吸着ろ過膜モジュール
【課題】大型化および高集積化に伴う吸着能力の有効利用度の低下を効果的に抑制した中空糸膜モジュールを提供する。
【解決手段】多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜を具備し、当該吸着ろ過膜の有効膜長が１０ｃｍ以上である吸着ろ過膜モジュール
【解決手段】多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜を具備し、当該吸着ろ過膜の有効膜長が１０ｃｍ以上である吸着ろ過膜モジュール
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着ろ過膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液相に溶解している物質を分離する手段として、吸着法を適用した物質分離技術が、様々な分野において広く用いられている。
例えば、バイオテクノロジー、遺伝子工学、製薬工業、化学工業、飲料工業、食品工
業、環境保護、及び資源リサイクル等の様々な分野において、吸着式物質分離技術が用いられている。
なお、吸着法を適用した物質分離技術における被吸着物質は、利用分野によって異なり、例えば、生体特有の分子、タンパク質、酵素、ウイルス、イオン性物質、金属イオン、貴金属イオン、重金属イオン等、多岐に亘る。
【０００３】
上記被吸着物質を工業的に効率よく分離するための吸着式物質分離装置として、一般的なものとして、カラムクロマトグラフィーが知られている。
カラムクロマトグラフィーは、選択的吸着性を有する多孔質樹脂をパッキングした構成を有している。
カラムクロマトグラフィーへの吸着は、液相に含有されている被吸着物質が、拡散により多孔質樹脂の細孔内に移動し、細孔表面に存在する官能基に接触し吸着するという拡散の原理に基づいている。
そのため、多孔質樹脂の比表面積が大きくなるとこれに対応して吸着量が顕著に増大するという利点があるが、吸着能力は拡散律速の影響を受けるため、処理速度を高めるほど吸着能力が低下するという欠点を有している。
【０００４】
一方、処理速度を高めても吸着能力が低下しない吸着式物質分離装置として、吸着膜を用いたものが知られている。
吸着膜とは、選択的な吸着性能を有するろ過膜のことを言い、精製工程の現場では吸着膜を所定の外筒に収納した構造の吸着膜モジュールが用いられている。
この吸着膜モジュールを構成する吸着膜においては、多孔質となっているろ過膜に作用するろ過差圧を駆動力にする細孔内の強制流が発生し、物質の運搬と吸着とは、共に強制流の原理に基づいてなされる。
そのため、吸着膜の比表面積は上述したカラムクロマトグラフィーに比べて小さく吸着量も少ないという欠点があるが、この反面、処理速度を高めても吸着能力が低下しないという利点がある。
【０００５】
上記吸着膜モジュールを構成する吸着膜の具体的な例として、タンパク質吸着膜が挙げられる。
これにおいては、タンパク質含有の水溶液を高流速で通液した場合においてもタンパク質の吸着がなされ、迅速な処理を行うためには有効であるが、タンパク質の吸着が膜表面でのみ行われるため、吸着量は比表面積に依存し、上記多孔質樹脂を用いたカラムクロマトグラフィーに比べて吸着量は著しく低くなる（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００６】
一方、多孔質膜へのタンパク質の吸着処理速度と吸着量との両立を図った技術の検討もなされており、官能基をグラフト鎖に固定し、このグラフト鎖を多孔質基材に固定した多孔質膜が開示されている（例えば、非特許文献１〜３参照。）。
このような多孔質膜においては、１本のグラフト鎖に多数の官能基が固定されているため、タンパク質が多孔質膜の表面だけでなく細孔内でも立体的に吸着し、上述したように表面のみにおいて吸着が行われる場合に比して吸着量は大きく増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００３−５３２７４６公報
【特許文献２】特表２００２−５３７１０６公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Journal of Chromatography A, 689 (1995) 212-218
【非特許文献２】Biotechol. Prog. 1994, 10, 76-81
【非特許文献３】Biotechol. Prog. 1997, 13, 89-95
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、前述の様々な分野において、吸着式物質分離装置の処理能力に対する要求が高まっている。
特に、抗体医薬品の精製工程においては、大量処理および高速度処理との両立を図る技術への期待の高まりから、より能力の高い吸着ろ過膜モジュールが望まれている。以下に、大量処理ならびに高速度処理を達成するための手段を記す。
【００１０】
先ず、大量処理を達成するための手段としては、吸着ろ過膜モジュール内の吸着膜の体積を増やす方法が考えられる。具体的には吸着ろ過膜モジュールの外筒径寸法や外筒長寸法を増大させる大型化の手段や、外筒内の吸着膜の充填率を上げる高集積化の手段が考えられる。しかしながら、外筒径寸法や外筒長寸法を増大させた場合には、吸着膜モジュール成形上の難易度が極端に上がったり、精製現場の室内容積に収まりにくくなったり、取扱作業が困難になるなど、寸法増大に対する上限が存在する。
一方、吸着膜の充填率を上げた場合や、外筒長寸法を増大させた場合には、吸着膜モジュール内の流体流路構造が細くかつ長くなるために、圧力損失が増大する。吸着ろ過膜モジュールの形状が平膜タイプであっても中空糸タイプであっても、圧力損失が増大すると、流体流路の長手方向において局所的に膜面差圧の高い箇所と低い箇所の分布が増大する。
【００１１】
次に、高速度処理を達成させるための手段としては、吸着膜の膜厚を小さくし、膜面積当たりの透水速度を増加させる高集積化の方法が考えられる。しかしながら、透水速度の増加は、吸着膜モジュールの長手方向の圧力損失を増大させることになり、これは平膜モジュールであっても中空糸膜モジュールであっても共通で発生する。一方、中空糸膜モジュール特有の問題として、モジュール内の総膜体積を高く保ち、圧力負荷に耐えうる強度を維持させるためには、中空糸膜の内外径の比率一定のままで寸法を小さくすることが必要となる。この場合は、必然的に中空糸膜の内径寸法が小さくせざるを得ず、その結果極端に高い圧力損失が発生することになる。
【００１２】
すなわち、大量処理または高速度処理を達成させるための前述の大型化あるいは高集積化の手段をとることは、吸着ろ過膜モジュール内部の圧力損失を増大させる方向に作用する。この圧力損失の増大により、吸着ろ過膜モジュールは液流の長手方向において、吸着の進行度に分布を生じさせる。その結果、極端な例では吸着が始まったばかりの局所と、吸着が進行し被吸着物質の漏洩が始まった局所が同時に存在する状態となり、その場合モジュール全体の吸着能力は期待するほどに高くならないことになる。
【００１３】
ゆえに、吸着ろ過膜モジュールの大型化および高集積化の手段は、吸着ろ過膜が本来持つ吸着能力を十分に発揮できない、すなわち吸着能力の利用度が低下するという望ましくない結果に至る。そこで本発明においては、かかる状況に鑑み、大型化および高集積化に伴う吸着能力の有効利用度の低下を効果的に抑制した吸着ろ過膜モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、鋭意研究の結果、吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する機能を有する吸着ろ過膜を用いることにより、大型化および高集積化に伴う吸着能力の有効利用度の低下が効果的に抑制できることを見出し、この知見にもとづいて本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、大型化および高集積化に伴う吸着能力の有効利用度の低下が少ない中空糸膜モジュールに関する。
[１] 多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜を具備し、当該吸着ろ過膜の有効膜長が１０ｃｍ以上である吸着ろ過膜モジュール
[２] 前記弱電解性イオン交換基が、３級アミノ基、２級アミノ基、１級アミノ基、カルボン酸基、りん酸基からなる群から選ばれるいずれか一以上である[１]記載の吸着ろ過膜モジュール
[３] 前記弱電解性リガンドがジエチルアミノ基である請[１]又は[２]記載の吸着ろ過膜モジュール
