(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離膜モジュールの封止樹脂開口部の少なくとも片端から、その分離膜モジュールの使用圧力の１〜２倍の範囲の圧力の、かつ、相対湿度が５０％以上の加湿気体で５〜１５００分間加圧したのち、液浴中に浸漬させて気泡の発生状態から分離膜の欠陥部分を検出し、検出した欠陥を有する分離膜を封止することを特徴とする分離膜モジュールの修理方法。
【請求項２】
気体の５〜１５００分間の加圧が、膜の片側から加圧した後に放圧し、次いで膜の逆側から加圧する操作を少なくとも１回以上行うものである請求項１記載の分離膜モジュールの修理方法。
【請求項３】
気体の圧力が分離膜モジュールの使用圧力の１〜１．６倍の範囲であり、加圧する時間が１０〜６００分の範囲で連続である請求項１または２記載の分離膜モジュールの修理方法。
【請求項４】
分離膜モジュールの封止樹脂開口部の少なくとも片端から、その分離膜モジュールの使用圧力の１〜２倍の範囲の圧力の液体を、膜の片側から通液した後に放圧し、次いで膜の逆側から通液する操作を少なくとも１回以上５〜１５００分間行い、次いで使用圧力の１〜２倍の範囲の圧力の、かつ、相対湿度が５０％以上の加湿気体で加圧し、液浴中に浸漬して気泡の発生状態から分離膜の欠陥部分を検出し、検出した欠陥を有する分離膜を封止することを特徴とする分離膜モジュールの修理方法。
【請求項５】
液浴が水浴である請求項１〜４記載の分離膜モジュールの修理方法。
【請求項６】
分離膜モジュールが中空糸膜モジュールである請求項１〜５のいずれかに記載の分離膜モジュールの修理方法。
【請求項７】
気体が空気である請求項１〜６のいずれかに記載の分離膜モジュールの修理方法。
【請求項８】
加湿気体が、水中に設けた多孔体で散気させた空気である請求項７記載の分離膜モジュールの修理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は分離膜の修理方法に関し、より詳細には、予め不良分離膜を検出し修理する方法であり、使用時における不良分離膜モジュールの破損等により発生する分離膜モジュールのトラブルを防止し、安全性、信頼性の高い分離操作を可能とした分離膜モジュールの修理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
逆浸透法や限外濾過法装置の心臓部である半透膜モジュールは、中空糸型、平膜型、スパイラルワウンド型、チューブ型、プリーツ型、プレート＆フレーム型など用途に応じて各種のものが用いられている。その中で中空糸膜モジュールは長さ１００〜２０００ｍｍ、外径０．０２〜２ｍｍφ程度、その数が数十〜数万本の中空糸膜を含有しており、そのコンパクト性、プライミング容積の小さいことなどの利点から各分野で広く用いられている。
【０００３】
この中空糸膜モジュールは、中空糸膜を収納ケースに挿入して端部を接着剤で接着封止することにより製造されるが、製造工程が管理された状態で製造しても、一定の確率で欠陥部を有する単糸が発生し、中空糸膜の紡糸時に欠陥が存在する中空糸膜が製造されることもある。しかし、これを中空糸膜の端部接着封止工程の前に完全に除去することは難しく、また、たとえ中空糸膜を束ねた段階で欠陥部分のない糸束であっても、端部をケースと共に接着剤を用いて接着封止する工程で、欠陥が発生することもある。そこで従来より、このような欠陥部を有する中空糸膜の検査方法として、中空糸膜の接着封止端部を水、アルコール等の液体中に浸漬し、バブルポイント以下の気体圧力を掛けて気泡が発生するか否かを確認して欠陥部を探し出し、その部位に修理を行う方法が実施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの方法は、分離膜モジュールの使用圧力の１〜１．