(57)【要約】第１の疎水性成分と第２の親水性成分とを備える、水性流体を処理するための混合ポリマー膜。そのような膜を含むフィルター。そのような膜に水を向かわせることによって汚染物質を所望の精製レベルまで除去すべく、源水などの水性流体を処理する方法。以上を開示するものである。
2005524521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理されるべき水性流体の流れを、上流表面及び下流表面を有する混合ポリマー膜を通過するように向かわせるステップであって、前記膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、前記第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分よりも親水性が高く、前記上流表面において前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分に対して、前記膜中における前記第２のポリマー成分の前記第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在する、前記ステップと、
前記水性流体が前記膜を通過する流れを停止させるステップと、
前記膜を洗浄するステップと、
処理されるべき更なる水性流体の流れを前記膜を通過するように向かわせるステップと、
を備える、水性流体の処理方法。
【請求項２】
処理されるべき水性流体の流れを、上流表面及び下流表面を有する混合ポリマー膜を通過するように向かわせるステップであって、前記膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、前記第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分よりも親水性が高く、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分に対して、前記膜の前記表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する、前記ステップと、
前記水性流体が前記膜を通過する流れを停止させるステップと、
前記膜を洗浄するステップと、
処理されるべき更なる水性流体の流れを前記膜を通過するように向かわせるステップと、
を備える、水性流体の処理方法。
【請求項３】
流入水性流体を、内面と、外面と、ボアとを有する混合ポリマー中空繊維膜に通して、流出水性流体を得るステップを備え、
前記流出水性流体が、前記流入水性流体よりも、望ましくない材料を低濃度で含有し、
前記中空繊維膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、前記第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分よりも親水性が高い、
水性流体の処理方法。
【請求項４】
前記流入水性流体を前記膜の前記外面を通過するように向かわせるステップと、前記流出水性流体を前記内面に沿って前記膜のボアに通過させるステップとを備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記膜が多孔質膜を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記膜が半透膜を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
上流表面及び下流表面を有する混合ポリマー膜を備える膜であって、
前記膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、前記第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分よりも親水性が高く、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分に対して、前記膜の前記表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する、膜。
【請求項８】
上流表面及び下流表面を有する混合ポリマーのひだ状膜を備える膜であって、
前記膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、前記第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分よりも親水性が高い、膜。
【請求項９】
内面及び外面、並びに前記内面によって画成されるボアを有する混合ポリマー中空繊維膜を備える膜であって、
前記膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、前記第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分よりも親水性が高く、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分に対して、前記膜の前記表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する、膜。
【請求項１０】
内面及び外面、並びに前記内面によって画成されるボアを有する混合ポリマー中空繊維膜を備える膜であって、
前記膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、前記第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分よりも親水性が高く、前記内面又は前記外面において前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分に対して、前記膜中における前記第２のポリマー成分の前記第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在する、膜。
【請求項１１】
前記内面において前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分に対して、前記膜中における前記第２のポリマー成分の前記第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在する、請求項９又は１０に記載の膜。
【請求項１２】
前記外面において前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分に対して、前記膜中における前記第２のポリマー成分の前記第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在する、請求項９又は１０に記載の膜。
【請求項１３】
前記膜が多孔質膜を含む、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の膜。
【請求項１４】
前記膜が半透膜を含む、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の膜。
【請求項１５】
上流多孔質表面及び下流多孔質表面を有する多孔質混合ポリマー膜と、
前記膜の前記下流多孔質表面と隣接する支持層又は排液層と、
を備え、
前記膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、前記第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分よりも親水性が高い、フィルターエレメント。
【請求項１６】
前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分に対して、前記膜の前記表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する、請求項１５に記載のフィルターエレメント。
【請求項１７】
前記膜の前記上流多孔質表面と隣接する支持層又は排液層を更に備える、請求項１５又は１６に記載のフィルターエレメント。
【請求項１８】
前記膜の前記下流多孔質表面と隣接する排液層と、前記排液層の下流の支持層とを備える、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のフィルターエレメント。
【請求項１９】
前記膜の前記上流多孔質表面と隣接する追加の排液層と、前記追加の排液層の上流の追加の支持層とを更に備える、請求項１８に記載のフィルターエレメント。
【請求項２０】
ひだ状膜を備える、請求項７に記載の膜。
【請求項２１】
前記膜が支持付き膜である、請求項７、８及び２０のいずれか一項に記載の膜。
【請求項２２】
前記膜がミクロ多孔質膜である、請求項７、８、２０及び２１に記載の膜。
【請求項２３】
前記膜がナノ多孔質膜である、請求項７、８，２０及び２１のいずれか一項に記載の膜。
【請求項２４】
前記膜が約２μｍ以下の除去定格を有する、請求項７、８及び２０〜２２のいずれか一項に記載の膜。
【請求項２５】
前記膜が約２μｍ以下の除去定格を有する、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のフィルターエレメント。
【請求項２６】
流入水性流体を、上流表面及び下流表面を有する多孔質混合ポリマーのひだ状膜に通して、流出水性流体を得るステップを備える、水性流体の処理方法であって、
前記流出水性流体が、前記流入水性流体よりも低濃度で望ましくない材料を含有し、
前記ひだ状膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、前記第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を有し、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分よりも親水性が高い、水性流体の処理方法。
【請求項２７】
流入水性流体を、上流表面及び下流表面を有する多孔質混合ポリマーの支持付き膜に通して、流出水性流体を得るステップを備える、水性流体の処理方法であって、
前記流出水性流体が、前記流入水性流体よりも低濃度で望ましくない材料を含有し、
