分離膜及分離膜元件的製作方法

2023-04-23 01:03:11

分離膜及分離膜元件的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種分離膜和分離膜元件，其可以使在施加高壓使分離膜元件運轉時的分離去除性能穩定化。分離膜具有分離膜本體和流路材料，所述分離膜本體至少具有基材和分離功能層，所述流路材料在所述基材的厚度方向上以1N/m以上的粘附力單獨固定在與所述分離功能層相反側上。
【專利說明】分離膜及分離膜元件
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於分離液體、氣體等流體中所含成分的分離膜及分離膜元件。
【背景技術】
[0002]在用於除去海水及鹽水等中含有的離子性物質的技術中，近年來，作為節省能源和節省資源的方法，利用分離膜元件的分離法正在擴大使用。在利用分離膜元件的分離法中使用的分離膜，從其孔徑和分離功能方面考慮，被分類為微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜和正滲透膜。這些膜用於(例如)從海水、鹽水、以及含有有害物質的水等中製造飲用水、製造工業用超純水、以及排水處理和有用物的回收等，並根據目標分離成分及分離性能而分類使用。
[0003]作為分離膜元件，有多種多樣的形態，但是在向分離膜的一面提供原水、從另一面獲得透過流體這一點上是共通的。分離膜元件以如下方式形成:通過具有集束的多個分離膜，每I個分離膜元件的膜面積變大，即，每I個分離膜元件中獲得的透過流體的量變大。作為分離膜元件，根據用途或目的，提出了螺旋型、中空纖維型、板框型、旋轉平膜型、平膜集成型等各種形狀。
[0004]例如，螺旋型分離膜元件被廣泛應用於反滲透過濾。螺旋型分離膜元件具有中心管和纏繞在中心管周圍的層疊體。層疊體通過層疊有向分離膜表面供給原水(即被處理水)的供給側流路材料、分離原水中所含成分的分離膜、以及用於將透過分離膜並從供給側流體中分離出的透過側流體導向中心管的透過側流路材料而形成。由於螺旋型分離膜元件能夠向原水施加壓力，因此可以更多地取得透過流體，從這一方面來看，優選使用。
[0005]通常，在螺旋型分離膜元件中，為了形成供給側流體的流路，主要使用高分子制的網作為供給側流路材料。另外，使用層疊型分離膜作為分離膜。層疊型分離膜為這樣的分離膜:其具有從供給側向透過側層疊的由聚醯胺等交聯高分子構成的分離功能層、由聚碸等高分子構成的多孔性樹脂層、以及由聚對苯二甲酸乙二醇酯等高分子構成的無紡布。另夕卜，作為透過側流路材料，為了防止分離膜的下沉並形成透過側的流路，使用了比供給側流路材料的間隔還小的被稱為特裡科經編織物的編織物部件。
[0006]近年來，由於對降低造水成本的要求提高，因此需要膜元件的高性能化。例如，為了提高分離膜元件的分離性能以及增大單位時間的透過流體量，提出了提高各流路部件等分離膜元件部件的性能。
[0007]具體而言，專利文獻I中提出了具有被賦予了凹凸形狀的片狀物作為透過側流路材料的元件。專利文獻2中提出了，通過具有片狀分離膜，而不需要網等供給側流路材料或者特裡科經編織物等透過側流路材料的元件，其中該片狀分離膜具有多孔性支持體和分離活性層，該多孔性支持體具有凹凸。
[0008]現有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開2006-247453號公報[0011]專利文獻2:日本特開2010-99590號公報
【發明內容】

[0012]發明要解決的問題
[0013]然而，上述分離膜元件在提高性能、特別是長時間進行運轉時的穩定性能方面還不能說是充分的。
[0014]於是，本發明的目的是提供這樣的分離膜及分離膜元件，它們可以使(特別是)在施加高壓使分離膜元件運轉時的分離去除性能穩定化。
[0015]解決問題的手段
[0016]為了實現上述目的，本發明的分離膜的特徵在於，具有:分離膜本體，該分離膜本體至少具有基材和分離功能層；以及流路材料，該流路材料具有與該分離膜本體不同的組成，並且在所述基材的厚度方向上以lN/m以上的粘附力單獨固定在與所述分離功能層相反側的基材表面上。
[0017]該分離膜可適用於分離膜元件。該分離膜元件的特徵在於，具有集水管和上述分離膜，其中所述分離膜被布置為使得其寬度方向沿著所述集水管的長度方向、並被卷繞在所述集水管的周圍。
[0018]發明效果
[0019]通過本發明的分離膜，可形成高效並且穩定的透過側流路。
[0020]根據本發明的分離膜元件，由於以分離膜的寬度方向沿著集水管的長度方向的方式進行卷繞，因此可以獲得具有分離成分去除性能和高透過性能的高性能、高效率的分離膜元件。
[0021]附圖簡要說明
[0022]圖1為舉例示出分離膜薄片(分離膜U — 7 )的一種形態的分解透視圖。
[0023]圖2為示出了分離膜的平面圖，該分離膜具有在分離膜的長度方向(第2方向)上連續設置的流路材料。
[0024]圖3為示出了分離膜的平面圖，該分離膜具有在分離膜的長度方向(第2方向)上不連續設置的流路材料。
[0025]圖4為圖2和圖3的分離膜的截面圖。
[0026]圖5為示出分離膜元件的一種形態的展開立體圖。
[0027]圖6為分離膜的側面模式圖。
[0028]圖7為示出了分離膜本體的示意性構成的截面圖。
[0029]圖8為舉例示出分離膜元件的第I形態的部分展開立體圖。
[0030]圖9為舉例示出分離膜元件的第2形態的部分展開立體圖。
[0031]圖10為舉例示出分離膜元件的第3形態的部分展開立體圖。
【具體實施方式】
[0032]下面就本發明的一個實施方式進行詳細說明。
[0033][1.分離膜]
[0034](1-1)分離膜的概要[0035]分離膜是能夠分離供給至分離膜表面的流體中的成分、並且獲得透過分離膜的透過流體的膜。分離膜具有分離膜本體和布置在分離膜本體上的流路材料。
[0036]作為這種分離膜的例子，圖1中示出了含有本發明的分離膜實施方式的一個例子的分離膜薄片的分解透視圖。
[0037]在圖1中，分離膜薄片4含有分離膜I和分離膜7，並且被布置為使得分離膜I的供給側的面21與分離膜7的供給側的面71相對。分離膜I具有分離膜本體2和透過側流路材料31。流路材料31被設計為在透過側的面22上形成流路。後面將描述分離膜I的各部分的細節。分離膜本體2具有供給側的面21和透過側的面22。另外，分離膜7具有供給側的面71和透過側的面72。
[0038]在本說明書中，分離膜本體的「供給側的面」是指分離膜本體的2個面中原水被供給的一側的表面。「透過側的面」是指其相反側的面。如後面描述的那樣，在分離膜本體為如圖7所示具有基材201和分離功能層203時，通常，分離功能層側的面為供給側的面21，基材側的面為透過側的面22。在圖7中，分離膜本體2記載為基材201、多孔性支持層202和分離功能層203的層疊體。如上所述，分離功能層203的向外開放的面為供給側的面21，基材201的向外開放的面為透過側的面22。
[0039]圖中示出了X軸、y軸、Z軸的方向軸。有時將X軸稱為第I方向，將y軸稱為第2方向。如圖1等中所示，分離膜本體2為長方形，第I方向和第2方向平行於分離膜本體2的邊緣。有時將第I方向稱為寬度方向，將第2方向稱為長度方向。另外，圖1中，以箭頭CD表不第I方向(寬度方向)，以箭頭MD表不第2方向(長度方向)。
[0040](1-2)分離膜本體
[0041]〈概要〉
[0042]作為分離膜本體，使用了這樣的膜:其具有取決於使用方法、目的等的分離性能。雖然分離膜本體有些由單一層形成，但本發明中的分離膜本體為至少具有分離功能層和基材的複合膜。另外，如圖7所示，在複合膜中，也可以在分離功能層203和基材201之間形成多孔性支持層202。
[0043]
[0044]分離功能層的厚度沒有限定為具體的數值，但從分離性能和透過性能的方面考慮，優選為5nm以上3000nm以下。特別是，對於反滲透膜、正滲透膜、納濾膜，優選為5nm以上300nm以下。
[0045]分離功能層的厚度可以基於通常的分離膜的膜厚測定法。例如，用樹脂包埋分離膜，通過將其切斷製成超薄切片，並對獲得的切片進行染色等處理。然後，可以用透射式電子顯微鏡觀察從而測定厚度。另外，當分離功能層具有突起結構時，在位於多孔性支持層上方的突起結構的截面長度方向上以50nm的間隔進行測定，對20個突起數量進行測定，由其平均值求得該分離功能層的厚度。
[0046]分離功能層可以為具有分離功能和支持功能兩者的層，也可以只具有分離功能。需要說明的是，「分離功能層」是指至少具有分離功能的層。
[0047]在分離功能層具有分離功能和支持功能兩者的情況下，作為分離功能層，優選適用的是含有纖維素、聚偏二氟乙烯、聚醚碸或聚碸作為主要成分的層。
[0048]需要說明的是，本說明書中，「X含有Y作為主要成分」是指X中Y的含有率為50質量％以上、70質量％以上、80質量％以上、90質量％以上、或95質量％以上。另外，當存在相當於Y的多種成分時，只要這些多種成分的合計量滿足上述範圍即可。
[0049]另一方面，作為被多孔性支持層支持的分離功能層，從容易控制孔徑、並且耐久性優異的方面考慮，優選使用交聯高分子。特別是，從原水中的成分的分離性能優異的方面考慮，優選使用使多官能胺與多官能醯滷化合物縮聚而成的聚醯胺分離功能層、有機無機雜化功能層等。可通過在多孔性支持層上使單體縮聚從而形成這些分離功能層。
[0050]例如，分離功能層可含有聚醯胺作為主要成分。這種膜可以利用周知的方法，通過使多官能胺與多官能醯滷化合物進行界面縮聚而形成。例如，在多孔性支持層上塗布多官能胺水溶液，用氣刀等除去剩餘的胺水溶液，其後，通過塗布含有多官能醯滷化合物的有機溶劑溶液，從而獲得聚醯胺分離功能層。
[0051]另外，分離功能層可以具有含有Si元素等的有機-無機雜化結構。具有有機無機雜化結構的分離功能層(例如)可以含有以下的化合物(A)、(B):
[0052](A)具有烯屬不飽和基團的反應性基團和水解性基團直接與矽原子鍵合而成的矽化合物，以及
[0053](B)作為上述化合物(A)以外的化合物的具有烯屬不飽和基團的化合物。
[0054]具體而言，分離功能層可以含有化合物(A)的水解性基團的縮合物以及化合物(A)和/或化合物(B)的烯屬不飽和基團的聚合物。即，分離功能層可以含有:
[0055].僅由化合物(A)縮合和/或聚合而形成的聚合物；
[0056].僅由化合物⑶聚合而形成的聚合物；以及
[0057].化合物⑷和化合物⑶的共聚物
[0058]中的至少一種聚合物。需要說明的是，聚合物中包括縮合物。另外，在化合物(A)和化合物(B)的共聚物中，化合物(A)可以經由水解性基團而縮合。
[0059]可以通過周知的方法形成雜化結構。雜化結構的形成方法的一個例子如下所述。將含有化合物(A)和化合物(B)的反應液塗布在多孔性支持層上。除去多餘的反應液之後，為了使水解性基團縮合，可以進行加熱處理。作為化合物(A)和化合物(B)的烯屬不飽和基團的聚合方法，可以進行熱處理、電磁波輻射、電子束輻射和等離子體輻射。為了加快聚合速度，可在分離功能層形成時添加聚合引發劑、聚合促進劑等。
[0060]需要說明的是，對任一分離功能層而言，可以在使用前通過(例如)含醇水溶液、鹼性水溶液使膜的表面親水化。
[0061]〈多孔性支持層〉
[0062]多孔性支持層為支持分離功能層的層，也可以稱為多孔性樹脂層。
[0063]對多孔性支持層中使用的材料或其形狀沒有特別限制，例如可以通過多孔性樹脂在基板上形成。作為多孔性支持層，可使用聚碸、醋酸纖維素、聚氯乙烯、環氧樹脂、或者將它們混合、層疊而成的物質，其中優選使用化學、機械、熱穩定性高且孔徑容易控制的聚碸。
