(57)【要約】メンブラン上または近傍で細菌を殺す、殺菌剤を用いた逆浸透メンブランの処理方法であって、前記逆浸透メンブランを、そのメンブランを消毒して殺菌することによりメンブラン上の生物被膜を除去または阻止するのに十分な量のハロゲンを徐々に放出する、結合された形態にある酸化性ハロゲン殺菌剤と接触させることを含んでなる、方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
メンブラン上または近傍で細菌を殺す、殺菌剤を用いた逆浸透メンブランの処理方法であって、前記逆浸透メンブランを、そのメンブランを消毒して殺菌することによりメンブラン上の生物被膜を除去または阻止するのに十分な量のハロゲンを徐々に放出する、結合された形態にある酸化性ハロゲン殺菌剤と接触させることを含んでなる、方法。
【請求項２】
前記ハロゲン殺菌剤が、＋１酸化状態にあるハロゲンを含む酸化性殺菌剤物質とイミドまたはアミドの形態にある少なくとも一個の窒素原子を含む窒素含有化合物との組合せであり、前記ハロゲンが前記窒素とゆるく結合することにより結合ハロゲンが形成されたものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸化性殺菌剤が、イミドまたはアミドの形態にある窒素を含むハロゲン含有殺菌剤である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ハロゲンが臭素である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記殺菌剤がブロモクロロジメチルヒダントインである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
水を脱塩するための逆浸透メンブランを用いた水の処理方法であって、水をメンブランよりも上流で酸化性ハロゲン殺菌剤と接触させ、前記メンブラン上または近傍で細菌を殺すことを含んでなり、前記殺菌剤が、メンブランを消毒して殺菌することによりメンブラン上の生物被膜を除去または阻止するのに十分な量のハロゲンを徐々に放出する、結合された形態にある酸化性ハロゲンである、方法。
【請求項７】
前記ハロゲン殺菌剤が、＋１酸化状態にあるハロゲンを含む酸化性殺菌剤物質とイミドまたはアミドの形態にある少なくとも一個の窒素原子を含む窒素含有化合物との組合せであり、前記ハロゲンが前記窒素とゆるく結合することにより結合ハロゲンが形成されたものである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記酸化性殺菌剤が、イミドまたはアミドの形態にある窒素を含むハロゲン含有殺菌剤である、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ハロゲンが臭素である、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記殺菌剤がブロモクロロジメチルヒダントインである、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
高密度個体の形態にある前記殺菌剤を準備し、前記高密度個体を溶解させて前記殺菌剤の濃縮溶液を形成し、前記殺菌剤の濃縮溶液を水中に供給することをさらに含んでなる、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記濃縮溶液を、前記メンブランとの接触地点で総ハロゲン０．０５〜４ｐｐｍを備えるような率で、水中に供給する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記殺菌剤を含む懸濁液または溶液を、前記メンブラン上で総ハロゲン０．０５〜４ｐｐｍを備えるような率で水流中に導入して殺菌することにより、前記メンブラン上の生物被膜を除去または阻止する、請求項６に記載の水を逆浸透メンブランを用いて処理する方法。
【請求項１４】
