(57)【要約】  【課題】  焼結金属膜の洗浄能力が高く、ろ過装置本体を定置洗浄することが可能な焼結金属膜洗浄剤及び焼結金属膜の洗浄方法を提供すること。  【解決手段】  １０００ｐｐｍ以上の過硫酸又はその塩を含む焼結金属膜洗浄剤を提供する。また、過硫酸又はその塩を含む水溶液を用いて、７０〜９０℃で加熱洗浄する、定置洗浄することができる焼結金属膜の洗浄方法を提供する。本発明により定置洗浄が可能となるので、大規模なろ過装置等においても、ろ過膜を取り外さずに洗浄することができる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過硫酸又はその塩を含む焼結金属膜洗浄剤。
【請求項２】
過硫酸又はその塩の濃度が１，０００ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の焼結金属膜洗浄剤。
【請求項３】
過硫酸又はその塩を用いることを特徴とする焼結金属膜の洗浄方法。
【請求項４】
洗浄温度条件が７０〜９０℃であることを特徴とする請求項３に記載の焼結金属膜の洗浄方法。
【請求項５】
前記水溶液の過硫酸又はその塩の濃度が１，０００ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項３又は４に記載の焼結金属膜の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結金属膜の再生のための洗浄技術に関する。より詳しくは、除濁や除菌に用いられる焼結金属膜の定置洗浄技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水用原水のろ過処理や食品、医薬等の製造プロセスにおける除濁や除菌を行う場合において、耐久性等に優れている焼結金属膜が用いられる場合がある。この焼結金属膜は、金属粉末の集合体を加熱することによって得られる金属多結晶体によって形成されたろ過膜である。この焼結金属膜の空隙には、接触する水に含まれている微細な汚濁成分や微生物等を捕捉する機能を発揮する。
【０００３】
この焼結金属膜に、菌、タンパク質、脂質等の有機物が次第に入り込んで汚染されるとろ過機能が低下するので、この焼結金属膜を洗浄再生してろ過機能を回復させるため、焼結金属膜の洗浄を定期的に行う必要がある。
【０００４】
焼結金属膜の洗浄は、非常に難しく、一般的なアルカリ、酸、界面活性剤による洗浄では不充分である。このため、従来は、焼結金属膜を５００〜６００℃の温度条件で燃焼することによって有機物を分解する技術が一般的に採用されてきた。
【０００５】
特許文献１には、浄水用原水のろ過処理装置に設けられた焼結金属膜を洗浄するための逆洗水に、ソーダ灰（無水炭酸ナトリウム）などのアルカリ剤を添加する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２５９３８５号公報（請求項１、段落番号００３２等参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、燃焼によって焼結金属膜を再生する上記従来技術では、膜をろ過装置本体から一旦取り外して電気炉等で処理する方法が行われるので、手間とコストが非常にかかるという技術的課題があった。また、燃焼によって焼結金属膜を再生する場合、焼結金属膜に焼却灰が残ってしまうという問題があった。さらに、ろ過装置本体の規模が大きい場合には、取り外して燃焼すること自体が難しいため、燃焼によって焼結金属膜を再生することができないという技術的課題があった。
【０００７】
また、ソーダ灰などの一般的なアルカリ剤を用いた焼結金属膜の洗浄技術では、洗浄が不充分であり、所望するろ過機能を再生させることが困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は、焼結金属膜の洗浄能力が高く、また、ろ過装置本体を定置洗浄することが可能な焼結金属膜洗浄剤及び焼結金属膜の洗浄方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記技術的課題を解決するために、本発明では、次の手段を採用する。
