分离膜、分离膜元件及分离膜的制造方法

分离膜、分离膜元件及分离膜的制造方法
【专利摘要】一种分离膜，其具有分离膜本体和压缩弹性模量为0.1GPa以上5.0GPa以下的流路材料，所述分离膜本体至少具有基材和分离功能层，所述流路材料在所述基材的厚度方向上单独固定。
【专利说明】分离膜、分离膜元件及分离膜的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于分离液体、气体等流体中所含成分的分离膜。
【背景技术】
[0002]在用于除去海水及盐水等中含有的离子性物质的技术中，近年来，作为节省能源和节省资源的方法，利用分离膜元件的分离法正在扩大使用。在利用分离膜元件的分离法中使用的分离膜，从其孔径和分离功能方面考虑，被分类为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜和正渗透膜。这些膜用于(例如)从海水、盐水、以及含有有害物质的水等中制造饮用水、制造工业用超纯水、以及排水处理和有用物的回收等，并根据目标分离成分及分离性能而分类使用。
[0003]作为分离膜元件，有多种多样的形态，但是在向分离膜的一面提供原水、从另一面获得透过流体这一点上是共通的。分离膜元件以如下方式形成:通过具有集束的多个分离膜，每I个分离膜元件的膜面积变大，即，每I个分离膜元件中获得的透过流体的量变大。作为分离膜元件，根据用途或目的，提出了螺旋型、中空纤维型、板框型、旋转平膜型、平膜集成型等各种形状。
[0004]例如，螺旋型分离膜元件被广泛应用于反渗透过滤。螺旋型分离膜元件具有中心管和缠绕在中心管周围的层叠体。层叠体通过层叠有向分离膜表面供给原水(即被处理水)的供给侧流路材料、分离原水中所含成分的分离膜、以及用于将透过分离膜并从供给侧流体中分离出的透过侧流体导向中心管的透过侧流路材料而形成。由于螺旋型分离膜元件能够向原水施加压力，因此可以更多地取得透过流体，从这一方面来看，优选使用。
[0005]通常，在螺旋型分离膜元件中，为了形成供给侧流体的流路，主要使用高分子制的网作为供给侧流路材料。另外，使用层叠型分离膜作为分离膜。层叠型分离膜为这样的分离膜:其具有从供给侧向透过侧层叠的由聚酰胺等交联高分子构成的分离功能层、由聚砜等高分子构成的多孔性树脂层、以及由聚对苯二甲酸乙二醇酯等高分子构成的无纺布。另夕卜，作为透过侧流路材料，为了防止分离膜的下沉并形成透过侧的流路，使用了比供给侧流路材料的间隔还小的被称为特里科经编织物的编织物部件。
[0006]近年来，由于对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，为了提高分离膜元件的分离性能以及增大单位时间的透过流体量，提出了提高各流路部件等分离膜元件部件的性能。
[0007]具体而言，专利文献I中提出了具有被赋予了凹凸形状的片状物作为透过侧流路材料的元件。专利文献2中提出了，通过具有片状分离膜，而不需要网等供给侧流路材料或者特里科经编织物等透过侧流路材料的元件，其中该片状分离膜具有多孔性支持体和分离活性层，该多孔性支持体具有凹凸。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2006-247453号公报[0011]专利文献2:日本特开2010-99590号公报
【发明内容】

[0012]发明要解决的问题
[0013]然而，上述分离膜元件在提高性能、特别是长时间进行运转时的稳定性能方面还不能说是充分的。
[0014]于是，本发明的目的是提供这样的分离膜及分离膜元件，它们可以使(特别是)在施加高压使分离膜元件运转时的分离去除性能稳定化。
[0015]解决问题的手段
[0016]为了实现上述目的，本发明的分离膜具有:分离膜本体，该分离膜本体至少具有基材和分离功能层；以及压缩弹性模量为0.1GPa以上5.0GPa以下的流路材料，该流路材料在所述基材的厚度方向上单独固定。
[0017]该分离膜可适用于分离膜元件。该分离膜元件具有集水管和分离膜，其中所述分离膜被布置为使得所述第I方向沿着所述集水管的长度方向、并且被卷绕在所述集水管的周围。
[0018]发明效果
[0019]通过本发明，可形成高效并且稳定的透过侧流路，并且可以获得具有分离成分的去除性能和高透过性能的高性能、高效率的分离膜元件。
[0020]附图简要说明
[0021][图1]为示出分离膜薄片(分離膜U— 7 )的一种形态的分解透视图。
[0022][图2]为示出了分离膜的平面图，该分离膜具有在分离膜的长度方向(第2方向)上连续设置的流路材料。
[0023][图3]为示出了分离膜的平面图，该分离膜具有在分离膜的长度方向(第2方向)上不连续设置的流路材料。
[0024][图4]为图2和图3的分离膜的截面图。
[0025][图5]为示出分离膜元件的一种形态的展开立体图。
[0026][图6]为分离膜的侧面模式图。
[0027][图7]为示出了分离膜本体的示意性构成的截面图。
[0028][图8]为示出分离膜元件的第I形态的部分展开立体图。
[0029][图9]为示出分离膜元件的第2形态的部分展开立体图。
[0030][图10]为示出分离膜元件的第3形态的部分展开立体图。
【具体实施方式】
[0031]下面就本发明的一个实施方式进行详细说明。
[0032][1.分离膜]
[0033](1-1)分离膜的概要
[0034]分离膜是能够分离供给至分离膜表面的流体中的成分、并且获得透过分离膜的透过流体的膜。分离膜具有分离膜本体和布置在分离膜本体上的流路材料。
[0035]作为这种分离膜的例子，图1中示出了含有本发明的分离膜实施方式的一个例子的分离膜薄片的分解透视图。在图1中，分离膜薄片4含有分离膜I和分离膜7，并且被布置为使得分离膜I的供给侧的面21与分离膜7的供给侧的面71相对。分离膜I具有分离膜本体2和透过侧流路材料31。流路材料31被设计为在透过侧的面22上形成流路。后面将描述分离膜I的各部分的细节。分离膜本体2具有供给侧的面21和透过侧的面22。另夕卜，分离膜7具有供给侧的面71和透过侧的面72。
[0036]在本说明书中，分离膜本体的“供给侧的面”是指分离膜本体的2个面中原水被供给的一侧的表面。“透过侧的面”是指其相反侧的面。如后面描述的那样，在分离膜本体为如图7所示具有基材201和分离功能层203时，通常，分离功能层侧的面为供给侧的面21，基材侧的面为透过侧的面22。
[0037]在图7中，分离膜本体2记载为基材201、多孔性支持层202和分离功能层203的层叠体。如上所述，分离功能层203的向外开放的面为供给侧的面21，基材201的向外开放的面为透过侧的面22。
[0038]图中示出了X轴、y轴、Z轴的方向轴。有时将X轴称为第I方向，将y轴称为第2方向。如图1等中所示，分离膜本体2为长方形，第I方向和第2方向平行于分离膜本体2的边缘。有时将第I方向称为宽度方向，将第2方向称为长度方向。另外，图1中，以箭头CD表不第I方向(宽度方向)，以箭头MD表不第2方向(长度方向)。
[0039](1-2)分离膜本体
[0040]< 概要 >
[0041]作为分离膜本体，使用了这样的膜:其具有取决于使用方法、目的等的分离性能。分离膜本体可以由单一层形成，也可以为具有分离功能层和基材的复合膜。另外，如图7所示，在复合膜中，也可以在分离功能层203和基材201之间形成多孔性支持层202。
[0042]<分离功能层>
[0043]分离功能层的厚度没有限定为具体的数值，但从分离性能和透过性能的方面考虑，优选为5nm以上3000nm以下。特别是，对于反渗透膜、正渗透膜、纳滤膜，优选为5nm以上300nm以下。
[0044]分离功能层的厚度可以基于通常的分离膜的膜厚测定法。例如，用树脂包埋分离膜，通过将其切断制成超薄切片，并对获得的切片进行染色等处理。然后，可以用透射式电子显微镜观察从而测定厚度。另外，当分离功能层具有突起结构时，在位于多孔性支持层上方的突起结构的截面长度方向上以50nm的间隔进行测定，对20个突起数量进行测定，由其平均值求得该分离功能层的厚度。
[0045]分离功能层可以为具有分离功能和支持功能两者的层，也可以只具有分离功能。需要说明的是，“分离功能层”是指至少具有分离功能的层。
[0046]在分离功能层具有分离功能和支持功能两者的情况下，作为分离功能层，优选适用的是含有纤维素、聚偏二氟乙烯、聚醚砜或聚砜作为主要成分的层。
[0047]需要说明的是，本说明书中，“X含有Y作为主要成分”是指X中Y的含有率为50质量％以上、70质量％以上、80质量％以上、90质量％以上、或95质量％以上。另外，当存在相当于Y的多种成分时，只要这些多种成分的合计量满足上述范围即可。
[0048]另一方面，作为被多孔性支持层支持的分离功能层，从容易控制孔径、并且耐久性优异的方面考虑，优选使用交联高分子。特别是，从原水中的成分的分离性能优异的方面考虑，优选使用使多官能胺与多官能酰卤化合物缩聚而成的聚酰胺分离功能层、有机无机杂化功能层等。可通过在多孔性支持层上使单体缩聚从而形成这些分离功能层。
[0049]例如，分离功能层可含有聚酰胺作为主要成分。这种膜可以利用周知的方法，通过使多官能胺与多官能酰卤化合物进行界面缩聚而形成。例如，在多孔性支持层上涂布多官能胺水溶液，用气刀等除去剩余的胺水溶液，其后，通过涂布含有多官能酰卤化合物的有机溶剂溶液，从而获得聚酰胺分离功能层。
[0050]另外，分离功能层可以具有含有Si元素等的有机-无机杂化结构。具有有机无机杂化结构的分离功能层(例如)可以含有以下的化合物(A)、(B):
[0051](A)具有烯属不饱和基团的反应性基团和水解性基团直接与硅原子键合而成的硅化合物，以及
[0052](B)作为上述化合物(A)以外的化合物的具有烯属不饱和基团的化合物。
[0053]具体而言，分离功能层可以含有化合物(A)的水解性基团的缩合物以及化合物(A)和/或化合物(B)的烯属不饱和基团的聚合物。即，分离功能层可以含有:
[0054].仅由化合物(A)缩合和/或聚合而形成的聚合物；
[0055].仅由化合物⑶聚合而形成的聚合物；以及
[0056].化合物⑷和化合物⑶的共聚物
[0057]中的至少一种聚合物。需要说明的是，聚合物中包括缩合物。另外，在化合物(A)和化合物(B)的共聚物中，化合物(A)可以经由水解性基团而缩合。
[0058]可以通过周知的方法形成杂化结构。杂化结构的形成方法的一个例子如下所述。将含有化合物(A)和化合物(B)的反应液涂布在多孔性支持层上。除去多余的反应液之后，为了使水解性基团缩合，可以进行加热处理。作为化合物(A)和化合物(B)的烯属不饱和基团的聚合方法，可以进行热处理、电磁波辐射、电子束辐射和等离子体辐射。为了加快聚合速度，可在分离功能层形成时添加聚合引发剂、聚合促进剂等。
[0059]需要说明的是，对任一分离功能层而言，可以在使用前通过(例如)含醇水溶液、碱水溶液使膜的表面亲水化。
[0060]<多孔性支持层>
[0061]多孔性支持层为支持分离功能层的层，也可以称为多孔性树脂层。
[0062]对多孔性支持层中使用的材料或其形状没有特别限制，例如可以通过多孔性树脂在基板上形成。作为多孔性支持层，可使用聚砜、醋酸纤维素、聚氯乙烯、环氧树脂、或者将它们混合、层叠而成的物质，其中优选使用化学、机械、热稳定性高且孔径容易控制的聚砜。