前記支持付き膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、前記第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分よりも親水性が高く、前記上流表面において前記第２のポリマー成分が、前記第１のポリマー成分に対して、前記膜中における前記第２のポリマー成分の前記第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在する、水性流体の処理方法。
【請求項２８】
前記水性流体が前記膜を通過する流れを停止させるステップと、
前記膜を洗浄するステップと、
更なる水性流体の流れを前記膜を通過するように向かわせるステップと
を更に備える、請求項３、４、２６及び２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記膜を洗浄するステップが、前記膜を逆洗することを含む、請求項１又は２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記膜を洗浄するステップが、前記膜を化学的に処理することを含む、請求項１、２８及び２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記膜を洗浄するステップが、前記膜を空気洗浄することを含む、請求項１及び２８〜３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
記水性流体が前記膜を通過する流れを停止させるステップと、前記膜を洗浄するステップと、更なる水性流体の流れを前記膜を通過するように向かわせるステップとを２回以上含む、請求項１及び２８〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記水性流体中の汚染物質を所望の精製レベルまで除去するステップを含む、請求項１〜６及び２６〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記水性流体が源水を備える、請求項１〜６及び２６〜３４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連特許出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本願は、２００２年５月３日に提出された米国仮特許出願第６０／３７７，２１０号明細書における利益を主張するものとし、当該明細書を参照することにより本明細書に援用する。
【発明の分野】
【０００２】
[0002]本発明は、流体、特に水性流体を処理するための濾過材及び方法に関し、特に、水の精製に使用される濾過材に関する。
【発明の背景】
【０００３】
[0003]濾過材は、粒子状物質、ウイルス、微生物、溶解物質、及び種々の他の汚染物質などの望ましくない物質を除去するために、源水処理（例えば、工業用源水処理又は都市の飲料水の処理）、及び廃水処理（例えば、工業廃水処理又は都市の廃水処理）に使用されてきた。しかし、このような濾過材には、種々の問題点があり、特に、例えば粒子状物質、微生物、及び有機物の蓄積や、濾過材上でのバイオフィルムの増殖によって生じる濾過材のファウリング（汚損）に関する問題点を有する。ファウリングによって、濾過材を通過する水の流速又は流束（すなわち、濾過材の単位面積当たりの流速）の低下が生じることがある。したがって、濾過材が汚れると、所定の流速において水を濾過材に通すために必要な圧力（例えば、圧力差又は膜間圧（ＴＭＰ））が必ず増加する。しかし、適用される圧力を増加させることができるが、濾過材又は濾過材を収容しているハウジングが損傷するレベルに圧力が到達する前に濾過を中断する必要がある（例えば、濾過材及び／又はフィルター装置をオフラインにする場合がある）。濾過を停止させた際、濾過材の洗浄又は交換が行われる。通常、濾過材の洗浄には、濾過材を通過又は横断する流体の正常な流れを逆方向にすること、又は運転中の流れと同じ方向で濾過材をフラッシングすることがあり、これによって蓄積した粒子状物質が濾過材（又は複数の濾過材）の上流表面から除去されて移動して、濾過材を通過する流束が少なくとも部分的に回復される。一部の洗浄プロトコルは濾過材の化学的処理を含む。しかし、急速にファウリングする濾過材、及び／又は、洗浄が困難である濾過材は、非効率的であり、水処理の費用が増加する。
【０００４】
[0004]水の精製に使用される他の従来の濾過材、例えば、炭素、無煙炭、砂、及び／又は砂利などの１種類以上の濾過材を含む粒状フィルターは、多くの他の問題点を有する。例えば、これらの濾過材は、大きなベッド（床）に含まれる大量の材料を必要とし、これらの濾過材の洗浄及び／又は交換のためにフィルターをオフラインにするための費用及び中断時間は莫大なものとなりうる。
【０００５】
[0005]本発明は、従来技術の問題点の少なくとも一部を改善するものである。本発明のこれらの利点及びその他の利点は、以下に記載される説明により明らかとなるであろう。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]本発明の一実施形態においては、水性流体の処理方法は、上流表面及び下流表面を有する多孔質混合ポリマー膜又は半透性混合ポリマー膜に流体を向かわせるステップを備える方法であり、この膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分が、第１のポリマー成分よりも親水性が高くなっている、方法として提供される。いくつかの実施形態において、１つの面において第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜中における第２のポリマー成分の第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在する。別の実施形態においては、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜の表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する。好ましくは、本発明の方法の実施形態は、処理されるべき水性流体の膜を通過する流れを停止させるステップと、膜を洗浄するステップと、水性流体の膜を通過する流れを再開するステップとを含む。より好ましい実施形態においては、処理されるべき水性流体は源水であり、本発明の方法は、流体中の汚染物質を除去して所望のレベルで精製された水を得るステップを含む。
【０００７】
[0007]本発明の実施形態によると、混合ポリマー膜は、平面、ひだ状、中空円筒などの種々の形状を有することができる。
【０００８】
[0008]本発明の一実施形態による膜は、内面及び外面、並びにボアを有する混合ポリマー中空繊維膜を備え、この膜は、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分よりも親水性が高いものとなっている。内面又は外面において第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜中における第２のポリマー成分の第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在しうる。別の実施形態においては、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜の表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する。
【０００９】
[0009]本発明の別の実施形態による膜は、上流表面及び下流表面を有する混合ポリマー膜を備え、この膜は、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分よりも親水性が高く、第２のポリマー成分が、第１のポリマー成分に対して、膜の表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する。
【００１０】
[0010]本発明の更に別の実施形態によるフィルターエレメントは、上流表面及び下流表面を有する混合ポリマー膜と、膜の少なくとも１つの面に隣接する少なくとも１つの支持層又は排液層とを備え、この膜は、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分よりも親水性が高くなっている。支持層又は排液層は、膜の上流表面及び／又は下流表面と隣接することができ、いくつかの実施形態においては、第１の支持層又は排液層は膜の上流表面と隣接し、第２の支持層又は排液層は膜の下流表面と隣接する。フィルターエレメント（又はフィルターエレメントを含むフィルター）は少なくとも１つの追加の層を更に備えることができ、例えば、フィルターは、少なくとも１つの排液層（例えば、膜の１つの表面と隣接する）及び少なくとも１つの支持層（例えば、膜と面していない排液層の表面に隣接する）を更に備えることができる。実施形態は、膜の上流及び下流に支持及び排液層を含むことができる。
【００１１】
[0011]本発明の実施形態は、水性流体、特に源水を処理するためのフィルターモジュール、フィルターカートリッジ、フィルター組立体、及びシステムも含む。本発明の好ましい実施形態によると、本発明の膜、フィルターエレメント、モジュール、カートリッジ、及び組立体は、洗浄可能であり、再利用可能である。
【発明の詳細説明】
【００１２】
[0013]本発明の一実施形態によると、水性流体の処理方法は、処理されるべき水性流体の流れを、上流表面及び下流表面を有する混合ポリマー膜を通過するように向かわせるステップであって、その膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分が、第１のポリマー成分よりも親水性が高く、上流表面において第２のポリマー成分が、第１のポリマー成分に対して、膜中における第２のポリマー成分の第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在する、前記ステップと；  水性流体が膜を通過する流れを停止させるステップと；  膜を洗浄するステップと；  処理されるべき更なる水性流体の流れを膜を通過するように向かわせるステップとを備える。
【００１３】
