回転型膜分離装置｢ROTOSEP+のバッフル挿入効果
Effectofbaffleinrotarymembranesepara胡on

項

SyStem山ROTOSEPI,(技)第2研究開発部第4研究室
田谷克
義
EatstlyOSbiTa11ida

杭出

Yosbiya義也

Kuide

回転型膜分離装置｢ROTOSEP+は,高透過流束/高波縮操作を可能とした新しい膜分離装置である｡膜円板を積層させただけの回転型膜分離装置では,膜を高速回転させても膜円板間の流体の滞留により回転の効果が十分に発揮されなくなるが,｢ROTOSEP+ではバップルを膜円板間に挿入することにより膜円板間の流体と膜円板外側の流路を流れる流体との物質交換が促進されることにより,回転の効果が高められている｡本報告では,膜分離性能に及ぼすバッフルの挿入効果を明らかにすることを目的として,ラテックス溶液の透過流束測定およびレーザードップラー流速計を用いたバッフル周辺での流速測定をおこなった｡その結果,バッフルを挿入することにより膜円板間の乱流が促進され透過流束が向上し,しかもファウリングや閉塞を起こすことなく安定に処理できることがわかった｡これは,バップルの半径方向に沿って,膜円板間の流体の入れ替えが効果的におこなわれていることによる｡

The

newpermea土eflux

e触ct

high

betweenseparation

ro叫membraneofhighandconcentration･A

roね土ion of

membranedisks,弧d血ese

membranesystem,ROTOSEP

stagnation

ofrealized,hasfluid

betweendisks,bowever,'■ROTOSEP
canthepromoteoperation
disks

membraneuses

exchangetheefficientof

fhid丘･Omwi也bighdecreases

theba皿esinserted

thespace

betweenmembr皿edisks丘)r血e凸uidin血ecba皿el.Thepurposeofthisreportistoclari中也ee臨ctof'bafne
On也emembranemeasured,andseparation
also

the

this study,theperねrmance.1nvelocity

thearoundba血es

was

pemeate飢1ⅩOflatex

measured

uslng

Laser

emulsion
Dopplerwas

Velocimeter(LDV).Theresultsshowthatturbulencebetweenmembranedisksispromotedbyba甜esandtbatthe
permeate凸uxis

not

but

onlyimproved

kept

stable8ux

分離Membrane

膜回バ

ツ

フル

Baf凸e

乱流

促

進

Turbulence

転Rotation

流体の入れ替え流速without

fbulingorplugglng･Theseanidexchangee血uncedbytheradial凸owalongtheba盟es･

per払rm皿CeSa柁duetotbee触ctofthe22also

測定

separation(filtration)

promotion

Exchangeof

Measurlng

Velocity

神鋼パンテツク技報

fluid∇oJ.4β肋.J(20α2/β)高濃縮操作が可能である｡また膜の阻止性能も向

ま えがき
当社は,新型の回転型膜分離装置｢ROTOSEP+上する｡②高効率バッフルを使用の開発l)を2002年3月に終了し,2002年4月から本格的に販売を開始した｡その｢ROTOSEP+の概略｢ROTOSEP+では,膜円板間にバッフルを挿図を図1に示す｡｢ROTOSEP+は円形に成型した入することにより,膜円板間での溶液の滞留を防膜を円板の両面に貼り付けた膜円板を,回転軸に所止し,乱流を促進して膜円板の高速回転の効果を定間隔を空けて積層し,その膜円板間にバッフルを高めている｡

挿入して圧力容器内に挿入した構造となっている｡(彰維持管理/メンテナンスが容易

そして,モーターをもちいて回転軸とともに膜円板｢ROTOSEP+では,膜の高速回転によりファを回転させながら原液の膜分離をおこなう｡分離対ウリングが低減されるため,膜の洗浄や交換間隔象である被処理液の原液は装置下部から供給され,を長くすることができる｡また,シンプルなプロ濃縮液は装置上部から排出される｡また,膜を透過セスでの濃縮操作が可能であるため,装置の自動化/無人運転が可能である｡

した透過液は,中空の回転軸内に集水されロータリー(む処理目的に合わせて膜の選定が可能ジョイントを介して装置外部に排出される｡｢ROTOSEP+には,精密ろ過膜(MF膜),このような構造を有する｢ROTOSEP+は,次のような特長を有しており,蒸発濃縮や遠心分離の代替装置としての使用が期待される｡