[４] 前記グラフト高分子鎖が非架橋構造である[１]〜[３]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[５] 前記吸着ろ過膜の有効膜長が１０ｃｍ以上２０ｃｍ以内であり、中空糸内径が０．２８ｍｍ以上である、[１]〜[４]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[６] 前記吸着ろ過膜の有効膜長が２０ｃｍを超え５０ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．４３ｍｍ以上である、[１]〜[４]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[７] 前記吸着ろ過膜の有効膜長が５０ｃｍを超え１００ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．６０ｍｍ以上である、[１]〜[４]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[８] 前記吸着ろ過膜の有効膜長が１００ｃｍを超え１５０ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．７６ｍｍ以上である、[１]〜[４]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[９] 前記吸着ろ過膜の有効膜長が１５０ｃｍを超え２００ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．８６ｍｍ以上である、[１]〜[４]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[１０] 前記吸着ろ過膜が中空糸膜である、[１]〜[９]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、大型化および高集積化に伴う吸着能力の低下が効果的に抑制された中空糸膜モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態における中空糸膜モジュールの一例の概略構成図を示す。
【図２】本実施形態における中空糸膜モジュールの第２の例の概略構成図を示す。
【図３】本実施形態における中空糸膜モジュールの第３の例の概略構成図を示す。
【図４】本実施形態における中空糸膜モジュールの第４の例の概略構成図を示す。
【図５】本実施形態における中空糸膜モジュールの第５の例の概略構成図を示す。
【図６】本実施形態における中空糸膜モジュールの第６の例の概略構成図を示す。
【図７】本実施形態における弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖を細孔表面に持つ吸着ろ過膜の吸着と圧力変化の状況を示すグラフ。
【図８】本実施形態の弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖を細孔表面に持つ吸着ろ過膜の吸着と圧力変化の状況を示すグラフ
【図９】比較例の強電解性アニオン交換基を有するグラフト高分子鎖を細孔表面に持つ吸着ろ過膜の吸着と圧力変化の状況を示すグラフ
【図１０】比較例の強電解性カチオン交換基を有するグラフト高分子鎖を細孔表面に持つ吸着ろ過膜の吸着と圧力変化の状況を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と言う。）について、図を参照して説明する。
本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとし、さらに図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。
【００１８】
〔吸着ろ過膜モジュール〕
本実施形態の吸着ろ過膜モジュールの形態には特に限定はなく、中空糸膜からなるろ過膜モジュールであっても良く、平膜からなるプリーツ型ろ過モジュールであっても良く、平膜からなるスパイラル状のろ過膜モジュールであっても良い。
【００１９】
本実施形態における吸着ろ過膜モジュールについて、中空糸膜タイプの吸着ろ過膜モジュールを例として、図１〜６を用いてその構造を説明する。また図の形状は代表例であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２０】
本実施形態の吸着ろ過膜モジュールは、中空糸膜タイプの吸着ろ過膜モジュールの場合、中空糸膜の両端又は片端が、所定の封止樹脂により直接、あるいは所定の間接部材、固定治具を介して間接的に、外筒又は外部の配管接続材等に固定されていることが望ましい。
【００２１】
（第１の構成例）
図１に示す構成の中空糸膜モジュール１２は、中空糸膜２の両端が、所定の封止樹脂３により外筒１に直接固定されており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態となっている。
中空糸膜２の開口部は、固定治具１０を介して配管接続部材９と連結しており、外部配管（図示せず）に連通するようになされている。
【００２２】
（第２の構成例）
図２に示す構成の中空糸膜モジュール１２は、中空糸膜２の一の片端が所定の封止樹脂３により外筒１に直接固定されており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態となっている。中空糸膜２の開口部は、固定治具１０を介して配管接続部材９と連結しており、外部配管（図示せず）に連通するようになされている。
他の一の片端は、封止樹脂４により接着端面６が閉塞されており、外筒１とは固定されていない状態となっている。ここでこの接着端面６の中空糸束は封止樹脂４によって中空部が閉塞されている必要があるが、封止樹脂４によって束がまとまって固定された状態となっていてもよく、また中空糸一本一本がばらばらの状態であってもよい。
【００２３】
（第３の構成例）
図３に示す構成の中空糸膜モジュール１２は、中空糸膜２の一の片端が所定の封止樹脂３により外筒１に直接固定されており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態となっている。中空糸膜２の開口部は、固定治具１０を介して配管接続部材９と連結しており、外部配管（図示せず）に連通するようになされている。
他の一の片端においては、封止樹脂３により接着端面６が閉塞されており、外筒１に固定されており、かつ中空部は閉塞した状態となっている。
【００２４】
（第４の構成例）
図４に示す構成の中空糸膜モジュール１２は、中空糸膜２の一の片端が所定の封止樹脂３により外筒１に直接固定されており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態となっている。中空糸膜２の開口部は、固定治具１０を介して配管接続部材９と連結しており、外部配管（図示せず）に連通するようになされている。
中空糸膜２の他の片端は、所定の封止樹脂３により外筒１に直接固定されており、接着端面６が閉塞された状態になっている。
接着端面６においては、中空糸膜２の束を束ねている封止樹脂３を貫通するスリット７が設けられている。このスリット７を介して、中空糸膜モジュール１２の下部の導入口からも液を供給できるようになされている。
【００２５】
（第５の構成例）
図５に示す構成の中空糸膜モジュール１２においては、中空糸膜２が封止樹脂４により束ねられており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態となっている。封止樹脂４と外筒１とは固定されておらず、中空糸膜２は封止樹脂４により間接部材１１に固定されており、当該間接部材１１は前記外筒１から着脱自在に設けられている。
中空糸膜２の開口部は、固定治具１０を介して配管接続部材９と連結しており、外部配管（図示せず）に連通するようになされている。
他の一の片端においては、封止樹脂４により接着端面６が閉塞されている。なお外筒１とは固定されていない状態となっている。
【００２６】
（第６の構成例）
図６に示す構成の中空糸膜モジュール１２は、中空糸膜２が封止樹脂４により束ねられており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態で間接部材１１に固定されておる。当該間接部材１１は固定治具１０を介して接着端面５において外部配管（図示せず）と連通するようになされている。
他の一の片端においては、封止樹脂４により接着端面６は閉塞されている。なお、外筒は存在せず、液タンク８に直接中空糸膜２が浸漬されている。
接着端面６側においては、封止樹脂４を貫通するスリット７が設けられている。
このスリット７を通じ、図６中、中空糸膜モジュール１２の下部側からも液が供給されるようになされている。
【００２７】
本実施形態の中空糸膜モジュールにおいては、内圧ろ過方式と外圧ろ過方式のいずれの方式も選択できる。
上記いずれに方式でも吸着能力には差が無いが、ろ過差圧による膜の変形が懸念される場合には内圧ろ過方式を選択することが好ましい。
【００２８】
図１に示す構成の中空糸膜モジュールの利点は、内圧ろ過方式を選択した場合にはクロスフロー式の原液供給が可能であり、原液に膜面に堆積しやすい夾雑物や汚染物質が存在している場合には有利に機能する点である。
また、内圧ろ過方式時には両端供給を、外圧ろ過方式時には両端排出を行うことが可能であり、中空部を流れる液の管内圧損をより小さく保つ運転も可能であるという利点もある。
図５及び図６に示す構成の中空糸膜モジュールの利点は、外筒１又はタンク８と中空糸膜２との切り離しが可能である構造であることから、吸着ろ過膜の更新のためのコスト低減化を図ることができるという点である。
図４及び図６に示す構成の中空糸膜モジュールにおいては、封止樹脂３、４にスリット７が設けられており、外圧ろ過方式を用いる場合、スリット７を介して空気泡を下部から供給し、気泡の動きにより中空糸膜を振動させ、中空糸膜外表面に堆積する異物を、エアレーションにより掻き落とすのに便利である。このようなスリット構造は、図４及び図６に示す構造の中空糸膜モジュール以外にも採用可能である。
なお、図１〜図６に示す中空糸膜モジュールはそれぞれが具体的な構成例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
