分離膜、分離膜元件以及分離膜的制造方法
【專利摘要】分離膜具備：至少具有基材和分離功能層的分離膜主體；和流路材料，具有與所述分離膜主體不同的組成，被固定在所述分離膜主體的所述基材側(cè)的面上，所述流路材料被設(shè)置為：在第1方向上不連續(xù)且在第2方向上從所述分離膜主體的一端到另一端連續(xù)。
【專利說明】分離膜、分離膜元件以及分離膜的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及為了分離液體、氣體等流體所包含的成分而使用的分離膜元件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在用于除去海水和咸水等所包含的離子性物質(zhì)的技術(shù)中，作為用于節(jié)能和節(jié)約資源的工藝，利用分離膜元件的分離法的應(yīng)用正在擴大。利用分離膜元件的分離法所使用的分離膜從其孔徑和/或分離功能來看，被分類為微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜、正滲透膜。這些膜用于例如從海水、咸水以及含有有害物質(zhì)的水等進行飲用水的制造、工業(yè)用超純水的制造、以及排水處理和有價值物質(zhì)的回收等，并根據(jù)目的分離成分和分離性能而分開使用。
[0003]作為分離膜元件存在各種各樣的形態(tài)，但是在向分離膜的一面供給原流體，從另一面得到透過流體這一點上是共通的。分離膜元件通過具備捆綁起來的多個分離膜，以每I個分離膜元件的膜面積變大的方式、即每I個分離膜元件所得到的透過流體的量變大的方式形成。作為分離膜元件，配合用途、目的而提出了螺旋型、中空纖維型、板和框架(plateand frame)型、旋轉(zhuǎn)平膜型、平膜集成型等各種形狀。
[0004]例如，在反滲透過濾中廣泛使用螺旋型分離膜元件。螺旋型分離膜元件具備中心管和卷繞在中心管的周圍的層疊體。層疊體通過層疊有供給側(cè)流路材料、分離膜、以及透過側(cè)流路材料而形成。供給側(cè)流路材料向分離膜表面供給原流體，分離膜對原流體所包含的成分進行分離，透過側(cè)流路材料用于將透過分離膜從供給側(cè)流體分離出的透過側(cè)流體向中心管引導(dǎo)。由于螺旋型分離膜元件能夠?qū)υ黧w賦予壓力，所以在能夠大量取出透過流體這一點上優(yōu)選使用。
[0005]在螺旋型分離膜元件中，一般來說，為了形成供給側(cè)流體的流路，作為供給側(cè)流路材料，主要使用高分子制的網(wǎng)。另外，作為分離膜，使用層疊型的分離膜。層疊型的分離膜是具備從供給側(cè)向透過側(cè)層疊的由聚酰胺等的交聯(lián)高分子形成的分離功能層、由聚砜等的高分子形成的多孔性樹脂層、由聚對苯二甲酸乙二醇酯等高分子形成的無紡布的分離膜。另夕卜，作為透過側(cè)流路材料，以防止分離膜的下降且形成透過側(cè)的流路為目的，使用與供給側(cè)流路材料相比間隔更小的被稱為經(jīng)編(tricot)的針織物部件。
[0006]近年來，由于對減少造水成本的要求提高，要求膜元件的高性能化。例如，為了提高分離膜元件的分離性能，以及增大每單位時間的透過流體量而提出了提高各流路部件等的分離膜元件部件的性能。
[0007]具體地說，在專利文獻I中，作為透過側(cè)流路材料，提出了具備凹凸成型的板狀物的元件。在專利文獻2中，提出了通過具備板狀分離膜而不需要網(wǎng)等的供給側(cè)流路材料和/或經(jīng)編等的透過側(cè)流路材料的元件，該板狀分離膜具備有凹凸的多孔支撐體和分離活性層。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2006-247453號公報[0010]專利文獻2:日本特開2010-99590號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的問題
[0012]但是，上述的分離膜元件在提高性能、尤其在進行長時間運轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性這一點上還不充分。
[0013]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種分離膜和分離膜元件，所述分離膜和分離膜元件尤其在施加高壓力下使分離膜元件運轉(zhuǎn)時，能夠使分離除去性能穩(wěn)定化。
[0014]用于解決問題的手段
[0015]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的分離膜包含:至少具有基材和分離功能層的分離膜主體；和具有與所述分離膜主體不同的組成，在第I方向上不連續(xù)且在第2方向上從所述分離膜主體的一端到另一端呈連續(xù)狀被固定在分離膜透過側(cè)的不同原料。
[0016]該分離膜能夠適用于分離膜元件。該分離膜元件具備集水管和分離膜，所述分離膜被配置為使所述第I方向沿著所述集水管的長度方向，且被卷繞在所述集水管的周圍。
[0017]發(fā)明的效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明，能夠形成高效率且穩(wěn)定的透過側(cè)流路，從而能夠得到具有分離成分的除去性能和高透過性能這樣的高性能、高效率的分離膜元件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是表示分離膜葉片(leaf)的一個方式的分解立體圖。
[0020]圖2是表示在分離膜的長度方向(第2方向)具備連續(xù)設(shè)置的流路材料的分離膜的平面圖。
[0021]圖3是表示在分離膜的長度方向(第2方向)具備不連續(xù)設(shè)置的流路材料的分離膜的平面圖。
[0022]圖4是圖2和圖3的分離膜的剖視圖。
[0023]圖5是表示分離膜元件的一個方式的展開立體圖。
[0024]圖6是分離膜的橫面示意圖。
[0025]圖7是表示分離膜主體的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
【具體實施方式】
[0026]以下，針對本發(fā)明的一個實施方式進行詳細地說明。
[0027]〔1.分離膜〕
[0028](1-1)分離膜的概要
[0029]分離膜是能夠?qū)┙o到分離膜表面的流體中的成分進行分離而得到透過了分離膜的透過流體的膜。分離膜具備分離膜主體和配置在分離膜主體上的流路材料。
[0030]作為這樣的分離膜的例子，如圖1所示，本實施方式的分離膜I具備分離膜主體2和透過側(cè)的流路材料3。分離膜主體2具備供給側(cè)的面21和透過側(cè)的面22。
[0031]在本說明書中，分離膜主體的“供給側(cè)的面”是指，分離膜主體的兩個面中供給原流體一側(cè)的表面?！巴高^側(cè)的面”是指，與“供給側(cè)的面”相反的一側(cè)的面。在如后述那樣分離膜主體如圖7所示具備基材201和分離功能層203的情況下，一般來說，分離功能層側(cè)的面為供給側(cè)的面，基材側(cè)的面為透過側(cè)的面。
[0032]流路材料3被設(shè)置為在透過側(cè)的面22上形成流路。關(guān)于分離膜I的各部分的詳細內(nèi)容如后所述。
[0033]在圖中示出X軸、y軸、z軸的方向軸。有時將X軸稱為第I方向、y軸稱為第2方向。如圖1等所示，分離膜主體2為長方形，第I方向和第2方向與分離膜主體2的外緣平行。有時將第I方向稱為寬度方向，將第2方向稱為長度方向。
[0034](1-2)分離膜主體
[0035]<概要>
[0036]作為分離膜主體，使用具有與使用方法、目的等相應(yīng)的分離性能的膜。分離膜主體可以由單一層形成，也可以為具備分離功能層和基材的復(fù)合膜。另外，如圖7所示，在復(fù)合膜中，也可以在分離功能層203和基材201之間形成多孔支撐層202。
[0037]<分離功能層>
[0038]分離功能層的厚度并不限定于具體的數(shù)值，但在分離性能和透過性能這點上優(yōu)選為5nm以上3000nm以下。尤其在反滲透膜、正滲透膜、納濾膜中優(yōu)選為5nm以上300nm以下。
[0039]分離功能層的厚度能夠按照現(xiàn)有的分離膜的膜厚測定法為準(zhǔn)進行測定。例如，利用樹脂將分離膜包埋，通過將其切斷來制作超薄切片，對得到的切片進行染色等處理。然后，通過利用透射型電子顯微鏡觀察，能夠測定厚度。另外，在分離功能層具有褶皺構(gòu)造的情況下，在位于比多孔支撐層更靠上的位置的褶皺構(gòu)造的截面長度方向上，以50nm間隔進行測定，測定20個褶皺，能夠根據(jù)其平均而求出厚度。
[0040]分離功能層可以為具有分離功能和支撐功能這兩種功能的層，也可以僅具備分離功能。此外，“分離功能層”是指至少具備分離功能的層。
[0041]在分離功能層具有分離功能和支撐功能這兩種功能的情況下，作為分離功能層，優(yōu)選適用含有纖維素、聚偏氟乙烯、聚醚砜或聚砜作為主要成分的層。
[0042]此外，在本說明書中，“X含有Y作為主要成分”是指，X中的Y的含有率為50質(zhì)量％以上、70質(zhì)量％以上、80質(zhì)量％以上、90質(zhì)量％以上、或95質(zhì)量％以上。另外，在存在與Y相當(dāng)?shù)亩鄠€成分的情況下，這些多個成分的合計量滿足上述的范圍即可。
[0043]另一方面，作為多孔支撐層分離功能層，在孔徑控制容易且耐久性優(yōu)異這一點上優(yōu)選使用交聯(lián)高分子。尤其，在原流體中的成分的分離性能優(yōu)異這一點上，優(yōu)選使用使多官能胺和多官能酰鹵化物縮聚而成的聚酰胺分離功能層、有機無機混合功能層等。這些分離功能層能夠通過在多孔支撐層上將單體縮聚而形成。
[0044]例如，分離功能層能夠含有聚酰胺作為主要成分。這樣的膜通過利用公知的方法，將多官能胺和多官能酰鹵化物進行界面縮聚而形成。例如，在多孔支撐層涂敷多官能胺水溶液，利用風(fēng)刀等除去多余的胺水溶液，然后，通過涂敷含有多官能酰鹵化物的有機溶劑溶液，得到了聚酰胺分離功能層。
[0045]另外，分離功能層也可以具有含有Si元素等的有機-無機混合構(gòu)造。具有有機無機混合構(gòu)造的分離功能層，例如能夠含有以下的化合物(A)、(B):
[0046](A)具有烯屬不飽和基團的反應(yīng)基團和水解基團與硅原子直接結(jié)合而成的硅化合物，以及
[0047](B)除了(A)以外的化合物且具有烯屬不飽和基團的化合物。
[0048]具體地說，分離功能層可以含有化合物(A)的水解基團的縮合物以及化合物(A)和/或(B)的烯屬不飽和基團的聚合物。即，分離功能層能夠含有以下聚合物中的至少I種聚合物:
[0049].僅通過化合物(A)縮合和/或聚合而形成的聚合物、
[0050].僅化合物(B)聚合而形成的聚合物、以及
[0051].化合物(A)與化合物(B)的共聚合物。
