚染物付着は起るもので、特に蛋
白質濃縮プロセス、糖濃縮プロセスあるいは下水処理プ
ロセス、工場廃水処理プロセスに超濾過法、逆浸透圧法
を応用する場合には必然といってよい位起るものである
。

また、液中の懸濁性物質の分離、高分子物質の分離、高
分子コロイド性物質の分離、色素の分離などに、細孔５
ミクロン乃至０．１ミクロン程度のマイクロポーラス膜
を利用することができるが、当然この膜にも膜面汚染が
おこる。

この種の膜には金属製、セラミック製、カーボン製など
無機質のものカラ、アセチルセルローズ、ポリエステル
、アクリロニトリルなどの有機質のものまである。

このため膜汚染物除去力法としては、従来流体の流速を
高速とし、膜面での濃度分極による析出あるいは付着を
防止せんとしているが、この方法によると流速を高速に
したために生じる圧力損失、並びにポンプ容量の増大等
の問題があり、また膜面間を狭くして膜面に流体による
剪断力を与えて汚染物の剥離を行なう方法もあるが、こ
の場合にはその装置が非常に複雑となる。

また、汚染された場合に、薬剤を使用する化学洗浄ある
いは水流によるフラッシュ洗浄、空気又はスポンジ体を
使用する物理洗浄等の物理的方法も提案されているが、
それぞれ一長一短があり、実用化にあたって、膜への損
傷対策、洗浄システムの合理化、洗浄薬剤の処分、洗浄
効率をあげるための加温と膜特性との関連性などまだ種
々解決を要する問題も多い。

本発明は、膜面汚染物質を運転しながらでも効果的に除
去し、透過膜面汚染を適確に防止し、長期間膜機能を十
二分に発揮させることができる有用な処理力法を提供し
、膜面汚染物質の除去、膜機能回復を効率よく行なわせ
る方法とすることを目的とするものである。

また本発明の方法では、透過膜を損傷させることなく保
護し安定した膜処理を可能とし且つ膜汚染物除去を主と
する保守管理面も著しく簡易経済的な膜処理方法とする
ことにある。

本発明は、圧力を分離の駆動力として被処理液を透過膜
により膜透過液と濃縮液、分離液、拡散液などの腹側残
留液（以下濃縮液という）とに分離する透過膜処理にお
いて、使用する透過膜面上に微粉末体の薄層を形成させ
たのち、該膜に被処理液を通液して処理することを特徴
とするものである。

本発明において用いられる微粉末体としては、数μ以下
の有機性、無機性あるいは荷電性、無荷電性の微粉末体
を使用することができ、例えばベントナイト、カオリン
、酸性白土、珪藻土等の天然粘土鉱物、長石、石英、珪
砂等の天然鉱物、人工ゼオライトやアルミニウム、マグ
ネシウム、鉄などの金属の酸化物や水酸化物等の人工鉱
物、樹脂、蛋白質、高分子電解性物質等の有機物の微粉
末体を挙げることができる。

また、これら微粉末体の薄層を使用する透過膜面上に形
成させるには、高圧系側に形成させるためあらかじめ別
途液中に懸濁させこれを膜面に通液するが、はじめに被
処理液中に混入させて薄層を形成させることも選んでで
きる。

このように、あらかじめ透過膜面上に微粉末体の薄層を
形成したのち、被処理液を通液することによって、透過
膜面上への直接的な汚染物の析出、付着を阻止し、汚染
物は薄層表面に付着させるから、このような汚染は極め
て簡単に除去され、透過膜を損傷させることはない。

すなわち、薄層上の汚染は、水によるフラッシング、空
気−水によるフラッシング、フオームボールによる洗浄
等の物理的洗浄あるいは界面活性剤、酸、アルカリ、キ
レート剤などを一例とする薬剤による洗浄剥離、浸透現
象を利用した剥離洗浄によって薄層と共に極めて容易に
除去することができる。

このように、汚染物がある程度薄層上に付着した段階で
定期的に別途洗脱し、あるいは前記薄層が熱により溶脱
が促進される物質であるときには、被処理液を加温して
通液したり、別途熱水等で溶脱するもよく、その後再び
上記のように微粉末体の薄層を再形成する。