前記殺菌剤が、イミドまたはアミドの形態にある窒素を含むハロゲン含有化合物である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ハロゲンが臭素である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記殺菌剤がブロモクロロジメチルヒダントインである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
メンブラン上で細菌を殺す、殺菌剤を用いたポリアミド製逆浸透メンブランの処理方法であって、前記逆浸透メンブランを、そのメンブランを消毒して殺菌することによりメンブラン上の生物被膜を除去または阻止するのに十分な量のハロゲンを徐々に放出する、結合された形態にあるハロゲンを含有する酸化性殺菌剤を含む水流と、接触させることを含んでなる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、本願明細書に参考として含める本願出願人の２００２年９月４日提出の同日仮出願第６０／４０８，０９５号に基づき、その有益性を特許請求するものである。
【０００２】
発明の背景
世界中で、飲用および工業用の両方に使用する清浄水の供給が不足している。このため、「脱塩」技術の使用が広く普及している。脱塩に使用する２種類の主要な技術は、熱的脱塩および逆浸透である。熱的脱塩は、熱を使用して水を蒸気に変え、次いでその蒸気を凝縮させ、使用する。蒸気の製造により、ほとんどの不純物が後に残るので、蒸気から凝縮した水は非常に清浄であり、純粋である。別の技術、逆浸透では、水を通過させるが、塩および他の好ましくない汚染物は通さない選択的透過性のメンブランを使用する。このメンブランに対して圧力を作用させることにより、水がメンブランを強制的に通過させられ、汚染物、例えば塩、が後に残る。逆浸透は、２種類の選択的透過性メンブラン、すなわちアセテートおよびポリアミド、を使用する。アセテートメンブランは、流動効率のために製造される水のコストが高くなるので、「旧い」技術であり、好ましくないと考えられている。新しい技術、ポリアミドメンブラン、は、効率がはるかに高く、逆浸透から製造される水が経済的にはるかに有用になる。事実上、すべての新しい逆浸透（ＲＯ）設備の構築はポリアミドメンブランを使用して行われている。
【０００３】
できるだけ小さな体積でメンブランの表面積を最大限にするために、ポリアミドメンブランを、典型的にはらせん状に巻き付ける。層間の小さな空間に、およびメンブランを通して水を強制的に送ると、純粋な水がメンブランハウジングの他端から外に出る。層間の空間は非常に小さいので、これらの空間に集まるあらゆる物質が、流れを遅くするか、または装置を通して水を移動させるのに必要な圧力を増加し、メンブランの機能を妨害する。これらの装置を詰まらせることがある典型的な「物質」は、流入する水中の汚泥、圧力変化または濃度の変化により形成されるか、または沈殿することが多い無機スケールおよび生物系汚染物である。汚泥は、予備フィルターを適切に使用することにより、比較的容易に除去され、無機スケールは現在、化学的添加剤を加えるか、または無機スケールが形成された時に酸洗浄を行うことにより、防止されている。無機スケールは、カルシウム、バリウム、マグネシウム、ナトリウム、ストロンチウム、塩化物、硫化物、ケイ酸塩、リン酸塩、重炭酸塩、炭酸塩および硫酸塩により生じることがある。
【０００４】
従って、業界が直面している問題は、メンブラン層間の空間における生物系汚染物または「生物被膜」の形成である。生物系汚染物は、使用する水源に共通するＲＯの問題である。ＲＯ用水の典型的な供給源は、地表の汽水（入り江、湾、小川、等）および海水である。これらの水源には、典型的には大量の細菌が生息している。細菌がメンブラン間の小さな空間中に移動すると、その表面に集まり、生物被膜と呼ばれる厚いマットを形成する傾向がある。生物系汚染物の他の供給源は、フミン酸、藻類および菌類である。これがＲＯ装置における生物系汚染物の起源である。
【０００５】
逆浸透メンブランは、水生微生物による汚染に敏感であり、これらの微生物が、究極的にはメンブランの汚染につながり、メンブラン性能を低下させる。
【０００６】