限外ろ過膜(UF膜),ナノフィルトレーション膜(NF膜)を処理目的に合わせて選択して取り(∋高透過流束/高濃縮操作が可能付けることが可能である｡｢ROTOSEP+では,直径600mmの膜円板をこれら多くの特長の中で,もっ と も400rpmという,従来の回転型膜分離装置と比較｢ROTOSEP+を特長付けているのは,高効率バッして高速で膜円板を回転させることにより膜面にせん断力と遠心力を作用させ,ファウリングや濃プルを使用していることである｡本報告では,｢ROTOSEP+に使用しているバッフルの挿入効度分極が低減される｡これにより,高透過流束/果に関して紹介する｡

concentrate豊凰帯m＼＼＼＼＼＼1h￣̀ヽ1.1.￣■ヽ￣ヽ.■ヽ1.■ヽ■し■ヽ■･L■･L■･LTL■･.■ヽ̲ヽ̲㌧ヽ.■ヽ■ヽ■ヽ■ヽ■ヽ■ヽ■ヽ■ヽ1

Membranedisk■

Ba粗ell一Vessel】
lAxisorrota山on

Mo tor癒＼仙廿:Ⅷ￣＼ll端匡璽仙叫≡t≡i∃...員….....1≡…≡≡:榊[=>permeate
国1ROTOSEP概略図
Fig.1Schematic

diagramslわ乙4β肋.J(20α2/g)

ofROTOSEP

神鋼パンテツク技報

2β表1回転型膜分離装置の課題
TablelProblem

ofthe

ProblemStagnationof
nuidbetween
disks.

rotarymembraneCauseseparation

machineSolutioll皿etbodCoィotationof
8uidwi血me‑

Adv犯tage

Disadvantage

Plugflowinachannel･Largepressuredrop･Deformationofdisks

指さ言う紆ion･mbranedisks.
PreventlngSt喝nationarea.
Smallpressuredrop･Chan‑nelondisks.

IncreaslngOfseals.
Complicateddiskst一[Fig.2(b)]ofdisks,

Vibration
diskbyanun‑×

弧dpartitions.
Openlng

Defbrmatiofl

Evaluatior】

of×ructure.

綜訊ba鮎PreventlngStagnationarea･
Smallpressuredrop.

Installingbafne
betweendisks.

Ba租emayrectifier.

asworka

Tobeclar岨edintbisreport.

stablenow.

1.バッフルの必要性
Wallorvessel

はじめに,なぜ｢ROTOSEP+にバッフルが必要Partition

ちH#であるかについて述べる｡｢ROTOSEP+のように,積層した膜円板を高速笹回転させて膜分離をおこなう回転型膜分離装置にお車ける課題を表1に示す｡回転型膜分離装置の課題は大きく分けて,膜円板間での溶液の滞留と膜円板の笹変形の二つが考えられる｡溶液の滞留は,粘性力にらより膜円横間の溶液が膜円板と共回りするために起笹こる｡また,膜円板の変形は,膜円板を高速回転させることにより,非軸対称な二次流れが生じ,円板が振動するためである2)｡Axisof●rotation