（外筒）
外筒１の材料としては、例えば、ポリスルホン、ポリカーボネート、塩化ビニル、ＡＢＳ、テフロン（登録商標）やＰＶＤＦを始めとするフッ素系樹脂等の樹脂類、あるいはＳＵＳ等の金属類、ガラス類等が挙げられ、使用用途やコストに応じて選択できる。
特に、使用用途により温度的負荷、薬品的負荷、使用圧力や振動等の物理的負荷が発生する場合は、それぞれの用途に適した素材を選定する。
【００３０】
（封止樹脂）
封止樹脂３、４としては、特に限定されるものではなく、従来から中空糸膜モジュールに用いられている封止樹脂として公知のものを使用できる。例えば、硬化性注入樹脂として、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコンゴムが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えばポリプロピレン等のサーモプラストが挙げられる。
なお、使用用途により温度的負荷、薬品的負荷、使用圧力や振動等の物理的負荷が発生する場合は、それぞれの用途に適した素材を選定する必要がある。
【００３１】
（吸着ろ過膜）
吸着ろ過膜は、多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている。
ここで、弱電解性イオン交換基とは、弱電解性陽イオン交換基と弱電解性陰イオン交換基を含むものとし、具体的には１級アミノ基、２級アミノ基、３級アミノ基、カルボン酸基、りん酸基などの他、イミジノ酢酸基などのキレート型官能基を用いることができる。２級アミノ基としては、例えばメチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、フェニルアミノ基、アリールアミノ基などが挙げられる。３級アミノ基としては、例えばジメチルアミノ基、次エチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、次フェニルアミノ基、ジアリールアミノ基、エチルメチルアミノ基、プロピルメチルアミノ基、イソプロピルメチルアミノ基、ブチルメチルアミノ基、フェニルメチルアミノ基、アリールメチルアミノ基、プロピルエチルアミノ基、イソプロピルエチルアミノ基、ブチルメチルエチル基、フェニルエチルアミノ基、アリールエチルアミノ基などが挙げられる。カルボン酸基としては、例えばカルボン酸基、安息香酸基が挙げられる。りん酸基としては、例えばりん酸基の他りん酸エステル基が挙げられる。これらの弱電解性イオン交換基の中でも、グラフト高分子鎖に導入が容易であるカルボン酸、１級アミノ基、２級アミノ基、３級アミノ基が好ましい。カルボン酸基の場合は、ろ過膜にアクリル酸やメタクリル酸をモノマーとして用いてグラフト鎖を重合することで直接的に得ることが可能である点で好ましい。また、１級アミノ基、２級アミノ基および３級アミノ基の場合は、先ずろ過膜にエポキシ基を持つビニルモノマーを導入した後に、エポキシ基をアミノ基に転化することで容易に得ることが可能である。
【００３２】
本実施態様の吸着ろ過膜は、イオン性化学種を吸着可能でありかつイオン性化学種の吸着とともにＦＬＵＸが低下する性質を有する。
【００３３】
ここでイオン性化学種とは、水溶液中で解離して荷電状態にある化学種を指し、例えば陽イオン、陰イオンおよび陰イオンと陽イオンを同時に含む両性イオンのいずれかを指す。具体的には、金属イオンのような単原子イオンや、金属酸化物イオンのような複数の原子団からなる多原子イオン、金属錯体イオンのような錯イオン、酢酸やアンモニアやアミノ酸やイオン性界面活性剤のように溶液中で解離して荷電状態になる低分子量有機物、タンパク質やウイルスやＤＮＡやイオン性高分子のように溶液中で解離して荷電状態になる高分子量有機物などが挙げられる。つまり水溶液中で溶解しかつ解離して帯電状態にあれば良く、ここではそのサイズは問わない。
【００３４】
本実施態様の吸着ろ過膜は、圧力一定の操作条件下で次第に単位時間当たりのろ液量が低下する。また、ろ過速度一定の操作条件下で次第にろ過圧力が上昇する吸着膜も同じく該当する。ただし、ろ液量低下や圧力上昇はろ過膜の細孔径よりも小さいイオン性化学種の吸着によるものに限られ、例えば懸濁物や粘稠物が膜面を閉塞することに起因するろ液量低下や圧力上昇とは区別しなければならない。
【００３５】
本実施形態の多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜を使用した場合の具体的なＦＬＵＸ挙動について説明をする。
【００３６】
多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜に対して、例えばｐＨ８の緩衝液のなかで負に帯電しているタンパク質である牛血清アルブミン（ＢＳＡ）や正に帯電しているタンパク質であるリゾチームなどを一定圧力の操作条件下で吸着ろ過させた場合、ろ過の進行により吸着量が増加すると同時にＦＬＵＸが次第に低下する。また、ろ過速度一定の操作条件下で吸着ろ過させた場合、ろ過の進行により吸着量が増加すると同時にろ過圧力が増加する。
【００３７】
上記にように、弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が細孔表面に形成されている吸着ろ過膜において、イオン性化学種の吸着とともにＦＬＵＸが低下する理由は以下のように考えることができる。
【００３８】
先ず、イオン交換基の種類とグラフト高分子鎖の形態の関係性について説明する。グラフト高分子鎖上のイオン交換基は、イオン交換基同士の反発によりグラフト高分子鎖の形状に影響を与える。この反発は、イオン交換基を取り巻く水和水群の立体反発に由来すると考えられる。
【００３９】
吸着ろ過膜の吸着能力を高めようとするとイオン交換基密度を高くする必要があるが、ここで、イオン交換基として強電解性イオン交換基を使用した場合には、広いｐＨ範囲でほぼ全てのイオン交換基が解離した状態にあるため、水和水を持つイオン交換基が高密度で存在する状態になる。その結果、細孔表面のグラフト高分子鎖内や隣接グラフト高分子鎖との間での立体反発が必然的に大きくなる結果、グラフト高分子鎖は伸張した状態となる。
【００４０】
一方イオン交換基として弱電解性のイオン交換基を使用した場合には、吸着ろ過膜の吸着能力を高める目的でイオン交換基密度を高めた場合であっても、中性ｐＨ付近では解離状態にあるイオン交換基が少ないため、結果として立体反発は小さく、細孔表面のグラフト高分子は比較的収縮した状態となる。
【００４１】
次に、弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が被吸着物質を吸着した時のグラフト高分子鎖の形態の変化について説明する。弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖を細孔表面に持つろ過膜に対して、イオン性化学種を含む液を一定圧力でろ過した場合、ろ過処理の進行とともに弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖にイオン性化学種が取り込まれていく。イオン性化学種は嵩高い水和水群を持っていたり、それ自体が嵩高い粒子状であるため、吸着以前には比較的収縮した状態であったグラフト高分子鎖は吸着とともに次第にグラフト鎖内や隣接グラフト鎖間での立体反発が大きくなり、やがてグラフト高分子鎖は伸張した状態となる。
【００４２】
以上のように、弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が細孔表面に形成されている吸着ろ過膜では、イオン性化学種が吸着されるに従いグラフト高分子鎖が伸張する事で細孔が閉塞されるため、次第にＦＬＵＸが低下（またはろ過圧力が上昇）していくと考える事が可能である。
【００４３】
従来は、このように次第にＦＬＵＸが低下する特長は、吸着ろ過膜の性能としては単に不利であると考えられた。
【００４４】
本発明が解決しようとする課題は、吸着膜モジュールの「大型化」および「高集積化」による吸着能力の有効利用度が低下するという望ましくない結果を解決する事である。発明者等は、驚くべき事に前述のような吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材として用いることにより、この課題が改善されることを見出した。
【００４５】
すなわち、従来の技術では、前述の通り吸着ろ過膜モジュールでの「大型化」および「高集積化」は、極端な例では吸着が始まったばかりの局所と吸着が進行し被吸着物質の漏洩が始まった局所が同時に存在する状態となり、その場合モジュール全体の能力は期待するほどに高くならないため、「大型化」および「高集積化」には限界があった。ところが「弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が細孔表面に形成されている吸着ろ過膜」を構成部材として用いることにより、一方では吸着が進行して被吸着物質の漏洩が始まった局所ではＦＬＵＸが低下するために被吸着物質の漏洩量を小さく抑える事が可能となり、他方ではその結果として吸着が始まったばかりの局所に対して被吸着物質が優先的に供給されることになるため、最終的にモジュール全体としては吸着ろ過膜の吸着能力の利用度を高く維持する事が可能となる。
【００４６】
さらにここで「吸着能力」について説明する。
吸着能力を表す用語として、「静的吸着容量」（または「平衡吸着容量」）と「動的吸着容量」とがあり、当該業界では広く用いられている。本発明においては、特に記載がない限り、吸着能力とは動的吸着容量のことを指し、単位はｍｇ／ｍｌで表記する。
