正渗透膜及正渗透处理系统技术方案

一种正渗透膜，其特征在于，具有半透膜性能的薄膜层层压在聚酮支撑层上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正渗透膜及正渗透处理系统
本专利技术涉及以渗透压差为驱动力使水从稀溶液移动到浓溶液的正渗透处理中使用的膜及系统。
技术介绍
正渗透处理为如下处理：借助半透膜使溶质浓度不同的溶液接触，将由溶质浓度差产生的渗透压差作为驱动力，通过该半透膜使水透过，由此使水从溶质浓度低的稀溶液移动到溶质浓度高的浓溶液。通过正渗透处理，能够将稀溶液浓缩、或者将浓溶液稀释。正渗透处理在使用半透膜使水比溶质优先透过这点上与反渗透处理是共通的。但是，正渗透处理是利用渗透压差使水从稀溶液侧移动到浓溶液侧，在这方面，与通过对浓溶液侧加压而逆着渗透压差使水从浓溶液侧移动到稀溶液侧的反渗透处理是不同的。因此，对于反渗透处理中使用的半透膜，即使将其直接应用于正渗透处理，也未必适于正渗透处理。反渗透处理中，分别在夹持半透膜的一侧配置浓溶液、在另一侧配置稀溶液，通过对该浓溶液施加两溶液的渗透压差以上的压力，使水从浓溶液侧移动到稀溶液侧。因此，反渗透处理用的膜(反渗透膜)要求具有耐受浓溶液侧的加压的强度。为了满足该要件，必须确保用于将具有半透膜性能的薄膜层(也称为外层、或阻隔材料。)加强的支撑层的强度。因此，不能太提高支撑层的孔隙率。其结果，在支撑层内溶质自由扩散的空间受限制。但是，在反渗透处理中，由于透水的进行方向与溶质(盐)的泄漏方向相同，因此不引起支撑层中的溶质的内部浓度分极。因此，支撑层的结构对于膜的透水量(也称为膜透过通量)造成的影响不是决定性的。因此，在反渗透处理中，随着对浓溶液侧施加的压力的增加，也同样能使透过半透膜而移动的水的量(透水量)增加。另一方面，在正渗透处理中，支撑层中的溶质的内部浓度分极对于膜的透水量造成大的影响。在正渗透处理中，在夹持膜(正渗透膜)的一侧配置浓溶液、在另一侧配置稀溶液，以两溶液的渗透压差为驱动力，使水从稀溶液侧移动到浓溶液侧。此时，为了提高正渗透膜的透水量，重要的是尽可能降低用于将具有半透膜性能的薄膜层加强的支撑层中的溶质的内部浓度分极，从而提高薄膜层的有效渗透压差。若在支撑层内溶质自由扩散的空间受限制，则引起支撑层内的溶质的内部浓度分极，变得无法确保充分的透水量。因此，对于正渗透膜，重要的是，支撑层具有尽可能不限制其内部的溶质扩散那样的高的孔隙率，而且由能够确保规定强度的材料构成目前为止，作为正渗透膜，研究了各种半透膜。例如，专利文献1中公开了在由聚丙烯腈、聚丙烯腈-乙酸乙烯酯共聚物、聚砜等形成的支撑层上层压有由聚酰胺形成的薄膜层的正渗透膜；专利文献2中公开了在由环氧树脂形成的支撑层上层压有由聚酰胺形成的薄膜层的正渗透膜；专利文献3中公开了在由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯形成的支撑层上涂布有阻隔材料的正渗透膜。但是，尚未得到具有高透水性能和高分离性能这两者的正渗透膜，期望更高性能的正渗透膜。然而，正渗透处理通常使用将成形为适当形状的正渗透膜填充到适当的容器中而成的组件进行。此处指出了，由于使用中空纤维形状的正渗透膜的组件与使用平膜形状的正渗透膜的组件相比，能够提高单位组件的膜的填充率，因此在能构建小型的净水制造系统的方面更适合(非专利文献1)。使用高分子量体作为薄膜层的高分子正渗透膜在透水性的方面是有利的，因此被期待在正渗透膜中的应用。但是，对于以往已知的高分子正渗透膜，在对酸及有机溶剂的耐久性、以及耐热性方面存在问题，因此其应用范围受到限制。在该方面，专利文献4中提出了，通过使用含有作为无机材料的沸石的正渗透膜，从而维持高分子正渗透膜的透水性的优点、并且提高耐久性的正渗透膜流动系统。但是，该专利文献4中记载的正渗透膜虽然耐久性提高，但其透水量极低，作为正渗透膜流动系统的实用性存在问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2012-519593号公报专利文献2：日本特开2013-013888号公报专利文献3：日本特表2013-502323号公报专利文献4：日本特开2014-039915号公报非专利文献非专利文献1：J.Membr.Sci.，355(2010)，pp158-167