Membranedisk(a)Usi喝partitio□

溶液の滞留を防止する方法としては,諜allofvessel

図2(a)に示すように膜円板間に仕切りを設ける,

c血nelHヽL′

図2(b)に示すように膜円板に溶液の流路を設ける,
m

膜円板間にバッフルを挿入する,

怖一′｢ヽ以上3つが考えられる｡このうち,膜円板間を仕切#

臣m

睨:古訣

ヽLる方法は,膜円板間に溶液の流路が形成され溶液の′m入れ替えが起こるが,装置内の圧力損失が大きくな

脳̲
̲′｢ヽ

l崇拝￣

M

り膜円板や仕切りの変形が起こる問題を生じる｡まヽ‑′た,膜円板に流路を設ける方法は,圧力損失は大き

捌Ⅸ岩亡泣虫E岩4古崇冗亡岩石王4瓜

くならないが,膜円板のシール部分が増加し,膜モジュールが複雑化する問題が生じる｡一方,バッフを解決できると考えられる｡しかし膜分離特性への祝

Membranedisk
Aヱisofrotatioll

ルを挿入する方法は,圧力損失が大きくならず,膜円板もシンプルになることから,上記2方法の課題

慌̲′｢ヽ(b)Openingcba皿nelo皿皿e皿branedjsks

図2Fig.2

膜円板間での溶液の滞留防止方法
Methodofpreventingastagnationof
凸uid

バッブルの挿入効果が不明であるので,これを確認

disk5

betweeIl皿e】℃brane

する必要がある｡
膜円板の変形を防止するためには,膜円板間に非以上のような理由から,｢ROTOSEP+のように軸対称な二次流れを整流する物体を挿入する方法が積層した膜円板を高速回転させる回転型膜分離装置ある｡すなわち,流れの整流器として膜円聴聞にバッでは,上述した問題を解決するためのバッフルを開フルを挿入することにより解決できると考えられる｡

発し,膜円横間に挿入する必要があることがわかる｡

しかしながら,バッブルの流れの整流効果が不明でそこで,次に,｢ROTOSEP+に採用した新しいバッあるので,これを確認する必要がある｡

フルの形状について紹介する｡

24

神鋼パンテツク技報

VoJ.4β肋.J(20￠2/β)

2.バッフル形状

3.1実験装置

バッフルに求められる性能をまとめると次のよう図4にバッフル形状と膜分離性能の関係を測定すになる｡

るために使用した実験装置の概略図を示す｡本装置①は図1に示した装置と同様の構造をしているが,本膜円板間の溶液の滞留を防止し,膜円板の回転の効果を十分に発揮させること｡

装置では,膜円板を2枚のみ装着し,膜円板間に図② 乱流を促進する形状であること｡

3に示した形状のバッフルを1枚装着可能である｡③

また,膜円板の直径は実機と同じ600mmである｡

装置内の流路圧力損失が小さいこと(流路が長くならないこと)｡MeユⅥbra王1edi5】く(む 形状がシンプルであること｡(釘 円彼の変形を防止可能であること｡

Melnbra皿edj5k

VesselVessel以上の観点から,図3に示すような形状のバッフ
ルを考案した｡
図3(a)は長方形の板状のバッフルであり,上述のバッフルに求められる性能の(乱 ④を満たしていChannel

ることば容易に想像できる｡また,この形状はもっCbanneI

Ba皿e

BafⅦe

Axisof､rotatio11ともシンプルな形状である｡

Axisofrotation(a)Rectanglesbape

図3(b)に示したスポーク塑は,放射状に長方形図を配した形状のバッフルであり,この形状も図3

バッフル形状3Fig.3Shape(a)と同様にバッフルに求められる性能③,④を満(b)Spokesbape

ofbafneGasket

たしていることは容易に想像できる｡

VesselO一也ngOutletBa仇/MembranediskeJ

ObseⅣadonwindowll/

そこで,考案した二つのバッフルがこれらの条件･:･:･ロ̲ll/‑ト:･:･/′】;よ̲占①〜⑤を満たしていることを,実験により確認した｡

￣･:･:

ほ訓

ここで,性能⑤の円彼の変形に関する実験の方法と結果についてはとくに示さないが,図3(a),(b)tInのバッフルでは円板の変形の問題はないこと確認し1nlet
Mechanicalseal昏ている｡

即

3.バッフル形状と膜分離性能の関係
本節では,バッフルの形状と膜分離性能の関係に

VBelt

BearingRotaヮ+Oint→

Pemeateついて検討した｡以下に,その方法と結果について

図示す｡

Fig.4

4

実験装置概略図
ScbelⅥaticdiagramsoftherotarymembranesepara‑tion

apparatus

Ba…ve
Pressuてgauge＼Co響trate

SeparatjollSy5tem＼

Feedta8k/
M

PermeatetaIlk

TC

上一Waterjacket■◆

Coolingunit

Peミ掌ate1Bypass

Pressurega琶

◆l■Coolingwater

皆＼Diaphragmpump

Pressurea句ustlngValve

園
Fig.5

5

実験装置のフロー図
Flowdiagrams

ofthelわ乙4β肋.J(β〃02/β)

experimentalappa呵tuS

神鋼パンテツク技報2古また,図5に図4に示した装置を組み込んだ実験

板間を仕切った場合と図3に示したすべてのバッフ装置全体のフロー囲を示す｡本装置のフローは,回ルを使用して測定をおこない,経時変化の測定では転膜実験装置に供給ポンプ,原液タンク,クーラー(a)と(b)の長方形状バップルとスポーク状バッフ等の供給循環装置を取り付けた構成となっている｡

