(57)【要約】【課題】分離膜エレメントに内蔵されたＲＦＩＤタグのアンテナ部が被処理流体中へ暴露されることによって分離膜の酸化劣化が促進される問題を解決し、分離膜の耐久性が向上した分離膜エレメントを提供する。【解決手段】被処理流体中の成分を分離する分離膜が外装体で覆われてなる分離膜エレメントであって、さらにアルミニウム、銀および金からなる群から選ばれる少なくとも１つの金属からなるアンテナ部を有するＲＦＩＤタグを備えることを特徴とする分離膜エレメント。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理流体中の成分を分離する分離膜を備えた分離膜エレメントであって、さらにアルミニウム、銀および金からなる群から選ばれる少なくとも１つの金属からなるアンテナ部を有するＲＦＩＤタグを備えることを特徴とする分離膜エレメント。
【請求項２】
前記アンテナ部がアルミニウムからなる請求項１に記載の分離膜エレメント。
【請求項３】
前記分離膜エレメントが、集水孔を有する集水管の周りに前記分離膜を含む膜ユニットがスパイラル状に巻回され、その巻回された膜ユニットの外周が外装体で覆われてなることを特徴とする請求項１または２に記載の分離膜エレメント。
【請求項４】
前記分離膜が逆浸透膜である請求項１〜３のいずれかに記載の分離膜エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理流体中の成分を分離する分離膜エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、逆浸透膜等の分離膜を用いた流体の分離は、省エネルギープロセスとして注目され、利用が進んでいる。たとえば、逆浸透膜を用いた逆浸透分離法では、塩分等の溶質を含んだ溶液を該溶液の浸透圧以上の圧力で逆浸透膜を透過させることで、塩分等の溶質の濃度が低減された液体を得ることが可能であり、例えば海水の淡水化、かん水の脱塩、超純水の製造や排水処理に用いられている。
【０００３】
これらの分離膜は、平膜の場合、たとえばスパイラル型エレメントという形態で用いられることが多く、従来のスパイラル型分離膜エレメントの構造としては、たとえば図１に示すように、分離膜１、供給側流路材３及び透過側流路材２の積層体の単数または複数が、有孔の中心管４の周りに巻きつけられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この分離膜エレメントは、被処理流体５が一端面より供給され、供給側流路材３に沿って流動しながら分離膜１を透過することで溶質が分離される。その後、分離膜１を透過した被処理流体は、透過側流路材２に沿って流動して、中心管４へ側面の孔から流入し、中心管４内を流動し、分離膜エレメントの他端面より透過流体６として取り出される。一方、分離膜を透過しなかった溶質を含有する被処理流体は、分離膜エレメントの他端面より濃縮流体７として取り出される。
【０００５】
上記分離膜エレメントの製造にあたり、分離膜エレメント固有の情報を記憶したＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification；無線周波数識別）タグを内蔵させることで、各製造工程の通過履歴や保管情報などを管理することが可能となり、製造管理の効率化を図ることができる。
【０００６】
また、上記ＲＦＩＤタグ構造としては、たとえば図２に示すように、記憶を内蔵する半導体チップ８と、電波を送受信するアンテナ部９から成るが、アンテナ部には金属が使用される。
【０００７】
上記分離膜エレメントに使用される分離膜は、非特許文献１に記載されるように、通常、酸化剤の存在で酸化劣化を引き起こし、分離性能の低下などが見られるが、被処理流体中に銅イオンなどの金属イオンが存在すると、前記金属イオンが触媒となり、分離膜の酸化劣化が促進されることが知られている。このことから、ＲＦＩＤタグのアンテナ部が被処理流体へ暴露されることには十分注意する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１３７５５８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Yousef Ayyash et al., “Performance of reverse osmosis membrane in Jeddah Phase I plant”, Elsevier Science B. V. Desalination, 96, (1994), 215-224
