(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材の回りに配置された中空糸膜束群からなる捲上体を容器に装着し、片端もしくは両端部を樹脂で固定した中空糸膜モジュールであって、中空糸膜束の中空糸膜の配列が、中空糸膜束群の捲上軸線と角度をもって配置され、中空糸膜束ごとに交互にクロスする交差配列を持つ中空糸膜モジュールにおいて、芯材から中空糸膜束群外周に向かって流れる非透過液体の流れ方向に対して中空糸膜の充填密度を増加することによって中空糸膜表面の液体速度の分布を小さくした中空糸膜束構造をもつことを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】
中空糸膜が交差するクロスポイント部の数が、捲き径が増加するにしたがい増加する中空糸膜束配列をもつ請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
中空糸膜束間のピッチが、捲き径が増加するにしたがい減少する中空糸膜束配列をもつ請求項１または２に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
中空糸膜の充填率が４０％〜８０％である請求項１ないし３のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【請求項５】
交差配列された中空糸膜束の角度が中空糸膜束の捲上軸線に対して５〜７５度の傾きを持つ請求項１ないし４のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【請求項６】
芯材の回りに配置された中空糸膜束群からなる捲上体を容器に装着し、片端もしくは両端部を樹脂で固定した中空糸膜モジュールの製造方法であって、中空糸膜束の中空糸膜の配列を、中空糸膜束群の捲上軸線と角度をもって配置し、中空糸膜束ごとに交互にクロスする交差配列を有する中空糸膜モジュールの製造方法において、芯材から中空糸膜束群外周に向かって流れる非透過液体の流れ方向に対して中空糸膜の充填密度を増加させることによって中空糸膜表面の液体速度の分布を小さくしたことを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項７】
中空糸膜が交差するクロスポイント部の数を捲き径が増加するにしたがい増加させて中空糸膜束配列を形成させる請求項６に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項８】
中空糸膜束間のピッチを捲き径が増加するにしたがい減少させて中空糸膜束配列を形成させる請求項６または７に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項９】
中空糸膜の充填率を４０％〜８０％にした請求項６ないし８のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項１０】
交差配列された中空糸膜束の角度が中空糸膜束の捲上軸線に対して５〜７５度の傾きを持たせる請求項６ないし９のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は河川水や地下水などの自然水の浄水処理、あるいは水道水の高度浄水処理に使用される中空糸膜モジュールおよびその製造方法に関する。本発明によって得られる中空糸膜モジュールは、特に高回収率運転や長期連続運転が要求され、物理洗浄等によりモジュール性能の回復を要求される水処理分野に使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
水道水の高度浄水処理方法として、また河川水や地下水等の自然水の凝集沈殿に代わる浄水処理方法として膜分離技術を適用する処理方法が注目され、転換が進められてきている。特に中空糸膜を利用した膜分離モジュールは、容器の形状にこだわらずに容器に装着でき、物理洗浄し易いことから浄水処理用として多く採用されてきている。
【０００３】