ルを使用して測定をおこなった｡また,実験値とし供給ポンプはダイアフラムポンプであり,倶給圧て,透過流束,ラテックス溶液濃度,操作圧力,操力や供給流量の調整をおこなうためにポンプ出口に作温度,膜の回転数の測定をおこなった｡

圧力調整弁を取り付けた｡また,濃縮液の出口には透過流束は一定時間に排出される透過液量をメス

装置内の圧力,流量調整をおこなうために圧力調整シリンダーで測定し,透過液量を測定時間と膜面積バルブ(ボールバルブ)を設置した｡

で除すことにより求めた｡また,操作圧力は,回転原液タンクの容量は0.05m3である｡この原液タ

円板の液出入ロに取り付けた隔膜式圧力計により測

ンクにはウオータージャケットが設置されており,定した圧力を平均して求めた｡また,操作温度は,このウオータージャケット内に冷却水を循環させるタンク内の原液温度をサーミスタ方式の温度センサーことにより原液の保温をおこなった｡また,原液タにて測定して求めた｡また,膜の回転数は,回転軸

ンクには撹拝機を取り付け,タンク内で膿度や温度の回転数をタコメーターにて測定して求めた｡のムラが発生しをいように原液の撹拝をおこなった｡

3.3

実験条件

操作圧力の測定のために僕給配管と濃縮配管上に

本実験では,実機と同じ膜回転数400rpmで実験

隔膜式圧力計を取り付け,操作温度の測定のためにをおこなった｡また,透過流束の圧力依存性の測定

原液タンクに温度計を取り付けた｡

ではラテックス溶液の濃度を20%,30%と変化さ実験方法

3.2

せ,操作圧力を0.1〜0.5MPaに変化させた｡また,

本実験では,一定回転数で一定濃度のラテックス

透過流束の経時変化の測定ではラテックス溶液の濃溶液に対する透過流束の圧力依存性と経時変化を測

度を30%,操作圧力を0.4MPa一定でおこなった｡

定するため,膜により分離された透過液と濃縮液のなお,操作温度は25℃一定とした｡また,本実両方を原液タンクに戻して循環させ原液濃度を一定

験で使用した膜は,材質がポリエーテルスルフォン,に保つ全循環方式にて実験をおこなった｡透過流束

分画分子量が4000の限外ろ過膜(UF膜)である｡の圧力依存性の測定ではバッフルがない場合,膜円5030●△l40◇萱25e[月＼N日コ]当【□①)d唱戸】Oh[月＼N∈＼J]叫声己0)召己hの山

30▲Z00.1

0.2

0.30.50.4

200.60peratingpress∬e[Mpa]

図Fig.62βnU0.1●Spokesbape△

Rectangleshape0.20.3

0.4

0.5

0peratingpressure[MPa]MeIllbrane:UF

Melllbrane:U下Temperamre:25℃

Temperamre:25℃

Dia皿eterOr】ⅥeJ刀bra】1ediskニ600皿皿

Djarneferof●me皿bⅧedisk:600Jn皿

NuIl加rofrotations:400叩m

NuIl血∋rOfrotations:400叩m(a)20%1atexemulsion
65(b)30%1atexeInulsion

透過流束へのバッフルの挿入効果
E配ct

ofba組eon

thepermeateflux

神鋼パンテツク技報

1わ王.4β肋.J(20α2/β)実験結果および考察

3.4

長方形状のバッフルよりもスポーク状のバッフルの方が乱流の促進効果が大きいと考えられる｡

ラテックス溶液を膜分離した際の透過流束と操作圧力の関係について,バッフルの形状を変えて測定

また,ラテックス溶液の固形物濃度が30%の時した結果を図6に示す｡図6(a)はラテックス溶液の透過流束の経時変化を測定した結果を図7に示す｡の固形物濃度が20%,図6(b)はラテックス溶液の30固形物濃度が30%の時の結果である｡
図6(a)から,バップルがない場合,回転の効果25が発揮されないことがわかる｡これは,膜円板間の[点＼叶胃＼J]彗一石ひ)d心百hの山