[0063]多孔性支持层对分离膜提供机械强度，并且对离子等分子尺寸小的成分没有像分离膜那样的分离性能。对多孔性支持层所具有的孔的尺寸及孔的分布没有特别限定，例如，多孔性支持层可以具有均匀的微孔，或者可以具有从分离功能层形成一侧的表面到另一面直径渐渐变大的孔径分布。另外，在任一情况中，在形成有分离功能层一侧的表面，使用原子力显微镜或电子显微镜等测得的细孔的投影面积圆当量直径优选为Inm以上IOOnm以下。特别是从界面聚合反应性和分离功能层的保持性的方面考虑，多孔性支持层中形成分离功能层一侧的表面中的孔优选具有3nm以上50nm以下的投影面积圆当量直径。
[0064]多孔性支持层的厚度没有特别限定，但从赋予分离膜以强度等的理由考虑，优选为20μπι以上500 μ m以下的范围，更优选为30 μ m以上300 μ m以下。[0065]多孔性支持层的形态可以通过扫描电子显微镜、透射式电子显微镜、或原子力显微镜来观察。例如，如果使用扫描电子显微镜来观察，则在从基材上剥离多孔性支持层之后，利用冰冻断裂法将其切断，制成截面观察用的样品。将钼、钼-钯或四氯化钌(优选四氯化钌)薄薄地涂覆到该样品上，在3kV?6kV的加速电压下，使用高分辨率场发射扫描电子显微镜(UHR-FE-SEM)来进行观察。高分辨率场发射扫描电子显微镜可以使用日立制S-900型电子显微镜等。基于所得到的电子显微镜照片，可以测定多孔性支持层的膜厚、表面的投影面积圆当量直径。
[0066]多孔性支持层的厚度以及孔径为平均值，并且多孔性支持层的厚度是通过截面观察在与厚度方向正交的方向上以20 μ m的间隔测定的20个点的厚度的平均值。另外，孔径为对200个孔进行测定的各投影面积圆当量直径的平均值。
[0067]下面就多孔性支持层的形成方法进行说明。多孔性支持层可以(例如)这样制造:通过将上述聚砜的N，N- 二甲基甲酰胺(以下记为DMF)溶液以一定的厚度浇注到后述的基材(例如，密织的聚酯布或无纺布)上，然后使其在水中湿式凝固。
[0068]可以按照“Officeof Saline Water Research and Development ProgressReport", N0.359, (1968)中记载的方法形成多孔性支持层。需要说明的是，为了获得所期望的形态，可以调整聚合物浓度、溶剂的温度、不良溶剂。
[0069]例如，将预定量的聚砜溶解在DMF中从而制备预定浓度的聚砜树脂溶液。然后，将该聚砜树脂溶液以基本一定的厚度涂布于由聚酯布或无纺布构成的基材上，之后以一定的时间在空气中除去表面的溶剂，之后通过在凝固液中使聚砜凝固从而获得多孔性支持层。
[0070]< 基材 >
[0071]从分离膜本体的强度、尺寸稳定性等观点考虑，分离膜本体可以具有基材。作为基材，从强度、形成凹凸的能力及流体透过性的方面考虑，优选使用纤维状基材。
[0072]作为基材，可以优选使用长纤维无纺布和短纤维无纺布中的任一者。特别是，由于长纤维无纺布具有优异的制膜性，因此可以抑制以下缺陷的产生:在高分子聚合物溶液流延时该溶液过度渗透而透过基材、多孔性支持层剥离、进一步由基材起毛等导致的膜不均一化、以及针孔等。另外，由于基材是由热塑性连续长丝构成的长纤维无纺布形成的，因此与短纤维无纺布相比，在高分子溶液流延时由纤维的起毛而导致的不均匀化、以及膜缺陷的发生可以得到抑制。另外，在进行分离膜的连续制膜时，由于在制膜方向上施加有张力，因此优选使用尺寸稳定性优异的长纤维无纺布作为基材。
[0073]从成形性和强度方面考虑，在长纤维无纺布中，优选的是，与多孔性支持层相对一侧的表层中的纤维比多孔性支持层一侧的表层中的纤维更纵向取向。根据这样的构造，不仅能保持强度从而实现了防止膜破裂等的高效果，还能在使分离膜具有凹凸时提高作为包含多孔性支持层和基材的层叠体的成形性，并使分离膜表面的凹凸形状稳定，因此优选。
[0074]更具体而言，在该长纤维无纺布中，与多孔性支持层相对一侧的表层中的纤维取向度优选为0°以上25°以下，另外，与多孔性支持层一侧的表层中的纤维取向度之间的取向度差优选为10°以上90°以下。
[0075]在分离膜的制造工序和元件的制造工序中包括加热工序，然而，由于加热引起多孔性支持层或分离功能层发生收缩的现象。特别是在连续制膜中，在没有施加张力的宽度方向上，收缩明显。由于收缩而产生尺寸稳定性等问题，因此作为基材，期望热尺寸变化率小。在无纺布中，当与多孔性支持层相对一侧的表层中的纤维取向度与多孔性支持层一侧的表层中的纤维取向度之间的差为10°以上90°以下时，由热引起的宽度方向上的变化可以得到抑制，因此优选。
[0076]此处，纤维取向度是表示构成多孔性支持层的无纺布基材的纤维方向的指标。具体而言，纤维取向度是指进行连续制膜时的制膜方向(即，无纺布基材的长度方向)与构成无纺布基材的纤维的长度方向之间的角度的平均值。即，如果纤维的长度方向与制膜方向平行，则纤维取向度为0°。另外，如果纤维的长度方向与制膜方向成直角(即，平行于无纺布基材的宽度方向)，则该纤维取向度为90°。因此，纤维取向度越接近0°则越纵向取向，越接近90°则越横向取向。
[0077]纤维取向度由以下方式测定。首先，从无纺布中随机选取10小片样品。然后，使用扫描电子显微镜以100至1000的倍率对该样品的表面进行拍照。在照片中，各个样品选择10条纤维，测定无纺布的长度方向为0°时纤维的长度方向的角度。此处，无纺布的长度方向是指无纺布制造时的“纵向(Machine direction)”。另外，使无纺布的长度方向与多孔性支持层的制膜方向以及图中的MD方向一致。图中的CD方向与无纺布制造时的“横向(Cross direction)，，一致。
[0078]由此，对每I片无纺布的共计100条纤维进行角度测定。对如此测定的100条纤维，从长度方向的角度算出平均值。将获得的平均值的小数点后第一位四舍五入所得到的值为纤维取向度。
[0079]关于基材的厚度，基材与多孔性支持层的厚度合计优选为30 μ m以上300 μ m以下的范围内，或者50 μ m以上250 μ m以下的范围内。
[0080](1-3)透过流路材料
[0081]〈概要〉
[0082]在分离膜本体的透过侧的面上，压缩弹性模量为0.1GPa以上5.0GPa以下的流路材料以形成透过侧流路的方式固定在基材上。“以形成透过侧流路的方式设置”是指在分离膜被组装到后述的分离膜元件中时，形成流路材料以使得透过了分离膜本体的透过流体到达集水管。流路材料的构成的详细内容如下所述。
[0083]<压缩弹性模量>
[0084]流路材料的压缩弹性模量优选为0.1GPa以上5.0GPa以下。在海水淡化用途中在高压下进行运转。在高压下流路材料被压实化因而透过侧流路变窄，因此流动阻力增加、造水量容易降低。通过使流路材料的压缩弹性模量为0.1GPa以上，可以抑制这种造水量的降低。另外，如果流路材料的压缩弹性模量极端高的话，则卷围分离膜时流路材料容易被破坏。与此相对，通过使压缩弹性模量为5.0GPa以下，可以抑制加压过滤时流路材料的变形，从而稳定地形成流路。
[0085]需要说明的是，可以由流路材料发生弹性变形的应力范围内的应力应变曲线的直线部分的斜率来求出流路材料的压缩弹性模量。更具体而言，通过后述实施例中的测定方法所测定的结果满足上述范围即可。
[0086]除了测定压缩弹性模量以外，实际进行加压过滤时流路材料的变形量为后述范围即可，在原水的温度为25°C以下、并且压力为5.5MPa以下的条件下进行运转时，流路材料的高度的变形率如果为40%以下，则可适用于海水淡化用途。[0087]另外，在原水温度为25°C以下并且压力为2.5MPa以下运转时所述流路材料的高度的变形率为30%以下时，可适用于盐水用元件。
[0088]变形率由(上述条件下运转之后的流路材料的闻度/运转如的流路材料的闻度)XlOO来求出。
[0089]<抗弯性>
[0090]使流路材料固定在分离膜上时分离膜自身的刚性会增高，但是如果刚性过高，则用于制作分离膜元件的分离膜的卷绕性降低，有时存在随着分离膜卷绕流路材料的破坏或分离膜的功能层被破坏的情况。因此，固定有流路材料的分离膜的抗弯性优选为400mm以下，更优选为350mm以下，特别优选为200mm以下。
[0091]需要说明的是，可以按照IS013934-11999来测定抗弯性。即，使用具有水平面和45°斜面的水平台按照以下次序测定抗弯性。首先，从分离膜切出宽度为25_的切片作为样品。然后，以分离器功能层与水平面相对的方式将样品布置在水平面上，并且在使样品的一端与斜面和水平面的边界对齐的状态下，用金属板按压样品的另一端。此外，一边按压样品，一边使金属板向着斜面和水平面的边界平稳地滑动。伴随着金属板的移动，将样品从斜面和水平面的边界挤出。挤出的长度越长，样品的弯曲越大。由于样品的弯曲而使得样品的顶端的中央部分与斜面接触时，测定样品的挤出长度(mm)。所测定的长度为分离膜的抗弯性。
[0092]<流路材料的构成成分>
[0093]流路材料31优选由与分离膜本体2不同的材料形成。不同的材料是指具有与分离膜本体2中使用的材料不同组成的材料。特别地，流路材料31的组成优选与分离膜本体2当中形成流路材料31的面的组成不同，并且优选与形成分离膜本体2的任一层的组成均不同。
[0094]作为构成流路材料的材料，不限定为具体的物质，但优选使用树脂。具体而言，从耐化学品性的方面考虑，优选为乙烯醋酸乙烯酯共聚物树脂、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃或聚烯烃共聚物等。另外，作为流路材料的材料，也可以选择:聚氨酯树脂、环氧树脂、聚醚砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、聚缩醛、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-苯乙烯共聚物、醋酸纤维素、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或氟树月旨(三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物等)等聚合物。需要说明的是，这些材料可以单独使用或作为2种以上构成的混合物使用。特别地，因为热塑性树脂成型容易，所以可以形成均一形状的流路材料。
[0095]作为流路材料的材料，也可适用复合材料。作为复合材料可列举:含有上述树脂作为基材、并进一步含有填料的材料。通过向基材中添加多孔无机物等填料，可以提闻流路材料的压缩弹性模量。作为填料，具体可以使用硅酸钠、硅酸钙、硅酸镁等碱土类金属的硅酸盐，二氧化硅、氧化铝、氧化钛等金属氧化物，碳酸钙、碳酸镁等碱土类金属的碳酸盐，纯硅石、硅石粉、硅藻土、硅灰石、海泡石、绿坡缕石、高岭土、粘土、膨润土、石膏、滑石等。需要说明的是，只要在不损害本发明效果的范围内，不特别限定填料的添加量。
[0096]<流路材料形状及布置>[0097]? 概要 >>
[0098]传统上广泛使用的特里科经编针织物为编织物，并且由三维交叉的线构成。即，特里科经编针织物具有二维连续的结构。这种特里科经编针织物作为流路材料使用时，流路的高度比特里科经编针织物的厚度小。也就是说，不能将特里科经编针织物的全部厚度用作流路的高度。
[0099]与此相对，作为本发明的构成的例子，图1等中所示的流路材料31以彼此不重叠的方式布置。由此，本实施方式的流路材料31的高度(即，厚度)全部被用作流路的沟的高度。由此，在使用了本实施方式的流路材料31时，与使用了具有与流路材料31的高度相同的厚度的特里科经编针织物的情况相比，流路变高。即，因为流路的截面面积变得更大，所以流动阻力变得更小。
