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JP2009297642A - Hollow fiber membrane for charge into hollow fiber - Google Patents

Hollow fiber membrane for charge into hollow fiber Download PDF

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JP2009297642A JP2008154323A JP2008154323A JP2009297642A JP 2009297642 A JP2009297642 A JP 2009297642A JP 2008154323 A JP2008154323 A JP 2008154323A JP 2008154323 A JP2008154323 A JP 2008154323A JP 2009297642 A JP2009297642 A JP 2009297642A
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忠均 廉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hollow fiber membrane for charge into a hollow fiber separating a mixed liquid as a constitution substance by charging the high temperature and high pressure mixed liquid into the hollow of the hollow fiber membrane, fundamentally preventing a channeling phenomenon of a feed liquid occurring when charging the mixed liquid for separation to the outside of the hollow fiber membrane, and enhancing the permeation separation efficiency by increasing a contact ratio of the mixed liquid with the membrane surface per unit volume. <P>SOLUTION: In the hollow fiber membrane for charge into the hollow fiber, the mixed liquid to be separated is charged into the hollow of the hollow fiber membrane to pass through porous membranes containing an activated layer. The tubular activated layer having hollow is formed, polymer fiber braid, metallic wire braid or mixed braid of the polymer fiber braid with the metallic wire is braided directly on the outer surface of the activated layer, to suppress expansion of the activated layer when charging the mixed liquid of high temperature and high pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は中空糸膜に係り、さらに詳しくは、分離する混合液を中空糸膜の中空の内部に投入して活性層を含む多孔性膜(以下、単に「活性層膜」と称する。)を透過させる中空糸内部投入用の中空糸膜に関する。   The present invention relates to a hollow fiber membrane, and more specifically, a porous membrane (hereinafter simply referred to as “active layer membrane”) containing an active layer by introducing a mixed liquid to be separated into the hollow of the hollow fiber membrane. The present invention relates to a hollow fiber membrane for making a hollow fiber to be permeated.

一般に、中空糸膜により混合液を分離する場合、分離する混合液(以下、「供給混合液」とも称する。)を中空糸膜の外部に投入して圧力を加えて中空糸膜を透過した物質が中空に排出されるようにする。これは、中空の内部に分離する混合液を投入して圧力を加える場合、膜が耐える強度が弱くて5−10気圧において膜が破壊されるためである。   In general, when a mixed liquid is separated by a hollow fiber membrane, the separated liquid (hereinafter also referred to as “feed mixed liquid”) is introduced into the outside of the hollow fiber membrane, and pressure is applied to permeate the hollow fiber membrane. To be discharged into the hollow. This is because when a mixed liquid to be separated is introduced into the hollow and pressure is applied, the strength of the membrane is weak and the membrane is broken at 5-10 atmospheres.

従来、高分子繊維などにより編造したブレードの外表面に活性層膜を形成したブレード強化中空糸膜が用いられている。しかしながら、ブレード強化中空糸膜も分離する混合液を中空内部に投入して混合液を分離するには以下の短所がある。   Conventionally, blade reinforced hollow fiber membranes in which an active layer membrane is formed on the outer surface of a braided blade made of polymer fibers or the like have been used. However, there are the following disadvantages in separating the mixed solution by introducing the mixed solution that also separates the blade-reinforced hollow fiber membrane into the hollow.

すなわち、高分子繊維ブレードの外表面に塗布された活性層膜の場合、中空糸の外部に加えられる圧力(外圧)に対してはブレードが強化材の役割を果たしてある程度耐えることはできるものの、中空の内部に供給された混合液を投入して圧力を加える場合、加えられる内圧がブレードの隙間を介してその外表面に塗布された活性層に直接的に働くため、活性層膜が破壊され易いという短所がある。このように内圧に対する中空糸膜の脆弱性のために供給混合液を中空糸膜の外部に投入し、透過された物質を中空糸膜の中空の内部から回収することが中空糸膜による混合液分離の一般的な方法である。   In other words, in the case of the active layer membrane applied to the outer surface of the polymer fiber blade, the blade can act as a reinforcing material to some extent against the pressure applied to the outside of the hollow fiber (external pressure). When the pressure is applied by introducing the mixed solution supplied to the inside of the inside, the applied internal pressure works directly on the active layer applied to the outer surface through the gap of the blade, so that the active layer film is easily destroyed. There are disadvantages. In this way, due to the vulnerability of the hollow fiber membrane to the internal pressure, it is possible to throw the supplied mixed liquid into the outside of the hollow fiber membrane and collect the permeated substance from the hollow inside of the hollow fiber membrane. It is a general method of separation.

しかしながら、このような混合液の外部投入透過物の中空内部への回収方法は、膜モジュール内に不要な空間を発生してしまい、多くの供給混合液が必要となり、供給混合液単位体積当たりの膜表面との接触率が低くなって必要な膜面積が高くなる。特に、中空糸膜バンドルの内部において供給混合液が中空糸間において中空糸の長さに沿って流れることにより、供給混合液膜を形成するチャンネリング現象が起こり、種々の供給混合液を投入する場合、供給混合液間における混合が上手くなされず、結果として分離効率を低下させる要因にもなる。   However, such a method of collecting the mixed liquid from the externally charged permeate into the hollow interior generates an unnecessary space in the membrane module, and requires a large amount of the supplied mixed liquid. The contact ratio with the film surface is lowered and the required film area is increased. In particular, when the supply mixed liquid flows along the length of the hollow fiber between the hollow fibers inside the hollow fiber membrane bundle, a channeling phenomenon that forms a supply mixed liquid film occurs, and various supply mixed liquids are charged. In this case, the mixing between the supplied mixed liquids is not performed well, and as a result, the separation efficiency is lowered.

ブレード強化中空糸膜を構成するブレードは、主として高分子繊維により編造されるが、ポリエステル、ナイロン、アラミド、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが用いられ、高温の分離膜工程に用いられる中空糸膜の場合、ガラス繊維をブレードの材料として用いることもある。高分子繊維を用いてブレードの形に織造するときに用いられる繊維、ヤーンを構成するフィラメントの太さ(デニール)、フィラメントの数、そして織造に用いられるヤーンの筋数に応じてブレードの厚さ及び内径が決められる。使用用途に応じて適切な高分子繊維材料を選定してはいるものの、ブレード強化中空糸膜は主として常温下で非溶媒性の溶液を処理する膜分離工程に制限的に使用している。ブレード強化により膜の引っ張り強度、すなわち、膜の長手方向への負荷には極めて優れた特性を示すものの、膜の表面に垂直に働く負荷、特に、中空糸膜の内部から外部に加えられる圧力に対しては劣悪な特性を示すためである。例えば、高分子繊維ブレード強化中空糸膜は20気圧以上の圧力の逆浸透膜分離工程において中空内部に供給混合液が投入される場合、ブレードが圧力により放射線方向に膨張されて、その結果、ブレード上に塗布された活性層膜が損傷を負って膜の性能の低下を引き起こしてしまう。このため、分離しようとする混合液を高温、高圧下で中空糸膜の中空内部に供給するとき、中空糸膜の耐圧性を増大するためにブレードを中空糸膜の外部に編造することはあまり役立つものではない。   The blades constituting the blade-reinforced hollow fiber membrane are mainly knitted from polymer fibers, but polyester, nylon, aramid, polypropylene, polyethylene, etc. are used, and in the case of hollow fiber membranes used in high-temperature separation membrane processes, glass Fiber may be used as a material for the blade. The thickness of the blade depending on the fiber used when weaving into the shape of a blade using polymer fibers, the thickness of the filaments that make up the yarn (denier), the number of filaments, and the number of yarn streaks used for weaving And the inner diameter is determined. Although an appropriate polymer fiber material is selected according to the intended use, the blade-reinforced hollow fiber membrane is mainly used in a membrane separation process for treating a non-solvent solution mainly at room temperature. Although it shows excellent properties in the tensile strength of the membrane by the blade reinforcement, that is, the load in the longitudinal direction of the membrane, it works on the load acting perpendicular to the surface of the membrane, especially the pressure applied from the inside to the outside of the hollow fiber membrane. This is because it shows poor characteristics. For example, when a supply mixed solution is introduced into a hollow in a reverse osmosis membrane separation process at a pressure of 20 atm or higher in a polymer fiber blade reinforced hollow fiber membrane, the blade is expanded in the radial direction by the pressure, and as a result, the blade The active layer film applied thereon is damaged and causes the film performance to deteriorate. For this reason, when supplying the mixture to be separated into the hollow interior of the hollow fiber membrane at a high temperature and high pressure, it is not easy to braid the blade outside the hollow fiber membrane in order to increase the pressure resistance of the hollow fiber membrane. It is not useful.

