脱盐处理膜的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于对海水等盐水进行脱盐的脱盐处理膜。本发明提供能够以较少能量将海水淡水化的脱盐处理膜。所述脱盐处理膜具备脱盐膜、和与该脱盐膜密合配置且接枝聚合有固体盐的基材。
【专利说明】脱盐处理膜
[0001]本申请以日本专利申请2012-214301 (申请日:2012年9月27日)为基础，基于该申请而享有优先利益。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。
【技术领域】
[0002]本发明涉及用于对海水等盐水进行脱盐的脱盐处理膜。
【背景技术】
[0003]以往在海水淡水化方法中广泛使用反渗透膜(R0膜)法。反渗透压淡水化法(R0法)是对渗透膜沿渗透压的反方向施加例如55个大气压，从而从约3.5重量％海水中提取淡水。
[0004]与RO法有关地已知，利用在疏水性高分子膜上直接接枝聚合有电解质单体的高分子电解质膜时，膜透过流量增大。
[0005]另一方面，脱盐方法中也已知被称为正渗透膜海水淡水化法(F0法)的方法。该方法利用与RO法同样的渗透膜，在支撑层侧配置比海水浓度高的碳酸铵水，不施加压力，利用碳酸铵的渗透压来引入淡水。其后，将碳酸铵溶液加热到60°C，使其分解成二氧化碳和氨，从而从水中除去。由此获得淡水。
[0006]另外，还存在具有离子性基团或非离子性基团的复合半透膜。
【发明内容】
[0007]本发明预解决的课题是提供能够以较少的能量将海水淡水化的脱盐处理膜。
[0008]本实施方式的脱盐处理膜具备脱盐膜、和与该脱盐膜密合配置且接枝聚合有固体盐的基材。
[0009]通过上述构成，能够不需要加热处理地以较少的能量将海水淡水化。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为表示实施方式的脱盐处理膜的一个例子的图。
[0011]图2为表示试验装置的图。
[0012]图3为表示元件的构成的图。
[0013]图4为表示注射器试验装置的图。
[0014]图5为表不注射器试验的结果的图。
[0015]图6为表示高压试验的结果的图。
[0016]图7为表示高压试验的结果的图。
[0017]图8为表示注射器试验装置的图。
【具体实施方式】
[0018]下面，参照附图对实施方式的脱盐处理膜进行说明。[0019]实施方式的脱盐处理膜具备脱盐膜、和与该脱盐膜密合配置且通过接枝聚合固定有固体盐的基材。具体而言，如图1所示，脱盐处理膜I具备脱盐膜2、和与该脱盐膜2密合配置且通过接枝聚合固定有固体盐3的基材4。
[0020]利用这种脱盐处理膜从盐水中提取出水(淡水)的脱盐处理方法将脱盐处理膜的脱盐膜配置在盐水侧，将基材配置在淡水侧。
[0021]通常的正渗透压海水淡水化法基本上从海水中吸收淡水来进行回收。因此，使比海水盐分浓度高的溶液位于与渗透膜的海水相反的一侧，引起海水的水渗透过渗透膜所需要的渗透压，从而使水移动到盐分浓度高的溶液中。盐以往使用了碳酸铵。
[0022]碳酸铵在水中的溶解度高，且在60°C下会分解而以气体形式放出氨和二氧化碳，由此，残留的水成为淡水。