５倍の圧力で気体を短時間加圧するものであり、中空糸膜の外側から、あるいは内側からの加圧のいずれでも加圧時間は１〜３分であり、既に欠陥が生じている部分は完全に検出可能であるが、分離膜モジュールの使用時に欠陥を誘発する可能性の高い、いわゆる不良分離膜の検出は困難であることが多い。分離膜モジュールの使用時に、不良分離膜の欠陥部によりトラブルが発生することがあれば、原液側の濁質物質が透析側に漏れたり、更には原液側の菌類、パイロジェンが透過側に漏れたりする等の問題が発生する可能性がある。ただし、欠陥部の検出方法として加圧圧力をさらに上げて不良分離膜の欠陥を増大させ検出する場合には、分離膜モジュールそのものの耐圧性の限界があるため、無制限に加圧するような場合には、分離膜モジュールが破損、破壊され、加圧している気体が一度に分離膜モジュール外に放出される等の危険性もある。特に大型分離膜モジュールを使用した場合には、かかる危険性が大きい。このような現状に鑑み、確実かつ容易な不良分離膜を検出してこれらを修理する方法、ならびにこの方法を用いることにより不良分離膜を含まず、その使用に当たっても安全性ならびに信頼性が高い分離膜モジュールの修理方法の開発が熱望されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような現状に鑑み、本発明者らは分離膜モジュールに一定の条件で気体を加圧したところ、すでに欠陥を生じている分離膜のほか、不良分離膜を確実に検出しこれを修理することができ、この修理方法を用いることにより安全性ならびに信頼性の高い分離膜モジュールを製造できることを見い出し、本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち本発明は、分離膜モジュールの封止樹脂開口部の少なくとも片端から、その分離膜モジュールの使用圧力の１〜２倍の範囲の圧力の、かつ、相対湿度が５０％以上の加湿気体で５〜１５００分間加圧したのち、液浴中に浸漬させて気泡の発生状態から分離膜の欠陥部分を検出し、検出した欠陥を有する分離膜を封止することを特徴とする分離膜モジュールの修理方法を提供するものである。また、前記気体の５〜１５００分間の加圧が、膜の片側から加圧した後に放圧し、次いで膜の逆側から加圧する操作を少なくとも１回以上行うものである前記分離膜モジュールの修理方法を提供するものである。また、気体の圧力が分離膜モジュールの使用圧力の１〜１．６倍の範囲であり、加圧する時間が１０〜６００分の範囲で連続である前記分離膜モジュールの修理方法を提供するものである。また、分離膜モジュールの封止樹脂開口部の少なくとも片端から、その分離膜モジュールの使用圧力の１〜２倍の範囲の圧力の液体を、膜の片側から通液した後に放圧し、次いで膜の逆側から通液する操作を少なくとも１回以上５〜１５００分間行い、次いで使用圧力の１〜２倍の範囲の圧力で、かつ、相対湿度が５０％以上の加湿気体で加圧し、液浴中に浸漬して気泡の発生状態から分離膜の欠陥部分を検出し、検出した欠陥を有する分離膜を封止することを特徴とする分離膜モジュールの修理方法を提供するものである。さらに、液浴が水浴である上記分離膜モジュールの修理方法を提供するものである。また、分離膜モジュールが中空糸膜モジュールであり、あるいは、気体が空気である上記分離膜モジュールの修理方法、さらに、気体の相対湿度が５０％以上である加湿気体を用いる分離膜モジュールの修理方法を提供するものである。加えて、加湿気体が、水中に設けた多孔体をで散気させた空気である前記分離膜モジュールの修理方法を提供するものである。以下本発明を詳細に説明する。
【０００７】
本発明で浸漬に用いられる液浴および分離膜モジュールに通液するための液体の種類としては、特に限定されないが、水、アルコール類およびオイル類などを使用することができる。これらの中で、特に安全性やコスト面から水を使用することが好ましい。なお、浸漬に用いられる液体と、通液に用いられる液体の種類とは、同じであっても異なっていてもよい。