さらに、上記のように剥離した薄層は、これを膜分離、
沈降、浮上、濾過、遠心分離などの分離手段によって回
収して再度薄層形成用として再利用することもできる。

この再利用には被処理液中に混入させたり、別途専用液
に混入させて懸濁状態下で使用するのが便利である。

さらに本発明の具体例を示せば、ＮａＣｌ除去率９０％
のアセチルセルローズ糸管型透過膜モジュールに、圧力
３０ ｋｇ ｆ／ｃｒ？ｔ、温度２５°Ｃの条件下で、
０．２〜５μ程度のカオリンを１２００ ｐｐｍ程度に
懸濁させた液を７０ｃｒｒＬ／Ｓで１５分間通液したの
ち、モジュール内に残存するカオリン懸濁液を排除し、
被処理液として砂沢過した下水の二次処理水を前記と同
圧、同温度条件下で通液した。

この被処理液の性状は、濁度１°、ＢＯＤｌ ７■／７
．Ｃ０Ｄ２２〜／１２． ｐＨ６，６７２５°Ｃであっ
た。

また、透過膜の濃縮率は容積比で約４倍で、約２４時間
の処理で膜透過液量の平均値は５４０７ ／ ｍ ２
ｄ ａｙであった。

そして、２４時間を１サイクルとし、透過膜をガス−水
によるフラッシング洗浄を２ ｋｇ ｆ ／ｃｒ？ｒで
１０分間行なったところ、膜透過液量は安全に回復し、
その後直ちに前記と同様の条件でカオリン懸濁液を通液
させたのち、再び同様の被処理液を通液したところ、前
述と同等の結果を得た。

このような操作を２４時間に一度の割合で行なったが、
反等の膜透過液量が得られた。

なお、カオリンの薄層が形成されたとする判断は、膜透
過水量の若干の減少、およびまたは、カオリン懸濁液中
にＮａＣｌを混合してその除去率の若干の低下によって
判断した。

以上述べたように本発明は、膜分離操作に透過膜面上に
微粉末体の薄層を形成させたのちに被処理液を通液処理
するものであるから、透過膜面への直接的汚染を効果的
に防止し、汚染物の除去も薄層と共に極めて容易に行な
いかつ薄層の再生も容易であり、透過膜の特性、性能を
損うことなく長期間膜機能を十二分に発揮させることが
でき、また、液性によって荷電の変化する微粉末体、例
えば粘土鉱物、高分子電解性物質なども利用でき、被処
理液中の荷電物質の荷電によっては効果的に吸着するこ
とが可能で、汚染物の単なる物理的吸着の他に電気化学
的吸着も可能にでき、その操作も簡単で安定しており、
作業効率をも著しく向上でき適正な運転の確保も容易で
あるし、安価に良質な処理水を多量に得ることができ、
保守管理面にも負担がかからないで経済的な処理を可能
とするなどの利益がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機性物質又は無機性物質の少くともいずれかを含
   有する被処理液を分離、濃縮又は拡散などの処理におい
   て、圧力を分離の１駆動力として前記被処理液を透過膜
   により膜透過液と濃縮液とに分離するに際し、使用する
   透過膜面上に微粉末体の薄層を形成させたのち、該膜に
   被処理液を通液することを特徴とする膜処理方法。 ２ 前記被処理液中に前記微粉末体を混入して該微粉末
   体の薄層を前記透過膜面上に付着形成して処理する特許
   請求の範囲第１項記載の膜処理方法。 ３ 前記透過膜上に付着形成された微粉末体薄層を一旦
   剥離したのち再度微粉末体薄層形成によって通液処理す
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の膜処理方法。 ４ 前記微粉末体薄層を剥離、回収し、これを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項又は第３項記載の膜処理方法。 ５ 前記被処理液を加温して通液し、前記薄層を溶脱し
   たのち再度薄層を形成して処理する特許請求の範囲第３
   項又は第４項記載の膜処理方法。