[0064]多孔性支持層對分離膜提供機械強度，並且對離子等分子尺寸小的成分沒有像分離膜那樣的分離性能。對多孔性支持層所具有的孔的尺寸及孔的分布沒有特別限定，例如，多孔性支持層可以具有均勻的微孔，或者可以具有從分離功能層形成一側的表面到另一面直徑漸漸變大的孔徑分布。另外，在任一情況中，在形成有分離功能層一側的表面，使用原子力顯微鏡或電子顯微鏡等測得的細孔的投影面積圓當量直徑優選為Inm以上IOOnm以下。特別是從界面聚合反應性和分離功能層的保持性的方面考慮，多孔性支持層中形成分離功能層一側的表面中的孔優選具有3nm以上50nm以下的投影面積圓當量直徑。
[0065]多孔性支持層的厚度沒有特別限定，但從賦予分離膜以強度等的理由考慮，優選為20μπι以上500 μ m以下的範圍，更優選為30 μ m以上300 μ m以下。
[0066]多孔性支持層的形態可以通過掃描電子顯微鏡、透射式電子顯微鏡、或原子力顯微鏡來觀察。例如，如果使用掃描電子顯微鏡來觀察，則在從基材上剝離多孔性支持層之後，利用冰凍斷裂法將其切斷，製成截面觀察用的樣品。將鉬、鉬-鈀或四氯化釕(優選四氯化釕)薄薄地塗覆到該樣品上，在3kV?6kV的加速電壓下，使用高解析度場發射掃描電子顯微鏡(UHR-FE-SEM)來進行觀察。高解析度場發射掃描電子顯微鏡可以使用日立制S-900型電子顯微鏡等。基於所得到的電子顯微鏡照片，可以測定多孔性支持層的膜厚、表面的投影面積圓當量直徑。
[0067]多孔性支持層的厚度以及孔徑為平均值，並且多孔性支持層的厚度是通過截面觀察在與厚度方向正交的方向上以20 μ m的間隔測定的20個點的厚度的平均值。另外，孔徑為對200個孔進行測定的各投影面積圓當量直徑的平均值。
[0068]下面就多孔性支持層的形成方法進行說明。多孔性支持層可以(例如)這樣製造:通過將上述聚碸的N，N- 二甲基甲醯胺(以下記為DMF)溶液以一定的厚度澆注到後述的基材(例如，密織的聚酯布或無紡布)上，然後使其在水中溼式凝固。
[0069]可以按照「Officeof Saline Water Research and Development ProgressReport",N0.359(1968)中記載的方法形成多孔性支持層。需要說明的是，為了獲得所期望的形態，可以調整聚合物濃度、溶劑的溫度、不良溶劑。
[0070]例如，將預定量的聚碸溶解在DMF中從而製備預定濃度的聚碸樹脂溶液。然後，將該聚碸樹脂溶液以基本一定的厚度塗布於由聚酯布或無紡布構成的基材上，之後以一定的時間在空氣中除去表面的溶劑，之後通過在凝固液中使聚碸凝固從而獲得多孔性支持層。
[0071]〈基材〉
[0072]從分離膜本體的強度、尺寸穩定性等觀點考慮，分離膜本體可以具有基材。作為基材，從強度、形成凹凸的能力及流體透過性的方面考慮，優選使用纖維狀基材。
[0073]作為基材，可以優選使用長纖維無紡布和短纖維無紡布中的任一者。特別是，由於長纖維無紡布具有優異的制膜性，因此可以抑制以下缺陷的產生:在高分子聚合物溶液流延時該溶液過度滲透而透過基材、多孔性支持層剝離、進一步由基材起毛等導致的膜不均一化、以及針孔等。另外，由於基材是由熱塑性連續長絲構成的長纖維無紡布形成的，因此與短纖維無紡布相比，在高分子溶液流延時由纖維的起毛而導致的不均勻化、以及膜缺陷的發生可以得到抑制。另外，在進行分離膜的連續制膜時，由於在制膜方向上施加有張力，因此優選使用尺寸穩定性優異的長纖維無紡布作為基材。
[0074]從成形性和強度方面考慮，在長纖維無紡布中，優選的是，與多孔性支持層相對一側的表層中的纖維比多孔性支持層一側的表層中的纖維更縱向取向。根據這樣的構造，不僅能保持強度從而實現了防止膜破裂等的高效果，還能在使分離膜具有凹凸時提高作為包含多孔性支持層和基材的層疊體的成形性，並使分離膜表面的凹凸形狀穩定，因此優選。
[0075]更具體而言，在該長纖維無紡布中，與多孔性支持層相對一側的表層中的纖維取向度優選為0°以上25°以下，另外，與多孔性支持層一側的表層中的纖維取向度之間的取向度差優選為10°以上90°以下。
[0076]在分離膜的製造工序和元件的製造工序中包括加熱工序，然而，由於加熱引起多孔性支持層或分離功能層發生收縮的現象。特別是在連續制膜中，在沒有施加張力的寬度方向上，收縮明顯。由於收縮而產生尺寸穩定性等問題，因此作為基材，期望熱尺寸變化率小。在無紡布中，當與多孔性支持層相對一側的表層中的纖維取向度與多孔性支持層一側的表層中的纖維取向度之間的差為10°以上90°以下時，由熱引起的寬度方向上的變化可以得到抑制，因此優選。
[0077]此處，纖維取向度是表示構成多孔性支持層的無紡布基材的纖維方向的指標。具體而言，纖維取向度是指進行連續制膜時的制膜方向(即，無紡布基材的長度方向)與構成無紡布基材的纖維的長度方向之間的角度的平均值。即，如果纖維的長度方向與制膜方向平行，則纖維取向度為0°。另外，如果纖維的長度方向與制膜方向成直角(即，平行於無紡布基材的寬度方向)，則該纖維取向度為90°。因此，纖維取向度越接近0°則越縱向取向，越接近90°則越橫向取向。
[0078]纖維取向度由以下方式測定。首先，從無紡布中隨機選取10小片樣品。然後，使用掃描電子顯微鏡以100至1000的倍率對該樣品的表面進行拍照。在照片中，各個樣品選擇10條纖維，測定無紡布的長度方向為0°時纖維的長度方向的角度。此處，無紡布的長度方向是指無紡布製造時的「縱向(Machine direction)」。另外,使無紡布的長度方向與多孔性支持層的制膜方向以及圖中的MD方向一致。圖中的CD方向與無紡布製造時的「橫向(Cross direction)，，一致。
[0079]由此，對每I片無紡布的共計100條纖維進行角度測定。對如此測定的100條纖維，從長度方向的角度算出平均值。將獲得的平均值的小數點後第一位四捨五入所得到的值為纖維取向度。
[0080]關於基材的厚度，基材與多孔性支持層的厚度合計優選為30 μ m以上300 μ m以下的範圍內，或者50 μ m以上250 μ m以下的範圍內。
[0081]〈基材密度〉
[0082]基材密度可以根據分離膜的使用方法等進行變更，但優選為(例如)0.2g/cm3以上0.9g/cm3以下的密度。基材的密度越小，越適於滲入透過側流路材料中，並且可以牢固地將透過側流路材料固定於基材。如果為上述範圍，則作為分離膜基材的強度以及透過側流路材料對基材的固定強度可容易同時兼顧。
[0083](1-3)透過側流路材料
[0084]
[0085]在分離膜本體的透過側的面上，透過側流路材料單獨固定在基材表面上。透過側流路材料具有與基材不同的組成，並且在基材的厚度方向上以lN/m以上的粘附力固定在與分離功能層相反側的基材表面上，從而形成透過側流路。「形成透過側流路」是指在分離膜被組裝到後述的分離膜元件中時，形成流路以使得透過分離膜本體的透過流體能夠到達集水管。流路材料的構成的詳細內容如下所述。
[0086]〈流路材料的粘附力〉
[0087]在分離膜元件製造時等的分離膜的處理時，為了抑制流路材料中負荷有應力時基材與流路材料之間的剝離，流路材料與基材的固定部的粘附力優選為lN/m以上，更優選為ΙΟΝ/m以上，特別優選為30N/m以上。這種基材與流路材料間的粘附力可以按照(例如)IS04578:1997中記載的方法測定。至少，用後述的實施例中記載的方法測定的粘附力落入該範圍內即可。需要說明的是，該粘合是指流路材料單獨地粘合，並非在製作分離膜薄片或信封狀膜時所使用的粘合劑與流路材料接觸的部分。
[0088]需要說明的是，測定固定部的粘附力時，如果將流路材料從基材剝離，有時基材的一部分也會隨流路材料一起剝離。即使類似這樣基材剝落，也將此時測定的值視為粘附力。
[0089]〈流路材料對基材的含浸〉
[0090]流路材料的成分可以含浸在分離膜中，更具體而言含浸在基材中。在分離膜的基材側(即，透過側)布置流路材料，在用熱熔法等從基材側加熱時，從分離膜的裡面向表面發生流路材料的含浸。隨著含浸的進行，流路材料和基材的粘合變得牢固，即使加壓過濾，流路材料也難以從基材剝離。在基材中，含浸有流路材料成分的部分在圖4中作為「含浸部33」示出。
[0091]在圖4中，在分離膜本體2的透過側的面22上布置有多個透過側流路材料31，並且在相鄰的透過側流路材料31之間形成透過側流路5。透過側流路材料31從分離膜本體2的透過側的面22滲透到內部，並形成含浸部33。
[0092]但是，如果分離膜中流路材料的成分一直含浸到分離功能層的附近，則在加壓過濾時含浸的流路材料會破壞分離功能層。因此，在流路材料的成分含浸在基材中的情況下，流路材料的含浸厚度相對於基材厚度的比例(即，含浸率)優選為5%以上95%以下的範圍，更優選為10%以上80%以下的範圍，進一步優選為20%以上60%以下的範圍。需要說明的是，含浸厚度是指流路材料最大含浸厚度，流路材料最大含浸厚度是指在I個截面中，對應於該流路材料的含浸部的厚度的最大值。
[0093]流路材料的含浸厚度可以通過(例如)改變構成流路材料的材料的種類(更具體而言，樹脂的種類)和/或材料的量來調整。另外，在通過熱熔法設置流路材料的情況下，也可以通過改變處理溫度等來調整含浸厚度。
[0094]需要說明的是，通過對含有流路材料的含浸部的基材進行諸如差示掃描量熱測定之類的熱分析，如果獲得了歸因于于除基材以外的流路材料的成分的峰，則可以確認流路材料含浸在基材中。
[0095]關於流路材料向基材的含浸率，可以利用掃描電子顯微鏡或透射式電子顯微鏡、原子力顯微鏡對存在流路材料的分離膜的截面進行觀察，並計算流路材料含浸厚度和基材厚度。例如，如果用掃描電子顯微鏡進行觀察，則將分離膜和流路材料一起沿深度方向切斷，用掃描電子顯微鏡觀察截面，從而測定流路材料含浸厚度和基材厚度。然後，可以從基材中的流路材料含浸最多的流路材料最大含浸厚度與基材厚度的比算出。需要說明的是，計算含浸深度時的「基材厚度」是指與測定最大含浸厚度的部分同一位置處的基材的厚度(參照圖1)。為了便於說明，圖1中，表示基材厚度的箭頭和表示最大含浸厚度的箭頭以錯開的方式畫出。另外，圖1的分離膜具有基材、多孔性支持層和分離功能層，但如上所述，本發明不限於該種方式。
[0096]
[0097]當流路材料充當透過側流路材料時，對於流路材料，要求在加壓過濾時用於形成透過側流路的耐壓性。密度低的情況下，即流路材料中存在很多空隙的情況下，流路材料的耐壓性傾向於降低。流路材料的密度可以根據分離膜的使用方法等變化，但優選為(例如)比未粘附流路材料的範圍的基材的密度高。另外，流路材料的密度優選為0.90g/cm3以上，並且從熔融樹脂的流動性的觀點考慮，耐壓性或者後面所述的對基材的非保持性、滲透性變好。另外，從同樣的理由考慮，流路材料的密度優選為比基材的密度高。
[0098]
[0099]在使用流路材料固定在無紡布上而成的分離膜來製作元件(特別是螺旋型元件)時，進行這樣的工序:其中，以供給側的面彼此相向、且透過側的面彼此相向的方式，重疊分離膜並卷繞。由於通過卷繞會在分離膜之間產生錯位，所以在分離膜之間會產生應力。因此，優選分離膜間的摩擦力小。摩擦力大時，有時分離膜會被所產生的應力破壞。因此，流路材料和與其相接的分離膜(即，與相向的分離膜的基材)的靜摩擦係數(與分離膜的含水率無關)優選為3.5以下，更優選為1.5以下，特別優選為0.7以下。即，由於流路材料和與其相對的分離膜的透過側的基材表面之間的靜摩擦係數在該範圍內，分離膜的卷圍性良好，可以獲得缺陷少的分離膜元件。