[0100]另外，在各图中所示的形态中，不连续的多个流路材料31被固定在I个分离膜本体2上。“不连续”是指多个流路材料以间隔开的方式被设置的状态。即，如果将一片分离膜中的流路材料31从分离膜本体2上剥离，则可以获得互相分开的多个流路材料31。与此相对，即使网、特里科经编针织物和膜等部件从分离膜本体2上分离，也显示出连续的一体形状。
[0101]通过设置不连续的多个流路材料31，在将分离膜I组装在后面所述的分离膜元件100中时，可以将压力损失抑制在低水平。作为这种构成的一个例子，图2中，流路材料31只在第I方向(分离膜的长度方向)上不连续地形成，图3中则在第I方向(分离膜的长度方向)及第2方向(分离膜的宽度方向)的任一者中均不连续地形成。
[0102]在图2及图3中，在相邻的流路材料31之间的空间中形成透过侧流路5。
[0103]优选的是，分离膜在分离膜元件中被布置为使得第2方向与卷绕方向相一致。SP，在分离膜元件中，分离膜优选被布置为使得第I方向(分离膜的宽度方向)平行于集水管6的长度方向，第2方向(分离膜的长度方向)垂直于集水管6的长度方向。
[0104]流路材料31在第I方向上被不连续地设置，同时，在图2和图5所示的形态中，流路材料31被设置为在第2方向上从分离膜本体2的一端至另一端连续。即，如图5所示，在将分离膜组装到分离膜元件中时，流路材料31被布置为从卷绕方向的分离膜I的内侧端部直至外侧端部连续。卷绕方向的内侧是指分离膜中靠近集水管的一侧，卷绕方向的外侧是指分离膜中远离集水管的一侧。
[0105]图5为示意性地示出了在集水管6的周围卷绕有分离膜I的分离膜元件100的说明图。在图5中分离膜I被记载为分离膜薄片的一侧的面。图中，以CD表示的箭头表示集水管6的长度方向和分离膜的宽度方向。另外，以MD表示的箭头表示分离膜的长度方向和向集水管6卷绕的方向。
[0106]流路材料“在第2方向上连续”包含以下两种情况:如图2所示流路材料以没有中断的方式设置的情况；以及如图3所示，虽然流路材料有中断的地方，但是流路材料实质上连续的情况。“实质上连续”的形态是指，优选的是，第2方向上流路材料的间隔e (即，流路材料中中断的部分的长度)满足5_以下。特别地，间隔e更优选满足1_以下，进一步优选为0.5mm以下。另外，在第2方向上从排成一列的流路材料的前头至最末尾中所含有的间隔e的总值优选为IOOmm以下，更优选为30mm以下，进一步优选为3mm以下。需要说明的是，在图2的形态中间隔e为O (零)。[0107]如图2所示流路材料31以无间断的方式设置的情况下，抑制了加压过滤时膜下沉。膜下沉是指膜下沉至流路从而使流路变窄。
[0108]图3中，流路材料31不仅在第I方向上而且在第2方向上也被不连续地设置。即，流路材料31在长度方向上以间隔开的方式设置。但是，如上所述，由于流路材料31在第2方向上实质上连续，从而抑制了膜下沉。另外，以这种方式，通过在2个方向上设置不连续的流路材料31，流路材料和流体的接触面积变小，所以压力损失变小。该形态换句话说是流路5具有分支点的结构。即，在图3的构成中，透过流体可以一边流过流路5，一边被流路材料31分开并进一步在下游处合流。
[0109]如上所述，在图2中，流路材料31被设置为在第2方向上从分离膜本体2的一端至另一端连续。另外，在图3中，在第2方向上流路材料31被分割为多个部分，但这些多个部分被设置为从分离膜本体2的一端至另一端排列。
[0110]流路材料“从分离膜本体的一端至另一端设置”包含以下两种形态:流路材料一直设置到分离膜本体2的边缘的形态、以及在边缘附近存在没有设置流路材料的区域的形态。即，流路材料可以以能够形成透过侧的流路的程度在整个第2方向上分布即可，在分离膜本体中也可以存在没有设置流路材料的部分。例如，在透过侧的面中，在与其他分离膜粘合的部分(换句话说为接触部分)中，不必设置流路材料。另外，由于其他规格上或制造上的原因，可以在分离膜的端部等一部分地方处设置不布置流路材料的区域。
[0111]在第I方向中，流路材料31也可以在分离膜本体的整体上几乎均等地分布。但是，与第2方向中的分布一样，在透过侧的面中与其他分离膜接触的部分处不必设置流路材料。另外，由于其他规格上或制造上的原因，可以在分离膜的端部等一部分地方处设置不布置流路材料的区域。
[0112]?分离膜本体和流路材料的尺寸>>
[0113]在图2至图4中，a至f是指下面的值。
[0114]a:分离膜本体2的长度
[0115]b:分离膜本体2的宽度方向上流路材料31的间隔
[0116]C:流路材料的高度(流路材料31和分离膜本体2的透过侧的面22之间的高低差)
[0117]d:流路材料31的宽度
[0118]e:分离膜本体2的长度方向上的上述流路材料的间隔
[0119]f:流路材料31的长度
[0120]可以使用(例如)市售的形状测定系统或显微镜等进行值a、b、C、d、e、f的测定。对于各个值，在I片分离膜中在30个以上的地方进行测定，用它们的值的总和值除以测定总地方的个数从而算出平均值，由此求出。以这种方式，从至少30个地方的测定结果所获得的各个值满足下面所述的范围即可。 [0121](分离膜本体的长度a)
[0122]长度a为第2方向(分离膜的长度方向)上分离膜本体2的一端至另一端的距离。该距离不固定时，可以在I片分离膜本体2中在30处以上的位置处测定该距离，并求出平均值从而获得长度a。
[0123](第I方向中的流路材料间隔b)
[0124]第I方向(分离膜的宽度方向)上相邻的流路材料31的间隔b相当于流路5的宽度。I个截面中I个流路5的宽度不固定时，即相邻2个流路材料31的侧面不平行时，在I个截面内测定I个流路5的宽度的最大值和最小值的平均值，算出其平均值。如图4所示，在与第2方向垂直的截面中，当流路材料31显示出上细下宽的梯形形状时，首先测定相邻2个流路材料31的上部之间的距离和下部之间的距离，并算出其平均值。在任意30处以上的截面中，测定流路材料31的间隔并算出各自截面中的平均值。然后，进一步算出如此获得的平均值的算术平均值，从而算出间隔b。
[0125]虽然随着间隔b变大压力损失变小，但是膜下沉变得易于发生。相反，虽然间隔b越小，越难以发生膜下沉，但压力损失变大。考虑到压力损失，间隔b优选为0.05mm以上，0.2mm以上，或0.3mm以上。另外，从抑制膜下沉的方面考虑，间隔b优选为5mm以下，3mm以下，2mm以下，或0.8mm以下。
[0126]这些上限和下限可以任意组合。例如，间隔b优选为0.2mm以上5mm以下，如果在该范围，则可以在抑制膜下沉的同时使压力损失变小。间隔b更优选为0.05mm以上3_以下,0.2mm以上2mm以下,进一步优选为0.3mm以上0.8mm以下。
[0127](流路材料的高度c)
[0128]高度c为流路材料与分离膜本体表面之间的高低差。如图4所示，在与第2方向垂直的截面中，高度c为流路材料31的最高部分与分离膜本体的透过侧面的高度差。即，对于高度，不考虑含浸在基材中的部分的厚度。高度c为测定30处以上的流路材料31的高度并进行平均而获得的值。流路材料的高度c可以通过观察同一平面内流路材料的截面而获得，也可以通过观察多个平面中流路材料的截面而获得。
[0129]高度c可以根据元件的使用条件及目的来适当选择，但是(例如)也可以如下设定。
[0130]高度c大时流动阻力变小。因而，高度c优选为0.03mm以上，0.05mm以上或0.1mm以上。另一方面，高度c小时，每I个元件可充填的膜的数量变多。因而，高度c优选为0.8mm以下,0.4mm以下或0.32mm以下。这些上限和下限可以组合,例如，高度c优选为0.03mm以上0.8mm以下(30 μ m以上800 μ m以下),优选为0.05mm以上0.4mm以下,进一步优选为0.1mm以上0.32mm以下。
[0131]另外，相邻2个流路材料的高度差优选较小。如果高度差大，则在加压过滤时会发生分离膜的变形，因而分离膜中有时会发生缺陷。相邻2个流路材料的高低差优选为0.1mm以下(IOOym以下)，更优选为0.06mm以下，进一步优选为0.04mm以下。
[0132]由于同样的理由，分离膜中所设置的所有流路材料的最大高低差优选为0.25mm以下，特别优选为0.1mm以下，进一步优选为0.03mm以下。
[0133](流路材料的宽度d)
[0134]流路材料31的宽度d如下所述测定。首先，在与第I方向(分离膜的宽度方向)垂直的I个截面中，算出I个流路材料31的最大宽度和最小宽度的平均值。即，对于图4中所示的上部细下部宽的流路材料31，测定流路材料下部的宽度和上部的宽度，并算出其平均值。算出至少30个地方的截面中的该平均值，并算出其算术平均，由此可以算出每I片膜的宽度d。
[0135]流路材料31的宽度d优选为0.2mm以上，更优选为0.3mm以上。通过使宽度d为0.2mm以上，即使在分离膜元件运转时对流路材料31施加压力，也可以保持流路材料的形状，并可稳定地形成透过侧流路。宽度d优选为2_以下，更优选为1.5mm以下。通过使宽度d为2mm以下，可以充分确保透过侧的流路。
[0136]通过使流路材料的宽度比第2方向上的流路材料间隔b大，可以使施加至流路材料上的压力分散。
[0137]流路材料31以其长度大于其宽度的方式形成。这样长的流路材料31也被称为“壁状物”。
[0138](第2方向上的流路材料间隔e)
[0139]第2方向上的流路材料31的间隔e为第2方向(分离膜的长度方向)上相邻流路材料31之间的最短距离。如图2所示，当流路材料31在第2方向上从分离膜本体2的一端至另一端(在分离膜元件中，从卷绕方向的内侧端部至外侧端部)连续设置时，间隔e为0mm。另外,如图3所示，当流路材料31在第2方向上中断时，间隔e优选为5mm以下,更优选为1mm以下，进一步优选为0.5mm以下。通过使间隔e在上述范围内，即使出现膜下沉也可以减小对膜的机械负荷，并且可以相对减小由流路阻塞引起的压力损失。需要说明的是，间隔e的下限为0mm。
[0140](流路材料的长度f)
[0141]流路材料31的长度f为分离膜本体2的长度方向(即第2方向)上流路材料31的长度。长度f可以通过测定I片分离膜I内30个以上的流路材料31的长度并算出其平均值而求出。流路材料的长度f只要为分离膜本体的长度a以下即可。流路材料的长度f与分离膜本体的长度a相同时，是指流路材料31从分离膜I的卷绕方向内侧端部至外侧端部连续设置。长度f优选为IOmm以上，更优选为20mm以上。通过使长度f为IOmm以上，SP使在压力下也可以确保流路。
[0142](尺寸a至f的关系)
[0143]如上所述，与传统的特里科经编针织物那样的具有连续形状的流路材料相比，本发明实施方式的流路材料可以使压力损失变小。换言之，通过本实施方式的技术，即使压力损失相等，与传统技术相比也可以增大薄片长度。如果可以使薄片长度变大，则可以减少薄片数。
[0144]通过将尺寸a至f设定为满足以下的数学式，可以特别降低薄片数。
[0145]i) a2f2 (b+c)2 (b+d) X 10 6/b3c3 (e+f)2 = 1400
[0146]ii) 850 刍 a 刍 7000
[0147]iii)b 刍 2
[0148]iv) c 刍 0.5 以及
[0149]v)0.15 ^ df/ (b+d) (e+f) ^ 0.85
[0150]以这种方式，通过在透过侧以规定的形态设置流路材料，与传统的特里科经编针织物那样的具有连续形状的流路材料相比，可以使压力损失变小，因此可以使薄片长度变长。因而，即使降低了每I个分离膜元件的薄片数，仍可以提供分离性能优异的分离膜元件。