流体が共回りして膜面に効果的なせん断速度が発生しないことによるものと考えられる｡また,膜円板間を仕切るよりも,バッフルを挿入した方が回転の効果が大きいことがわかる｡この現象の理由については,次のように考えられる｡膜円板間を仕切った
場合とバップルを挿入した場合では,遠心力の大きさは回転数と溶液性状によるため同じであると考え

つムハU50られる｡しかしながら,バッフルの方が膜円板間を●Spokeshape△

Rectanglesllape

不均一に覆っているため,乱流が促進されるので,
4

せん断力は大きくなると考えられる｡このため,膜8121620240peratingtime[h]円板間を完全に仕切るよりもバッフルを挿入した方

Membrane:UFが透過流束が大きくなると考えられる｡この結果かOperatlngpreSSure:0･4Mpa

ら,バッフルは上述したバッフルに求められる性能

Temperat耶:25℃
Diameterorme血branedisk:600mm②を満足することがわかる｡

Numberorrotations:400rpm

また,図6(b)から,濃縮限界に近いような高濃30%1atexemulsion

度では,長方形状バッフルよりもスポーク状の方が図透過流束が大きくなることがわかる｡この結果から,

7Fig.7連続運転での透過流束の安定性
Stabilityofpermeate

fluxincontinuous

operation

PhotoMultiplier
FlolVVelocityAnalyzer◎Probe

Measuredtarget⊂::===]⊂::::::::::コ

Transm如er
A｢Laser[コ⊂=::::::コ

PersonalComputer(ProcessorandSoRwarefbranalyzing＋HardDiskl)rivefbrrecord)

CoolingⅥ√如er

図Fig.88LDVをもちいた流速測定システムの概略図
Schematicdiagrams∇0乙4β肋.J(2〃α2/β)

oflⅥeaSuringsystempfvelocity

uslng

LDV

神鋼パンテツク技報

27図7から,乱流の促進効果の違いのために透過流束解析された｡そして,PCの専用ソフトを使用しての大きさに差はあるが,いずれのバッフルでも透過口DDに流速測定データが記録された｡

流束が安定しており,膜円板間で溶液が滞留して過また,レーザー光線の乱反射を防止するため,回濃縮され透過流束が減少する現象は見られないこと

転型膜分離装置のレーザー照射部分周辺の円板,バッがわかる｡これは,バッフルの挿入により膜円板間フル,容器内をつや消し異に塗装した｡
実験方法

への溶液の流入出が安定しておこなわれていることを示唆している｡通常,膜間を仕切った場合,溶液4.2は膜円板表面を流通するため,強制的に膜円板間へた溶液で満たし,膜円板を回転させレーザーを測定の溶液の流入出が起こる｡一方,バッフルを挿入し点に発信させた｡本実験ではレーザー光線を装置のた場合,膜円板間を仕切った場合のように,強制的のぞき窓から発信したため,膜円板の半径方向や回な膜円板間への溶液の流入出は生じない｡次節で,転方向である接線方向の流速を測定するための角度

このバッフルによる膜円板間への溶液の流入出メカでレーザー光線を発信することができなかった｡そ回転型膜分離装置の容器内をトレーサーが溶解しニズムを確認するための検討をおこなった｡

こで,レーザー光線を膜円彼の中心線に対して任意4.バップルによる流体の入れ替え効果の角度で測定位置に発信し,中心線に対するレーザー

前節において,バッフルを挿入することにより膜光線の角度と流速ベクトルを測定し,正弦定理から円板間への溶液の流入出がおこなわれていることを流速ベクトルの半径方向の速度成分と接線方向の速示唆する結果がえられた｡そこで,バッフルを膜円度成分を算出した｡

板間に挿入して膜円板を回転させ,バップル周辺の流速を測定することによりこの効果の発生メカニズ
ムを解明することを試みた｡以下に,その方法と結果について示す｡なお,ここではスポーク状バッフ

Centerorme111branedisk

ルについて検討をおこなった｡.∧.