[0100]為了降低流路材料相對於基材的摩擦，可適用周知的手段，可以通過各種加工使流路材料與基材相接的面平滑化，或者可以向構成流路材料的樹脂中添加蠟。作為蠟，可單獨或混合使用沙索蠟(費託蠟)或巴西棕櫚蠟、純地蠟、地蠟、褐煤蠟、漂白褐煤蠟、精製蜂蠟。
[0101 ]
[0102]流路材料31優選由與分離膜本體2不同的材料形成。不同的材料是指具有與分離膜本體2中使用的材料不同組成的材料。特別地，流路材料31的組成優選與分離膜本體2當中形成流路材料31的面的組成不同，並且優選與形成分離膜本體2的任一層的組成均不同。
[0103]作為構成流路材料的材料沒有特別的限定，但優選使用樹脂。具體而言，從耐化學品性的方面考慮，優選乙烯醋酸乙烯酯共聚物樹脂、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴或烯烴共聚物等。與它們相比，雖然粘合性稍差，但是也可以選擇聚氨酯樹脂、環氧樹脂等聚合物作為構成流路材料的材料，它們可以單獨使用或作為2種以上構成的混合物使用。特別地，因為熱塑性樹脂成型容易，所以可以形成均一形狀的流路材料。
[0104]另外，通過向構成流路材料的聚合物中添加蠟等減粘劑，可以促進其對基材的含浸，並由此可以提聞流路材料對基材的粘附力。另外，通過向流路材料中加入粘合成分(例如增粘劑)等各種添加劑，可以增大成為流路材料的熔融樹脂的表面自由能，結果，可以提高流路材料對基材的粘附力。通過以這種方式調整流路材料的表面自由能,可以根據基材的材質來實現粘附力。此外，作為流路材料的材料，使用其SP值(溶解度參數)與基材的SP值之差小的材料對於提聞流路材料和基材的粘附性是有效的。具體而目，流路材料主要成分的SP值與基材主要成分的SP值之差優選為3以下，更優選為2以下。
[0105]需要說明的是，在將流路材料固定在基材上之前，可以對基材進行塗底漆處理。
[0106]
[0107]〈〈概要》
[0108]傳統上廣泛使用的特裡科經編針織物為編織物，並且由三維交叉的線構成。S卩，特裡科經編針織物具有二維連續的結構。這種特裡科經編針織物作為流路材料使用時，流路的高度比特裡科經編針織物的厚度小。也就是說，不能將特裡科經編針織物的全部厚度用作流路的高度。
[0109]與此相對，作為本發明的構成的例子，圖1等中所示的流路材料31以彼此不重疊的方式布置。由此，本實施方式的流路材料31的高度(即，厚度)全部被用作流路的溝的高度。由此，在使用了本實施方式的流路材料31時，與使用了具有與流路材料31的高度相同的厚度的特裡科經編針織物的情況相比，流路變高。即，因為流路的截面面積變得更大，所以流動阻力變得更小。
[0110]另外，在各圖中所示的形態中，不連續的多個流路材料31被固定在I個分離膜本體2上。「不連續」是指多個流路材料以間隔開的方式被設置的狀態。S卩，如果將一片分離膜中的流路材料31從分離膜本體2上剝離，則可以獲得互相分開的多個流路材料31。與此相對，即使網、特裡科經編針織物和膜等部件從分離膜本體2上分離，也顯示出連續的一體形狀。
[0111]通過設置不連續的多個流路材料31，在將分離膜I組裝在後面所述的分離膜元件中時，可以將壓力損失抑制在低水平。作為這種構成的一個例子，圖2中，流路材料31隻在第I方向(分離膜的長度方向)上不連續地形成，圖3中則在第I方向(分離膜的長度方向)及第2方向(分離膜的寬度方向)的任一者中均不連續地形成。
[0112]在圖2及圖3中，在相鄰的流路材料31之間的空間中形成透過側流路5。
[0113]優選的是，分離膜在分離膜元件中被布置為使得第2方向與卷繞方向相一致。SP，在分離膜元件中，分離膜優選被布置為使得第I方向(分離膜的寬度方向)平行於集水管6的長度方向，第2方向(分離膜的長度方向)垂直於集水管6的長度方向。
[0114]流路材料31在第I方向上被不連續地設置，同時，在圖2和圖5所示的形態中，流路材料31被設置為在第2方向上從分離膜本體2的一端至另一端連續。即，如圖5所示，在將分離膜組裝到分離膜元件中時，流路材料31被布置為從卷繞方向的分離膜I的內側端部直至外側端部連續。卷繞方向的內側是指分離膜中靠近集水管的一側，卷繞方向的外側是指分離膜中遠離集水管的一側。
[0115]圖5為示意性地示出了在集水管6的周圍卷繞有分離膜I的分離膜元件100的說明圖。在圖5中分離膜I被記載為分離膜薄片的一側的面。圖中，以CD表示的箭頭表示集水管6的長度方向和分離膜的寬度方向。另外，以MD表示的箭頭表示分離膜的長度方向和向集水管6卷繞的方向。
[0116]流路材料「在第2方向上連續」包含以下兩種情況:如圖2所示流路材料以沒有中斷的方式設置的情況；以及如圖3所示，雖然流路材料有中斷的地方，但是流路材料實質上連續的情況。「實質上連續」的形態是指，優選的是，第2方向上流路材料的間隔6 (B卩，流路材料中中斷的部分的長度)滿足5_以下。特別地，間隔e更優選滿足1_以下，進一步優選為0.5mm以下。另外，在第2方向上從排成一列的流路材料的前頭至最末尾中所含有的間隔e的總值優選為IOOmm以下，更優選為30mm以下，進一步優選為3mm以下。需要說明的是，在圖2的形態中間隔e為O (零)。
[0117]如圖2所示流路材料31以無間斷的方式設置的情況下，抑制了加壓過濾時膜下沉。膜下沉是指膜下沉至流路從而使流路變窄。
[0118]圖3中，流路材料31不僅在第I方向上而且在第2方向上也被不連續地設置。即，流路材料31在長度方向上以間隔開的方式設置。但是，如上所述，由於流路材料31在第2方向上實質上連續，從而抑制了膜下沉。另外，以這種方式，通過在2個方向上設置不連續的流路材料31，流路材料和流體的接觸面積變小，所以壓力損失變小。該形態換句話說是流路5具有分支點的結構。即，在圖3的構成中，透過流體可以一邊流過流路5，一邊被流路材料31分開並進一步在下遊處合流。
[0119]如上所述，在圖2中，流路材料31被設置為在第2方向上從分離膜本體2的一端至另一端連續。另外，在圖3中，在第2方向上流路材料31被分割為多個部分，但這些多個部分被設置為從分離膜本體2的一端至另一端排列。
[0120]流路材料「從分離膜本體的一端至另一端設置」包含以下兩種形態:流路材料一直設置到分離膜本體2的邊緣的形態、以及在邊緣附近存在沒有設置流路材料的區域的形態。即，流路材料可以以能夠形成透過側的流路的程度在整個第2方向上分布即可，在分離膜本體中也可以存在沒有設置流路材料的部分。例如，在透過側的面中，在與其他分離膜粘合的部分(換句話說為接觸部分)中，不必設置流路材料。另外，由於其他規格上或製造上的原因，可以在分離膜的端部等一部分地方處設置不布置流路材料的區域。
[0121]在第I方向中，流路材料31也可以在分離膜本體的整體上幾乎均等地分布。但是，與第2方向中的分布一樣，在透過側的面中與其他分離膜接觸的部分處不必設置流路材料。另外，由於其他規格上或製造上的原因，可以在分離膜的端部等一部分地方處設置不布置流路材料的區域。 [0122]?分離膜本體和流路材料的尺寸>>
[0123]在圖2至圖4中，a至f是指下面的值。
[0124]a:分離膜本體2的長度
[0125]b:分離膜本體2的寬度方向上流路材料31的間隔
[0126]c:流路材料的高度(流路材料31和分離膜本體2的透過側的面22之間的高低差)
[0127]d:流路材料31的寬度
[0128]e:分離膜本體2的長度方向上的上述流路材料的間隔
[0129]f:流路材料31的長度
[0130]可以使用(例如)市售的形狀測定系統或顯微鏡等進行值a至f的測定。對於各個值，在I片分離膜中在30個以上的地方進行測定，用它們的值的總和值除以測定總地方的個數從而算出平均值，由此求出。以這種方式，從至少30個地方的測定結果所獲得的各個值滿足下面所述的範圍即可。
[0131](分離膜本體的長度a)
[0132]長度a為第2方向(分離膜的長度方向)上分離膜本體2的一端至另一端的距離。該距離不固定時，可以在I片分離膜本體2中在30處以上的位置處測定該距離，並求出平均值從而獲得長度a。
[0133](第I方向上的流路材料間隔b)
[0134]第I方向(分離膜的寬度方向)上相鄰的流路材料31的間隔b相當於流路5的寬度。I個截面中I個流路5的寬度不固定時，即相鄰2個流路材料31的側面不平行時，在I個截面內測定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，在與第2方向垂直的截面中，當流路材料31顯示出上細下寬的梯形形狀時，首先測定相鄰2個流路材料31的上部之間的距離和下部之間的距離，並算出其平均值。在任意30處以上的截面中，測定流路材料31的間隔並算出各自截面中的平均值。然後，進一步算出如此獲得的平均值的算術平均值，從而算出間隔b。
[0135]雖然隨著間隔b變大壓力損失變小，但是膜下沉變得易於發生。相反，雖然間隔b越小，越難以發生膜下沉，但壓力損失變大。考慮到壓力損失，間隔b優選為0.05mm以上，更優選為0.2mm以上，進一步優選為0.3mm以上。另外，從抑制膜下沉的方面考慮，間隔b優選為5mm以下，更優選為3mm以下，進一步優選為2mm以下，特別優選為0.8mm以下。
[0136]這些上限和下限可以任意組合。例如，間隔b優選為0.2mm以上5mm以下，如果在該範圍，則可以在抑制膜下沉的同時使壓力損失變小。間隔b優選為0.05mm以上5mm以下，更優選為0.05mm以上3mm以下，進一步優選為0.2mm以上2mm以下，特別優選為0.3mm以上0.8mm以下。
[0137](流路材料的高度c)
[0138]高度c為流路材料與分離膜本體表面之間的高低差。如圖4所示，在與第2方向垂直的截面中，高度c為流路材料31的最高部分與分離膜本體的透過側面的高度差。即，對於高度，不考慮含浸在基材中的部分的厚度。高度c為測定30處以上的流路材料31的高度並進行平均而獲得的值。流路材料的高度c可以通過觀察同一平面內流路材料的截面而獲得，也可以通過觀察多個平面中流路材料的截面而獲得。
[0139]高度c可以根據元件的使用條件及目的來適當選擇，但是(例如)也可以如下設定。
[0140]高度c大時流動阻力變小。因而，高度c優選為0.03mm以上，更優選為0.05mm以上，進一步優選為0.1mm以上。另一方面，高度c小時，每I個元件可充填的膜的數量變多。因而，高度c優選為0.8mm以下，更優選為0.4mm以下，進一步優選為0.32mm以下。這些上限和下限可以組合，例如，高度c優選為0.03mm以上0.8mm以下(30 μ m以上800 μ m以下)，更優選為0.05mm以上0.4mm以下，進一步優選為0.1mm以上0.32mm以下。
[0141]另外，相鄰2個流路材料的高度差優選較小。如果高度差大，則在加壓過濾時會發生分離膜的變形，因而分離膜中有時會發生缺陷。相鄰2個流路材料的高低差優選為0.1mm以下(IOOym以下)，更優選為0.06mm以下，進一步優選為0.04mm以下。
[0142]由於同樣的理由，分離膜中所設置的所有流路材料的最大高低差優選為0.25mm以下，特別優選為0.1mm以下，進一步優選為0.03mm以下。
[0143](流路材料的寬度d)
[0144]流路材料31的寬度d如下所述測定。首先，在與第I方向(分離膜的寬度方向)垂直的I個截面中，算出I個流路材料31的最大寬度和最小寬度的平均值。S卩，對於圖4中所示的上部細下部寬的流路材料31，測定流路材料下部的寬度和上部的寬度，並算出其平均值。算出至少30個地方的截面中的該平均值，並算出其算術平均，由此可以算出每I片膜的寬度d。
