专利名称：多孔质膜处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用含有氧化剂的药液对多孔质膜进行处理的多孔质膜处
理装置。
背景技术：
近年来，由于对环境污染的关心的高涨和限制的强化，作为水处理方法，使用分离彻底性和紧凑性等优异的多孔质膜的过滤膜的方法引起关注。作为多孔质膜的制造方法，已知有一种利用非溶剂使高分子溶液进行相分离而多孔化的利用非溶剂相分离现象的非溶剂相分离法。在用非溶剂相分离法制造多孔质膜时，将含有疏水性聚合物、亲水性聚合物及溶剂的制膜原液从喷出口(纺丝喷管、T形模具等)喷出，在凝固液中凝固而获得多孔质膜前驱体(中空纤维等)。在由上述凝固工序形成的多孔质膜前驱体中，残留有大量的溶液状态的亲水性聚合物、溶剂。若亲水性聚合物较多地残留在以后所得的多孔质膜中的话，会损害透水性。另夕卜，若亲水性聚合物在多孔质膜中干固的话，则有可能使膜的机械强度下降。因此，通常在凝固工序后，实施如下处理将残留在多孔质膜中的亲水性聚合物浸溃在含有次氯酸等氧化剂的药液中，然后进行加热分解，进行清洗而充分去除亲水性聚合物(专利文献1、2)。在上述处理方法中，当在浸溃药液后对多孔质膜进行加热时，广泛使用加热装置，该加热装置具有例如加热容器、对加热容器内部进行加热的加热单元、以及使多孔质膜在加热容器内部行进用的导辊。专利文献I :日本特开平2-302449号公报专利文献2 日本特开2005-220202号公报实用新型所要解决的课题然而，当使用以往的具有加热容器的加热装置对浸溃药液后的多孔质膜进行加热时，有时多孔质膜产生异形化(例如当多孔质膜是中空纤维膜时，产生细径化和扁平化)。由于异形化的多孔质膜难以获得所需的性能，因此被从产品中剔除。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种能防止在浸溃药液后进行加热时多孔质膜产生异形化的多孔质膜处理装置。用于解决课题的手段本实用新型具有如下形态。[I], 一种多孔质膜处理装置，用于多孔质膜或多孔质膜前驱体的药液处理工序，具有将多孔质膜或多孔质膜前驱体浸溃在药液中的药液浸溃部、以及对浸溃于药液后的所述多孔质膜或多孔质膜前驱体进行加热的加热部，所述加热部具有加热容器、对加热容器的内部进行加热的将加热气体喷出到容器内的装置、以及使所述多孔质膜或多孔质膜前驱体在加热容器的内部行进的导向单元，所述导向单元包括由直径80mm以上的自由辊构成的导辊。[2],如[I]所述的多孔质膜处理装置，安装在导辊上的轴承包括聚醚醚酮制的外圈及内圈、以及具有护圈的旋转轴承，所述护圈由氟树脂制成或表面覆盖有氟树脂。[3],如[2]所述的多孔质膜处理装置，所述旋转轴承具有碳化硅系的陶瓷制的轴承滚珠。[4],如[I] [3]中任一个所述的多孔质膜处理装置，所述加热容器是由钛制成的。[5],如[I] [3]中任一个所述的多孔质膜处理装置，所述将加热气体喷出到容器内的装置是设在加热容器底部附近的蒸气喷出装置，在将加热气体喷出到容器内的装置 与所述导向单元之间设有保护将加热气体喷出到容器内的装置的保护罩。[6],如[4]所述的多孔质膜处理装置，所述将加热气体喷出到容器内的装置是设在加热容器底部附近的蒸气喷出装置，在将加热气体喷出到容器内的装置与所述导向单元之间设有保护将加热气体喷出到容器内的装置的保护罩。实用新型的效果采用本实用新型的多孔质膜处理装置，能防止浸溃药液后进行加热时多孔质膜产生细径化及扁平化等异形化。