【０００８】
本発明による分離膜モジュールの修理方法において用いられる気体としては、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等を例示することができる。その中でも価格、安全性の観点から空気が適している。本発明に用いる気体としては、相対湿度５０％以上の加湿気体を使用する。加湿気体を使用することにより、長時間分離膜に加圧による圧力付加をかけても膜の乾燥を防止することができ、それによる膜構造の変化や性能低下を防ぐことができる。
【０００９】
本発明において用いられる加湿気体としては、図１に示したように、水中に設けた多孔体に多孔体の一端から空気を吹込み、多孔体により散気させた空気を加湿気体として使用することができる。ここに多孔体としては材質、孔径等どのようなものでもよいが、好ましくはセラミック多孔体、プラスチック多孔体、ガラス多孔体、金属多孔体等が例示でき、特に好ましくはプラスチック多孔体、ガラス多孔体である。また、孔径は空孔径が５〜１０００μｍであることが好ましく、特に５０〜５００μｍであることが好ましい。
【００１０】
分離膜に対する加圧は、圧力が分離膜モジュールの使用圧力の１〜２倍であり、特に好ましくは１〜１．６倍である。この範囲に加圧した気体の加圧は、その圧力が分離膜モジュールの耐圧以下であるため安全性が高く、しかも不良分離膜の検出が容易である。また、加圧した気体の加圧の方法としては、膜の片側（表または裏）から加圧する方法、膜の片側（表または裏）から加圧した後に放圧しさらに膜の反対側（裏または表）から加圧する方法、膜の一方の封止樹脂部開口側から加圧し放圧後に膜の反対の封止樹脂開口部側から加圧する方法などを実施することができる。さらに、膜に強い圧力ショックを掛けることにより欠陥が発生しやすいことから、膜の片側（表または裏）または一方の封止樹脂開口部側から加圧し、放圧後に膜の反対側（裏または表）または反対の封止樹脂開口部側から加圧を繰り返す方法が好ましい。なお、不良分離膜検出のためには気体による加圧に限らず、液体、例えば前記したような水による通液であってもよい。なお、このように加圧あるいは通液する方向を変化させるような場合には、例えば、０．２〜６０分の加圧あるいは通液、０．２〜５分の放圧または逆方向の負荷の繰り返しを２〜１０6回繰り返す方法などがあり、分離膜モジュールの種類などにより適宜選択すればよい。このような膜の加圧あるいは通液時間は、時間が短すぎると欠陥を起こしやすい中空糸膜に完全に欠陥が起こらず信頼性が下がる。また、時間が長いと効率が低下することから、本発明においては５〜１５００分であり、特には１０〜６００分が好ましい。なお、加圧の場合は前記加圧の繰り返し操作中にも不良分離膜の検出が可能であるが、通液の場合には、前記繰り返しの通液操作を行った後、不良分離膜の検出時には気体による加圧および気泡の発生を観察すればよい。
【００１１】
欠陥を検出した場合の分離膜の封止方法としては、後記中空糸膜の場合には欠陥を有する中空糸膜の内側に接着剤を流し込み封止する方法や、中空糸膜の内側に金属製やプラスチック製のピンを打ち込み封止する方法、中空糸膜の端面を溶着する方法等が例示できる。
【００１２】
本発明に使用する分離膜モジュールは、中空糸型、平膜型、スパイラルウンド型、チューブ型、プリーツ型、プレート＆フレーム型などが挙げられる。その中でも中空糸膜モジュールは、単位面積当たりの膜面積が大きいことから本発明による欠陥を有する分離膜の検出に適している。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１４】
（実施例１）