[0145]流路材料31的寬度d優選為0.2mm以上，更優選為0.3mm以上。通過使寬度d為0.2mm以上，即使在分離膜元件運轉時對流路材料31施加壓力，也可以保持流路材料的形狀，並可穩定地形成透過側流路。寬度d優選為2_以下，更優選為1.5mm以下。通過使寬度d為2mm以下，可以充分確保透過側的流路。
[0146]通過使流路材料的寬度比第2方向上的流路材料間隔b大，可以使施加至流路材料上的壓力分散。
[0147]流路材料31以其長度大於其寬度的方式形成。這樣長的流路材料31也被稱為「壁狀物」。
[0148](第2方向上的流路材料間隔e)
[0149]第2方向上的流路材料31的間隔e為第2方向(分離膜的長度方向)上相鄰流路材料31之間的最短距離。如圖2所示，當流路材料31在第2方向上從分離膜本體2的一端至另一端(在分離膜元件中，從卷繞方向的內側端部至外側端部)連續設置時，間隔e為0mm。另外,如圖3所示，當流路材料31在第2方向上中斷時，間隔e優選為5mm以下,更優選為1mm以下，進一步優選為0.5mm以下。通過使間隔e在上述範圍內，即使出現膜下沉也可以減小對膜的機械負荷，並且可以相對減小由流路阻塞引起的壓力損失。需要說明的是，間隔e的下限為0mm。
[0150](流路材料的長度f)
[0151]流路材料31的長度f為分離膜本體2的長度方向(即第2方向)上流路材料31的長度。長度f可以通過測定I片分離膜I內30個以上的流路材料31的長度並算出其平均值而求出。流路材料的長度f只要為分離膜本體的長度a以下即可。流路材料的長度f與分離膜本體的長度a相同時，是指流路材料31從分離膜I的卷繞方向內側端部至外側端部連續設置。長度f優選為IOmm以上，更優選為20mm以上。通過使長度f為IOmm以上，SP使在壓力下也可以確保流路。
[0152](尺寸a至f的 關係)
[0153]如上所述，與傳統的特裡科經編針織物那樣的具有連續形狀的流路材料相比，本發明實施方式的流路材料可以使壓力損失變小。換言之，通過本實施方式的技術，即使壓力損失相等，與傳統技術相比也可以增大薄片長度。如果可以使薄片長度變大，則可以減少薄片數。
[0154]通過將尺寸a至f設定為滿足以下的數學式，可以特別降低薄片數。
[0155]i) a2f2 (b+c)2 (b+d) X l(T6/b3c3 (e+f)2 ^ 1400
[0156]ii) 850 芻 a 芻 7000
[0157]iii)b 芻 2
[0158]iv) c 芻 0.5 以及
[0159]v)0.15 ^ df/ (b+d) (e+f) ^ 0.85
[0160]以這種方式，通過在透過側以規定的形態設置流路材料，與傳統的特裡科經編針織物那樣的具有連續形狀的流路材料相比，可以使壓力損失變小，因此可以使薄片長度變長。因而，即使降低了每I個分離膜元件的薄片數，仍可以提供分離性能優異的分離膜元件。
[0161]需要說明的是，在上述數學式中，長度的單位可採用_。
[0162](形狀)
[0163]流路材料的形狀沒有特別限定，但可以選擇使流路的流動阻力變小、並且使透過時的流路穩定化的形狀。從這些方面考慮，在與分離膜的面方向垂直的任一截面中，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。
[0164]流路材料的截面形狀為梯形時，如果上底的長度與下底的長度之差過大時，在與較小的一方接觸的膜中在加壓過濾時容易發生膜下沉。例如，流路材料的上底一方比下底短時，對於它們之間的流路，上部的寬度比下部的寬度寬。因而，上面的膜容易向下下沉。因此，為了抑制這樣的下沉，流路材料的上底的長度相對於下底的長度的比例優選為0.6以上1.4以下，進一步優選為0.8以上1.2以下。
[0165]從減小流動阻力的觀點考慮，流路材料的形狀優選為相對於後面所述的分離膜面垂直的直柱狀。另外，流路材料也可以形成為越高的地方其寬度變小，並且相反也可以形成為越高的地方其寬度變寬，還可以形成為與自分離膜表面起的高度無關而具有相同的寬度。
[0166]但是，如果為在加壓過濾時流路材料的塌陷不顯著的範圍，則在流路材料的截面中，上邊也可以成圓形。
[0167]流路材料可以通過熱塑性樹脂形成。如果流路材料為熱塑性樹脂,則通過改變處理溫度及所選擇的熱塑性樹脂的種類，可以以能夠滿足所要求的分離特性或透過性能的條件的方式自由地調整流路材料的形狀。
[0168]另外，如圖2和圖3所示，流路材料的分離膜的平面方向上的形狀整體上可以為直線狀，作為其他形狀，也可以是(例如)曲線狀、鋸齒狀、波線狀。另外，在這些形狀中，流路材料也可以是虛線狀或點狀。從減小流動阻力的觀點考慮，優選為點狀或虛線狀，但是由於流路材料中斷而使得加壓過濾時膜下沉發生的地方變多，因此可以根據用途適當設定。
[0169]另外，當流路材料的分離膜的平面方向上的形狀為直線狀時，相鄰的流路材料可以彼此大致平行地布置。「大致平行地布置」包括(例如)流路材料在分離膜上不交叉、相鄰2個流路材料的長度方向上所成的角度優選為0°以上30°以下，上述角度更優選為0°以上15°以下，上述角度進一步優選為0°以上5°以下，等。
[0170]另外，流路材料的長度方向和集水管的長度方向所成的角度優選為60°以上120°以下，更優選為75°以上105°以下，進一步優選為85°以上95°以下。通過使流路材料的長度方向和集水管的長度方向所成的角度在上述範圍內，可以有效地將透過水收集在集水管中。
[0171]為了穩定地形成流路，優選在分離膜元件中分離膜本體被加壓時分離膜本體的下沉可以得到抑制。為此，優選的是，分離膜本體和流路材料的接觸面積大，即，流路材料的面積相對於分離膜本體的面積(相對於分離膜本體的膜面的投影面積)大。另一方面，為減小壓力損失，優選流路的截面面積大。對於流路的截面，為了確保相對於流路的長度方向垂直的分離膜本體和流路材料的接觸面積大，同時確保流路的截面面積寬，流路的截面形狀優選為凹透鏡狀。另外，對於流路材料31，在與卷繞方向垂直的方向上的截面形狀中，可以是寬度無變化的直柱狀。另外，只要在對分離膜性能不產生影響的範圍內，在與卷繞方向垂直的方向上的截面形狀中，也可以是寬度有變化的梯形形狀的壁狀物、橢圓柱、橢圓錐、四角錐或半球之類的形狀。
[0172]流路材料的形狀並不限於圖1至圖3所示的形狀。在通過(例如)熱熔法那樣使熔融的材料固定從而在分離膜本體的透過側的面上布置流路材料時，通過改變處理溫度及所選擇的熱熔用樹脂的種類，可以以能夠滿足所要求的分離特性及透過性能的條件的方式自由地調整流路材料的形狀。
[0173]在圖1至圖3中，流路材料31的平面形狀在長度方向上為直線狀。但是，流路材料31相對於分離膜本體2的表面是凸起的，並且只要在不損害作為分離膜元件的所期望的效果的範圍內，可以變更為其他形狀。即，流路材料的平面方向上的形狀可以為曲線狀及波線狀等。另外，I個分離膜中所含的多個流路材料可以以寬度和長度中的至少一者彼此不同的方式形成。
[0174](投影面積比)
[0175]流路材料相對於分離膜的透過側的面的投影面積比，特別是從減小透過側流路的流動阻力、並穩定地形成流路的方面考慮，優選為0.03以上0.85以下，更優選為0.15以上0.85以下，進一步優選為0.2以上0.75以下，進一步優選為0.3以上0.6以下。需要說明的是，投影面積比為這樣的值:以5cmX5cm切出分離膜，用在與分離膜的面方向平行的平面上投影時所獲得的流路材料的投影面積除以切出面積(25cm2)。另外，該值也可以通過上述式V)中所述的df/(b+d) (e+f)來表示。
[0176](缺陷率)
[0177]透過分離膜的水通過透過側流路5而收集在集水管6中。在分離膜中，透過遠離集水管的區域(即卷繞方向外側的端部附近的區域(圖5中靠近右側端部的區域))的水流向集水管6期間，與透過卷繞方向上更內側的區域的水合流，並流向集水管6。因而，在透過側流路中，遠離集水管6的一方存在的水量少。
[0178]因此，在卷繞方向外側的端部附近的區域中不存在透過流路材料，即使該區域的流動阻力變高，對元件整體的造水量造成的影響也是輕微的。以同樣的理由，在卷繞方向外側的端部附近的區域中，即使流路材料的形成精度低、並且形成流路材料的樹脂在第I方向(分離膜的寬度方向)上連續塗布，對作為元件的造水量造成的影響也是小的。在該區域中，在分離膜本體的面方向(x-y平面)上，無間隙地塗布時也是一樣的。
[0179]因而，從分離膜本體2的卷繞方向外側的端部至透過側流路材料31的卷繞方向外側的端部的距離，即區域R3(其為在分離膜本體2的卷繞方向外側端部上設置的區域，並且為沒有形成透過側流路材料的區域)的第2方向(分離膜的長度方向)上的長度L3相對於分離膜整體的第2方向上的長度LI (相當於上述「a」)所佔的比例優選為0%以上30%以下，進一步優選為0%以上10%以下，特別優選為0%以上3%以下。將該比例稱為缺陷率。
[0180]在圖6中缺陷率以(L3/L1) X 100表示。
[0181]需要說明的是，為方便說明，在圖6中示出了區域R3中沒有設置透過側流路材料的形態。但是，區域3也可以為在寬度方向上設置有連續透過側流路材料的區域。
[0182]圖6為將分離膜本體2和透過側流路材料31的卷繞方向外側的端部沿透過側流路材料31的長度方向切斷的截面圖。在圖6中，透過側流路材料31固定在分離膜本體2上，並延伸至分離膜本體2的卷繞方向外側端部的近前。需要說明的是，為了方便說明，圖6中示出了透過側流路材料31在長度方向上連續設置的形態，但如上所述，作為透過側流路材料31，上述的各種形態均是適用的。
[0183]圖中，設置有透過側流路材料的區域以R2表示，未設置透過側流路材料31的區域以R3表示。另外，分離膜本體2的MD方向的長度以LI表示、透過側流路材料31的MD方向的長度(即區域R2的長度)以L2表示，不存在透過側流路材料31的區域R3的MD方向的長度以L3表示。此處，MD方向表示分離膜的長度方向和分離膜的卷繞方向。
[0184][2.分離膜元件][0185](2-1)概要
[0186]如圖5所示，分離膜元件100具有集水管6和分離膜1，該分離膜I具有上述任一構成，並且卷繞在集水管6的周圍。
[0187](2-2)分離膜
[0188]〈概要〉
[0189]分離膜I卷繞在集水管6的周圍，並且被布置為使得分離膜的寬度方向沿著集水管6的長度方向。結果，分離膜I被布置為使得長度方向沿著卷繞方向。
[0190]因而，在分離膜I的透過側的面22上，作為壁狀物的流路材料31至少被不連續地布置在集水管6的長度方向上。即，流路5以在卷繞方向上從分離膜的外側端部至內側端部連續的方式形成。結果，透過水可容易到達中心管，即因為流動阻力變小，所以可獲得大的造水量。
[0191]「卷繞方向的內側」和「卷繞方向的外側」如圖5所示。即，「卷繞方向的內側端部」和「卷繞方向的外側端部」分別相當於分離膜I中靠近集水管6的端部和遠離的端部。
[0192]如上所述，由於流路材料可以不到達分離膜的邊緣，因此(例如)在卷繞方向上的信封狀膜的外側端部、以及集水管長度方向上的信封狀膜的端部也可以不設置流路材料。
[0193]
[0194]如圖1所示，分離膜形成膜薄片4(本說明書中，有時簡稱為「薄片」)。薄片4中的分離膜I被布置為使得供給側的面21隔著圖中未示出的供給側流路材料而與其他分離膜7的供給側的面71相對。在分離膜薄片4中，在彼此相向的分離膜的供給側的面之間形成供給側流路。
[0195]此外，通過使2片膜薄片4重疊，分離膜I和與分離膜I的透過側的面22相對的其他膜薄片的分離膜7形成了信封狀膜。在信封狀膜中，在相向的透過側的面之間，在分離膜的長方形形狀中，只有卷繞方向內側的一邊開放而其他三邊密封，以使透過水流到集水管6中。通過該信封狀膜將透過水與原水分開。