[0014]本発明によって提供される水性流体の処理方法の別の実施形態は、処理されるべき水性流体の流れを、上流表面及び下流表面を有する混合ポリマー膜を通過するように向かわせるステップであって、その膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分が、第１のポリマー成分よりも親水性が高く、第２のポリマー成分が、第１のポリマー成分に対して、膜の表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する、前記ステップと；  水性流体が膜を通過する流れを停止させるステップと；  膜を洗浄するステップと；  処理されるべき更なる水性流体の流れを膜を通過するように向かわせるステップとを備える。
【００１４】
[0015]更に別の実施形態においては、水性流体の処理方法は、流入水性流体を、内面と、外面と、ボアとを有する混合ポリマー中空繊維膜に通して、膜の表面を通過する流出水性流体を得るステップを備えるものであり、流出水性流体は、流入水性流体よりも低濃度で望ましくない材料を含有し、中空繊維膜は、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分よりも親水性が高くなっている。
【００１５】
[0016]本発明の別の実施形態によると、内面及び外面、並びに内面によって画成されるボアを有する混合ポリマー中空繊維膜を含む膜であって、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分が、第１のポリマー成分よりも親水性が高く、第２のポリマー成分が、第１のポリマー成分に対して、膜の表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する、膜が提供される。
【００１６】
[0017]別の実施形態においては、混合ポリマー中空繊維膜は、内面及び外面、並びに内面によって画成されるボアを有するものであり、この膜は、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分よりも親水性が高く、内面又は外面において第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜中における第２のポリマー成分の第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在する。
【００１７】
[0018]別の実施形態によると、上流表面及び下流表面を有する混合ポリマー膜を備える膜であって、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分が、第１のポリマー成分よりも親水性が高く、第２のポリマー成分が、第１のポリマー成分に対して、膜の表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する、膜が提供される。
【００１８】
[0019]好ましくは、第２のポリマー成分が、疎水性で水不溶性の主鎖及び親水性（より好ましくは低分子量）側鎖を含む櫛型ポリマーを備える。
【００１９】
[0020]本発明による膜のいくつかの実施形態においては、第１のポリマー成分はハロポリオレフィン（例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ））を含み、第２のポリマー成分は、ハロポリオレフィン主鎖（例えばＰＶＤＦ主鎖）又はアクリル酸メチル主鎖を含む櫛型ポリマーを包含する。又は、第１のポリマー成分はポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を含み、第２のポリマー成分は、ＰＡＮ主鎖を含む櫛型ポリマーを含む。或いは、第１のポリマー成分はスルホンを含み、第２のポリマー成分は、スルホン主鎖を含む櫛型ポリマーを包含する。
【００２０】
[0021]本発明による膜の実施形態は、半透性であってよいし、又は多孔質、典型的にはミクロ多孔質であってもよい。
【００２１】
[0022]本発明の好ましい実施形態においては、前述の少なくとも１つの混合ポリマー膜を備える少なくとも１つのフィルターエレメントが提供される。いくつかの実施形態においては、フィルターエレメントは、少なくとも１つの追加層、好ましくは支持層及び／又は排液層を更に備える。支持層又は排液層は、混合ポリマー膜の下流表面及び／又は上流表面に隣接することができる。いくつかの実施形態においては、フィルターエレメント（又は、より典型的には、フィルターエレメントを含むフィルター）は、複数の支持層及び／又は排液層を更に備える。例えば、支持層及び排液層を、膜の上流又は下流に配置することができる。
【００２２】
[0023]本発明による膜を製造する方法の一実施形態は、少なくとも第１及び第２の混和性ポリマー成分の混合物と、溶媒とを含む組成物を提供するステップと、非溶媒を組成物と混合してキャスティング溶液を得るステップと、キャスティング溶液をシートの形態にキャスティングするステップと、非溶媒を除去するステップと、膜を回収するステップとを備える。
【００２３】
[0024]一実施形態においては、中空繊維膜を製造する方法は、少なくとも第１及び第２の混和性ポリマー成分の混合物と、溶媒と、場合によっては孔隙形成剤及び非溶媒の少なくとも１種類とを含む粘稠性ポリマー溶液を包含する紡糸原液を提供するステップと、原液を中空予備繊維の形態でノズルから押し出すステップであって、予備繊維が内面及び外面を有するステップと、予備繊維の外面を凝固媒体と接触させるステップと、予備繊維を外面から内面まで凝固させて混合ポリマー中空繊維膜を得るステップとを備える。
【００２４】
[0025]フィルター本発明の一実施形態により提供されるフィルターは、第１のフィルターエレメント及び第２のフィルターエレメントを備えるものであり、第１のフィルターエレメントは、多孔質混合ポリマー膜を備える中空フィルターエレメントを備え、その膜は、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分よりも親水性が高く、第２のフィルターエレメントは、少なくとも１つの多孔質中空繊維膜を備え、第２のフィルターエレメントは、第１のフィルターエレメントの中空部分内に配置される。好ましくは、第２のフィルターエレメントは、２つ以上の中空繊維膜を備え、いくつかの実施形態においては、これらの中空繊維膜は混合ポリマー膜を備える。
【００２５】
[0026]本発明の一実施形態によるフィルターモジュールは、２つ以上の半透性の又は多孔質混合ポリマー中空繊維膜を備えるフィルターエレメントを具備するものであり、それぞれの膜は、内面及び外面、並びに内面によって画成されるボアを有し、かつ、その膜は、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分よりも親水性が高くなっている。
【００２６】
[0027]別の実施形態においては、２つ以上の半透性又は多孔質の混合ポリマー膜を備えるフィルターエレメントを具備するフィルターカートリッジであって、それぞれの膜が上流表面及び下流表面を有し、かつ、その膜が第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分が第１のポリマー成分よりも親水性が高い、フィルターカートリッジが提供される。
【００２７】
[0028]本発明の一実施形態による水性流体を処理するためのフィルター組立体は、処理されるべき水性流体を受け入れる入口と、処理した水性流体を排出する出口と、入口と出口との間にある混合ポリマー膜を備える少なくとも１つのフィルターエレメントとを含むハウジングを備える。フィルター組立体が濾過のクロスフローモードで作動する実施形態においては、ハウジングは、処理されるべき水性流体を受け入れるプロセス流体又は供給流体の入口と、フィルターエレメントを通過して処理された流体の一部が排出される濾液又は透過液出口と、フィルターエレメントを通過しなかった流体部分を排出する保持液出口とを含む。いくつかの実施形態においては、フィルター組立体は、濾過のクロスフローモード及びデッドエンドモードの両方で作動させることができるが、組立体をデッドエンドモードで作動させる場合には、保持液出口を通過する保持液はほとんど又は全く存在しない。本発明によるフィルター組立体の実施形態は、２つ以上のフィルターカートリッジ又は２つ以上の中空繊維モジュールを備えることができる。
【００２８】
[0029]いくつかの実施形態においては、フィルター組立体は、システムの一構成要素であり、例えば当該システムは、処理されるべき水性流体を受け入れる入口と、処理された水性流体を排出する出口（クロスフローの用途では、濾液又は透過液出口、及び保持液出口）と、入口と出口との間にある混合ポリマー膜を含む少なくとも１つのエレメントを備える少なくとも１つのフィルター組立体とを備える。
【００２９】
[0030]本発明によれば、種々の水性流体を処理することができ、本発明の実施形態は、エレクトロニクス及び医薬産業用の超純水源の生成、並びに食品及び飲料（ビール及びワインが挙げられるが、これらに限定されるものではない）、並びにパルプ及び製紙産業における水性流体の処理を含む。処理可能なその他の水性流体としては、例えば、フォトレジスト、エッチャント、及びめっき浴（例えば、エレクトロニクス産業で使用される）が挙げられる。
【００３０】
[0031]水性流体、特に源水及び廃水の精製は、望ましくない物質又は汚染物質（限定するものではないが粒子状物質、ヒト及び動物の排泄物、細菌及び／又は原生動物などの種々の生体物質、例えば、Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ、及びＧｉａｒｄｉａ（これらの接合子嚢及び／又は嚢子を含む）、及び／又は、ウイルスなど）、並びに有害又は有毒な化学元素及び化合物などの種々の化学物質（種々の無機物質（例えば、リン、窒素、金属類、例えば鉄、マンガン、及びヒ素）並びに種々の有機化合物など）の除去を含むことが好ましい。好ましくは、精製は、濁度を制御すること、例えば、飲用に使用される濾過した水の濁度を、任意の月の毎日の試料の９５％で１比濁計濁度単位（ＮＴＵ）以下、より好ましくは０．３ＮＴＵ以下、更により好ましくは任意の月の毎日の試料の９５％で０．０５ＮＴＵ以下にすることを含む。
【００３１】
[0032]本発明は、好ましくは、都市飲用水などの源水、湖、河川、貯水池、地上水、地下水、及び雨水流出などの天然源からの水、又は工業用源水又は廃水の処理に使用することができる。源水は、工業的に使用した後に精製などが行われた処理廃水を含んでもよい。
