JPH0692930B2

JPH0692930B2 - 分離膜性能試験装置

Info

Publication number: JPH0692930B2
Application number: JP3349714A
Authority: JP
Inventors: 正治松田
Original assignee: 工業技術院長
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPH05157680A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無機物質〔例えば、鉄
分、不溶性ケイ素、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウ
ムなどの無機物質〕および有機物質〔例えば、でん粉、
蛋白質、ビタミン、カビ、菌、リグニンなどの有機物
質〕含有溶液の溶媒と溶質、とくにコロイド成分を含有
する菌体培養液〔即ち、抗生物質など医薬品の製造工程
で用いられるカビや放線菌などの培養液中に存在すると
ころの栄養源として添加した大豆粉や大豆油その他のコ
ロイド成分と菌体が生成する有価物(液状) 〕や各種産
業廃液〔例えば、でん粉二場排水 (でん粉など) 、電着
塗装水洗排水 (塗料など)、繊維加工排水 (ラノリン、
染料など) 、等の各種産業排水〕中の溶媒と溶質または
懸濁物質とを分離する逆浸透法、限外濾過法および精密
濾過法に用いる分離膜の性能試験に好適な分離膜性能試
験装置に関するものであり、近年、その用途が増大して
いる溶液処理用分離膜の性能を正確かつ迅速に判定し、
新規有効な分離膜の開発、従来既成の分離膜の改良およ
び最適な利用分野の選択と拡大に寄与せんとするもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶液用分離膜の性能試験装置は、
図４に示したように、主として円形状被試験分離膜30の
膜面中央上部に、所定間隔をおいて懸架設置した棒状撹
拌子31を回転させることによって、該膜表面上の試験溶
液を流動させながら膜性能を試験する方式のものであ
る。しかし、この方式の分離膜性能試験装置において
は、棒状撹拌子31の回転によって、図５に示すように、
円形状分離膜表面に渦巻状の液流を生じさせるために、
該膜の中心部と外周部とでは試験溶液の流動速度が著し
く異なるという問題点があった。即ち、該膜中心部に懸
濁物質が滞留するため、試験時間の経過と共に膜性能が
変化し、膜性能を正確に判定することができなかった。

【０００３】また、膜面中央部に懸濁物質が滞留しない
ようにして膜性能を試験する装置も知られている。この
装置においては、図６に示すように、円形状分離膜の中
央部に所定間隔をおいて１個または複数の吐出口33を配
設し、送液ポンプを用いてこれら吐出口33から試験溶液
を吐出させ、図７に示すように、該試験液を該膜の中央
部から外周部に向けて膜表面を放射状に流動させながら
膜性能を試験するものである。しかしながら、この方式
では、図７に示すように、円形状被試験分離膜の中央部
から外周部に向けて、放射状に試験溶液が拡散するた
め、該膜中央部から外周部に試験溶液が移動するにつれ
てその液流速が減衰する。したがって、有効膜面全域に
おいて液流速が均一にはならず、有効膜面の各部で膜透
過液量が異なり、正確に膜性能を判定することができな
かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】分離膜を用いて試験溶
液中の液成分と濁質成分とを分離する場合、液成分の膜
透過に伴って分離膜表面近傍に濁質成分が滞留して濃度
勾配が生じ、このため分離膜の性能が経時的に大きく変
動する。したがって、分離膜の性能を正確に判定するた
めには被試験分離膜の接液部、つまり有効膜面全域にお
いて、試験溶液を等速度で同一方向にかつ均一に流動さ
せることが必要不可欠の条件となる。しかるに、円形状
分離膜の中央部に設置した撹拌子の回転によって、試験
溶液を渦巻状に流動させる方式の装置や、円形状分離膜
の中央部から試験溶液を吐出し、放射状に流動させる方
式の装置では、いずれも該膜中央部と他部とでは液流速
が著しく異なり、前記必要条件を充足することはできな
い。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来装置
における問題点を解決するためになされたものであり、
本発明の分離膜性能試験装置は、容器本体、蓋体および
この両間に介在する膜面被覆機構からなり、前記膜面被
覆機構は、支持体、分離膜、分離膜外周部シーリング部
材、分離膜中央部シーリング部材、攪拌子および膜固定
枠体により構成され、前記分離膜の外周端部は、前記分
離膜外周部シーリング部材を介して前記膜固定枠体の外
周枠部で前記支持体に押圧固定され、前記分離膜中央部
シーリング部材および前記攪拌子は前記膜固定枠体に同
軸的に枢支され、前記分離膜中央部は前記膜固定枠体の
軸部で前記支持体に押圧固定され、前記分離膜外周部シ
ーリング部材と前記分離膜中央部シーリング部材との間
に円環面の接液部が設定され、前記円環面の接液部は、
前記攪拌子で円周に沿って流動が形成され、前記容器本
体は、円形凹部を有し、該凹部の底面部に容器本体外に
至る集水管を有し、前記蓋体は、外部への導通孔を有す
ることを特徴とするものである。