/h/一i＼4.1実験装置

AxisorrotaIion/l＼

バッフル周辺の流速の測定には,レーザードップ

ラー流速計(LaserDopplerVelocimeter,LDV)をBa丘Ie用いた｡LDVでの流速測定原理は次の通りである｡

R血ofmembranedisk.■一■i.1.!■.■i.■②

2本のレーザー光線を発信して交差させると,レーザー光線の交差する点に干渉縞が発生する｡この干渉縞部分にトレーサー粒子を流し,干渉縞の明滅速度を検出する｡検出した干渉縞の明滅速度は,トレーサー粒子の移動速度,つまり流速に比例している｡
LDVは,この明滅速度を検出して流速を測定する装置である｡(卦(a)ParalleItomembranediskorba丘Ie

本実験では,図4に示した装置にスポーク上バッO

Measurementpolnt

フルを取り付け,装置ののぞき窓からLDVのレーザー光線を発信し,バッフルと膜円板外周周辺の流Membr訂Iedisk

BafⅥe

速測定をおこなった｡図8にLDVを用いた流速測定システムの概略図を示す｡本実験で使用した①○

LDVは,後方散乱方式であり,アルゴンイオンレー②○

ザー(AIL),トランスミッター(TM),プローブ,フォトマルチプライヤー(PM),フローベロシティー
アナライザー(FVA)およびデータ解析,記録用のPCから構成される｡AILから発信されたレーザーはTMを経由してプローブから測定部に発信される｡
レーザー光線の交差した干渉縞の反射光は,プローブからTMを経由してPMにて分光されFVAにて2β(b)Perpelldiculartor□ernbrぉ1ediskorbafヨe

図9Fig.9神鋼パンテツク技報

LDVによる流速測定位置
Measロ代印e山polnt

OfvelocltybァLDV

1わJ.4β肋.J(20膨/β)

4.3

実験条件

本実験では,トレーサー粒子として水性塗料を使9(a)の③の位置),およびバッフル上の中央の位置(図9(a)の④の位置)の4箇所である｡また,用し,溶液として水道水を使用した｡また,膜円板

膜円板やバッフルの垂直位置は,図9(b)に示したの回転数は200rp皿とした｡

ように,膜円板から下側に1.5mmの位置(図9(b)流速測定をおこなった箇所を図9に示す｡流速の測定は,のぞき窓からの測定が可能な2本のバッフの①の位置),バッフルから上側に1.5mm(図9(b)の(∋の位置)の位置である｡

ル間でおこない,合計8箇所である｡膜円板やバッ4.4

実験結果および考察

フルと平行な測定位置は,図9(a)に示したように,図10に流速測定結果を示す｡図10(a)に膜円板近膜円板外周部に沿った,バッフルから膜円板回転方傍で測定した流速ベクトルと速度ベクトル成分を,向下流側1.5mmの位置(図9(a)の(Dの位置),2本のバッフルの中央(図9(a)の②の位置),バッ

図10(b)にバッフル近傍で測定した流速ベクトルとフルの膜円板回転方向上流側へ1.5m皿の位置(図速度ベクトル成分を示している｡

図10フう､ら,平行位置①の半径方向速度成分が負の値となっており,それ以外の平行位置では正の値となっていることがわかる｡また,正の値となってい匝国
人‥紙川=′㌧〃･/＼l､＼‑1＼‑1■/.

る平行位置②,(参,④でも,その値は平行位置(多から④に向かって徐々にと大きくなっていることがわ●①⊂=遜::::::::]ー′1/

かる｡この結果は,平行位置①の位置,つまりバッPerpendicularposition

Ba斤Ie

フルから膜円板回転方向下流側の位置で膜円板間へBa丘Ieの溶液の流入が起こり,それ以外の位置で膜円板聞.′/〓からの溶液の排出が起こっていることを示している｡
また,膜円板聞からの溶液の排出は,2本のバッフ

Rjmorme血branedisk

ルの間ではほとんど起こらないが,バッフルの膜円①

板回転方向上流側の位置やバッフル上では盛んに起き.