[0196]作為密封，可列舉通過粘合劑或熱熔等粘合的形式、通過加熱或雷射等熔接的形式、以及夾在橡膠製片材中的形式。利用粘合的密封最簡便且高效，因此特別優選。
[0197]另外，在分離膜的供給側的面中，通過摺疊或密封來關閉卷繞方向上的內側端部。通過使分離膜的供給側面被密封而不是被摺疊，從而不易發生分離膜端部的撓曲。通過抑制摺痕附近的撓曲的發生，從而抑制了卷圍時分離膜之間的空隙的產生以及由該空隙引起的洩漏的發生。
[0198]由此，通過抑制洩漏的發生，可提高信封狀膜的回收率。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洩漏測試(air leak test)，並對發生洩漏的信封狀膜的數量進行計數。基於該計數結果，將(發生空氣洩漏的信封狀膜的數目/用於評價的信封狀膜的數目)的比例作為信封狀膜的回收率而算出。
[0199]具體的空氣洩漏測試的方法如下。將分離膜元件的中心管的端部密封，並從另一側的端部注入空氣。注入的空氣通過集水管的孔而到達分離膜的透過側，但是如果如上所述分離膜的摺疊不充分並在摺痕附近產生撓曲從而存在空隙的話，空氣會向該空隙移動。結果，空氣向分離膜的供給側移動，並且空氣從分離膜元件的端部(供給側)到達水中。這樣作為氣泡的發生可確認空氣洩漏。[0200]通過摺疊形成分離膜薄片時，薄片越長(S卩，原分離膜越長)，摺疊分離膜所需時間越長。但是，通過密封而不是摺疊分離膜的供給側面時，即使薄片長也可以抑制製造時間的增大。
[0201]需要說明的是，在分離膜薄片和信封狀膜中，彼此相對的分離膜(圖1中的分離膜I和7)可具有相同的構成，也可以具有不同的構成。即，在分離膜元件中，在相向的2片透過側的面中，至少一者上可以設置上述透過側流路材料，因此具有透過側流路材料的分離膜和不具有透過側流路材料的分離膜可以交替重疊。但是，為方便說明，在分離膜元件以及與之相關的說明中，「分離膜」包括不具有透過側流路材料的分離膜(例如，具有與分離膜本體相同構成的膜)。
[0202]對於透過側的面或供給側的面，彼此相對的分離膜可以是2片不同的分離膜，也可以是摺疊I片膜得到的膜。
[0203](2-3)透過側流路
[0204]如上所述，分離膜I中具有透過側流路材料31。通過透過側流路材料31，在信封狀膜的內側(即，相向的分離膜的透過側的面之間)形成透過側流路。
[0205](2-4)供給側流路
[0206](流路材料)
[0207]分離膜元件100在相向的分離膜的供給側的面之間具有相對於分離膜I的投影面積比超過O且不足I的流路材料(圖中未示出)。供給側流路材料的投影面積比優選為0.03以上0.50以下，更優選為0.10以上0.40以下，特別優選為0.15以上0.35以下。通過使投影面積為0.03以上0.50以下，可以將流動阻力抑制為較小。需要說明的是，投影面積比為這樣的值:以5cmX5cm切割分離膜和供給側流路材料，用在與分離膜的面方向平行的平面上投影供給側流路材料時所獲得的投影面積除以切出面積。
[0208]考慮到後面所述的各種性能的平衡和運轉成本，供給側流路材料的高度優選為超過0.5mm且2.0mm以下,更優選為0.6mm以上1.0mm以下。
[0209]供給側流路材料的形狀沒有特別限定，可以具有連續的形狀也可以具有不連續的形狀。作為具有連續形狀的流路材料，可以列舉諸如膜和網之類的部件。此處，連續形狀是指在流路材料的整個範圍內實質上連續。在不產生造水量降低等缺點的程度內，連續形狀也可以包括流路材料中的一部分不連續的地方。另外，關於「不連續」的定義，如對透過側的流路材料所說明的那樣。需要說明的是，供給側流路材料的原材料沒有特別限定，可以為與分離膜相同的原材料也可以是不同的原材料。
[0210](凹凸加工)
[0211]另外，作為在分離膜的供給側的面布置供給側流路材料的替代方式，可以通過諸如壓花成型、水壓成型、壓延加工之類的方法賦予分離膜供給側以高低差。
[0212]作為壓花成型法，可以列舉(例如)壓花輥加工等，並且可根據分離膜的熔點來適當地決定進行該加工時的壓力和處理溫度。例如，當分離膜具有包含環氧樹脂的多孔性支持層時，線壓優選為lOkg/cm以上60kg/cm以下，加熱溫度優選為40°C以上150°C以下。另夕卜，當具有含有聚碸等耐熱性樹脂的多孔性支持層時，線壓優選為lOkg/cm以上70kg/cm以下，輥加熱溫度優選為70°C以上160°C以下。如果是壓花輥加工，在任意情況下卷取速度都優選為Im/分鐘以上20m/分鐘以下。[0213]進行壓花加工時，對輥的花紋的形狀沒有特別限定，但是減少流路的流動阻力、並且向分離膜元件供給流體、使透過時的流路穩定化是重要的。從這些方面出發，從表面上部觀察的形狀有橢圓、圓、長圓、梯形、三角形、長方形、正方形、平行四邊形、菱形、不定形，並且可以使用將表面上部的形狀立體地原原本本地在表面方向上賦形的形狀、以放大形賦形的形狀、以縮小形賦形的形狀。
[0214]可以通過壓花加工賦予的分離膜的供給側表面的高低差可以通過改變加壓熱處理條件來自由地調整，從而滿足所要求的分離特性或水透過性能的條件。然而，如果分離膜的供給側表面的高低差過深，則流動阻力變小，但是元件化時可填充到容器中的膜薄片數變少。高低差小時，流路的流動阻力變大，分離特性或水透過性能降低。因此，元件的造水能力降低，為了增加造水量運轉成本增高。
[0215]因此，考慮到上述各種性能的平衡及運轉成本，分離膜中，分離膜供給側表面的高低差優選為超過0.5mm且2.0mm以下，進一步優選為0.6mm以上1.0mm以下。
[0216]可以通過與上述的分離膜透過側的高低差的情況中相同的方法，求出分離膜供給側表面的高低差。
[0217]溝寬優選為0.2mm以上IOmm以下，更優選為0.5mm以上3mm以下。
[0218]節距可以在溝寬的1/10倍以上50倍以下之間適當設計。溝寬是指在存在高低差的表面上下沉的部位，節距是指在存在聞低差的表面中聞地方的最聞處至相鄰的聞地方的最高處的水平距離。
[0219]從與供給側流路材料的情況中相同的理由考慮，通過壓花加工而成為凸起的部分的投影面積比優選為0.03以上0.5以下，進一步優選為0.10以上0.40以下，特別優選為
0.15以上0.35以下。
[0220]分離膜的面中「高低差」為分離膜本體的表面與流路材料的頂點之間的高低差(SP流路材料的高度)，並且在分離膜本體被凹凸加工的情況下，為凹部和凸部的高低差。
[0221](2-5)集水管
[0222]對集水管6的材質、形狀、大小等沒有特別限定，只要其以能夠使透過水在其中流動的方式構成即可。作為集水管6，可使用(例如)具有設置有多個孔的側面的圓筒狀部件。
[0223](2-6)第 I 形態
[0224]作為更具體的形態，圖8至圖10中示出了第I至第3形態的分離膜元件100A、100B、100C。
[0225]圖8為將第I形態的分離膜元件100A部分地分解而示出的說明圖，在集水管6的周圍卷繞有多片分離膜I。另外，分離膜元件100A除了上述構成，還具有以下構成。S卩，分離膜元件100A在其兩端(第I端及第2端)具有帶孔端板92。另外，在分離膜元件100A中，在卷圍的分離膜(以下稱為「卷圍體」)的外周面上卷圍有外裝體81。
[0226]需要說明的是，相對於後面所述的無孔端板91不具有原水可以通過的孔而言，帶孔端板92具有可使原水通過的多個孔。
[0227]另外，分離膜I形成信封狀膜11，並且如上所述在信封狀分離膜11的內側布置有透過側流路材料31。在信封狀膜11之間布置有供給側流路材料32。
[0228]需要說明的是，為了方便，在圖8至圖10中透過側流路材料31以點狀示出，但如上所述透過流路材料的形狀並不限於該形狀。[0229]下面，對使用分離膜元件100A的水處理進行說明。從分離膜元件100A的第I端供給的原水101通過端板92的孔而流入供給側流路。由此，與分離膜I的供給側的面接觸的原水101通過分離膜I而分離為透過水102和濃縮水103。透過水102經過透過側流路而流入集水管6。流過集水管6的透過水102從分離膜元件100A的第2端向分離膜元件100A的外面流出。濃縮水103流過供給側流路而從第2端設置的端板92的孔向分離膜元件100A的外部流出。
[0230](2-7)第 2 形態
[0231]參考圖9對本實施方式的分離膜元件100B進行說明。需要說明的是，對已經說明過的構成要素，附上相同符號並省略其說明。
[0232]分離膜元件100B具有布置在第I端並且沒有孔的端板91、以及布置在第2端並且有孔的端板92。另外，分離膜元件100B具有進一步纏繞在卷圍的分離膜I的最外面的多孔性部件82。
[0233]作為多孔性部件82，使用了具有能夠使原水通過的多個孔的部件。在多孔性部件82中設置的這些孔換句話說為原水供給口。多孔性部件82的材質、大小、厚度、剛性等沒有特別限定，只要其具有多個孔即可。作為多孔性部件82，通過採用具有較小厚度的部件，可以增大分離膜元件的每單位體積的膜面積。
[0234]多孔性部件82的厚度為(例如)Imm以下、0.5mm以下、或0.2mm以下。另外，多孔性部件82可以是可以沿卷圍體的外周形狀變形、並且具有柔軟性或撓性的部件。更具體而言，作為多孔性部件82，可適用的是網、多孔膜等。網及多孔膜可以以能夠在內部容納卷圍體的方式形成為筒狀，也可以為長條狀並纏繞在卷圍體的周圍。
[0235]多孔性部件82布置在分離膜元件100B的外周面。通過將多孔性部件82這樣設置，可以在分離膜元件100B的外周面設置孔。「外周面」特別是指在分離膜元件100B的外周面整體當中除了上述第I端的面和第2端的面以外的部分。在本實施方式中，多孔性部件82以覆蓋卷圍體的外周面的幾乎全體的方式布置。
[0236]根據本實施方式，原水從分離膜元件100B的外周面(卷圍體的外周面)供給。因而，即使分離膜元件100B重複運轉，或者分離膜元件100B在高壓條件下運轉，也可以抑制由於卷圍的分離膜I等沿長度方向被擠壓而引起的卷圍體的變形(所謂的疊縮)。此外，在本實施方式中，原水被從壓力容器(圖中未示出)和分離膜元件之間的間隙供給，因此抑制了原水的異常滯留的發生。
[0237]在分離膜元件100B中，第I端的端板為無孔端板91，因此原水不會從第I端流入分離膜元件100B內。原水101相對於分離膜I從分離膜元件100B的外周面經多孔性部件82而供給。如此供給的原水101通過分離膜而分為透過水102和濃縮水103。透過水102可以流過集水管6從分離膜元件100B的第2端取出。濃縮水103流過第2端的帶孔端板92的孔向分離膜元件100B外面流出。
[0238](2-8)第 3 形態
[0239]參考圖10對本實施方式的分離膜元件100C進行說明。需要說明的是，對已經說明過的構成要素，附上相同符號並省略其說明。
[0240]分離膜元件100C除了具有分別布置在第I端和第2端的有孔的端板92以外，與第2形態中的元件相同。另外，與分離膜元件100B相同，分離膜元件100C也具有多孔性部件82。
[0241]通過該構成，本實施方式中，原水101不僅通過多孔性部件82的孔而從分離膜元件100C的外周面向卷圍體供給，而且還通過第I端的帶孔端板92的孔而從分離膜元件100C的第I端供給至卷圍體。與第I形態的分離膜元件100A相同，透過水102和濃縮水103從第2端向分離膜元件100C的外部排出。