在本实用新型的多孔质膜处理装置中，若安装在导辊上的轴承包括聚醚醚酮制的外圈及内圈、以及具有氟树脂制或表面覆盖有氟树脂的护圈的旋转轴承，则能进一步防止多孔质膜的异形化。另外，若所述旋转轴承具有碳化硅系的陶瓷制的轴承滚珠，则能抑制磨损。另外，若加热容器是由钛制成的，则能提高耐腐蚀性，能抑制生锈。另外，若将加热气体喷出到容器内的装置是设在加热容器底部附近的蒸气喷出装置，且在将加热气体喷出到容器内的装置与导向单元之间设有保护加热单元的保护罩，则能防止所述喷出单元的蒸气喷出口的堵塞。
图I是表示本实用新型的多孔质膜处理装置的一实施形态的示意图。符号说明10药液浸溃部11处理槽Ila液面12导向单元12a下部导辊12b上部导辊13支承单元14冷却器15药液供给管16药液排出管[0038]20加热部21加热容器22加热单元22a配管22b 喷出口23 导向单元23a上部导辊23b下部导辊·[0046]24保护罩30清洗部31清洗槽32第I减压清洗单元32a真空泵33加压清洗单元33a加压泵34第2减压清洗单元34a真空泵35导辊A中空纤维膜B药液C清洗液
具体实施方式
对于本实用新型的多孔质膜处理装置的一实施形态，以中空纤维膜的处理例子为一例进行说明。图I表示本实施形态的多孔质膜处理装置的示意图。本实施形态的多孔质膜处理装置I具有药液浸溃部10、加热部20、清洗部30和干燥部40。(药液浸溃部)本实施形态的药液浸溃部10具有放入有药液B的处理槽11、将中空纤维膜A导向成使中空纤维膜A多次浸溃在药液B中的导向单元12、对导向单元12进行支承的支承构件13、设在处理槽11内部的冷却器14、将药液B供给于处理槽11的药液供给管15、以及从处理槽11排出药液B的药液排出管16。在本实施形态的处理槽11中，药液B由药液供给管15供给，由药液排出管16排出，从中空纤维膜A的移送方向的下游侧向上游侧移动。另外，处理槽11由具有耐腐蚀性的材质制成，其中最好是由钛制成的。若处理槽11是由钛制成的，则防腐蚀效果好，可抑制生锈，因此能抑制处理槽11劣化，并可防止中空纤维膜A接触锈而损伤。导向单元12具有多个下部导辊12a，该多个下部导辊12a被设置成位于处理槽11的药液B的液面Ila的下方；以及多个上部导辊12b，该多个上部导辊12b被设置成位于药液B的液面Ila的上方。在导向单元12中，通过使中空纤维膜A交替挂绕在下部导辊12a和上部导辊12b上并使其沿移送方向翻转，从而使中空纤维膜A沿铅垂方向进行往复移送，重复进行将中空纤维膜A浸溃在药液B中和将中空纤维膜A从药液B中提起的操作。由此将中空纤维膜A多次浸溃在药液B中。(加热部)本实施形态中的加热部20具有加热容器21、设在加热容器21底部附近的加热单元22、使中空纤维膜A在加热容器21内部的加热单元22的上方行进的导向单元23、以及保护加热单元22的保护罩24。本实施形态的加热容器21是大致长方体的容器。加热容器21由具有耐腐蚀性的材质制成，其中钛最好。若加热容器21是由钛制成的，则防腐蚀性高，能抑制由中空纤维膜A所含的氧化剂导致的生锈，能抑制加热容器21的劣化。另外，能防止锈掉落并接触中空纤维膜A而损伤中空纤维膜A的现象。本实施形态的加热单元22，是由喷出水蒸气等加热用蒸气的蒸气喷出单元构成、通过蒸气对加热容器21内部进行加热的结构。在本实施形态中，作为蒸气喷出单元，使用供给蒸气的配管22a上形成有多个喷出口 22b的结构。导向单元23包括配置在加热容器21上侧的上部导辊23a、以及配置在加热容器21下侧的下部导辊23b。