[0052]此外，聚合物包括縮合物。另外，在化合物(A)與化合物(B)的共聚合體中，化合物(A)也可以經(jīng)由水解基團而縮合。
[0053]混合構(gòu)造能夠由公知的方法形成?；旌蠘?gòu)造的形成方法的一例如下。將含有化合物(A)和化合物(B)的反應(yīng)液涂敷于多孔支撐層。在將多余的反應(yīng)液除去之后，為了使水解基團縮合，進行加熱處理即可。作為化合物(A)和化合物(B)的烯屬不飽和基團的聚合方法，進行熱處理、電磁波照射、電子線照射、等離子照射即可。以加速聚合速度為目的，可以在分離功能層形成時添加聚合引發(fā)劑、聚合促進劑等。
[0054]此外，針對任意的分離功能層，也可以在使用前通過例如含醇水溶液、堿性水溶液使膜的表面親水化。
[0055]<多孔支撐層>
[0056]多孔支撐層是支撐分離功能層的層，也可以稱為多孔性樹脂層。
[0057]多孔支撐層所使用的材料及其形狀并沒有特別限定，但是例如也可以通過多孔性樹脂在基板上形成。作為多孔支撐層，優(yōu)選使用聚砜、醋酸纖維素、聚氯乙烯、環(huán)氧樹脂或?qū)⑦@些混合層疊而成的材料，優(yōu)選使用化學(xué)、機械、熱穩(wěn)定性高、孔徑容易控制的聚砜。
[0058]多孔支撐層對分離膜賦予機械強度，且對于離子等的分子大小小的成分不具有分離膜這樣的分離性能。多孔支撐層所具有的孔的大小和孔的分布并沒有特別限定，但是例如，多孔支撐層可以具有均勻且微細的孔，或者具有從形成分離功能層一側(cè)的表面向另一面孔徑逐漸變大這樣的孔徑的分布。另外，在任意情況下，優(yōu)選在形成分離功能層一側(cè)的表面使用原子力顯微鏡或電子顯微鏡等測定出的細孔的投影面積圓相當(dāng)徑為Inm以上IOOnm以下。尤其在界面聚合反應(yīng)性和分離功能層的保持性這一點上，優(yōu)選在多孔支撐層形成分離功能層一側(cè)的表面的孔具有3nm以上50nm以下的投影面積圓相當(dāng)徑。
[0059]多孔支撐層的厚度并沒有特別限定，但是為了對分離膜賦予強度等理由，優(yōu)選處于20μπι以上500 μ m以下的范圍，更優(yōu)選為30 μ m以上300 μ m以下。
[0060]多孔支撐層的形態(tài)能夠通過掃描型電子顯微鏡、透射型電子顯微鏡、原子顯微鏡觀察。例如若利用掃描型電子顯微鏡觀察，則在從基材剝下多孔支撐層之后，用冷凍斷裂法將其切斷而作為截面觀察的樣品。對該樣品薄薄地涂敷鉬、鉬-鈀或四氯化釕、優(yōu)選薄薄地涂敷四氯化釕，在3kV?6kV的加速電壓下利用高分辨率場發(fā)射型掃描電子顯微鏡(UHR-FE-SEM)進行觀察。高分辨率場發(fā)射型掃描電子顯微鏡可以使用日立制S-900型電子顯微鏡等。基于得到的電子顯微鏡照片，可以對多孔支撐層的膜厚、表面的投影面積圓相當(dāng)徑進行測定。
[0061]多孔支撐層的厚度、孔徑為平均值，在截面觀察下在與厚度方向垂直的方向上以20 μ m間隔進行測定，多孔支撐層的厚度為20點測定的平均值。另外，孔徑是對200個孔進行測定而得到的各投影面積圓相當(dāng)徑的平均值。
[0062]下面，對多孔支撐層的形成方法進行說明。多孔支撐層例如，可以通過將上述聚砜的N，N- 二甲基甲酰胺(以后，記為DMF)溶液在后述的基材、例如緊密編織的聚酯布或無紡布之上注型至一定的厚度，使其在水中濕凝而制造。
[0063]多孔支撐層可以按照“海水淡化研究開發(fā)進度報告辦公室(Office of SalineWater Research and Development Progress Report)，^N0.359 (1968)所記載的方法形成。此外，為了得到所希望的形態(tài)，可以對聚合物濃度、溶劑的溫度、不良溶劑進行調(diào)整。
[0064]例如，通過如下步驟可以得到多孔支撐層:將預(yù)定量的聚砜溶解于DMF，調(diào)制規(guī)定濃度的聚砜樹脂溶液。接著，在將該聚砜樹脂溶液在由聚酯布或無紡布形成的基材上涂敷至大致一定的厚度之后，在空氣中放置一定時間除去表面的溶劑，之后在凝固液中使聚砜凝固 。
[0065]< 基材 >
[0066]從分離膜主體的強度、尺寸穩(wěn)定性等的觀點來看，分離膜主體可以具有基材。作為基材，從強度、凹凸形成能力和流體透過性這些方面考慮，優(yōu)選使用纖維狀基材。
[0067]作為基材，長纖維無紡布和短纖維無紡布均可以優(yōu)選使用。尤其，由于長纖維無紡布具有優(yōu)異的制膜性，所以在使高分子聚合體的溶液流延時，能夠抑制該溶液因過浸透而浸染(裏抜K)、多孔支撐層剝離、進而由基材的起毛等而使膜不均勻化、以及產(chǎn)生小孔等的缺點。另外，基材通過由熱可塑性連續(xù)纖絲構(gòu)成的長纖維無紡布形成，與短纖維無紡布相t匕，能夠抑制高分子溶液流延時因纖維的起毛引起的不均勻化和產(chǎn)生膜缺點。進而，在對分離膜進行連續(xù)制膜時，由于對制膜方向施加張力，所以優(yōu)選使用尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異的長纖維無紡布作為基材。
[0068]長纖維無紡布，從成形性、強度這方面考慮，優(yōu)選與多孔支撐層相反一側(cè)的表層的纖維比多孔支撐層側(cè)的表層的纖維沿縱向取向得多。根據(jù)這樣的構(gòu)造，不僅通過保持強度實現(xiàn)了防止膜破損等的卓越的效果，而且也提高了對分離膜賦予凹凸時的作為包含多孔支撐層和基材的層疊體的成形性，使分離膜表面的凹凸形狀穩(wěn)定，故而優(yōu)選。
[0069]更具體地說，優(yōu)選長纖維無紡布的與多孔支撐層相反一側(cè)的表層的纖維取向度為0°以上25°以下，另外，優(yōu)選與多孔支撐層側(cè)表層的纖維取向度的取向度差為10°以上90°以下。
[0070]在分離膜的制造工序、元件的制造工序中包括加熱的工序，但是會通過加熱引起多孔支撐層或分離功能層收縮的現(xiàn)象。尤其在連續(xù)制膜中沒有賦予張力的寬度方向上，收縮顯著。通過收縮，在尺寸穩(wěn)定性等方面產(chǎn)生問題，因此，作為基材希望為熱尺寸變化率小的基材。當(dāng)在無紡布中與多孔支撐層相反一側(cè)的表層的纖維取向度與多孔支撐層側(cè)表層的纖維取向度之差為10°以上90°以下時，也能夠抑制由熱導(dǎo)致的寬度方向的變化，故而優(yōu)選。
[0071]在此，纖維取向度是表示構(gòu)成多孔支撐層的無紡布基材的纖維的方向的指標(biāo)。具體地說，纖維取向度是進行連續(xù)制膜時的制膜方向、即無紡布基材的長度方向與構(gòu)成無紡布基材的纖維之間的角度的平均值。也就是說，若纖維的長度方向與制膜方向平行，則纖維取向度為0°。另外，若纖維的長度方向與制膜方向呈直角，即與無紡布基材的寬度方向平行，則該纖維的取向度為90°。因此，纖維取向度越接近0°則表示越向縱向取向，越接近90°則表示越向橫向取向。
[0072]纖維取向度如以下那樣測定。首先，從無紡布中隨機選取小片樣品10個。接著，用掃描型電子顯微鏡以100?1000倍對該樣品的表面進行拍攝。在拍攝圖像中，按每個樣品選擇10條，對將無紡布的長度方向(縱方向、制膜方向)作為0°時的角度進行測定。也就是說，針對每I張無紡布共計對100條纖維進行角度的測定。根據(jù)針對這樣測定出的100條纖維的角度算出平均值。對得到的平均值的小數(shù)點以后第一位進行四舍五入而得到的值為纖維取向度。
[0073]就基材的厚度而言，優(yōu)選將基材與多孔支撐層的厚度的合計設(shè)定為處于30μπι以上300 μ m以下的范圍內(nèi)、或50 μ m以上250 μ m以下的范圍內(nèi)的程度。
[0074](1-3)透過側(cè)流路材料
[0075]<概要>
[0076]在分離膜主體的透過側(cè)的面以形成透過側(cè)流路的方式設(shè)置有流路材料?！耙孕纬赏高^側(cè)的流路的方式設(shè)置”是指，在分離膜被組裝于后述的分離膜元件時，以透過了分離膜主體的透過流體能夠到達集水管的方式形成流路材料。流路材料的構(gòu)成的詳細內(nèi)容如下。
[0077]<流路材料的構(gòu)成成分>
[0078]優(yōu)選流路材料3以與分離膜主體2不同的原料形成。不同的原料是指，具有與在分離膜主體2所使用的材料不同的組成的材料。尤其優(yōu)選，流路材料3的組成與分離膜主體2中的形成有流路材料3的面的組成不同，優(yōu)選與形成分離膜主體2的任意層的組成都不同。
[0079]作為構(gòu)成流路材料的成分并沒有特別限定，但是優(yōu)選使用樹脂。具體地說，在耐化學(xué)性這一點上，優(yōu)選乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂、聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烴、共聚合聚烯烴等，也能夠選擇聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂等的聚合物，可以將它們單獨使用或?qū)⑺鼈円园瑑煞N以上的混合物的方式使用。尤其，由于熱塑性樹脂容易成形，所以能夠形成均勻的形狀的流路材料。
[0080]<流路材料形狀和配置>
[0081]<< 概要 >>
[0082]以往廣泛使用的經(jīng)編為針織物，由立體交叉而成的線構(gòu)成。也就是說，經(jīng)編具有二維連續(xù)的構(gòu)造。在將這樣的經(jīng)編作為流路材料而適用的情況下，流路的高度變得小于經(jīng)編的厚度。即，無法利用整個經(jīng)編厚度作為流路的高度。
[0083]對此，作為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)例，圖1等所示的流路材料3配置為彼此不重疊。由此，本實施方式的流路材料3的高度(即厚度)能夠活用為流路的槽的高度。由此，在適用了本實施方式的流路材料3的情況下，與使用了具有與流路材料3的高度相同厚度的經(jīng)編的情況相比，流路變高。也就是說，由于流路的截面積進一步變大，所以流阻進一步變小。
[0084]另外，在各圖所示的方式中，不連續(xù)的多個流路材料3固定在I個分離膜主體2上?！安贿B續(xù)”是指，多個流路材料處于隔開間隔而設(shè)置的狀態(tài)。也就是說，在將I張分離膜中的流路材料3從分離膜主體2剝離時，得到了彼此分開的多個流路材料3。與此相對，網(wǎng)、經(jīng)編和薄膜等部件即使從分離膜主體2分離也示出連續(xù)的一體的形狀。
[0085]通過設(shè)置不連續(xù)的多個流路材料3，分離膜I在被組裝于后述的分離膜元件100時，能夠?qū)毫p失抑制為低。作為這樣的構(gòu)成的一例，在圖2中，流路材料3僅在第I方向上不連續(xù)地形成，在圖3中在第I方向和第2方向上都不連續(xù)地形成。
[0086]優(yōu)選分離膜在分離膜元件中配置為第2方向與卷繞方向一致。也就是說，在分離膜元件中，優(yōu)選分離膜被配置為第I方向與集水管6的長度方向平行，第2方向與集水管6的長度方向垂直。