浄水処理に使用するモジュールは、供給液を最大限に回収処理し有効利用するために、高回収率（回収率＝透過液と供給液の流量比率）のモジュール設計が要求される。高回収率の運転ではモジュール内の膜の一次側が高濃度なるのみならず、逆浸透膜やナノ濾過膜の場合は膜モジュール内の一次側の流量が非常に少なく、膜表面での液体速度が非常に低い状態となる。特に、中空糸膜および中空糸膜束が液供給部から非透過液排出部間で流路距離をもって分布している場合、液供給部付近での膜表面の液体速度と非透過液排出部付近での膜表面の液体速度は大きく異なる。この状態では、中空糸膜面の全域に偏流を生じさせずに供給液を均一に分配供給させる事は外圧型のモジュールの場合非常に困難である。また、モジュール内で偏流が生じると分離に寄与する膜が減少し有効に膜が利用出来ない。さらに偏流により膜面の濃度分極が助長され、膜面濃度が非常に高濃度となり分離効率が著しく低下する。また、モジュール内の膜の１次側に非常に低速で高濃度の液体が流れると、膜表面にスケール成分が濃縮し、ファウラントが付着沈降し易くなり、分離に寄与する膜表面を被覆・劣化させ著しく分離能力が低下する。
【０００４】
従来のモジュールでは、偏流を抑制するために極端に高い充填率で中空糸膜を束ねることで中空糸膜の均一配置をはかり、モジュールに均一分配流を生じさせたモジュール設計がなされている。また、片端を樹脂で容器に固定し反対の中空糸膜端部をループ状にし抵抗体として均一分配流を生じさせたモジュール設計がなされている。
【０００５】
また、偏流を抑制するために中空糸膜を交差配列で捲き上げて中空糸膜束とし、中空糸膜束中に筒状物を設け中空糸膜束の断面方向の中央部への流れを生じさせたり、軸方向の流れを持たせたモジュール構造を有する中空糸膜モジュールが特開昭５２ー４９９８７号公報、特開昭５２ー６３１７９号公報、特公昭５４ー５７９６号公報、特開昭６３ー１４０４号公報に開示されている。
【０００６】
また、容器内に中空糸膜束を数束配列し中空糸膜束群とし、両端を樹脂で固定した中空糸膜モジュールが、特開昭６１ー１０３５０３号公報、特開平９ー２０６５６３号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液供給部付近での膜表面の液体速度と非透過液排出部付近での膜表面の液体速度は異なるため、この状態では中空糸膜面の全域に偏流を生じさせずに供給液を均一に分配供給させることは外圧型のモジュールでは非常に困難である。特に、流れ方向に対して中空糸膜が液供給部から非透過液排出部間で距離をもって分布している場合、液供給部付近での膜表面の液体速度と非透過液排出部付近での膜表面の液体速度は大きく異なる。特に、多孔芯材に中空糸膜束を交差配置して捲き上げた円筒状のモジュールでは、モジュール円筒断面の中心、芯材部より液を供給（センターフィード）した場合、液供給部から非透過液排出部間の液流路すべてにおいて均一分配流を生じさせることは困難である。また、非透過液排出部付近は膜表面の液体速度が非常に小さくなり膜表面の液体が高濃度となって性能低下、ファウリングの発生場所となる可能性が非常に高い。さらに非透過液排出部付近はセンターフィードの場合、中空糸膜束群の外周部が該当するため有効に活用されない中空糸膜の比率は増加し性能に影響する。また、芯材の一部に孔を設けて中空糸膜束を交差配置で捲き上げ、軸方向の流れを持たせたモジュールにおいても、非透過液排出部付近の膜表面の液体速度が非常に小さくなり膜表面の液体が高濃度となり性能低下、ファウリングの発生場所となる。また、軸方向流れのみでの送液では流れ方向に中空糸膜の交差する部位があることにより高濃度に濃縮された非透過液によりファウリングの沈着堆積、スケールが生じやすくなる。その結果、透過液量の低下、長期連続運転が困難となる。さらに、ファウラントを物理洗浄する場合は、均一分配流が生じないため、十分なファウラント洗浄や排除ができず洗浄効率を低下させる。
【０００８】
片端を樹脂で容器に固定し反対の中空糸膜端部をループ状にしたモジュールでは、均一分配流を生じさせる抵抗体としてループ端部を装備させる場合が多い。その場合、非透過液排出部の中空糸膜の充填密度は低くなり、膜表面の液体速度をかえって低くさせてしまうことになる。また、高回収率時にはさらに膜表面での液体速度が低くなり膜表面の液体濃度が高くなりモジュール性能が低下する。また、中空糸膜束が平行になった部分では充填率が低く完全な均一分配流を生じさせることは困難である。ループ状中空糸膜端部分では、高濃度に濃縮された非透過液のためファウリングが生じやすくなる。さらに、ファウラントを物理洗浄する場合、片端にループを持った中空糸膜束群の形状が損なわれやすく再現できない。