[0151]需要说明的是，在上述数学式中，长度的单位可采用mm。
[0152](形状)
[0153]流路材料的形状没有特别限定，但可以选择使流路的流动阻力变小、并且使透过时的流路稳定化的形状。从这些方面考虑，在与分离膜的面方向垂直的任一截面中，流路材料的形状可以为直柱状、梯形形状、曲柱状、或它们的组合。
[0154]流路材料的截面形状为梯形时，如果上底的长度与下底的长度之差过大时，在与较小的一方接触的膜中在加压过滤时容易发生膜下沉。例如，流路材料的上底一方比下底短时，对于它们之间的流路，上部的宽度比下部的宽度宽。因而，上面的膜容易向下下沉。因此，为了抑制这样的下沉，流路材料的上底的长度相对于下底的长度的比例优选为0.6以上1.4以下，进一步优选为0.8以上1.2以下。
[0155]从减小流动阻力的观点考虑，流路材料的形状优选为相对于后面所述的分离膜面垂直的直柱状。另外，流路材料也可以形成为越高的地方其宽度变小，并且相反也可以形成为越高的地方其宽度变宽，还可以形成为与自分离膜表面起的高度无关而具有相同的宽度。
[0156]但是，如果为在加压过滤时流路材料的塌陷不显著的范围，则在流路材料的截面中，上边也可以成圆形。
[0157]流路材料可以通过热塑性树脂形成。如果流路材料为热塑性树脂,则通过改变处理温度及所选择的热塑性树脂的种类，可以以能够满足所要求的分离特性或透过性能的条件的方式自由地调整流路材料的形状。
[0158]另外，如图2和图3所示，流路材料的分离膜的平面方向上的形状整体上可以为直线状，作为其他形状，也可以是(例如)曲线状、锯齿状、波线状。另外，在这些形状中，流路材料也可以是虚线状或点状。从减小流动阻力的观点考虑，优选为点状或虚线状，但是由于流路材料中断而使得加压过滤时膜下沉发生的地方变多，因此可以根据用途适当设定。
[0159]另外，当流路材料的分离膜的平面方向上的形状为直线状时，相邻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)流路材料在分离膜上不交叉、相邻2个流路材料的长度方向上所成的角度为0°以上30°以下，上述角度为0°以上15°以下，以及上述角度为0°以上5°以下，等。
[0160]另外，流路材料的长度方向和集水管的长度方向所成的角度优选为60°以上120°以下，更优选为75°以上105°以下，进一步优选为85°以上95°以下。通过使流路材料的长度方向和集水管的长度方向所成的角度在上述范围内，可以有效地将透过水收集在集水管中。
[0161]为了稳定地形成流路，优选在分离膜元件中分离膜本体被加压时分离膜本体的下沉可以得到抑制。为此，优选的是，分离膜本体和流路材料的接触面积大，即，流路材料的面积相对于分离膜本体的面积(相对于分离膜本体的膜面的投影面积)大。另一方面，为减小压力损失，优选流路的截面面积大。对于流路的截面，为了确保相对于流路的长度方向垂直的分离膜本体和流路材料的接触面积大，同时确保流路的截面面积宽，流路的截面形状优选为凹透镜状。另外，对于流路材料31，在与卷绕方向垂直的方向上的截面形状中，可以是宽度无变化的直柱状。另外，只要在对分离膜性能不产生影响的范围内，在与卷绕方向垂直的方向上的截面形状中，也可以是宽度有变化的梯形形状的壁状物、椭圆柱、椭圆锥、四角锥或半球之类的形状。
[0162]流路材料的形状并不限于图1至图3所示的形状。在通过(例如)热熔法那样使熔融的材料固定从而在分离膜本体的透过侧的面上布置流路材料时，通过改变处理温度及所选择的热熔用树脂的种类，可以以能够满足所要求的分离特性及透过性能的条件的方式自由地调整流路材料的形状。
[0163]在图1至图3中，流路材料31的平面形状在长度方向上为直线状。但是，流路材料31相对于分离膜本体2的表面是凸起的，并且只要在不损害作为分离膜元件的所期望的效果的范围内，可以变更为其他形状。即，流路材料的平面方向上的形状可以为曲线状及波线状等。另外，I个分离膜中所含的多个流路材料可以以宽度和长度中的至少一者彼此不同的方式形成。
[0164](投影面积比)
[0165]流路材料相对于分离膜的透过侧的面的投影面积比，特别是从减小透过侧流路的流动阻力、并稳定地形成流路的方面考虑，优选为0.03以上0.85以下，更优选为0.15以上0.85以下，进一步优选为0.2以上0.75以下，进一步优选为0.3以上0.6以下。需要说明的是，投影面积比为这样的值:以5cmX5cm切出分离膜，用在与分离膜的面方向平行的平面上投影时所获得的流路材料的投影面积除以切出面积(25cm2)。另外，该值也可以通过上述式V)中所述的df/(b+d) (e+f)来表示。
[0166](缺陷率)
[0167]透过分离膜的水通过透过侧流路5而收集在集水管6中。在分离膜中，透过远离集水管的区域(即卷绕方向外侧的端部附近的区域(图5中靠近右侧端部的区域))的水流向集水管6期间，与透过卷绕方向上更内侧的区域的水合流，并流向集水管6。因而，在透过侧流路中，远离集水管6的一方存在的水量少。
[0168]因此，在卷绕方向外侧的端部附近的区域中不存在透过流路材料，即使该区域的流动阻力变高，对元件整体的造水量造成的影响也是轻微的。以同样的理由，在卷绕方向外侧的端部附近的区域中，即使流路材料的形成精度低、并且形成流路材料的树脂在第I方向(分离膜的宽度方向)上连续涂布，对作为元件的造水量造成的影响也是小的。在该区域中，在分离膜本体的面方向(x-y平面)上，无间隙地涂布时也是一样的。
[0169]因而，从分离膜本体2的卷绕方向外侧的端部至透过侧流路材料31的卷绕方向外侧的端部的距离，即区域R3(其为在分离膜本体2的卷绕方向外侧端部上设置的区域，并且为没有形成透过侧流路材料的区域)的第2方向(分离膜的长度方向)上的长度L3相对于分离膜整体的第2方向上的长度LI (相当于上述“a”)所占的比例优选为0%以上30%以下，进一步优选为0%以上10%以下，特别优选为0%以上3%以下。将该比例称为缺陷率。
[0170]在图6中缺陷率以(L3/L1) XlOO表示。
[0171]需要说明的是，为方便说明，在图6中示出了区域R3中没有设置透过侧流路材料的形态。但是，区域3也可以为在宽度方向上设置有连续透过侧流路材料的区域。
[0172]图6为将分离膜本体2和透过侧流路材料31的卷绕方向外侧的端部沿透过侧流路材料31的长度方向切断的截面图。在图6中，透过侧流路材料31固定在分离膜本体2上，并延伸至分离膜本体2的卷绕方向外侧端部的近前。需要说明的是，为了方便说明，图6中示出了透过侧流路材料31在长度方向上连续设置的形态，但如之前所述，作为透过侧流路材料31，上述的各种形态均是适用的。
[0173]图中，设置有透过侧流路材料的区域以R2表示，未设置透过侧流路材料31的区域以R3表示。另外，分离膜本体2的MD方向的长度以LI表示、透过侧流路材料31的MD方向的长度(即区域R2的长度)以L2表示，不存在透过侧流路材料31的区域R3的MD方向的长度以L3表示。此处，MD方向表示分离膜的长度方向和分离膜的卷绕方向。
[0174][2.分离膜元件]
[0175](2-1)概要
[0176]如图5所示，分离膜元件100具有集水管6和分离膜1，该分离膜I具有上述任一构成，并且卷绕在集水管6的周围。
[0177](2-2)分离膜
[0178]< 概要 >
[0179]分离膜I卷绕在集水管6的周围，并且被布置为使得分离膜的宽度方向沿着集水管6的长度方向。结果，分离膜I被布置为使得长度方向沿着卷绕方向。
[0180]因而，在分离膜I的透过侧的面22上，作为壁状物的流路材料31至少被不连续地布置在集水管6的长度方向上。即，流路5以在卷绕方向上从分离膜的外侧端部至内侧端部连续的方式形成。结果，透过水可容易到达中心管，即因为流动阻力变小，所以可获得大的造水量。
[0181]“卷绕方向的内侧”和“卷绕方向的外侧”如图5所示。即，“卷绕方向的内侧端部”和“卷绕方向的外侧端部”分别相当于分离膜I中靠近集水管6的端部和远离的端部。
[0182]如上所述，由于流路材料可以不到达分离膜的边缘，因此(例如)在卷绕方向上的信封状膜的外侧端部、以及集水管长度方向上的信封状膜的端部也可以不设置流路材料。
[0183]<膜薄片和信封状膜>
[0184]如图1所示，分离膜形成膜薄片4(本说明书中，有时简称为“薄片”)。薄片4中的分离膜I被布置为使得供给侧的面21隔着图中未示出的供给侧流路材料而与其他分离膜7的供给侧的面71相对。在分离膜薄片4中，在彼此相向的分离膜的供给侧的面之间形成供给侧流路。
[0185]此外，通过使2片膜薄片4重叠，分离膜I和与分离膜I的透过侧的面22相对的其他膜薄片的分离膜7形成了信封状膜。在信封状膜中，在相向的透过侧的面之间，在分离膜的长方形形状中，只有卷绕方向内侧的一边开放而其他三边密封，以使透过水流到集水管6中。通过该信封状膜将透过水与原水分开。
[0186]作为密封，可列举通过粘合剂或热熔等粘合的形式、通过加热或激光等熔接的形式、以及夹在橡胶制片材中的形式。利用粘合的密封最简便且高效，因此特别优选。
[0187]另外，在分离膜的供给侧的面中，通过折叠或密封来关闭卷绕方向上的内侧端部。通过使分离膜的供给侧面被密封而不是被折叠，从而不易发生分离膜端部的挠曲。通过抑制折痕附近的挠曲的发生，从而抑制了卷围时分离膜之间的空隙的产生以及由该空隙引起的泄漏的发生。
[0188]由此，通过抑制泄漏的发生，可提高信封状膜的回收率。信封状膜的回收率如下求出。即，在水中进行分离膜元件的空气泄漏测试(air leak test)，并对发生泄漏的信封状膜的数量进行计数。基于该计数结果，将(发生空气泄漏的信封状膜的数目/用于评价的信封状膜的数目)的比例作为信封状膜的回收率而算出。
[0189]具体的空气泄漏测试的方法如下。将分离膜元件的中心管的端部密封，并从另一侧的端部注入空气。注入的空气通过集水管的孔而到达分离膜的透过侧，但是如果如上所述分离膜的折叠不充分并在折痕附近产生挠曲从而存在空隙的话，空气会向该空隙移动。结果，空气向分离膜的供给侧移动，并且空气从分离膜元件的端部(供给侧)到达水中。这样作为气泡的发生可确认空气泄漏。
[0190]通过折叠形成分离膜薄片时，薄片越长(S卩，原分离膜越长)，折叠分离膜所需时间越长。但是，通过密封而不是折叠分离膜的供给侧面时，即使薄片长也可以抑制制造时间的增大。
[0191]需要说明的是，在分离膜薄片和信封状膜中，彼此相对的分离膜(图1中的分离膜I和7)可具有相同的构成，也可以具有不同的构成。即，在分离膜元件中，在相向的2片透过侧的面中，至少一者上可以设置上述透过侧流路材料，因此具有透过侧流路材料的分离膜和不具有透过侧流路材料的分离膜可以交替重叠。但是，为方便说明，在分离膜元件以及与之相关的说明中，“分离膜”包括不具有透过侧流路材料的分离膜(例如，具有与分离膜本体相同构成的膜)。
[0192]对于透过侧的面或供给侧的面，彼此相对的分离膜可以是2片不同的分离膜，也可以是折叠I片膜得到的膜。
[0193](2-3)透过侧流路
[0194]如上所述，分离膜I中具有透过侧流路材料31。通过透过侧流路材料31，在信封状膜的内侧(即，相向的分离膜的透过侧的面之间)形成透过侧流路。
[0195](2-4)供给侧流路
[0196](流路材料)