1=こっていることを示している｡このように,バッフJ

Para11elposition

一‑ナ:2Ⅰ山s(a)Nearme血branedisk

ルの膜円板回転方向上流側で溶液の膜円板聞からの排出が起こるのは,回転により溶液がバッフルと接触する際に圧力が膜円板外よりも高まるためと考えられる｡逆にバッフルの膜円板回転方向下流側で溶九州…

圏液の膜円板間への流入が起こるのは,回転により溶/㌧〃一･′/+

液がバッフルから離れる際に圧力が膜円板外よりもBa任Ie

Perpendicularposition
Ba丘Ietl‑､./一./低くなるためと考えられる｡また,流速の膜円板接線方向成分は,円板に近い

Ba8le■/一ー＼1､.〜.
ぎ､言〓■.‑①

Directionofrotation
Rimof●membranedisk

ofmembranedisk＼Lowerstream

壷＼ゞ≡ぎ!
lParallelposition

一‑ナ:2m/s(b)Nearba組e→‑‑ゝ
･…･･>

Velocityvector
Tangentialcomponent
OfvelocltyVeCtOr
RadiuscomponentorvelocltyVeCtOr
Laserbeam
Centerlineofmembranediisk

一トDirectionorrotation
ofmeasured

lわg.4β肋.J(20α2/β)veloclty

誘雲誕声野Upperstream

Membranedisk

図11バッフル周辺の溶液の流れのイメージ

図10流速ベクトル測定結果
Fig.10Results

瀾
闇

Ba用e

熱伊VeCtOrS

Fig･11Image

神鋼パンテツク技報orflow

pattemofsolution

nearba租e29

垂直位置(丑ではバッフルに近い垂直位置②よりも億と乱流促進のために,膜円板間へのバッフルの挿入が大きいことがわかる｡これは,膜円板に近い方がが不可欠である｡そのためのバッフルとして,粘性力により膜円板に引っ張られやすいため,流速｢ROTOSEP+では長方形型とスポーク型の2種類が大きくなっていることを示している｡とくに,バッのバッフルを採用した｡これらのバッフルは,回転フル上(平行位置④)において,垂直位置②の中で膜用のバッフルとして求められる5つの性能である,も他の位置よりも流速の接線方向成分が小さくをっ(丑膜円板間での滞留防止,②乱流の促進,③庄損の低減,④単純な形状,(9円板の変形防止を満足してている｡逆に垂直位置(∋では,他の位置よりも流速の接線方向成分が大きくをっている｡これは,バッフル上のバッフルに近い位置では,粘性力により流いる｡これらの求められる性能のうち,とくに(∋と(参について,ラテックス溶液の透過流束測定および体がバッフル上に留まろうとし,逆に膜円板に近いLDVを用いたバッフル周辺の流速測定をおこない位置ではバッフルにより流路が狭くなるために流速確認した｡その結果,バッフルを挿入することによが上昇してバッフル上から流出しようとしているこり膜円板間の乱流が促進され透過流束が向上することを示している｡これにより,バッブル上ではバッとがわかった｡また,バッフルに沿って,膜円板間フル近傍と膜円板近傍の流速差(せん断速度)が大の流体の入れ替えが効果的におこなわれていることきくなり,乱流促進が起こると考えられる｡

がわかった｡

この流速ベクトル測定結果から,バッフルによる

このように,｢ROTOSEP+に採用したバッフル

膜円板間と膜円板外との溶液の入れ替え効果を模式を膜円板間に挿入することにより,膜分離効率が向的に表すと図11のようになると考えられる｡つまり,上し,｢ROTOSEP+は蒸発濃縮や遠心分離の代替

バッフルの膜円板回転方向上流側で膜円板聞から排装置としての優れた性能を発揮することが可能となっ出される流れが生じ,膜円板回転方向下流側で膜円た｡今後は,｢ROTOSEP+が様々な固液分離プロ板間に吸い込まれる流れが生じていると考えられる｡

セスへ適用されることを期待する｡

むすび

新型の回転型膜分離装置ているバップルについて,｢ROTOSEP+に採用しその必要性,形状,性能

1)谷田克義ら:神鋼パンテツク技報,Vol.45,No.1(2001),p.12‑17

膜円板間での溶液の滞留

2)舟木治郎ら:機械学会論文集(B編),Vol.61,No.588(1995),p.160‑165

について紹介した｡
回転型膜分離装置では,[参考文献]

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青田

克

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