【０００９】
一様な分布で極端に高い充填率で中空糸膜を束ねたモジュールにおいても、液供給部から非透過液排出部にかけての中空糸膜の充填密度は一定のため、非透過液排出部付近は膜表面の液体速度が非常に小さくなり、その結果、中空糸膜が有効に活用されず分離効率が悪くなる。特に、高回収率を要求される浄水処理では、高濃度に濃縮された膜の一次側が、非透過液排出部付近でさらに高濃度となるため高充填率では、中空糸膜表面のみならず中空糸膜の間隙もファウリングが生じやすくなり、透過液量の低下で長期連続運転が困難となる。
【００１０】
容器内に中空糸膜束を数束配列し一定の間隔をもたせて中空糸膜束群とし、両端を樹脂で固定した中空糸膜モジュールでは、中空糸膜束の内層部で有効に中空糸膜が活用されず、中空糸膜束群全体を有効に膜分離に寄与させることは困難である。結果的にモジュール性能の低下、また、膜面の液体速度が低いため中空糸膜束の中空糸膜間隙にファウラントを蓄積し易くさせることとなり、透過液量の低下で長期連続運転が困難となる。さらに、ファウラントを物理洗浄する場合は洗浄液流れが主に中空糸膜束間の空間に流れ、中空糸膜束中のファウラントの洗浄除去性が低下する。
【００１１】
高回収率を要求される浄水処理において、液の供給部付近から非透過液排出部付近にわたって膜表面の液体速度が極端に変化する場合、有効に膜を分離に寄与させ、モジュール性能を最大限に引き出すことは非常に重要である。
【００１２】
本発明は上記に鑑み提案されたもので、高回収率を要求される浄水処理において、モジュール内の中空糸膜の充填密度を非透過液体の流れ方向に対して変化させ、膜面の液流量が液体出口になるにしたがい減少しても流れ抵抗および膜表面の液体速度の分布を小さくし、極端に高充填率に中空糸膜を充填することなく、中空糸膜を損傷させることなく容器に挿入することができ、また、モジュール洗浄性にも優れた中空糸膜モジュールおよびその製造方法を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的に鑑み、鋭意研究の結果、芯材より中空糸膜束外周に流れるラジアルフロー構造において、膜モジュールの液供給部から非透過液排出の間の液流量変化に対応し、膜表面の液体速度の分布が小さくなるように中空糸膜束の径が増加するにしたがい中空糸膜の充填密度を増加させ、高回収率運転時にも分離性能を発現できる膜モジュールおよび製造方法である。
【００１４】
具体的には下記のものである。
（１）芯材の回りに配置された中空糸膜束群からなる捲上体を容器に装着し、片端もしくは両端部を樹脂で固定した中空糸膜モジュールであって、中空糸膜束の中空糸膜の配列が、中空糸膜束群の捲上軸線と角度をもって配置され、中空糸膜束ごとに交互にクロスする交差配列を持つ中空糸膜モジュールにおいて、芯材から中空糸膜束群外周に向かって流れる非透過液体の流れ方向に対して中空糸膜の充填密度を増加することによって中空糸膜表面の液体速度の分布を小さくした中空糸膜束構造をもつことを特徴とする中空糸膜モジュール。
（２）中空糸膜が交差するクロスポイント部の数が、捲き径が増加するにしたがい増加する中空糸膜束配列をもつ上記（１）に記載の中空糸膜モジュール。
（３）中空糸膜束間のピッチが、捲き径が増加するにしたがい減少する中空糸膜束配列をもつ上記（１）または（２）に記載の中空糸膜モジュール。
（４）中空糸膜の充填率が４０％〜８０％である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
（５）交差配列された中空糸膜束の角度が中空糸膜束の捲上軸線に対して５〜７５度の傾きを持つ上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