上部导辊23a及下部导辊23b分别设有多个，中空纤维膜A交替地卷挂在上部导辊23a和下部导辊23b上。这种导向单元23中，一边使中空纤维膜A的沿移送方向翻转、一边移送中空纤维膜A，以使中空纤维膜A沿铅垂方向往复。上部导辊23a及下部导辊23b是直径80mm以上、最好是90mm以上的自由辊。这里，所谓自由辊是指未安装有电动机等驱动单元的辊。当上部导辊23a及下部导辊23b的直径小于80mm时，卷挂在上部导辊23a及下部导辊23b时赋予中空纤维膜A的张力就过高，有时会使中空纤维膜A细径化或扁平化。另夕卜，从实用性的观点看，上部导辊23a及下部导辊23b的直径最好是IOOmm以下。另外，安装在上部导辊23a及下部导辊23b上的轴承最好包括由例如聚醚醚酮(PEEK)树脂、聚酰胺(PA)树脂和聚酰亚胺(PI)树脂等耐磨损性优异的部件构成的外圈及内圈；以及具有氟树脂制或表面由氟树脂覆盖的护圈(日文4 r-f-)的旋转轴承。其中，从后述的耐氧化剂优异、即使使用含有氧化剂的药液也不易开裂的观点看，外圈及内圈最好使用聚醚醚酮树脂，作为护圈所用的氟树脂，最好使用聚四氟乙烯(PTFE)树脂。当轴承是如上述那样的结构时，不易磨损，能减少轴承的更换频率，另外，由于能抑制旋转不良所引起的张力上升，故可进一步防止中空纤维膜A的异形化(细径化和扁平化)。作为旋转轴承的例子，可列举滚珠轴承等，在使用滚珠轴承的情况下，从耐磨损性方面看，轴承滚珠最好是陶瓷，尤其最好使用碳化硅系的陶瓷。保护罩24设在加热单元22与导向单元23之间，对加热单元22进行保护，以使利用导向单元23行进的中空纤维膜A上的落下物不与加热单元22产生冲撞。保护罩24仅覆盖加热单元22的上方，不覆盖加热容器21的侧面侧。因此，从加热单元22的喷出口 22b喷出的蒸气可扩散到加热容器21内。[0078]在上述加热部20中，通过从加热单元22喷出蒸气而对加热容器21内部进行加热，能在气相中对利用导向单元23行进的中空纤维膜A进行加热。另外，能利用保护罩24防止行进的中空纤维膜A上的落下物与加热单元22冲撞。(清洗部)本实施形态中的清洗部30具有放入有清洗液C的清洗槽31、第I减压清洗单元32、加压清洗单元33、第2减压清洗单元34、以及导辊35。第I减压清洗单元32、加压清洗单元33和第2减压清洗单元34浸溃在清洗槽31内的清洗液C中。另外，从上游侧以第I减压清洗单元32、加压清洗单元33和第2减压清洗单元34的顺序配置。在第I减压清洗单元32及第2减压清洗单元34上连接有真空泵32a、34a，由真空泵32a、34a将中空纤维膜A的外侧减压，将中空纤维膜A内部的亲水性聚合物水溶液排出到中空纤维膜A的外侧。在加压清洗单元33上连接有加压泵33a，由加压泵33a将中空纤维膜A的外侧加压，从中空纤维膜A的外侧将清洗液C压入中空纤维膜A的内部。导辊35配置成，使中空纤维膜A在清洗槽31内行进，并在第I减压清洗单元32、加压清洗单元33及第2减压清洗单元34的内部行进。(干燥部)干燥部40的用途是对由清洗部30清洗后的中空纤维膜A进行干燥。具体来说，可列举热风干燥机、真空干燥机等。在干燥部40的下游侧，也可设有卷绕中空纤维膜A的卷绕架等的卷绕单元。(中空纤维膜的处理方法)现对使用了上述处理装置的中空纤维膜的处理方法的一例进行说明。本处理例具有药液浸溃工序、加热工序、清洗工序和干燥工序。[药液处理工序]在药液处理工序中，将残留亲水性聚合物的中空纤维膜A浸溃在药液B中。具体来说，通过药液供给管15将药液B供给到处理槽11，从药液排出管16使其排出，并使其从中空纤维膜A的移送方向的下游侧向上游侧移动。