[0087]流路材料3在第I方向上不連續(xù)地設(shè)置，并且被設(shè)置為在第2方向上從分離膜主體2的一端到另一端連續(xù)。也就是說，在如圖5那樣將分離膜組裝在分離膜元件上時，流路材料3被配置為從卷繞方向的分離膜I的內(nèi)側(cè)端部到外側(cè)端部連續(xù)。卷繞方向的內(nèi)側(cè)是指，分離膜上靠近集水管的一側(cè)，卷繞方向的外側(cè)是指，分離膜上遠離集水管的一側(cè)。
[0088]流路材料“在第2方向上連續(xù)”包含如下兩種情況:如圖2那樣不中斷流路材料而設(shè)置的情況，和如圖3那樣雖然存在流路材料被中斷之處但是流路材料實質(zhì)上連續(xù)的情況?！皩嵸|(zhì)上連續(xù)”方式優(yōu)選滿足在第2方向上的流路材料的間隔e (也就是說流路材料上被中斷的部分的長度)為5_以下。尤其更優(yōu)選滿足間隔e為1_以下，進而優(yōu)選為0.5mm以下。另外，在第2方向上排成一列的流路材料的從最前頭到最末尾所包含的間隔e的合計值優(yōu)選為IOOmm以下，更優(yōu)選為30mm以下，進而優(yōu)選為3mm以下。此外，在圖2的方式中，間隔e為O (零)。
[0089]在如圖2那樣流路材料3沒有中斷而設(shè)置的情況下，能夠抑制壓濾時膜下降。膜下降是指膜下降至流路而使流路狹窄。
[0090]在圖3中，流路材料3不僅在第I方向上還在第2方向上不連續(xù)地設(shè)置。也就是說，流路材料3在長度方向上隔開間隔而設(shè)置。但是，如上所述，通過流路材料3在第2方向上實質(zhì)上連續(xù)，能夠抑制膜下降。另外，這樣，通過在2個方向上設(shè)置不連續(xù)的流路材料3，由于流路材料與流體的接觸面積變小所以壓力損失變小。該方式也可以說是流路5具備分支點的結(jié)構(gòu)。也就是說，在圖3的結(jié)構(gòu)中，透過流體一邊在流路5流動，一邊被流路材料3分開，進而能夠在下游合流。
[0091]如上所述，在圖2中，流路材料3被設(shè)置為在第I方向上從分離膜主體2的一端到另一端連續(xù)。另外，在圖3中，在第I方向上流路材料3被劃分成多個部分，但是這些多個部分被設(shè)置為從分離膜主體2的一端到另一端排列。
[0092]流路材料“被從分離膜主體的一端到另一端設(shè)置”包含如下兩種方式:流路材料被設(shè)置到分離膜主體2的邊緣的方式、和在邊緣附近存在沒有設(shè)置流路材料的區(qū)域的方式。也就是說，流路材料以能夠形成透過側(cè)的流路的程度在第2方向上分布即可，在分離膜主體也可以存在沒有設(shè)置流路材料的部分。例如，在透過側(cè)的面的與其他分離膜的粘接部分無需設(shè)置流路材料。另外，根據(jù)其他的規(guī)格上或制造上的理由，在分離膜的端部等的一部分的位置也可以設(shè)置沒有配置流路材料的區(qū)域。
[0093]在第I方向上，流路材料3也能夠在分離膜主體的整體范圍內(nèi)大致均等地分布。但是，與在第2方向上的分布同樣地，透過側(cè)的面的與其他分離膜的粘接部分無需設(shè)置流路材料。另外，根據(jù)其他的規(guī)格上或制造上的理由，在分離膜的端部等的一部分的位置也可以設(shè)置沒有配置流路材料的區(qū)域。
[0094]< <分離膜主體和流路材料的尺寸> >
[0095]如圖2?圖4所示，a?f指以下值。[0096]a:分離膜主體2的長度
[0097]b:在分離膜主體2的寬度方向上的流路材料3的間隔
[0098]c:流路材料的高度(流路材料3與分離膜主體2的透過側(cè)的面22的高度差)
[0099]d:流路材料3的寬度
[0100]e:在分離膜主體2的長度方向上的上述流路材料的間隔
[0101]f:流路材料3的長度
[0102]值a?f的測定能夠使用例如市面上出售的形狀測定系統(tǒng)或顯微鏡等。各值通過在I張分離膜利用30處以上進行測定，并將這些值合計得到的值除以測定總處的數(shù)量來算出平均值而求出。這樣，至少30處的測定的結(jié)果所得到的各值滿足上述范圍即可。
[0103](分離膜主體的長度a)
[0104]長度a是在第2方向上的從分離膜主體2的一端到另一端的距離。在該距離非恒定的情況下，在I張分離膜主體2利用30個處以上的位置來測定該距離，能夠通過求出平均值而得到長度a。
[0105](第I方向上的流路材料間隔b)
[0106]在第I方向上的流路材料3的間隔b相當(dāng)于流路5的寬度。在I個截面上I個流路5的寬度非恒定的情況下，也就是說在相鄰的2個流路材料3的側(cè)面不平行的情況下，在I個截面內(nèi)，測定I個流路5的寬度的最大值和最小值的平均值，算出其平均值。如圖4所示，在垂直于第2方向的截面上，在流路材料3示出上窄下寬的梯形形狀的情況下，首先，對相鄰的2個流路材料3的上部間的距離和下部間的距離進行測定，算出其平均值。在任意的30處以上的截面上，測定流路材料3的間隔，在各自的截面上算出平均值。然后，通過進一步算出這樣得到的平均值的算術(shù)平均值，從而算出間隔b。
[0107]雖然隨著間隔b變大，壓力損失變小，但是容易發(fā)生膜下降。相反地雖然間隔b越小、則膜下降越難發(fā)生，但是壓力損失變大。在考慮壓力損失時，優(yōu)選間隔b為0.05_以上、0.2mm以上或0.3mm以上。另外，在抑制膜下降方面，優(yōu)選間隔b為5mm以下、3mm以下、2mm以下、或0.8mm以下。
[0108]這些上限和下限可以任意組合。例如，優(yōu)選間隔b為0.2mm以上5mm以下，若處于該范圍，則能夠抑制膜下降并減小壓力損失。間隔b更優(yōu)選為0.05mm以上3mm以下，進而0.2mm以上2_以下，進而更優(yōu)選0.3mm以上0.8mm以下。
[0109](流路材料的高度c)
[0110]高度c是流路材料與分離膜主體的表面的高度差。如圖4所示，高度c是垂直于第2方向的截面上的流路材料3的最高的部分與分離膜主體的透過側(cè)面的高度之差。即，在高度上，沒有考慮含浸在基材中的部分的厚度。高度c是針對30處以上的流路材料3測定高度、進行平均而得到的值。流路材料的高度c可以通過觀察同一平面內(nèi)的流路材料的截面而得到，也可以通過觀察多個平面內(nèi)的流路材料的截面而得到。
[0111]高度c能夠根據(jù)元件的使用條件和目的等而適當(dāng)選擇，但是例如也可以如下那樣設(shè)定。
[0112]高度c大的情況下，流阻變小。因此，優(yōu)選高度c為0.03mm以上、0.05mm以上或
0.1mm以上。其另一方面，高度c小的情況下，每I個元件所填充的膜的數(shù)量變多。因此，優(yōu)選高度c為0.8mm以下、0.4mm以下或0.32mm以下。這些上限和下限能夠組合，例如，優(yōu)選高度c為0.03mm以上0.8mm以下，優(yōu)選為0.05mm以上0.4mm以下，進而優(yōu)先為0.1mm以上0.32mm 以下。
[0113]另外，優(yōu)選相鄰的2個流路材料的高度差為小。由于在高度差大時，在壓濾時會發(fā)生分離膜的變形，所以有時分離膜發(fā)生缺陷。優(yōu)選相鄰的2個流路材料的高度差為0.1mm以下，更優(yōu)選為0.06mm以下，進而優(yōu)選為0.04mm以下。
[0114]根據(jù)同樣的理由，優(yōu)選設(shè)置于分離膜的全部流路材料的最大高度差為0.25mm以下，尤其優(yōu)選為0.1mm以下，進而優(yōu)選為0.03mm以下。
[0115](流路材料的寬度d)
[0116]流路材料3的寬度d如下那樣測定。首先，在垂直于第I方向的I個截面上，算出I個流路材料3的最大寬度和最小寬度的平均值。也就是說，在如圖4所示的上部窄下部寬的流路材料3中，測定流路材料下部的寬度和上部的寬度，算出其平均值。在至少30處的截面算出這樣的平均值，通過算出其算術(shù)平均，能夠算出每I張膜的寬度d。
[0117]優(yōu)選流路材料3的寬度d為0.2mm以上或0.3mm以上。通過使寬度d為0.2mm以上，即使在分離膜元件的運轉(zhuǎn)時對流路材料3施加壓力，也能夠保持流路材料的形狀從而穩(wěn)定地形成透過側(cè)流路。優(yōu)選寬度d為2mm以下或1.5mm以下。通過使寬度d為2mm以下，能夠充分確保透過側(cè)的流路。
[0118]通過使流路材料的寬度比第2方向上的流路材料間隔b寬，能夠分散施加于流路材料的壓力。
[0119]流路材料3以其長度比其寬度大的方式形成。這樣長的流路材料3也被稱為“壁狀物”。
[0120](第2方向上的流路材料間隔e)
[0121 ] 在第2方向上的流路材料3的間隔e為在第2方向上相鄰的流路材料3間的最短距離。如圖2所示，在流路材料3在第2方向上從分離膜主體2的一端到另一端(在分離膜元件內(nèi)，從卷繞方向的內(nèi)側(cè)端部到外側(cè)端部)連續(xù)設(shè)置的情況下，間隔e為0_。另外，如圖3所示，在流路材料3在第2方向上被中斷的情況下，優(yōu)選間隔e為5mm以下，更優(yōu)選為Imm以下，進而優(yōu)選為0.5mm以下。通過使間隔e在上述范圍內(nèi)，即使發(fā)生膜下降也能夠減小對膜的機械的負荷，從而能夠使由流路堵塞導(dǎo)致的壓力損失比較小。此外，間隔e的下限為 Omnin
[0122](流路材料的長度f)
[0123]流路材料3的長度f為分離膜主體2的在長度方向(也就是說第2方向)上的流路材料3的長度。長度f通過在I張分離膜I內(nèi)對30個以上的流路材料3的長度進行測定并算出其平均值而求出。流路材料的長度f為分離膜主體的長度a以下即可。在流路材料的長度f與分離膜主體的長度a同等時是指，流路材料3從分離膜I的卷繞方向內(nèi)側(cè)端部向外側(cè)端部連續(xù)地設(shè)置。長度f優(yōu)選為IOmm以上或20mm以上。通過使長度f為IOmm以上，在壓力下也能夠確保流路。
[0124](尺寸a_f的關(guān)系)
[0125]如上所述，本實施方式的流路材料與具有現(xiàn)有的經(jīng)編這樣的連續(xù)形狀的流路材料相比能夠減小壓力損失。換言之，根據(jù)本實施方式的技術(shù)，即使壓力損失同等，與現(xiàn)有技術(shù)相比也能夠增大葉片長。若能夠增大葉片長，則能夠減少葉片數(shù)。[0126]通過將尺寸a_f設(shè)定為滿足以下的數(shù)式，尤其可以減少葉片數(shù)。
[0127]i ) a2f2 (b+c)2 (b+d) X l(T6/b3c3 (e+f)2 ≤ 1400 且
[0128]ii) 850 ≤ a ≤7000 且
[0129]iii)b ≤ 2 且
[0130]iv)c≤0.5且
[0131]v) 0.15 ≤ df/ (b+d) (e+f) ≤ 0.85
[0132]這樣，通過在透過側(cè)以預(yù)定的方式設(shè)置流路材料，由于與具有現(xiàn)有的經(jīng)編那樣的連續(xù)形狀的流路材料相比減小了壓力損失，所以能夠使葉片長變長。由此，即使減少每I個分離膜元件的葉片數(shù)，也能夠提供分離性能優(yōu)異的分離膜元件。