（６）芯材の回りに配置された中空糸膜束群からなる捲上体を容器に装着し、片端もしくは両端部を樹脂で固定した中空糸膜モジュールの製造方法であって、中空糸膜束の中空糸膜の配列を、中空糸膜束群の捲上軸線と角度をもって配置し、中空糸膜束ごとに交互にクロスする交差配列を有する中空糸膜モジュールの製造方法において、芯材から中空糸膜束群外周に向かって流れる非透過液体の流れ方向に対して中空糸膜の充填密度を増加させることによって中空糸膜表面の液体速度の分布を小さくしたことを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
（７）中空糸膜が交差するクロスポイント部の数を捲き径が増加するにしたがい増加させて中空糸膜束配列を形成させる上記（６）に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
（８）中空糸膜束間のピッチを捲き径が増加するにしたがい減少させて中空糸膜束配列を形成させる上記（６）または（７）に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
（９）中空糸膜の充填率を４０％〜８０％にした上記（６）ないし（８）のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
（１０）交差配列された中空糸膜束の角度が中空糸膜束の捲上軸線に対して５〜７５度の傾きを持たせる上記（６）ないし（９）のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【００１５】
本発明における中空糸膜とは、中空糸状の分離膜であって、その膜素材、膜構造および膜ディメンジョンは特に限定されない。たとえば酢酸セルロース系、ポリアミド系の非対称膜やポリアミド系、ポリスルホン系などの複合膜が挙げられる。
【００１６】
本発明における中空糸膜束とは、複数の中空糸膜が同方向に束ねられたものであれば良く、好ましくは数十〜数百本の中空糸膜が束ねられたもの、より好ましくは３０〜２００本の中空糸膜が束ねられたものである。
【００１７】
本発明における中空糸膜束群とは、中空糸膜を複数本集合させた中空糸膜束の捲上集合体であって、中空糸膜束群からなる捲上体とは、中空糸膜束および中空糸膜の配列が中空糸膜束群の捲上軸線と角度をもって配置され、中空糸膜束ごとに交互にクロスする交差配列をもった構造を有す構造体である。
【００１８】
中空糸膜束間のピッチとは、芯材に捲き上げられる中空糸膜束の同じ方向に捲き上げられる中空糸膜束センターの円周方向のズレ距離であり、中空糸膜束間のピッチが大きすぎた場合や中空糸膜束が重なるマイナスピッチが大きすぎた場合は中空糸膜の充填率が低くなりモジュール容積当たりの膜面積が低下する。また、中空糸膜束間のピッチが小さすぎた場合は、中空糸膜束中のファウラントの洗浄除去性が低下する。このため、中空糸膜束間のピッチは−１０ｍｍから３０ｍｍ、より好ましくは−５ｍｍから２０ｍｍがとられる。
【００１９】
本発明における中空糸膜束の充填率は次式で定義される。該充填率は高すぎるとファウラントが沈着堆積しモジュール洗浄が困難となり、また低すぎると膜面の液体速度が低下し高回収率において性能低下するため、４０〜８０％が適用され、より好ましくは５０〜７５％が適用される。
充填率（% ）＝（中空糸膜外径2 ×π／４×中空糸膜本数×中空糸膜長さ）
／（容器空塔の中空糸膜束群部の容積）×１００
【００２０】
交差配列された中空糸膜束の角度は、膜面積を大きくすべく充填率を高くするためには小さい角度が適するが、ファウラントの沈着堆積やモジュール洗浄を考慮すると大きい角度が適する。この双方を満足するため交差配列された中空糸膜束の角度は、中空糸膜束の捲上軸線に対して５〜７５度の傾き、より好ましくは２０〜６０度の傾きを持つ。
【００２１】
本発明における樹脂とは、中空糸膜を液密にシールできれば特に限定されない。例えば、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などの熱硬化性樹脂が使用できるが、必要により熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００２２】