上述した従来の中空糸膜の問題点を改善するためになされた本発明は、高温、高圧の混合液を中空糸膜の中空内部に投入して混合液を構成物質として分離可能な中空糸内部投入用の中空糸膜を提供するところにその目的がある。   The present invention, which was made to improve the above-mentioned problems of the conventional hollow fiber membranes, is a hollow fiber interior in which a high-temperature, high-pressure mixed liquid is introduced into the hollow interior of the hollow fiber membrane and the mixed liquid can be separated as a constituent substance. The purpose is to provide a hollow fiber membrane for injection.

本発明の他の目的は、混合液を中空糸膜の外部に投入して分離するときに発生しうる供給液のチャンネリング現象を根本的に防止可能な中空糸内部投入用の中空糸膜を提供するところにある。   Another object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane for introduction into a hollow fiber that can fundamentally prevent the channeling phenomenon of the supply liquid that may occur when the mixed liquid is introduced outside the hollow fiber membrane and separated. There is to offer.

本発明のさらに他の目的は、混合液の単位体積当たりの膜表面との接触率を高めて透過分離効率を高めることのできる中空糸内部投入用の中空糸膜を提供するところにある。   Still another object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane for introduction into a hollow fiber, which can enhance the permeation separation efficiency by increasing the contact rate with the membrane surface per unit volume of the mixed solution.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、中空を有する管状の活性層膜を成形し、前記活性層膜の外表面に直接的に高分子繊維と金属線との混造ブレードを編造して、前記活性層膜の中空内部に高温、高圧の混合液を投入する場合に活性層膜が膨張することを抑えるようにした中空糸内部投入用の中空糸膜が提供される。   In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a hollow active layer film having a hollow shape is formed, and a polymer fiber and a metal wire are directly mixed on the outer surface of the active layer film. Provided is a hollow fiber membrane for hollow fiber insertion, in which a braid is braided to suppress expansion of the active layer membrane when a high-temperature, high-pressure mixed liquid is introduced into the hollow inside of the active layer membrane. .

前記活性層膜は、外部の位置する多孔性層と、内部に位置して前記多孔性層よりも緻密な活性層と、を有する複合膜であってもよい。   The active layer film may be a composite film having a porous layer located outside and an active layer located inside and denser than the porous layer.

前記ブレード編造に用いられる高分子繊維は、ポリエステル、ナイロン、アラミド、ポリプロピレンおよびポリエチレンのうちから選ばれた1または2以上の繊維であることが好ましい。   The polymer fiber used for blade knitting is preferably one or more fibers selected from polyester, nylon, aramid, polypropylene, and polyethylene.

前記ブレード編造に用いられる金属線は、銅線、ニッケル線、ステンレス鋼線、錫線およびニクロム線のうちから選ばれた1または2以上の金属線であることが好ましい。   The metal wire used for braiding the blade is preferably one or more metal wires selected from copper wire, nickel wire, stainless steel wire, tin wire and nichrome wire.

前記管状の活性層膜と前記ブレードとの間に緊密性を維持するために、前記編造前における活性層の中空糸膜の外径が、活性層の中空糸膜なしに編造されたブレードの内径よりも1.1倍〜3.0倍の直径を有することが好ましい。   In order to maintain tightness between the tubular active layer membrane and the blade, the outer diameter of the hollow fiber membrane of the active layer before the knitting is the inner diameter of the blade knitted without the hollow fiber membrane of the active layer It is preferable to have a diameter of 1.1 to 3.0 times.

前記高分子繊維は、100〜500デニールの太さを有する10〜400個の繊維フィラメントを単一筋に集束させたヤーンであることが好ましい。   The polymer fiber is preferably a yarn obtained by focusing 10 to 400 fiber filaments having a thickness of 100 to 500 denier into a single muscle.

前記金属線は、0.05〜0.40mmの直径の単一金属線であるか、または、薄い金属線2〜5本を単一筋に合糸した集合金属線であることが好ましい。   The metal wire is preferably a single metal wire having a diameter of 0.05 to 0.40 mm, or an aggregate metal wire in which 2 to 5 thin metal wires are combined into a single line.

前記ブレードを編造するのに用いられる前記高分子繊維または前記金属線は、全体筋数が10〜80筋であることが好ましい。   The polymer fiber or the metal wire used for knitting the blade preferably has 10 to 80 total bars.

前記ブレードは、編造機に予め形成された前記管状の活性層膜を芯に供給しながらその外部に高分子繊維、金属線、または高分子繊維と金属線の両方を編造して形成したことが好ましい。   The blade is formed by knitting polymer fibers, metal wires, or both polymer fibers and metal wires to the outside while supplying the tubular active layer film formed in advance to a knitting machine to the core. preferable.

前記金属線は、編造前に予め前記高分子繊維と合糸して単一筋を形成するか、または、金属線だけで単一筋を形成したことが好ましい。   The metal wire is preferably combined with the polymer fiber in advance to form a single line before knitting, or a single line is formed only with the metal wire.

金属線だけで単一筋を形成した前記金属線の太さは、前記高分子繊維と合糸する金属線の太さよりも太いことが好ましい。   It is preferable that the thickness of the metal wire that forms a single line only with the metal wire is thicker than the thickness of the metal wire combined with the polymer fiber.

前記高分子繊維と金属線との混造ブレードは、前記金属線の筋数または前記高分子繊維と合糸した金属線の筋数が、全体の編造糸筋数の5〜30%であることが好ましい。   In the mixed blade of the polymer fiber and the metal wire, the number of streaks of the metal wire or the number of streaks of the metal wire combined with the polymer fiber is 5 to 30% of the total number of knitting yarn streaks. Is preferred.

前記ブレードにおける各金属線は、隣り合う金属線と等間隔を維持しながら編造されたことが好ましい。   Each metal wire in the blade is preferably knitted while maintaining an equal interval with the adjacent metal wire.