[0133]此外，在上述的數(shù)式中，長度單位可采用mm。
[0134](形狀)
[0135]流路材料的形狀并沒有特別限定，但是可選擇減少流路的流阻、使透過時的流路穩(wěn)定化的形狀。在這些方面，在垂直于分離膜的面方向的任意截面上，流路材料的形狀可以為直柱狀、梯形形狀、曲柱狀、或它們的組合。
[0136]在流路材料的截面形狀為梯形的情況下，若上底的長度與下底的長度之差過大，則與較小一方接觸的膜在壓濾時容易發(fā)生膜下降。例如，在流路材料的上底比下底短的情況下，在這之間的流路中，上部的寬度比下部的寬度寬。由此，上方的膜容易向下方下降。因此，為了抑制這樣的下降，優(yōu)選上底的長度相對流路材料的下底的長度的比率為0.6以上
1.4以下，進而優(yōu)選為0.8以上1.2以下。
[0137]流路材料可以以越向上部寬度越減小的方式形成，相反地也可以以越向上部寬度越擴大的方式形成，也可以與距分離膜表面的高度無關(guān)地，以具有相同寬度的方式形成。
[0138]但是，只要處于壓濾時的流路材料崩塌不明顯的范圍內(nèi)，則在流路材料的截面上，其上邊可以帶有圓角。
[0139]若流路材料為熱塑性樹脂，則通過變更處理溫度和選擇的熱塑性樹脂的種類，能夠自由地調(diào)整流路材料的形狀，以能夠滿足所要求的分離特性、透過性能的條件。
[0140]另外，在流路材料的分離膜的平面方向上的形狀如圖2和圖3所示，作為整體可以為直線狀，作為其他的形狀，例如可以為曲線狀、鋸齒狀、波線狀。另外，在這些形狀中，流路材料也可以為虛線狀。
[0141]另外，在流路材料的分離膜的平面方向上的形狀為直線狀的情況下，相鄰的流路材料可以互相大致平行地配置?！按笾缕叫械嘏渲谩卑?例如，流路材料在分離膜上不交叉、相鄰的2個流路材料的長度方向所形成的角度為0°以上30°以下，上述角度為0°以上15°以下，以及上述角度為0°以上5°以下等。
[0142]另外，優(yōu)選流路材料的長度方向與集水管的長度方向所形成的角度為60°以上120°以下，更優(yōu)選為75°以上105°以下，進而優(yōu)選85°以上95°以下。通過使流路材料的長度方向與集水管的長度方向所形成的角度處于上述范圍，能夠使透過水高效地收集于集水管。
[0143]為了穩(wěn)定形成流路，優(yōu)選在分離膜元件中能夠抑制對分離膜主體加壓時的分離膜主體的下降。為此，優(yōu)選增大分離膜主體與流路材料的接觸面積，也就是說增大相對于分離膜主體的面積的流路材料的面積(對于分離膜主體的膜面的投影面積)。另一方面，為了減少壓力損失，優(yōu)選擴大流路的截面積。就流路的截面而言，優(yōu)選確保擴大與流路的長度方向垂直的分離膜主體和流路材料的接觸面積，并且為了確保擴大流路的截面積，優(yōu)選流路的截面形狀為凹透鏡狀。另外，流路材料3在與卷繞方向垂直的方向上的截面形狀上，可以為寬度不變化的直柱狀。另外，只要處于對分離膜性能不產(chǎn)生影響的范圍內(nèi)，則在與卷繞方向垂直的方向上的截面形狀，可以為寬度存在變化這樣的梯形形狀的壁狀物、橢圓柱、橢圓錐、四角錐或半球這樣的形狀。
[0144]流路材料的形狀并不限定于圖1-圖3所示的形狀。在分離膜主體的透過側(cè)的面上，例如，如熱熔法這樣，在通過使熔融后的材料固定來配置流路材料的情況下，通過變更處理溫度、選擇的熱熔用樹脂的種類，能夠自由地調(diào)整流路材料的形狀，以使其能夠滿足所要求的分離特性和透過性能的條件。
[0145]在圖1-圖3中，流路材料3的平面形狀在長度方向上為直線狀。但是，流路材料3相對于分離膜主體2的表面而凸起，并且只要處于不損害作為分離膜元件所希望的效果的范圍內(nèi)，則能夠變更成其他的形狀。即，流路材料的平面方向上的形狀也可以為曲線狀和波線狀等。另外，I個分離膜所包含的多個流路材料也可以以寬度和長度的至少一方彼此不同的方式形成。
[0146](投影面積比)
[0147]流路材料相對于分離膜的透過側(cè)的面的投影面積比，尤其在減少透過側(cè)流路的流阻、使流路穩(wěn)定形成這一點上，優(yōu)選為0.03以上0.85以下，更優(yōu)選為0.15以上0.85以下，進而優(yōu)選為0.2以上0.75以下，進而更優(yōu)選為0.3以上0.6以下。此外，投影面積比是指，將分離膜以5cmX5cm切出，將向與分離膜的面方向平行的平面投影時得到的流路材料的投影面積除以切出面積(25cm2)得到的值。另外，該值可以用上述的式df/ (b+d) (e+f)表
/Jn ο
[0148](缺陷率)
[0149]透過了分離膜的水通過透過側(cè)流路5而收集于集水管6。在分離膜中，透過了遠離集水管的區(qū)域，也就是說透過了卷繞方向外側(cè)的端部附近的區(qū)域(圖5中的靠近右側(cè)端部的區(qū)域)的水在前往集水管6期間，與透過了卷繞方向上更靠近內(nèi)側(cè)的區(qū)域的水合流而前往集水管6。因此，在透過側(cè)流路中，遠離集水管6的一方所存在的水量較少。
[0150]因此，在卷繞方向外側(cè)的端部附近的區(qū)域，即使不存在透過側(cè)流路材料、在該區(qū)域的流阻變高，對元件整體的造水量產(chǎn)生的影響也輕微。根據(jù)同樣的理由，在卷繞方向外側(cè)的端部附近的區(qū)域，即使流路材料的形成精度低、形成流路材料的樹脂在第I方向上連續(xù)涂敷，對作為元件的造水量產(chǎn)生的影響也小。在該區(qū)域，在分離膜主體的面方向(x-y平面)上進行無間隙涂敷的情況也同樣。
[0151]因此，若將在分離膜主體2的卷繞方向外側(cè)端部設(shè)置的區(qū)域、即沒有形成透過側(cè)流路材料的區(qū)域、或透過側(cè)流路材料被設(shè)置為在第I方向上連續(xù)(在第I方向上沒有隔開間隔而設(shè)置透過側(cè)流路材料)的區(qū)域設(shè)為R3，則區(qū)域R3的長度L3相對于分離膜葉片整體的長度LI (相當(dāng)于上述的“a”。)所占的比例可以為0%，優(yōu)選為30%以下，進而優(yōu)選為10%以下，尤其優(yōu)選為3%以下。將該比例稱為缺陷率。缺陷率在圖6中以(L3/L1) X 100表示。
[0152]在圖6中，由于在區(qū)域R3沒有設(shè)置流路材料，所以L3表示從分離膜主體2的卷繞方向外側(cè)的端部到透過側(cè)流路材料3的卷繞方向外側(cè)的端部的距離。[0153]〔2.分離膜元件〕
[0154](2-1)概要
[0155]如圖4所示，分離膜元件100具備集水管6和上述的任意結(jié)構(gòu)，具備卷繞在集水管6的周圍的分離膜I。另外，分離膜元件100還具備未圖示的端板等的部件。
[0156](2-2)分離膜
[0157]< 概要 >
[0158]分離膜I卷繞在集水管6的周圍，被配置為寬度方向沿著集水管6的長度方向。其結(jié)果，分離膜I被配置為長度方向沿著卷繞方向。
[0159]因此，作為壁狀物的流路材料3在分離膜I的透過側(cè)的面22被配置為至少在集水管6的長度方向呈不連續(xù)狀。也就是說，流路5以在卷繞方向上從分離膜的外側(cè)端部到內(nèi)側(cè)端部連續(xù)的方式形成。其結(jié)果，透過水容易到達中心管，即流阻變小，因此能夠得到很大的造水量。
[0160]“卷繞方向的內(nèi)側(cè)”和“卷繞方向的外側(cè)”如圖5所示。也就是說，“卷繞方向的內(nèi)側(cè)端部”和“卷繞方向的外側(cè)端部”分別相當(dāng)于分離膜I中靠近集水管6 —方的端部和遠離集水管6 —方的端部。
[0161]如上所述，由于流路材料不到達分離膜的邊緣也可，所以，例如，可以在卷繞方向上的信封狀膜的外側(cè)端部、和集水管長度方向上的信封狀膜的端部不設(shè)置流路材料。
[0162]<膜葉片和信封狀膜>
[0163]如圖1所示，分離膜形成膜葉片4 (在本說明書中，有時僅稱為“葉片”。)。在葉片4中，分離膜I被配置為，供給側(cè)的面21隔著未圖示的供給側(cè)流路材料與其他分離膜7的供給側(cè)的面71相對。在分離膜葉片4中，在彼此相對的分離膜的供給側(cè)的面之間形成供給側(cè)流路。
[0164]進而，通過使2張膜葉片4重疊，分離膜I和與分離膜I的透過側(cè)的面22相對的其他膜葉片的分離膜7形成信封狀膜。在信封狀膜中，在相對的透過側(cè)的面之間，在分離膜的長方形狀中，僅在卷繞方向內(nèi)側(cè)的一邊開放，在其他三邊封固，以使透過水在集水管6中流動。透過水通過該信封狀膜與供給水隔離。
[0165]作為封固，可以列舉通過粘接劑或熱熔等來粘接的方式、通過加熱或激光等來熔合的方式、和夾入橡膠制片的方式。利用粘接進行的封固由于最簡便且效果高因而特別優(yōu)選。
[0166]另外，在分離膜的供給側(cè)的面，卷繞方向上的內(nèi)側(cè)端部通過折疊或封固而封閉。通過使分離膜的供給側(cè)面不進行折疊而被封固，可使得難以發(fā)生分離膜的端部的撓曲。通過抑制在折痕附近發(fā)生撓曲，能夠抑制在卷繞時分離膜間產(chǎn)生空隙和由該空隙導(dǎo)致的泄漏的發(fā)生。
[0167]這樣通過抑制泄漏的發(fā)生，提高了信封狀膜的回收率。信封狀膜的回收率如下求出。即，在水中進行分離膜元件的空氣泄漏測試(air leak test)，對發(fā)生了泄漏的信封狀膜數(shù)進行計數(shù)?；谠撚嫈?shù)結(jié)果，將(發(fā)生了空氣泄漏的信封狀膜的數(shù)量/供評價的信封狀膜的數(shù)量)的比率作為信封狀膜的回收率算出。
[0168]具體的空氣泄漏測試的方法如以下。對分離膜元件的中心管的端部進行封固，從另一方的端部注入空氣。注入的空氣通過集水管的孔到達分離膜的透過側(cè)，但是如上所述當(dāng)分離膜的折疊不充分且在折痕附近發(fā)生了撓曲而存在空隙時，空氣會向該空隙移動。其結(jié)果，空氣向分離膜的供給側(cè)移動，空氣從分離膜元件的端部(供給側(cè))到達水中。這樣可以以產(chǎn)生氣泡的方式確認空氣泄漏。
[0169]在通過折疊而形成分離膜葉片的情況下，葉片越長(也就是說原分離膜越長)、分離膜的折疊所需的時間就越長。但是，通過不折疊而封固分離膜的供給側(cè)面，即使葉片長也能夠抑制制造時間的增長。
[0170]此外，在分離膜葉片和信封狀膜中，彼此相對的分離膜(圖1中的分離膜I和分離膜7)可以具備相同的結(jié)構(gòu)，也可以具備不同的結(jié)構(gòu)。即，在分離膜元件中，在相對的2張透過側(cè)的面中的至少一方設(shè)置上述的透過側(cè)流路材料即可，因此，具備透過側(cè)流路材料的分離膜和不具備透過側(cè)流路材料的分離膜可以交替重疊。但是，為了便于說明，在分離膜元件和與其相關(guān)的說明中，“分離膜”包括不具備透過側(cè)流路材料的分離膜(例如具備與分離膜主體相同結(jié)構(gòu)的膜)。
[0171]在透過側(cè)的面或供給側(cè)的面，彼此相對的分離膜可以為2張不同的分離膜，也可以為I張膜被折疊而成的分離膜。
[0172](2-3)透過側(cè)流路
[0173]如上所述，分離膜I具備透過側(cè)流路材料3。通過透過側(cè)流路材料3，在信封狀膜的內(nèi)側(cè)、也就是說相對的分離膜的透過側(cè)的面之間形成透過側(cè)流路。
[0174](2-4)供給側(cè)流路
[0175](流路材料)
[0176]分離膜元件100在交疊的分離膜的供給側(cè)的面之間，具備相對于分離膜I的投影面積比超過O且低于I的流路材料(未圖示)。優(yōu)選供給側(cè)流路材料的投影面積比為0.03以上0.50以下，進而優(yōu)選為0.10以上0.40以下，尤其優(yōu)選為0.15以上0.35以下。通過使投影面積比為0.03以上0.50以下，能夠?qū)⒘髯枰种茷楸容^小。此外，投影面積比是指，將分離膜和供給側(cè)流路材料以5cmX5cm切出，將供給側(cè)流路材料在與分離膜的面方向平行的平面投影時得到投影面積除以切出面積得到的值。
[0177]供給側(cè)流路材料的高度如后述那樣在考慮各性能的平衡、運轉(zhuǎn)成本時，優(yōu)選超過0.5mm且為2.0mm以下，進而優(yōu)選為0.6mm以上1.0mm以下。
[0178]供給側(cè)流路材料的形狀并沒有特別限定，可以具有連續(xù)形狀，也可以具有不連續(xù)的形狀。作為具有連續(xù)形狀的流路材料，可以列舉薄膜和網(wǎng)這樣的部件。在此，連續(xù)形狀是指，在實質(zhì)上流路材料的整個范圍內(nèi)連續(xù)。連續(xù)形狀以不會發(fā)生造水量降低等的不良的程度而可以包括流路材料在一部分不連續(xù)的處所。另外，就“不連續(xù)”的定義而言，如針對透過側(cè)的流路材料已說明的那樣。此外，供給側(cè)流路材料的原料沒有特別的限定，與分離膜相同的原料或不同的原料都可以。
[0179](凹凸加工)
[0180]另外，替代在分離膜供給側(cè)配置供給側(cè)流路材料，可以通過壓花成形、水壓成形、壓延加工這樣的方法在分離膜的供給側(cè)賦予高度差。
[0181]作為壓花成形法，可以列舉例如輥壓花加工等，實施時的壓力、處理溫度可根據(jù)分離膜的融點而適當(dāng)決定。例如，在分離膜具有包含環(huán)氧樹脂的多孔支撐層的情況下，優(yōu)選線壓為lOkg/cm以上60kg/cm以下，優(yōu)選加熱溫度為40°C以上150°C以下。另外，在具有包含聚砜等的耐熱性樹脂的多孔支撐層的情況下，優(yōu)選線壓為lOkg/cm以上70kg/cm以下，優(yōu)選輥加熱溫度為70°C以上160°C以下。只要是輥壓花加工則在任何情況下都優(yōu)選卷取速度為Im/分以上20m/分以下。
[0182]在實施壓花加工的情況下，輥的圖案的形狀并沒有特別限定，但是重要的是，減少流路的流阻并且使在流體向分離膜元件供給、透過時的流路穩(wěn)定化。從這些方面考慮，從表面上部觀察到的形狀有橢圓、圓、長圓、梯形、三角形、長方形、正方形、平行四邊形、菱形、不定形，立體地看可以使用:將從表面上部看到的形狀直接在表面方向上成型得到的形狀，以擴大的形狀成型得到的形狀，以變窄的形狀成型得到的形狀。
[0183]能夠通過壓花加工賦予的分離膜的供給側(cè)表面的高度差可以通過變更加壓熱處理條件而自由地調(diào)整，以滿足分離特性、水透過性能所要求的條件。然而，在分離膜的供給側(cè)表面的高度差過深時，流阻變小，但是在元件化的情況下能夠填充到容器的膜葉片數(shù)變少。在高度差小時，流路的流阻變大，分離特性、水透過性能會降低。因此，元件的造水能力降低，用于增加造水量的運轉(zhuǎn)成本變高。
[0184]因此，在考慮上述的各性能的平衡、運轉(zhuǎn)成本時，在分離膜中，優(yōu)選分離膜的供給側(cè)表面的高度差超過0.5mm且為2.0mm以下,進而優(yōu)選為0.6mm以上1.0mm以下。
[0185]分離膜的供給側(cè)表面的高度差能夠通過與上述的分離膜透過側(cè)的高度差情況相同的方法求出。
[0186]優(yōu)選槽寬為0.2mm以上IOmm以下，更優(yōu)選為0.5mm以上3mm以下。
[0187]間距可以在槽寬的10分之I以上50倍以下之間進行適當(dāng)設(shè)計。槽寬是指在存在高度差的表面沉陷部位的寬度，間距是指存在高度差的表面的從高處的最高點到相鄰的高處的最高點的水平距離。
[0188]通過壓花加工而成凸起的部分的投影面積比，根據(jù)與供給側(cè)流路材料的情況同樣的理由，優(yōu)選為0.03以上0.5以下，進而優(yōu)選為0.10以上0.40以下，尤其優(yōu)選為0.15以上0.35以下。
[0189]分離膜的面的“高度差”是指，在配置由不同原料形成的流路材料的情況下，分離膜主體的表面與流路材料的頂點的高度差(也就是說流路材料的高度)，在對分離膜主體進行凹凸加工的情況下，為凹部與凸部的高度差。
[0190](2-5)集水管
[0191]集水管6構(gòu)成為透過水在其中流動即可，材質(zhì)、形狀、大小等并沒有特別限定。作為集水管6，例如，可以使用圓筒狀的部件，該圓筒狀的部件具有設(shè)置有多個孔的側(cè)面。
[0192]〔3.分離膜元件的制造方法〕
[0193](3-1)分離膜主體的制造
[0194]分離膜主體的制造方法如上所述，但是簡單匯總?cè)缦隆?br> [0195]在良溶劑中溶解樹脂，使得到的樹脂溶液在基材上流延并浸潰在純水中使多孔支撐層與基材復(fù)合。然后，如上所述，在多孔支撐層上形成分離功能層。進而，根據(jù)需要為了提高分離性能、透過性能，實施氯、氧、堿、亞硝酸等的化學(xué)處理，進而清洗單體等而制作分離膜主體的連續(xù)片。
[0196]此外，在化學(xué)處理之前或之后，也可以通過壓花等在分離膜主體上形成凹凸。
[0197](3-2)透過側(cè)流路材料的配置[0198]分離膜的制造方法包括在分離膜主體的透過側(cè)的面上設(shè)置不連續(xù)的流路材料的工序。該工序可以在分離膜制造任何時刻進行。例如，流路材料可以在在基材上形成多孔支撐層之前設(shè)置，可以在設(shè)置多孔支撐層之后且形成分離功能層之前設(shè)置，也可以在形成分離功能層之后、實施上述的化學(xué)處理之前或之后進行。
[0199]配置流路材料的方法，例如，包括將柔軟的材料配置在分離膜上的工序和使其固化的工序。具體地說，可以在流路材料的配置中利用紫外線固化樹脂、化學(xué)聚合、熱熔、干燥等。尤其，優(yōu)選使用熱熔，具體地說，包括利用熱使樹脂等的材料軟化的(即進行熱熔融)工序、將軟化后的材料配置在分離膜上的工序、和通過將該材料冷卻而固化從而固定于分離膜上的工序。
[0200]作為配置流路材料的方法，例如，可以列舉涂敷、印刷、噴霧等。另外，作為所使用的設(shè)備，可以列舉噴嘴型的熱熔涂敷器、噴涂型的熱熔涂敷器、扁平噴嘴型的熱熔涂敷器、輥型涂敷器、擠壓型涂敷器、印刷機、噴霧器等。
[0201](3-3)供給側(cè)流路的形成
[0202]在供給側(cè)流路材料為由與分離膜主體不同的原料形成的不連續(xù)的部件的情況下，在供給側(cè)流路材料的形成中，可以適用與透過側(cè)流路材料的形成相同的方法和定時。
[0203]另外，也可以不用與分離膜主體不同的原料形成供給側(cè)流路材料，而能夠通過壓花成形、水壓成形、壓延加工這樣的方法對分離膜的供給側(cè)賦予高度差。
[0204]作為壓花成形法，可以列舉例如輥壓花加工等，實施時的壓力、處理溫度可根據(jù)分離膜的融點而適當(dāng)決定。例如在分離膜具有包含環(huán)氧樹脂的多孔支撐層的情況下，優(yōu)選線壓為lOkg/cm以上60kg/cm以下，優(yōu)選加熱溫度為40°C以上150°C以下。另外，在具有包含聚砜等的耐熱性樹脂的多孔支撐層的情況下，優(yōu)選線壓為lOkg/cm以上70kg/cm以下，優(yōu)選輥加熱溫度為70°C以上160°C以下。只要為輥壓花加工則在任何情況下都優(yōu)選卷取速度為Im/分以上20m/分以下。
[0205]在實施壓花加工的情況下，輥的圖案的形狀并沒有特別限定，但是重要的是，減少流路的壓力損失，且使在流體向分離膜元件供給、透過時的流路穩(wěn)定化。從這些方面考慮，從表面上部觀察到的形狀，可以采用橢圓、圓、長圓、梯形、三角形、長方形、正方形、平行四邊形、菱形、不定形等。另外，從立體來看，可以形成為在高度越高處寬度越小，相反地也可以形成為在越高處寬度越寬，也可以與高度無關(guān)而以相同寬度形成。
[0206]能夠通過壓花加工賦予的分離膜的供給側(cè)表面的高度差可以通過變更加壓熱處理條件而自由地調(diào)整，以滿足分離特性、水透過性能所要求的條件。
[0207]此外，如以上所述，供給側(cè)流路的形成在通過將供給側(cè)流路材料固定于分離膜主體而進行的情況下，或者在通過對膜進行凹凸加工而進行的情況下，這些供給側(cè)流路的形成工序也可以看作分離膜的制造方法中的一個工序。
[0208]在供給側(cè)流路為網(wǎng)等連續(xù)形成的部件的情況下，通過在分離膜主體配置透過側(cè)流路材料而制造了分離膜之后，將該分離膜和供給側(cè)流路材料交疊即可。
[0209](3-4)分離膜葉片的形成
[0210]如上所述，分離膜葉片可以通過折疊分離膜以使供給側(cè)的面向內(nèi)側(cè)而形成，也可以通過使分開的2張分離膜貼合而形成。
[0211]優(yōu)選分離膜元件的制造方法具備將分離膜的卷繞方向上的內(nèi)側(cè)端部在供給側(cè)的面進行封固的工序。在封固的工序中，將2張分離膜以彼此的供給側(cè)的面相對的方式重疊。進而，將重疊而成的分離膜的卷繞方向上的內(nèi)側(cè)端部、也就是說圖5中的左側(cè)端部進行封固。
[0212]作為進行“封固”的方法，可以列舉通過粘接劑或熱熔等實現(xiàn)的粘接、通過加熱或激光等實現(xiàn)的熔合、以及夾入橡膠制片的方法。利用粘接實現(xiàn)的封固由于最簡便且效果高因而尤其優(yōu)選。
[0213]此時，可以在重疊而成的分離膜的內(nèi)側(cè)配置與分離膜另外形成的供給側(cè)流路材料。如上所述，通過壓花或樹脂涂敷等重新在分離膜的供給側(cè)的面設(shè)置高度差，也能夠省略供給側(cè)流路材料的配置。
[0214]供給側(cè)的面的封固和透過側(cè)的面的封固(信封狀膜的形成)哪一個先進行都可以，也可以一邊使分離膜重疊，一邊并行進行供給側(cè)的面的封固和透過側(cè)的面的封固。但是，為了抑制卷繞時在分離膜發(fā)生皺折，優(yōu)選寬度方向端部的粘接劑或熱熔的固化等、也就是說用于形成信封狀膜的固化等在卷回的結(jié)束后完成，以允許相鄰的分離膜因卷繞而在長度方向上偏移。
[0215](3-5)信封狀膜的形成
[0216]通過使I張分離膜以透過側(cè)面向內(nèi)側(cè)的方式折疊而貼合，或者使2張分離膜以透過側(cè)面向內(nèi)側(cè)的方式重疊而貼合，能夠形成信封狀膜。在長方形狀的信封狀膜中，以僅長度方向一端開口的方式封固其他3邊。封固可通過由粘接劑或熱熔等實現(xiàn)的粘接、通過由熱或激光實現(xiàn)的熔合等而執(zhí)行。
[0217]信封狀膜的形成所使用的粘接劑優(yōu)選粘度處于40PS以上150PS以下的范圍內(nèi)，進而更優(yōu)選為50PS以上120PS以下。在粘接劑粘度過高的情況下，在將層疊而成的葉片卷圍于集水管時，容易發(fā)生皺折。皺折有時會損害分離膜元件的性能。相反地，在粘接劑粘度過低的情況下，有時粘接劑會從葉片的端部流出而污染裝置。另外，當(dāng)在應(yīng)粘接的部分以外附著粘接劑時，會損害分離膜元件的性能，并且由于流出的粘接劑的處理作業(yè)也會使作業(yè)效率顯著降低。
[0218]就粘接劑的涂敷量而言，在將葉片卷圍于集水管之后，優(yōu)選為使涂敷粘接劑的部分的寬度為IOmm以上IOOmm以下這樣的量。由此，由于能夠切實地粘接分離膜，所以能夠抑制原流體向透過側(cè)流入。另外，也能夠?qū)⒂行っ娣e確保為比較大。
[0219]作為粘接劑優(yōu)選聚氨酯類粘接劑，為了使粘度處于40PS以上150PS以下的范圍，優(yōu)選將主劑的異氰酸酯和固化劑的多元醇以異氰酸酯:多元醇=1:1?1:5的比例混合。粘接劑的粘度是由B型粘度計(JIS K6833)對規(guī)定了主劑、固化劑單體、以及配合比例的混合物的粘度進行預(yù)先測定而得到的粘度。
[0220](3-6)分離膜的卷繞
[0221]在分離膜元件的制造中可以使用現(xiàn)有的元件制作裝置。另外，作為元件制作方法，可以使用參考文獻(特公昭44-14216、特公平4-11928、日本特開平11-226366)所記載的方法。詳細內(nèi)容如下。
[0222]當(dāng)在集水管的周圍卷繞分離膜時，將分離膜配置為葉片的關(guān)閉的端部、也就是說信封狀膜的閉口部分朝向集水管。通過利用這樣的配置在集水管的周圍卷繞分離膜，使分離膜呈螺旋狀卷繞。[0223]若預(yù)先在集水管卷繞經(jīng)編、基材這樣的間隔件，則在元件卷圍時向集水管涂敷的粘接劑難以流動，從而抑制了泄漏，進而確保了集水管周邊的流路穩(wěn)定。此外，間隔件預(yù)先卷繞地比集水管的圓周長即可。
[0224]若預(yù)先在集水管卷繞經(jīng)編，則在元件卷圍時向集水管涂敷的粘接劑難以流動，從而抑制了泄漏，進而確保了集水管周邊的流路穩(wěn)定。此外，經(jīng)編預(yù)先卷繞得比集水管的圓周長即可。
[0225](3-7)其他工序
[0226]分離膜元件的制造方法中，可以包括在如上所述所形成的分離膜的卷繞體的外側(cè)進一步卷繞薄膜和纖絲等，也可以包括對集水管的長度方向上的分離膜的端部進行修剪的邊緣切割，并安裝端板等的進一步的工序。
[0227]〔4.分離膜元件的利用〕
[0228]分離膜元件也可以通過進一步串聯(lián)或并聯(lián)連接并收納于壓力容器而作為分離膜組件使用。
[0229]另外，上述的分離膜元件、組件能夠與向它們供給流體的泵和/或?qū)υ摿黧w進行預(yù)處理的裝置等組合而構(gòu)成流體分離裝置。通過使用該分離裝置，例如能夠?qū)⒐┙o水分離為飲用水等的透過水和沒有透過膜的濃水，從而得到與目的相適合的水。
[0230]流體分離裝置的操作壓力高的情況下除去率提高，但是運轉(zhuǎn)所需的能量也會增力口，另外，在考慮到分離膜元件的供給流路、透過流路的保持性時，優(yōu)選膜組件在透過待處理的水時的操作壓力為0.2MPa以上5MPa以下。供給水溫度升高時脫鹽率降低，但隨著供給水溫度降低膜透過通量也會減少，因此供給水溫度優(yōu)選為5°C以上45°C以下。另外，在供給水的PH處于中性區(qū)域的情況下，即使供給水為海水等的高鹽濃度的液體，也能夠抑制產(chǎn)生鎂等的水垢(scale)，另外，也能夠抑制膜的劣化。
[0231]通過分離膜元件處理的流體并沒有特別限定，但是在用于水處理的情況下，作為供給水，可以列舉海水、咸水、排水等的含有500mg/L以上100g/L以下的TDS (TotalDissolved Solids:總?cè)芙夤腆w)的液狀混合物。一般來使，TDS指總?cè)芙夤腆w量，以“質(zhì)量+體積”表示，但是也有時將IL看作Ikg而以“重量比”來表示。根據(jù)定義，使由0.45μπι的過濾器過濾后的溶液在39.5?40.5°C的溫度下蒸發(fā)，并能夠根據(jù)殘留物的重量算出，但是更簡便地是根據(jù)實用鹽度(S)換算。
[0232]實施例
[0233]以下通過實施例對本發(fā)明進行更加詳細地說明，但是并不是通過這些實施例對本發(fā)明作任何限定。
[0234](分離膜透過側(cè)的高度差)
[0235]使用基恩士公司(Keyence)制高精度形狀測定系統(tǒng)KS-1100,根據(jù)5cmX5cm的透過側(cè)的測定結(jié)果對平均的高度差進行了解析。對存在10 μ m以上的高度差的30處進行測定，將各高度的值合計得到的值除以測定總處數(shù)而求出。
[0236](透過側(cè)流路材料的間距和間隔)
[0237]使用掃描型電子顯微鏡(S-800)(日立制作所制)對30個任意的流路材料截面以500倍進行照片拍攝，針對200處測定從分離膜的透過側(cè)的流路材料的頂點到相鄰的流路材料的頂點的水平距離，將其平均值作為間距算出。[0238]另外，就間隔b而言，在測定了間距的照片上，利用上述的方法而測定出。
[0239](流路材料的投影面積比)
[0240]與流路材料一起將分離膜以5cmX 5cm切出，使用激光顯微鏡(從倍率10?500倍中選擇)，使工作臺移動，測定該流路材料的全投影面積。在將該流路材料從分離膜透過側(cè)或供給側(cè)投影時得到的投影面積除以切出面積得到的值設(shè)為投影面積比。
[0241](造水量)
[0242]針對分離膜或分離膜元件，使用濃度500mg/L且pH6.5的食鹽水作為供給水，在運轉(zhuǎn)壓力2.5MPa、運轉(zhuǎn)溫度25°C、回收率15%的條件下進行100小時運轉(zhuǎn)。然后，在相同條件下，通過進行10分鐘的運轉(zhuǎn)而得到了透過水。根據(jù)通過該10分鐘的運轉(zhuǎn)得到的透過水的體積，將分離膜的每單位面積且每I日的透水量(立方米)表示為造水量(m3/日)。
[0243](脫鹽率(TDS除去率))
[0244]對于通過造水量的測造水量的測定中的10分鐘的運轉(zhuǎn)使用的供給水和采樣得到的透過水，通過電導(dǎo)率測定求出TDS濃度，根據(jù)下式算出TDS除去率。
[0245]TDS除去率(％) =100 X { 1-(透過水中的TDS濃度/供給水中的TDS濃度)}。
[0246](缺陷率)
[0247]對于整個壁狀物測定膜葉片長L1、并相對于膜葉片長測定遠離集水管的端部的不存在壁狀物的距離或壁狀物被整面涂敷的距離L3，在基于缺陷率(％) =L3/L1X 100的公式算出之后，求出每I個壁狀物的平均值。以下，將得到的平均值記為“缺陷率”。
[0248](經(jīng)時變化率)
[0249]是從運轉(zhuǎn)開始I小時后和500小時后的造水量的變化率，能夠以100- (500小時后的造水量/I小時后的造水量)X100表現(xiàn)，數(shù)值越接近O、則成為造水量的變動越小的分尚月旲兀件。
[0250](實施例1)
[0251]通過在由聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維構(gòu)成的由抄紙法得到的無紡布(線徑:1分特、厚度:90 μ m、透氣度:0.9cc/cm2/sec)上使聚砜的15.0重量％的DMF溶液以180 μ m的厚度在室溫(25°C)流延，立即浸潰在純水中放置5分鐘后用80°C的溫水浸潰I分鐘，從而制作成了由纖維加強聚砜支撐膜構(gòu)成的多孔支撐層(厚度130 μ m)輥。
[0252]然后，將多孔支撐層輥放卷，在m-PDA的1.8重量％、ε -己內(nèi)酰胺4.5重量％水溶液中對聚砜表面進行涂敷，在從空氣噴嘴吹出氮氣從支撐膜表面清除多余的水溶液之后，以使表面完全被包含均苯三甲酰氯0.06重量％的25°C的正癸烷溶液浸潤的方式涂敷。然后，利用鼓風(fēng)將多余的溶液從膜除去，在80°C的熱水中清洗，利用鼓風(fēng)擋水而得到了分離膜輥。
[0253]接著，使用裝有狹縫寬0.5mm、間距0.9mm的梳狀墊片的涂敷器，將支承輥的溫度調(diào)節(jié)為20°C，并且將乙烯-乙酸乙烯酯類熱熔701A (TEX YEAR INDUSTRIES INC.制)以樹脂溫度125°C、行走速度3m/min呈直線狀涂敷，從而使高度0.26mm、流路材料寬0.5mm、與集水管長度方向形成的角度為90°、第I方向上的流路材料間隔0.4mm、間距0.9mm、投影面積比0.55、缺陷率0%的流路材料固定于分離膜的整體，所述直線狀為在作為分離膜元件的情況下垂直于集水管的長度方向且在作為信封狀膜的情況下與從卷繞方向的內(nèi)側(cè)端部到外側(cè)端部垂直于集水管的長度方向的直線狀。[0254]此外，相鄰的流路材料的高度差為30 μ m以下。
[0255]將該分離膜切成43cm2，放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到透過水后，造水量和脫鹽率分別為1.03m3/m2/日和98.3%。
[0256]將實施例以及比較例的條件和評價結(jié)果在表1-表4中示出。
[0257](實施例2)
[0258]對由實施例1得到的分離膜輥進行折疊切割加工，以使得分離膜元件的有效面積為37.0m2,將網(wǎng)(厚度:0.7mm、間距:5mmX 5mm、纖維徑:350 μ m、投影面積比:0.13)作為供給側(cè)流路材料以寬900mm且葉片長800mm而制作成了 26張葉片。
[0259]將這樣得到的葉片呈螺旋狀卷繞在ABS制集水管(寬:1，020mm、徑:30mm、孔數(shù)40個X直線狀I(lǐng)列)，在外周進一步卷繞有薄膜。在用膠帶固定后，通過邊緣切割、端板安裝以及纖絲纏繞，制作成了 8英寸元件。
[0260]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到透過水，造水量和脫鹽率分別為35.8m3/日和98.2%，經(jīng)時變化率為4.6%。
[0261](實施例3)
[0262]如圖3那樣，除了將流路材料形成為在第2方向上中斷的壁狀物以外，全部與實施例I同樣來制作分離膜輥。第2方向上的流路材料的間隔(圖3中的“e”)為0.3mm，第2方向上的間隙數(shù)為10個。接著，與實施例2同樣地制作分離膜元件。
[0263]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為36.0m3/日和98.0%，經(jīng)時變化率為4.7%。
[0264](實施例4)
[0265]如圖3那樣，除了將流路材料形成為在第2方向上中斷的壁狀物以外，全部與實施例I同樣來制作分離膜輥。第2方向上的流路材料的間隔(圖3中的“e”)為1mm，第2方向上的間隙數(shù)為10個。接著，與實施例2同樣地制作分離膜元件。
[0266]該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為36.7m3/日和98.2%，經(jīng)時變化率為97.1%。
[0267](實施例5)
[0268]除了缺陷率為12%以外全部與實施例1同樣地制作了分離膜輥。接著，與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0269]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為36.1m3/日和97.5%，經(jīng)時變化率為4.9%。
[0270](實施例6)
[0271]除了缺陷率為25%以外全部與實施例1同樣地制作了分離膜輥。接著，與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0272]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為28.9m3/日和98.2%，經(jīng)時變化率為4.6%。
[0273](實施例7)
[0274]在壁狀物的第2方向上，每I張膜葉片存在0.3mm的中斷，除了缺陷率為12%以外全部與實施例1同樣地制作了分離膜輥。接著，與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0275]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為28.7m3/日和98.2%，經(jīng)時變化率為4.6%。
[0276](實施例8)
[0277]除了將與集水管長度方向所形成的角度變更為80°以外全部與實施例1同樣地制作了分離膜輥。接著，與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0278]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為34.7m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為4.6%。
[0279](實施例9)
[0280]除了將與集水管長度方向所形成的角度變更為80°以外全部與實施例1同樣地制作了分離膜輥。接著，與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0281]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為34.3m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為4.7%。
[0282](實施例10)
[0283]除了將與集水管長度方向所形成的角度變更為65°以外全部與實施例1同樣地制作了分離膜輥。接著，與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0284]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為34.8m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為4.6%。
[0285](實施例11)
[0286]除了在供給側(cè)沒有配置網(wǎng)而對分離膜進行壓花加工(加工溫度130°C、線壓60kgf/cm、高度350 μ m、間距5mm、投影面積比0.13)以外全部與實施例2同樣地制作分離月旲兀件。
[0287]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為36.0m3/日和97.6%，經(jīng)時變化率為5.9%。
[0288](實施例12)
[0289]除了將壁狀物的高度設(shè)為0.32_、將有效膜面積設(shè)為36m2以外全部與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0290]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為25.6m3/日和98.4%，經(jīng)時變化率為4.2%。
[0291](實施例13)
[0292]除了將網(wǎng)的厚度設(shè)為0.85mm、將有效膜面積設(shè)為34m2以外全部與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0293]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為32.1m3/日和98.6%，經(jīng)時變化率為4.6%。
[0294](實施例14)
[0295]除了將網(wǎng)的厚度設(shè)為0.95mm、將有效膜面積設(shè)為31m2以外全部與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0296]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為28.5m3/日和98.7%，經(jīng)時變化率為4.5%。
[0297](實施例15)
[0298]將固定好由實施例1得到的壁狀物的分離膜輥以在分離膜元件的有效面積為0.5m2的方式進行折疊切割加工，將網(wǎng)(厚度:510 μ m、間距:2mmX2mm、纖維徑:255 μ m、投影面積比:0.21)作為供給側(cè)流路材料以寬200mm制作了 2張葉片。
[0299]然后，制作使2張葉片卷繞在ABS制集水管(寬:300mm、外徑:17mm、孔數(shù)8個X直線狀2列)并呈螺旋狀卷繞而成的分離膜元件，在外周卷繞薄膜，用膠帶固定之后，進行邊緣切割、端板安裝，從而制作了 2英寸元件。
[0300]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為0.241m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為2.8%。
[0301](實施例16)
[0302]除了將壁狀物的高度設(shè)為0.20mm、將有效膜面積設(shè)為0.51m2以外全部與實施例15同樣地制作了分離膜元件。
[0303]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為0.253m3/日和98.4%，經(jīng)時變化率為2.8%。
[0304](實施例17)
[0305]除了將壁狀物的高度設(shè)為0.11mm、將有效膜面積設(shè)為0.56m2以外全部與實施例15同樣地制作了分離膜元件。
[0306]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為0.258m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為2.9%。
[0307](實施例18)
[0308]除了將膜葉片數(shù)設(shè)為I張(葉片長l，600mm)、將有效膜面積設(shè)為0.49m2以外全部與實施例15同樣地制作了分離膜元件。
[0309]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為0.245m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為2.8%。
[0310](實施例19)
[0311]對固定有由實施例1得到的壁狀物的分離膜輥以在分離膜元件的有效面積為0.5m2的方式進行折疊切割加工，將網(wǎng)(厚度:510 μ m、間距:2mmX2mm、纖維徑:255 μ m、投影面積比:0.21)作為供給側(cè)流路材料而制作成了 6張寬200mm的葉片。
[0312]然后，制作使2張葉片卷繞在ABS制集水管(寬:300mm、外徑:17mm、孔數(shù)8個X直線狀2列)并呈螺旋狀卷繞而成的分離膜元件，在外周卷繞薄膜，用膠帶固定之后，進行邊緣切割、端板安裝，從而制作成了 3英寸元件。
[0313]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為0.721m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為2.8%。
[0314](實施例20)
[0315]除了將第I方向上流路材料間隔變更為1.0mm、間距變更為1.5mm以外全部與實施例I同樣地制作了分離膜輥，與實施例19同樣地制作了分離膜元件。
[0316]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為0.449m3/日和98.1%，經(jīng)時變化率為2.8%。
[0317](實施例21)
[0318]除了將第I方向上的流路材料間隔變更為2.0mm、間距變更為2.5mm以外全部與實施例I同樣地制作了分離膜輥，與實施例19同樣地制作了分離膜元件。[0319]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為0.246m3/日和98.1%，經(jīng)時變化率為2.8%。
[0320](實施例22)
[0321]除了將壁狀物的截面形狀做成半圓狀(直徑:0.5mm)以外全部與實施例1同樣地制作了分離膜輥，與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0322]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為35.3m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為4.7%。
[0323](實施例23)
[0324]除了基材為聚酯纖維長纖維無紡布(線徑:1分特、厚度:約90μπκ透氣度:1.0cc/cmVsec、多孔支撐層側(cè)表層的纖維取向度:40°、與多孔支撐層相反一側(cè)的表層的纖維取向。:20° )以外全部與實施例1同樣地制作了分離膜輥，與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0325]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為35.7m3/日和98.4%，經(jīng)時變化率為4.5%。