[0242]因為不僅僅從分離膜元件100C的一端(有孔的端板92)而且從分離膜元件100C的外周面向卷圍體供給原水，因此可抑制卷圍體的變形。另外，在本方式中，原水也是從壓力容器和分離膜元件之間的間隙供給，因此抑制了異常滯留的發生。
[0243][3.分離膜元件的製造方法]
[0244]分離膜元件的製造方法包括製造分離膜的工序。另外，製造分離膜的工序至少包括以下工序:
[0245]準備分離膜本體的工序，所述分離膜本體具有基材和分離功能層，
[0246]通過熱來軟化具有與所述分離膜本體不同組成的材料的工序，
[0247]通過將軟化後的所述材料至少沿著第I方向(分離膜本體的寬度方向)不連續地布置在所述分離膜本體的基材側的面上，從而形成透過側流路材料的工序，以及
[0248]通過將所述材料固化，從而將所述透過側流路材料固定在所述分離膜本體上的工序。
[0249]關於分離膜元件的製造方法中的各工序，說明如下。
[0250](3-1)分離膜本體的製造
[0251]關於分離膜本體的製造方法已經在上面描述了，簡單總結如下。
[0252]將樹脂溶解於良溶劑中，將所獲得的樹脂溶液澆注到基材上並浸潰在純水中，從而使多孔性支持層和基材複合。然後，如上所述，在多孔性支持層上形成分離功能層。此外，根據需要，為了提高分離性能、透過性能，進行氯、酸、鹼、亞硝酸等化學處理，進一步洗滌單體等從而製備分離膜本體的連續片材。
[0253]需要說明的是，也可以在化學處理之前或之後通過壓花等在分離膜本體中形成凹凸。
[0254](3-2)透過側流路材料的布置
[0255]分離膜的製造方法具有在分離膜本體的透過側的面上設置不連續的流路材料的工序。該工序可以在分離膜製造的任意時間進行。例如，可以在基材上形成多孔性支持層之前設置流路材料，也可以在設置多孔性支持層之後在形成分離功能層之前設置，還可以在形成分離功能層之後進行上述化學處理之前或之後進行設置。
[0256]布置流路材料的方法(例如)具有在分離膜上布置柔軟材料的工序、以及將其固化的工序。具體而言，在布置流路材料時，可利用紫外線固化樹脂、化學聚合、熱熔、乾燥等。特別地，優選使用熱熔，具體而言，包括利用熱來軟化樹脂等材料(即，熱熔融)的工序、在分離膜上布置軟化後的材料的工序、通過冷卻將該材料固化從而固定在分離膜上的工序。
[0257]作為布置流路材料的方法，可列舉(例如)塗布、印刷、噴霧等。另外，作為使用的器材，可列舉噴嘴型熱熔塗布機、噴霧型熱熔塗布機、平嘴型熱熔塗布機、輥型塗布機、擠出型塗布機、印刷機、噴霧器等。
[0258](3-3)供給側流路的形成[0259]當供給側流路材料為由與分離膜本體不同的材料形成的不連續部件時，在供給側流路材料的形成中，可適用與透過流路材料的形成相同的方法和時機。
[0260]另外，也可以通過諸如壓花成型、水壓成型、壓延加工之類的方法賦予分離膜的供給側以高低差。
[0261]作為壓花成型法，可以列舉(例如)壓花輥加工等，並且可根據分離膜的熔點來適當決定進行該加工時的壓力和處理溫度。例如，當分離膜具有包含環氧樹脂的多孔性支持層時，線壓優選為lOkg/cm以上60kg/cm以下，加熱溫度優選為40°C以上150°C以下。另外，當具有含有聚碸等耐熱性樹脂的多孔性支持層時，線壓優選為lOkg/cm以上70kg/cm以下，輥加熱溫度優選為70°C以上160°C以下。如果是壓花輥加工，在任意情況中卷取速度均優選為Im/分鐘以上20m/分鐘以下。
[0262]進行壓花加工時，對輥的花紋的形狀沒有特別限定，但減少流路的壓力損失、並且向分離膜元件供給流體、使透過時的流路穩定化是重要的。從這些方面考慮，對於從表面上部觀察的形狀，可以採用橢圓、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，也可以形成為立體高度越高的地方其寬度變小，並且相反也可以形成為越高的地方其寬度變寬，還可以與高度無關而以相同的寬度形成。
[0263]可以通過壓花加工賦予的分離膜的供給側表面的高低差可以通過改變加壓熱處理條件來自由調整，從而滿足所要求的分離特性或水透過性能的條件。
[0264]需要說明的是，如上所述，通過在分離膜本體上固定供給側流路材料從而進行供給側流路的形成時，或者通過對膜進行凹凸加工從而進行供給側流路的形成時，也可以將這些供給側流路的形成工序視為分離膜的製造方法中的一個工序。
[0265]在供給側流路為網等連續形成的部件的情況下，通過在分離膜本體上布置透過側流路材料來製造分離膜之後，可以將該分離膜和供給側流路材料重合。
[0266](3-4)分離膜薄片的形成
[0267]如上所述，分離膜薄片可以以供給側的面面向內側的方式通過摺疊分離膜而形成，也可以以供給側的面相向的方式通過貼合不同的2片分離膜來形成。
[0268]分離膜元件的製造方法優選具有在供給側的面上將分離膜的卷繞方向上的內側端部密封的工序。在密封工序中，使2片分離膜以彼此的供給側的面相向的方式重疊。此夕卜，將重疊的分離膜的卷繞方向上的內側端部，即圖5中的左側端部密封。
[0269]作為「密封」方法，可列舉:利用粘合劑或熱熔等的粘合、利用加熱或雷射等的熔合、以及夾在橡膠製片材中的方法。利用粘合的密封最簡便且高效，因此特別優選。
[0270]此時，在重疊的分離膜的內側，可以布置與分離膜分別形成的供給側流路材料。如上所述，通過壓花或樹脂塗布等預先在分離膜的供給側的面上設置高低差，由此還可以省略供給側流路材料的布置。
[0271]供給側的面的密封和透過側的面的密封(信封狀膜的形成)可以先進行任意一者，也可以一邊重疊分離膜、一邊使供給側的面的密封和透過側的面的密封並列進行。但是，為了抑制卷繞時在分離膜上的褶皺的產生，優選的是，以容許相鄰的分離膜通過卷繞而在長度方向上錯開的方式，在卷繞結束後完成寬度方向端部中的粘合劑或熱熔的固化等(即為了形成信封狀膜的固化等)。
[0272](3-5)信封狀膜的形成[0273]可以這樣形成信封狀膜:將I片分離膜以透過側面面向內側的方式摺疊並貼合，或者將2片膜以透過側面面向內側的方式重疊並貼合。在長方形形狀的信封狀膜中，僅長度方向的一端開口而其他3邊密封。密封可以通過利用粘合劑或熱熔等的粘合、利用熱或雷射等的熔合等來進行。
[0274]關於用於形成信封狀膜的粘合劑，粘度優選為40P以上150P以下的範圍，更優選為50P以上120P以下。粘合劑粘度過高時，在將層疊的薄片卷圍在集水管上時，容易產生褶皺。褶皺有時會損害分離膜元件的性能。相反，粘合劑粘度過低時，粘合劑有時會從薄片的端部流出而汙染裝置。另外，如果在要粘合的部分以外的部分附著有粘合劑，則在損害分離膜元件的性能的同時，由於流出的粘合劑的處理作業會使作業效率顯著下降。
[0275]粘合劑的塗布量優選為這樣的量:在將薄片卷圍在集水管上之後，塗布有粘合劑的部分的寬度為IOmm以上IOOmm以下。由此，分離膜被確實地粘合，因此抑制原水向透過側的流入。另外，可以確保分離膜元件的有效膜面積也較大。
[0276]作為粘合劑，優選為氨基甲酸乙酯系粘合劑，為了使粘度在40P以上150P以下的範圍，優選為主劑異氰酸酯與固化劑多元醇以異氰酸酯/多元醇的重量比例為1/5以上I以下的方式混合之後的物質。粘合劑的粘度為用B型粘度計(JIS K6833)對預先規定了主齊U、固化劑單體、以及配合比例的混合物的粘度進行測定後得到的粘度。
[0277](3-6)分離膜的卷繞
[0278]在分離膜元件的製造中可以使用傳統的元件製作裝置。另外，作為元件製作方法，可以使用參考文獻(日本特公昭44-14216號公報、日本特公平4-11928號公報、日本特開平11-226366號公報)中記載的方法。詳細內容如下。
[0279]將分離膜卷繞在集水管的周圍時，布置分離膜使得薄片的閉合端部(即信封狀膜的閉口部分)面向集水管。通過這種布置將分離膜卷繞在集水管的周圍，由此可以螺旋狀地卷繞分離膜。
[0280]在集水管中卷繞諸如特裡科經編針織物或基材之類的隔離物時，元件卷圍時塗布至集水管的粘合劑難以流動，這與抑制洩漏相關聯，從而進一步穩定地確保集水管周邊的流路。需要說明的是，可以使隔離物比集水管的圓周更長地卷繞。
[0281](3-7)其他工序
[0282]分離膜元件的製造方法也可以包含以下工序:在如上所述形成的分離膜的卷繞體的外側進一步卷繞膜和長絲等；將集水管的長度方向上的分離膜的末端切齊的切邊、端板的安裝等進一步的工序。
[0283][4.分離膜元件的應用]
[0284]分離膜可以進一步串聯或並聯連接並收納在壓力容器中，從而用作分離膜組件。
[0285]另外，上述分離膜元件、分離膜組件可以與向它們供給流體的泵、以及對該流體進行前處理的裝置等組合，從而構成流體分離裝置。通過使用該分離裝置，可以將(例如)原水分離為飲用水等透過水和沒有透過膜的濃縮水，從而得到符合目的的水。
[0286]若考慮到流體分離裝置的操作壓力越高，除去率就會越高，但是運轉所需要的能量也增加，另外，考慮到分離膜元件的供給流路、透過流路的保持性，則被處理水透過膜組件時的操作壓力優選為0.2MPa以上5MPa以下。若原水溫度變高，則鹽除去率降低，而隨著溫度降低，膜透過流束也減少，因此原水溫度優選為5°C以上45°C以下。另外，當原水的pH為中性區域時，則即使原水為海水等高鹽濃度的液體，也可抑制鎂等水垢的產生，另外，也可抑制膜的劣化。
[0287]對通過分離膜元件處理的流體沒有特別限定，但在用在水處理的情況中，作為原水，可以列舉海水、鹽水、排水等含有500mg/L以上100g/L以下的TDS (Total DissolvedSolids:總溶解固體成分)的液狀混合物。通常，TDS是指總溶解固體成分的量，以「質量+體積」表示，也可以將IL視作Ikg以「重量比」來表示。根據定義，可以使通過0.45微米過濾器過濾的溶液在39.5°C~40.5°C的溫度下進行蒸發，由殘留物的重量算得TDS，更加簡便的是由實用鹽度(S)來換算。
[0288]實施例
[0289]下面通過實施例來對本發明進行更詳細地說明，但是本發明並不以任何方式被這些實施例所限定。
[0290](分離膜透過側的高低差)
[0291]使用3f—.^ > ^公司制的高精度形狀測定系統KS-1100,從5cmX5cm的透過側的測定結果來分析平均的高度差。測定高低差為10 μ m以上的30個地方，用各高度的值的總和值除以測定總地方個數從而求出。
[0292](透過側流路材料的節距和間隔)
[0293]使用掃描電子顯微鏡(S-800)(日立製作所公司制)，以500倍的倍率對30個任意的流路材料截面進行拍照，測定200處的從分離膜的透過側的流路材料的頂點至相鄰流路材料的頂點之間的水平距離，將該平均值作為節距算出。
[0294]另外，關於間隔b，在測定間距的照片中以上述方法進行測定。
[0295](流路材料的投影面積比)
[0296]與流路材料一起將分離膜切出5cm X 5cm，使用雷射顯微鏡(從倍率為10~500倍中選擇)，移動鏡臺並測定該流路材料的整個投影面積。用從分離膜透過側或供給側對該流路材料投影時所獲得的投影面積除以切出面積，並將該值作為投影面積比。
[0297](造水量)
[0298]對於分離膜或分離膜元件，使用濃度為500mg/L且pH6.5的食鹽水作為原水，在運轉壓力為0.7MPa、運轉溫度為25°C、回收率為15%的條件下運轉100小時。然後，在同一條件下，進行10分鐘運轉從而獲得透過水。由該10分鐘的運轉所獲得的透過水的體積，將分離膜的每單位面積和每I天的透水量(立方米)表示為造水量(m3/天)。
[0299](脫鹽率(TDS去除率))
[0300]對於造水量測定中10分鐘運轉所使用的原水以及取樣的透過水，通過電導率測定求出TDS濃度，並由下式算出TDS去除率。
