分离膜、分离膜元件、分离膜组件、污废水处理装置和分离膜的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了具有高透水性，网眼难于堵塞，而且多孔质树脂层不会从多孔质基材剥离的污废水用分离膜。该分离膜，其特征在于，在多孔质基材的表面有多孔质树脂层，形成多孔质树脂层的树脂的一部分侵入多孔质基材与多孔质基材形成复合层的分离膜，满足下述的（１）和／或（２），（１）多孔质树脂层表面的平均孔径在０．０１～０．２μｍ范围内，并且孔径的标准偏差在０．１μｍ或以下，（２）将多孔质基材的厚度设为Ａ，在多孔质树脂层中存在短径为０．０５×Ａ或以上的微小空隙，而且，平均粒径为０．９μｍ微粒子的排除率至少在９０％或以上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适合污水(从炊事、洗涤、浴池、厕所、其它的生活环境产生的生活排水)，或从工厂、餐馆、水产加工厂、食品加工厂等产生的废水的净化的分离膜和其制造方法，进一步涉及具有该分离膜的分离膜元件、分离膜组件、和污废水处理装置。另外，在用于污废水的分离膜中，由于使用中砂粒等无机物或污泥、其它固体物激烈碰撞、向活性污泥中的氧的提供或为防止网眼堵塞进行充气操作引起的气泡在膜表面激烈碰撞，要求具有充分承受该碰撞的强度。该强度，虽然主要是由多孔质基材担当，但在现有的分离膜中，在发生激烈碰撞的情况中，在过滤操作中或充气操作中多孔质树脂层也有从多孔质基材中剥离的可能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供能解决现有技术的上述问题点，具有高透水性而且不易堵塞网眼，而且，能防止多孔质树脂层从多孔质基材剥离的分离膜，和简单地制造这种分离膜的方法。为达成上述目的的本专利技术是，在多孔质基材的表面有多孔质树脂层，形成多孔质树脂层的树脂的一部分是侵入多孔质基材内形成与多孔质基材的复合层的分离膜，该分离膜满足下述条件之一或两者，足(1)多孔质树脂层表面的平均孔径在0.01～0.2μm范围内，且孔径的标准偏差在0.1μm或以下，或，(2)将多孔质基材的厚度作为A，在多孔质树脂层中存在短径在0.05×A或以上的微小空隙，而且，平均粒径在0.9μm的微粒子的排除率至少在90％或以上。但是，平均粒径和标准偏差是在放大10,000倍的扫描型电子显微镜观察中，在9.2μm×10.4μm范围内能够观察到的所有细孔直径的平均值和其标准偏差。另外，本专利技术作为制造上述分离膜的方法，其特征在于，在密度为0.7g/cm3或以下的多孔质基材表面，形成含有树脂、开孔剂和溶剂的原液的被覆膜的同时将该原液含浸到多孔质基材中，然后，将该多孔质基材在含有非溶剂的凝固浴中浸渍、同时在多孔质基材表面形成多孔质树脂层。进一步，本专利技术提供使用上述分离膜的分离膜元件、分离膜组件、和污废水处理装置。第2图是实施例1中的本专利技术的分离膜横断面的扫描型电子显微镜照片。第3图是比较例1中的分离膜表面的扫描型电子显微镜照片。第4图是比较例1中的分离膜横断面的扫描型电子显微镜照片。第5图是实施例2中的分离膜表面的扫描型电子显微镜照片。第6图是实施例2中的分离膜横断面的扫描型电子显微镜照片。第7图、第8图是本专利技术中使用分离膜的元件的一个例子的分解斜视图。第9图是第8图所示元件的部分横断面图。第10图是第8图所示元件的Y-Y断面图。第11图是在多个箱体内收纳使用本专利技术的分离膜元件的组件的一个例子的分解斜视图。第12图是使用本专利技术的分离膜的造水方法的概略流程图。第13图是使用本专利技术的分离膜的另一元件的一个例子的分解斜视图。符号1是支撑板、符号2是流路材料、符号3是分离膜、符号4是凸起部分、符号5是凹陷部分、符号6是框体、符号7是过滤水排除口、符号8是集水部、符号9是元件、符号10是分离膜组件、符号11是待处理水槽、符号12是排气装置、符号13是鼓风机、符号14是泵、符号15是元件、符号16是中心管、符号17是流路材料、符号18是分离膜、符号19是筛间隔板、符号20是封口、符号21是待处理水入口、符号22是待处理水排除口、符号23是过滤水、符号24是进水、符号25是渗透水、符号26是浓缩水。专利技术的最佳实施方案本专利技术的分离膜是在多孔质基材的表面，具有起分离功能层作用的多孔质树脂层，形成多孔质树脂层的树脂的一部分是侵入多孔质基材中形成与多孔质基材的复合层。另外，在本专利技术中，多孔质树脂层是除复合层以外的部分。多孔质基材是支撑多孔质树脂层，使分离膜具有一定强度的物质。作为其材质，可以是有机材料、无机材料等，并无特别限制，但从易轻量化角度来看，优选有机纤维。