由此，容易将药液浸溃工序后的中空纤维膜A中的氧化剂浓度恒定化。与此同时，使中空纤维膜A在下部导辊12a与上部导辊12b之间往复移送。由此，一边使中空纤维膜A行进，一边重复进行将中空纤维膜A浸溃在药液B内和将中空纤维膜A从药液B中提起的操作，使药液B浸透中空纤维膜A。作为药液B所含的氧化剂，可列举臭氧、双氧水、高锰酸盐、重铬酸盐和过硫酸盐等。其中，从氧化力强而分解性能优异性、操作优异性和廉价性等方面看，最好是次氯酸盐。作为次氯酸盐，可列举次氯酸纳、次氯酸钙等，其中，最好是次氯酸纳。药液B的温度最好是50°C以下，300C以下更好。若药液温度是50°C以下，则可抑制残留于中空纤维膜A的亲水性聚合物及从中空纤维膜A脱落的亲水性聚合物与药液B所含的氧化剂产生反应。因此，在移送到加热部20的中空纤维膜A中能保持足够量的活性氧化剂。药液B可用冷却器14进行冷却。但是，当是过分低温时，尽管氧化分解受抑制，但有温度控制所需的成本变高的倾向。因此，药液B的温度最好是0°C以上，10°C以上更好。[0097]在本例中，中空纤维膜是通过将含有疏水性聚合物和亲水性聚合物以及溶解它们的溶剂的制膜原液从纺丝喷管喷出、用凝固液凝固并根据需要进行清洗而得到的，可进行充分的多孔质膜化，也可是多孔质膜化不充分的前驱体。制膜原液也可排出到由纺丝喷管送出的中空绳状支承体的周面。作为中空绳状支承体，可使用编绳或编带。作为构成编绳或编带的纤维，可列举合成纤维、半合成纤维、再生纤维和天然纤维等。另外，纤维的形态也可是单丝、复丝和短纤维纱中的一种。作为疏水性聚合物，可列举聚砜或聚醚砜等聚砜系树脂、聚偏二氟乙烯等氟系树月旨、聚丙烯腈、纤维素衍生物、聚酰胺、聚酯、聚甲基丙烯酸酯和聚丙烯酸酯等。另外，也可是它们的共聚物。疏水性聚合物既可单独使用一种，也可一并使用二种以上。所述疏水性聚合物中，从对于次氯酸等氧化剂的耐久性优异这方面看，最好是氟系树脂，最好是由聚偏二氟乙烯或偏二氟乙烯和其它单体构成的共聚物。亲水性聚合物是将制膜原液的粘度调整在适于形成中空纤维膜的范围内、为获得 制膜状态的稳定化而添加的聚合物，最好使用聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮等。其中，从中空纤维膜孔径的控制和中空纤维膜的强度这方面看，最好是聚乙烯吡咯烷酮或将其它单体与聚乙烯吡咯烷酮共聚合后的共聚物。作为溶剂，如有N，N-二甲替甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基吗啉-N-氧化吗啉等，可使用它们中的一种以上。另外，在不损害疏水性聚合物或亲水性聚合物在溶剂中的溶解性的范围内，也可混合使用疏水性聚合物或亲水性聚合物的不良溶剂。[加热工序]在加热工序中，利用加热部20将浸透了药液B的中空纤维膜A在气相中加热，将亲水性聚合物氧化分解并低分子量化。具体来说，首先从加热单元22的喷出口 22b喷出水蒸气等蒸气，利用该蒸气对加热容器21的内部进行加热。接着，通过将浸透了药液B的中空纤维膜A交替卷挂在上部导辊23a和下部导辊23b上并进行移送，从而使中空纤维膜A沿铅垂方向进行往复移送。由此，使浸透了药液B的中空纤维膜A在加热后的加热容器21的内部行进并加热。加热容器21的内部的相对湿度，从能防止氧化剂干燥、促进亲水性聚合物的氧化分解的观点看，最好是80 %以上，90 %以上更好，100 %附近最最好。