【００３２】
[0033]本発明の実施形態は、飲用又は非飲用の目的で使用される水を処理するための膜、フィルターエレメント、フィルター、フィルター組立体、システム、及び方法を含む。したがって、本発明の実施形態は、好ましくは飲用の、都市水などの地上水、地下水、又は貯水池の水などの源水の処理を含む。本発明の他の実施形態は、廃水の処理を含み、そのため、飲用には精製された水が適している場合があり、又は他の非飲用の目的で再利用することができる。廃水としては、意図する目的ですでに使用されており、現在の形態では意図する用途にはもはや適していないあらゆる種類の水があげられる。例えば、廃水としては、下水などの都市廃水、又は工業プロセスで生じる廃水などの工業廃水を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
[0034]好ましくは、本発明の膜及びフィルターエレメント、並びにフィルター、フィルター組立体、フィルターカートリッジ、及びフィルターモジュールが洗浄可能であり、より好ましくは洗浄可能かつ再利用可能である。例えば、あるフィルターエレメントは、連続使用数年以上の予想寿命を有し、ある用途では連続使用約６〜８年又はそれを超える予想寿命を有し、少なくとも１回、より典型的にはフィルターエレメントの寿命の間に毎日数回洗浄可能である。典型的には、本発明のフィルター、フィルターカートリッジ、及びフィルターモジュールは、廃棄可能であり、交換可能である。
【００３４】
[0035]種々の構造のフィルターエレメント及びフィルターを本発明で使用することができるが、後述するように、少なくとも１つのフィルターエレメントは、多孔質又は半透性の混合ポリマー膜、例えば、フラットシート、ひだ状シート（国際公開公報第００／１３７６７号パンフレットに開示されるような、軸方向に延在する複数のひだを有するひだ状シートを含む）、中空円筒、らせん巻き構造、又は中空繊維を備える。
【００３５】
[0036]本発明のフィルターエレメントは、デッドエンド濾過及び／又はクロスフロー濾過に使用することができる。フィルターエレメントを通過する流れは、外部から内部に移動することができ、この場合、処理されるべき水性流体、好ましく源水が、最初にフィルターエレメントの外面と接触し、濾液又は透過液が濾過材を通過してフィルターエレメントの内面に到達する。あるいは、フィルターエレメントを通過する流れは、内部から外側に移動することもでき、この場合、水性流体が、最初にフィルターエレメントの内面と接触し、濾液又は透過液が濾過材を通過してフィルターエレメントの外面に到達する。フィルターエレメントが１つ以上の中空繊維を備えるクロスフロー濾過に関して例を挙げると、一実施形態は、処理されるべき水性流体を中空繊維膜の中央ボア内に向かわせるステップであって、この膜が内部多孔質表面及び外部多孔質表面を有する前記ステップと、内面から外面まで透過液を通過させるステップと、膜の内面及び中央ボアに沿って保持液を通過させるステップとを備える。別の実施形態は、処理されるべき水性流体を外部多孔質表面に向かわせるステップと、外面から内面まで膜の中央ボアに沿って透過液を通過させるステップと、膜の中央ボア内を通過せずに外面に沿って保持液を通過させるステップとを備える。
【００３６】
[0037]また、本発明のフィルターエレメント及び／又はフィルターは、追加の層又はエレメントを含む複合体を備えることができ、かつ／又は、フィルターは、濾過材と流体連絡する追加の層、例えば支持層及び／又は排液層及び／又はクッション層を更に備えることができる。
【００３７】
[0038]少なくとも１つのフィルターエレメントに使用される濾過材であって、そのフィルターエレメントが、固体、ゲル、又は微生物などの粒子を除去することによる水の精製、及び／又は、イオンや有機化合物又は無機化合物などの化学物質の除去又は不活性化による水の精製に適している前記濾過材は、第１の表面及び第２の表面（例えば、上流表面及び下流表面、又は内面及び外面）を有する多孔質又は半透性の混合ポリマー膜を備える。
【００３８】
[0039]いくつかの実施形態においては、本発明の混合物は、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分とを含み、第２のポリマーは第１のポリマーよりも親水性が高く、第１及び第２のポリマー成分は室温で互いに混和性である。好ましくは、これらのポリマー成分は相溶性であり、すなわち、第２のポリマー成分が第１のポリマー成分と相分離しない。いくつかの実施形態においては、１つの表面（好ましくは、処理されるべき水性流体と接触する第１の表面）において第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜中における第２のポリマー成分の第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在する。別の実施形態においては、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜の表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する。
【００３９】
[0040]本発明の別の実施形態によると、本発明の混合物は、第１の、比較的低い凝集エネルギーのポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合う第２の比較的高い凝集エネルギーのポリマー成分とを含み、第１及び第２のポリマー成分が室温で互いに混和性である。好ましくは、これらのポリマー成分は相溶性である。典型的には、１つの表面において第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜中における第２のポリマー成分の第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在するが、いくつかの実施形態においては、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜の表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する。
【００４０】
[0041]更に別の実施形態においては、本発明の混合物は、水に対する親和性を有する第１及び第２のポリマー成分を含み、第１及び第２のポリマー成分は絡み合っており、室温で互いに混和性である。好ましくは、これらのポリマー成分は相溶性である。典型的には、ポリマー膜の１つの表面は、膜中の第１及び第２のポリマー全体の平均水親和性よりも高い水親和性を有するが、いくつかの実施形態においては、ポリマー膜は、膜の表面及び全体で実質的に均一の水親和性を有する。
【００４１】
[0042]典型的には、第１及び第２のポリマー成分は、室温及び使用温度において、熱力学的に混和性であり、溶融物として相溶性となることができる。典型的には、第１及び第２のポリマー成分は、それぞれ重量平均分子量が少なくとも約５，０００であり、好ましくは、第２のポリマー成分の重量平均分子量が少なくとも約１０，０００であり、より好ましくは少なくとも約１５，０００である。第１及び第２のポリマー成分は異なる官能性を有することができる。
【００４２】
[0043]前述したように、いくつかの実施形態においては、１つの表面において第２のポリマー成分が、第１のポリマー成分に対して、膜中における第２のポリマー成分の第１のポリマー成分に対する全体的な比率よりも高い比率で存在する、又はポリマー膜の１つの表面が、膜中の第１及び第２のポリマー全体の平均水親和性よりも高い水親和性を有する。しかし、ある別の実施形態においては、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜の表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する、又はポリマー膜が、膜の表面及び全体で実質的に均一の水親和性を有する。典型的には、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜の表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する実施形態において、上流及び下流表面における膜中の第２のポリマー成分の濃度は、約６モル％を超えて変動することがない。いくつかの実施形態においては、上流及び下流表面における膜中の第２のポリマー成分の濃度は、約４モル％を超えて変動することがない。
【００４３】
[0044]本発明によると、種々の第１及び第２のポリマー成分を使用することができる。ポリマー成分のポリマーの例としては、例えばハロポリマー、すなわち、１つの繰り返し単位当たりに１つ以上のハロゲン原子を含有するポリマーが挙げられる。このハロゲン原子は同種であってもよいし、異種であってもよい。フッ素化ポリマー、例えば、フルオロポリオレフィン、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、又はヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとのコポリマーが特に好ましい。ハロポリオレフィンは、ホモポリマー又はコポリマーであってよく、例えば、２種類以上のハロオレフィンのコポリマー、又はハロオレフィンと、例えば、エチレン、プロピレン、又はブチレンなどの非ハロオレフィンとのコポリマー、長鎖、線状、又は非高度分岐のポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スルホン（芳香族ポリスルホン、例えば、ポリエーテルスルホン、ビスフェノールＡポリスルホン、ポリアリールスルホン、及びポリフェニルスルホンなどのポリスルホンを含む）、及びポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を含むメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）などのアクリレートであってよい。
【００４４】