生物被膜微生物は、メンブラン重合体自体を分解することによりメンブランに不可逆的な損傷を与えることがある。
【０００７】
メンブラン表面に付着した微生物は、スケールまたは他の堆積物形成のための核生成箇所としても作用することがある。従って、最適メンブラン効率を確保するには、生物被膜を除去することが必要である。
【０００８】
現在、逆浸透装置における生物系汚染物に対処するのに、幾つかの技術が使用されている。一般的な手法の一つは、生物系汚染物を単に無視し、ひどく汚染したメンブランを交換することである。生物系汚染物はメンブランの寿命を著しく短くし、メンブラン交換の間隔を短縮し、そのために製造する水のコストを増加するので、これは好ましい手法ではない。
【０００９】
別の方法は、非酸化性殺菌剤、例えばＤＢＮＰＡ（ジブロモニトリロプロピオンアミド）、の使用であり、これらの化合物は通常、細菌を殺し、除去するのに非常に効果的ではあるが、飲用水には承認されておらず、毒性である場合がある。つまり、これらの非酸化性殺菌剤を含む水はすべて飲用に使用できない。従って、非酸化性殺菌剤を使用してメンブランから細菌を除去する場合、非酸化性殺菌剤を含む水を人々が飲むのを防止するために、製造された水を廃棄しなければならない。これは製造された水を無駄にすることであり、コストをさらに上げるだけである。また、処理期間の間は、水を製造して消費することはできない。
【００１０】
ＲＯ装置における生物系汚染を抑制するための、一般的に使用されている技術を以下に示す。
１）塩素（すなわち次亜塩素酸ナトリウム、塩素ガス）およびそれに続く、活性ハロゲンがメンブラン表面と接触するのを阻止するための脱ハロゲン処理（還元剤、例えばメタ重亜硫酸ナトリウムまたは重亜硫酸ナトリウム）
２）過酢酸
３）ジブロモニトリロプロピオンアミド（ＤＢＮＰＡ）
４）紫外光（ＵＶ）
５）オゾン
【００１１】
塩素は、飲用水処理に承認されており、細菌除去および殺菌に非常に効果的である。しかし、アセテートメンブランは塩素と相容性であるのに対し、ポリアミドメンブランはそうではない。塩素がポリアミドメンブランを急速に分解することは良く知られている。ほとんどのポリアミドメンブラン製造業者は、メンブランを塩素に１０００ｐｐｍ時間を超えて露出しないように明確に警告している。これは、塩素の使用によりメンブランを清浄に維持し、メンブランの寿命を引き延ばすのに十分な露出時間ではない。一般的な遊離のハロゲン（塩素、臭素およびヨウ素）はすべて、このメンブラン破壊を引き起こすことが分かっている。ＲＯ設備の中には、塩素、遊離ハロゲン、をなお使用しているところもあるが、水がメンブランに達する前に塩素を除去する工程を加えなければならない。この追加工程は、不都合であり、コストを増加させる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、技術的に効果的で、効率的な様式で、逆浸透メンブランを消毒することである。
【００１３】
発明の概要
本発明の上記の、および他の目的は、逆浸透メンブランを、１）＋１酸化状態にあるハロゲンを含む酸化性殺菌剤物質、および２）イミドまたはアミドの形態にある少なくとも一個の窒素原子を含む窒素含有化合物で処理し、ハロゲンを窒素とゆるく結合させ、それによって結合ハロゲンを形成することにより、達成することができる。これは、両方の材料がメンブラン表面に同時に存在するように、１および２の化合物で個別に処理するか、または同じ化合物中に１と２の両方を含む化合物で処理することにより達成することができる。１（＋１酸化状態にあるハロゲンを含む材料）の例は、次亜塩素酸ナトリウム、活性化臭化ナトリウム、塩素ガス、元素状臭素、塩化臭素、または次亜塩素酸カルシウムである。２（イミドまたはアミドの形態にある少なくとも一個の窒素原子を含む材料）の例は、ジメチルヒダントイン、アンモニア、ベンゼンスルファミド、スルファミン酸、およびシアヌル酸である。同じ化合物中に上記の１と２の両方を含む化合物の例は、ブロモクロロジメチルヒダントイン、トリクロロイソシアヌル酸、ブロモスルファメート、およびジクロロジメチルエチルヒダントインである。本発明の目的に好ましい化合物は、ブロモクロロジメチルヒダントイン（ＢＣＤＭＨ）である。