【０００６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例を示す膜性能試験
装置の側断面図、図２は図１に示した装置の構成部材の
拡大斜視図、図３は図１に示した装置の一使用例を示し
たものである。

【０００７】図１においては、容器本体１は耐圧、耐腐
食性の材質からなる円筒型の容器であり、上面部はＯリ
ング15を捜着できる構造からなるフランジとなってお
り、容器本体内底部には円柱状の溝が施工されている。
また、該溝の底面部には容器本体外に至る集水管７が連
通していて、例えば幅１mm、深さ１mmの細溝２が縦およ
び横方向に互いに交錯して多数本施工されている。この
ため膜透過液は容易にかつすみやかに容器本体１の外部
に誘導して採取することができる。細溝２の上面部に接
して、例えば多孔質ステンレス板の如き透水性を有する
支持体３、支持体３の上面部に接して分離膜４、さらに
分離膜４の外周上面部に接して、例えばフッソ樹脂の如
き耐腐食性でかつ分離膜を押圧固定するために充分な弾
力性を有する基材からなるガスケット５がそれぞれ設置
されている。また、ガスケット５の上面部に接して容器
本体１と同様な材質からなる膜固定枠体６があり、止め
ネジ８によって容器本体１に押圧固定されている。さら
に、磁性体を内蔵し、フッソ樹脂などの如き耐腐食性、
耐摩耗性を有する基材からなる撹拌子９が中央部に施孔
された貫通孔を通して、分離膜中央部シーリング部材10
に円滑に回転可能に嵌合されている。なお該分離膜中央
部シーリング部材10は膜固定枠体６の中央部の挿入穴11
に挿入され、該分離膜中央シーリング部材10の底面部が
分離膜４の上面中央部に密着するように、膜固定枠体６
の頭頂部から押ネジ12によって押圧固定されている。

【０００８】しかうして、ガスケット５および膜中央部
シーリング部材10によって、分離膜４の外周端末上面部
と中央上面部とに対液シールが施され、該膜４の上面接
液部つまり有効膜面は円環面となる。また、磁性体を内
蔵した撹拌子９は膜中央部シーリング部材10の中央突起
軸を中心軸として、例えば電磁撹拌器24の如き回転伝達
手段を用いて、容器本体１の底面外部から磁気誘導によ
って、任意の速度で容易に回転させることが可能であ
り、容器本体１に注入した試験溶液を分離膜４上面部に
形成された円環面の円周に沿って、等流速で同一方向に
かつ均一に流動させることができる。また、撹拌子９の
下面端部のいずれか一方には、膜中央部シーリング部材
10の基板部外周面とガスケット５の内周面および分離膜
４の円環面とで形成される矩形状間隙の断面寸法より
も、わずかに小さめの寸法からなる撹拌羽13が付設され
ており、該撹拌羽13は撹拌子９の回転に伴って、有効膜
面近傍に介在する試験溶液を一定方向に効率よく流動さ
せる機能をもっている。さらに、撹拌羽13の構成基材
は、通常は耐腐食性の金属板または樹脂板が用いられる
が、該基材の下端部にスポンジなどの柔軟材からなる洗
浄部材を張設することにより、試験溶液の流動作用のみ
ならず膜表面部の洗浄作用も合わせて行う機能を有して
いる。