[0023]实施方式中，代替上述盐分浓度高的溶液，将接枝聚合而固定有固体盐的基材与脱盐膜密合地配置。即，在利用在脱盐膜上密合地配置有上述基材的脱盐处理膜进行脱盐处理的方法中，脱盐膜配置在海水侧、基材配置在淡水侧。此时，通过接枝聚合固定在基材上的固体盐具有引起海水中的水渗透过脱盐膜所需要的渗透压的作用。另外，固体盐因渗透过脱盐膜的水而溶胀，但在一定温度范围内不会溶解。并且，固体盐与基材接枝聚合，因此，不会从基材游离而稳定地留在基材表面。其结果，从脱盐膜渗透的水通过基材稳定地移动到淡水侧而被回收。也就是说，在使用盐分浓度高的碳酸铵溶液的以往方法中需要下述操作:使渗透膜渗透、使海水中的水移动到碳酸铵溶液中，然后在60 V以上的温度下加热将氨和二氧化碳以气体形式放出。然而，在该实施方式中不需要加热处理。另外，与以往进行的RO法相比，即使在施加相同大小的压力的情况下，也可以以快的流速从盐水生成淡水。另外，即使在施加低的压力的情况下，也可以从盐水生成淡水。因此，与以往相比，可以以低的能量将盐水节省能量地淡水化。
[0024]脱盐膜可以使用用作渗透膜的例如醋酸纤维素膜、聚酰胺膜等。脱盐膜优选具有45 μ m?250 μ m的厚度。
[0025]基材例如可以使用纸、棉、铜氨纤维、人造丝、铜氨人造丝等纤维素膜、布、树脂膜。其中，优选能够防止加压下脱盐膜损伤的滤纸等柔软的纸或无纺布。基材优选具有Iym?ΙΟΟμπι的厚度。另外，也可以将珠状的树脂用作基材。这种情况下，所使用的树脂可以为例如聚苯乙烯、聚乙烯、纤维素、纤维素、以及加工纤维素等能够进行接枝聚合的树脂。接枝聚合有固体盐的基材称为“接枝基材”。
[0026]接枝聚合在基材上的聚合物能够在之后加工成固体盐，只要对淡水显示出不溶性即可。进行了聚合的聚合物可以是盐形式，处于盐形式的聚合了的聚合物可以熔解成固体盐。例如，固体盐可以为有机盐。有机盐例如可以举出丙烯酸钠、丙烯酸钾等丙烯酸盐，例如可以举出甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸钾等甲基丙烯酸盐、磺酸盐以及季铵盐等。基材例如为无纺布时，接枝聚合的方式为接枝聚合在该纤维上。
[0027]固体盐在基材上的接枝率例如可以为2%?50%。接枝率根据基材不同而异，例如在为无纺布时，优选为2%?5%。
[0028]在此，所谓“接枝率”是基材接枝聚合前后的重量比，其表示对基材进行了接枝聚合后增加的重量。
[0029]为了使海水的盐浓度更加提高，优选使固体盐在基材上的接枝率对基材充分增大。然而，如果接枝率过于增大，有时也会引起堵塞。即，接枝率与基材的透过水量存在权衡的关系。
[0030]接枝基材与脱盐膜的密合可以以不妨碍存在于接枝基材和脱盐膜这两者的孔中的液体通过的方式来实现。例如可以通过利用粘接剂在周边部的粘接和粘贴、利用框架等支撑体的按压、利用网的密合，以及可以通过仅仅配置并在高压下压接来密合。
[0031]另外，在使接枝基材与脱盐膜密合时，只要膜没有问题，就优选使其在高压下配置在脱盐膜的活性层侧。
[0032]在实施方式中，盐水例如为海水。所处理的盐水的盐浓度例如可以为0.5%?5%。
[0033]在实施方式中，优选使淡水预先与基材侧接触。通过使淡水与基材侧接触，与基材接枝聚合了的固体盐预先因淡水而溶胀，有助于盐水的水所引起脱盐膜的渗透，从而能够缩短脱盐处理时间。
[0034]在实施方式中，可以根据需要从盐水侧向脱盐处理膜施加压力。
[0035]在将实施方式用于脱盐处理时，例如可以在密闭处理容器中，以脱盐处理膜的两面分别与海水和淡水相接的方式配置来使用。密闭处理容器的形状可以是矩形、圆柱形、圆锥形、棱柱形、棱锥形等中空的各种形状。
[0036]例I
[0037](I)固体盐在基材上的接枝聚合
[0038]使用滤纸(桐山漏斗用N0.5B,40(j5mm)作为基材，在该滤纸上接枝聚合丙烯酸，进行碱处理形成丙烯酸盐作为固体盐。详细内容如下进行。