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記した従来の問題点を解決し、分離膜エレメントに内蔵されたＲＦＩＤタグのアンテナ部が被処理流体中へ暴露されることによって分離膜の酸化劣化が促進される問題を解決し、分離膜の耐久性が向上した分離膜エレメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は、次のいずれかの構成を特徴とするものである。
【００１２】
（１）被処理流体中の成分を分離する分離膜を備えた分離膜エレメントであって、さらにアルミニウム、銀および金からなる群から選ばれる少なくとも１つの金属からなるアンテナ部を有するＲＦＩＤタグを備えることを特徴とする分離膜エレメント。
【００１３】
（２）前記アンテナ部がアルミニウムからなる（１）に記載の分離膜エレメント。
【００１４】
（３）前記分離膜エレメントが、集水孔を有する集水管の周りに前記分離膜を含む膜ユニットがスパイラル状に巻回され、その巻回された膜ユニットの外周が外装体で覆われてなることを特徴とする（１）または（２）に記載の分離膜エレメント。
【００１５】
（４）前記分離膜が逆浸透膜である（１）〜（３）のいずれかに記載の分離膜エレメント。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の分離膜エレメントによると、分離膜エレメントを製造する際、工程情報管理を効率化することができる。また、ＲＦＩＤタグが被処理流体中に暴露されても分離膜の酸化劣化が促進されないため、分離膜の耐久性が向上した分離膜エレメントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの一例を示す部分破断した斜視図である。
【図２】本発明に係るＲＦＩＤタグの一例を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、スパイラル型分離膜エレメントの一例を示す部分破断した斜視図である。なお、本発明の分離膜エレメントは、図１に示すスパイラル型分離膜エレメントの態様に限定されるものではない。
【００１９】
本発明のスパイラル型分離膜エレメントは、図１に示すように、分離膜１、供給側流路材３、および透過側流路材２が積層状態で、有孔の中心管４の周囲にスパイラル状に巻回されている。分離膜１は端部が封止されて、供給流体と透過流体の混合を防止している。
【００２０】
分離膜１には、逆浸透膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜、ガス分離膜、脱ガス膜などが使用できる。限外ろ過膜、精密ろ過膜としては、例えば、耐アルカリ性のあるポリスルホンなどのポリスルホン系ポリマー、耐薬品性の高いポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系ポリマーを用いて分離機能層を形成したものが好ましい。逆浸透膜としては、例えば、耐加水分解性、耐薬品性、耐圧性という点に優れたセルロースアセテート、ポリアミドを用いて分離機能層を形成したものが好ましい。特に、高塩排除率、高造水量の逆浸透膜とするためには、芳香族ポリアミド分離機能層を支持層の上に形成した複合膜とすることが好ましい。供給側流路材３には、ネット状材料、メッシュ状材料、溝付シート、波形シート等が使用できる。透過側流路材２には、ネット状材料、メッシュ状材料、溝付シート、波形シート等が使用できる。
【００２１】
分離膜１の端部を封止するための手段として、接着法が好適に用いられる。接着剤としては、ウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、ホットメルト接着剤等、公知の何れの接着剤も使用することができる。
【００２２】
また、本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントは、外装材により拘束されて拡径しない構造になっていることも好ましい。外装材は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどからなるシートや、硬化性樹脂を塗ったガラス繊維などからなるもので、円筒状に巻回された分離膜１の表面にかかるシートや繊維を巻回してエレメントが拡径しないように拘束する。