【００１４】
本発明を添付の図面を参照しながらさらに説明する。
【００１５】
発明の詳細な説明
本発明を実行する際、酸化性ハロゲン含有殺菌剤物質を、海水流中に、逆浸透メンブランから上流で、該メンブランの近くで、または接触して総ハロゲン０．０５〜４ｐｐｍ、好ましくは総ハロゲン０．１〜２ｐｐｍ、最も好ましくは総ハロゲン０．５〜１ｐｐｍを与えるように供給する。
【００１６】
殺菌剤は、固体、例えば緻密な、例えば錠剤または顆粒、の形態でよく、次いで溶解させ、濃縮溶液を脱塩処理用の海水流中に供給する。殺菌剤の懸濁液も使用でき、その場合、懸濁液は、ポンプ輸送できる液体なので、希釈せずに海水流中に直接供給する。
【００１７】
典型的には、本方法は、周囲温度および圧力の標準的な操作パラメータで行う。
【００１８】
ＢＣＤＭＨ（塩素および臭素で殺菌する酸化性殺菌剤）は、メンブランの寿命を大幅に短縮することなく使用できる。原料ポリアミド繊維をＢＣＤＭＨ、塩素および臭素に露出する実験を行った（例１および図１−１〜１−３参照）。これらの実験は、これらの繊維の物理的特性（引張強度、伸びおよびヤング率）がＢＣＤＭＨによって悪影響を、塩素または臭素と同程度には、または塩素または臭素程急速には、受けないことを示している。この情報の多くは公開されているが、ポリアミドの製紙工業における使用に関して、結合していない形態のハロゲンに関してのみである。ＲＯ用途に関連するポリアミド材料または構造に関しては、何の情報も無い。
【００１９】
理論に捕らわれたくはないが、この効果は、ＢＣＤＭＨ中のＤＭＨの存在によるものであると考えられる。ＤＭＨ（ジメチルヒダントイン）は、臭素および塩素をＤＭＨ分子中のイミドおよびアミド窒素と緩く結合させることにより、臭素および塩素を支える役目をする有機「骨格」である。その結果、臭素および塩素のほとんどがメンブランとの反応に使用されなくなる。臭素および塩素が放出される時、臭素および塩素は非常に低い濃度でしか利用されない。この効果は、他の水処理用途でも観察されている。大部分が「結合している」ハロゲン（窒素と結合しているハロゲン）の存在は、殺菌剤効果を下げることなく、好ましくない影響、例えば腐食または水中の他の好ましい化学物質との相互作用、を低減させることが分かっている。
【００２０】
無論、本発明は、ＲＯメンブランを消毒するためのＢＣＤＭＨの使用に適用される。しかし、本発明は、「遊離」塩素に対する「結合した」塩素の優位性に関連するので、ハロゲンを大部分結合した形態で存在させるすべての材料を使用できると考えられる。これには、窒素原子をイミドまたはアミド形態で包含するすべての材料が含まれるであろう。２つの例は、工業界でハロゲンを結合し、徐々に放出する目的に現在使用されている２種類の材料であるスルファミン酸およびベンゼンスルホンアミドである。従って、例えばブロモスルファメートを製造、販売することができ、これらは本発明の範囲内に入る。
【００２１】
もう一つの可能な手法は、ハロゲン、およびハロゲンと結合し、ハロゲンを主として結合した形態で存在させるイミドまたはアミド窒素を含む材料を、個別に加えることであろう。この２つの例は、ＤＭＨと臭素の個別添加およびスルファミン酸と塩素の個別添加であろう。
【００２２】
本発明により、ＲＯメンブランの消毒に酸化性殺菌剤を使用することができる。現在、メンブランの寿命を大幅に短縮することなく、あるいは水がメンブランと接触する前に水からハロゲンを除去するための労力とコストのかかる工程を追加することなく、ＲＯメンブランに対して酸化性殺菌剤を使用する方法は知られていない。本発明により、飲用水の処理に使用することが承認されている殺菌剤を使用することもできる。これによって、非酸化性殺菌剤で現在行われているような、殺菌剤処理の際に水を廃棄する必要が無くなる。
【００２３】
幾つかの方法を、ポリアミド逆浸透（ＲＯ）メンブランにおける臭素化合物の相容性を支持するためのこの調査の際に使用した。
・ポリアミド繊維の、様々な結合および非結合ハロゲンに対する露出
・小表面のメンブランを研究するための平板試験セル−実験室試験
