CONFIDENTIAL

2022年7月22日
第５４回日化協技術賞 技術特別賞 受賞講演

高透水性・高濁度対応膜モジュール〈ピューリア🄬〉GLの開発と工業化株式会社クラレ
機能材料カンパニー
アクア事業推進本部
博士（科学技術イノベーション）
薮野 洋平

もくじ

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

１．〈ピューリア🄬〉GLの概要
２．〈ピューリア🄬〉GLの技術開発と技術的特長
３．〈ピューリア🄬〉GLの納入実績と適用事例
４．今後の展望2中空糸膜の機能と〈ピューリア🄬〉GLの概要

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

中空糸膜

中空糸膜を約1万本集積しろ過できるような形状に加工した物⇒膜モジュール
直径1mm程のストロー状のフィルター

膜モジュール(全長1,421mm)〈ピューリア🄬〉GL（以降、GL膜）

高透水性
高濁度対応

表面に約0.02µmの細孔

GL膜は、「高透水性」「高濁度対応」という特殊機能を持つ高機能中空糸ろ過膜

3GL膜が提供できる価値（産業上の利点）

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

■これまでの高濁度排水回収プロセスの例
M

純水として再利用

排水①凝集②フロック形成 ③沈殿

④砂ろ過

⑤活性炭

⑥RO膜

■GL膜の開発で可能となった高濁度排水回収の新プロセスの例
純水として GL膜による新プロセスの利点
再利用
１．フットプリント(設備用地)の削減

M排水

２．イニシャルコスト削減
３．ランニングコスト削減
４．水質向上によるRO膜の安定化

GL膜①凝集②膜ろ過③RO膜

これまでの排水回収プロセスでは回収コストが高く運転管理も煩雑だったため、実際の現場では高濁度排水はほとんど回収されず排出されていた。
GL膜の新プロセスにより経済合理性が著しく向上し、高濁度排水を回収し再利用できるようになった。
4もくじ

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

１．〈ピューリア🄬〉GLの概要
２．〈ピューリア🄬〉GLの技術開発と技術的特長
３．〈ピューリア🄬〉GLの納入実績と適用事例
４．今後の展望52022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

GL膜の技術開発の方針
中空糸膜モジュールの機能

モジュール構造

中空糸膜
・膜の細孔構造・透水性能
・分離精度
・機械強度など

相互に関係・モジュール径・モジュール長さ・ろ過方法
・汚れの洗浄方法など「中空糸膜」と「モジュール構造」という相互関係する２つの要素技術の組み合わせで性能が決定する

GL膜の開発では、全ての要素技術をゼロから見直し、これまでにない水準の高機能化に取り組んだ
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GL膜の性能の特長

要素技術

性能項⽬

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

GL膜の性能約5倍向上*
中空⽷膜

透⽔性能

独⾃開発したNIPS-TIPS併⽤法による⾼透⽔性膜約10倍向上*
モジュール構造

濁度耐性

⽚端フリー構造＋導⽔管構造の独⾃構造
独⾃のモジュール構造*当社既存製品に対する性能向上倍率（当社実験データに基づく）

GL膜は、既存膜モジュールと比べ、圧倒的な高透水性・高濁度耐性を持つ⇒この２つの高機能が新プロセスの鍵技術72022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

GL膜の中空糸膜の高透水性能
2／hr・0.1MPa
2/h at 0.1 MPa)
透水性能
[L／m
at 25℃]
透水性能(ℓ/m＊当社測定方法に基づく

高性能側GL膜の高透水性中空糸膜
一般的な中空糸膜の性能範囲

当社既存膜

低性能側

分離精度 [μｍ]
分離精度
(µm)

GL膜は、既存中空糸膜の約5倍という圧倒的な高透水性を有する
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GL膜の透水性能が高い理由
高透水性中空糸膜

分離精度0.02 µm

水の流れ

中空糸膜断面

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

拡大図

細孔

原水側

ろ過水側

ca.10μm

原水側

当社既存中空糸膜

ろ過水側

分離精度0.02 µm

水の流れ

中空糸膜断面
細孔

原水側

ろ過水側

ca.10μm
原水側

ろ過水側

中空糸膜の細孔サイズを断面方向に大きな傾斜構造とし、通水抵抗を大幅低減した
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2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