前記活性層膜は、ナノ透過膜、逆浸透膜、蒸気透過膜、透過蒸発膜または気体透過膜であることが好ましい。   The active layer membrane is preferably a nano-permeable membrane, a reverse osmosis membrane, a vapor permeable membrane, a permeable evaporation membrane or a gas permeable membrane.

上述した構成を有する本発明によれば、高温、高圧の供給混合液を中空糸膜の中空内部に投入して混合液を構成物質として分離することができ、供給混合液が中空糸膜内部に流れることから、膜モジュール内における不要な空間が最小となり、結果として、供給混合液単位体積当たりの膜表面との接触率が高くなって必要膜の面積が狭まり、中空糸膜の外部に供給液を投入するときに発生するチャンネリング現象を根本的に解消できるだけではなく、外部のブレード層が透過物の流れに対するスペーサの役割を果たして圧力降下現象を最小化できることから、モジュールの長さを圧力降下による制限なしに設定することができ、供給混合液を中空糸の内部に流すことにより、外部への熱損失を最小化することができるという効果がある。   According to the present invention having the above-described configuration, a high-temperature, high-pressure supply mixture can be introduced into the hollow interior of the hollow fiber membrane to separate the mixture as a constituent material, and the supply mixture can be contained inside the hollow fiber membrane. As a result, the unnecessary space in the membrane module is minimized, and as a result, the contact ratio with the membrane surface per unit volume of the supply liquid mixture becomes high, the area of the required membrane is reduced, and the supply liquid is external to the hollow fiber membrane. In addition to fundamentally eliminating the channeling phenomenon that occurs when charging, the external blade layer acts as a spacer for the permeate flow, minimizing the pressure drop phenomenon, thus reducing the length of the module. There is an effect that heat loss to the outside can be minimized by flowing the supply mixed solution into the hollow fiber.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜は、中空を有する管状の活性層膜を成形し、その外表面に直接的に高分子繊維ブレード、金属線ブレードまたは高分子繊維と金属線の混造ブレードを編造して、中空内部に高温、高圧の混合液を投入する場合に活性層膜が膨張することを抑えるようにしたところにその特徴がある。すなわち、本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜は、中空を有する管状の活性層膜の外表面に直接、高分子繊維を編みこんで形成されたブレード、金属線を編みこんで形成されたブレード、あるいは高分子繊維と金属線を一緒に編みこんで形成されたブレードを設けたものである。   A hollow fiber membrane for hollow fiber insertion according to the present invention is formed by forming a tubular active layer membrane having a hollow, directly on the outer surface thereof, a polymer fiber blade, a metal wire blade or a mixture of polymer fiber and metal wire. This is characterized by the fact that the active layer film is prevented from expanding when the blade is knitted and a high-temperature, high-pressure mixed liquid is introduced into the hollow interior. That is, the hollow fiber membrane for hollow fiber insertion according to the present invention is formed by braiding a polymer fiber directly on the outer surface of a tubular active layer membrane having a hollow, and braiding a metal wire. Or a blade formed by braiding polymer fibers and metal wires together.

高分子材質の中空糸膜の本質的な耐圧性の制限のために、中空糸膜の内部に高圧の供給混合液を投入した後に分離するためには、供給混合液の圧力に耐えうる十分な中空糸膜の機械的な強度が確保されなければならない。混合物が中空内部に投入される中空糸膜においてブレードにより機械的な強度を確保しようとする場合には、ブレードが活性層膜の外部に位置しなければならない。このために、本発明は、管状の活性層膜を形成し、その外部にブレードを直接的に編造する。この場合、中空糸膜の内部に加えられる圧力を強化材として優れた機械的特性を有するブレードが全面に亘って中空糸膜を支持することができる。このとき、前記活性層膜の内部には外部の多孔性層よりも緻密な活性層が複合膜の形で形成されることがある。活性層膜の外部層を多孔性材質から成形し、内部にこれよりも緻密な(例えば、気孔率の低い)活性層を形成する場合、高圧の供給混合液を注入するとしても、供給混合液の圧力に耐えうる十分な機械的強度を持つことになる。   Due to the inherent pressure resistance limitation of the hollow fiber membrane made of a polymer material, it is sufficient to withstand the pressure of the supply mixture in order to separate it after the high-pressure supply mixture is introduced into the hollow fiber membrane. The mechanical strength of the hollow fiber membrane must be ensured. In order to ensure mechanical strength with the blade in the hollow fiber membrane in which the mixture is introduced into the hollow interior, the blade must be located outside the active layer membrane. For this purpose, the present invention forms a tubular active layer film and braids the blade directly on the outside thereof. In this case, the blade having excellent mechanical properties can be supported over the entire surface by using the pressure applied to the inside of the hollow fiber membrane as a reinforcing material. At this time, an active layer denser than the external porous layer may be formed in the form of a composite film inside the active layer film. When the outer layer of the active layer film is formed from a porous material and an active layer that is denser (for example, having a lower porosity) is formed inside the active layer film, even if a high-pressure supply mixture is injected, the supply mixture It will have sufficient mechanical strength to withstand this pressure.

ブレード材質に応じて使用許容圧力と許容温度が決められるが、分子繊維から編造されたブレードは圧力、高温及び有機溶媒接触に脆弱点があるため、この場合にはブレードの物性を補完する必要がある。高分子繊維に比べて金属材質の機械的特性がはるかに優れているだけではなく、耐熱性及び有機溶媒接触時における有機溶媒との馴染み性がない(濡れ性が低い)ため、寸法安定性もまた優れている。このため、本願発明によるブレード編造時に高分子繊維と金属線を混合して編造したり、金属線だけで編造することができる。   The allowable pressure and allowable temperature are determined according to the blade material, but blades knitted from molecular fibers are vulnerable to pressure, high temperature and contact with organic solvents. In this case, it is necessary to supplement the physical properties of the blade. is there. Not only the mechanical properties of metal materials are much better than polymer fibers, but also heat resistance and lack of compatibility with organic solvents when contacted with organic solvents (low wettability), so dimensional stability Also excellent. For this reason, at the time of blade knitting according to the present invention, the polymer fiber and the metal wire can be mixed and knitted, or the metal fiber can be knitted only.