本発明における中空糸膜モジュールの製造方法における端部封止剤に使用される樹脂、例えばエポキシ樹脂の硬化条件は、エポキシ樹脂および硬化剤、硬化促進剤や中空糸膜束と容器およびその他部材の種類により任意に決定できる。たとえば常温から130 ℃の範囲内で、一段もしくは多段階に温度ステージを変更させて硬化させる。雰囲気条件は、湿度3%〜90% の空気もしくは窒素雰囲気下などが挙げられる。さらに温水下もしくは高温雰囲気下などでのポストキュアを施しても良い。
【００２３】
本発明における中空糸膜モジュール接着時の端部封止剤の充填方法は特に限定されないが、中空糸膜束を充填したケース内に端部封止剤の位置エネルギーによる充填方法、空気などの媒体を使用した加圧充填方法、遠心力を利用した充填した接着方法などが挙げられ、また充填に長時間を要すると特にポットライフが短い場合充填中に端部封止剤の粘度が上昇し、中空糸膜間の間隙に充填できなくなる。これらのことより、短時間に中空糸膜間の間隙に充填できる方法が好ましい。
【００２４】
本発明における容器とは、中空糸膜束を収納するものであって、その材質や形状は特に限定されない。たとえば中空糸膜束を効率よく充填可能とするような円筒状容器、小ユニットより組合せを容易にするような箱状容器などが挙げられる。容器の材質はポリカーボネイト、塩化ビニル、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられ、より好ましくは端部封止樹脂と熱膨張係数の近い材質が良い。
【００２５】
本発明における芯材とは、中空糸膜または中空糸膜束を捲き取る軸芯であって管の内外に貫通の孔を持ち液体分配機能を兼ねるものであれば形状、材質等は特に限定されないが、形状は芯材の軸方向に均一に流れを分散させるために、円筒状の管に円孔が千鳥配列になったものが好ましい。材質は、たとえばポリカーボネイト、塩化ビニル、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられ、より好ましくは容器と同一材質および／または端部封止樹脂と熱膨張係数の近い材質が良い。
【００２６】
本発明における中空糸膜モジュールとは、河川水や地下水など自然水の浄水処理あるいは水道水の高度浄水処理に使用される中空糸膜モジュールであって、ナノろ過、逆浸透、限外ろ過、精密ろ過などに分類される中空糸膜を具備する。流れの形態は特に限定されないが、カウンターフローやクロスフロー、コカレントフローが好ましい。図１に本発明の中空糸膜モジュールの一例を示すが、これに限定されるものではない。図１により中空糸膜モジュールの水処理の概要を説明すると、供給部３１より処理水を加圧供給し、芯材３より中空糸膜モジュール軸方向に処理水を分配しラジアル方向に流れを発生させる。中空糸膜に対してクロスフローを生じさせ非透過液を非透過液排出部３２より排出させ、中空糸膜を透過し端部封止部５’で開口した中空部より流出した透過液を透過液排出部３３より排出させ回収するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づき中空糸膜モジュールの詳細およびその製造方法について説明するが、特に該製造方法に限定されるものではない。図１に本発明の中空糸膜モジュールの模式図、図２に中空糸膜束群からなる捲上体の製造方法の説明図を示す。
【００２８】
本発明の中空糸膜モジュールは、図１に示すように供給液が入る供給部３１をもつ容器１と容器１内に装着された中空糸膜束群からなる捲上体２および処理された透過液と非透過液を排出する透過液排出部３３、非透過液排出部３２を有する。そして、この中空糸膜束群からなる捲上体２は図１から２に示すように、捲上軸線１０にポリカーボネイト製の芯材( 外径φ２２ｍｍ、内径φ２０mm、孔φ８×２個／２２．５mmピッチ、千鳥配列) を２本、クロスポイントが芯材端部に位置するようにスペーサーを挟みセットする。9 本〜１２本の中空糸膜を４束合わせて中空糸膜束として、捲き始めから捲き上げ完了まで段階的に捲取り回転に対してトラバースの比率を変化させる。たとえば、捲き始めから１層目までを１トラバースに対して捲取り回転２回の比率で、２層目までを１トラバースに対して捲取り回転５．８回の比率で、３層目までを１トラバースに対して捲取り回転７．