【００２３】
さらに、本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの軸方向端部には、巻回している分離膜等が筒状に変形すること（テレスコープ等）を防止するための有孔の端部材（テレスコープ防止板）や、シール材、補強材などを必要に応じて設けることもできる。
【００２４】
なお、本発明の分離膜エレメントは、スパイラル型に限られたものではなく、中空糸を複数本配置した中空糸型、平膜を分離膜として配設し、分離膜エレメントの複数が膜面平行に並列で配置されてなる浸漬型などの形態でも好ましく適用できる。
【００２５】
本発明は、上記のような分離膜エレメントにおいて、さらにアルミニウム、銀および金からなる群から選ばれる少なくとも１つの金属からなるアンテナ部を有するＲＦＩＤタグを備えることを特徴とする。
【００２６】
ここで、ＲＦＩＤタグが設置される場所は特に限定されない。また、本発明に係るＲＦＩＤタグは、被処理流体中へ暴露されても分離膜が酸化劣化等されないことから、被処理流体へ直接暴露される場所に設置することもできる。
【００２７】
ＲＦＩＤタグには、エレメント固有の情報としてエレメント管理番号や品種名称、在庫情報管理、収率管理などの情報を記録していることが好ましい。
【００２８】
さらに、ＲＦＩＤタグ内の記録データを読み込む方式として、リーダーと直接接触させてデータ交信を行う方式である接触型と、リーダーと接触させずにデータ交信を行う方式である非接触型があり、特に限定されるものでは無いが、遠隔でデータ交信可能なため、非接触型が好適に用いられる。また、ＲＦＩＤタグには、タグ内に電源を内蔵したアクティブタイプとリーダーからの電波をエネルギー源として動作するパッシブタイプがあり、特に限定されるものでは無いが、タグ内に電源を内蔵する必要が無く、タグが小型化するため、パッシブタイプが好ましい。
【００２９】
本発明に係るＲＦＩＤタグは、記憶を内蔵する半導体チップ８と、アンテナ部９からなり、アンテナ部９はアルミニウム、銀および金からなる群から選ばれる少なくとも１つの金属からなる。アルミニウム、銀、金から選択されることで、分離膜の酸化劣化が促進される問題を解決し、分離膜の耐久性が向上した分離膜エレメントを提供することができる。中でも、酸化剤との反応で触媒作用が小さい点からアンテナ部９がアルミニウムからなることが特に好ましい。
【００３０】
ＲＦＩＤタグを分離膜に設置する方法についても、特に限定されることは無く、防水処置を施したＲＦＩＤを外装材の内側に貼り付ける方法でも良いし、外装材の外側にＲＦＩＤタグが収まる窪みをもうけ、その窪みの中に設置する方法でも良い。ＲＦＩＤタグを外装材の内側に設置し、固定する方法としては、特に限定されるものではないが接着剤での固定や、保護テープでの固定が好適に用いられ、それら複数の方法で固定しても良い。また、ＲＦＩＤタグの設置数も１箇所でも良いし、複数箇所であっても良い。
【００３１】
ここで、ＲＦＩＤタグは、半導体チップ８とアンテナ部９を備えた状態のまま使用しても良く、粘着性のフィルムで挟み込み、ラベル状に加工しても良い。また、耐熱、耐圧性を向上させるため、樹脂やセラミックでコーティングしても良いが、これらの方法は特に限定されるものではない。
【００３２】
本発明の分離膜エレメントによって処理される被処理流体は特に限定されないが、水処理に使用する場合、原水としては、海水、かん水、排水等の５００ｍｇ／Ｌ〜１００ｇ／ＬのＴＤＳ（Ｔｏｔａｌ  Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ：総溶解固形分）を含有する液状混合物が挙げられる。一般に、ＴＤＳは総溶解固形分量を指し、「質量÷体積」あるいは「重量比」で表される。定義によれば、０．４５ミクロンのフィルターで濾過した溶液を３９．５〜４０．５℃の温度で蒸発させ残留物の重さから算出できるが、より簡便には実用塩分（Ｓ）から換算する。
【実施例】
【００３３】
以下に具体例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。なお、ＲＦＩＤタグを備えた分離膜エレメントを用いて試験を行った場合、本発明の効果が得られるまで非常に長期間を要することから、ここでは、金属イオンが酸化剤と膜の酸化劣化に与える影響を調査するため、アルミニウム製ＲＦＩＤタグの代替としてアルミニウム標準液、銅製のＲＦＩＤタグの代替として、銅標準液を使用した。