[0197]分离膜元件100在相向的分离膜的供给侧的面之间具有相对于分离膜I的投影面积比超过O且不足I的流路材料(图中未示出)。供给侧流路材料的投影面积比优选为0.03以上0.50以下，更优选为0.10以上0.40以下，特别优选为0.15以上0.35以下。通过使投影面积为0.03以上0.50以下，可以将流动阻力抑制为较小。需要说明的是，投影面积比为这样的值:以5cmX5cm切割分离膜和供给侧流路材料，用在与分离膜的面方向平行的平面上投影供给侧流路材料时所获得的投影面积除以切出面积。
[0198]考虑到后面所述的各种性能的平衡和运转成本，供给侧流路材料的高度优选为超过0.5mm且2.0mm以下,更优选为0.6mm以上1.0mm以下。
[0199]供给侧流路材料的形状没有特别限定，可以具有连续的形状也可以具有不连续的形状。作为具有连续形状的流路材料，可以列举诸如膜和网之类的部件。此处，连续形状是指在流路材料的整个范围内实质上连续。在不产生造水量降低等缺点的程度内，连续形状也可以包括流路材料中的一部分不连续的地方。另外，关于“不连续”的定义，如对透过侧的流路材料所说明的那样。需要说明的是，供给侧流路材料的材料没有特别限定，可以为与分离膜相同的原材料也可以是不同的原材料。
[0200](凹凸加工)
[0201]另外，作为在分离膜的供给侧的面布置供给侧流路材料的替代方式，可以通过诸如压花成型、水压成型、压延加工之类的方法赋予分离膜供给侧以高低差。
[0202]作为压花成型法，可以列举(例如)压花辊加工等，并且可根据分离膜的熔点来适当地决定进行该加工时的压力和处理温度。例如，当分离膜具有包含环氧树脂的多孔性支持层时，线压优选为lOkg/cm以上60kg/cm以下，加热温度优选为40°C以上150°C以下。另夕卜，当具有含有聚砜等耐热性树脂的多孔性支持层时，线压优选为lOkg/cm以上70kg/cm以下，辊加热温度优选为70°C以上160°C以下。如果是压花辊加工，在任意情况下卷取速度都优选为Im/分钟以上20m/分钟以下。
[0203]进行压花加工时，对辊的花纹的形状没有特别限定，但是减少流路的流动阻力、并且向分离膜元件供给流体、使透过时的流路稳定化是重要的。从这些方面出发，从表面上部观察的形状有椭圆、圆、长圆、梯形、三角形、长方形、正方形、平行四边形、菱形、不定形，并且可以使用将表面上部的形状立体地原原本本地在表面方向上赋形的形状、以放大形赋形的形状、以缩小形赋形的形状。
[0204]可以通过压花加工赋予的分离膜的供给侧表面的高低差可以通过改变加压热处理条件来自由地调整，从而满足所要求的分离特性或水透过性能的条件。然而，如果分离膜的供给侧表面的高低差过深，则流动阻力变小，但是元件化时可填充到容器中的膜薄片数变少。高低差小时，流路的流动阻力变大，分离特性或水透过性能降低。因此，元件的造水能力降低，为了增加造水量运转成本增高。
[0205]因此，考虑到上述各种性能的平衡及运转成本，分离膜中，分离膜供给侧表面的高低差优选为超过0.5mm且2.0mm以下，进一步优选为0.6mm以上1.0mm以下。
[0206]可以通过与上述的分离膜透过侧的高低差的情况中相同的方法，求出分离膜供给侧表面的高低差。
[0207]沟宽优选为0.2mm以上IOmm以下，更优选为0.5mm以上3mm以下。
[0208]节距可以在沟宽的1/10倍以上50倍以下之间适当设计。沟宽是指在存在高低差的表面上下沉的部位，节距是指在存在闻低差的表面中闻地方的最闻处至相邻的闻地方的最高处的水平距离。
[0209]从与供给侧流路材料的情况中相同的理由考虑，通过压花加工而成为凸起的部分的投影面积比优选为0.03以上0.5以下，进一步优选为0.10以上0.40以下，特别优选为0.15以上0.35以下。
[0210]分离膜的面中“高低差”为分离膜本体的表面与流路材料的顶点之间的高低差(SP流路材料的高度)，并且在分离膜本体被凹凸加工的情况下，为凹部和凸部的高低差。
[0211](2-5)集水管
[0212]对集水管6的材质、形状、大小等没有特别限定，只要其以能够使透过水在其中流动的方式构成即可。作为集水管6，可使用(例如)具有设置有多个孔的侧面的圆筒状部件。
[0213](2-6)第 I 形态
[0214]作为更具体的形态，图8至图10中示出了第I至第3形态的分离膜元件100A、100BU00C。图8为将第I形态的分离膜元件100A部分地分解而示出的说明图，在集水管6的周围卷绕有多片分离膜I。另外，分离膜元件100A除了上述构成，还具有以下构成。
[0215]S卩，分离膜元件100A在其两端(第I端及第2端)具有带孔端板92。另外，在分离膜元件100A中，在卷围的分离膜(以下称为“卷围体”)的外周面上卷围有外装体81。
[0216]需要说明的是，相对于后面所述的无孔端板91不具有原水可以通过的孔而言，带孔端板92具有可使原水通过的多个孔。
[0217]另外，分离膜I形成信封状膜11，并且如上所述在信封状分离膜11的内侧布置有透过侧流路材料31。在信封状膜11之间布置有供给侧流路材料32。
[0218]需要说明的是，为了方便，在图8至图10中透过侧流路材料31以点状示出，但如上所述透过流路材料的形状并不限于该形状。
[0219]下面，对使用分离膜元件100A的水处理进行说明。从分离膜元件100A的第I端供给的原水101通过端板92的孔而流入供给侧流路。由此，与分离膜I的供给侧的面接触的原水101通过分离膜I而分离为透过水102和浓缩水103。透过水102经过透过侧流路而流入集水管6。流过集水管6的透过水102从分离膜元件100A的第2端向分离膜元件100A的外面流出。浓缩水103流过供给侧流路而从第2端设置的端板92的孔向分离膜元件100A的外部流出。
[0220](2-7)第 2 形态
[0221]参考图9对本实施方式的分离膜元件100B进行说明。需要说明的是，对已经说明过的构成要素，附上相同符号并省略其说明。
[0222]分离膜元件100B具有布置在第I端并且没有孔的端板91、以及布置在第2端并且有孔的端板92。另外，分离膜元件100B具有进一步缠绕在卷围的分离膜I的最外面的多孔性部件82。
[0223]作为多孔性部件82，使用了具有能够使原水通过的多个孔的部件。在多孔性部件82中设置的这些孔换句话说为原水供给口。多孔性部件82的材质、大小、厚度、刚性等没有特别限定，只要其具有多个孔即可。作为多孔性部件82，通过采用具有较小厚度的部件，可以增大分离膜元件的每单位体积的膜面积。
[0224]多孔性部件82的厚度为(例如)Imm以下、0.5mm以下、或0.2mm以下。另外，多孔性部件82可以是可以沿卷围体的外周形状变形、并且具有柔软性或挠性的部件。更具体而言，作为多孔性部件82，可适用的是网、多孔膜等。网及多孔膜可以以能够在内部容纳卷围体的方式形成为筒状，也可以为长条状并缠绕在卷围体的周围。
[0225]多孔性部件82布置在分离膜元件100B的外周面。通过将多孔性部件82这样设置，可以在分离膜元件100B的外周面设置孔。“外周面”特别是指在分离膜元件100B的外周面整体当中除了上述第I端的面和第2端的面以外的部分。在本实施方式中，多孔性部件82以覆盖卷围体的外周面的几乎全体的方式布置。
[0226]根据本实施方式，原水从分离膜元件100B的外周面(卷围体的外周面)供给。因而，即使分离膜元件100B重复运转，或者分离膜元件100B在高压条件下运转，也可以抑制由于卷围的分离膜I等沿长度方向被挤压而引起的卷围体的变形(所谓的叠缩)。此外，在本实施方式中，原水被从压力容器(图中未示出)和分离膜元件之间的间隙供给，因此抑制了原水的异常滞留的发生。
[0227]在分离膜元件100B中，第I端的端板为无孔端板91，因此原水不会从第I端的面流入分离膜元件100B内。原水101相对于分离膜I从分离膜元件100B的外周面经多孔性部件82而供给。如此供给的原水101通过分离膜而分为透过水102和浓缩水103。透过水102可以流过集水管6从分离膜元件100B的第2端取出。浓缩水103流过第2端的带孔端板92的孔向分离膜元件100B外面流出。
[0228](2-8)第 3 形态
[0229]参考图10对本实施方式的分离膜元件100C进行说明。需要说明的是，对已经说明过的构成要素，附上相同符号并省略其说明。
[0230]分离膜元件100C除了具有分别布置在第I端和第2端的有孔的端板92以外，与第2形态中的元件相同。另外，与分离膜元件IOOB相同，分离膜元件100C也具有多孔性部件82。
[0231]通过该构成，本实施方式中，原水101不仅通过多孔性部件82的孔而从分离膜元件100C的外周面向卷围体供给，而且还通过第I端的带孔端板92的孔而从分离膜元件100C的第I端供给至卷围体。与第I形态的分离膜元件100A相同，透过水102和浓缩水103从第2端向分离膜元件100C的外部排出。
[0232]因为不仅仅从分离膜元件100C的一端(有孔的端板92)而且从分离膜元件100C的外周面向卷围体供给原水，因此可抑制卷围体的变形。另外，在本方式中，原水也是从压力容器和分离膜元件之间的间隙供给，因此抑制了异常滞留的发生。
[0233][3.分离膜元件的制造方法]
[0234]分离膜元件的制造方法包括制造分离膜的工序。另外，制造分离膜的工序至少包括以下工序:
[0235]准备分离膜本体的工序，所述分离膜本体具有基材和分离功能层，
[0236]通过热来软化具有与所述分离膜本体不同组成的材料的工序，
[0237]通过将软化后的所述材料布置在所述分离膜本体的基材侧的面上，从而形成透过侧流路材料的工序，以及
[0238]通过将所述材料固化，从而将所述透过侧流路材料固定在所述分离膜本体上的工序。
[0239]关于分离膜元件的制造方法中的各工序，说明如下。
[0240](3-1)分离膜本体的制造
[0241]关于分离膜本体的制造方法已经在上面描述了，简单总结如下。
[0242]将树脂溶解于良溶剂中，将所获得的树脂溶液浇注到基材上并浸溃在纯水中，从而使多孔性支持层和基材复合。然后，如上所述，在多孔性支持层上形成分离功能层。此外，根据需要，为了提高分离性能、透过性能，进行氯、酸、碱、亚硝酸等化学处理，进一步洗涤单体等从而制备分离膜本体的连续片材。
[0243]需要说明的是，也可以在化学处理之前或之后通过压花等在分离膜本体中形成凹凸。
[0244]( 3-2 )透过侧流路材料的布置
[0245]分离膜的制造方法具有在分离膜本体的透过侧的面上设置不连续的流路材料的工序。该工序可以在分离膜制造的任意时间进行。例如，可以在基材上形成多孔性支持层之前设置流路材料，也可以在设置多孔性支持层之后在形成分离功能层之前设置，还可以在形成分离功能层之后进行上述化学处理之前或之后进行设置。
[0246]布置流路材料的方法(例如)具有在分离膜上布置柔软材料的工序、以及将其固化的工序。具体而言，在布置流路材料时，可利用紫外线固化树脂、化学聚合、热熔、干燥等。特别地，优选使用热熔，具体而言，包括利用热来软化树脂等材料(即，热熔融)的工序、在分离膜上布置软化后的材料的工序、通过冷却将该材料固化从而固定在分离膜上的工序。
[0247]作为布置流路材料的方法，可列举(例如)涂布、印刷、喷雾等。另外，作为使用的器材，可列举喷嘴型热熔涂布机、喷雾型热熔涂布机、平嘴型热熔涂布机、辊型涂布机、挤出型涂布机、印刷机、喷雾器等。[0248](3-3)供给侧流路的形成
[0249]当供给侧流路材料为由与分离膜本体不同的材料形成的不连续部件时，在供给侧流路材料的形成中，可适用与透过流路材料的形成相同的方法和时机。
[0250]另外，也可以通过诸如压花成型、水压成型、压延加工之类的方法赋予分离膜的供给侧以高低差。