[0301]TDS去除率(％) =IOOX {1-(透過水中的TDS濃度/原水中的TDS濃度)}
[0302](缺陷率)
[0303]測定相對於全部壁狀物(透過側流路材料)的膜薄片長LI以及L3，基於缺陷率(％)=L3/L1 X 100的式子算出，在此基礎上求出每I個壁狀物的平均值，其中L3為相對於膜薄片長從離集水管遠的端部起不存在壁狀物的距離或者在一面上塗布的距離。以下，將獲得的平均值表示為「缺陷率」。
[0304](靜摩擦係數)[0305]使用東洋精機(株)制^ I H 一 (N0.162-FS)測定。將樣品設置在測定開始的地方，測定在測力傳感器50N下流路材料面和基材摩擦時的值，將初期的啟動阻力(立6上^ 抵抗)值作為靜摩擦係數算出。
[0306](粘附力)
[0307]製作在基材上固定有流路材料的寬度為15mm的試樣，將基材和流路材料的粘合面的一部分剝離，在150mm的測定長度下以成為T狀態的方式設置在拉伸試驗機上。在25°C、65%相對溼度下，以每分鐘50mm的速度進行拉伸試驗，將測定長度之間的拉伸力的平均值作為剝離強度。需要說明的是，將流路材料的一部分從基材上剝離時，在基材先被破壞的情況下，將粘附力作為lN/m以上。
[0308](穩定性)
[0309]在製作的分離膜元件中，將濃度為500mg/L且pH6.5、25°C的食鹽水作為原水，在運轉壓力為0.7MPa下使元件運轉I分鐘後，終止運轉。將I分鐘的造水運轉後的停止時間作為分鐘，將其作為I個循環。將該循環(起停)重複1000次之後測定造水量，並通過下式求出造水量的穩定性。
[0310]穩定性(％)=(起停1000次後的造水量)/初期造水量X 100
[0311](實施例1)
[0312]向由聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維構成的無紡布(線徑:1分特、厚度:約90μπκ透氣度:lcc/cm2/sec、密度0.80g/cm3)上，以180 μ m的厚度在室溫(25°C )下燒注聚碸的15.0重量％的DMF溶液，立刻浸潰於純水中並放置5分鐘，在80°C的溫水中浸潰I分鐘，由此製備由纖維強化聚碸支持膜形成的多孔性支持層(厚度130 μ m)卷狀物。
[0313]其後，將多孔性支持膜卷狀物開卷並向聚碸表面上塗布含有1.9重量％的間苯二胺(m-PDA)和4.5重量％的ε -己內醯胺的水溶液。通過從空氣噴嘴中吹出氮氣從而從支持膜表面除去多餘的水溶液，之後以能夠完全潤溼支持膜表面的方式塗布含有0.06重量％的均苯三甲醯氯的25°C的正癸烷溶液。然後，通過鼓風將多餘的溶液從膜上除去，用80°C的熱水洗淨，獲得分離膜本體。
[0314]然後，一邊將支承輥溫度調節為20°C，一邊使用凹版輥向透過側以樹脂溫度為160°C、行進速度為9.5m/min塗布乙烯醋酸乙烯酯系熱熔RH-173 ( > > —公司制，密度
1.13g/cm3)，所使用的凹版輥雕刻為投影面積比0.32,Z字形不連續狀的直徑為0.5mm的正圓狀、節距1.0mm，在分離膜整體上固定高度為0.26mm、流路材料寬度為0.5mm、第I方向和第2方向上的流路材料間隔為0.4mm、節距為0.9mm、投影面積比為0.32的流路材料。此處，對分離膜的透過側中高地方的最高處至相鄰的高地方的最高處的水平距離進行計數，共計數200個，並將其平均值作為節距。需要說明的是，流路材料從基材上剝離時基材被破壞，並且流路材料和基材間的靜摩擦係數為0.35、相鄰流路材料間的高低差為30 μ m以下。
[0315]將該分離膜切出43cm2並放入壓力容器中，在原水為濃度500mg/L的食鹽水、運轉壓力為0.7MPa、運轉溫度為25°C且pH為6.5的條件下運轉(回收率為15%)，結果造水量和脫鹽率分別為1.0OmVm2/天和98.2%。將條件和評價結果總結並示於表1中。
[0316](實施例2)
[0317]將實施例1中獲得的分離膜卷狀物以在分離膜元件中的有效面積為37.0m2的方式摺疊並剪裁加工，並以網(厚度:0.7mm、節距:5mmX5mm、纖維直徑:350 μ m、投影面積比:0.13)作為供給側流路材料，以寬度為900mm且薄片長為800mm製作26片薄片。
[0318]將由此獲得的薄片以螺旋狀卷繞在ABS制集水管(寬度:1，020mm、直徑:30mm，孔數40個X直線狀I列)上，進一步在外周上卷繞膜。在用膠帶固定之後，通過進行切邊、安裝端板以及長纖維纏繞來製作8英寸元件。
[0319]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為35.8m3/天及98.0%，穩定性為99.3%。
[0320](實施例3)
[0321]按照與實施例1相同的方式獲得分離膜本體。相對於所獲得的分離膜本體的基材側的表面，使用裝有狹縫寬度為0.5mm、節距為0.9mm的梳形墊片的塗布機，一邊將支承輥溫度調節為20°C，一邊以製成分離膜元件時相對於集水管的長度方向垂直並且製成信封狀膜時從卷繞方向的內側端部至外側端部相對於集水管的長度方向垂直的方式，以直線狀將乙烯醋酸乙烯酯系熱熔RH-173( > > ^一公司制，密度1.13g/cm3)在樹脂溫度為125°C、行進速度為3m/min的條件下以直線狀塗布，使得高度為0.26mm、流路材料的寬度為0.5mm、與集水管長度方向所成的角度為90°、在第I方向上的流路材料間隔為0.4mm、節距為0.9mm、投影面積比為0.55、缺陷率為0%的流路材料固定在分離膜的整體上。
[0322]需要說明的是，相鄰的流路材料的聞低差為30 μ m以下。
[0323]將該分離膜切出43cm2並放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉，得到透過水，結果造水量和脫鹽率分別為1.0OmVm2/天和98.3%。 [0324](實施例4)
[0325]將實施例3中獲得的分離膜卷狀物以在分離膜元件中的有效面積為37.0m2的方式摺疊並剪裁加工，並以網(厚度:0.7mm、節距:5mmX5mm、纖維直徑:350 μ m、投影面積比:0.13)作為供給側流路材料，以寬度為900mm且薄片長為800mm製作26片薄片。
[0326]將由此獲得的薄片以螺旋狀卷繞在ABS制集水管(寬度:1，020mm、直徑:30mm，孔數40個X直線狀I列)上，進一步在外周上卷繞膜。在用膠帶固定之後，通過進行切邊、安裝端板及長纖維纏繞來製作8英寸元件。
[0327]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為35.0m3/天和98.1%，穩定性為99.5%。
[0328](實施例5)
[0329]除了缺陷率為12%以外，全部按照與實施例2中同樣的方式製作分離膜卷狀物。然後，按照與實施例2中相同的方式製作分離膜元件。
[0330]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為32.6m3/天和98.1%，穩定性為99.3%。
[0331](實施例6)
[0332]除了缺陷率為25%以外，全部按照與實施例2中同樣的方式製作分離膜卷狀物。然後，按照與實施例2中相同的方式製作分離膜元件。
[0333]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為29.9m3/天和98.1%，穩定性為99.2%。
[0334](實施例7)
[0335]除了將透過側流路材料的高度c設為0.32mm,並將分離膜元件的有效膜面積設為36m2以外，全部按照與實施例4中相同的方式製作分離膜元件。
[0336]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為35.5m3/天和98.1%，穩定性為99.5%。
[0337](實施例8)
[0338]除了將供給側流路材料的網的厚度設為0.95mm,並將分離膜元件的有效膜面積設為31m2以外，全部以與實施例4中相同的方式製作分離膜元件。
[0339]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為28.1m3/天和98.1%，穩定性為99.5%。
[0340](實施例9)
[0341]將實施例3中獲得的固定有流路材料的分離膜卷狀物以在分離膜元件中的有效面積為0.5m2的方式摺疊並剪裁加工，並以網(厚度:510μηι、節距:2mmX2mm、纖維直徑:255 μ m、投影面積比:0.21)作為供給側流路材料，以寬度為200mm製作2片薄片。
[0342]然後，一邊向ABS制集水管(寬度:300mm、外徑:17臟，孔數8個X直線狀2列)卷繞，一邊製作以螺旋狀卷繞有2片薄片的分離膜元件，在外周卷繞膜並用膠帶固定之後，進行切邊、安裝端板，製作2英寸元件。
[0343]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為0.235m3/天和98.1%，穩定性為99.7%。
[0344](實施例10)
[0345]除了將透過側流路材料的高度c設為0.1lmm,並將分離膜元件的有效膜面積設為0.56m2以外,全部以與實施例9中相同的方式製作分離膜兀件。
[0346]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為0.255m3/天和98.1%，穩定性為99.7%。
[0347](實施例11)
[0348]除了將膜薄片數設為I片(薄片長1，600_)，並將分離膜元件的有效膜面積設為0.49m2以外，全部以與實施例9中相同的方式製作分離膜元件。
[0349]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為0.240m3/天和98.1%，穩定性為99.7%。
[0350](實施例12)
[0351]將實施例3中獲得的固定有流路材料的分離膜卷狀物以在分離膜元件中的有效面積為1.4m2的方式摺疊並剪裁加工，並以網(厚度:510μηι、節距:2mmX2mm、纖維直徑:255 μ m、投影面積比:0.21)作為供給側流路材料，以寬度為200mm製作6片薄片。
[0352]然後，一邊向ABS制集水管(寬度:300mm、外徑:17臟，孔數8個X直線狀2列)卷繞，一邊製作以螺旋狀卷繞有2片薄片的分離膜元件，在外周卷繞膜並用膠帶固定之後，進行切邊、安裝端板，製作3英寸元件。
[0353]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為0.713m3/天和98.1%，穩定性為99.6%。
[0354](實施例13)
[0355]除了將流路材料的截面形狀設為半圓形(寬度:0.5mm)以外，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。[0356]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為34.8m3/天和98.1%，穩定性為99.4%。
[0357](實施例14)
[0358]除了將聚酯長纖維無紡布(線徑:I分特、厚度:約90 μ m?透氣度:1.0cc/cm2/sec,多孔性支持層側表層中的纖維取向度:40°、與多孔性支持層相對側的表層中的纖維取向度:20°、密度0.80g/cm3)作為基材以外，全部以與實施例3中相同的方式製作分離膜卷狀物，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0359]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為35.1m3/天和98.2%，穩定性為99.6%。