金属線だけでブレードを編造した場合、ブレードの機械的特性と寸法安定性は優れるが、ブレードそのものがこわばっていて、特に高圧工程においては粗いブレード表面により内部に位置している活性層膜に損傷を負わせる可能性があり、また、モジュール製作時の取扱性が悪くなる。このため、高温、高圧の条件下で使用する中空糸膜においては、ブレード構成要素である高分子繊維の一部を金属線に代えること、すなわち、高分子繊維と金属線を混造することが好ましい。この場合、ブレードの流動性を高められるだけではなく、製造されたブレードの圧力、温度及び有機溶媒接触に対する安定性は主として強化材である金属線により決められる。結果的に、金属線と高分子繊維とを混合して製造したブレードは高温、高圧、あるいは有機溶媒接触の条件下でも極めて安定していて、このようなブレードにより強化された膜もまた安定にならざるを得ない。金属線と高分子繊維から混造されたブレードの製造時に金属線の割合が高くなるに伴い、ブレードの機械的特性と寸法安定性は良好になるが、ブレードそのものがこわばっていてモジュール製作時の取扱性が悪くなる。逆に、金属線の割合が低くなるとき、ブレードの流動性は大きくなって取扱性が良いが、機械的特性と寸法安定性は弱くなる。このため、前記高分子繊維と金属線との混造ブレードは金属線の筋数あるいは高分子繊維と合糸した金属線の筋数が全体の編造糸筋数の5〜30%であることが好ましい。また、前記ブレードにおける各金属線は隣り合う金属線と等間隔を維持しながら編造されることが好ましい。ここに用いられる金属線は銅、ニッケル、ステンレス鋼、錫、ニクロムなど種々の金属材料を使用することができ、各金属線の太さは製造しようとする中空糸膜の大きさによって0.05〜0.4mmの直径を使用する。   When braided with metal wires alone, the mechanical properties and dimensional stability of the blade are excellent, but the blade itself is stiff, especially in the high pressure process, the active layer film located inside is damaged by the rough blade surface In addition, the handling at the time of manufacturing the module is deteriorated. For this reason, in hollow fiber membranes used under conditions of high temperature and high pressure, it is possible to replace a part of the polymer fiber as the blade constituent element with a metal wire, that is, to mix the polymer fiber and the metal wire. preferable. In this case, not only the fluidity of the blade can be increased, but also the stability of the manufactured blade against pressure, temperature and organic solvent contact is mainly determined by the metal wire as the reinforcing material. As a result, blades made by mixing metal wires and polymer fibers are extremely stable under conditions of high temperature, high pressure, or contact with organic solvents, and the film reinforced by such blades is also stable. I have to be. The mechanical properties and dimensional stability of the blades become better as the proportion of metal wires increases during the manufacture of blades made of metal wires and polymer fibers, but the blades themselves are stiff and the Handling becomes worse. Conversely, when the proportion of the metal wire is reduced, the fluidity of the blade is increased and the handleability is good, but the mechanical properties and dimensional stability are weakened. Therefore, in the mixed blade of the polymer fiber and the metal wire, the number of the metal wire or the number of the metal wire combined with the polymer fiber is 5 to 30% of the total number of the knitting yarns. preferable. Moreover, it is preferable that each metal wire in the blade is knitted while maintaining an equal interval with an adjacent metal wire. Various metal materials such as copper, nickel, stainless steel, tin, and nichrome can be used for the metal wire used here, and the thickness of each metal wire is 0.05 depending on the size of the hollow fiber membrane to be manufactured. Use a diameter of ˜0.4 mm.

前記ブレードの編造に用いられる高分子繊維は、ポリエステル、ナイロン、アラミド、ポリプロピレンまたはポリエチレンなどの繊維であり、ヤーン状の高分子繊維が使用可能である。ヤーンは、一定の太さの複数のフィラメントを単一筋に集合したものであり、フィラメントの太さは100〜500デニール、フィラメントの筋数は10〜400である。   The polymer fiber used for knitting the blade is a fiber such as polyester, nylon, aramid, polypropylene, or polyethylene, and a yarn-like polymer fiber can be used. A yarn is a collection of a plurality of filaments having a constant thickness in a single line, and the filament has a thickness of 100 to 500 denier and the number of filaments is 10 to 400.

高分子繊維と金属線のそれぞれの太さは、製造しようとするブレードの厚さと直径に応じて決められ、また、均一な外観のブレードを製造するために用いられる金属線と高分子繊維の太さができる限り同じものを選択する。   The thickness of each of the polymer fiber and the metal wire is determined according to the thickness and diameter of the blade to be manufactured, and the thickness of the metal wire and the polymer fiber used to manufacture a blade having a uniform appearance. Choose the same thing as much as possible.

前記ブレードを編造するのに用いられる高分子繊維または金属線はその全体筋数が10〜80筋であることが好ましい。   The polymer fiber or metal wire used for knitting the blade preferably has 10 to 80 bars in total.

前記活性層膜としては、例えば、ナノ透過膜、逆浸透圧膜、蒸気透過膜、透過蒸発膜または気体透過膜が挙げられる。以下、図面を参照しながら、さらに具体的に説明する。   Examples of the active layer membrane include a nano-permeable membrane, a reverse osmotic pressure membrane, a vapor permeable membrane, a permeable evaporation membrane, and a gas permeable membrane. Hereinafter, more specific description will be given with reference to the drawings.

図1Aは、本発明によるブレード強化中空糸膜の第1の実施形態に対する部分切開斜視図を、図1Bは、図1Aに示すブレード強化中空糸膜の断面図を、図1Cは、図1Aに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図を、図2Aは、本発明によるブレード強化中空糸膜の第2の実施形態に対する部分切開斜視図を、図2Bは、図2Aに示すブレード強化中空糸膜の断面図を、図2Cは、図2Aに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図を、図3Aは、本発明によるブレード強化中空糸膜の第3の実施形態に対する部分切開斜視図を、図3Bは、図3Aに示すブレード強化中空糸膜の断面図を、図3Cは、図3Aに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図をそれぞれ示す。   1A is a partially cut perspective view of the blade-reinforced hollow fiber membrane according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view of the blade-reinforced hollow fiber membrane shown in FIG. 1A, and FIG. 1C is FIG. FIG. 2A is a partially cut perspective view of the blade-reinforced hollow fiber membrane according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is FIG. 2A. 2C is a cross-sectional view of the blade-reinforced hollow fiber membrane shown in FIG. 2, FIG. 2C is a layout diagram of the metal wire bobbin and polymer fiber bobbin during blade braiding shown in FIG. 2A, and FIG. FIG. 3B is a cross-sectional view of the blade-reinforced hollow fiber membrane shown in FIG. 3A, and FIG. 3C is a perspective view of the metal wire bobbin and the height at the time of blade braiding shown in FIG. 3A. It shows a layout diagram of the fiber bobbins, respectively.

図1A及び図1Bに示す第1の実施形態は、活性層膜1の外部に高分子繊維だけでブレードを直接的に編造した場合を、図2A及び図2Bに示す第2の実施形態は、活性層膜1の外部に金属線3の2筋と高分子繊維5の34筋を混合してブレードを直接的に編造した場合を、図3A及び図3Bに示す第3の実施形態は、活性層膜1の外部に金属線3の4筋と高分子繊維5の32筋を混合してブレードを直接的に編造した場合をそれぞれ示す。   In the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, the blade is directly knitted with only polymer fibers outside the active layer film 1, and the second embodiment shown in FIGS. 2A and 2B is When the braid is directly knitted by mixing two bars of the metal wire 3 and 34 bars of the polymer fiber 5 outside the active layer film 1, the third embodiment shown in FIGS. The case where the braid is directly knitted by mixing 4 bars of the metal wire 3 and 32 bars of the polymer fiber 5 outside the layer film 1 is shown.

図1C、図2Cまたは図3Cを参照すると、前記ブレードは、編造機に予め形成された管状の活性層膜1を芯に供給しながらその外部に高分子繊維5、金属線3または高分子繊維5と金属線3を編造して形成する。   Referring to FIG. 1C, FIG. 2C, or FIG. 3C, the blade feeds the core active layer film 1 formed in advance in the knitting machine to the core while the polymer fiber 5, the metal wire 3 or the polymer fiber are provided outside thereof. 5 and the metal wire 3 are knitted and formed.