[0045]好ましくは、第１のポリマー成分は、長鎖、線状又は非高度分岐のハロポリマー、すなわち、１つの繰り返し単位当たりに１つ以上のハロゲン原子を含有するポリマーを備える。このハロゲン原子は同種であってもよいし、異種であってもよい。フッ素化ポリマーが特に好ましい。一実施形態においては、第１のポリマー成分は、フルオロポリオレフィン、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、又はヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとのコポリマーを備える。このハロポリオレフィンは、ホモポリマー又はコポリマーであってよく、例えば、２種類以上のハロオレフィンのコポリマー、又はハロオレフィンと、例えば、エチレン、プロピレン、又はブチレンなどの非ハロオレフィンとのコポリマーであってよい。第１のポリマー成分のポリマーの他の例としては、前述したような長鎖、線状、又は非高度分岐のポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スルホン（芳香族ポリスルホン、例えば、ポリエーテルスルホン、ビスフェノールＡポリスルホン、ポリアリールスルホン、及びポリフェニルスルホンなどのポリスルホンを含む）、及びポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を含むメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）などのアクリレートが挙げられる。
【００４５】
[0046]第２のポリマー成分は、櫛型ポリマーを含み、非線状ポリマー（イオン性又は非イオン性）、より好ましくは第１のポリマーと相溶性である比較的高分子量の分岐ポリマーを含んでもよい。例えば、第２のポリマー成分は、アクリレート、より好ましくは、アクリレート又はメタクリレートモノマーを含むホモポリマー、又は２種類以上のアクリレート又はメタクリレートモノマーを含むランダムコポリマーであってもよく、少なくとも１種類のモノマーが、ホモポリマー又はコポリマーに親水性を付与する親水性側鎖を含む。この側鎖は、本質的にあらゆる親水性部分であってもよく、例えば、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、又はポリエチレングリコールなどのポリアルキレンオキシドなどであってもよい。例えば、−ＣＯＯＨ及び−ＮＨ３などの種々の側鎖末端が適切であり、好ましい鎖末端は−ＯＨ又は−ＯＣＨ３である。第２のポリマー成分は好ましくは水に対して不溶性であり、第１のポリマー成分との絡み合いを維持するために十分大きな分子量を有する。
【００４６】
[0047]いくつかの実施形態においては、第１及び第２のポリマー成分がアクリレート成分であり、それぞれが式ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）（ＣＯＯＲ２）を有する１種類以上のモノマーの重合生成物であり、式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ、水素、炭化水素基、複素環式基、アルケニルオキシアルキル、アルコキシアルキル、アリールオキシ、置換炭化水素基、及びアルコール基から選択され、Ｒ１とＲ２とは同種であっても、異種であってもよい。アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、アリール、アルカリール、アラルキルなどの炭化水素基を選択することができる。このような基の例は、メチル、プロペニル、エチニル、シクロヘキシル、フェニル、トリル、ベンジル、ヒドロキシエチルなどである。典型的には、Ｒ１は、水素、及びメチル、エチル、プロピルなどの一般的な種類の低級アルキル基からなる群より選択される。Ｒ２は、典型的には１〜２４個の炭素原子、いくつかの実施形態においては１〜１８個の炭素原子を有するアルキル基、典型的には２〜４個の炭素原子を有するアルケニル基、典型的には１〜８個の炭素原子を有し、場合により、より典型的には窒素原子上が典型的には１〜４個の炭素原子を有する２つのアルキル基で置換されたアミノアルキル基、典型的には１〜４個の炭素原子を有し、置換基として５又は６員複素環を有するアルキル基、典型的には最大１２個の炭素原子を有するアリルオキシアルキル基、典型的には合計２〜１２個の炭素原子を有するアルコキシアルキル基、典型的には７〜１２個の炭素原子を有するアリールオキシアルキル基、典型的には最大１０個の炭素原子を有するアラルキル基、あるいは、アクリル系成分の重合を妨害しない置換基を有する類似のアルキル基又はアラルキル基であってもよい。
【００４７】
[0048]第１のポリマー成分は、例えば式ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）（ＣＯＯＲ２）（式中、Ｒ１がＨ又はＣＨ３であり、Ｒ２がＨ又はＣ１〜Ｃ８アルキルである）を有するモノマーの重合生成物であってもよい。第１のポリマー成分は、このような化学種と、Ｒ２がより長いが、好ましくはＲ２中に約４個以下の追加の単位を有する化学種とのランダムポリマーであってもよい。一実施形態においては、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分のモノマーを構成するモノマーと、Ｒ２がポリエチレングリコールであるモノマーとを含む共重合反応によって生成される。本発明のこの実施形態によるコポリマー組成物を生成する重合に適したモノマーの具体例としては、アクリロニトリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ドデシル、酢酸ビニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、及びアクリルアミドが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
[0049]本発明の成分を生成するために様々な種類の重合を利用することができる。例えば、アニオン重合、フリーラジカル重合、又はカチオン重合を利用することができる。
【００４９】
[0050]本発明による混合ポリマー膜のいくつかの実施形態は、臨界ぬれ表面張力（ＣＷＳＴ、米国特許第４．９２５，５７２号明細書に記載される）が少なくとも約７２ダイン／ｃｍ（約０．７２ｅｒｇ／ｍｍ２）である。別の実施形態においては、本発明による膜のＣＷＳＴが７２ダイン／ｃｍ未満であるが、例えば、圧力下（例えば、水性流体処理プロトコルにおいて従来使用される圧力）でぬれ性である。好都合なことに、膜（例えば、ＣＷＳＴが７２ダイン／ｃｍ以上である膜、又は圧力下でぬれ性である膜）のぬれ性は、膜を少なくとも１回、典型的には２回以上洗浄した後にも維持することができる。
【００５０】
[0051]種々のポリマー（種々の第１及び第２のポリマー成分を含む）を混合することで、本発明によるポリマー膜を含む少なくとも１つのフィルターエレメントを得ることができる。適切な混合物としては、米国特許第６，４１３，６２１号明細書、並びに国際公開公報第９８／０８５９５号パンフレット及び第９９／５２５６０号パンフレットに開示されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５１】
[0052]本発明の混合ポリマー膜は、例えばフラットシート、ひだ状シート、円筒、中空ひだ状、又は中空繊維などの種々の形態を有することができる。混合ポリマー膜の実施形態としては、等方性又は異方性、及び非対称の膜、並びに複合形態、支持付き、又は支持なしの膜が挙げられる。
【００５２】
[0053]本発明による混合ポリマー濾過材は、転相法によって生成されることが好ましい。転相は、例えば溶媒の蒸発、非溶媒の添加、溶液の冷却、追加のポリマーの使用、又はそれらの組み合わせによって実施することができる（例えば、Ｍｕｌｄｅｒ，Ｍ．，Ｂａｓｉｃ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ（１９９６），ｐｐ．７５−１４０；Ｋｅｓｔｉｎｇ，Ｒ．Ｅ．，ｅｔ  ａｌ．，Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ  Ｂｏｏｋ  Ｃｏ．（１９７１），ｐｐ１１６−１５７、を参照されたい）。転相は、例えば、エントロピー的、エンタルピー的、又はエントロピー及びエンタルピー的に誘導されることができる。したがって、例えば、少なくとも第１及び第２の混和性ポリマーの混合物と、溶媒（例えばジメチルホルムアミド（ＤＭＦ））と、場合によっては、孔隙形成剤（例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ））、湿潤剤（例えば界面活性剤）、及び少量の非溶媒（例えば、グリセリン、イソプロピルアルコール、又はアセト酢酸エチル（ＥＡＡ））の少なくとも１種類とを含有するキャスティング溶液などの組成物が、好ましくは高温において組み合わせ混合することによって調製される。得られた溶液を濾過して、不純物を濾過する。このキャスティング溶液を、シート又は中空繊維の形態にキャスティング又は押出する。溶媒の部分的な蒸発が起こってよい場合もいけない場合もある。キャスティング溶液、フィルム、又は押し出された予備繊維を、ポリマーと非混和性である非溶媒（例えば、水などの凝固媒体）と接触させる。この結果得られたシート又は繊維が、転相した膜として硬化又はゲル化する。このように硬化した膜を次に浸出させることによって、溶媒及び他の可溶性成分を除去する。
【００５３】
[0054]転相による中空繊維膜の製造は、溶融紡糸法、湿式紡糸法、又は乾湿式紡糸法を含む。乾湿式及び湿湿式紡糸法で中空繊維膜を製造する典型的な方法では、少なくと２種類の混和性ポリマーの混合物と、溶媒溶媒と、場合によっては孔隙形成剤、非溶媒、及び湿潤剤の少なくとも１種類とを含む粘稠性ポリマー溶液を、押出ヘッドから押し出す。均一な溶液又はコロイド分散液を得るためにポリマー溶液を十分混合して撹拌し、濾過し、押出ヘッドに入れる前に脱気する。ボア注入流体を、押出ヘッドの内部オリフィスから圧送する。乾湿式紡糸法では、押出ヘッドから押し出した予備繊維を、空気又は制御された雰囲気に短時間置いた後、非溶媒浴に浸漬して、壁厚さ全体の反応を停止させて、繊維を回収する。湿湿式紡糸法では、押し出した予備繊維は、空気又は制御された雰囲気に置かず、例えば、押出ヘッドから直接非溶媒浴に通して、壁厚さ全体の反応を停止させることができる。
【００５４】