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是鉴于前述实际情况而作出的。因此本专利技术的目的在于，提供正渗透处理中的透水量高、新的平膜形状或中空纤维形状的正渗透膜。本专利技术的另一目的在于，提供对有机化合物具有充分的耐久性、水的透过性优异的正渗透处理系统。用于解决问题的方案本专利技术人等为了消除上述问题而进行了深入研究。其结果发现，通过将平膜形状(平板形状)或中空纤维形状的聚酮多孔膜作为正渗透膜的支撑层，在平膜形状的情况下、在其表侧的面及里侧的面中的任一者上；在中空纤维形状的情况下、在其内表面及外表面中的任一者上，层压具有半透膜性能的薄膜层，从而支撑层中的溶质的内部浓度分极被有效地降低、得到透水量高的正渗透膜。该正渗透膜对有机化合物的耐久性高、即使作为正渗透处理系统反复使用也能够维持高的透水量。本专利技术如下。(1)一种正渗透膜，其特征在于，具有半透膜性能的薄膜层层压在聚酮支撑层上。(2)根据(1)所述的正渗透膜，其中，前述具有半透膜性能的薄膜层为由乙酸纤维素、聚酰胺、聚乙烯醇/聚哌嗪酰胺复合膜、磺化聚醚砜、聚哌嗪酰胺、或聚酰亚胺形成的薄膜层。(3)根据(1)或(2)所述的正渗透膜，其中，前述具有半透膜性能的薄膜层为厚度0.05～2μm的聚酰胺薄膜层(4)根据(3)所述的正渗透膜，其中，前述聚酰胺薄膜层与前述聚酮支撑层结合。(5)根据(4)所述的正渗透膜，其中，前述聚酰胺薄膜层通过界面聚合与前述聚酮支撑层结合。(6)根据(1)～(5)中任一项所述的正渗透膜，其中，前述聚酮支撑层具有通过泡点法测定的最大孔径为50nm以上的细孔。(7)根据(1)～(6)中任一项所述的正渗透膜，其中，前述聚酮支撑层的孔隙率为70％以上。(8)根据(1)～(7)中任一项所述的正渗透膜，其中，前述聚酮支撑层为平板形状。(9)根据(1)～(7)中任一项所述的正渗透膜，其中，前述聚酮支撑层为中空纤维形状。(10)根据(9)所述的正渗透膜，其中，前述具有半透膜性能的薄膜层层压在前述中空纤维状的聚酮支撑层的外侧表面及内侧表面中的任一者上。(11)根据(9)或(10)所述的正渗透膜，其中，前述中空纤维状的聚酮支撑层具有100～3000μm的外径及10～400μm的厚度。(12)一种正渗透中空纤维膜组件，其特征在于，具有如下结构：将由多个(9)～(11)中任一项所述的正渗透膜形成的纤维束收纳于筒状壳体内，通过粘接固定部将该纤维束的两端固定于该筒状壳体。(13)一种正渗透处理系统，其特征在于，具备：由(1)～(11)中任一项所述的正渗透膜形成的半透膜单元、借助前述半透膜单元而彼此分隔的第1区域及第2区域、向前述第1区域供给低渗透压溶液的低渗透压溶液供给部、和向前述第2区域供给高渗透压溶液的高渗透压溶液供给部，而且，具有借助前述半透膜单元产生从供给了前述低渗透压溶液的前述第1区域向供给了前述高渗透压溶液的前述第2区域的流体移动的功能。(14)根据(13)所述的正渗透处理系统，其中，前述低渗透压溶液及前述高渗透压溶液中的至少一者包含有机化合物。(15)一种造水方法，其特征在于，使用(13)或(14)所述的正渗透处理系统，使水从低渗透压溶液移动到高渗透压溶液后，从该高渗透压溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正渗透膜，其特征在于，具有半透膜性能的薄膜层层压在聚酮支撑层上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.13 JP 2014-164742;2015.01.19 JP 2015-007751.一种正渗透膜，其特征在于，具有半透膜性能的薄膜层层压在聚酮支撑层上。2.根据权利要求1所述的正渗透膜，其中，所述具有半透膜性能的薄膜层为由乙酸纤维素、聚酰胺、聚乙烯醇/聚哌嗪酰胺复合膜、磺化聚醚砜、聚哌嗪酰胺、或聚酰亚胺形成的薄膜层。3.根据权利要求1或2所述的正渗透膜，其中，所述具有半透膜性能的薄膜层为厚度0.05～2μm的聚酰胺薄膜层。4.根据权利要求3所述的正渗透膜，其中，所述聚酰胺薄膜层与所述聚酮支撑层结合。5.根据权利要求4所述的正渗透膜，其中，所述聚酰胺薄膜层通过界面聚合而与所述聚酮支撑层结合。6.根据权利要求1～5中任一项所述的正渗透膜，其中，所述聚酮支撑层具有通过泡点法测定的最大孔径为50nm以上的细孔。7.根据权利要求1～6中任一项所述的正渗透膜，其中，所述聚酮支撑层的孔隙率为70％以上。8.根据权利要求1～7中任一项所述的正渗透膜，其中，所述聚酮支撑层为平板形状。9.根据权利要求1～7中任一项所述的正渗透膜，其中，所述聚酮支撑层为中空纤维形状。10.根据权利要求9所述的正渗透膜，其中，所述具有半透膜性能的薄膜层层压在所述中空纤维形状的聚酮支撑层的外侧表面及内侧表面中的任一者上。11.根据权利要求9或10所述的正渗透膜，其中，所述中空纤维形状的聚酮支撑层具有100...

【专利技术属性】
技术研发人员：森田徹，金田真幸，安川政宏，松山秀人，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，国立大学法人神户大学，
类型：发明
国别省市：日本,JP