高分子繊維5または金属線3をそれぞれのボビン7、9に巻き付けた後、これを編造機の環状のキャリア11に設けるが、このとき、取り付けるボビン数は上述した編造に用いられる筋数と同じく10〜80個である。   After the polymer fiber 5 or the metal wire 3 is wound around the bobbins 7 and 9, it is provided on the annular carrier 11 of the knitting machine. At this time, the number of bobbins to be attached is the same as the number of streaks used in the knitting described above. 10 to 80.

金属線を編造に用いる場合、図2A及び図3Aに示すように、金属線だけをボビンに巻き付けて編造に用いることもできるが、編造前に金属線を高分子繊維と合糸して編造に用いることもできる。しかしながら、金属線だけをボビンに巻きつけるときには、高分子繊維と合糸して巻き付けるよりも太さが一層大きな金属線を用いなければならない。また、図2A及び図3Aには金属線として単一金属線を用いた場合を例示しているが、必要に応じて、これらの2〜5本の薄い金属線を合糸した集合金属線を用いてもよい。   When using a metal wire for knitting, as shown in FIGS. 2A and 3A, only the metal wire can be wound around a bobbin and used for knitting, but before knitting, the metal wire is combined with polymer fibers for knitting. It can also be used. However, when only the metal wire is wound around the bobbin, a metal wire having a thickness larger than that of the wire wound with the polymer fiber must be used. 2A and 3A exemplify the case where a single metal wire is used as the metal wire, but if necessary, an aggregate metal wire obtained by combining these 2 to 5 thin metal wires may be used. It may be used.

第2の実施形態及び第3の実施形態でのように、高分子繊維と金属線を混合してブレードを編造する場合、上述したように、金属線筋数が全体筋数の5〜30%になるようにするために、編造機のキャリア11には金属線ボビン7数あるいは高分子繊維と合糸した金属線ボビン7数を取り付けられた全体のボビン数に対して5〜30%個取り付ける。このとき、金属線間の間隔を均一にするために、金属線ボビン7をキャリア11に取り付けるとき、その数に応じて、キャリア11の円形中心に対称になるように配列しなければならない。もし、金属線ボビンを対称から外れるように配列すると、編造されたブレードの表面は滑らかではなく、均一でもない。   When the braid is knitted by mixing polymer fibers and metal wires as in the second and third embodiments, as described above, the number of metal wire bars is 5 to 30% of the total number of bars. In order to achieve this, 5 to 30% of the number of metal wire bobbins 7 or the number of metal wire bobbins 7 combined with polymer fibers is attached to the carrier 11 of the knitting machine with respect to the total number of bobbins attached. . At this time, when the metal wire bobbins 7 are attached to the carrier 11 in order to make the interval between the metal wires uniform, they must be arranged symmetrically with respect to the circular center of the carrier 11 according to the number. If the metal bobbins are arranged out of symmetry, the surface of the braided blade is neither smooth nor uniform.

環状のキャリア11の中心の内部に管状の活性層膜1を供給し、一定の数の編造糸ボビン7、9が環状キャリア11に沿って回ると、ブレードが供給される活性層膜1の外部に編造される。このとき、前記活性層膜1とブレードとの間に緊密性を維持するために、編造前の活性層の中空糸膜1の外径が活性層なしで編造されたブレードの内径よりも1.1倍〜3.0倍の直径を有することが好ましい。これは、活性層膜1とその外部に編造されたブレードとの間に緊密性を維持するために、活性層膜1の外径が活性層なしで編造されたブレードの内径よりも大きくならなければならないためである。   When the tubular active layer film 1 is supplied into the center of the annular carrier 11 and a certain number of knitting yarn bobbins 7 and 9 are rotated along the annular carrier 11, the outside of the active layer film 1 to which the blade is supplied is provided. Knitted to. At this time, in order to maintain the tightness between the active layer membrane 1 and the blade, the outer diameter of the hollow fiber membrane 1 of the active layer before knitting is 1. It preferably has a diameter of 1 to 3.0 times. This is because the outer diameter of the active layer film 1 must be larger than the inner diameter of the blade knitted without the active layer in order to maintain tightness between the active layer film 1 and the blade knitted outside thereof. This is because it must be done.

以下においては、本発明による実施例をより具体的に説明し、その性質を従来の高分子繊維ブレード強化中空糸膜と比較してみる。   In the following, examples according to the present invention will be described more specifically, and the properties will be compared with those of a conventional polymer fiber blade reinforced hollow fiber membrane.

<実施例1>
ポリスルホン500gとポリビニルピロリドン(PVP)130gをジメチルアセトアミド1370gに溶かして均一な溶液を製造し、これを35℃の凝固液である水に放射して残存溶媒と添加剤であるPVPを完全に除去した後、内径1.1mm、外径1.9mmの管状の多孔性膜を製造した。製造された多孔性膜の内部表面に2μm厚さのポリビニルアルコール層を塗布して管状の活性層膜を形成した。このようにして、活性層膜は外部に多孔性層が形成され、内部に外部よりも緻密な活性層が形成される。この活性層膜の外部に300/150ポリエステルヤーン36本に編造してブレードを製造して外径が2.9mmの中空糸内部投入用の中空糸膜を製造した。
<Example 1>
Polysulfone (500 g) and polyvinylpyrrolidone (PVP) (130 g) were dissolved in dimethylacetamide (1370 g) to produce a uniform solution, which was irradiated to water as a coagulating liquid at 35 ° C. to completely remove residual solvent and additive PVP. Thereafter, a tubular porous membrane having an inner diameter of 1.1 mm and an outer diameter of 1.9 mm was manufactured. A 2 μm-thick polyvinyl alcohol layer was applied to the inner surface of the produced porous membrane to form a tubular active layer membrane. In this way, the active layer film is formed with a porous layer outside, and an active layer denser than the outside is formed inside. A braid was produced by knitting 36 300/150 polyester yarns outside the active layer membrane to produce a hollow fiber membrane for introduction into a hollow fiber having an outer diameter of 2.9 mm.

<実施例2>
ポリスルホン500gとポリビニルピロリドン(PVP)130gをジメチルアセトアミド1370gに溶かして均一な溶液を製造し、これを35℃の凝固液である水に放射して残存溶媒と添加剤であるPVPを完全に除去した後、内径1.1mm、外径1.9mmの多孔性膜を製造した。製造された多孔性膜の内部表面に2μmの厚さのポリビニルアルコール層を塗布して管状の活性層膜を形成した。このようにして、活性層膜は外部に多孔性層が形成され、内部に外部よりも緻密な活性層が形成される。この活性層膜の外部に300/150ポリエステルヤーン34本、0.2mm直径のステンレス鋼線2本によりブレードを編造して外径が2.9mmの中空糸内部投入用の中空糸膜を製造した。
<Example 2>
Polysulfone (500 g) and polyvinylpyrrolidone (PVP) (130 g) were dissolved in dimethylacetamide (1370 g) to produce a uniform solution, which was irradiated to water as a coagulating liquid at 35 ° C. to completely remove residual solvent and additive PVP. Thereafter, a porous membrane having an inner diameter of 1.1 mm and an outer diameter of 1.9 mm was manufactured. A 2 μm-thick polyvinyl alcohol layer was applied to the inner surface of the produced porous membrane to form a tubular active layer membrane. In this way, the active layer film is formed with a porous layer outside, and an active layer denser than the outside is formed inside. A hollow fiber membrane for insertion into a hollow fiber having an outer diameter of 2.9 mm was manufactured by knitting a blade with 34 300/150 polyester yarns and two 0.2 mm diameter stainless steel wires outside the active layer membrane. .