[0055]例えば、孔隙形成剤及び／又は非溶媒をキャスティング溶液又は紡糸原液中に使用することによって、孔隙構造を制御することができる。あるいは、又はこれに加えて、例えば、環境のｐＨ（例えば、キャスティング溶液又はフィルムと接触する非溶媒のｐＨ、又は予備繊維と接触するボア流体及び／又は凝固媒体のｐＨ）に依存して直線状又はコイル状になる分岐成分を有する第２のポリマーを使用することによって、膜の孔隙構造を制御することができる。
【００５５】
[0056]本発明により、少なくとも１つのエレメントが混合ポリマー膜を備える複数のフィルターエレメントを使用することができる。いくつかの実施形態においては、少なくとも１つのフィルターエレメントは、前述の混合ポリマー膜からなる、又は前述の混合ポリマー膜から本質的になる。しかし、本発明による濾過材は、多孔質無機濾過材、砂、無煙炭、ガーネット、及び／又は、炭素などの単一又は多成分粒状濾過材、多孔質金属濾過材、多孔質セラミック濾過材、多孔質無機濾過材、炭素繊維、及び／又は、ガラス繊維濾過材などの有機、及び／又は、無機繊維を含む多孔質濾過材、及び／又は、繊維状ポリマー濾過材などの他の多孔質ポリマー濾過材などの追加の材料及び濾過材も含むことができる。本発明の濾過材は、化学的、触媒的及び／又は物理的に活性な濾過材、例えば種々の樹脂、例えば、硬水軟化剤又は脱塩剤などのイオン交換樹脂、ゼオライト、種々の活性形態の炭素、例えば、粒状活性炭、吸着剤、触媒、ゲッター及び／又は殺生物剤を含むことができる。
【００５６】
[0057]広範囲の種々の孔径又は構造、あるいは除去定格を有する多孔質濾過材（多孔質混合ポリマー膜を含む）を、本発明に使用することができる。使用される孔径又は除去定格は、精製される水性流体の組成、及び流体に望まれる精製のレベルに依存する。
【００５７】
[0058]いくつかの実施形態においては、混合ポリマー膜は半透性である。好ましくは、混合ポリマー膜を備える少なくとも１つのフィルターエレメントはミクロ多孔質以下である。より好ましくは、フィルターエレメントの除去定格は、粒子状物質、並びにＥ．ｃｏｌｉ、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ、及びＧｉａｒｄｉａなどの細菌及び／又は原生動物などの微生物、並びにウイルスを捕捉するのに十分小さい。いくつかの実施形態においては、水を濾過して飲用水を得るために使用される場合の混合ポリマー濾過材は、濾過した水の濁度が、任意の月の毎日の試料の９５％で１比濁計濁度単位（ＮＴＵ）以下、より好ましくは０．３ＮＴＵ以下となることが保証され、更により好ましくは、任意の月の毎日の試料の９５％で０．０５ＮＴＵ以下となることが保証される。
【００５８】
[0059]ミクロ多孔質膜及び限外濾過膜が好ましいが、ナノ濾過膜及び逆浸透（ＲＯ）膜を使用することもできる。フィルターエレメントの除去定格は、約２μｍ以下とすることができ、いくつかの実施形態においては約１μｍ以下、約０．５μｍ以下、約０．２μｍ以下、更には約０．１μｍ以下とすることができる。いくつかの実施形態においては、フィルターエレメントがミクロ多孔質であり、除去定格が約０．０２μｍ〜約２μの範囲であり、より典型的には約０．０５μｍ〜約１．５μｍの範囲である。
【００５９】
[0060]一実施形態においては、本発明のフィルター組立体は中空繊維膜モジュールを備え、そのモジュールは複数の中空混合ポリマー膜を備え、除去定格が約０．１μｍである。別の実施形態においては、フィルター組立体は複数の超多孔質中空繊維混合ポリマー膜を備え、定格分子量カットオフ（ＭＷＣＯ）が約１３，０００以下から約１００，０００ダルトン（Ｄａ）以上までの範囲である。
【００６０】
[0061]ミクロ多孔質及び限外濾過の両方の中空繊維モジュールの場合で、濾過中の流体流は外部から内部に移動することが好ましく、この場合、水性流体が、最初に中空繊維の外面と接触し、中空繊維の内面を通過して、適切な透過液出口に向かわされる。
【００６１】
[0062]前述したように、本発明のフィルター及び／又はフィルター組立体は複数のフィルターエレメントを備えることができ、少なくとも１つのフィルターエレメントは混合ポリマー膜を備える。１つ以上のフィルターエレメントは、ひだ状又はフラットシート形態の濾過材、例えば繊維シート、あるいは半透膜又は多孔質膜としての濾過材を備えることができる。あるいは、又はこれに加えて、１つ以上のフィルターエレメントを、円筒形エレメントとして構成することができ、例えば、円筒形中空又は中実繊維体、中空繊維、らせん巻き構造、あるいは米国特許第５，５４３，０４７号明細書及び米国特許第６，１１３，７８４号明細書などに開示されるような直線状、放射状ひだ設計又は非放射状の構成の中空ひだ状構造、国際公開公報第００／１３７６７号パンフレットに開示されるようなクロスフローフィルターエレメントとして構成することができる。
【００６２】
[0063]複数のフィルターエレメントに関して、フィルター及び／又はフィルター組立体は、少なくとも１つのプレフィルターエレメントも含むことができ、それによって、例えば、より大きな粒子及び／又は微生物を除去して、下流のフィルターエレメントの急速なファウリングをなくしたり、全くファウリングしないようにすることができる。いくつかの実施形態においては、プレフィルターエレメントと、下流のフィルターエレメントとが、別々のフィルター組立体中に配置される。プレフィルターエレメントの除去定格は特に限定されないが、下流のフィルターエレメントの除去定格よりは大きい。
【００６３】
[0064]本発明によるフィルターの一実施形態においては、フィルターは、少なくとも第１のフィルターエレメント及び第２のフィルターエレメントを備え、少なくとも第１のフィルターエレメントは混合ポリマー膜を備え、第２のフィルターエレメントは少なくとも１つの中空繊維膜を備え、より好ましくは、第１のフィルターエレメントはプレフィルターエレメントを含み、第２のフィルターエレメントは２つ以上の中空繊維膜を備える。
【００６４】
[0065]例えば、一実施形態においては、フィルター（ハウジング内に配置される）は、第１のフィルターエレメント及び第２のフィルターエレメントを備え、第１のフィルターエレメントは、多孔質混合ポリマー膜（例えば、円筒形の形態に配置された膜シート）を有する中空のフィルターエレメントを備え、この膜が、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分よりも親水性が高く、第２のフィルターエレメントは、複数の多孔質中空繊維膜を備え、第２のフィルターエレメントは第１のフィルターエレメントの中空部分内に配置される。フィルターの使用中、処理されるべき水性流体は、第１のフィルターエレメントの外面から内面を通過して、第１のフィルターエレメントの中空部に入り（したがって、より大きな粒子が水性流体から除去される）、処理された流体の一部が、外部から内部に入る方式で第２のフィルターエレメントを通過する。したがって、透過液は、中空繊維膜の外面から、中空繊維膜のボア及び内面に沿って、透過液出口を通過する。更に、流体の一部は、中空繊維膜を通過せずに、中空繊維膜の外面に沿って、保持液出口を通過する。好ましくは、フィルターを洗浄することができ、より好ましくは、濾過中に流体が流動する方向とは逆の方向でフィルターに洗浄液体が通される逆洗によって洗浄することができる。
【００６５】
[0066]いくつかの実施形態においては、第２のフィルターエレメントは、少なくとも１つの多孔質混合ポリマー中空繊維膜を備え、この膜は、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うホモポリマー又はランダムコポリマーである第２のポリマー成分との混合物を含み、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分よりも親水性が高くなっている。第１のフィルターエレメントは、円筒形の内周及び外周を有することができ、又は楕円形や多角形などのその他の周囲形状を有することができる。
【００６６】
[0067]前述したように、本発明のフィルターエレメント及び／又はフィルターは、追加の層を含む複合体を含むことができ、あるいはフィルターエレメント及び／又はフィルターは、濾過材と流体連通する分離層を更に含むことができる。追加の層としては、例えば、支持層及び／又は排液層、及び／又はクッション層が挙げられる。本発明の実施形態によると、追加の層が、フィルター又はフィルターエレメントの上流表面及び／又は下流表面と隣接することができる。フィルターエレメントの上流及び下流で追加の層を使用することで、濾過される流体がフィルターエレメントをある方向で通過し、洗浄流体がフィルターエレメントを別の方向で通過する用途、及び／又は、例えばフィルターが互いに頂上に配置される複数のひだ状フィルターエレメントを備える用途に特に好都合となる。
【００６７】
[0068]いくつかの実施形態においては、複数の層を、フィルターエレメントの上流及び／又は下流に配置することができる。例えば、排液層及び支持層を、フィルターエレメントの上流及び／又は下流に配置することができる（例えば、排液層がフィルターエレメントと支持層との間に配置される）。例えば、ひだ状フィルターエレメント５０の一実施形態のひだの１つが示されている図面に示される実施形態においては、第１及び第２の排液層１１が、混合ポリマー膜１の第１の（例えば上流）表面及び第２の（例えば下流）表面と隣接して配置されており、第１及び第２の支持層２１が、排液層の隣に配置されている（例えば、第１の支持層が第１の排液層の上流にあり、第２の支持層が第２の排液層の上流にある）。このような配置は、濾過の流れがフィルターエレメントを通過するある方向にあり、濾過の流れと反対方向でフィルターエレメントを通過して洗浄流体が通過することによってエレメントが洗浄される用途に特に望ましい。
【００６８】