２回の比率で、４層目までを１トラバースに対して捲取り回転７．７回の比率で、最外層までを１トラバースに対して捲取り回転７．８回の比率で捲き上げるなどを行う。また、同時に捲取り回転とトラバースの位相差を調整し、捲き上げ径が大きくなるにしたがい中空糸膜束間のピッチを大きくさせる。たとえば、−５ｍｍから２０ｍｍに連続的に変化させる。トラバース幅１２００ｍｍで外径φ７４mmまで捲取り、再外層の中空糸膜束の角度が捲上軸線に対して約２２度、中空糸膜の充填率は６９．７% となるように交差配列を持つ中空糸膜束群からなる捲上体を作製する。中空糸膜束群からなる捲上体の外周に目開き１．２mmのポリエステル製保護織布を捲き付ける。そして、容器に装着した中空糸膜束群からなる捲上体を遠心脱液、次いで、加熱した除湿空気で通風し絶乾近くまで乾燥する。そして、端部封止として中空糸膜開口端部を閉口するために端部封止剤を遠心力により充填し硬化させる。２段目端部封止剤として中空糸膜束を容器に接着、端部封止するために同じ端部封止剤を遠心力にて充填し硬化させる。そして、中空糸膜の中空部を開口させるために、端部封止部を75℃のホットプレート上に1 時間接触させ、倍力装置( 倍力率２〜３) を使い人力（約４kg）によるスライスカッターにて中空糸膜束を固定した容器の端部封止部を切削する。そして、液供給部および非透過液排出部にＯリングでシールするキャップを取り付ける。
【００２９】
以上の製造工程により、膜モジュールの液供給部から非透過液排出部の間の液流量変化に対応し、膜表面の液体速度の分布を小さくし、高回収率運転時にも分離性能を発現できる、均一分配流を生じさせることができる中空糸膜モジュールが得られる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により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。
【００３１】
実施例
ポリアミド系ナノ濾過複合中空糸膜（中空糸膜外径３５０μm 、中空糸膜内径２００μm 、ポリスルホンベース膜外表面上にポリピペラジンアミド架橋薄膜を形成したもの）を、ポリカーボネイト製の芯材（外径φ２２ｍｍ、内径φ２０mm、孔φ８×２個／２２．５mmピッチ、千鳥配列）に、9 本〜１２本の中空糸膜を４束に合わせて中空糸膜束として、捲き始めから１層目までを１トラバースに対して捲取り回転２回の比率で、２層目までを１トラバースに対して捲取り回転５．８回の比率で、３層目までを１トラバースに対して捲取り回転７．２回の比率で、４層目までを１トラバースに対して捲取り回転７．７回の比率で、最外層までを１トラバースに対して捲取り回転７．８回の比率で捲き上げた。また、同時に捲取り回転とトラバースの位相差を調整し、捲き上げ径が大きくなるにしたがい中空糸膜束間のピッチが−５ｍｍから２０ｍｍに連続的に変化するようにした。トラバース幅１２００ｍｍで外径φ７４mmまで捲取り、交差配列を持つ中空糸膜束群からなる捲上体を作製した。中空糸膜の本数は２４８４０本とした。中空糸膜束群からなる捲上体の外周に目開き１．２mmのポリエステル製保護織布を捲き付け、中空糸膜束群からなる捲上体を４００mmの長さにカットし、ポリカーボネイト製容器（最狭内径φ７４mm）に挿入した。そして、容器に装着した中空糸膜束群からなる捲上体を室温にて６００rpm で3 分間、遠心脱液を実施し中空糸膜外表面および中空部内の水分を除去した。次いで、露点５℃に調整した除湿空気を５０℃に加熱し、風量０．１３m 3 /minで１２時間、容器に装着した中空糸膜束に通風し絶乾近くまで乾燥させた。そして、端部封止として中空糸膜開口端部を閉口するために端部封止剤を遠心力（回転数４００ｒｐｍ）により充填、硬化させ、２段目端部封止剤として中空糸膜束を容器に接着、端部封止するために同じ端部封止剤を遠心力（回転数６００ｒｐｍ）にて充填、硬化させた。この時の端部封止剤として水添ビスフェノールA 型エポキシ樹脂を使用した。そして、中空糸膜の中空部を開口させるために、端部封止部を75℃のホットプレート上に1 時間接触させ、倍力装置( 倍力率２〜３) を使い人力（約４kg）により、刃幅３００mmの刃物を使いスライスカッターにて中空糸膜束を固定した容器の端部封止部（直径φ１００mm）の切削した。液供給方向は図１と同様とした。この中空糸膜モジュールの膜面積は１３m2で、層毎の充填密度は芯材部より中空糸膜束外周にわたって０．８８から０．９６であった。また、供給圧力０．３MPa 、回収率５０％、温度２５℃の条件で膜面の液体速度を計算したところ芯材部より中空糸膜束外周にわたって１．７から１．８ｃｍ／ｓの間となり、最大値と最小値の偏差は０．０９であった。（表１、図３参照）