内径８００μｍφ、外径１３００μｍφの酢酸セルロース中空糸膜２４，０００本に気泡を含む不良中空糸膜を１０本混在させ、遠心シール装置により遠心接着を行った後、封止部を切断して中空糸膜の開口部を形成し、中空糸膜モジュールを得た。この中空糸膜モジュールの使用圧力は、２Ｋｇ／ｃｍ２である。この中空糸膜モジュールに、内径８０ｍｍφ、長さ１，２００ｍｍのポリサルフォンケースの入口に空孔径１００μｍ、内径２５ｍｍ、外径３５ｍｍ、長さ３００ｍｍのガラス焼結筒多孔体（商品名、「パールコン」ダイセル化学工業（株）社製）を接着固定し、前記ポリサルフォンケースに水を充填した状態で空気を元圧として空気を加圧して加湿空気を製造し、この加湿空気を用いて分離膜モジュールに３Ｋｇ／ｃｍ２で７時間の加圧負荷をした。この後分離膜モジュールを水を満たした液浴中に浸漬させ、気泡の発生により先に混在させた１０本の不良中空糸膜を全て検出し封止することができた。
【００１５】
（実施例２）
内径８００μｍφ、外径１３００μｍφのポリエーテルサルフォン中空糸膜２，１００本に気泡を含む不良中空糸膜を１０本混在させ、内径８２ｍｍφ、外径９０ｍｍφ、長さ１，０７０ｍｍのポリサルフォン製円筒ケースに挿入し、遠心シール装置により遠心接着を行った後、実施例１と同様に開口部を形成して中空糸膜モジュールを得た。この中空糸膜モジュールの使用圧力は、３Ｋｇ／ｃｍ２である。得られた分離膜モジュールに、実施例１と同じ装置を用いて３．５Ｋｇ／ｃｍ２の加圧負荷で、７時間の連続加圧負荷を行った。この結果、混入させた前記不良中空糸膜１０本の全てを検出し封止することができた。
【００１６】
（実施例３）
内径８００μｍφ、外径１３００μｍφの酢酸セルロース中空糸膜を３０本に集束した内、気泡を含む不良中空糸膜を１９本混在させ、内径１４ｍｍφ、外径２０ｍｍφ、長さ３５ｃｍのアクリル性円筒ケースに挿入し、遠心シール装置により遠心接着を行った後、実施例１と同様に開口部を形成して中空糸膜モジュールを得た。この中空糸膜モジュールの使用圧力は２Ｋｇ／ｃｍ２である。得られた分離膜モジュールに、実施例１と同じ装置を用いて使用圧力の２倍である４Ｋｇ／ｃｍ２で１２秒間の通水負荷と１２秒間の逆方向の通水負荷を２５００回繰り返し加えた。ついで、この分離膜モジュールを実施例１と同様に水を満たした液浴中に浸漬させ気体を加圧した。気泡の発生により混入した不良糸１９本の検出を行い、修理を行うことができた。
【００１７】
（比較例１）
実施例１と同じ分離膜モジュールを用いて、分離膜モジュールに３Ｋｇ／ｃｍ２、３分間の加圧負荷を実施したところ、先に混入した不良中空糸膜の内３本しか検出することができなかった。検出した３本を封止処理した後、さらに同じ条件で加圧負荷を実施したところ不良中空糸膜の４本目が検出された。この４本目を封止処理後、さらに同じ条件で加圧負荷したところ、不良中空糸膜の５本目が検出された。最終的に、先に混入した不良中空糸膜の１０本を検出し封止するために５０回の加圧負荷試験が必要であった。
【００１８】
（比較例２）
実施例１と同じ分離膜モジュールを用いて通常の計装エアーを用い、分離膜モジュールに３Ｋｇ／ｃｍ２、７時間の連続加圧負荷を実施した。この結果、加圧した乾燥気体が原因となる純水透過性試験の低下が観察された。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、すでに破損部を有する欠陥分離膜のみならず、分離膜モジュール、特に中空糸膜モジュールの使用時において破損する可能性の高い、いわゆる不良中空糸膜を容易に、かつ確実に検出し、分離膜モジュールの修理をすることができる。このため、この方法を用いて中空糸膜の端部を樹脂封止した中空糸膜モジュールについて不良中空糸膜の修理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した中空糸膜モジュールの負荷試験装置を示す図であ
る。
【符号の説明】
１  中空糸膜モジュール
２  水
３  多孔体
４  気体
５  加湿気体
６  透過側ノズル
７  出口盲栓
【図１】
0003611877.tif 000002