【０００９】容器本体１の上面部には容器本体１と同様
な材質からなる蓋体14がＯリング15を介してクランプ16
によって押圧固定されており、試験溶液および圧力流体
の容器外への漏洩を防止できると共に、両者の結合およ
び分割が極めて簡便に行なえることから、試験溶液の注
入および排出作業も容易に行うことができる。また、蓋
体14の上面部には容器外部への導通孔17, 18, 19が、例
えば流体導入管20および流体導出管21さらに圧力計22あ
るいは開閉バルブを接手を介してネジで連結できるよう
に開口している。

【００１０】図２は図１に示した分離膜性能試験装置の
各構成部材を組立て順に明示したものであり、図２から
明らかなように、本発明に係わる分離膜性能試験装置に
おける組立および分解作業は極めて簡便におこなえるこ
とから、容器本体１の内部洗浄操作はもとより、分離膜
４の交換操作も容易にかつすみやかに行える。したがっ
て、分離膜の性能試験を迅速に繰り返して実施すること
ができる。

【００１１】図３は図１に示した分離膜性能試験装置の
一使用例を示したものであり、容器本体１に被試験分離
膜を装着し、試験溶液を注入して密閉する。ついで、容
器本体１の底面外部に設置した回転伝達手段、例えば電
磁撹拌器24などを用いて外部から磁気誘導によって、撹
拌子９を所定速度で回転させて試験溶液を流動させなが
ら、導入孔17から加圧流体を導入して該試験溶液を所定
の圧力に加圧する。膜透過液は捕集器27に採取し、計量
および分析すればよい。また、導入孔17から容器本体１
に導入して試験溶液に圧力を伝達するための圧力流体と
しては、通常は純水を加圧して用いるが、好ましくは試
験溶液と同種の溶媒、さらに望ましくは該試験溶液を分
離膜で処理した膜透過液を加圧して使用するのがよい。
なお、圧力流体に試験溶液と同種の溶媒もしくは膜透過
液を加圧して供した場合には、容器本体１内の試験溶液
の溶質濃度あるいはコロイド成分濃度や濁質成分濃度を
常時一定に保持することが可能となり、試験時間の経過
に拘らず常に同一の条件下で安定に膜性能の判定ができ
る。圧力伝達媒体として使用する前記圧力流体は、耐圧
性および耐腐食性の基材からなる貯槽23に所定の流体を
貯えて、例えば窒素ガスなどの不活性ガスを用いて所定
の圧力に加圧して用いればよい。

【００１２】上記実施例における分離膜性能試験装置と
従来法装置による膜性能試験結果の一例を表１に示す。

【００１３】使用した被試験用分離膜は通常用いられて
いるポリスルホン素材 (分画分子量；50,000) の限外濾
過膜であり、試験溶液は蒸留水および湖水 (水素イオン
濃度7.５、濁度5.０、炭酸カルシウム80mg／Ｌ、鉄0.１
mg／Ｌ、ケイ酸11.8mg／Ｌ、ＳＳ成分45.4mg／Ｌ) を用
いた。試験条件は両方とも同一条件とし、液温20℃、操
作圧力0.５kg／cm²、試験液の膜面平均流動速度1.０ｍ
／sec であり、膜性能試験は分離膜が充分安定化したの
ち、１時間毎に膜透過液を採取して計測した。その結
果、試験液の膜面流動速度が関与しない蒸留水による膜
透過試験では本法が125.83Ｌ／ｍ²・ hr、従来法が125.
84Ｌ／ｍ²・ hrとなり、両方とも膜透過性能値は殆ど等
しい値となったが、湖水による試験では有効膜面の外周
部と中央部での試験液の膜面流動速度が異なる従来法で
は膜透過液流速が常に低い値となり、しかも試験時間の
経過と共にその値が軽減するために定常値が得られない
という欠点があった。

