多层分离膜制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种水中悬浮固体除去性和金属离子吸附除去性均优异的多层分离膜。本发明专利技术的多层分离膜包含实质上由具有螯合性官能团的聚合物构成的多孔吸附层和多孔净化层，多孔净化层被配置在比多孔吸附层更靠近原水侧的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种兼具悬浮物(suspendedmatter)除去能力和金属离子等特定化合物除去能力的多层分离膜，所述多层分离膜适合于饮用水制造、工业用水制造、净水处理、排水处理、海水淡水化、工业用水制造等各种水处理。
技术介绍
近年来，分离膜被应用于净水处理、排水处理等水处理领域、血液净化等医疗用途、食品工业领域、及电池用隔膜、荷电膜(chargedmembranes)、燃料电池用电解质膜等各个方面。尤其是在饮用水制造领域、工业用水制造领域中，即在净水处理用途、排水处理用途、海水淡水化用途等水处理领域中，正在逐渐使用分离膜代替以往的砂过滤、凝集沉淀、蒸发法，或使用其来提高处理水质。在这些领域中，处理水量大，因此，如果分离膜的透水性能优异，则可以减小膜面积，并且由于装置的体积变小而可以节约设备费用，而且从膜更换费用、设置面积的方面考虑也是有利的。对于水处理用的分离膜而言，使用与被处理水中含有的分离对象物质的大小相适应的分离膜。由于天然水通常含有大量悬浮固体(suspendedsolids)，所以一般使用用于除去水中的悬浮固体的微滤膜、超滤膜。此处，因被处理水不同而有时含有有害的金属离子，离子类过小而无法用微滤膜、超滤膜除去。因此，除了需要用于除去悬浮固体的净化工序以外，还需要用于除去水中的金属离子的工序。另一方面，已知水中的金属离子的除去通过利用离子交换树脂的吸附除去、利用螯合树脂的吸附除去、利用铈化合物等无机吸附剂的吸附除去来实施(专利文献1)。但是，这些吸附除去不仅存在吸附塔等设备费用、树脂的初期投资、树脂的再生费用等经济方面的问题，而且还存在因水中的悬浮固体吸附于吸附剂而导致的水路堵塞等实用方面的问题。因此，除了需要用于除去金属离子的吸附工序以外，还需要用于除去水中的悬浮固体的工序。另外，已知有下述膜：设置有仅在表面或表面层通过接枝聚合而具有螯合性官能团的吸附层的膜(专利文献2)，和通过接枝聚合将甲基丙烯酸缩水甘油酯导入多孔膜的表面、细孔内表面、然后用化学方法向其中导入螯合性官能团而得到的膜(专利文献3)。在这些情况下，由于螯合基团被优先导入至大的孔表面等化学品易于到达的位置，而在小的细孔内等化学品不易到达的位置则难以导入螯合基团，所以螯合性官能团的分布在膜中不均匀，没有充分的金属离子吸附能力，还存在由水中的悬浮固体导致的吸附、水路堵塞等问题。还已知有设置有螯合性官能团的布状基材(专利文献4)、含有螯合性官能团的纤维(专利文献5)，但它们均存在由水中的悬浮固体导致的吸附、水路堵塞等实用方面的问题，除了需要用于除去金属离子的吸附工序以外，还需要用于除去水中的悬浮固体的工序。对此，公开了一种用于同时进行净化除去和吸附除去的复合分离膜(专利文献6)。通过利用包含具有三维网眼状结构的层和含有吸附剂的多孔结构的层的复合分离膜进行过滤，从而实现了从海水中除去悬浮物和金属离子(硼)。专利文献1：日本特开2007-160271号公报专利文献2：日本特开昭58-205543号公报专利文献3：日本特开平7-24314号公报专利文献4：日本特开2005-74378号公报专利文献5：日本特开平4-83532号公报专利文献6：日本特开2010-227757号公报
技术实现思路