傾斜構造の細孔制御技術

非溶剤誘起相分離法(NIPS法）

熱誘起相分離法（TIPS法）

構造制御の駆動力は「熱」
透水性能：△
機械強度：◎

構造制御の駆動力は「液交換」
クラレ独自のNIPS-TIPS併用法

透水性能：○
機械強度：△

構造制御の駆動力は「液交換と熱の併用」
透水性能：◎
機械強度：○

クラレ独自のNIPS‐TIPS併用法による構造制御技術が高透水性を実現⇒高透水性と機械強度が両立できたので、GL膜モジュール構造の採用が可能になった

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GL膜の性能の特長

要素技術

性能項⽬

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

GL膜の性能約5倍向上*
中空⽷膜

透⽔性能

独⾃開発したNIPS-TIPS併⽤法による⾼透⽔性膜約10倍向上*
モジュール構造濁度耐性

⽚端フリー構造＋導⽔管構造の独⾃構造
独⾃のモジュール構造*当社既存製品に対する性能向上倍率（当社実験データに基づく）

GL膜は、既存膜モジュールと比べ、圧倒的な高透水性・高濁度耐性を持つ⇒この２つの高機能が新プロセスの鍵技術
11中空糸膜モジュールの運転プロセス

情報管理レベルの記載 “FOR INTERNAL USE” “CONFIDENTIAL”等

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

中空糸膜モジュールは、エアによる定期的な洗浄と排出を行いながらろ過を行うことが一般的

高濁度に対応するためには、ろ過で蓄積した濁度成分を洗浄によってモジュール内部から十分に洗浄・排出することが重要12

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

情報管理レベルの記載 “FOR INTERNAL USE” “CONFIDENTIAL”等

GL膜の濁度耐性が高い理由

一般的な膜のモジュール構造

GL膜のモジュール構造
ろ過液

ろ過液

中空⽷膜

膜束内部を効果的に洗浄する洗浄穴のあるパイプ（導水管）を導入

濁度成分が膜束の内部や底部に残りやすい
排⽔⼝

底部の濁度成分が残らないように中空糸膜が固定されていない（片端フリー）構造を採用

排⽔⼝

独自開発した世界中でクラレしかない中空糸膜とモジュール構造が高濁度耐性を実現
13

もくじ

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

１．〈ピューリア🄬〉GLの概要
２．〈ピューリア🄬〉GLの技術開発と技術的特長
３．〈ピューリア🄬〉GLの納入実績と適用事例
４．今後の展望14

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

有機排水の回収事例■従来技術による有機排水回収プロセスの例
工場
有機排水

生物処理
（活性汚泥）

沈殿

凝集

フロック形成

沈殿

砂ろ過

既存膜

RO膜

純水

有機物を分解した生物処理水は、既存膜では濁度成分を粗取りする前処理が必要であった■GL膜による有機排水回収プロセスの例
工場
有機排水

生物処理
（活性汚泥）

沈殿

凝集

GL膜

RO膜

純水

GL膜であれば、凝集剤を注入後直接膜ろ過可能

生物処理した排水に凝集剤を注入し、前処理なしで、直接膜ろ過・回収の実績がある
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2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

無機排水の回収事例■従来技術による高濁度無機排水回収プロセスの例
高濁度無機排水・スクラバー排水・研磨排水・切削排水など

凝集フロック形成

沈殿

砂ろ過

既存膜

RO膜

純水

高濁度の無機物を多く含む排水においても、前処理で濁度成分を粗取りする場合が多い■GL膜による高濁度無機排水回収プロセスの例
高濁度無機排水・スクラバー排水
RO膜
GL膜
純水・研磨排水・切削排水などGL膜であれば、前処理不要で直接膜ろ過可能

切削屑や研磨屑を多く含む、高濁度無機排水の効率的な回収に実績がある
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2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

逆洗排水の回収事例■従来の水利用プロセスの例

地下水

既存膜
or
地下水
砂ろ過

■GL膜による水利用プロセスの例
地下水の有効利用率
90～95%
工程水

逆洗排水

地下水

地下水の有効利用率
99%以上

既存膜
or
地下水
砂ろ過

工程水

逆洗排水処分

GL膜

GL膜逆洗排水処分

既存膜や砂ろ過の逆洗排水の再利用にも適用可能

高濁度耐性を活かし、これまで処分されていた逆洗排水などの有効利用に実績がある

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もくじ

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

１．〈ピューリア🄬〉GLの概要
２．〈ピューリア🄬〉GLの技術開発と技術的特長
３．〈ピューリア🄬〉GLの納入実績と適用事例
４．今後の展望18GL膜で今後期待できる経済的波及効果■クラレ倉敷事業所内のGL膜ろ過設備（用水処理）■GL膜の用途別採用実績
浄水処理
（上水道）
5%

用水処理
約32%

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

その他
3%

排水回収
約60%

排水回収以外にも用水処理や浄水処理など一般的な水処理分野でも採用実績が増加

砂ろ過の代替設備として、GL膜の膜ろ過設備を採用
事業所内の用水/飲料水などを製造

GL膜による新プロセスによる水処理コストの削減で巨大な砂ろ過市場を膜ろ過技術で代替できる可能性がある19

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

本技術の今後の展開

クラレはサステナビリティを積極的に推進します。
独自性の高い技術と製品を革新的なソリューションにつなげ、さまざまな場面で自然環境と人々の豊かな生活に貢献し続けます。
クラレ サステナビリティ長期ビジョンより

今後、GL膜は、様々な用途への展開と拡大が期待できる。

GL膜の活躍が期待できる新たな用途例
・省エネルギー水道
・上水道/専用水道
・用水処理

インド、タイ、ベトナム、日本等で採用

・ZLDシステム
・化学薬品含有水回収

バングラデシュ、日本等で採用・有価物濃縮・バイオプロセス

研究開発中
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まとめ

2022年7月22日第５４回日化協技術賞 受賞講演

■GL膜の技術的な特長
・独自で着想/開発したNIPS‐TIPS併用法で中空糸膜の透水性能を約５倍向上
・独自開発した中空糸膜とモジュール構造で濁度耐性を約10倍向上
・高透水性・高濁度対応膜モジュールの〈ピューリア🄬〉GLの工業化技術を確立■GL膜の産業上の寄与
・GL膜による新プロセスの開発で、回収コストが高く実質的にほとんど回収されていなかった高濁度排水の再利用が可能になった・論文発表、学会発表も積極的に行い、学術的にも高い評価を受けている

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Thank you!

<連絡先＞
薮野 洋平
Youhei.Yabuno@kuraray.com
https://kuraray‐membrane.com/

株式会社クラレ 機能材料カンパニー アクア事業推進本部
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