[0251]作为压花成型法，可以列举(例如)压花辊加工等，并且可根据分离膜的熔点来适当决定进行该加工时的压力和处理温度。例如，当分离膜具有包含环氧树脂的多孔性支持层时，线压优选为lOkg/cm以上60kg/cm以下，加热温度优选为40°C以上150°C以下。另外，当具有含有聚砜等耐热性树脂的多孔性支持层时，线压优选为lOkg/cm以上70kg/cm以下，辊加热温度优选为70°C以上160°C以下。如果是压花辊加工，在任意情况中卷取速度均优选为Im/分钟以上20m/分钟以下。
[0252]进行压花加工时，对辊的花纹的形状没有特别限定，但减少流路的压力损失、并且向分离膜元件供给流体、使透过时的流路稳定化是重要的。从这些方面考虑，对于从表面上部观察的形状，可以采用椭圆、圆、长圆、梯形、三角形、长方形、正方形、平行四边形、菱形、不定形等。另外，也可以形成为立体高度越高的地方其宽度变小，并且相反也可以形成为越高的地方其宽度变宽，还可以与高度无关而以相同的宽度形成。
[0253]可以通过压花加工赋予的分离膜的供给侧表面的高低差可以通过改变加压热处理条件来自由调整，从而满足所要求的分离特性或水透过性能的条件。
[0254]需要说明的是，如上所述，通过在分离膜本体上固定供给侧流路材料从而进行供给侧流路的形成时，或者通过对膜进行凹凸加工从而进行供给侧流路的形成时，也可以将这些供给侧流路的形成工序视为分离膜的制造方法中的一个工序。
[0255]在供给侧流路为网等连续形成的部件的情况下，通过在分离膜本体上布置透过侧流路材料来制造分离膜之后，可以将该分离膜和供给侧流路材料重合。
[0256](3-4)分离膜薄片的形成
[0257]如上所述，分离膜薄片可以以供给侧的面面向内侧的方式通过折叠分离膜而形成，也可以以供给侧的面相向的方式通过贴合不同的2片分离膜来形成。
[0258]分离膜元件的制造方法优选具有在供给侧的面上将分离膜的卷绕方向上的内侧端部密封的工序。在密封工序中，使2片分离膜以彼此的供给侧的面相向的方式重叠。此夕卜，将重叠的分离膜的卷绕方向上的内侧端部，即图5中的左侧端部密封。
[0259]作为“密封”方法，可列举:利用粘合剂或热熔等的粘合、利用加热或激光等的熔合、以及夹在橡胶制片材中的方法。利用粘合的密封最简便且高效，因此特别优选。
[0260]此时，在重叠的分离膜的内侧，可以布置与分离膜分别形成的供给侧流路材料。如上所述，通过压花或树脂涂布等预先在分离膜的供给侧的面上设置高低差，由此还可以省略供给侧流路材料的布置。
[0261]供给侧的面的密封和透过侧的面的密封(信封状膜的形成)可以先进行任意一者，也可以一边重叠分离膜、一边使供给侧的面的密封和透过侧的面的密封并列进行。但是，为了抑制卷绕时在分离膜上的褶皱的产生，优选的是，以容许相邻的分离膜通过卷绕而在长度方向上错开的方式，在卷绕结束后完成宽度方向端部中的粘合剂或热熔的固化等(即为了形成信封状膜的固化等)。[0262](3-5)信封状膜的形成
[0263]可以这样形成信封状膜:将I片分离膜以透过侧面面向内侧的方式折叠并贴合，或者将2片膜以透过侧面面向内侧的方式重叠并贴合。在长方形形状的信封状膜中，仅长度方向的一端开口而其他3边密封。密封可以通过利用粘合剂或热熔等的粘合、利用热或激光等的熔合等来进行。
[0264]关于用于形成信封状膜的粘合剂，粘度优选为40P以上150P以下的范围，更优选为50P以上120P以下。粘合剂粘度过高时，在将层叠的薄片卷围在集水管上时，容易产生褶皱。褶皱有时会损害分离膜元件的性能。相反，粘合剂粘度过低时，粘合剂有时会从薄片的端部流出而污染装置。另外，如果在要粘合的部分以外的部分附着有粘合剂，则在损害分离膜元件的性能的同时，由于流出的粘合剂的处理作业会使作业效率显著下降。
[0265]粘合剂的涂布量优选为这样的量:在将薄片卷围在集水管上之后，涂布有粘合剂的部分的宽度为IOmm以上IOOmm以下。由此，分离膜被确实地粘合，因此抑制原水向透过侧的流入。另外，可以确保分离膜元件的有效膜面积也较大。
[0266]作为粘合剂，优选为氨基甲酸乙酯系粘合剂，为了使粘度在40P以上150P以下的范围，优选为主剂异氰酸酯与固化剂多元醇以异氰酸酯/多元醇的重量比例为1/5以上I以下的方式混合之后的物质。粘合剂的粘度为用B型粘度计(JIS K6833)对预先规定了主齐U、固化剂单体、以及配合比例的混合物的粘度进行测定后得到的粘度。
[0267](3-6)分离膜的卷绕
[0268]在分离膜元件的制造中可以使用传统的元件制作装置。另外，作为元件制作方法，可以使用参考文献(日本特公昭44-14216号公报、日本特公平4-11928号公报、日本特开平11-226366号公报)中记载的方法。详细内容如下。
[0269]将分离膜卷绕在集水管的周围时，布置分离膜使得薄片的闭合端部(即信封状膜的闭口部分)面向集水管。通过这种布置将分离膜卷绕在集水管的周围，由此可以螺旋状地卷绕分离膜。
[0270]在集水管中卷绕诸如特里科经编针织物或基材之类的隔离物时，元件卷围时涂布至集水管的粘合剂难以流动，这与抑制泄漏相关联，从而进一步稳定地确保集水管周边的流路。需要说明的是，可以使隔离物比集水管的圆周更长地卷绕。
[0271](3-7)其他工序
[0272]分离膜元件的制造方法也可以包含以下工序:在如上所述形成的分离膜的卷绕体的外侧进一步卷绕膜和长丝等；将集水管的长度方向上的分离膜的末端切齐的切边、端板的安装等进一步的工序。
[0273][4.分离膜元件的应用]
[0274]分离膜可以进一步串联或并联连接并收纳在压力容器中，从而用作分离膜组件。
[0275]另外，上述分离膜元件、分离膜组件可以与向它们供给流体的泵、以及对该流体进行前处理的装置等组合，从而构成流体分离装置。通过使用该分离装置，可以将(例如)原水分离为饮用水等透过水和没有透过膜的浓缩水，从而得到符合目的的水。
[0276]若考虑到流体分离装置的操作压力越高，除去率就会越高，但是运转所需要的能量也增加，另外，考虑到分离膜元件的供给流路、透过流路的保持性，则被处理水透过膜组件时的操作压力优选为0.2MPa以上5MPa以下。若原水温度变高，则盐除去率降低，而随着温度降低，膜透过流束也减少，因此原水温度优选为5°C以上45°C以下。另外，当原水的pH为中性区域时，则即使原水为海水等高盐浓度的液体，也可抑制镁等水垢的产生，另外，也可抑制膜的劣化。
[0277]对通过分离膜元件处理的流体没有特别限定，但在用在水处理的情况中，作为原水，可以列举海水、盐水、排水等含有500mg/L以上100g/L以下的TDS (Total DissolvedSolids:总溶解固体成分)的液状混合物。通常，TDS是指总溶解固体成分的量，以“质量+体积”表示，也可以将IL视作Ikg以“重量比”来表示。根据定义，可以使通过0.45微米过滤器过滤的溶液在39.50C以上40.50C以下的温度下进行蒸发，由残留物的重量算得TDS，更加简便的是由实用盐度(S)来换算。
[0278]实施例
[0279]下面通过实施例来对本发明进行更详细地说明，但是本发明并不以任何方式被这些实施例所限定。
[0280](分离膜透过侧的高低差)
[0281]使用3f—.^ > ^公司制的高精度形状测定系统KS-1100,从5cmX5cm的透过侧的测定结果来分析平均的高度差。测定高低差为?ο μ m以上的30个地方，用各高度的值的总和值除以测定总地方个数从而求出。
[0282](透过流路材料的节距和间隔)
[0283]使用扫描电子显微镜(S-800)(日立制作所公司制)，以500倍的倍率对30个任意的流路材料截面进行拍照， 测定200处的从分离膜的透过侧的流路材料的顶点至相邻流路材料的顶点之间的水平距离，将该平均值作为节距算出。
[0284]另外，关于间隔b，在测定节距的照片中以上述方法进行测定。
[0285](流路材料的投影面积比)
[0286]与流路材料一起将分离膜切出5cm X 5cm，使用激光显微镜(从倍率为10~500倍中选择)，移动镜台并测定该流路材料的整个投影面积。用从分离膜透过侧或供给侧对该流路材料投影时所获得的投影面积除以切出面积，并将该值作为投影面积比。
[0287](造水量)
[0288]对于分离膜或分离膜元件，使用3.5重量％的食盐水作为原水，在运转压力为
5.5MPa、运转温度为25°C、pH6.5 (回收率15%)的条件下运转100小时。然后，在同一条件下，进行10分钟运转从而获得透过水。由该10分钟的运转所获得的透过水的体积，将分离膜的每单位面积和每I天的透水量(立方米)表示为造水量(m3/天)。
[0289](脱盐率(TDS去除率))
[0290]对于造水量测定中10分钟运转所使用的原水以及取样的透过水，通过电导率测定求出TDS浓度，并由下式算出TDS去除率。
[0291]TDS去除率(％) =IOOX {1-(透过水中的TDS浓度/原水中的TDS浓度)}
[0292](缺陷率)
[0293]测定相对于全部壁状物(透过侧流路材料)的膜薄片长LI以及L3，基于缺陷率(％)=L3/L1 X 100的式子算出，在此基础上求出每I个壁状物的平均值，其中L3为相对于膜薄片长从离集水管远的端部起不存在壁状物的距离或者在一面上涂布的距离。以下，将获得的平均值表示为“缺陷率”。[0294](压缩弹性模量)
[0295]将流路材料熔融成型为直径10mm、厚度25mm的圆柱状，使用^ 口 >万能材料试验器(RTF-2430) ( - -.τ > K * rM制)在压缩速度为IOmm/分钟、25°C下研究压缩应力和应变的关系，并算出所获得曲线的初始梯度。该初始梯度即为压缩弹性模量。
[0296](硼去除率)
[0297]用ICP发光分析装置(日立制作所制，P-4010)对原水和透过水中的硼浓度进行分析，从下式求出:
[0298]硼去除率(%) =100 X {1-(透过水中的硼浓度/原水中的硼浓度)}
[0299](抗弯性)
[0300]按照IS013934-11999，使用具有水平面和45°斜面的水平台来测定抗弯性。具体而言，将分离膜切成宽度为25_从而获得样品。以分离器功能层与水平面相对的方式将分离膜样品布置在水平面上。在使样品的一端与斜面和水平面的边界对齐的状态下，用金属板按压样品的另一端。接下来，一边按压样品，一边使金属板向着斜面和水平面的边界平稳地滑动。测定样品的顶端的中央部分与斜面接触时的挤出长度(_)。所测定的长度即为分离膜的抗弯性。
[0301](实施例1)
[0302]向由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维构成的无纺布(线径:1分特、厚度:约90μπκ透气度:lcc/cm2/sec、密度0.80g/cm3)上，以180 μ m的厚度在室温(25°C )下烧注聚砜的15.0重量％的DMF溶液，立刻浸溃于纯水中并放置5分钟，在80°C的温水中浸溃I分钟，由此制备由纤维强化聚砜支持膜形成的多孔性支持层(厚度130 μ m)。
[0303]其后，将由多孔性支持膜的聚砜形成的层的表面在m-PDA的3.8重量％水溶液中浸溃2分钟，然后以垂直方向缓慢地提出。进一步，通过从空气喷嘴吹出氮气将多余的水溶液从支持膜表面除去。
[0304]然后，以完全润湿膜表面的方式涂布含有0.175重量％的均苯三甲酰氯的正癸烷溶液，并静置I分钟。然后，通过鼓风将多余的溶液从膜上除去，并用80°C的热水洗净。
[0305]接下来，在分离膜整体上形成透过侧流路材料。即，一边将支承辊温度调节为15°C，一边使用凹版辊向分离膜的透过侧的面涂布聚丙烯(商品名:F219DA、压缩弹性模量:1.3GPa)。树脂温度为220°C，加工速度为3.0m/分钟。凹版辊的表面上雕刻的图案为Z字形排列的直径为0.5mm的半球型点，点的节距为1.0mm。