【００１０】
まず、過硫酸又はその塩を含む焼結金属膜洗浄剤を提供する。特に、過硫酸又はその塩の濃度は、１０００ｐｐｍ以上にすることにより、より洗浄効果をあげることができる。
【００１１】
この洗浄剤は、有機物で汚染した焼結金属膜の洗浄に特に有効である。この洗浄剤は、高温でラジカルを発生するため、焼結金属膜の空隙に入り込んだ有機物等を効果的に取り除き、焼結金属膜のろ過性能を再生する。
【００１２】
洗浄剤として、例えば、過硫酸ナトリウムあるいは過硫酸アンモニウム水溶液を用いることができる。洗浄剤として、過酸化水素を用いると、洗浄時の発泡が激しいという問題点がある。また、過酢酸ソーダは、刺激臭があり、取り扱いにくい。その点、過硫酸ナトリウムあるいは過硫酸アンモニウムは、洗浄効果が高く、また、取り扱いが容易であるという利点があり、本発明の洗浄剤として特に適している。特に、過硫酸アンモニウムは食品添加物であり、食品プロセスでの洗浄剤として適している。
【００１３】
次に、過硫酸又はその塩を含む水溶液を用いた焼結金属膜の洗浄方法を提供する。焼結金属膜は、有機物等による汚染によって、ろ過機能が低下するが、過硫酸又はその塩を含む水溶液を用いることによって、有機物等によって汚染された焼結金属膜を効率よく洗浄することができる。
【００１４】
この洗浄方法は、特に、洗浄温度条件を７０〜９０℃にすることにより、焼結金属膜のろ過性能を顕著に回復させることができる。また、洗浄に用いる水溶液の過硫酸又はその塩の濃度を、１０００ｐｐｍ以上にすることにより、洗浄効果を高めることができる。
【００１５】
本発明に係る洗浄方法を用いることによって、焼結金属膜のＣＩＰ（定置洗浄）が可能になる。従来は、焼結金属膜をろ過装置本体から取り外し、燃焼することによって、有機物等を除去していた。この方法は、手間やコストがかかり、また、焼結金属膜を劣化させるという問題があった。本発明の洗浄方法は、焼結金属膜を定置洗浄することができるため、手間やコストを軽減できる。また、洗浄工程において、燃焼金属膜を燃焼する手順がないため、焼結金属膜が劣化しない。一般的に、焼結金属膜は、耐久性に優れているという利点があるので、この洗浄方法を用いることにより、焼結金属膜を、ろ過性能を維持したまま、長期間使用することが可能になる。
【００１６】
この洗浄方法は、短い時間で、有機物等を効果的に除去できる。また、洗浄時間を長くすることによって、低濃度、低温で、高い洗浄効果をあげることもできる。例えば、洗浄温度を９０℃にし、洗浄剤（過硫酸ソーダ水溶液）の濃度を０．１％、洗浄時間を１時間にすると、有機汚染物質をほぼ１００％除去できる。また、洗浄温度を７０℃にした場合、洗浄剤の濃度を０．５％にすることにより、洗浄時間が１時間でも、有機汚染物質を８０％近く除去できる。洗浄温度を７０℃とし、洗浄剤の濃度を０．１％にしても、洗浄時間を８時間にすれば、有機汚染物質を８０％近く除去できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によって奏される主な効果は、以下のとおりである。
【００１８】
本発明によって、有機物等に汚染された焼結金属膜を効果的に洗浄し、焼結金属膜のろ過性能を回復させることができる。
【００１９】
また、焼結金属膜をＣＩＰ（定置洗浄）することができる。定置洗浄することができるので、焼結金属膜の劣化を防ぎ、長期間、ろ過性能を維持することが可能となる。
【実施例１】
【００２０】
実施例１では、本発明に係る洗浄剤を用いて、焼結金属膜を洗浄し、洗浄剤の効果を、温度条件を変えて調べた。温度条件は、５０℃、６０℃、７０℃、９０℃とし、各温度条件で、焼結金属膜を洗浄し、洗浄剤の効果を比較した。
【００２１】