加热温度的下限，从能缩短加热处理时间的观点看，最好是50°C，80°C更好。加热温度的上限，在大气压状态下最好是100°c。这里，所谓加热温度，是指加热容器21内的温度。如上所述，在气相中加热中空纤维膜A的本实施形态的加热工序中，使浸透了药液B的中空纤维膜A在加热后的加热容器21的内部行进，从而由药液B中的氧化剂对残留于中空纤维膜A的亲水性聚合物进行氧化分解。另外，在上述加热工序中，浸透在中空纤维膜A中的药液B不易被稀释，且药液B不易流出到加热介质中，因此，能将药液B中的氧化剂有效地用于分解残留在中空纤维膜A中的亲水性聚合物。[清洗工序]在清洗工序中，使中空纤维膜A通过第I减压清洗单元32、加压清洗单元33及第2减压清洗单元34地进行清洗而去除亲水性聚合物。[0111]具体来说，利用导辊35，使中空纤维膜A在清洗槽31内的第I减压清洗单元32、加压清洗单元33及第2减压清洗单元34的内部行进。在第I减压清洗单元32中，用真空泵32a对中空纤维膜A的外侧进行减压，从而使中空纤维膜A内部的亲水性聚合物水溶液排出到中空纤维膜A的外侧。在加压清洗单元33中，用加压泵33a对中空纤维膜A的外侧进行加压，从而将清洗液C从中空纤维膜A的外侧压入中空纤维膜A的内部，用清洗液C对亲水性聚合物进行置换、稀释。在第2减压清洗单元34中，用真空泵34a再次对中空纤维膜A的外侧进行减压，使中空纤维膜A内部的亲水性聚合物水溶液排出到中空纤维膜A的外侧。由此，从中空纤维膜A中去除亲水性聚合物。 [干燥工序]作为干燥工序的方法，无特别限制，可适用热风干燥、真空干燥等。在干燥工序后，也可将干燥后的中空纤维膜A卷绕在卷绕架等卷绕单元上。(作用效果)在上述实施形态中，由药液浸溃部10使药液B浸透中空纤维膜A，由加热部20对浸透了药液B的中空纤维膜A进行加热，使残留于中空纤维膜A的亲水性聚合物低分子量化，由清洗部30对中空纤维膜A进行清洗，去除低分子量化后的亲水性聚合物。所述加热部20，由于导向单元23的上部导辊23a及下部导辊23b是直径80mm以上的自由辊，因此，能抑制卷挂在上部导辊23a及下部导辊23b上时赋予中空纤维膜A的张力，能防止中空纤维膜A的细径化或扁平化。另外，加热部20的保护罩设在加热单元22与导向单元23之间，即使亲水性聚合物等从中空纤维膜A上掉落，也能通过保护罩24来避免亲水性聚合物与加热单元22冲撞。由此，能防止掉落物堵塞加热单元22的喷出口 22b。(其它实施形态)本实用新型不限定于上述实施形态。例如，在药液浸溃部，也可以不使中空纤维膜重复浸溃在药液中，只浸溃一次。另夕卜，也可使药液从中空纤维膜的移送方向的上游侧向下游侧移动。另外，加热部也可不具有保护罩。另外，加热单元也可设在加热容器内侧的底部以外的部分(例如侧面部、顶部)上。另外，虽然上述实施形态的清洗部在加压清洗单元的上游侧和下游侧具有减压清洗单元，但也可只在上游侧或下游侧具有减压清洗单元。另外，也可在第2减压清洗单元的下游侧再设置加压清洗单元和减压清洗单元。并且，只具有减压清洗单元或加压清洗单元也无所谓。另外，本实用新型的处理装置，不仅能适用中空纤维膜，而且也适用片状膜等平膜。[实施例]下面，由实施例进一步详细说明本实用新型，但本实用新型不受下面描述限定。[实施例I]如下那样制造了多孔质中空纤维膜。[0132]在容器中投放112. 2L作为溶剂的N，N-二甲基乙酰胺(DMAc，三星化学公司(日文寸A / 7 ^ S力 >社)制)，并投放15. 6kg作为开孔剂的日本触媒公司制的PVP-K79(聚乙烯吡咯烷酮)，接着投放29. 