・St. Croixにおける現場試験
・ＲＯパイロットプラント装置
【００２４】
例１−ポリアミド繊維と様々な形態のハロゲンとの相容性試験
この研究では、ポリアミドメンブラン材料を直接使用する代わりに、ポリアミド繊維を試験に選択した。この材料は、化学的に同等であり、繊維を使用することにより、物理的特性、例えば引張強度、を容易に分析し、ポリアミド材料が化学的に攻撃されているかを確認することができる。
【００２５】
TM5000ポリアミド繊維の試料を調製し、ＢＣＤＭＨ、活性化臭化ナトリウム（活性剤として漂白剤、次亜塩素酸ナトリウムを使用）、および漂白剤（次亜塩素酸ナトリウム）による長期間の処理を模擬した。処理時間（ｐｐｍ−時間）総ハロゲン（Ｃｌ２として）を幾つかの異なった濃度に対して計算した。これらの試料は、引張強度、伸び％、およびヤング率に関して評価した。
【００２６】
処理期間はｐｐｍ−時間で測定した。塩素としての総ハロゲンの濃度と、使用時間の関係を示す処理曲線を作成し、特定時間間隔に対する処理曲線を積分することにより、フェルト材料に露出されるハロゲンの量を、ｐｐｍ−時間で表すことができる。つまり、１ｐｐｍ−時間は、塩素として（表す）ハロゲン１ｐｐｍに１時間露出することに等しい。０．５ｐｐｍに１０時間露出は、５．０ｐｐｍ−時間に等しくなる。最後に、塩素としてのハロゲン０．２ｐｐｍに１５０時間露出は、３０．０ｐｐｍ−時間に等しい。簡単に云うと、ｐｐｍ−時間は、ハロゲンｐｐｍに露出時間を掛けることにより計算される。
【００２７】
ポリアミド繊維を様々な濃度レベルのハロゲンで処理し、接触を約４８時間維持した。媒体のｐＨは、リン酸塩緩衝剤溶液により６．８に維持した。この間、総ハロゲンレベルを２、５、２４、および４８時間に測定した。データから最終的な処理曲線を作成した。このデータの積分（ｐｐｍ−時間）も行った。接触期間の後、ポリアミド繊維試料を洗浄し、希釈チオ硫酸塩溶液で中和し、脱イオン水で洗浄し、乾燥させた。
【００２８】
３種類の処理工程から得た試料を引張特性に関して分析した。
【００２９】
ポリアミド相容性試験の方法および結果
ポリアミド繊維を幾つかの方法により試験し、材料の耐久性を評価した。これらの方法は、応力／ひずみおよび断面積試験を包含する。ＢＣＤＭＨ、活性臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）、および漂白剤（次亜塩素酸ナトリウム）処理した繊維から得た試料を分析し、データを集めた。
【００３０】
断面積
直径測定は、Mitituyoレーザースキャナー(Dia-Stron Limited, Andover, UK)を取り入れた繊維寸法分析装置(Fiber Dimensional Analysis System)（ＦＤＡＳ）を使用して行った。繊維断面積は、Diastron Ltd., UKから供給されたレーザー−走査マイクロメーター(Mitituyo, Model LS3100)で測定した。繊維試料を１．０ｍＷ６７０−ｎｍレーザーと検出器の間に配置した。試料はゆっくり回転させた。検出器は、繊維の回転により引き起こされる異なった影を分析した。得られたデータを使用して繊維からの長軸と短軸を決定し、長円形断面（９）を仮定して断面積を決定した。繊維断面積に関する一覧データを表Ｉに示す。
【表１】
2005537920.tif 000002
【００３１】
応力／ひずみ評価
応力およびひずみ試験は、MTT600 Automated Tensile Tester (MTT600 Autosampler、１００繊維カセット、Dia-Stron Limited, Andover, UK)を使用して行った。断面積測定の後、試料を引張試験機に移した。応力測定は、繊維の伸び％を監視しながらリアルタイムで行った。各試験から３種類のデータ、すなわち破断点伸び％、引張強度、およびヤング率、を得た、または計算した。露出の差と繊維攻撃の関係を把握するために、個々の結果を総露出時間ｐｐｍ−時間に対してプロットし、図１−１、図１−２、および図１−３、に示す。これらのグラフは、次亜塩素酸ナトリウムで処理した繊維が、ＢＣＤＭＨで処理した繊維と比較して、引張特性が大きく低下していることを示す。活性臭化ナトリウム処理した試料も影響を受けているが、漂白剤処理した試料ほどひどくはなかった。漂白剤処理した試料および活性臭化ナトリウム処理した試料では、約１０００ｐｐｍ−時間の処理の後で、引張強度および伸び％が大きく低下した。