【００１４】一方、本法による試験結果は表１に示した
ように膜透過液流速が常に一定値となり、しかもこの傾
向は他の試験液例えばパン酵母水溶液やでん粉水溶液な
ど濁質成分を含む溶液についても同様な結果が得られて
いることから、本発明に係わる分離膜性能試験装置によ
れば長時間に亘って安定した膜性能試験値が得られると
いう利点がある。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の分離膜性能
試験装置は、被試験分離膜の接液部つまり有効膜面を円
環面とし、円環面に沿ってループ状に試験溶液を移動さ
せることによって、有効膜面全域において等速度でしか
も同一方向にかつ均一に試験溶液を流動させることを可
能にしたものであり、膜性能を正確に判定できると共
に、上記有効膜面全域において試験溶液が均一に流動す
るため、従来法の如く有効膜面上の一部に発生する不均
質な汚れを防止でき、分離膜の性能試験を長期間安定に
実施できるという利点がある。

【００１６】さらに、該分離膜性能試験装置の構成要素
の一部である導通孔17を用いて、圧力流体例えば試験溶
液と同種の溶媒あるいは膜透過液などを導入して試験を
実施すれば、試験溶液濃度を経時変化させることなく、
長期に亘って正確に膜性能を判定できるという利点があ
り、従来法の如き試験溶液濃度を保持するために必要と
された高価な送液ポンプおよび複雑な配管設備を全く要
せず、経済的にも有利なものである。さらに加えて、該
分離膜性能試験装置の構成要素の一部である撹拌羽13に
洗浄部材を付設することによって、従来法では成し得な
かった分離膜表面の洗浄が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】分離膜性能試験装置の説明図である。

【図２】分離膜性能試験装置の各構成部材および装置の
組立、分解図である。

【図３】分離膜性能試験装置の一使用例を示す説明図で
ある。

【図４】従来の分離膜性能試験装置の一例を示す説明図
である。

【図５】図４に示した分離膜性能試験装置における液流
を示す説明図である。

【図６】従来の分離膜性能試験装置の他の一例を示す説
明図である。

【図７】図６に示した分離膜性能試験装置における液流
を示す説明図である。

【符号の説明】

１容器本体２細溝３支持体４分離膜５ガスケット６膜固定枠体７集水管９撹拌子 10 膜中央部シーリング部材 13 撹拌羽 14 蓋体 17 導通孔 18 導通孔 19 導通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器本体、蓋体およびこの両間に介在す
る膜面被覆機構からなり、前記膜面被覆機構は、支持
体、分離膜、分離膜外周部シーリング部材、分離膜中央
部シーリング部材、攪拌子および膜固定枠体により構成
され、前記分離膜の外周端部は、前記分離膜外周部シー
リング部材を介して前記膜固定枠体の外周枠部で前記支
持体に押圧固定され、前記分離膜中央部シーリング部材
および前記攪拌子は前記膜固定枠体に同軸的に枢支さ
れ、前記分離膜中央部は前記膜固定枠体の軸部で前記支
持体に押圧固定され、前記分離膜外周部シーリング部材
と前記分離膜中央部シーリング部材との間に円環面の接
液部が設定され、前記円環面の接液部は、前記攪拌子で
円周に沿って流動が形成され、前記容器本体は、円形凹
部を有し、該凹部の底面部に容器本体外に至る集水管を
有し、前記蓋体は、外部への導通孔を有することを特徴
とする分離膜性能試験装置。
【請求項２】前記攪拌子の一端部に、膜面洗浄部材を
膜面と接触しかつ摺動可能に配設したことを特徴とする
請求項１に記載した分離膜性能試験装置。