[0360](實施例15)
[0361]除了將固定透過側流路材料時的樹脂溫度變更為120°C、加工速度變更為10.0m/分鐘、基材-流路材料之間的粘附力設為7N/m以外，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0362]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為34.0m3/天和97.9%，穩定性為98.8%。
[0363](實施例16)
[0364]除了將固定透過側流路材料時的樹脂溫度變更為180°C、加工速度變更為3.0m/分鐘、基材-流路材料之間的粘附力設為33N/m以外，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0365]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為34.5m3/天和98.0%，穩定性為99.1%。
[0366](實施例17)
[0367]除了將固定透過側流路材料時的樹脂溫度變更為200°C、加工速度變更為2.0m/分鐘、基材-流路材料之間的粘附力設為58N/m以外，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0368]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為34.8m3/天和98.0%，穩定性為99.3%。
[0369](實施例18)
[0370]除了在形成透過側流路材料的樹脂中添加3%的蠟Hl (寸'/一7公司制)、並將靜摩擦係數設為0.30以外，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0371]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為35.0m3/天和98.2%，穩定性為99.5%。
[0372](實施例19)
[0373]除了一邊固定流路材料一邊鼓風、並將靜摩擦係數設為0.81以外，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0374]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為35.1m3/天和98.0%，穩定性為99.5%。[0375](實施例20)
[0376]除了在固定流路材料之後立即浸潰在25°C的純水中、並將靜摩擦係數設為1.5以夕卜，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0377]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為35.3m3/天和97.8%，穩定性為99.4%。
[0378](實施例21)
[0379]除了在固定流路材料之後立即浸潰在5°C的純水中、並將靜摩擦係數設為3.3以夕卜，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0380]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為35.6m3/天和97.5%，穩定性為99.4%。
[0381](實施例22)
[0382]除了將密度為0.55g/cm3的聚酯纖維制無紡布作為基材以外,全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0383]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為34.3m3/天和98.2%，穩定性為99.1%。
[0384](實施例23)
[0385]除了將密度為0.21g/cm3的聚酯纖維制無紡布作為基材以外，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0386]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為34.0m3/天和98.3%，穩定性為99.0%。
[0387](實施例24)
[0388]除了將密度為0.96g/cm3的聚酯纖維制無紡布作為基材以外,全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0389]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為35.1m3/天和98.0%，穩定性為99.6%。
[0390](實施例25 )
[0391]將信封狀膜的開口部一側的預定部分粘合在有孔集水管的外周面上，然後通過以螺旋狀卷圍從而製作卷圍體。用以筒狀連續擠出成型的網(厚度:0.7mm、節距:5mmX5mm、纖維直徑:350 μ m、投影面積比:0.13)被覆卷圍體的外周面。對被覆的卷圍體的兩端進行切邊之後，進行用於防止原水從一端流入的密封板(相當於第I端板91)的安裝。由此，只在分離膜元件的外周面設置原水供給口。此外，將相當於第2端板92的端板安裝在被覆後的卷圍體的另一端，並且將濃縮流體出口設置在分離膜元件的另一端，製成第2形態的分離膜元件，除此以外，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜兀件。
[0392]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為33.3m3/天和97.6%，穩定性為99.5%。
[0393](實施例26)[0394]通過在分離膜元件側面上安裝用於調整來自分離膜元件側面的原水量的開孔密封板(相當於第I端板92)，將原水供給口設置在分離膜元件的一端以及外周面上，並將濃縮流體出口設置在分離膜元件的另一端，製成第3形態的分離膜元件，除此以外，全部以與實施例25中相同的方式進行。以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0395]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為33.7m3/天和97.7%，穩定性為99.5%。
[0396](比較例I)
[0397]以與實施例1中相同的方式獲得分離膜本體。使用所獲得的分離膜本體，並將具有連續形狀的特裡科經編針織物(厚度:280 μ m、溝寬:400 μ m、壟寬:300 μ m、溝深:105 μ m，聚對苯二甲酸乙二醇酯制)用作布置在透過側的透過側流路材料，除此以外，全部以與實施例2相同的方式製作分離膜元件。
[0398]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為30.0m3/天和98.3%，穩定性為99.6%。
[0399](比較例2)
[0400]除了將固定透過側流路材料時的樹脂溫度變更為115°C、加工速度變更為15.0m/分鐘、基材-流路材料之間的粘附力設為0.8N/m以外，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0401]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為25.6m3/天和97.9%，穩定性為80.0%。
[0402](比較例3)
[0403]除了將固定透過側流路材料時的樹脂溫度變更為115°C、加工速度變更為20.0m/分鐘、基材-流路材料之間的粘附力設為0.lN/m以外，全部以與實施例3中相同的方式將流路材料固定在分離膜上，並以與實施例4相同的方式製作分離膜元件。
[0404]將該元件放入壓力容器中，在上述條件下進行運轉並獲得透過水，結果造水量和脫鹽率分別為10.3m3/天和97.7%，穩定性為36.6%。
[0405]由結果可知，實施例1-26的分離膜和分離膜元件具有高的造水能力、穩定的運轉性能和優異的去除性能。
[0406]表1-表6中示出了實施例1-26和比較例1_3的條件及評價結果。
[0407][表 I]
[0408]
【權利要求】
1.一種分離膜，其具有: 分離膜本體，該分離膜本體至少具有基材和分離功能層；以及 流路材料，該流路材料具有與該分離膜本體不同的組成，並且在所述基材的厚度方向上以lN/m以上的粘附力單獨固定在與所述分離功能層相反側的基材表面上。
2.根據權利要求1所述的分離膜，其特徵在於，所述流路材料和所述基材之間的靜摩擦係數為3.5以下。
3.根據權利要求1或2所述的分離膜，其特徵在於，所述流路材料的密度比所述基材的密度高。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的分離膜，其特徵在於，所述流路材料與所述基材的密度差大於Og/cm3且為1.5g/cm3以下。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的分離膜，其特徵在於，所述基材由無紡布構成，並且該無紡布的密度為0.2g/cm3至0.9g/cm3。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的分離膜，其中，所述流路材料自所述分離膜本體的高度為30 μ m以上800 μ m以下。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的分離膜，其特徵在於，相鄰的所述流路材料之間的高低差為100 μ m以下。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的分離膜，其特徵在於，在分離膜的寬度方向上相鄰的所述流路材料的間隔為0.05mm以上5mm以下。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的分離膜，其特徵在於，所述流路材料由熱塑性樹脂形成。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的分離膜，其中所述基材為長纖維無紡布。
11.根據權利要求10所述的分離膜，其中，在所述長纖維無紡布與分離功能層之間具有多孔性支持層，比起與所述多孔性支持層相接一側的長纖維無紡布的表層的纖維的取向，與該多孔性支持層相接的面相對一側的長纖維無紡布的表層中纖維的取向為一致沿著長纖維無紡布的制膜方向的縱取向。
12.—種分離膜元件，其為具有集水管、以及權利要求1至11中任一項所述的分離膜的分離膜元件，其中 所述分離膜被布置為使得其寬度方向沿著所述集水管的長度方向、並被卷繞在所述集水管的周圍。
【文檔編號】B01D69/12GK103842054SQ201280047940
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2011年9月29日
【發明者】廣澤洋帆, 小巖雅和, 高木健太朗, 岡本宜記, 山田博之, 浜田剛志, 大音勝文, 木村將弘 申請人:東麗株式會社