<実施例3>
ポリスルホン500gとポリビニルピロリドン(PVP)130gをジメチルアセトアミド1370gに溶かして均一な溶液を製造し、これを35℃の凝固液である水に放射して残存溶媒と添加剤であるPVPを完全に除去した後、内径1.1mm、外径1.9mmの多孔性膜を製造した。製造された中空糸膜の内部表面に2μmの厚さのポリビニルアルコール層を塗布して管状の活性層膜を形成した。このようにして、活性層膜は外部に多孔性層が形成され、内部に外部よりも緻密な活性層が形成される。この活性層膜の外部に300/150ポリエステルヤーン32本、0.2mm直径のステンレス鋼線4本によりブレードを編造して外径が2.9mmの中空糸内部投入用の中空糸膜を製造した。
<Example 3>
Polysulfone (500 g) and polyvinylpyrrolidone (PVP) (130 g) were dissolved in dimethylacetamide (1370 g) to produce a uniform solution, which was irradiated to water as a coagulating liquid at 35 ° C. to completely remove residual solvent and additive PVP. Thereafter, a porous membrane having an inner diameter of 1.1 mm and an outer diameter of 1.9 mm was manufactured. A 2 μm-thick polyvinyl alcohol layer was applied to the inner surface of the manufactured hollow fiber membrane to form a tubular active layer membrane. In this way, the active layer film is formed with a porous layer outside, and an active layer denser than the outside is formed inside. A hollow fiber membrane for introduction into a hollow fiber having an outer diameter of 2.9 mm was manufactured by braiding a blade with 32 300/150 polyester yarns and 4 stainless steel wires with a diameter of 0.2 mm outside the active layer membrane. .

<比較例1>
300/150ポリエステルヤーン36本によりブレードを編造したが、外径が2mm、内径が1mmであった。ポリスルホン500gとポリビニルピロリドン130gをジメチルアセトアミド1370gに溶かして均一な溶液を製造し、これをブレード外表面の上に均一に塗布した後、水中に凝固させて多孔性膜を有する従来のブレード強化中空糸膜を製造した。多孔性膜表面の上にポリビニルアルコールの厚さが2μmになるように塗布した。
<Comparative Example 1>
The blade was knitted with 36 300/150 polyester yarns, but the outer diameter was 2 mm and the inner diameter was 1 mm. A conventional blade-reinforced hollow fiber having a porous membrane prepared by dissolving 500 g of polysulfone and 130 g of polyvinyl pyrrolidone in 1370 g of dimethylacetamide, producing a uniform solution, uniformly coating the outer surface of the blade, and coagulating it in water. A membrane was produced. It applied so that the thickness of polyvinyl alcohol might be set to 2 micrometers on the porous membrane surface.

<比較例2>
300/150ポリエステルヤーン34本、0.2mm直径のステンレス鋼線2本によりブレードを編造したが、外径が2.0mm、内径が1.0mmであった。ポリスルホン500gとポリビニルピロリドン130gをジメチルアセトアミド1370gに溶かして均一な溶液を製造し、これをブレードの外表面上に均一に塗布した後、水中に凝固させて多孔性膜を有するブレード強化中空糸膜を製造した。多孔性膜表面の上にポリビニルアルコールの厚さが2μmになるように塗布した。
<Comparative Example 2>
The blade was knitted with 34 300/150 polyester yarns and two 0.2 mm diameter stainless steel wires, but the outer diameter was 2.0 mm and the inner diameter was 1.0 mm. A homogeneous solution is prepared by dissolving 500 g of polysulfone and 130 g of polyvinyl pyrrolidone in 1370 g of dimethylacetamide, and this is uniformly coated on the outer surface of the blade, and then coagulated in water to form a blade-reinforced hollow fiber membrane having a porous membrane. Manufactured. It applied so that the thickness of polyvinyl alcohol might be set to 2 micrometers on the porous membrane surface.

<比較例3>
300/150ポリエステルヤーン32本、0.2mm直径のステンレス鋼線4本によりブレードを編造したが、外径が2.0mm、内径が1.0mmであった。ポリスルホン500gとポリビニルピロリドン130gをジメチルアセトアミド1370gに溶かして均一な溶液を製造し、これをブレードの外表面上に均一に塗布した後、水中に凝固させて多孔性膜を有するブレード強化中空糸膜を製造した。多孔性膜表面の上にポリビニルアルコールの厚さが2μmになるように塗布した。
<Comparative Example 3>
The blade was knitted with 32 300/150 polyester yarns and 4 0.2 mm diameter stainless steel wires, but the outer diameter was 2.0 mm and the inner diameter was 1.0 mm. A homogeneous solution is prepared by dissolving 500 g of polysulfone and 130 g of polyvinyl pyrrolidone in 1370 g of dimethylacetamide, and this is uniformly coated on the outer surface of the blade, and then coagulated in water to form a blade-reinforced hollow fiber membrane having a porous membrane. Manufactured. It applied so that the thickness of polyvinyl alcohol might be set to 2 micrometers on the porous membrane surface.

前記実施例及び比較例において製造した中空糸膜をモジュールの形態に製造するために、長さ1メートル、内径1インチのC−PVC管にそれぞれ130筋の中空糸膜バンドルを詰め込み、バンドルの両端をエポキシ樹脂によりポーティングした。各条件下で製造した中空糸膜に対する圧力テストにおいて、2気圧、10気圧、20気圧、40気圧の空気を中空糸膜の内部に加えて膜の安定性を観察した。各条件下で製造した中空糸膜に対して透過蒸発実験を行ったが、使用した混合供給液は95質量%のエタノール、5質量%の水からなるものであった。混合供給液を実施例1、2、3の中空糸膜のモジュールに対しては中空糸膜の内部に、比較例1、2、3の中空糸膜のモジュールに対しては中空糸膜の外部に流すと同時に、その向かい側に真空5torrを加えて透過分離実験を行った。使用した混合供給液の温度は60℃であり、供給混合液の初期流量速度は100cm/minであった。それぞれの繰業条件下で膜を通じての透過速度、透過物の水の含量、モジュールの入口と出口における供給混合液の温度を測定した。 In order to manufacture the hollow fiber membranes manufactured in the above examples and comparative examples in the form of a module, a C-PVC pipe having a length of 1 meter and an inner diameter of 1 inch is packed with 130 strands of hollow fiber membrane bundles, respectively. Was ported with epoxy resin. In a pressure test for a hollow fiber membrane manufactured under each condition, air at 2, 10, 20, and 40 atmospheres was added to the inside of the hollow fiber membrane, and the stability of the membrane was observed. A pervaporation experiment was conducted on the hollow fiber membranes produced under each condition, and the mixed feed solution used was composed of 95% by mass of ethanol and 5% by mass of water. The mixed supply liquid is inside the hollow fiber membrane for the hollow fiber membrane modules of Examples 1, 2, and 3, and the outside of the hollow fiber membrane for the hollow fiber membrane modules of Comparative Examples 1, 2, and 3. At the same time, a permeation separation experiment was performed by applying a vacuum of 5 torr to the opposite side. The temperature of the used mixed feed liquid was 60 ° C., and the initial flow rate of the supplied mixed liquid was 100 cm 3 / min. Under each operating condition, the permeation rate through the membrane, the permeate water content, the temperature of the feed mixture at the inlet and outlet of the module were measured.