静的吸着容量とは、吸着体に対して被吸着物質が飽和状態まで吸着した場合の吸着容量を指す。
これに対して動的吸着容量とは、固定された吸着体に対して被吸着物質を含む流体を導入して排出させる際に、出口から被吸着物質が基準濃度で排出される時点までの吸着量を単位量当たりに換算した数値を指す。この基準濃度を破過点と呼び、一般的に破過点としては導入時の被吸着物質濃度に対する排出時の被吸着物質濃度が５％〜２０％の範囲から選ぶが、本発明においては１０％濃度を破過点と定義した。
【００４７】
次に「吸着容量」についての説明を補足する。
吸着体が吸着する被吸着物質の量を「吸着量」と呼び、吸着量を吸着体の単位量当たりの値に換算した数値を「吸着容量」と呼ぶ。
吸着量は重量や体積やモル数などその特性を表すのに適した単位を用いる事ができるが、本発明では重量で規定する。また吸着体の単位量についても単位重量や単位体積や単位充填体積などその特性を表すのに適した単位を用いる事ができるが、本発明では単位膜体積で規定する。
単位膜体積は、平膜の形状の場合と中空糸の形状の場合で算出方法が異なる。本発明においては、平膜の場合の単位膜体積は単純に有効膜面積と膜厚みを掛け合わせた値を採用する。また本発明においては、中空糸膜の形状の場合の単位膜体積は円環断面体積を採用し、円環断面体積とは、中空糸膜の外径をＤｏ、内径をＤｉ、吸着ろ過に寄与する有効膜長をＬで表したときに、Ｌ×｛（Ｄｏ／２）２−（Ｄｉ／２）２｝×πで定義できる値を指す。
よって、吸着容量は、吸着重量を単位膜体積で除した値で定義され、本発明においては単位はｍｇ／ｍｌで表記する。
【００４８】
すなわち、前出の吸着膜モジュールの吸着能力の有効利用度とは、吸着ろ過膜が本来持つ吸着能力がモジュール形状にした時にどの程度発揮されているかを示す尺度であり、基準寸法の吸着ろ過膜で測定した時の吸着能力に対する、モジュール形状で測定した時の吸着ろ過膜の吸着能力の比率で定義する。本発明では、基準寸法とは、例えば中空糸膜の場合は膜長７ｃｍを基準寸法とし、平膜の場合は直径２．５ｃｍを基本寸法とした。
【００４９】
このような吸着ろ過膜の組成や微細構造については制限が無く、イオン性化学種の吸着によりＦＬＵＸが低下するものであればよい。具体的に述べてきたように、このような吸着ろ過膜の一例としては、細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜であれば好適に用いることができる。
【００５０】
グラフト高分子鎖の構造は、前述のようにイオン性化学種の吸着とともにＦＬＵＸが低下するものであれば限定しないが、相互に架橋した構造の高分子鎖よりも非架橋構造の高分子鎖であるほうが容易に伸張できることから吸着に伴うＦＬＵＸ低下が大きくなるためにより好ましい。
よって、グラフト高分子鎖を重合法で形成する場合には、架橋剤を用いない製法が好ましい。
【００５１】
このような吸着ろ過膜の形態は、溶液の通液が可能な形態であれば特に限定されず、例えば平膜、不織布、中空糸膜、モノリス、キャピラリーなどが挙げられる。これらの形態の中でも、製造しやすさ、スケールアップ性、モジュール成型した際のパッキング性などの観点から、吸着ろ過膜は中空糸膜であることが好ましい。中空糸膜とは、中空部分を有する円筒状または繊維状の多孔質膜であり、中空糸の内層と外層が貫通孔である細孔によって連続しており、その細孔によって内層から外層あるいは外層から内層に、液体が透過する性質を有する多孔質体を意味する。中空糸膜素材としては、一般的に中空糸膜に使用する素材を使用することができる。ただし、中空糸膜に対する化学的処理または物理的処理により後加工により吸着機能を付与する場合には、その加工条件による変質や分解の発生しない素材を選定する必要があるし、また必然的に加工可能な素材が限定される場合もある。さらに、使用用途により温度的負荷、薬品的負荷、使用圧力や振動等の物理的負荷が発生する場合は、それぞれの用途に適した素材を選定する必要がある。ポリオレフィン系重合体を用いて中空糸多孔質膜を製造する方法は、当事者にとって公知であり、例えば、特開平３−４２０２５号公報に開示される方法などが挙げられる。
【００５２】
中空糸膜の有効膜長は、ラボレベルの使用に適しているため５ｃｍ以上１０ｃｍ未満が好ましく、ラボレベルから小中大規模へのスケールアップにおける確認精度が高いため１０ｃｍ以上２０ｃｍ未満が好ましく、小〜中規模の精製現場の使用に適しているため２０ｃｍ以上５０ｃｍ未満が好ましく、大規模の精製現場の使用に適しておりかつ、ハンドリング性に優れるため５０ｃｍ以上１００ｃｍ以下が好ましく、大規模の精製現場の使用に適しておりかつ、大容量の処理ができるため１００ｃｍを超え２５０ｃｍ未満が好ましい。
ここで、中空糸膜の有効膜長とは、モジュール内に設置された中空糸膜１本当たりの平均長であり、かつろ過に寄与する部分の長さであり、モジュールの全長をさすものではない。
【００５３】
中空糸膜の外径と内径との比率については、中空糸膜素材の強度面とろ過透水速度のバランスを適宜考慮することが好ましい。例えば、中空糸膜の外径／内径の比は１．３〜１０．０の間で選択することが好ましい。
中空糸膜の外径／内径の比が小さい場合、ろ過圧力の負荷に耐え切れずに、破裂又は潰れを招くおそれがある。 逆に、中空糸膜の外径／内径の比が大きすぎる場合には、ろ過透水速度が低下するおそれがある。
上述したことから、中空糸膜の外径／内径の比は、１．３〜１０．０が好ましく、１．３〜３．０がより好ましく、１．５〜２．０が更に好ましい。
【００５４】
一方、中空糸膜の内径寸法は、中空部を流れる流体の管内圧力損失に大きく影響を及ぼす可能性がある。この管内圧力損失は、可能な限り低減化を図ることが必要である。圧力損失は、中空糸膜２の長手方向に局所的なろ過透水速度の分布を発生させる要因となり、その結果、中空糸膜２の長手方向に吸着破過のタイミングの差を誘起することになるからである。すなわち、一方では吸着が始まった直後の局部が存在するのに対し、他方では既に吸着が終了した局部が存在する状態が発生し、吸着ろ過膜の吸着能力の有効利用度が著しく低下する。しかしながら発明者等は鋭意検討を行った結果、吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材として用いることにより、吸着ろ過膜の吸着能力の有効利用度を高く維持する事が可能となる最適な中空糸膜の内径とモジュールの膜有効長の関係を見出した。
【００５５】
実用的には、中空糸膜２をモジュール構造にしたときの吸着能力の有効利用度が、０．６０以上の範囲になるように、中空糸膜を選定することが好ましい。より好ましくは、０．８０以上の範囲であり、さらに好ましくは０．９０以上の範囲である。特に好ましくは、０．９５以上１．００以下の範囲である。
以下に、吸着ろ過膜の有効膜長と中空糸内径と吸着能力の有効利用度の関係を記す。
【００５６】
吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材とする吸着ろ過膜の膜有効長が１０ｃｍ２０以上ｃｍ以内である場合、吸着ろ過膜の内径寸法は０．２８ｍｍ以上であることが好ましく、０．４３ｍｍ以上であればより好ましい。吸着ろ過膜の膜有効長が２０ｃｍで内径寸法が０．２８ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．６３とすることができた。また吸着ろ過膜の膜有効長が２０ｃｍで内径寸法が０．４３ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．９０とすることができた。さらに吸着ろ過膜の膜有効長が２０ｃｍで内径寸法が２．２０ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を１．００とすることができた。
【００５７】
吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材とする吸着ろ過膜の有効膜長が２０ｃｍを超え５０ｃｍ以内である場合、吸着ろ過膜の内径寸法は０．４３ｍｍ以上であることが好ましく、０．６０ｍｍ以上であればさらに好ましく。０．７６ｍｍ以上であればより好ましい。吸着ろ過膜の膜有効長が５０ｃｍで内径寸法が０．４３ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．６４とすることができた。また吸着ろ過膜の膜有効長が５０ｃｍで内径寸法が０．６０ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．８３とすることができた。さらに吸着ろ過膜の膜有効長が５０ｃｍで内径寸法が０．７６ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．９４とすることができた。さらには吸着ろ過膜の有効長が５０ｃｍで内径寸法が２．２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度０．９８を達成した。
【００５８】
吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材とする吸着ろ過膜の有効膜長が５０ｃｍを超え１００ｃｍ以内である場合、吸着ろ過膜の内径寸法は０．６０ｍｍ以上であることが好ましく、０．７６ｍｍ以上であればさらに好ましく。１．０２ｍｍ以上であればより好ましい。吸着ろ過膜の膜有効長が１００ｃｍで内径寸法が０．６０ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．６８とすることができた。また吸着ろ過膜の膜有効長が１００ｃｍで内径寸法が０．７６ｍｍの場合は吸着能力の利用度を０．８０とすることができた。さらに吸着ろ過膜の膜有効長が１００ｃｍで内径寸法が１．０２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．９１９とすることができた。さらには吸着ろ過膜の膜有効長が１００ｃｍで内径寸法が２．２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度０．９８を達成した。
【００５９】
吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材とする吸着ろ過膜の有効膜長が１００ｃｍを超え１５０ｃｍ以内である場合、吸着ろ過膜の内径寸法は０．７６ｍｍ以上であることが好ましく、１．０２ｍｍ以上であればさらに好ましく。１．２２ｍｍ以上であればより好ましい。吸着ろ過膜の膜有効長が１５０ｃｍで内径寸法が０．７６ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．６３とすることができた。また吸着ろ過膜の膜有効長が１５０ｃｍで内径寸法が１．０２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．８５とすることができた。さらに吸着ろ過膜の膜有効長が１５０ｃｍで内径寸法が１．２２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．９２とすることができた。さらには吸着ろ過膜の膜有効長が１５０ｃｍで内径寸法が２．２ｍｍの場合には吸着能力の有効利用度０．９８を達成した。
【００６０】
吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材とする吸着ろ過膜の有効膜長が１５０ｃｍを超え２００ｃｍ以内である場合、中空糸ろ過膜の内径寸法は０．８６ｍｍ以上であることが好ましく、１．２２ｍｍ以上であればさらに好ましい。吸着ろ過膜の膜有効長が２００ｃｍで内径寸法が０．８６ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．６３とすることができた。また吸着ろ過膜の膜有効長が２００ｃｍで内径寸法が１．２２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．８６とすることができた。さらには吸着ろ過膜の有効長が２００ｃｍで内径寸法が２．２ｍｍの場合には吸着能力の有効利用度０．９８を達成した。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明の具体的な実施例及び比較例について説明する。
本発明は、下記の実施例等に限定されるものではない。
【００６２】
［製造例１］基材となる中空糸多孔質膜の製造
微粉ケイ酸（アエロジルＲ９７２グレード）２７．２質量部、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）５４．３質量部、ポリエチレン樹脂粉末（旭化成サンファインＳＨ−８００グレード）１８．５質量部を、予備混合し、その後、２軸押出し機内で中空糸状に押し出した。
次に、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）及び微粉ケイ酸を、それぞれ塩化メチレン及び引き続きＮａＯＨ水溶液中に浸漬して抽出した後、水洗、乾燥処理を施し、ポリエチレン製の中空糸多孔膜を得た。
【００６３】
［製造例２］吸着機能を有する中空糸多孔膜の製造
上記［製造例１］により製造したポリエチレン製中空糸多孔膜を密閉容器に入れて、当該密閉容器内の空気を窒素で置換した。
その後、密閉容器の外側からドライアイスを用いて冷却しながら、γ線２００ｋＧｙを照射し、ラジカルを発生させ、ラジカルを有するポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
上記のようにして得られたラジカルを有するポリエチレン製中空糸多孔膜を反応容器に入れて、２００Ｐａ以下に減圧することにより、反応容器内の酸素を除いた状態とした。
一方、４０℃に調整したグリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部と、メタノール９７体積部よりなる反応液を窒素でバブリングして、当該反応液内の酸素を取り除いた状態とした。
上記ポリエチレン製中空糸多孔膜を入れた酸素を除いた反応容器に、上記酸素を取り除いた反応液を注入した。その後、後述する実施例及び比較例において記載されている時間に従い、密閉静置状態を維持し、反応温度４０℃でグラフト重合反応をポリエチレン製中空糸多孔膜に施した。
その後、メタノールで十分に洗浄し、乾燥することにより、ＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
その後、後述する実施例及び比較例において記載されている方法により、ＧＭＡグラフト中空糸膜のＧＭＡグラフト鎖のエポキシ基に対して試薬を作用させることにより、吸着機能を有する官能基に転化した。これにより、官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００６４】
［製造例３］グラフト率の定義
上記［製造例２］で製造した官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜におけるグラフト率は、下記の式（１）で表される。
【００６５】
【数１】
【００６６】
Ｗ０：基材膜の重量 ［ｇ］
Ｗ１：グラフト重合後のＧＭＡグラフト中空糸膜の重量 ［ｇ］
【００６７】
［製造例４］官能基置換率の定義
上記〔製造例２〕で製造した官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜における官能基転化率は、下記式（２）により表される。
【００６８】
【数２】
【００６９】
Ｗ２：官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜の重量 ［ｇ］
Ｍ１： ＧＭＡの分子量（１４２．１５）
Ｍ２： 吸着機能を有する官能基の分子量
【００７０】
［評価方法例１］吸着機能を有する中空糸膜の測定装置
上記［製造例２］で製造した官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜が、有効膜長７ｃｍとなるように、当該官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜の両端を、配管に接続し、その片端を、圧力計を介してチューブポンプに接続し、反対の片端にコックを接続し、中空糸膜の測定装置とした。
【００７１】
［評価方法例２］吸着機能を有する中空糸ろ過膜の吸着能力の測定
上記［評価方法例１］の測定装置に取り付けた、有効膜長７ｃｍの吸着ろ過膜に対して、被吸着物質として指標タンパク質を用いた吸着能力の測定を行った。
被吸着物質として精製されたタンパク質の市販品を用いることは、バイオテクノロジーの精製装置の性能表示を行う際に一般に用いられている。モデル物質としては、精製装置の性能を示すために最も適したタンパク質を用いることが好ましいが、一般に用いられるタンパク質としては、ＢＳＡ（牛血清アルブミン）やリゾチームがある。これら指標タンパク質としてＢＳＡはＳＩＧＭＡ社製Ａ７９０６−１００Ｇを、リゾチームはＳＩＧＭＡ社製Ｌ６８７６−１０Ｇを用いて次の測定を行い、下記のように吸着能力を定義した。
上記［評価方法例１］の測定装置に取り付けた有効膜長７ｃｍの吸着ろ過膜に対して、トリス塩酸緩衝液を中空糸膜の中空部に供給して中空部の残留空気を排除した後に供給側と反対側のコックを閉じた。引き続き所定の流速設定にてろ過圧力が安定化するまでトリス塩酸緩衝液を内圧式でろ過した。指標タンパク質をトリス塩酸緩衝液に溶解して１ｇ／Ｌの濃度に調製をし、上記ろ過圧を安定化させた有効膜長７ｃｍの吸着ろ過膜に対して２０℃にて供給し、所定の一定流速にてろ過を続けた。ろ過液側へのタンパク質の漏洩動向を、波長２８０ｎｍにおける吸光度で追跡し、指標タンパク水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になる時点のろ液量［ｍｌ］を確認した。このろ液量を１ｇ／Ｌの関係からタンパク質の重量に換算することで、吸光度比が１０％になる時点のタンパク質吸着量［ｍｇ］を導出した。
このタンパク質吸着量［ｍｇ］を、ろ過に用いた中空糸膜の円環膜体積［ｍｌ］で割ることによって、単位膜体積当たりのタンパク質吸着量［ｍｇ／ｍｌ］とした。
この吸光度比が１０％になる時点での単位膜体積当たりのタンパク質吸着量を、「膜固有の動的吸着容量」と定義した。
なお、バイオテクノロジーの精製の分野等では、「動的吸着容量」は一般的に用いられる用語である。
【００７２】
［評価方法例３］中空糸膜モジュールの吸着能力の測定装置
中空糸膜モジュールの吸着能力を、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）システムを用いて測定した。
ＨＰＬＣとしては、ＧＥヘルスケア バイオサイエンス株式会社のＡＫＴＡｅｘｐｌｏｒｅｒ１００、または株式会社ワイエムシィの中圧クロマト装置ＢＰ−５０００Ｓ−Ｌを使用した。