但是，吸附剂具有0.01～10μm的直径，远远大于作为分离对象物的金属离子。也就是说，即使将吸附剂均匀分散于多孔结构的层中，金属离子也能够容易地通过不存在吸附剂的流路。因此，金属离子与吸附剂的接触机会少。结果，含有吸附剂的多孔结构的层无法高效地吸附金属离子，而使有害的金属离子透过。如上所述，在现有技术中，尚未能同时实现悬浮物除去和金属离子吸附除去。鉴于上述现有技术的问题，本专利技术的目的在于提供一种水中的悬浮固体除去性和金属离子吸附除去性均优异的多层分离膜。为了达成上述目的，本专利技术包括以下构成。(1)一种多层分离膜，其包含：多孔吸附层，所述多孔吸附层实质上由具有螯合性官能团的聚合物构成；和多孔净化层，所述多孔净化层被配置在比所述多孔吸附层更靠近原水侧的位置。(2)如(1)所述的多层分离膜，其中，所述多孔吸附层的细孔的平均孔径A与所述多孔净化层的表面的平均孔径B满足A＞B的关系。(3)如(1)或(2)所述的多层分离膜，其中，所述多孔吸附层的厚度为10μm～500μm。(4)如(1)～(3)中任一项所述的多层分离膜，其中，所述多孔吸附层是整体均匀地分散有所述具有螯合性官能团的聚合物的层，通过能量色散X射线分析对所述多孔吸附层的截面实施元素分析时，来源于螯合性官能团的原子的原子数(％)的平均值X与标准偏差Y满足X≥3Y的关系。(5)如(4)所述的多层分离膜，其中，所述来源于螯合性官能团的原子为选自由N、O、P、S、Na及K组成的组中的至少一种。(6)如(1)～(5)中任一项所述的多层分离膜，所述多层分离膜还包含支承层。(7)如(1)～(6)中任一项所述的多层分离膜，所述多层分离膜在50kPa、25℃的条件下的纯水渗透性为0.10m3/m2·hr～10m3/m2·hr，断裂强度为6MPa以上，断裂伸长率为10％以上。(8)如(1)～(7)中任一项所述的多层分离膜，其中，所述多孔吸附层是利用热致相分离法及/或非溶剂致相分离法而得到的层。(9)如(1)～(8)中任一项所述的多层分离膜，其中，所述多孔净化层是利用热致相分离法及/或非溶剂致相分离法而得到的层。本专利技术的多层分离膜包含实质上由具有螯合性官能团的聚合物构成的多孔吸附层，因此，与金属离子的亲和性高的螯合性官能团能够均匀地分散于多孔吸附层中，结果，多层分离膜相对于金属离子能够呈现出极高的吸附效率。另外，本专利技术的多层分离膜还包含多孔净化层。通过将净化层配置在比多孔吸附层更靠近原水侧的位置，从而对于多层分离膜而言，能够在利用多孔净化层除去水中的悬浮物后，利用多孔吸附层除去金属离子。因此，能够抑制由悬浮物导致的多孔吸附层的结垢(fouling)。结果，在必须用短时间处理大量的被处理水的水处理领域中，能够充分地实施水中的悬浮固体除去和金属离子吸附除去。具体实施方式[1.多层分离膜]本专利技术的多层分离膜的特征在于，包含多孔吸附层(以下，有时简称为“吸附层”)和多孔净化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层分离膜，其包含：多孔质多孔吸附层，所述多孔吸附层实质上由具有螯合性官能团的聚合物构成；和多孔质多孔净化层，所述多孔净化层被配置在比所述多孔吸附层更靠近原水侧的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.13 JP 2013-2577561.一种多层分离膜，其包含：
多孔质多孔吸附层，所述多孔吸附层实质上由具有螯合性官能
团的聚合物构成；和
多孔质多孔净化层，所述多孔净化层被配置在比所述多孔吸附
层更靠近原水侧的位置。
2.如权利要求1所述的多层分离膜，其中，所述多孔吸附层的
细孔的平均孔径A与所述多孔净化层的表面的平均孔径B满足A>B
的关系。
3.如权利要求1或2所述的多层分离膜，其中，所述多孔吸附
层的厚度为10μm～500μm。
4.如权利要求1～3中任一项所述的多层分离膜，其中，
所述多孔吸附层是整体均匀地分散有所述具有螯合性官能团的
聚合物的层，
通过能量色散X射线分析对所述多孔吸附层的截面实施元素分
析时，来源于螯合性官能团的原子的原...

【专利技术属性】
技术研发人员：花川正行，高田皓一，德山尊大，岩井健太，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP