JP2000153270A - スパイラル型分離膜エレメントおよびその運転方法 - Google Patents
スパイラル型分離膜エレメントおよびその運転方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 分離膜近傍の濃度分極を十分に抑制すること
ができる原液流路材を備えた高阻止率および高透過液量
のスパイラル型膜エレメントおよびその運転方法を提供
することである。 【解決手段】 集液管の外周面に封筒状に形成された分
離膜を原液流路材６とともに巻回してなるスパイラル型
分離膜エレメントにおいて、原液流路材６は複数の線材
６ａ，６ｂによりメッシュ状に形成される。原液流路材
６の空孔率ｐ、原液流路材６の比表面積Ｓ［ｍｍ-1］、
原液流路材６の厚みｈ［ｍｍ］、原液流路材６の線径ｄ
［ｍｍ］および原液流路材６のメッシュの大きさｍ［ｍ
ｍ］をｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）＝ｈ（４ｍ−πｄ）／
［ｍ（２＋ｈＳ（１−ｐ）］により計算される関数ｆ
（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が０．２０ｍｍ以上１．０
１ｍｍ以下となるように設定する。
ができる原液流路材を備えた高阻止率および高透過液量
のスパイラル型膜エレメントおよびその運転方法を提供
することである。 【解決手段】 集液管の外周面に封筒状に形成された分
離膜を原液流路材６とともに巻回してなるスパイラル型
分離膜エレメントにおいて、原液流路材６は複数の線材
６ａ，６ｂによりメッシュ状に形成される。原液流路材
６の空孔率ｐ、原液流路材６の比表面積Ｓ［ｍｍ-1］、
原液流路材６の厚みｈ［ｍｍ］、原液流路材６の線径ｄ
［ｍｍ］および原液流路材６のメッシュの大きさｍ［ｍ
ｍ］をｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）＝ｈ（４ｍ−πｄ）／
［ｍ（２＋ｈＳ（１−ｐ）］により計算される関数ｆ
（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が０．２０ｍｍ以上１．０
１ｍｍ以下となるように設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、逆浸透膜分離装置
等の膜分離装置に用いられるスパイラル型分離膜エレメ
ントおよびその運転方法に関する。
等の膜分離装置に用いられるスパイラル型分離膜エレメ
ントおよびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超純水の製造、かん水または海水の脱
塩、排水処理等の幅広い用途に、スパイラル型分離膜モ
ジュールが用いられている。スパイラル型分離膜モジュ
ールはスパイラル型分離膜エレメントを圧力容器内に収
容した構成となっている。
塩、排水処理等の幅広い用途に、スパイラル型分離膜モ
ジュールが用いられている。スパイラル型分離膜モジュ
ールはスパイラル型分離膜エレメントを圧力容器内に収
容した構成となっている。
【０００３】図３は従来のスパイラル型分離膜エレメン
トの一部切欠き斜視図である。スパイラル型分離膜エレ
メント１は、透過液流路材３の両面に逆浸透膜からなる
分離膜２を重ね合わせて３辺を接着することにより封筒
状膜４を形成し、その封筒状膜４の開口部を集液管５に
取り付け、ネット状の原液流路材６とともに集液管５の
外周面にスパイラル状に巻回することにより構成され
る。
トの一部切欠き斜視図である。スパイラル型分離膜エレ
メント１は、透過液流路材３の両面に逆浸透膜からなる
分離膜２を重ね合わせて３辺を接着することにより封筒
状膜４を形成し、その封筒状膜４の開口部を集液管５に
取り付け、ネット状の原液流路材６とともに集液管５の
外周面にスパイラル状に巻回することにより構成され
る。
【０００４】原液７はスパイラル型分離膜エレメント１
の一方の端面側から供給される。この原液７は原液流路
材６を挟む分離膜２間に形成された原液流路内を流れ、
スパイラル型分離膜エレメント１の他方の端面側から濃
縮液９として排出される。また、原液７が原液流路材６
に沿って流れる過程で分離膜２を透過した透過液８は、
透過液流路材３に沿って集液管５の内部に流れ込み、集
液管５の端部から排出される。
の一方の端面側から供給される。この原液７は原液流路
材６を挟む分離膜２間に形成された原液流路内を流れ、
スパイラル型分離膜エレメント１の他方の端面側から濃
縮液９として排出される。また、原液７が原液流路材６
に沿って流れる過程で分離膜２を透過した透過液８は、
透過液流路材３に沿って集液管５の内部に流れ込み、集
液管５の端部から排出される。
【０００５】原液流路内においては、分離膜２の近傍に
分離膜２を透過できなかった溶質が溜まっており、分離
膜２の近傍での原液の濃度が供給された原液７の濃度よ
り高くなる濃度分極が発生する。
分離膜２を透過できなかった溶質が溜まっており、分離
膜２の近傍での原液の濃度が供給された原液７の濃度よ
り高くなる濃度分極が発生する。
【０００６】そのため、原液７を原液流路材６によって
攪拌し、濃度分極を抑えることが行われている。つま
り、原液流路材６は、原液７が通る流路を形成するだけ
でなく、原液７の攪拌を行い濃度分極を抑制する役割も
担っている。
攪拌し、濃度分極を抑えることが行われている。つま
り、原液流路材６は、原液７が通る流路を形成するだけ
でなく、原液７の攪拌を行い濃度分極を抑制する役割も
担っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、逆浸透膜分離
処理の対象となる液が例えばＴＤＳ（全溶解性残留物濃
度）約３５０００ｐｐｍおよび逆浸透圧２７ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 の海水のような高濃度溶液である場合、分離膜２の
近傍の濃度がかなり高くなる。分離膜２の近傍の濃度が
高くなれば、逆浸透膜分離処理に必要な有効圧力が実質
的に低下し、塩の阻止率および透過水量が低下するとい
った問題がある。そこで、濃度分極を十分に抑制する必
要がある。
処理の対象となる液が例えばＴＤＳ（全溶解性残留物濃
度）約３５０００ｐｐｍおよび逆浸透圧２７ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 の海水のような高濃度溶液である場合、分離膜２の
近傍の濃度がかなり高くなる。分離膜２の近傍の濃度が
高くなれば、逆浸透膜分離処理に必要な有効圧力が実質
的に低下し、塩の阻止率および透過水量が低下するとい
った問題がある。そこで、濃度分極を十分に抑制する必
要がある。
【０００８】本発明の目的は、分離膜近傍の濃度分極を
十分に抑制することができる原液流路材を備えた高阻止
率および高透過液量のスパイラル型分離膜エレメントお
よびその運転方法を提供することである。
十分に抑制することができる原液流路材を備えた高阻止
率および高透過液量のスパイラル型分離膜エレメントお
よびその運転方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係るスパイラル型分離膜エレメントは、有孔中空管の
外周面に封筒状に形成された分離膜を原液流路材ととも
に巻回してなるスパイラル型分離膜エレメントにおい
て、原液流路材は複数の線材によりメッシュ状に形成さ
れ、原液流路材の空孔率をｐ、原液流路材の比表面積を
Ｓ［ｍｍ-1］、原液流路材の厚みをｈ［ｍｍ］、原液流
路材の線径をｄ［ｍｍ］、原液流路材のメッシュの大き
さをｍ［ｍｍ］とした場合に、ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，
Ｓ）＝ｈ（４ｍ−πｄ）／［ｍ（２＋ｈＳ（１−ｐ）］
により計算される関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が
０．２０ｍｍ以上１．０１ｍｍ以下であることを特徴と
する。
に係るスパイラル型分離膜エレメントは、有孔中空管の
外周面に封筒状に形成された分離膜を原液流路材ととも
に巻回してなるスパイラル型分離膜エレメントにおい
て、原液流路材は複数の線材によりメッシュ状に形成さ
れ、原液流路材の空孔率をｐ、原液流路材の比表面積を
Ｓ［ｍｍ-1］、原液流路材の厚みをｈ［ｍｍ］、原液流
路材の線径をｄ［ｍｍ］、原液流路材のメッシュの大き
さをｍ［ｍｍ］とした場合に、ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，
Ｓ）＝ｈ（４ｍ−πｄ）／［ｍ（２＋ｈＳ（１−ｐ）］
により計算される関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が
０．２０ｍｍ以上１．０１ｍｍ以下であることを特徴と
する。
【００１０】原液流路材を分離膜で挟んで形成される原
液流路における流れの状態は、異なる原液流路材を用い
た場合でも、その原液流路材の各部の寸法関係により、
同一の状態となることがある。そのため、原液流路材の
各部の寸法を１つの関数としてまとめ、その関数を評価
することにより、原液流路材の評価が容易となる。
液流路における流れの状態は、異なる原液流路材を用い
た場合でも、その原液流路材の各部の寸法関係により、
同一の状態となることがある。そのため、原液流路材の
各部の寸法を１つの関数としてまとめ、その関数を評価
することにより、原液流路材の評価が容易となる。
【００１１】関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値は、原
液流路材を分離膜で挟んで形成される原液流路を管路に
置きかえた場合の管の直径を示している。したがって、
関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値を評価することによ
り、原液流路材の総合的な評価が可能である。
液流路材を分離膜で挟んで形成される原液流路を管路に
置きかえた場合の管の直径を示している。したがって、
関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値を評価することによ
り、原液流路材の総合的な評価が可能である。
【００１２】原液流路材の攪拌効果により濃度分極を抑
制するためには、原液が通過する流路を狭くし、原液の
線速を上げることが望ましい。一方、原液が通過する流
路が狭くなりすぎると、原液の流路抵抗が増加する。そ
れにより、原液が十分に流れなくなり、分離膜性能が低
下する。
制するためには、原液が通過する流路を狭くし、原液の
線速を上げることが望ましい。一方、原液が通過する流
路が狭くなりすぎると、原液の流路抵抗が増加する。そ
れにより、原液が十分に流れなくなり、分離膜性能が低
下する。
【００１３】本発明に係るスパイラル型分離膜エレメン
トに用いられる原液流路材では、関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，
ｐ，Ｓ）の値が１．０１ｍｍ以下であるので、原液流路
材の攪拌効果により濃度分極を十分に抑制することがで
きる。また、関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が０．
２ｍｍ以上であるので、原液が通過する流路が十分に確
保され、原液の流路抵抗が増加しない。それにより、原
液が十分に流れ、高い分離膜性能が得られる。したがっ
て、高阻止率および高透過液量が実現される。
トに用いられる原液流路材では、関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，
ｐ，Ｓ）の値が１．０１ｍｍ以下であるので、原液流路
材の攪拌効果により濃度分極を十分に抑制することがで
きる。また、関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が０．
２ｍｍ以上であるので、原液が通過する流路が十分に確
保され、原液の流路抵抗が増加しない。それにより、原
液が十分に流れ、高い分離膜性能が得られる。したがっ
て、高阻止率および高透過液量が実現される。
【００１４】特に、原液流路材の厚みｈは０．２ｍｍ以
上０．８ｍｍ以下であることが好ましい。それにより、
十分な攪拌効果により濃度分極を抑制するとともに、原
液の流路抵抗の増加を抑制し、高い分離膜性能を得るこ
とができる。
上０．８ｍｍ以下であることが好ましい。それにより、
十分な攪拌効果により濃度分極を抑制するとともに、原
液の流路抵抗の増加を抑制し、高い分離膜性能を得るこ
とができる。
【００１５】また、原液流路材の線径ｄは０．１ｍｍ以
上０．４ｍｍ以下であることが好ましい。それにより、
十分な攪拌効果により濃度分極を抑制するとともに、原
液の流路抵抗の増加を抑制し、高い分離膜性能を得るこ
とができる。
上０．４ｍｍ以下であることが好ましい。それにより、
十分な攪拌効果により濃度分極を抑制するとともに、原
液の流路抵抗の増加を抑制し、高い分離膜性能を得るこ
とができる。
【００１６】さらに、原液流路材の空孔率ｐは６０％以
上９２％以下であることが好ましい。それにより、十分
な攪拌効果により濃度分極を十分に抑制することができ
る。
上９２％以下であることが好ましい。それにより、十分
な攪拌効果により濃度分極を十分に抑制することができ
る。
【００１７】また、原液流路材のメッシュの大きさｍは
１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。それによ
り、十分な攪拌効果により濃度分極を抑制するととも
に、原液の流路抵抗の増加を抑制し、高い分離膜性能を
得ることができる。
１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。それによ
り、十分な攪拌効果により濃度分極を抑制するととも
に、原液の流路抵抗の増加を抑制し、高い分離膜性能を
得ることができる。
【００１８】また、原液流路材の比表面積Ｓは１０ｍｍ
-1以上４０ｍｍ-1以下であることが好ましい。それによ
り、十分な攪拌効果により濃度分極を抑制するととも
に、原液の流路抵抗の増加を抑制し、高い分離膜性能を
得ることができる。
-1以上４０ｍｍ-1以下であることが好ましい。それによ
り、十分な攪拌効果により濃度分極を抑制するととも
に、原液の流路抵抗の増加を抑制し、高い分離膜性能を
得ることができる。
【００１９】本発明に係るスパイラル型分離膜エレメン
トの運転方法は、上記のスパイラル型分離膜エレメント
を用いて５ｋｇｆ／ｃｍ2 以上の浸透圧を有する原液を
処理することを特徴とする。
トの運転方法は、上記のスパイラル型分離膜エレメント
を用いて５ｋｇｆ／ｃｍ2 以上の浸透圧を有する原液を
処理することを特徴とする。
【００２０】この場合、原液流路材の十分な攪拌効果が
得られるので、溶質の阻止率および透過液量が高くな
る。
得られるので、溶質の阻止率および透過液量が高くな
る。
【００２１】また、原液が海水であってもよい。この場
合、原液流路材の十分な攪拌効果が得られるので、塩の
阻止率および透過水量が高くなる。
合、原液流路材の十分な攪拌効果が得られるので、塩の
阻止率および透過水量が高くなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明に係るスパイラル型分離膜
エレメントの全体の構造は、図３に示した従来のスパイ
ラル型分離膜エレメントの構造と同様であるが、原液流
路材が異なる。図１は本発明に係るスパイラル型分離膜
エレメントに用いられる原液流路材の一部拡大斜視図で
ある。図２は図１の原液流路材の一部を取り出した流路
材要素の拡大斜視図である。
エレメントの全体の構造は、図３に示した従来のスパイ
ラル型分離膜エレメントの構造と同様であるが、原液流
路材が異なる。図１は本発明に係るスパイラル型分離膜
エレメントに用いられる原液流路材の一部拡大斜視図で
ある。図２は図１の原液流路材の一部を取り出した流路
材要素の拡大斜視図である。
【００２３】図１に示すように、原液流路材６は、同一
の直径ｄを有する複数の線材６ａおよび複数の線材６ｂ
からなる。ピッチｍで等間隔に並べられた複数の線材６
ａと、同様にピッチｍで等間隔に並べられた複数の線材
６ｂとが互いに直交するように重ねられることにより原
液流路材６が形成される。そして、原液流路材６を分離
膜（図示せず）で挟むことにより原液流路が形成され
る。図１の例では、原液流路材６の線材６ａ間のピッチ
ｍまたは線材６ｂ間のピッチｍがメッシュの大きさに相
当する。
の直径ｄを有する複数の線材６ａおよび複数の線材６ｂ
からなる。ピッチｍで等間隔に並べられた複数の線材６
ａと、同様にピッチｍで等間隔に並べられた複数の線材
６ｂとが互いに直交するように重ねられることにより原
液流路材６が形成される。そして、原液流路材６を分離
膜（図示せず）で挟むことにより原液流路が形成され
る。図１の例では、原液流路材６の線材６ａ間のピッチ
ｍまたは線材６ｂ間のピッチｍがメッシュの大きさに相
当する。
【００２４】図２の流路材要素１０は図１の線材６ａお
よび線材６ｂを軸線に沿って垂直に切断することにより
形成された矩形の単位要素の１つである。原液流路内の
流れの状態は、流路材要素１０内を繰り返し流れる流れ
の状態と同じである。このように一定の空間を繰り返し
流れる流れは、水力学的直径ｄh の管路内の流れに置き
換えることができることが知られている。水力学的直径
ｄh ［ｍｍ］は、次式で表される。
よび線材６ｂを軸線に沿って垂直に切断することにより
形成された矩形の単位要素の１つである。原液流路内の
流れの状態は、流路材要素１０内を繰り返し流れる流れ
の状態と同じである。このように一定の空間を繰り返し
流れる流れは、水力学的直径ｄh の管路内の流れに置き
換えることができることが知られている。水力学的直径
ｄh ［ｍｍ］は、次式で表される。
【００２５】
【数１】
【００２６】ここで、ｐは空孔率［無次元］、ｈは原液
流路材６の厚み［ｍｍ］、Ｓは比表面積［ｍｍ-1］であ
る。
流路材６の厚み［ｍｍ］、Ｓは比表面積［ｍｍ-1］であ
る。
【００２７】また、空孔率ｐは次式で表される。
【００２８】
【数２】
【００２９】ここで、Ｖspは原液流路材６の線材の体積
［ｍｍ3 ］、ＶTot は原液流路材６の線材および線材間
の空間からなる原液流路材６の全体積［ｍｍ3 ］であ
る。また、ｄは原液流路材６の線径［ｍｍ］、ｍは原液
流路材６のメッシュの大きさ［ｍｍ］である。図２の流
路要素１０では、厚みｈは線材６ａ，６ｂの直径ｄの２
倍であるので、上式（２）は次式のようになる。
［ｍｍ3 ］、ＶTot は原液流路材６の線材および線材間
の空間からなる原液流路材６の全体積［ｍｍ3 ］であ
る。また、ｄは原液流路材６の線径［ｍｍ］、ｍは原液
流路材６のメッシュの大きさ［ｍｍ］である。図２の流
路要素１０では、厚みｈは線材６ａ，６ｂの直径ｄの２
倍であるので、上式（２）は次式のようになる。
【００３０】
【数３】
【００３１】さらに、上式（１）の分子の空孔率ｐへ上
式（３）を代入することにより、水力学的直径ｄh は次
式のようになる。
式（３）を代入することにより、水力学的直径ｄh は次
式のようになる。
【００３２】
【数４】
【００３３】なお、比表面積Ｓは、原液流路材６の線材
６ａ，６ｂの表面積をＳspとすると、Ｓ＝Ｓsp／Ｖspに
よって求められる。
６ａ，６ｂの表面積をＳspとすると、Ｓ＝Ｓsp／Ｖspに
よって求められる。
【００３４】上式（４）は、原液流路材６の線径ｄ、厚
みｈ、メッシュの大きさｍ、空孔率ｐまたは比表面積Ｓ
が異なる場合でも、水力学的直径ｄh すなわち関数ｆ
（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が同一ならば流路としては
同一であることを示している。したがって、関数ｆ
（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値により原液流路材６の総合
的な評価が可能となる。
みｈ、メッシュの大きさｍ、空孔率ｐまたは比表面積Ｓ
が異なる場合でも、水力学的直径ｄh すなわち関数ｆ
（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が同一ならば流路としては
同一であることを示している。したがって、関数ｆ
（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値により原液流路材６の総合
的な評価が可能となる。
【００３５】原液流路材６の攪拌効果により濃度分極を
抑制するためには、原液が通過する流路を狭くし、原液
の線速を上げることが望ましい。そのためには、関数ｆ
（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値の範囲を１．０１ｍｍ以下
にすることが好ましい。しかし、関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，
ｐ，Ｓ）の値が０．２ｍｍ未満になると、原液が通過す
る流路が狭くなり、原液の流路抵抗が増加し、原液が十
分に流れなくなり、分離膜性能が低下する。したがっ
て、関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値は０．２ｍｍ以
上１．０１ｍｍ以下に設定する。
抑制するためには、原液が通過する流路を狭くし、原液
の線速を上げることが望ましい。そのためには、関数ｆ
（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値の範囲を１．０１ｍｍ以下
にすることが好ましい。しかし、関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，
ｐ，Ｓ）の値が０．２ｍｍ未満になると、原液が通過す
る流路が狭くなり、原液の流路抵抗が増加し、原液が十
分に流れなくなり、分離膜性能が低下する。したがっ
て、関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値は０．２ｍｍ以
上１．０１ｍｍ以下に設定する。
【００３６】原液流路材６の厚みｈが０．８ｍｍよりも
大きいと、原液が通過する流路が広くなりすぎ、原液流
路材６による攪拌効果が低くなり、濃度分極が促進され
る。一方、原液流路材６の厚みｈが０．２ｍｍよりも小
さいと、原液が通過する流路が狭くなりすぎ、原液の流
路抵抗が増加する。それにより、原液が原液流路を十分
に流れなくなり、分離膜性能が低下する。したがって、
原液流路材６の厚みｈは０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下
であることが好ましく、０．４ｍｍ以上０．７５ｍｍ以
下であることがより好ましく、０．６ｍｍ以上０．７ｍ
ｍ以下であることがさらに好ましい。
大きいと、原液が通過する流路が広くなりすぎ、原液流
路材６による攪拌効果が低くなり、濃度分極が促進され
る。一方、原液流路材６の厚みｈが０．２ｍｍよりも小
さいと、原液が通過する流路が狭くなりすぎ、原液の流
路抵抗が増加する。それにより、原液が原液流路を十分
に流れなくなり、分離膜性能が低下する。したがって、
原液流路材６の厚みｈは０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下
であることが好ましく、０．４ｍｍ以上０．７５ｍｍ以
下であることがより好ましく、０．６ｍｍ以上０．７ｍ
ｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３７】また、原液流路材６の線径ｄが０．１ｍｍ
より小さいと、原液流路材６が薄くなるため、原液が通
過する流路が狭くなる。それにより、原液の流路抵抗が
増加し、原液が十分に流れなくなり、分離膜性能が低下
する。一方、原液流路材６の線径ｄが０．４ｍｍよりも
大きいと、原液流路材６の厚みが厚くなるため、原液が
通過する流路が広すぎて、原液流路材６による攪拌効果
が低くなり、濃度分極が促進される。したがって、原液
流路材６の線径ｄは０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であ
ることが好ましい。
より小さいと、原液流路材６が薄くなるため、原液が通
過する流路が狭くなる。それにより、原液の流路抵抗が
増加し、原液が十分に流れなくなり、分離膜性能が低下
する。一方、原液流路材６の線径ｄが０．４ｍｍよりも
大きいと、原液流路材６の厚みが厚くなるため、原液が
通過する流路が広すぎて、原液流路材６による攪拌効果
が低くなり、濃度分極が促進される。したがって、原液
流路材６の線径ｄは０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であ
ることが好ましい。
【００３８】さらに、原液流路材６の空孔率ｐが６０％
よりも小さい場合または９２％よりも大きい場合には、
原液の攪拌作用が低下し、濃度分極を抑制することがで
きない。したがって、原液流路材６の空孔率ｐは６０％
以上９２％以下であることが好ましい。
よりも小さい場合または９２％よりも大きい場合には、
原液の攪拌作用が低下し、濃度分極を抑制することがで
きない。したがって、原液流路材６の空孔率ｐは６０％
以上９２％以下であることが好ましい。
【００３９】また、原液流路材６のメッシュの大きさｍ
が１ｍｍよりも小さいと、原液流路材６の目が詰まりす
ぎて原液の流路抵抗が発生し、それにより攪拌作用が低
下し、濃度分極を抑制することができない。一方、原液
流路材６のメッシュの大きさｍが３ｍｍよりも大きい
と、原液の攪拌作用が低下し、濃度分極を抑制すること
ができない。したがって、原液流路材６のメッシュの大
きさｍは１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。
が１ｍｍよりも小さいと、原液流路材６の目が詰まりす
ぎて原液の流路抵抗が発生し、それにより攪拌作用が低
下し、濃度分極を抑制することができない。一方、原液
流路材６のメッシュの大きさｍが３ｍｍよりも大きい
と、原液の攪拌作用が低下し、濃度分極を抑制すること
ができない。したがって、原液流路材６のメッシュの大
きさｍは１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４０】また、原液流路材６の比表面積Ｓが１０ｍ
ｍ-1よりも小さいと、原液の攪拌作用が低下し、濃度分
極を抑制することができない。一方、原液流路材６の比
表面積Ｓが４０ｍｍ-1よりも大きいと、原液の流路抵抗
が発生する。したがって、原液流路材６の比表面積Ｓは
１０ｍｍ-1以上４０ｍｍ-1以下であることが好ましい。
ｍ-1よりも小さいと、原液の攪拌作用が低下し、濃度分
極を抑制することができない。一方、原液流路材６の比
表面積Ｓが４０ｍｍ-1よりも大きいと、原液の流路抵抗
が発生する。したがって、原液流路材６の比表面積Ｓは
１０ｍｍ-1以上４０ｍｍ-1以下であることが好ましい。
【００４１】なお、本発明は、上記のように矩形形状の
メッシュを有する原液流路材６を備えたスパイラル型分
離膜エレメントに限らず、ひし形、その他多角形等の形
状のメッシュを有する原液流路材を備えたスパイラル型
分離膜エレメントにも同様に適用することができる。
メッシュを有する原液流路材６を備えたスパイラル型分
離膜エレメントに限らず、ひし形、その他多角形等の形
状のメッシュを有する原液流路材を備えたスパイラル型
分離膜エレメントにも同様に適用することができる。
【００４２】
【実施例】［実施例１］ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）＝
０．８７となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．６３ｍｍ、線径ｄは０．３２ｍｍ、空孔率ｐ
は９２％、メッシュの大きさｍは３ｍｍ、比表面積Ｓは
１２．５ｍｍ-1である。なお、逆浸透膜には日東電工株
式会社製ＮＴＲ−７０ＳＷＣを用いた。
０．８７となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．６３ｍｍ、線径ｄは０．３２ｍｍ、空孔率ｐ
は９２％、メッシュの大きさｍは３ｍｍ、比表面積Ｓは
１２．５ｍｍ-1である。なお、逆浸透膜には日東電工株
式会社製ＮＴＲ−７０ＳＷＣを用いた。
【００４３】このスパイラル型逆浸透膜エレメントを用
いて、ＴＤＳ３５０００ｐｐｍ、浸透圧２７ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 の海水を圧力５６ｋｇｆ／ｃｍ2 、濃縮水流量８５
Ｌ／ｍｉｎ、温度２５℃、ｐＨ６．５の条件で６０分間
の透過実験を行ったところ、塩の阻止率は９９．７５
％、透過水量は０．６０ｍ3 ／ｍ2 ／日であった。
いて、ＴＤＳ３５０００ｐｐｍ、浸透圧２７ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 の海水を圧力５６ｋｇｆ／ｃｍ2 、濃縮水流量８５
Ｌ／ｍｉｎ、温度２５℃、ｐＨ６．５の条件で６０分間
の透過実験を行ったところ、塩の阻止率は９９．７５
％、透過水量は０．６０ｍ3 ／ｍ2 ／日であった。
【００４４】［実施例２］ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）＝
１．０１となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．８０ｍｍ、線径ｄは０．４０ｍｍ、空孔率ｐ
は９０％、メッシュの大きさｍは３ｍｍ、比表面積Ｓは
１０ｍｍ-1である。
１．０１となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．８０ｍｍ、線径ｄは０．４０ｍｍ、空孔率ｐ
は９０％、メッシュの大きさｍは３ｍｍ、比表面積Ｓは
１０ｍｍ-1である。
【００４５】実施例２のスパイラル型逆浸透膜エレメン
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．７３％、透過水量は０．５７ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．７３％、透過水量は０．５７ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
【００４６】［実施例３］ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）＝
０．５６となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．４０ｍｍ、線径ｄは０．２０ｍｍ、空孔率ｐ
は９２％、メッシュの大きさｍは２ｍｍ、比表面積Ｓは
２０ｍｍ-1である。
０．５６となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．４０ｍｍ、線径ｄは０．２０ｍｍ、空孔率ｐ
は９２％、メッシュの大きさｍは２ｍｍ、比表面積Ｓは
２０ｍｍ-1である。
【００４７】実施例３のスパイラル型逆浸透膜エレメン
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．７８％、透過水量は０．６４ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．７８％、透過水量は０．６４ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
【００４８】［実施例４］ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）＝
０．４９となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．８０ｍｍ、線径ｄは０．４０ｍｍ、空孔率ｐ
は６９％、メッシュの大きさｍは１ｍｍ、比表面積Ｓは
１０ｍｍ-1である。
０．４９となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．８０ｍｍ、線径ｄは０．４０ｍｍ、空孔率ｐ
は６９％、メッシュの大きさｍは１ｍｍ、比表面積Ｓは
１０ｍｍ-1である。
【００４９】実施例４のスパイラル型逆浸透膜エレメン
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．７６％、透過水量は０．６１ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．７６％、透過水量は０．６１ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
【００５０】［比較例１］ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）＝
１．０２となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．８１ｍｍ、線径ｄは０．４１ｍｍ、空孔率ｐ
は９３％、メッシュの大きさｍは４ｍｍ、比表面積Ｓは
９．７ｍｍ-1である。
１．０２となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．８１ｍｍ、線径ｄは０．４１ｍｍ、空孔率ｐ
は９３％、メッシュの大きさｍは４ｍｍ、比表面積Ｓは
９．７ｍｍ-1である。
【００５１】比較例１のスパイラル型逆浸透膜エレメン
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．６５％、透過水量は０．５６ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．６５％、透過水量は０．５６ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
【００５２】［比較例２］ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）＝
０．１９となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．１２ｍｍ、線径ｄは０．０６ｍｍ、空孔率ｐ
は９５％、メッシュの大きさｍは１ｍｍ、比表面積Ｓは
６７ｍｍ-1である。
０．１９となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．１２ｍｍ、線径ｄは０．０６ｍｍ、空孔率ｐ
は９５％、メッシュの大きさｍは１ｍｍ、比表面積Ｓは
６７ｍｍ-1である。
【００５３】比較例２のスパイラル型逆浸透膜エレメン
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．５２％、透過水量は０．５０ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．５２％、透過水量は０．５０ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
【００５４】比較例２に用いたスパイラル型逆浸透膜エ
レメントは原水流路材の厚みｈが０．２ｍｍ以下であ
り、流路抵抗が大きく、そのため分離性能が低下した。
レメントは原水流路材の厚みｈが０．２ｍｍ以下であ
り、流路抵抗が大きく、そのため分離性能が低下した。
【００５５】［比較例３］ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）＝
１．２５となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．８ｍｍ、線径ｄは０．４ｍｍ、空孔率ｐは９
５％、メッシュの大きさｍは６ｍｍ、比表面積Ｓは１０
ｍｍ-1である。
１．２５となる原液流路材を用いて８インチ径のスパイ
ラル型逆浸透膜エレメントを作製した。原液流路材の厚
みｈは０．８ｍｍ、線径ｄは０．４ｍｍ、空孔率ｐは９
５％、メッシュの大きさｍは６ｍｍ、比表面積Ｓは１０
ｍｍ-1である。
【００５６】比較例３のスパイラル型逆浸透膜エレメン
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．４８％、透過水量は０．４７ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
トは、原液流路材を除いて実施例１のスパイラル型逆浸
透膜エレメントと同一である。また、実験条件も実施例
１と同一にして、透過実験を行ったところ、塩の阻止率
は９９．４８％、透過水量は０．４７ｍ3 ／ｍ2 ／日で
あった。
【００５７】比較例３に用いたスパイラル型逆浸透膜エ
レメントはメッシュの大きさｍが３ｍｍ以上であり、十
分な撹拌効果が得られないので、濃度分極を抑制するこ
とができず、そのため分離性能が低下した。
レメントはメッシュの大きさｍが３ｍｍ以上であり、十
分な撹拌効果が得られないので、濃度分極を抑制するこ
とができず、そのため分離性能が低下した。
【００５８】実施例１〜４および比較例１の結果を比較
すると、塩の阻止率は、実施例１〜４では９９．７３〜
９９．７８％であり、比較例１では９９．６５％であっ
た。これを透塩率で比較すると、実施例１〜４は比較例
１の約１．３〜１．６倍となる。また、透過水量でも実
施例１〜４は比較例１に比べて数％の向上がみられた。
すると、塩の阻止率は、実施例１〜４では９９．７３〜
９９．７８％であり、比較例１では９９．６５％であっ
た。これを透塩率で比較すると、実施例１〜４は比較例
１の約１．３〜１．６倍となる。また、透過水量でも実
施例１〜４は比較例１に比べて数％の向上がみられた。
【００５９】実施例１〜４および比較例１より関数ｆ
（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が１．０１ｍｍ以下となる
ように原液流路材の線径ｄ、厚みｈ、メッシュの大きさ
ｍ、空孔率ｐおよび比表面積Ｓを定めることが好ましい
ことがわかる。
（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が１．０１ｍｍ以下となる
ように原液流路材の線径ｄ、厚みｈ、メッシュの大きさ
ｍ、空孔率ｐおよび比表面積Ｓを定めることが好ましい
ことがわかる。
【００６０】また、実施例１〜４および比較例２より、
関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が０．２０ｍｍ以上
となるように線径ｄ、厚みｈ、メッシュの大きさｍ、空
孔率ｐおよび比表面積Ｓを定めることが好ましいことが
わかる。
関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が０．２０ｍｍ以上
となるように線径ｄ、厚みｈ、メッシュの大きさｍ、空
孔率ｐおよび比表面積Ｓを定めることが好ましいことが
わかる。
【００６１】上記のように、本発明に係るスパイラル型
分離膜エレメントを用いて浸透圧５ｋｇｆ／ｃｍ2 以上
の原液を逆浸透膜分離処理した場合に、分離膜の近傍で
の濃度分極を十分に抑制することにより、高い分離膜性
能を得ることが可能となる。
分離膜エレメントを用いて浸透圧５ｋｇｆ／ｃｍ2 以上
の原液を逆浸透膜分離処理した場合に、分離膜の近傍で
の濃度分極を十分に抑制することにより、高い分離膜性
能を得ることが可能となる。
【図１】本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントに
用いられる原液流路材の一部拡大斜視図である。
用いられる原液流路材の一部拡大斜視図である。
【図２】図１の原液流路材の一部を取り出した流路材要
素の拡大斜視図である。
素の拡大斜視図である。
【図３】従来のスパイラル型分離膜エレメントの一部切
欠き斜視図である。
欠き斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小原 知海 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA03 HA61 JA05A JA05B JA33A JA33B KA41 MA03 PA02 PB03
Claims (3)
- 【請求項１】 有孔中空管の外周面に封筒状に形成され
た分離膜を原液流路材とともに巻回してなるスパイラル
型分離膜エレメントにおいて、前記原液流路材は複数の
線材によりメッシュ状に形成され、前記原液流路材の空
孔率をｐ、前記原液流路材の比表面積をＳ［ｍｍ-1］、
前記原液流路材の厚みをｈ［ｍｍ］、前記原液流路材の
線径をｄ［ｍｍ］、前記原液流路材のメッシュの大きさ
をｍ［ｍｍ］とした場合に、ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）
＝ｈ（４ｍ−πｄ）／［ｍ（２＋ｈＳ（１−ｐ）］によ
り計算される関数ｆ（ｄ，ｈ，ｍ，ｐ，Ｓ）の値が０．
２０ｍｍ以上１．０１ｍｍ以下であることを特徴とする
スパイラル型分離膜エレメント。 - 【請求項２】 請求項１記載のスパイラル型分離膜エレ
メントを用いて５ｋｇｆ／ｃｍ2 以上の浸透圧を有する
原液を処理することを特徴とするスパイラル型分離膜エ
レメントの運転方法。 - 【請求項３】 前記原液が海水であることを特徴とする
請求項２記載のスパイラル型分離膜エレメントの運転方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32920998A JP2000153270A (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | スパイラル型分離膜エレメントおよびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32920998A JP2000153270A (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | スパイラル型分離膜エレメントおよびその運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000153270A true JP2000153270A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18218884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32920998A Pending JP2000153270A (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | スパイラル型分離膜エレメントおよびその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000153270A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007052529A1 (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-10 | Nitto Denko Corporation | スパイラル型分離膜エレメント |
| US7998348B2 (en) | 2006-03-09 | 2011-08-16 | Nitto Denko Corporation | Spiral membrane element and process for producing the same |
| US8361318B2 (en) | 2004-03-26 | 2013-01-29 | Nitto Denko Corporation | Spiral type separation membrane element |
| US9604179B2 (en) | 2007-06-11 | 2017-03-28 | Nitto Denko Corporation | Spiral membrane element and method of producing the same |
| WO2018092343A1 (ja) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | 日東電工株式会社 | 原水流路スペーサ、および、これを備えたスパイラル型膜エレメント |
| JP2018086642A (ja) * | 2016-11-18 | 2018-06-07 | 日東電工株式会社 | 原水流路スペーサ、および、これを備えたスパイラル型膜エレメント |
-
1998
- 1998-11-19 JP JP32920998A patent/JP2000153270A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8361318B2 (en) | 2004-03-26 | 2013-01-29 | Nitto Denko Corporation | Spiral type separation membrane element |
| WO2007052529A1 (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-10 | Nitto Denko Corporation | スパイラル型分離膜エレメント |
| KR100846647B1 (ko) * | 2005-10-31 | 2008-07-16 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 스파이럴형 분리막 엘리먼트 |
| US8303815B2 (en) | 2005-10-31 | 2012-11-06 | Nitto Denko Corporation | Spiral separation membrane element |
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| WO2018092343A1 (ja) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | 日東電工株式会社 | 原水流路スペーサ、および、これを備えたスパイラル型膜エレメント |
| JP2018086642A (ja) * | 2016-11-18 | 2018-06-07 | 日東電工株式会社 | 原水流路スペーサ、および、これを備えたスパイラル型膜エレメント |
| CN108495701A (zh) * | 2016-11-18 | 2018-09-04 | 日东电工株式会社 | 原水流路间隔件、及具备其的螺旋型膜元件 |
| KR101916648B1 (ko) | 2016-11-18 | 2018-11-07 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 원수 유로 스페이서, 및 이것을 구비한 스파이럴형 막 엘리먼트 |
| CN108495701B (zh) * | 2016-11-18 | 2019-10-11 | 日东电工株式会社 | 原水流路间隔件、及具备其的螺旋型膜元件 |
| US11484840B2 (en) | 2016-11-18 | 2022-11-01 | Nitto Denko Corporation | Raw water channel spacer and spiral wound membrane element including the same |
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