【００７３】
［評価方法例４］吸着機能を有する中空糸ろ過膜モジュールの吸着能力の測定
上記［評価方法例３］記載のＨＰＬＣと中空糸ろ過膜モジュールを、ＨＰＬＣの供給配管をモジュールの中空糸膜内表面側に接続し、ＨＰＬＣの排出配管をモジュールの中空糸膜外表面側に接続した。その後中空糸膜内表面側および外表面側に残留空気が無いようにトリス塩酸緩衝液を供給し内圧式のろ過操作を行いセットアップをした。
トリス塩酸緩衝液に１ｇ／Ｌの濃度になるように調製した指標タンパク質水溶液（上記ＢＳＡまたはリゾチーム）を中空糸ろ過膜モジュールに対して２０℃にて供給し、所定の一定流速にて内圧式のろ過を続けた。なお供給流速は、上記［評価方法例２］での測定と本測定との単位膜面積あたりのろ過透水量負荷を一致させるために、有効膜長比例の流速に設定した。
ろ過液側へのタンパク質の漏洩動向を、波長２８０ｎｍにおける吸光度で追跡し、指標タンパク水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になる時点のろ液量［ｍｌ］を確認した。このろ液量［ｍｌ］を１ｇ／Ｌの関係からタンパク質の重量［ｍｇ］に換算することで、吸光度比が１０％になる時点のタンパク質吸着量［ｍｇ］を導出した。
このタンパク質吸着量［ｍｇ］を、測定した中空糸ろ過膜モジュールを構成する全中空糸膜の総円環膜体積［ｍｌ］で割ることによって、単位膜体積当たりのタンパク質吸着量［ｍｇ／ｍｌ］に換算した。
この吸光度比が１０％時点での単位膜体積当たりのタンパク質吸着量を、「モジュール形態での動的吸着容量」と定義した。
【００７４】
［実施例１］
弱電解性イオン交換基としてジエチルアミノ基をグラフト高分子鎖に有する中空糸タイプの吸着ろ過膜に関して説明する。弱電解性イオン交換基を有するろ過膜においては、吸着とともにろ過圧力が上昇する（ＦＬＵＸが低下する）ことを示す例である。
【００７５】
上記［製造例１］の方法に従い内径２．０ｍｍ、外径３．１ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とイソプロピルアルコール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４質量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６質量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５３％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９３％で有し、内径２．２０ｍｍ、外径３．５４ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００７６】
上記［評価方法例２］の方法にて、前記ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜に２．０ｍＬ／ｍｉｎの送液速度にて内表面側へＢＳＡ溶液を送液し外表面側へろ過する操作を行い、供給するＢＳＡ水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になり、さらに９０％を超えるまでろ過操作を続け、ろ液重量と吸光度とろ過圧力とを監視した。
吸光度比が１０％に到達するまでに２０．５ｍＬを要した。これよりこの膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で４８．５ｍｇ／ｍＬと算出された。また、ろ過液の吸光度比が９０％を超えるまでのろ液量と吸光度とろ過圧力の関係は図７に記すとおりであるが、本ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜は、吸着の進行とともにろ過圧力が上昇する、すなわちＦＬＵＸが低下する特徴を有する膜であることは明らかである。
【００７７】
［実施例２］
実施例１と同じく、弱電解性イオン交換基としてジエチルアミノ基をグラフト高分子鎖に有する中空糸タイプの吸着ろ過膜に関して説明する。実施例１と同じく吸着とともにろ過圧力が上昇する（ＦＬＵＸが低下する）ことを示す例である。
【００７８】
上記［製造例１］の方法に従い内径２．０ｍｍ、外径３．１ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）１０体積部とメタノール９０体積部なる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４質量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６質量部注入し１１分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率１５８％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率８２％で有し、内径２．３７ｍｍ、外径３．９６ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００７９】
上記［評価方法例２］の方法にて、前記ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜に２．０ｍＬ／ｍｉｎの送液速度にて内表面側へＢＳＡ溶液を送液し外表面側へろ過する操作を行い、供給するＢＳＡ水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になり、さらに９０％を超えるまでろ過操作を続け、ろ液重量と吸光度とろ過圧力とを監視した。
吸光度比が１０％に到達するまでに５５．３ｍＬを要した。これよりこの膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で９９．６ｍｇ／ｍＬと算出された。また、吸光度比が９０％を超えるまでのろ液量と吸光度とろ過圧力の関係は図８に記すとおりであるが、本ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜は、吸着の進行とともにろ過圧力が上昇する、すなわちＦＬＵＸが低下する特徴を有する膜であることは明らかである。
【００８０】
［比較例１］
強電解性アニオン交換基としてトリメチルアンモニウム基をグラフト高分子鎖に有する中空糸タイプの吸着ろ過膜に関して説明する。強電解性アニオン交換基を有するろ過膜においては、吸着とともにろ過圧力し上昇がない（ＦＬＵＸが低下しない）ことを示す例である。
【００８１】
上記［製造例１］の方法に従い内径２．０ｍｍ、外径３．１ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）１体積部とメタノール９９体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１２分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率１２％で得た。
その後、ＮａＯＨを用いてｐＨ１２に調整した０．５Ｍのトリメチルアンモニウムクロリド水溶液を反応液として、ＧＭＡグラフト中空糸膜に６０℃で３０分間作用させることで、トリメチルアンモニウム・Ｃｌ基（Ｍ２＝９５．５７）を官能基転化率９９％で有し、内径２．００ｍｍ、外径３．１８ｍｍであるトリメチルアンモニウム基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００８２】
上記［評価方法例２］の方法にて、前記トリメチルアンモニウム基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜に２．０ｍＬ／ｍｉｎの送液速度にて内表面側へＢＳＡ溶液を送液し外表面側へろ過する操作を行い、供給するＢＳＡ水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になり、さらに９０％を超えるまでろ過操作を続け、ろ液重量と吸光度とろ過圧力とを監視した。
吸光度比が１０％に到達するまでに９．６ｍＬを要した。これよりこの膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で２９．０ｍｇ／ｍＬと算出された。また、吸光度比が９０％を超えるまでのろ液量と吸光度とろ過圧力の関係は図９に記すとおりであるが、本トリメチルアンモニウム基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜は、吸着の進行とともにろ過圧力の上昇が見られない、すなわちＦＬＵＸの低下が見られない膜であることは明らかである。
【００８３】
［比較例２］
強電解性カチオン交換基としてスルホン酸基をグラフト高分子鎖に有する中空糸タイプの吸着ろ過膜に関して説明する。強電解性カチオン交換基を有するろ過膜においては、吸着とともにろ過圧力が上昇しない（ＦＬＵＸが低下しない）ことを示す例である。
【００８４】
上記［製造例１］の方法に従い内径２．０ｍｍ、外径３．１ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）２体積部とメタノール９８体積部よよりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１２分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率２３％で得た。