偏差＝（膜面液体速度最大値―膜面液体速度最小値）／第１層の膜面液体速度
充填密度＝中空糸膜束の容積／中空糸膜束が占有している空塔容積
膜面液体速度＝膜面流量／流路断面積
充填密度比＝各層の充填密度／第１層の充填密度
膜面液体速度比＝各層の膜面液体速度／第１層の膜面液体速度
【００３２】
実施例で作製した中空糸膜モジュールを用いて、濃度１０００mg/Lのシュクロース水溶液を使用し供給圧力０．３MPa 、温度２５℃、ｐＨ６の条件で性能評価したところ、回収率８０％での透過液量は１．７７m 3 /D、溶質の除去率は９１．９％、回収率２０％、膜面液体速度３．３m/min での透過液量は２．８m 3 /D、溶質の除去率は９６．５％であった。回収率２０％と８０％の除去率の比率は０．９７であった。
回収率＝（透過液量／供給液量）×１００（% ）
除去率＝（１−（透過液濃度／供給液濃度））×１００（% ）
【００３３】
比較例
実施例の中空糸膜束群からなる捲上体の製造方法において、中空糸膜束間ピッチを等間隔としクロスポイント数を3 箇所に固定した他は、実施例と同様の方法で中空糸膜モジュールを製造した。この中空糸膜モジュールの膜面積は９m2で、層毎の充填密度は芯材部より中空糸膜束外周にわたって０．８８から０．５３であった。また、供給圧力０．３MPa 、回収率５０％、温度２５℃の条件で膜面液体速度を計算したところ芯材部より中空糸膜束外周にわたって１．２３から０．０９ｃｍ／ｓで、最大値と最小値の偏差は０．９３であった。（表１、図３参照）
【００３４】
比較例で作製したモジュールを用いて濃度１０００mg/Lのシュクロース水溶液を使用し供給圧力０．３MPa 、温度２５℃、ｐＨ６の条件で性能評価したところ、回収率８０％、膜面液体速度０．４m/min での透過液量は１．６m 3/D 、溶質の除去率は８０．０％、回収率２０％での透過液量は１．９５m 3/D 、溶質の除去率は９６．７％であった。回収率２０％と８０％の除去率の比率は０．８５であった。
【００３５】
実施例および比較例１、２の結果の一覧を表１、２に示す。
【００３６】
【表１】
0004277147.tif 000002
【００３７】
【表２】
0004277147.tif 000003
【００３８】
【発明の効果】
本発明の中空糸膜モジュールは、河川水や地下水などの自然水の浄水処理あるいは水道水の高度浄水処理に、特に高回収率が要求される水処理分野において、膜面の液流量が液体出口になるにしたがい減少し、特に高回収率条件運転でモジュール内の膜面液体速度が低くなった場合においても、均一分配流れを供給部から濃縮排水出口に渡って実現し、偏流を起こさずに膜を有効利用し分離効率を高めることができ、連続安定運転、洗浄性向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る中空糸膜モジュールの一例を示した模式図である。
【図２】中空糸膜束群からなる捲上体の製造方法の説明図である。
【図３】モジュール内充填密度比および膜面液体速度比を示すグラフである。
【図４】除去率の回収率依存性グラフである。
【符号の説明】
１  容器
２  中空糸膜束群からなる捲上体
３  芯材
４  保護布
５、５’  端部封止部
６、６’  Ｏリング
７  マニホールド部
８  クロスポイント
９  中空糸膜束
１０  捲上軸
１１  トラバーズガイド
３１  供給部
３２  非透過液排出部
３３  透過液排出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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