[0039]将滤纸(桐山漏斗用N0.5B,404)mm)放入玻璃管中，脱气后用気气置换。以该状态在室温下对聚苯乙烯珠照射吸收射线量为15kGy、来自钴60的Y射线。在该玻璃管中添加经氩气充气而脱气的丙烯酸水溶液(50重量％)。接着，封闭玻璃管，在30°C下保持5小时。用精制水洗涤所得的进行了接枝聚合的滤纸。由40°C下真空干燥后的进行了接枝聚合的滤纸重量计算出接枝率为3.6%。经加工的滤纸置于lmol/L的NaOH中一夜，其后边冲洗纯水边洗涤2小时以上，从而获得接枝有固体盐的基材。将其用于以后的实验。
[0040](2)淡水中的高压试验
[0041]使用上述(I)中制作的接枝有固体盐的基材进行高压试验。
[0042]高压试验如图2那样进行。试验装置31具备主要的第I配管LI。第I连接端子32安装在第I配管LI的左端。元件33通过导入管38与第I连接端子32连接。在一端安装有泵(未图示)的第2配管L2与导入管38连接。第2连接端子35安装在第I配管LI的右端附近。压力计34安装在第1、第2连接端子32、35之间的第I配管LI上。第3配管L3与第2连接端子35连接，且第I压力释放阀36安装在第3配管L3上。第2压力释放阀37通过第2连接端子35安装在右端侧的第I配管LI上。
[0043]将元件33的构成示于图3。元件33具备第I支撑构件41和与该支撑构件41的下方相向配置的第2支撑构件43。第I支撑构件41上下贯穿地形成与图2的导入管38连通的流路47。在第I支撑构件41的下表面以包围流路47的开口的方式安装有起垫片作用的0环44。第2支撑构件43从上部侧上下贯穿地形成筛板42和流路48。脱盐膜45和滤纸46在第2支撑构件43的筛板42上按该顺序配置。以该状态将第I支撑构件41下表面搭接固定在第2支撑构件43上表面，由此在第I支撑构件41的流路47与第2支撑构件43的流路48之间配置有脱盐膜45和滤纸46。流入到第I支撑构件41的流路48的水从脱盐膜45和滤纸46通过流入到筛板42，其后，由从流路48的底部向第2支撑构件43的外部开口的流出口排出，测定流量。需要说明的是，空白试验中，在元件内没有配置滤纸。
[0044]如图3所示，实验中，使纯水从泵流到试验装置31的元件33中，调节泵以及第I压力开放阀和第2压力开放阀，以使得渗透压为IMPa。渗透膜使用为RO膜的日东电工制ES20。
[0045]将结果示于表1。在30分钟的水透过后，以5分钟流过的水的量为流量，进行5次测定求得平均值。流量是测定经过筛板42流出到第2支持构件43外部的水的量而获得的。
[0046]表1
【权利要求】
1.一种脱盐处理膜，其具备脱盐膜、和与该脱盐膜密合配置且通过接枝聚合固定有固体盐的基材。
2.根据权利要求1所述的脱盐处理膜，其中，所述固体盐为有机盐。
3.根据权利要求1所述的脱盐处理膜，其中，所述有机盐选自丙烯酸盐、甲基丙烯酸盐、磺酸盐和季铵盐。
4.根据权利要求1所述的脱盐处理膜，其中，固体盐对所述通过接枝聚合形成的基材的接枝率为2%?50%。
5.根据权利要求1所述的脱盐处理膜，其中，所述通过接枝聚合固定有固体盐的基材是键合有聚丙烯酸钠的接枝链的基材。
6.根据权利要求1所述的脱盐处理膜，其中，所述基材选自纤维素、布和树脂膜。
7.根据权利要求6所述的脱盐处理膜，其中，所述纤维素是纸。
【文档编号】B01D71/78GK103691332SQ201310409260
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2012年9月27日
【发明者】佐野健二, 辻秀之, 山田有纱, 松井明洋, 前川康成, 长谷川伸, 泽田真一 申请人:株式会社东芝