表1は、実施例1、2、3と比較例1、2、3の圧力テスト結果を示すが、ブレードの外部に活性層膜が塗布された全ての中空糸膜(比較例1、2、3)は、10気圧以上の圧力において下塗布層が破壊されることが観察されるのに対し、本発明により活性層膜の外部にブレードを編造した中空糸膜は40気圧でも安定性を示している。しかしながら、本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜においても、高分子繊維だけで編造されたブレードの場合(実施例1)、経時的に中空糸膜の内部に加えられる圧力により中空糸膜及びブレードが放射線方向に膨張して中空糸膜の活性層の厚さが次第に薄くなり、空糸膜が破壊されることはないが、活性層を通じての溶質の漏れが発生してしまう。しかしながら、金属線と高分子繊維を混造してブレードを編造した場合(実施例2、3)、中空糸膜は圧力に対する優れた安定性を示している。   Table 1 shows the pressure test results of Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples 1, 2, and 3. All hollow fiber membranes (Comparative Examples 1, 2, and 3) coated with an active layer membrane on the outside of the blade are shown. 3), it is observed that the lower coating layer is destroyed at a pressure of 10 atm or higher, whereas the hollow fiber membrane knitted with a blade outside the active layer membrane according to the present invention exhibits stability even at 40 atm. ing. However, in the hollow fiber membrane for feeding into the hollow fiber according to the present invention, in the case of the blade knitted only with the polymer fiber (Example 1), the hollow fiber membrane is caused by the pressure applied to the inside of the hollow fiber membrane over time. The blade expands in the radial direction and the thickness of the active layer of the hollow fiber membrane gradually decreases, and the empty fiber membrane is not destroyed, but leakage of solute through the active layer occurs. However, when the blade is knitted by mixing metal wires and polymer fibers (Examples 2 and 3), the hollow fiber membrane shows excellent stability against pressure.

Figure 2009297642
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上記の結果から、中空糸膜の外部にブレードを編造した場合、中空糸膜は混合物の中空内部に投入に対して優れた耐圧性を示していることが分かり、金属線を高分子繊維と共に混合してブレードを編造する場合、ブレード強化効果がさらに顕著に現れることが分かる。   From the above results, it can be seen that when the blade is knitted outside the hollow fiber membrane, the hollow fiber membrane shows excellent pressure resistance against charging into the hollow inside of the mixture, and the metal wire is mixed with the polymer fiber. When the blade is knitted, it can be seen that the blade reinforcing effect appears more remarkably.

Figure 2009297642
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表2には本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜に対する透過蒸発膜の分離性能を比較例と共に示す。本発明により中空糸膜の外部にブレードが編造された中空糸膜(実施例1、2、3)の場合、供給混合液を中空糸膜の内部に流し込むことができ、これに対し、ブレードの外部に塗布された中空糸膜(比較例1、2、3)の場合、弱い耐圧性のために供給混合液を中空糸膜の外部に流さなければならないが、この場合、中空糸膜間において発生する供給液のチャンネリング現象が透過速度を低下させるだけではなく、分離効率の現象を引き起こす。本発明によりブレードが中空糸膜の外部に編造された中空糸膜の場合、このような供給液のチャンネリング現象が起こらず、また、単位体積当たりの供給液の膜接触率がより大きなことから、透過速度がより速く、さらに、分離効率により優れていることが確認できる。本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜はモジュール入口とモジュール出口における供給液の温度差が比較例の中空糸膜よりもはるかに小さくてモジュール内における供給液の熱損失が少ないことが分かる。   Table 2 shows the separation performance of the pervaporation membrane with respect to the hollow fiber membrane for introduction into the hollow fiber according to the present invention, together with a comparative example. In the case of a hollow fiber membrane (Examples 1, 2, and 3) in which a blade is knitted outside the hollow fiber membrane according to the present invention, the supply mixed solution can be poured into the hollow fiber membrane. In the case of hollow fiber membranes applied to the outside (Comparative Examples 1, 2, and 3), the supply mixture must flow outside the hollow fiber membranes due to weak pressure resistance. The generated channeling phenomenon of the supply liquid not only lowers the permeation speed but also causes a phenomenon of separation efficiency. In the case of a hollow fiber membrane in which the blade is knitted outside the hollow fiber membrane according to the present invention, such a channeling phenomenon of the supply liquid does not occur, and the membrane contact rate of the supply liquid per unit volume is larger. It can be confirmed that the permeation rate is faster and the separation efficiency is more excellent. It can be seen that the hollow fiber membrane for introducing into the hollow fiber according to the present invention has a much smaller temperature difference between the supply liquid at the module inlet and the module outlet than the hollow fiber membrane of the comparative example and less heat loss of the supply liquid in the module. .

上記の比較において、本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜の方が高温、高圧下で膜の安定性に優れているだけではなく、膜透過分離性能も優れていることが証明されている。   In the above comparison, it has been proved that the hollow fiber membrane for introducing into the hollow fiber according to the present invention not only has excellent membrane stability at high temperature and high pressure, but also has excellent membrane permeation separation performance. Yes.

本発明による中空糸内部投入用の中空糸膜は高い機械的強度を有するブレードによる支持により向上した中空糸膜の耐圧性により高温あるいは高圧下の膜分離工程、すなわち、ナノ、逆浸透圧、気体分離、透過蒸発、蒸気透過などの膜分離工程に極めて好適であり、しかも、高い透過分離効率を得ることができる。   The hollow fiber membrane for internal insertion of the hollow fiber according to the present invention is a membrane separation process under high temperature or high pressure due to the pressure resistance of the hollow fiber membrane which is improved by support by a blade having high mechanical strength, that is, nano, reverse osmotic pressure, gas It is extremely suitable for membrane separation processes such as separation, pervaporation, and vapor permeation, and high permeation separation efficiency can be obtained.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

本発明によるブレード強化中空糸膜の第1の実施形態に対する部分切開斜視図である。1 is a partially cut perspective view of a blade-reinforced hollow fiber membrane according to a first embodiment of the present invention. 図1Aに示すブレード強化中空糸膜の断面図である。1B is a cross-sectional view of the blade-reinforced hollow fiber membrane shown in FIG. 1A. FIG. 図1Aに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図である。1B is a layout diagram of a metal wire bobbin and a polymer fiber bobbin during blade braiding shown in FIG. 1A. FIG. 本発明によるブレード強化中空糸膜の第2の実施形態に対する部分切開斜視図である。It is a partial cutaway perspective view with respect to 2nd Embodiment of the braid | blade reinforcement | strengthening hollow fiber membrane by this invention. 図2Aに示すブレード強化中空糸膜の断面図である。It is sectional drawing of the braid | blade reinforcement | strengthening hollow fiber membrane shown to FIG. 2A. 図2Aに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図である。FIG. 2B is a layout diagram of the metal wire bobbin and the polymer fiber bobbin during blade braiding shown in FIG. 2A. 本発明によるブレード強化中空糸膜の第3の実施形態に対する部分切開斜視図である。It is a partial cutaway perspective view with respect to 3rd Embodiment of the braid | blade reinforcement | strengthening hollow fiber membrane by this invention. 図3Aに示すブレード強化中空糸膜の断面図である。It is sectional drawing of the braid | blade reinforcement | strengthening hollow fiber membrane shown to FIG. 3A. 図3Aに示すブレード編造時における金属線ボビン及び高分子繊維ボビンのレイアウト図である。FIG. 3B is a layout diagram of a metal wire bobbin and a polymer fiber bobbin during blade braiding shown in FIG. 3A.