[0306]关于所获得的透过侧流路材料的形状，高度为0.26mm，流路材料宽度为0.5mm，第I方向和第2方向上相邻的流路材料的间隔为0.4mm，节距为0.9mm，相对于分离膜本体的投影面积比为0.32。
[0307]此处，节距为透过侧的面中，对200个地方测定的从分离膜的凸部顶点至相邻的凸部顶点的水平距离的平均值。
[0308]在本实施例中，相邻流路材料间的高低差为30μπι以下，分离膜的抗弯性为IOOmm0
[0309]将该分离膜切出43cm2并放入压力容器中，在原水为3.5%的食盐、运转压力为5.5MPa、运转温度为25°C、pH6.5下运转(回收率15%)，结果，造水量及脱盐率分别为0.72mVm2/天和99.61%，并且硼去除率为90.6%。将条件及评价结果总结并在表1中示出。[0310]实施例及比较例的条件及评价结果在表1-表7中示出。
[0311](实施例2)
[0312]将实施例1中获得的分离膜以在分离膜元件中的有效面积为37.0m2的方式折叠并剪裁加工，并以网(厚度:0.7mm、节距:5mmX5mm、纤维直径:350μπκ投影面积比:0.13)作为供给侧流路材料，以宽度为900mm且薄片长为800mm制作26片薄片。
[0313]将由此获得的薄片以螺旋状缠绕在ABS制集水管(宽度:1，020mm、直径:30mm，孔数40个X直线状I列)上，进一步在外周上缠绕膜。在以胶带固定之后，通过进行切边、安装端板以及长纤维缠绕来制作8英寸元件。需要说明的是，端板两者均为有孔端板。即，在本实施例中制作了图8中所示的第I形态的分离膜元件。
[0314]将分离膜元件放入压力容器中，在原水为3.5%的食盐、运转压力为5.5MPa、运转温度为25 °C、pH6.5下运转(回收率15%)，结果，造水量及脱盐率分别为24.0m3/天和99.61%，并且硼去除率为90.6%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0315](实施例3)
[0316]以下，关于没有特别提及的条件，按照实施例1相同的方式制作分离膜。
[0317]使用装有狭缝宽度为0.5mm、节距为0.9mm的梳形垫片的涂布机，一边将支承辊温度调节为20°C，一边在树脂温度为220°C、加工速度为3.0m/分钟下以直线状在分离膜本体的透过侧的面上涂布树脂，从而形成透过侧流路材料。使用的树脂为聚丙烯(商品名:F219DA、压缩弹性模量:1.3GPa)。需要说明的是，涂布透过侧流路材料的方向(S卩，透过侧流路材料的长度方向)平行于分离膜本体的长度方向(即，作为基材的无纺布的长度方向)。
[0318]形成的透过侧流路材料的高度为0.26mm、宽度为0.5mm、与集水管长度方向所成的角度为90°、在第I方向上流路材料间隔为0.4mm、节距为0.9mm。另外，相邻的流路材料的高低差为30μπι以下，透过侧流路材料相对于分离膜本体的投影面积比为0.55。透过侧流路材料的缺陷率为0%。分离膜的抗弯性为190mm。
[0319]将分离膜切出43cm2并放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为0.72m3/m2/天和99.63%，硼去除率为90.7%。
[0320](实施例4)
[0321]将实施例3中获得的分离膜以分离膜的长度方向相对于集水管的长度方向垂直的方式设置，并按照与实施例2相同的方式制作8英寸元件。
[0322]将该元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为23.3m3/天和99.61%，硼去除率为90.6%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0323](实施例5)
[0324]除了缺陷率为12%以外，全部以与实施例3中同样的方式制作分离膜。然后，以与实施例2中相同的方式制作分离膜元件。
[0325]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为21.1m3/天和99.61%，硼去除率为90.6%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0326](实施例6)[0327]除了缺陷率为25%以外，全部以与实施例3中同样的方式制作分离膜。然后，以与实施例2中相同的方式制作分离膜元件。
[0328]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为19.5m3/天和99.62%，硼去除率为90.4%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0329](实施例7)
[0330]除了将透过侧流路材料的高度设为0.32mm以外，以与实施例3中相同的方式制作分离膜。接下来，除了将分离膜元件的有效膜面积设为36m2以外，全部以与实施例2中相同的方式制作分离膜元件。
[0331]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为23.3m3/天和99.61%，硼去除率为90.6%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0332](实施例8)
[0333]除了使用实施例3所获得的分离膜、将作为供给侧流路材料的网的厚度设为0.95_、并且将分离膜元件的有效膜面积设为31m2以外，全部以与实施例2中相同的方式制作分尚1 旲兀件。
[0334]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为19.0m3/天和99.63%，硼去除率为90.5%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0335](实施例9)
[0336]将实施例3中获得的分离膜以在分离膜元件中的有效面积为0.5m2的方式折叠并剪裁加工，并以网(厚度:510 μ m、节距:2mmX2mm、纤维直径:255 μ m、投影面积比:0.21)作为供给侧流路材料，以宽度200mm制作2片薄片。
[0337]然后，一边向ABS制集水管(宽度:300mm、外径:17mm，孔数8个X直线状2列)缠绕，一边制作以螺旋状缠绕2片薄片而成的分离膜元件，在外周上缠绕膜，并用胶带固定之后，进行切边、安装端板，制作2英寸元件。
[0338]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为0.156m3/天和99.69%，硼去除率为90.9%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0339](实施例10)
[0340]除了将透过侧流路材料的高度设为0.11mm，并将分离膜元件的有效膜面积设为0.56m2以外,全部以与实施例9中相同的方式制作分离膜兀件。
[0341]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为0.170m3/天和99.69%，硼去除率为90.9%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0342](实施例11)
[0343]除了将薄片数设为I片(薄片长1，600mm)，并将分离膜元件的有效膜面积设为0.49m2以外，全部以与实施例9中相同的方式制作分离膜元件。
[0344]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为0.167m3/天和99.69%，硼去除率为90.9%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0345](实施例12)
[0346]将实施例3中获得的分离膜以在分离膜元件中的有效面积为0.5m2的方式折叠并剪裁加工，并以网(厚度:510 μ m、节距:2mmX2mm、纤维直径:255 μ m、投影面积比:0.21)作为供给侧流路材料，以宽度200mm制作6片薄片。
[0347]然后，一边向ABS制集水管(宽度:300mm、外径:17mm，孔数8个X直线状2列)缠绕，一边制作以螺旋状缠绕2片薄片而成的分离膜元件，在外周上缠绕膜，并用胶带固定之后，进行切边、安装端板，制作3英寸元件。
[0348]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为0.500m3/天和99.69%，硼去除率为90.9%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0349](实施例13)
[0350]除了将透过侧流路材料的截面形状设为半圆形(宽度:0.5mm)以外，全部以与实施例3中相同的方式制作分离膜。使用该分离膜，以与实施例2相同的方式制作分离膜元件。
[0351]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为23.0m3/天和99.61%，硼去除率为90.6%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0352](实施例14)
[0353]除了将聚酯长纤维无纺布(线径:1分特、厚度:约90 μ m、透气度:1.0cc/cm2/sec,多孔性支持层侧表层的纤维取向度:40°、与多孔性支持层相对一侧的表层中的纤维取向度:20°、密度0.80g/cm3)作为基材以外，全部以与实施例3中相同的方式制作分离膜。使用该分离膜，以与实施例2相同的方式制作分离膜元件。
[0354]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为23.4m3/天和99.70%，硼去除率为90.8%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0355](实施例15)
[0356]除了将聚酯长纤维无纺布(线径:1分特、厚度:约90 μ m、透气度:1.0cc/cm2/sec、多孔性支持层侧表层的纤维取向度:40°、与多孔性支持层相对一侧的表层中的纤维取向度:20°、密度0.80g/cm3)作为基材，并且相对于聚丙烯添加25重量％的碳酸钙(和光纯药工业株式会社制)以外，全部以与实施例3中相同的方式制作分离膜。另外，以与实施例2相同的方式制作分离膜元件。分离膜的抗弯性为210_。透过侧流路材料的压缩弹性模量为 1.5GPa。
[0357]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为23.5m3/天和99.61%，硼去除率为90.6%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0358](实施例16)
[0359]关于透过侧流路材料的形成条件，除了将改性聚烯烃系热熔(PK-100S，压缩弹性模量:0.1IGPa)作为树脂、并将树脂温度变更为170°C、加工速度变更为6.0m/分钟以外，全部以与实施例3中相同的方式制作分离膜。使用该分离膜，以与实施例2相同的方式制作分离膜元件。分离膜的抗弯性为110mm。