【００３４】
＜参考例１＞（標準液が金属を含有しない場合）
基材として、ポリエステル製不織布（坪量６０ｇ／ｍ２、厚さ８０μｍ、幅１０００ｍｍ）を用いた。分離機能膜の素材として、ポリスルホン（ソルベイ・アドバンスト・ポリマーズ株式会社のＵｄｅｌ（登録商標）Ｐ−３５００）を用いた。このポリスルホンをジメチルホルムアミドに溶解したポリスルホン溶液（濃度１６重量％、温度２０℃）を製膜原液として用いた。この製膜原液を前記の不織布の表側に塗布した。このとき、ポリスルホン溶液を塗布する不織布表面には、バーコーターを配置し、ポリスルホン溶液を均一に塗布した。また、ポリスルホン溶液を塗布しない不織布の裏側にはドラムを配置し、不織布が搬送されるようにした。
【００３５】
ポリスルホン溶液が塗布された不織布を、塗布後０．５秒後に２０℃の純水に浸し、ポリスルホンを凝固させて、不織布（基材）上に微多孔性ポリスルホン分離機能層（厚み５０μｍ）が形成された非対称膜を製造した。得られた非対称膜を水洗槽にて水洗し、膜中に残留した溶媒を除去した後、ｍ−フェニレンジアミンの２重量％水溶液に１分間浸漬した。ポリスルホン膜表面から余分なアミン水溶液を取り除いた後、該ポリスルホン膜にトリメシン酸クロライドの０．１重量％ｎ−デカン溶液を表面が完全に濡れるようにコーティングした後、１分間静置することにより、ポリスルホン膜の上に、逆浸透膜分離機能を有するポリアミド分離層を形成し、ポリアミド複合膜を製造した。
【００３６】
次に、得られたポリアミド複合膜を次亜塩素酸ナトリウムの０．０１重量％に３００時間浸漬後、水洗し、筒型の圧力容器に、供給水が膜表面に供給され、膜裏面から透過水が採取できるように装填した。
【００３７】
ポリアミド複合膜を装填した圧力容器に、砂ろ過処理を施した海水（塩分濃度３．５重量％）を供給して造水を行った。なお、供給水はｐH６．５に調整してからポリアミド複合膜に供給した。また、運転圧力５．５ＭＰａ、水温２５℃、供給水流量３．５ｌ／ｍｉｎで運転を行った。
【００３８】
２時間運転を継続した後、圧力容器から得られる透過水の蒸発残留物濃度を該透過水の電気伝導度から求めた。
【００３９】
浸漬時間をｔ時間としたとき、ｔ＝０時間における透過水の蒸発残留物濃度をＣ０、ｔ＝ｔ時間における次亜塩素酸ナトリウムとアルミニウム水溶液に浸漬させた膜の透過水の蒸発残留物濃度をＣｔとし、劣化係数Ｋ＝（Ｃｔ−Ｃ０）／ｔＣｔと定義したところ、ｔ＝３００時間のときの劣化係数Ｋは０．０２であった。
【００４０】
＜実施例１＞（アルミニウム標準液を使用する場合）
参考例１において、ポリアミド膜を浸漬させる水溶液を、和光純薬株式会社製“Ａｌ  １０００”（硝酸アルミニウム  アルミニウムイオン濃度：1000ppm）を使用して次亜塩素酸ナトリウムの０．０１重量％、アルミニウムの０．０００１重量％水溶液にしたこと以外は、参考例１と同様にして、劣化係数Ｋを求めたところ、ｔ＝３００時間のときの劣化係数Ｋは０．０２であり、参考例１と同等の値が得られた。このことから、アルミニウムからなるアンテナ部を有するＲＦＩＤタグを備えたことで、ポリアミド複合膜が劣化しないことが示された。
【００４１】
＜比較例１＞（銅標準液を使用する場合）
参考例１において、ポリアミド膜を浸漬させる水溶液を、和光純薬株式会社製“Ｃｕ  １０００”（硝酸銅  銅イオン濃度：1000ppm）を使用して次亜塩素酸ナトリウムの０．０１重量％、銅の０．０００１重量％水溶液にしたこと以外は、参考例１と同様にして、劣化係数Ｋを求めたところ、ｔ＝３００時間のときの劣化係数Ｋは２．８１であり、参考例１、実施例１と比較して大幅な分離性能劣化が見られた。このことから、銅からなるアンテナ部を有するＲＦＩＤタグを備えたことで、ポリアミド複合膜が劣化してしまうことが示された。
【符号の説明】
【００４２】
１：分離膜
２：透過側流路材
３：供給側流路材
４：中心管
５：被処理流体
６：透過流体
７：濃縮流体
８：半導体チップ
９：アンテナ部
【図１】
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【図２】
2013169510.tif 000004