【００３２】
ポリアミド相容性結果の考察
断面積
断面積は、繊維の引張特性に関する重要な情報である。これらの繊維の断面積は、レーザーを使用し、繊維を１８０度回転させた時の繊維直径範囲を測定して解析した。このデータを使用し、長円の最小および最大軸をを有する断面積をモデル化した。繊維の断面積は、長円面積を決定するための式を使用して計算した。
【００３３】
試験したすべての繊維で、観察された断面積変化は非常に小さかった。これは、繊維が半径方向で物理的なサイズ変化を全く受けていないことを示している。すなわち、繊維の膨潤や収縮は観察されなかった。
【００３４】
引張強度
材料の引張強度は、繊維の断面全体を破壊するのに必要な力の量を測定することにより得られる（１０）。試験試料を調製し、Diastron Ltd., UKから供給されたオートサンプラーMTT600シリーズ、を備えた小型試験機を使用して分析した。繊維を、繊維の比寸法を測定しながら繊維の長さに沿って比重量を配置できる特殊なセルの内側に繊維を固定した。各試料から５０本の繊維を試験した。これらのデータは、ＢＣＤＭＨで処理した試料が、次亜塩素酸ナトリウムまたは活性臭化ナトリウムで処理した試料よりも高い引張強度を有することを示す。ハロゲン化殺菌剤で残留濃度０．５ｐｐｍに処理した水に露出された製紙機械フェルトに対する概算ｐｐｍ−時間は、５箇月期間で約１７９２ｐｐｍ−時間ハロゲン（塩素として）になろう。このデータは、５箇月後に、塩素系殺菌剤が繊維の引張強度をその本来の値の約５０％に低下させ、活性臭化ナトリウムが繊維の引張強度をその本来の値の約５０％に低下させ、ＢＣＤＭＨ処理した繊維はそれらの本来の引張強度の９０％強を維持していることを示す。
【００３５】
伸び％
伸びは、破断するまで繊維をどの程度引き伸ばすことができるかを反映する。伸びは、繊維の、応力を受けた後に本来の形状に戻る能力を示すので、一般的な繊維強度を測定する際の重要なファクターである。これらのデータは、次亜塩素酸ナトリウムで試験した繊維の伸びが、連続残留濃度０．５ｐｐｍを想定して半年間で約５８％から約２７％に大きく低下したことを示す（上記引張強度の項参照）。活性臭化ナトリウムで処理した繊維は、約５６％から約４５％に低下した。ＢＣＤＭＨで処理した繊維は、同じ模擬処理期間で約５５％から約５２％に低下した。次亜塩素酸ナトリウム処理した繊維に関する伸びの大きな低下は、繊維が時間と共により脆くなることを示している。活性臭化ナトリウム試料に関する伸びの低下は、脆さの状態が幾分少ないことを示している。これらの両方の状態は、ポリアミド繊維の化学的破壊を示唆している。
【００３６】
ヤング率
ヤング率は、繊維材料の弾性に関連する。繊維に対する応力を結果的な伸び％に対してプロットすると、降伏段階前に形成される曲線の傾斜が繊維のモジュラスである。次亜塩素酸ナトリウムで処理した繊維試料は、引張強度、伸び、およびモジュラスの低下を示した。これは、時間と共に試料がよりゴム状になり、引張強度が低下する傾向があることを示している。活性臭化ナトリウムで処理した試料も時間と共にゴム状になる傾向を示すが、次亜塩素酸ナトリウムで処理した繊維ほどではない。ＢＣＤＭＨで処理した試料は、引張強度および伸びが、次亜塩素酸ナトリウムや活性ＮａＢｒ程大きく低下しない。モジュラスの低下は非常に小さい。これは、ポリアミド材料がＢＣＤＭＨにより受ける化学的攻撃が、活性臭化ナトリウムや次亜塩素酸ナトリウムと比較して、はるかに小さいことを示している。
【００３７】
例２〜４に対する序論