その後、亜硫酸ナトリウム１０重量部とイソプロピルアルコール１５重量部と純水７５重量部の混合液を反応液として、ＧＭＡグラフト中空糸膜に８０℃で１０分間作用させることで、スルホン酸・Ｎａ基（Ｍ２＝１０３．０５）を官能基転化率３．９％の吸着膜を得た。この後、残りのＧＭＡグラフト鎖中のエポキシ基をジオール化するために０．５Ｍ硫酸水溶液を反応液として８０℃で３時間作用させ、最終的に内径２．１８ｍｍ、外径３．５４ｍｍであるスルホン酸基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００８５】
上記［評価方法例２］の方法にて、前記スルホン酸基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜に２．０ｍＬ／ｍｉｎの送液速度にて内表面側へＢＳＡ溶液を送液し外表面側へろ過する操作を行い、供給するＢＳＡ水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になり、さらに９０％を超えるまでろ過操作を続け、ろ液重量と吸光度とろ過圧力とを監視した。
吸光度比が１０％に到達するまでに８．９ｍＬを要した。これよりこの膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で２５．２ｍｇ／ｍＬと算出された。また、吸光度比が９０％を超えるまでのろ液量と吸光度とろ過圧力の関係は図１０に記すとおりであるが、本スルホン酸基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜は、吸着の進行とともにろ過圧力の上昇が見られない、すなわちＦＬＵＸの低下が見られない膜であることは明らかである。
【００８６】
［実施例３］
上記［製造例１］の方法に従い内径１．１ｍｍ、外径１．７ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、をグラフト率５５％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９２％で有し、内径１．２２ｍｍ、外径１．９５ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００８７】
［実施例４］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．８ｍｍ、外径１．３ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）１０体積部とメタノール９０体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１１分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率１６０％で得た。その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させることで、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９４％で有し、内径１．０２ｍｍ、外径１．６３ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００８８】
［実施例５］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．８ｍｍ、外径１．３ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率４９％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９５％で有し、内径０．８６ｍｍ、外径１．３８ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００８９】
［実施例６］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．７ｍｍ、外径１．１ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５５％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９０％で有し、内径０．７６ｍｍ、外径１．２２ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９０】
［実施例７］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．５４ｍｍ、外径０．８５ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５４％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９２％で有し、内径０．６０ｍｍ、外径０．９６ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９１】
［実施例８］
上記〔製造例１］の方法から内径０．３７ｍｍ、外径０．６２ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用した以外は上記〔製造例２］と同一の方法にて、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡ膜をグラフト率５０％で得た。その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させることで、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９４％で有し、内径０．４３ｍｍ、外径０．６９ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９２】
［実施例９］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．２５ｍｍ、外径０．４０ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率４９％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９３％で有し、内径０．２８ｍｍ、外径０．４５ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９３】
［実施例１０］
実施例１、３〜９の吸着ろ過膜を［評価方法例１］の装置に取り付け、それぞれの膜の動的吸着容量を測定した。この時、［評価方法例１］の装置に取り付けた中空糸の本数は、実施例１の膜では1本、実施例３の膜では３本、実施例４の膜では５本、実施例５の膜では７本、実施例６の膜では１０本、実施例７の膜では１５本、実施例８の膜では２５本、実施例９の膜では６０本とした。
これらの中空糸膜を［評価方法例２］の方法に従い、被吸着物質としては、指標タンパク質であるＢＳＡの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用し、供給流速を２．０ｍｌ／ｍｉｎに設定して、動的吸着容量を求めた。表１にはこれら吸着ろ過膜の構造と吸着能力評価の結果を記す。
【００９４】
［実施例１１］
実施例１、３〜９の吸着ろ過膜を用いて吸着ろ過膜モジュールを作成した。この時、実施例１の膜では1本を、実施例で３の膜は３本を、実施例４の膜は５本を、実施例５の膜は７本を、実施例６の膜では１０本を、実施例７の膜では１５本を、実施例８の膜では２５本を、実施例９の膜では６０本を、内径１ｃｍの外筒に対して挿入して作成した。吸着膜モジュールの膜有効長については、実施例1の膜では、膜有効長を２０ｃｍ、５０ｃｍ、１００ｃｍ、１５０ｃｍ、２００ｃｍになるように加工した。実施例３の膜では１５０ｃｍ、２００ｃｍになるように加工した。実施例４の膜では１００ｃｍ、１５０ｃｍになるように加工した。実施例５の膜では２００ｍになるように加工した。実施例６の膜では５０ｃｍ、１００ｃｍ、１５０ｃｍになるように加工した。実施例７の膜では５０ｃｍ、１００ｃｍになるように加工した。実施例８の膜では２０ｃｍ、５０ｃｍになるように加工した。実施例９の膜では２０ｃｍになるように加工した。
これらの吸着ろ過膜モジュールは、［評価方法例４］に従い吸着能力を評価した。被吸着物質は指標タンパク質であるＢＳＡの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用した。表２には吸着膜モジュールの吸着能力評価の結果を記す。いずれの吸着ろ過膜モジュールにおいても、実施例１０の膜有効長７ｃｍの場合と比較した動的吸着容量の保持率、すなわち吸着能力の有効利用率は０．６を上回る結果であった。
【００９５】
［比較例３］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．５４ｍｍ、外径０．８５ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５４％で得た。
その後、ＮａＯＨを用いてｐＨ１２に調整した０．５Ｍのトリメチルアンモニウムクロリド水溶液を反応液として、ＧＭＡグラフト中空糸膜に６０℃で３０分間作用させることで、トリメチルアンモニウム・Ｃｌ基（Ｍ２＝９５．５７）を官能基転化率９８％で有し、内径０．６２ｍｍ、外径０．９９ｍｍであるトリメチルアンモニウム基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９６】