7kg作为膜形成性树脂的阿科玛公司制的PVDF301F (聚偏二氟乙烯)，进行混合，调制制膜原液，供给到纺丝喷管。另外，作为加强支承体，使用编绳(三菱丽阳公司制，商品名M1205)，与制膜原液同时供给于纺丝喷管，在该加强支承体的外侧涂布所述制膜原液地进行纺丝，在保温成80°C的凝固液(8%DMAc水溶液)中使制膜原液凝固，形成了多孔质中空纤维膜。再由清洗液(90°C的热水)进行清洗，通过浸溃在次氯酸盐中后进行加热而去除开孔剂(药液浸溃工序，加热工序)，然后进行干燥，从而获得多孔质中空纤维膜。对于纺丝喷管至后道的工序(清洗工序、药液浸溃工序、加热工序、干燥工序)所用的导辊，使用了直径80_的自由辊。实施例I的多孔质中空纤维膜的处理中，得到了不产生细径化、扁平化等异形化的稳定而质量良好的多孔质中空纤维膜。[比较例I] 除了纺丝喷管至后道的工序(清洗工序、药液浸溃工序、加热工序、干燥工序)所用的导辊是直径50mm的自由辊外，其余与实施例I相同地对多孔质中空纤维膜进行处理。在比较例I的多孔质中空纤维膜的处理中，由于自由辊的直径是50mm，故工序的张力过高，产生了多孔质中空纤维膜的细径化、扁平化等质量事故。
权利要求1.一种多孔质膜处理装置，用于多孔质膜或多孔质膜前驱体的药液处理工序，其特征在于，具有 将多孔质膜或多孔质膜前驱体浸溃在药液中的药液浸溃部、以及对浸溃于药液后的所述多孔质膜或多孔质膜前驱体进行加热的加热部， 所述加热部具有加热容器、对加热容器的内部进行加热的将加热气体喷出到容器内的装置、以及使所述多孔质膜或多孔质膜前驱体在加热容器的内部行进的导向单元， 所述导向单元包括由直径80mm以上的自由棍构成的导棍。
2.如权利要求I所述的多孔质膜处理装置，其特征在于，安装在导辊上的轴承包括 聚醚醚酮制的外圈及内圈、以及具有护圈的旋转轴承，所述护圈由氟树脂制成或表面覆盖有氟树脂。
3.如权利要求2所述的多孔质膜处理装置，其特征在于，所述旋转轴承具有碳化硅系的陶瓷制的轴承滚珠。
4.如权利要求I 3中任一项所述的多孔质膜处理装置，其特征在于，所述加热容器是由钛制成的。
5.如权利要求I 3中任一项所述的多孔质膜处理装置，其特征在于，所述将加热气体喷出到容器内的装置是设在加热容器底部附近的蒸气喷出装置，在将加热气体喷出到容器内的装置与所述导向单元之间设有保护将加热气体喷出到容器内的装置的保护罩。
6.如权利要求4所述的多孔质膜处理装置，其特征在于，所述将加热气体喷出到容器内的装置是设在加热容器底部附近的蒸气喷出装置，在将加热气体喷出到容器内的装置与所述导向单元之间设有保护将加热气体喷出到容器内的装置的保护罩。
专利摘要一种多孔质膜处理装置，用于多孔质膜的药液处理工序，具有将多孔质膜(中空纤维膜(A))或多孔质膜前驱体浸渍在药液(B)中的药液浸渍部(10)、以及对浸渍有药液(B)后的所述多孔质膜或多孔质膜前驱体进行加热的加热部(20)，加热部(20)具有加热容器(21)、对加热容器(21)的内部进行加热的加热单元(22)、使所述多孔质膜或多孔质膜前驱体在加热容器(21)的内部行进的导向单元(23)，导向单元(23)包括由直径80mm以上的自由辊构成的导辊。采用本实用新型，可防止浸渍药液后进行加热时中空纤维膜的细径化及扁平化等异形化。
文档编号B01D69/08GK202555180SQ201220187338
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者品田胜彦 申请人:三菱丽阳株式会社