进一步优选由纤维素纤维、纤维素三醋酸酯纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维等有机纤维制成的织布或无纺织物类的多孔质基材。其中，由于比较容易控制密度、制造也容易，优选便宜的无纺织物。多孔质基材的厚度由于过薄而很难保持作为分离膜的强度，另外过厚时透水量容易降低，优选在50μm～1mm范围内。最优选的是在70～500μm范围内。多孔质树脂层是如上所述作为分离功能层起作用的物质。作为材料，可以使用聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氟乙烯树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂等。也可以使用将这些树脂作为主成分的树脂。这里所说的主成分是指含有50重量％或以上、优选60重量％或以上。其中，优选通过溶液容易制膜，物理耐久性或耐药性均优异的聚氯乙烯树脂、聚偏二氟乙烯树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂。特别优选聚偏二氟乙烯树脂或将其作为主成分的树脂。多孔质树脂层的厚度，通常优选在1～500μm的范围内，更优选在5～200μm的范围内。若多孔质树脂层过薄则多孔质基材外露，污垢成分在多孔质基材上附着使过滤压力升高，存在即使洗净多孔质基材也不能充分恢复其过滤性能的情况。另外，若多孔质树脂层过厚也可能降低透水量。形成多孔质树脂层的树脂的一部分至少侵入多孔质基材的表层部分，至少在其表层部分和多孔质基材形成复合层。通过树脂侵入多孔质基材中，由于所谓的锚固定效果，多孔质树脂层被牢固地固着在多孔质基材上，由此可防止多孔质树脂层从多孔质基材上剥离。多孔质树脂层相对于多孔质基材，只在一面存在或在两面存在都可以。若多孔质树脂层只在一面存在时，不仅能提高透水量，而且容易制造。另一方面，若多孔质树脂层在多孔质基材的两面存在时，具有即使长时间使用分离膜，性能也不易劣化的优点。多孔质树脂层在多孔质基材的两面存在时，多孔质树脂层相对于多孔质基材，可以是对称结构、也可以是非对称结构。另外，多孔质树脂层相对于多孔质基材在两面存在时，两侧的多孔质树脂层通过多孔质基材和多孔质树脂层的复合层，既可以是连续的、也可以是不连续的。然后，本专利技术的分离膜，其特征在于，多孔质树脂层表面的平均孔径在0.01～0.2μm的范围内，且孔径的标准偏差在0.1μm或以下。分离膜在此范围内时，发现可以兼具不漏过菌体或污泥的高排除率和高透水性，进而网眼不易堵塞，可以长时间保持透水性。由于平均孔径过小时透水性降低，通常优选0.02μm或以上，更优选0.04μm或以上。多孔质树脂层在多孔质基材的两面存在时，至少一面的多孔质树脂层符合此条件即可。这里，平均粒径和标准偏差是通过测定在放大10,000倍的扫描型电子显微镜观察中，在9.2μm×10.4μm的范围内能够观察到的所有细孔的直径平均值和其标准偏差求得的。优选上述孔径分布范围的理由虽然尚未明确，但能推测出以下所示的理由。即，若孔径的标准偏差超过0.1μm，则多孔质树脂层表面的细孔具有宽的孔径分布。孔径大的孔由于水容易通过，有利于提高分离膜的透水率初期值。但是，由于水优先通过大孔，连续进行污废水处理时，首先从大孔开始被异物堵塞。这样，只剩下小孔，有效细孔的平均粒径急剧降低，结果分离膜的透水性也急剧降低。若孔径的标准偏差在上述范围内时，认为难以发生这样的问题。本专利技术的分离膜，将多孔质基材的厚度作为A，多孔质树脂层的厚度作为B，复合层的厚度作为C时，优选满足如下不等式，B≥0.2×AC/B≥0.1。若多孔质树脂层的厚度B比0.2×A薄，则作为分离功能膜的强度不够。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离膜，该分离膜为在多孔质基材的表面具有多孔质树脂层，形成多孔质树脂层的树脂的一部分侵入多孔质基材中与多孔质基材形成复合层的分离膜，其特征在于满足下述的（１）和／或（２）， （１）多孔质树脂层表面的平均孔径在０．０１～０．２μｍ范围内，且孔径的标准偏差为０．１μｍ或以下 （２）将多孔质基材的厚度设为Ａ，在多孔质树脂层中存在短径为０．０５×Ａ或以上的微小空隙，并且，平均粒径为０．９μｍ微粒子的排除率至少为９０％或以上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：森川博文，古野修治，辺见昌弘，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]