本実験は、膜分離装置本体に、焼結金属膜（ろ過膜）を装着して、フラックスを測定することにより行った。膜分離装置とは、ろ過膜を用いて有機物等をろ過、分離するために用いる装置をいう。なお、焼結金属膜には、チューブ径１９ｍｍ、長さ６ｍの金属膜モジュール（ＳＵＳ３１６Ｌ粒子を焼結したチューブの内面に酸化チタンを焼結コーティングした膜）を用いた。
【００２２】
まず、本実験に際し、コントロールとして、焼結金属膜に純水を流して、フラックスを測定した（洗浄剤使用前の純水フラックス）。純水の温度は２５℃、膜間差圧は、０．１ＭＰａであった。結果は、平均７６２Ｌ／ｍ２／ｈｒであった。
【００２３】
次に、有機物として、ブドウ糖溶液３０Ｌを、焼結金属膜でろ過した。ブドウ糖溶液は、ブドウ糖濃度２５％、ＳＳ濃度０．４％のものを用いた。ろ過時の条件は、一次側圧力を１ＭＰａ、ろ過温度６０℃とした。焼結金属膜（チューブ）内でのブドウ糖溶液循環流量は、７８Ｌ／ｍｉｎ、平均ろ過速度は、３０Ｌ／ｍ２／ｈｒだった。
【００２４】
続いて、本発明に係る洗浄剤である過硫酸ソーダを０．１％濃度水溶液に調整し、洗浄を行った。洗浄は、５０℃、６０℃、７０℃、９０℃の各温度条件で、焼結金属膜に洗浄液を１時間流して、ろ過したブドウ糖（有機物質）を洗浄した。
【００２５】
洗浄後、再び、焼結金属膜に純水を流して、フラックスの容積を測定し（洗浄剤使用後の純水フラックス）、フラックスがどれだけ回復したかを調べた。「回復率」は、（洗浄剤使用後の純水フラックス）／（未使用膜の純水フラックス）×１００（％）で求めた（以下同様）。
【００２６】
図１は、フラックスが、洗浄によってどれくらい回復したかを示している。この図１から明らかなように、フラックスの回復率は、洗浄液を使用する際の温度条件によって変化し、特に、７０℃以上になると、回復率が著しく増加することがわかった。
【００２７】
例えば、５０℃から６０℃、６０℃から７０℃にかけての温度上昇では、回復率は１０％程度しか増加しないが、７０℃から９０℃の温度範囲では、温度が１０℃上昇するにつれて、回復率が２５％程度も増加する。従って、過硫酸ソーダを洗浄液に用いた場合は、温度条件は７０〜９０℃に設定して実施すると、高い洗浄効果が得られる。
【００２８】
また、本実験では、洗浄剤として０．１％過硫酸溶液を用いているが、この洗浄剤を用いた場合のフラックスの回復率は、洗浄時間を１時間とした場合、洗浄温度７０℃の時には４０％近く、洗浄温度９０℃の時にはほぼ１００％であった。このことは、本発明の洗浄剤が、０．１％以上の濃度の過硫酸溶液（１０００ｐｐｍ以上の過硫酸又はその塩を含む溶液）であれば、十分な洗浄効果を得ることができることを示している。
【実施例２】
【００２９】
実施例２では、回復率に対する洗浄剤の濃度の影響を調べる実験を行った。
【００３０】
実験方法は、実施例１と同様に行った。洗浄液として用いる過硫酸ソーダは、０．１％、０．５％、１％濃度水溶液を用いた。洗浄の際の温度は、６０℃、７０℃の二つの条件で行った。洗浄時間は、１時間とした。
【００３１】
添付した図２は、洗浄液の濃度の変化によって、フラックスが、どれくらい回復したかを示している。洗浄の際の温度が６０℃（図２の◆参照）、７０℃（図２の▲参照）の条件では、いずれの場合においても、フラックスの回復率は、洗浄液の濃度によって変化している。しかし、洗浄の際の温度が７０℃の場合では、０．５％以下の低濃度域においても、濃度変化による回復率増加が大きいことがわかる。また、０．５％濃度付近において、洗浄温度６０℃、７０℃の回復率の差が約５０％となり最大となる（図２参照）。
【００３２】
なお、同様の実験を、洗浄温度を９０℃にして行った場合は、洗浄液の濃度が０．１％の条件でも、回復率は１００％近くだった（図示せず）。また、洗浄温度を５０℃にした場合は、洗浄液の濃度をあげても、回復率は１０％程度のままであった（図示せず）。
【００３３】
この実験の結果から、洗浄時の温度を７０℃以上にすれば、低濃度であっても、高い洗浄効果が得られることがわかった。
【実施例３】
【００３４】
実施例３では、回復率と洗浄時間の関係を検証する実験を行った。