例２〜４は、異なった種類のメンブラン系を使用し、様々なハロゲンおよび関連する濃度に対する露出を評価する。重要な性能パラメータ、例えば透過液(permeate)フラックス、規格化された透過液流量、および塩拒絶百分率、はメンブラン系性能を決定するための指針である。透過液フラックスとも呼ばれることが多い透過液流量は、単位時間あたりの単位メンブラン表面積あたりの流動体積で測定する。塩拒絶百分率とは、特定のメンブランが除去できる固体の量を意味する。温度補正係数における規格化された透過液流量ファクターは、標準温度２５℃を基準とする。この補正ファクターは、季節的な、または供給水の変化により起こる可能性がある温度変動を説明する。新しいポリアミドメンブラン、例えばこれらの３例で使用するメンブラン、は、最初に試験し、基線性能曲線を作成する。基線を確率することは、将来の作動パラメータをこの初期基線データと比較するので、非常に重要である。これを規格化という。性能を監視するのに使用する規格化されたデータは、系の性能低下を示唆する。規格化された透過液流量または塩拒絶の１０％低下および／または差圧の２０％上昇は、メンブランの汚染を示し、オフライン洗浄プログラムまたはメンブラン交換の必要性を示唆する。
【００３８】
例２  平板試験セル（ＦＰＴＣ）
この装置は、ＲＯメンブランの小さな部分を現実的な圧力下で試験するように設計されている。（図２−１は、平セル装置を図式的に示す）
この装置は、典型的には下記の目的に使用する。
添加剤／メンブラン相容性の承認
スケール抑制剤、生物学的抑制剤の評価
操作条件
メンブランの種類：  薄膜複合材料(HR98PP)
(Danish Separations Systems AS)
メンブランサイズ：  ２０ｘ２０ｃｍ（注文時）
１５ｘ２０ｃｍ（ＦＰＴＣで使用）
監視パラメータ：    透過液流量
総ハロゲン
透過液導電率
ｐＨ
水の種類：          塩化ナトリウム塩水：ＴＤＳ  ３５，０００ｍｇ／Ｌ
供試物質：          ブロモクロロジメチルヒダントイン（ＢＣＤＭＨ）、
BromiCide（登録商標）、BioLab, Inc.から
次亜塩素酸ナトリウム（漂白剤）
ハロゲン測定に使用した方法：ハロゲンの量を監視するために、ＤＰＤ（Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン）試験キットを使用した。
ハロゲン使用量範囲０〜１．０ｍｇ／Ｌ（総塩素）０〜２．５ｍｇ／Ｌ（遊離ハロゲン）
【００３９】
結果／結論
図２−２および２−３を比較して分かるように、透過液フラックスがＢＣＤＭＨにより受ける影響は、次亜塩素酸ナトリウムによる影響よりもはるかに小さい。次亜塩素酸ナトリウムを供給した時、低使用量レベルでも、透過液フラックス率は直ちに低下するのに対し、ＢＣＤＭＨ透過液フラックス率の低下は、はるかに緩やかである。
【００４０】
例３  海水ＲＯ現場試験
操作条件
図３−１は、現場試験装置を図式的に示す全体図である。
水の種類：          海水（大西洋）
供試物質：          ブロモクロロジメチルヒダントイン（ＢＣＤＭＨ）、
BromiCide（登録商標）Gel、BioLab, Inc.から
回収率：            ４３％
原料圧：            ８３０ｐｓｉｇ（５７ｂａｒｇ）
濃縮液圧：          ７９０ｐｓｉｇ（５４ｂａｒｇ）
ＢＣＤＭＨ投入：    間欠的
【００４１】
St. Croix, USVIにおける現場試験
実験室試験と同時に、より現実的な研究を市販のメンブラン素子で行った。
メンブランの種類：  薄膜複合材料(Koch TFC（登録商標）2822SS Seawater Membranes)
素子の大きさ：      ８”ｘ４０”
監視するパラメータ：原料／透過液／濃縮液流
原料／濃縮液圧
総ハロゲン
原料／透過液導電率
ｐＨ
ハロゲン測定に使用した方法：ハロゲンの量を監視するために、ＤＰＤ（Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン）試験キットを使用した。
【００４２】
結果／結論
・図３−２は、規格化された透過液流量が現場試験の経過の中で僅かに増加していることを示す。メンブラン表面がハロゲンにより損傷を受けた場合、規格化された透過液流量が大幅に増加したと予想される。従って、ＢＣＤＭＨ処理によりメンブランの重大な損傷は起きなかったと結論付けることができる。