符号の説明Explanation of symbols

1:活性層膜、
3:金属線、
5:高分子繊維、
7:金属線ボビン、
9:高分子繊維ボビン、
11:ボビンキャリア
1: active layer film,
3: Metal wire,
5: polymer fiber,
7: Metal wire bobbin,
9: polymer fiber bobbin,
11: Bobbin carrier

Claims (14)

中空を有する管状の活性層膜を成形し、前記活性層膜の外表面に直接的に、高分子繊維と金属線との混造ブレードを編造して、前記活性層膜の中空内部に高温、高圧の混合液を投入する場合に活性層膜が膨張することを抑えるようにしたことを特徴とする、中空糸内部投入用の中空糸膜。   Forming a tubular active layer membrane having a hollow, knitting a mixed blade of polymer fiber and metal wire directly on the outer surface of the active layer membrane, and high temperature inside the hollow of the active layer membrane, A hollow fiber membrane for hollow fiber insertion, wherein the active layer membrane is prevented from expanding when a high-pressure mixed liquid is introduced. 前記活性層膜は、外部の位置する多孔性層と、内部に位置して前記多孔性層よりも緻密な活性層と、を有する複合膜であることを特徴とする、請求項1に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   2. The composite film according to claim 1, wherein the active layer film is a composite film having a porous layer located outside and an active layer located inside and denser than the porous layer. Hollow fiber membrane for hollow fiber inside loading. 前記ブレード編造に用いられる高分子繊維は、ポリエステル、ナイロン、アラミド、ポリプロピレンおよびポリエチレンのうちから選ばれた1または2以上の繊維であることを特徴とする、請求項1に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   2. The hollow fiber internal injection according to claim 1, wherein the polymer fiber used for blade knitting is one or more fibers selected from polyester, nylon, aramid, polypropylene and polyethylene. Hollow fiber membrane. 前記ブレード編造に用いられる金属線は、銅線、ニッケル線、ステンレス鋼線、錫線およびニクロム線のうちから選ばれた1または2以上の金属線であることを特徴とする、請求項1に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   The metal wire used in the blade knitting is one or more metal wires selected from copper wire, nickel wire, stainless steel wire, tin wire and nichrome wire. A hollow fiber membrane for filling the hollow fiber as described. 前記管状の活性層膜と前記ブレードとの間に緊密性を維持するために、前記編造前における活性層の中空糸膜の外径が、活性層の中空糸膜なしに編造されたブレードの内径よりも1.1倍〜3.0倍の直径を有することを特徴とする、請求項1に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   In order to maintain tightness between the tubular active layer membrane and the blade, the outer diameter of the hollow fiber membrane of the active layer before the knitting is the inner diameter of the blade knitted without the hollow fiber membrane of the active layer The hollow fiber membrane for introducing into hollow fibers according to claim 1, wherein the hollow fiber membrane has a diameter 1.1 to 3.0 times greater than that of the hollow fiber. 前記高分子繊維は、100〜500デニールの太さを有する10〜400個の繊維フィラメントを単一筋に集束させたヤーンであることを特徴とする、請求項1に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   2. The hollow fiber internal feed according to claim 1, wherein the polymer fiber is a yarn obtained by converging 10 to 400 fiber filaments having a thickness of 100 to 500 denier into a single muscle. Hollow fiber membrane. 前記金属線は、0.05〜0.40mmの直径の単一金属線であるか、または、薄い金属線2〜5本を単一筋に合糸した集合金属線であることを特徴とする、請求項1に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   The metal wire is a single metal wire having a diameter of 0.05 to 0.40 mm, or an aggregate metal wire in which 2 to 5 thin metal wires are combined into a single line. The hollow fiber membrane for hollow fiber insertion according to claim 1. 前記ブレードを編造するのに用いられる前記高分子繊維または前記金属線は、全体筋数が10〜80筋であることを特徴とする、請求項1に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   The hollow fiber membrane for hollow fiber insertion according to claim 1, wherein the polymer fiber or the metal wire used for knitting the blade has 10 to 80 total bars. . 前記ブレードは、編造機に予め形成された前記管状の活性層膜を芯に供給しながらその外部に高分子繊維、金属線、または高分子繊維と金属線の両方を編造して形成したことを特徴とする、請求項1に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   The blade is formed by knitting polymer fibers, metal wires, or both polymer fibers and metal wires to the outside while supplying the tubular active layer film formed in advance to a knitting machine to the core. The hollow fiber membrane for hollow fiber insertion according to claim 1, characterized in that 前記金属線は、編造前に予め前記高分子繊維と合糸して単一筋を形成するか、または、金属線だけで単一筋を形成したことを特徴とする、請求項1に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   2. The hollow fiber according to claim 1, wherein the metal wire is combined with the polymer fiber in advance to form a single line before knitting, or a single line is formed with only the metal wire. Hollow fiber membrane for internal loading. 金属線だけで単一筋を形成した前記金属線の太さは、前記高分子繊維と合糸する金属線の太さよりも太いことを特徴とする、請求項10に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   The thickness of the metal wire that forms a single line only with a metal wire is thicker than the thickness of the metal wire that is combined with the polymer fiber. Hollow fiber membrane. 前記高分子繊維と金属線との混造ブレードは、前記金属線の筋数または前記高分子繊維と合糸した金属線の筋数が、全体の編造糸筋数の5〜30%であることを特徴とする、請求項1または11に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   In the mixed blade of the polymer fiber and the metal wire, the number of streaks of the metal wire or the number of streaks of the metal wire combined with the polymer fiber is 5 to 30% of the total number of knitting yarn streaks. The hollow fiber membrane for hollow fiber internal injection according to claim 1 or 11, characterized in that: 前記ブレードにおける各金属線は、隣り合う金属線と等間隔を維持しながら編造されたことを特徴とする、請求項12に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。   13. The hollow fiber membrane for introducing into hollow fibers according to claim 12, wherein each metal wire in the blade is knitted while maintaining equal intervals with adjacent metal wires. 前記活性層膜は、ナノ透過膜、逆浸透膜、蒸気透過膜、透過蒸発膜または気体透過膜であることを特徴とする、請求項1に記載の中空糸内部投入用の中空糸膜。
The hollow fiber membrane for hollow fiber insertion according to claim 1, wherein the active layer membrane is a nano-permeable membrane, a reverse osmosis membrane, a vapor permeable membrane, a permeable evaporation membrane or a gas permeable membrane.
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