[0069]適切な支持層、排液層、及び／又はクッション層は、沿層流動特性が低い、すなわち、表面とほぼ平行な方向で層を通過する流体流に対して抵抗性が低いことが好ましい。例としては、例えば、メッシュ及び多孔質の織物又は不織シートが挙げられる（図面において、示されている支持層２１のそれぞれはメッシュを含み、示されている排液層１１のそれぞれは多孔質シートを含む）。しかし、いくつかの実施形態においては、例えば、より大きな孔隙を有する膜を、沿層流動特性とは無関係に、特に排液及び／又はクッション用に使用することができる。通常はメッシュが、孔面積がより大きく厚さ方向での圧縮抵抗性が高くなる傾向にあるので、多孔質シートとして好ましい。高温用途では、金属メッシュ又はスクリーンを使用することができ、より低温での用途では、ポリマーメッシュが特に適切となることもある。適切なメッシュとしては、ある方向が他の方向よりも沿層流に対する抵抗性が低いメッシュ、又は単一の好ましい流動方向を有さないメッシュが挙げられる。例えば、排液及び／又は支持のために膜が使用されるいくつかの実施形態においては、少なくとも１つの膜が混合ポリマー膜であってよく、好ましくは前述したような洗浄可能な混合ポリマー膜である。
【００６９】
[0070]濾過材全体に適用することができる膜間圧（ＴＭＰ）は、フィルターシステム、所望の流速、及び濾過材の汚れの程度に依存する。例えば、複数の中空繊維を備え、直径約３〜約６インチ（約７．６〜約１５．２ｃｍ）及び長さ約２４インチ〜約６．４フィート（約６１〜２００ｃｍ）であるフィルターモジュールを使用すると、約５〜３０ｐｓｉ（約３４．５〜約２０６．７ｋＰａ）のＴＭＰを適用することによって、約５〜約４０ガロン／分、好ましくは約１０〜約２５ガロン／分の流速を得ることができる。
【００７０】
[0071]本発明の実施形態による濾過材は、汚れが軽減されるので、濾過材を通過する水性流体の流束を、所与の膜間圧（ＴＭＰ）において増加させることができる。また、濾過材を通過する流体の流束を一定速度に維持するために、濾過中に適用することができるＴＭＰを低下させることができ、場合により、よりゆっくりと上昇させることもできる。その結果、水性流体を濾過材に通すために使用することができるＴＭＰの限界がある場合には、よりゆっくりとそれに到達させることができる。したがって、水性流体（例えば水）の流束が増加するだけでなく、濾過材の洗浄のため停止させるまでに濾過をより長時間実施することができ、又は濾過材の洗浄に化学的処理（例えば、化学物質による）又は腐食性処理が必要となるまでに、非化学的洗浄（「流速維持」と呼ばれる場合もある）がより長期間有効となることができる。
【００７１】
[0072]本発明による方法の典型的な実施形態によると、処理されるべき水性流体、好ましくは、ろ過されるべき源水は、混合ポリマー膜（例えばフィルター組立体内に配置される）を備える少なくとも１つのフィルターエレメントを含むフィルターに通されて、精製された濾液、流出液、又は透過液が得られる。濾過は所望の時間続けられるか、又は、例えば、流束が所定値又は所定範囲まで減少するまで、圧力差が所定値又は所定範囲まで減少するまで続けられる。続いて、濾過が停止させて、フィルターを洗浄する。洗浄後、濾過が再使用され、洗浄が適当となるまで、処理されるべき更なる水性流体が膜に通される。典型的な膜は、化学的処理を使用する前に、非化学的処理（例えば水及び／又は気体）を使用して多くの回数洗浄することができる。例えば、一実施形態においては、２４時間の間に、フィルターを非化学的に数回洗浄し、化学的に１回洗浄することができる。別のプロトコルにおいては、フィルターを、少なくとも１日に１回非化学的に洗浄し、１週間に１回、又は３０日間に１回化学的に洗浄することができる。
【００７２】
[0073]本発明で使用する場合、種々の洗浄プロトコルが適切である。例えば、フィルターエレメントを、逆洗によって、すなわち、適切な洗浄流体を、濾過中の流体の長れとは逆方向に加圧下でフィルターに通すことによって、洗浄することができる。別の洗浄プロトコルによると、洗浄流体を、フィルターの上流表面に沿って通し、すなわち、逆洗のように濾過材を透過するのではなくフィルター表面に沿ってクロスフローが生じるようにするクロスフロー洗浄によって、フィルターエレメントを洗浄することができる。クロスフローは、通常の濾過の流れと同じ方向であってもよいし、表面を横断する反対方向であってもよい。これらのプロトコルに使用される洗浄流体は、液体、気体（例えば、空気洗浄のため）、又は気体と液体との混合物であってもよい。いくつかの実施形態においては、洗浄流体が、例えば、少なくとも１種類の酵素、及び／又は溶媒などの少なくとも１種類の化学物質を含むことができる。代表的な洗浄プロトコルとしては、国際公開公報第００／１３７６７号パンフレットに開示されるものが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００７３】
[0074]本発明の実施形態による濾過材は汚れが軽減され、容易に洗浄可能であるので、従来の用途で使用されるよりも低い圧力で洗浄流体を使用することができ、そのため洗浄中の濾過材への応力が減少する。更に、いくつかの実施形態においては、汚れの減少及び洗浄の容易さのために、支持層及び／又は排液層の必要性が軽減又は解消される。あるいは、剛性又は強度が従来の層より低い支持層及び／又は排液層を使用することができ、膜表面が支持層及び／又は排液層に向かって押し付けられることによって生じる膜の応力を軽減することができる。
【００７４】
[0075]濾過材を通過した濾液又は透過液、及び保持液（存在する場合）を、当技術分野で公知であるように更に処理することができる。例えば、濾液又は透過液を別の濾過材（例えば、１つ以上のフィルター組立体）に通すことができ、保持液を、供給源又は水処理システムのあらゆる他の構成要素に再循環させることができる。濾液又は透過液を飲用水として供給することができるし、及び／又はマクロエレクトロニクス製造における超純水の生成などの工業プロセスなどの他の非飲用用途に使用することができる。
【００７５】
[0076]本発明で使用されるフィルター組立体の種類は特に限定されない。例えば、デッドエンドフィルター組立体及び／又はクロスフローフィルター組立体を使用することができる。フィルター組立体は、様々な方法で構成することができる。例えば、フィルター組立体を、プレート−フレーム又は積層板フィルター組立体、又はダイナミックフィルター組立体として構成することができる。好ましくは、フィルター組立体が、配列した複数のフィルターカートリッジ又はフィルターモジュールとして構成される。
【００７６】
[0077]種々のフィルター組立体（１次、２次、及び３次組立体、並びにダイナミックフィルター組立体を含む）、モジュール、カートリッジ、及びシステム（サブシステムを含む）を、本発明によって使用することができる。適切なモジュール、カートリッジ、フィルター組立体、及びシステムの例としては、国際公開公報第００／１３７６７号パンフレット、第０１／１６０３６パンフレット、第９７／０２０８７、及び第９７／１３５７１号パンフレットに開示されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００７７】
[0078]本発明によるフィルター組立体を、あらゆる水精製システム中で使用することができる。適切な精製の例としては、開ループを有するバッチシステム、閉ループを有するバッチシステム、１階連続システム、再循環を有する多段配列、及び例えば、Ｗａｔｅｒ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｗａｔｅｒ  Ｗｏｒｋｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ  ｅｌ  ａｌ．，１９９５、ｐａｇｅｓ  ２．２２−２．２４に記載されるような再循環を有さない多段配列が挙げられる。
【００７８】
[0079]本発明の実施形態によると、例えば、本発明の水精製システムは、放射線照射、放射線（例えば、ＵＶ放射線、及び広帯域放射線（広帯域ＵＶ放射線を含む））、及び塩素（Ｃｌ２）、二酸化塩素（ＣｌＯ２）、オゾン、又は過酸化水素などの物質の添加などによる酸化の少なくとも１つを使用することによって水を処理することもできる。例えば、水処理により、バイオフィルムを減少させる、及び／又は微生物を破壊することによって、多孔質濾過材のファウリングを軽減又は防止することができる。したがって、多孔質濾過材を通過する水の流束を、所与の圧力差又は膜間圧において増加させることができる。
【００７９】
[0080]源水又は廃水を処理するシステム及び方法のいくつかの実施形態においては、排出される前の精製された水を、別のフィルター組立体を含む「ラストチャンス」又は「フェイルセーフ」精製組立体に通すことができる。ラストチャンス精製組立体（すなわち精製サブシステム）の上流の源水又は廃水の処理システムの一部が、所望の精製レベルまで汚染物質がすでに除去されているので、正常な操作条件中、ラストチャンス精製組立体は、存在してもわずかな汚染物質しか除去することができない。しかし、異常な条件中、例えば、精製サブシステムの構成要素の１つ以上の欠陥、又は異常に高濃度の汚染物質が存在する場合、ラストチャンス精製組立体が、かなりの量の汚染物質を除去する。この精製組立体に使用されるフィルター組立体は、前述のあらゆるフィルター組立体と類似又は同一であってもよく、その種類、構成、及び／又は孔隙定格は、例えば、除去すべき種々の汚染物質、及び所望の純度レベルに依存しうる。しかし、異常条件中は、除去すべき特定の汚染物質、例えば、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ及びＧｉａｒｄｉａなどの微生物などの生物学的汚染物質を対象とし、これらの対象によってフィルター組立体の特性を選択することが望ましい場合がある。例えば、粒子状物質、及び細菌及び／又は原生動物（例えば、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ及びＧｉａｒｄｉａ）などの微生物、又はウイルスを捕捉するのために、フェイルセーフフィルターエレメント除去定格を十分小さくすることができる。あるいは、可能性のあるすべての汚染物質を対象とし、これらの一般的な対象によってフィルター組立体の特性をより一般的に設計することが望ましい場合もある。
【００８０】
[0081]以下の実施例で本発明を更に説明するが、当然ながら、これらは本発明の範囲を限定するために構成されたものでは決してない。
【００８１】
［実施例１］
[0082]この実施例は、第１の、本質的に疎水性のポリマー成分と、第１のポリマー成分と絡み合うランダムコポリマー又はホモポリマーである第２のポリマー成分とを有する多孔質混合ポリマー膜の作製を示し、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分よりも親水性が高く、第２のポリマー成分は、第１のポリマー成分に対して、膜の表面及び全体で実質的に均一である比率で存在する。