[0360]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为21.7m3/天和99.62%，硼去除率为90.8%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0361](实施例17)
[0362]关于透过侧流路材料的形成条件，除了将聚烯烃系热熔(商品名:PHC_9275，压缩弹性模量:0.18GPa)作为树脂、并将树脂温度变更为180°C、加工速度变更为11.0m/分钟以夕卜，全部以与实施例3中相同的方式制作分离膜。使用该分离膜，以与实施例2相同的方式制作分离膜元件。分离膜的抗弯性为140_。
[0363]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为21.Sm3/天和99.61%，硼去除率为90.6%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0364](实施例18)
[0365]关于透过侧流路材料的形成条件，除了相对于聚烯烃系热熔添加25重量％的硅酸镁(和光纯药工业株式会社制)以外，全部以与实施例17中相同的方式制作分离膜，并进一步制作分离膜元件。分离膜的抗弯性为150mm。透过侧流路材料的压缩弹性模量为0.25GPa。
[0366]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为22.0m3/天和99.61%，硼去除率为90.6%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0367](实施例19)
[0368]关于透过侧流路材料的形成条件，除了将聚对苯二甲酸乙二醇酯(商品名:PET200，压缩弹性模量:2.9GPa)作为树脂、并将树脂温度变更为280°C、加工速度变更为
2.0m/分钟以外，全部以与实施例3中相同的方式制作分离膜。使用该分离膜，以与实施例2相同的方式制作分离膜元件。分离膜的抗弯性为250_。
[0369]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为23.8m3/天和99.60%,硼去除率为90.3%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0370](实施例2O)
[0371]关于透过侧流路材料的形成条件，除了将聚苯乙烯(商品名:CR_2500，压缩弹性模量:3.5GPa)作为树脂、并将树脂温度变更为250°C、加工速度变更为2.0m/分钟以外，全部以与实施例3中相同的方式制作分离膜。使用该分离膜，以与实施例2相同的方式制作分离膜元件。分离膜的抗弯性为290mm。
[0372]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为23.9m3/天和99.59%，硼去除率为90.0%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0373](实施例21)
[0374]关于透过侧流路材料的形成条件，除了相对于聚苯乙烯添加25重量％的碳酸钙(和光纯药工业株式会社制)，并使压缩弹性模量为4.0GPa以外，全部以与实施例20中相同的方式制作分离膜。使用该分离膜，以与实施例2相同的方式制作分离膜元件。需要说明的是，分离膜的抗弯性为320mm。
[0375]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为24.0m3/天和99.58%，硼去除率为90.0%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0376](实施例22)
[0377]关于透过侧流路材料的形成条件，除了相对于聚苯乙烯添加50重量％的硅酸镁(和光纯药工业株式会社制)以外，全部以与实施例20中相同的方式制作分离膜。使用该分离膜，以与实施例2相同的方式制作分离膜元件。透过侧流路材料的压缩弹性模量为
4.2GPa，分离膜的抗弯性为390_。
[0378]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为24.0m3/天和99.50%,稳定性为89.7%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0379](实施例23 )
[0380]按照与实施例2中相同的方式，将实施例3制备的分离膜以螺旋状缠绕在集水管的周围，从而制作卷围体。用筒状连续挤出成型的网(厚度:0.7mm、节距:5mmX5mm、纤维直径:350 μ m、投影面积比:0.13)被覆卷围体的外周面。对被覆的卷围体的两端进行切边之后，在卷围体的一端安装无孔端板(相当于第I端板91)、在卷围体的另一端安装有孔端板(相当于第2端板92)。本实施例的分离膜元件只在分离膜元件的外周面上具有原水供给口，其相当于图9中所示的第2形态的分离膜元件100B。
[0381]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为22.4m3/天和99.61%，硼去除率为90.0%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0382](实施例24)
[0383]在卷围体的两端安装有孔端板(相当于第2端板92)。本实施例的分离膜元件在分离膜元件的外周面和端部两者上均具有供给口，其相当于图10中所示的第3形态的分离膜元件100C。
[0384]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为23.1m3/天和99.61%，硼去除率为90.1%。需要说明的是，加压过滤前后的流路材料的高度的变形量为40%以下。
[0385](比较例I)
[0386]除了使用具有连续形状的特里科经编针织物(厚度:280 μ m、沟宽:400 μ m、垄宽:300 μ m、沟深:105 μ m、聚对苯二甲酸乙二醇酯制)作为布置在透过侧的透过侧流路材料以夕卜，全部以与实施例2相同的方式制作分离膜兀件。
[0387]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为21.1m3/天和99.67%，硼去除率为90.4%。
[0388](比较例2)
[0389]关于形成透过侧流路材料的条件，除了将乙烯醋酸乙烯酯系热熔(701A，压缩弹性模量:0.04GPa)作为树脂、并将树脂温度变更为115°C、加工速度变更为5.0m/分钟以外，全部以与实施例3中相同的方式制作分离膜。使用该分离膜，以与实施例2相同的方式制作分离膜元件。需要说明的是，分离膜的抗弯性为170mm。
[0390]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为9.7m3/天和99.67%，硼去除率为90.3%。
[0391](比较例3)
[0392]关于形成透过侧流路材料的条件，除了将烯烃系热熔(2705，压缩弹性模量:
0.08GPa)作为树脂、并将树脂温度变更为145°C、加工速度变更为7.0m/分钟以外，全部以与实施例3中相同的方式制作分离膜。使用该分离膜，以与实施例2相同的方式制作分离膜元件。需要说明的是，分离膜的抗弯性为170mm。
[0393]将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行运转并获得透过水，结果，造水量及脱盐率分别为10.1m3/天和99.61%，稳定性为90.3%。
[0394]由结果可知，实施例的分离膜和分离膜元件具有高造水性能、稳定运转性能和优异的去除性能。
[0395][表 I]
【权利要求】
1.一种分离膜，其为具有分离膜本体和固定在所述分离膜本体上的流路材料的分离膜，其特征在于， 所述流路材料的压缩弹性模量为0.1GPa以上5.0GPa以下。
2.根据权利要求1所述的分离膜，其特征在于，所述分离膜的抗弯性为400mm以下。
3.根据权利要求1或2所述的分离膜，其特征在于，在原水温度为25°C以下且压力为5.5MPa以下运转时，所述流路材料的高度的变形率为40%以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的分离膜，其特征在于，所述分离膜本体具有供给侧的面和透过侧的面， 所述流路材料被设置在所述透过侧的面上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的分离膜，其中所述流路材料由与所述分离膜功能层不同的材料形成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的分离膜，其特征在于，所述流路材料和所述分离膜表面的高度为30 μ m以上800 μ m以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的分离膜，其特征在于，所述流路材料在第I方向上不连续地设置在所述分离膜本体上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的分离膜，其特征在于，所述流路材料在与所述第I方向垂直的方向上连续地设置在所述分离膜本体的一端至另一端。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的分离膜，其特征在于，相邻的流路材料的间隔为0.05mm以上5_以下。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的分离膜，其特征在于，所述流路材料由热塑性树脂形成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的分离膜，其特征在于，所述分离膜本体具有基材、设置在所述基材上的多孔性支持层、以及设置在所述多孔性支持层上的分离功能层， 所述基材为长纤维无纺布。
12.根据权利要求11所述的分离膜，其中所述长纤维无纺布中，与所述多孔性支持层相对一侧的表层中的纤维比所述多孔性支持层一侧的表层中的纤维更纵向取向。
13.一种分离膜元件，其具有集水管、以及权利要求1至12中任一项所述的分离膜， 所述分离膜被布置为使得所述第I方向沿着所述集水管的长度方向、并且被卷绕在所述集水管的周围。
14.一种分离膜的制造方法，包括: 准备分离膜本体的工序，所述分离膜本体至少具有基材以及分离功能层， 通过热来软化压缩弹性模量为0.1GPa以上5.0GPa以下的材料的工序， 通过将软化后的所述材料布置在所述分离膜本体的基材一侧的面上，从而形成透过侧流路材料的工序，以及 通过将所述材料固化，使得所述透过侧流路材料固定在所述分离膜本体上的工序。
【文档编号】B01D63/00GK103842055SQ201280048049
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2011年9月29日
【发明者】广泽洋帆, 小岩雅和, 高木健太朗, 冈本宜记, 山田博之, 浜田刚志, 大音胜文, 木村将弘 申请人:东丽株式会社