[0326](實施例24)
[0327]除了使膜葉片數(shù)為25張(葉片長850mm)、有效膜面積為37.4m2以外全部與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0328]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為35.9m3/日和98.1%，經(jīng)時變化率為4.5%。
[0329](實施例25)
[0330]除了使膜葉片數(shù)為22張(葉片長970mm)、有效膜面積為37.7m2以外全部與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0331]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為35.5m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為4.4%。
[0332](實施例26)
[0333]除了將膜葉片數(shù)設(shè)為18張(葉片長1，180mm)、有效膜面積為38.0m2以外全部與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0334]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為35.0m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為4.2%。
[0335](實施例27)
[0336]除了使膜葉片數(shù)為11張(葉片長l，930mm)、有效膜面積為38.7m2以外全部與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0337]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為34.8m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為4.2%。
[0338](比較例I)
[0339]除了配置于透過側(cè)的透過側(cè)流路材料使用了具有連續(xù)形狀的經(jīng)編(厚度:280 μ m、槽寬:400 μ m、壟寬:300 μ m、槽深度:105 μ m、聚對苯二甲酸乙二醇酯制)以外全部與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0340]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為30.4m3/日和98.2%，經(jīng)時變化率為4.2%。
[0341](比較例2)
[0342]在透過側(cè)將支承輥的溫度調(diào)節(jié)為20°C，并使用以直徑0.5mm的圓形、間距1.0mm雕刻而成的凹版輥將乙烯-乙酸乙烯酯類熱熔701A (TEX YEAR INDUSTRIES INC.制)以樹脂溫度125°C、行走速度3m/min、涂敷成投影面積比0.32、交錯型不連續(xù)狀，使高度0.26mm、流路材料寬0.5mm、第I方向和第2方向上的流路材料間隔0.4mm、間距0.9mm、投影面積比0.32的流路材料與分離膜的整體接合而成。除此以外全部與實施例1同樣地制作了分離膜輥，與實施例2同樣地制作了元件，并且對元件進行了評價，造水量和脫鹽率分別為36.9m3/日和98.0%，經(jīng)時變化率為19.3%。在表I匯總示出流路材料條件和元件性能。
[0343](比較例3)
[0344]在透過側(cè)將支承棍的溫度調(diào)節(jié)為20°C,并使用以直徑0.5mm的圓形、間距1.0mm雕刻而成的凹版輥將乙烯-乙酸乙烯酯類熱熔701A (TEXYEAR INDUSTRIES INC.制)以樹脂溫度125°C、行走速度3m/min涂敷成投影面積比0.32、交錯型不連續(xù)狀，使高度0.33mm、流路材料寬0.5mm、第I方向和第2方向上的流路材料間隔0.4mm、間距0.9mm、投影面積比0.32的流路材料與分離膜的整體接合而成。除此以外全部與實施例1同樣地制作了分離膜棍，除了網(wǎng)(厚度:1.1mm、間距:6mmX6mm、纖維徑:0.55mm、投影面積比:0.21)以外全部與實施例2同樣地制作了元件，并且對元件進行了評價，造水量和脫鹽率分別為27.2m3/日和98.4%，經(jīng)時變化率為19.0%。在表I匯總示出流路材料條件和元件性能。
[0345](比較例4)
[0346]除了缺陷率為45%以外全部與實施例2同樣地制作了元件，對元件進行了評價，造水量和脫鹽率分別為19.5m3/日和98.2%，經(jīng)時變化率為4.5%。在表I匯總示出流路材料條件和元件性能。
[0347](比較例5)
[0348]除了配置于透過側(cè)的透過側(cè)流路材料使用了具有連續(xù)形狀的經(jīng)編(厚度:280 μ m、槽寬:400 μ m、壟寬:300 μ m、槽深度:105 μ m、聚對苯二甲酸乙二醇酯制)以外全部與實施例15同樣地制作了分離膜元件，并且對分離膜元件進行了評價，造水量和脫鹽率分別為
0.200m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為2.7%。在表I匯總示出流路材料條件和元件性能。
[0349](比較例6)
[0350]除了配置于透過側(cè)的透過側(cè)流路材料使用了具有連續(xù)形狀的經(jīng)編(厚度:280 μ m、槽寬:400μπι、壟寬:300μπι、槽深:105 μ m、聚對苯二甲酸乙二醇酯制)以外全部與實施例18同樣地制作了分離膜元件，并且對分離膜元件進行了評價，造水量和脫鹽率分別為
0.2020m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為2.7%。在表I匯總示出流路材料條件和元件性能。
[0351]正如從結(jié)果中可以看出，實施例的分離膜和分離膜元件具有高造水性能、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)性能、優(yōu)異的除去性能。
[0352](比較例24)
[0353]除了將膜葉片數(shù)設(shè)為10張(葉片長2，120mm)、有效膜面積為38.9m2以外全部與實施例2同樣地制作了分離膜元件。
[0354]將該元件放入壓力容器，在上述的條件下進行運轉(zhuǎn)而得到了透過水，造水量和脫鹽率為30.4m3/日和98.3%，經(jīng)時變化率為4.2%。[0355][表1]
【權(quán)利要求】
1.一種分離膜，具備: 至少具有基材和分離功能層的分離膜主體；和 流路材料，具有與所述分離膜主體不同的組成，被固定在所述分離膜主體的所述基材側(cè)的面上， 所述流路材料被設(shè)置為:在第I方向上不連續(xù)且在第2方向上從所述分離膜主體的一端到另一端連續(xù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離膜，其中， 所述第2方向的所述流路材料的間隔為5_以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1~2中任一項所述的分離膜，其中， 所述流路材料與所述分離膜的基材側(cè)的面的高度差為0.03mm以上0.8mm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的分離膜，其中， 在所述第I方向，相鄰的所述流路材料的間隔為0.05mm以上5_以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的分離膜，其中， 相鄰的所述流路材料的高度差為0.1mm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項所述的分離膜,其中，` 設(shè)置于I個所述分離膜的流路材料的高度差的最大值為0.25mm以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項所述的分離膜，其中， 所述流路材料的長度方向與集水管的長度方向所形成的角度為60°以上120°以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項所述的分離膜，其中， 所述流路材料由熱塑性樹脂形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項所述的分離膜，其中， 所述分離膜主體還具備多孔支撐層， 所述多孔支撐層配置在所述基材和分離功能層之間， 所述基材為長纖維無紡布。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分離膜，其中， 所述長纖維無紡布的與所述多孔支撐層相反一側(cè)的表層的纖維與所述多孔支撐層側(cè)的表層的纖維相比沿縱向取向得多。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項所述的分離膜，其中， 在所述第2方向上的所述分離膜主體的長度a、在所述第I方向上的所述流路材料的間隔b、所述流路材料與所述分離膜主體的透過側(cè)的面的高度差C、在所述第I方向上的所述流路材料的寬度d、在所述第2方向上的所述流路材料的間隔e、在所述第2方向上的所述流路材料的長度f滿足如下的條件:
i ) a2f2 (b+c) 2 (b+d) X 10 6/b3c3 (e+f) 2 = 1400 ；
ii)850 ^ a ^ 7000 ；
iii)b芻 2 ；
iv)c ^ 0.5 ;以及
v)0.15^ df/ (b+d) (e+f) ^ 0.85。
12.—種分離膜元件，具備集水管和權(quán)利要求1~11中任一項所述的所述分離膜， 所述分離膜被配置為所述第I方向沿著所述集水管的長度方向且被卷繞在所述集水管的周圍。
13.一種分離膜的制造方法，包括: 準(zhǔn)備至少具有基材和分離功能層的分離膜主體的工序； 利用熱對具有與所述分離膜主體不同的組成的材料進行軟化的工序； 通過將軟化后的所述材料在所述分離膜主體的基材側(cè)的面上配置為在第I方向上不連續(xù)且在第2方向上從所述分離膜主體的一端到另一端連續(xù)，來形成透過側(cè)流路材料的工序；以及 通過對所述材料進行固化，使所述透過側(cè)流路材料固定在所述分離膜主體上的工序。
【文檔編號】B01D69/10GK103648621SQ201280033712
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月7日
【發(fā)明者】廣澤洋帆, 小巖雅和, 高木健太朗, 岡本宜記, 山田博之, 清家靖生, 濱田剛志, 木村將弘 申請人:東麗株式會社