【００８２】
[0083]固形分を１７重量％２３０００ｇのバッチのポリマー溶液の調製を、７５／２５％ＤＭＡＣ／ＥＡＡ（ジメチルアセトアミド／アセト酢酸エチル）溶液に、８０重量％のＰＶＤＦ（カイナー（Ｋｙｎａｒ）７６１／７６１Ａ、５０／５０混合物）と２０％の櫛型ポリマー（ポリ（アクリル酸メチル）（Ｍａ）主鎖と、ポリオキシエチレンメタクリレート（ＰＯＥＭ）及びヒドロキシ末端ポリオキシエチレンメタクリレート（ＨＰＯＥＭ）側鎖Ｐ（Ｍａ−ｒ−ＰＯＥＭ−ｒ−ＨＰＯＥＭ）とのランダムコポリマー）（ドレスコ（Ｄｏｒｅｓｃｏ）ＡＣ４０３−５；ニュージャージー州リンデンのドック・レジンズ・コーポレーション（Ｄｏｃｋ  Ｒｅｓｉｎｓ  Ｃｏｒｐ．，Ｌｉｎｄｅｎ、ＮＪ））からなる固形分を溶解させることによって行う。溶解温度は４４．６℃である。
【００８３】
[0084]この溶液を、密封ステンレス鋼反応器中、３５０ｒｐｍのミキサー速度で終夜十分に混合する。厚さ間隙が１３ミル（約３３０μｍ）のアルミニウム製キャスティング棒を使用して、このポリマー溶液をガラス板上にキャスティングする。キャスティングされた膜を次に、５２％／７％／４１％のＤＭＡＣ／ＥＡＡ／水からなるキャスティング浴に５分間浸漬する。試料を次に、流れ続ける脱イオン水中に浸漬して、終夜洗浄する。試料を次にフレーム内に取り付け、約２００ｍｌの水を入れたアルミニウム袋中に封入して、９５℃のオーブンに１６時間入れる。次に、試料を取り出し、１００℃で１０分間乾燥させ、排気する。
【００８４】
[0085]米国特許第４，９２５，５７２明細書に従ってＣＷＳＴを測定し、米国特許第４，３４０，４７９号明細書に従ってＫＬを測定する。
【００８５】
[0086]結果は以下の通りである。
【表１】
2005524521.tif 000003
【００８６】
[0087]膜の上面及び底面における櫛型ポリマーの濃度は約１８モル％である。
【００８７】
［実施例２］
[0088]この実施例は、本発明により作製した膜の実施形態が、所望の性能特性を維持しながら繰り返し洗浄可能であることを示す。
【００８８】
[0089]溶解温度が３９．７℃であることを除けば実施例１にほぼ記載されるように２つの膜を作製する。これらの膜は除去定格が０．０５μｍであり、（乾燥時の）ＫＬが５５ｐｓｉである。
【００８９】
[0090]それぞれが（上流から下流の方向で）、チャネル付きメッシュ（．０３０Ｄ；デルスター・テクノロジーズ・インコーポレイテッド（Ｄｅｌｓｔａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｉｎｃ．）；デラウェア州ミドルタウン（Ｍｉｄｄｌｅｔｏｗｎ，ＤＥ））（上流支持層）、ＰＶＣ不織層（１オンス／平方ヤード）（上流排液層）、膜、及びタイパー（ＴＹＰＡＲ）（登録商標）３４０１（リーメイ・インコーポレイテッド（Ｒｅｅｍａｙ，Ｉｎｃ．；テネシー州オールドヒッコリー（Ｏｌｄ  Ｈｉｃｋｏｒｙ，ＴＮ））層（下流クッション層）を有するように２つのフィルターを組み立てる。
【００９０】
[0091]第１のフィルターをジグ内に取り付け、地上水を７０時間濾過するために使用する。濾過流速は０．０５ガロン／分／平方フィート（ｇｐｍ／ｆｔ２）である。１時間ごとに、３０ｐｓｉの水（濾液の４％に相当）で１５秒間、フィルターを逆洗し、続いてフィルターのハウジング及び上流表面を洗浄する。３時間ごとに、ジグをひっくり返し、１０００ｍｌの水及び約３５ｐｓｉの空気を３０秒間使用して、水及び空気をフィルターの上流表面の上に通し、ジグを再びひっくり返して、水及び空気をフィルターの下流表面の上に通す。次に、ジグ中のフィルターを、上記のように逆洗する。７０時間後、０．４％のＮａＯＨ及び３００ｐｐｍのＮａＯＣｌを使用してフィルターを３０分間逆洗し、続いて、上記の３時間ごとのプロトコルに記載のように水及び空気で洗浄する。
【００９１】
[0092]使用した第１のフィルターと、未使用の第２のフィルターのそれぞれを、ジグ内での水の濾過に使用する。どちらのフィルターも、１１時間の地上水の濾過に使用する。濾過流速は０．０５ｇｐｍ／ｆｔ２であり、どちらのフィルターも、第１のフィルターに関して前述したように、１時間ごと、及び３時間ごとに洗浄する。
【００９２】
[0093]洗浄後に各フィルターで１時間ごとに測定した圧力差は同等であり、これより、７０時間使用し、水で繰り返し洗浄し、続いて化学的に洗浄した膜が、新しい膜とほぼ同等の性能を有することが分かる。
【００９３】
［実施例３］
[0094]この実施例は、本発明により作製した膜の実施形態が、水で繰り返し逆洗することができ、それによって高い比率で圧力差の増加を解消されることを示す。この実験では、約６０〜約８０％の圧力差の増加を、水による逆洗で解消する。
【００９４】
[0095]７５０ポンドのバッチのポリマー溶液を以下のように調製する。非溶媒のエチレングリコール（４部）、エチレングリコールモノメチルエーテル（５部）、アセトン（３２）部、及び酢酸メチル（９部）を反応器に加えて混合する。ＰＶＤＦ（カイナー７６１樹脂）（１５部）を非溶媒を含有する反応器に加える。容器にＤＭＡＣ（２９．３部）を満たして拡散する。次に、櫛型ポリマー（ドレスコＡＣ４０３−５；ドック・レジンズ・コーポレーション）（５．７部）をＤＭＡＣの容器に加え、完全に混合されるまで撹拌を続ける。ポリマー／溶媒混合物を、非溶媒／樹脂を含有する反応器に加える。この反応器を１３０°Ｆ（約５３．９℃）までゆっくり加熱し（終夜）、同時に撹拌（約６００ｒｐｍ）を続ける。バッチ温度は１４８．７°Ｆ（約６４．２℃）である。
【００９５】
[0096]この樹脂溶液を１３５°Ｆ（約５６．７℃）まで冷却し、キャスティング中はこの温度を維持する。この樹脂を、スロットダイを使用して、移動するステンレス鋼ベルト上で、約２０ミル（約５０８μｍ）の厚さのフィルムにキャスティングする。次に、このポリマーフィルムを、温度制御された加湿環境に約８分曝露して、初期膜を形成する。次に、この初期膜を脱イオン水に浸漬して、膜から溶媒を除去する。次に、膜を熱脱イオン水で約１５分間洗浄して、残留するあらゆる溶媒、非溶媒、及び孔隙形成剤を除去する。この膜を６０℃で乾燥させる。この膜の除去定格は０．０６μｍである。
【００９６】
[0097]この膜をジグ内に取り付ける。この膜を使用して、０．０５ｇｐｍ／ｆｔ２の速度で地上水の濾過を７時間行う。この膜を１時間ごとに水で逆洗し、逆洗前後の圧力差を測定する。逆洗後、圧力差は、高い比率で最初の圧力差に回復し、例えば、１時間ごとのサイクルで、洗浄後の圧力差の増加した圧力差に対する比率が約６０〜約８０％である。
【００９７】
［実施例４］
[0098]この実施例は、本発明により作製した膜の実施形態が、混合した化学物質の安定に影響を与えずに、繰り返し洗浄し熱水に曝露できることを示す。
【００９８】
[0099]実施例３に記載のようにして２つの膜を作製する。第１の膜をジグ内に取り付け、流速０．５ｇｐｍ／ｆｔ２の７０℃の清浄な水を８００時間濾過するために使用する。
【００９９】
[0100]使用した第１の膜、及び未使用の第２の膜を、ジグ内での水の濾過に使用する。各膜を使用して、流速０．０５ｇｐｍ／ｆｔ２の周囲温度の地上水を５時間濾過する。１時間ごとに各膜を、３５ｍｌの水及び５０ｐｓｉの空気で逆洗し、続いてジグ及び膜の上流表面を１分間洗浄することによって洗浄する。
【０１００】
[0101]各膜で増加する圧力差が同等であり、これより、熱水を８００時間濾過するために使用した膜は、混合した化学物質に実質的に影響を与えないことが分かる。
【０１０１】
[0102]本明細書に引用される刊行物、特許出願、及び特許を含むすべての参考文献は、各参考文献がそれぞれ限定的にその記載内容全体が本明細書に援用される場合と同じ程度に、本明細書に援用される。
【０１０２】
[0103]本発明を説明する文（特に、請求項の文）における用語「１つの（ａ及びａｎ）」、「この、その（ｔｈｅ）」及び類似の指示物は、本明細書で他に明記される場合、及び文脈から明らかに矛盾する場合を除けば、単数形及び複数形の両方を含むように構成されている。本明細書における値の範囲の表記は、他に明記しない限り、その範囲内にあるそれぞれの独立した値をそれぞれ示す簡略化された方法として機能することを意図しており、それぞれの独立した値は、本明細書にそれぞれが記載されるかのように、その規格内に含まれる。本明細書に記載されるすべての方法は、他に明記される場合及び文脈から明らかに矛盾する場合を除けば、あらゆる適切な順序で実施することができる。本明細書に記載される任意の及びすべての実施例、又は代表を示す言語（例えば、「など」）の使用は、単に本発明をより明確にすることを意図しており、他に要求しない限りは本発明の範囲を限定するものではない。本明細書中の言語は、本発明の実施に重要な、請求されないあらゆる要素を示すように構成されるべきである。
【０１０３】
[0104]以上、本発明を実施するために本発明者らが知る最良の形態を含む本発明の好ましい実施形態を本明細書に記載した。当然ながら、これらの好ましい実施形態の変形は、以上の説明を読めば、当業者によって容易に明らかとなるであろう。本発明者らは、これらの変形を適切に使用する当業者を予期しており、本発明者らは、本明細書に具体的に記載される以外で本発明が実施されることを意図している。したがって、本発明は、適用法によって認められるように、本明細書に添付の請求項に記載される対象のすべての修正及び同等物を含む。更に、本明細書で他に明記される場合、及び文脈から明らかに矛盾する場合を除けば、それらのすべての可能な変形における上記の要素のあらゆる組み合わせが本発明に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】混合ポリマー膜と、膜の上流及び下流の支持及び排液層とを含む本発明によるひだ状フィルターの一実施形態の一部の断面図を示す。
【図１】
2005524521.tif 000004
【国際調査報告】
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2005524521.tif 000006
2005524521.tif 000007
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