・図３−３に示すように、規格化された塩拒絶率は安定していた。これも、ＢＣＤＭＨを供給した時に悪影響が認められなかったことを示している。メンブラン表面が損傷を受けた場合、塩通過量が上昇し、塩拒絶が低下することが予想される。
【００４３】
例４  海水ＲＯパイロットプラント試験
パイロットプラント試験を英国、North WalesのAmlwc, Angleseyで行った。図４−１は、現場試験装置を図式的に示す全体図である。
操作条件
メンブランの種類１：薄膜複合材料(Hydranautics SWC2-4040)
素子の大きさ：      ４”ｘ４０”
監視するパラメータ：原料／透過液／濃縮液流
原料／濃縮液圧
総ハロゲン
原料／透過液導電率
ｐＨ
ハロゲン測定に使用した方法：ハロゲンの量を監視するために、ＤＰＤ（Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン）試験キットを使用した。
細菌監視：  海水およびＲＯ原料水の細菌レベルを監視するために、栄養寒天ディップスライドを使用した。
操作条件
水の種類：          海水（アイルランド海）
供試物質：          ブロモクロロジメチルヒダントイン（ＢＣＤＭＨ）、
BromiCide（登録商標）Gel、BioLab, Inc.から
回収率：            ２５％
原料圧：            ６５ｂａｒｇ（９４３ｐｓｉｇ）
濃縮液圧：          ６０ｂａｒｇ（８７０ｐｓｉｇ）
ＢＣＤＭＨ投入：    連続的
【００４４】
結果／結論
図４−２および４−３は、HydranauticsメンブランをＢＣＤＭＨに露出することにより、規格化された透過液および塩拒絶％は低下しなかったことを示している。最初の汚泥汚染による問題が、ＢＣＤＭＨを系の中に導入する前に、これらの監視パラメータの両方で低下を引き起こし、この傾向が同じ率で続いた。これは、ＢＣＤＭＨがこれら２つの特性に悪影響を及ぼしていないことを示している。
細菌監視の結果は、原料海水が細菌に感染しているが、ＢＣＤＭＨを投入したＲＯ供給水は清浄であることを示している。これは、ＲＯパイロットプラントにおける試験期間全体を通して、ＢＣＤＭＨの生物汚染を抑制する能力を明らかに示している。
【００４５】
総合的結論
上記４例のそれぞれに示されているように、ＢＣＤＭＨは、次亜塩素酸ナトリウムよりも、ポリアミド表面に対する相容性がはるかに高いことが明らかである。
【００４６】
上記のことから、他の変形および修正は、当業者には明らかであり、付随する請求項に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１−１】処理したポリアミド繊維の引張強度と露出時間の関係を示すグラフである。
【図１−２】処理したポリアミド繊維の伸び％と露出時間の関係を示すグラフである。
【図１−３】処理したポリアミド繊維のヤング率と露出時間の関係を示すグラフである。
【図２−１】本発明の試験に使用する平板試験セルを図式的に示すフローダイアグラムである。
【図２−２】ＢＣＤＭＨ含有量と透過液フラックスをプロットしたグラフである。
【図２−３】透過液フラックスに対する影響と次亜塩素酸ナトリウム含有量の関係を示すグラフである。
【図３−１】本発明の方法を実行するためのSt. Croix, Virgin Islands逆浸透施設を図式的に示すフローダイアグラムである。
【図３−２】ＢＣＤＭＨを加えた場合の透過液濃度と時間の関係を示すグラフである。
【図３−３】塩拒絶百分率と時間の関係を示すグラフである。
【図４−１】別の場所にある逆浸透施設を図式的に示すフローダイアグラムである。
【図４−２】透過液流量と時間の関係を示すグラフである。
【図４−３】塩拒絶百分率と時間の関係を示すグラフである。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【国際調査報告】
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