【００３５】
実験方法は、実施例１と同様である。洗浄時の温度は、７０℃とし、洗浄液には０．１％濃度の過硫酸ソーダ水溶液を用いて、１時間、８時間、１６時間でフラックスを測定し、回復率を算出した。
【００３６】
添付した図３は、洗浄時間の変化によって、フラックスがどれくらい回復したかを示している。この実験の結果は、まず、洗浄時間が長ければそれだけ、フラックスは回復することを示しており、８時間が経過すると、回復率は８０％近くとなり、１６時間後には、フラックスは、ほぼ１００％近くまで回復している。
【００３７】
なお、洗浄温度を９０℃に設定した場合、約０．５時間で、回復率は、１００％近くになった（図示せず）。また、洗浄温度を５０℃に設定した場合、洗浄時間を長くしても、回復率は１０％程度で、それ以上の洗浄効果は見られなかった（図示せず）。
【実施例４】
【００３８】
実施例４は、過硫酸ソーダ、過酢酸ソーダ、過酸化水素の三種類の溶液の、洗浄効果を検証した実験である。
【００３９】
実験方法は、実施例１と同様である。洗浄剤は、過硫酸ソーダ、過酢酸ソーダ、過酸化水素の三種類の溶液を用いた。各溶液の濃度は、０．０２ｍｏｌ／Ｌにした。洗浄時の温度は、９０℃、洗浄時間は１時間とした。
【００４０】
コントロールとして、前記と同様に、未使用のろ過膜（焼結金属膜）を、純水で洗浄後に、純水を流して、フラックスを測定した。結果は、平均７２０Ｌ／ｍ２／ｈｒであった。
【００４１】
図４は、洗浄剤として、過硫酸ソーダ、過酢酸ソーダ、過酸化水素の三種類の溶液を用いた場合の、洗浄効果を示している。過硫酸ソーダは、ほぼ１００％の回復率を示している。過酢酸ソーダ、過酸化水素の溶液についても、７０％以上の洗浄効果が見られた。過硫酸ソーダは、他の二種類の溶液（過酢酸ソーダ、過酸化水素）と比べて、明らかに洗浄効果が高いことがわかった。
【比較例】
【００４２】
比較例１では、従来のアルカリ性の洗浄剤を用いた場合に、フラックスがどれくらい回復するかを示している。
【００４３】
実験方法は、実施例１と同じである。洗浄剤には、２％ＮａＯＨ溶液を用いた。洗浄時の温度は、９３℃とし、３０分間洗浄を行った。
【００４４】
コントロールとして、前記と同様に、未使用のろ過膜（焼結金属膜）に純水を流して、フラックスを測定した。結果は、６２０Ｌ／ｍ２／ｈｒであった。
【００４５】
従来の洗浄剤で洗浄した後に、フラックスを測定した結果、洗浄剤使用後の純水フラックスは、２８０Ｌ／ｍ２／Ｈｒで、従来の洗浄剤による回復率は、約４５％であった。一方、本発明の洗浄剤を用いた場合の回復率は、実施例１（図１）に示されているとおり、洗浄時間１時間、洗浄時の温度９０℃の条件では、ほぼ１００％である。従って、本発明の洗浄剤は、従来の洗浄液と比較して、明らかに洗浄効果が高いことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、例えば、浄水用原水のろ過処理や、食品、医薬等の製造プロセスにおける除濁・除菌の際に、ろ過装置等を定置洗浄することができるという点で、産業上の利用可能性がある。本発明によってろ過装置等を定置洗浄することができるため、ろ過装置等が大規模で、ろ過装置に装着したろ過膜を取り外して洗浄することが難しい場合等に、本発明は特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】洗浄温度条件の変化に対する、洗浄後のフラックスの回復率を示したグラフ。
【図２】洗浄剤の濃度の変化に対する、洗浄後のフラックスの回復率を示したグラフ。
【図３】洗浄時間の変化に対する、洗浄後のフラックスの回復率を示したグラフ。
【図４】各種洗浄剤の作用による、洗浄後のフラックスの回復率を比較したグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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