［比較例４］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．５４ｍｍ、外径０．８５ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５４％で得た。
その後、亜硫酸ナトリウム１０重量部とイソプロピルアルコール１５重量部と純水７５重量部の混合液を反応液として、ＧＭＡグラフト中空糸膜に８０℃で１０分間作用させることで、スルホン酸・Ｎａ基（Ｍ２＝１０３．０５）を官能基転化率４．２％の吸着膜を得た。この後、残りのＧＭＡグラフト鎖中のエポキシ基をジオール化するために０．５Ｍ硫酸水溶液を反応液として８０℃で３時間作用させ、最終的に内径０．６１ｍｍ、外径０．９８ｍｍであるスルホン酸基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９７】
［比較例５］
比較例３，４の吸着ろ過膜を［評価方法例１］の装置に取り付け、それぞれの膜の動的吸着容量を測定した。この時、［評価方法例１］の装置に取り付けた中空糸の本数は共に１５本とした。
これらの中空糸膜を［評価方法例２］の方法に従い、被吸着物質としては比較例３の膜に対してはＢＳＡの水溶液（１ｇ／Ｌ）を、比較例４の膜に対してはリゾチームの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用し、供給流速を２．０ｍｌ／ｍｉｎに設定して、動的吸着容量を求めた。表２にはこれら吸着ろ過膜の構造と吸着能力評価の結果を記す。
【００９８】
【表１】
【００９９】
［比較例６］
比較例３，４の吸着ろ過膜を用いて吸着ろ過膜モジュールを作成した。この時、比較例３，４の膜は共に１５本を、内径１ｃｍで１００ｃｍの有効長を取れる外筒に対して挿入して作成した。
これらの吸着ろ過膜モジュールは、［評価方法例４］に従い吸着能力を評価した。被吸着物質は、実施例３からなる吸着ろ過膜モジュールの場合はＢＳＡの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用し、実施例４からなる吸着ろ過膜モジュールの場合はリゾチームの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用した。表２には吸着ろ過膜モジュールの吸着能力評価の結果を記す。いずれの吸着ろ過膜モジュールにおいても、比較例５の膜有効長７ｃｍの吸着膜モジュールと比較した動的吸着容量の保持率、すなわち吸着能力の有効利用率は０．６を下回る結果であった。
【０１００】
【表２】
【０１０１】
［実施例１２］
上記［製造例１］の方法に従い内径１．９ｍｍ、外径３．２ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いた長さ１．３ｍで９７０本のポリエチレン製中空糸多孔膜８質量部に対し、酸素を取り除いた反応液を９２質量部注入し、１８時間の反応時間を保持することにより、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５６．０％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部とからなる反応液を、ＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２０時間作用させ、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９６％で有し、平均内径２．４４ｍｍ、平均外径３．６２ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【０１０２】
上記［評価方法例２］の方法にて、前記ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜に２．０ｍＬ／ｍｉｎの送液速度にて内表面側へＢＳＡ溶液を送液し外表面側へろ過する操作を行い、供給するＢＳＡ水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％を超えるまでろ過操作を続け、ろ液重量と吸光度とろ過圧力とを監視した。
吸光度比が１０％に到達するまでに２２．６ｍＬを要した。これよりこの膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で５７．５ｍｇ／ｍＬと算出された。
【０１０３】
内径が１３ｃｍで、有効長が９４ｃｍの外筒を使用し、上記ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜９２０本の糸束からなる大型の弱電解性アニオン交換型の中空糸膜モジュールを作製した。
この例における、大型の弱電解性アニオン交換型の中空糸膜モジュールは、中空糸膜の束の両端を封止樹脂で固定し、両端において開口部を露出した形態とした。 外筒の素材には、ポリスルホンを使用した。封止樹脂にはエポキシ接着剤を使用した。
上記［評価方法例４］の方法に従い、ＨＰＬＣシステムとしてＢＰ−５０００Ｓ−Ｌを使用して、吸着能力を評価した。ただし、供給流速を４．５Ｌ／ｍｉｎとした。なお、被吸着物質としては、指標タンパク質であるＢＳＡの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用した。中空糸膜モジュールのろ過液の吸光度が、ＢＳＡ水溶液の吸光度の１０％に到達するまでに２７０Ｌ要した。
これにより、実施例１２におけるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で５５．６ｍｇ／ｍＬと算出された。
【０１０４】
上記実施例１２におけるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を構成部材とする大型の弱電解性アニオン交換型の中空糸膜モジュールでは、吸着能力の有効利用度が０．９９であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の中空糸膜モジュールは、バイオテクノロジー、遺伝子工学、製薬工業、化学工業、飲料工業、食品工業、環境保護及び資源リサイクルの分野において、液相から目的物質を吸着法により分離精製する装置として産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 外筒
２ 中空糸膜
３ 外筒に固定された封止樹脂
４ 外筒に固定されていない封止樹脂
５ 中空部が開放した接着端面
６ 中空部が閉塞した接着端面
７ 封止樹脂に存在するスリット
８ 液タンク
９ 配管接続部材
１０ 固定治具
１１ 間接部材
１２ 中空糸膜モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着ろ過膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液相に溶解している物質を分離する手段として、吸着法を適用した物質分離技術が、様々な分野において広く用いられている。
例えば、バイオテクノロジー、遺伝子工学、製薬工業、化学工業、飲料工業、食品工
業、環境保護、及び資源リサイクル等の様々な分野において、吸着式物質分離技術が用いられている。
なお、吸着法を適用した物質分離技術における被吸着物質は、利用分野によって異なり、例えば、生体特有の分子、タンパク質、酵素、ウイルス、イオン性物質、金属イオン、貴金属イオン、重金属イオン等、多岐に亘る。
【０００３】
上記被吸着物質を工業的に効率よく分離するための吸着式物質分離装置として、一般的なものとして、カラムクロマトグラフィーが知られている。
カラムクロマトグラフィーは、選択的吸着性を有する多孔質樹脂をパッキングした構成を有している。
カラムクロマトグラフィーへの吸着は、液相に含有されている被吸着物質が、拡散により多孔質樹脂の細孔内に移動し、細孔表面に存在する官能基に接触し吸着するという拡散の原理に基づいている。
そのため、多孔質樹脂の比表面積が大きくなるとこれに対応して吸着量が顕著に増大するという利点があるが、吸着能力は拡散律速の影響を受けるため、処理速度を高めるほど吸着能力が低下するという欠点を有している。
【０００４】
一方、処理速度を高めても吸着能力が低下しない吸着式物質分離装置として、吸着膜を用いたものが知られている。
吸着膜とは、選択的な吸着性能を有するろ過膜のことを言い、精製工程の現場では吸着膜を所定の外筒に収納した構造の吸着膜モジュールが用いられている。
この吸着膜モジュールを構成する吸着膜においては、多孔質となっているろ過膜に作用するろ過差圧を駆動力にする細孔内の強制流が発生し、物質の運搬と吸着とは、共に強制流の原理に基づいてなされる。
そのため、吸着膜の比表面積は上述したカラムクロマトグラフィーに比べて小さく吸着量も少ないという欠点があるが、この反面、処理速度を高めても吸着能力が低下しないという利点がある。
【０００５】
上記吸着膜モジュールを構成する吸着膜の具体的な例として、タンパク質吸着膜が挙げられる。
これにおいては、タンパク質含有の水溶液を高流速で通液した場合においてもタンパク質の吸着がなされ、迅速な処理を行うためには有効であるが、タンパク質の吸着が膜表面でのみ行われるため、吸着量は比表面積に依存し、上記多孔質樹脂を用いたカラムクロマトグラフィーに比べて吸着量は著しく低くなる（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００６】
一方、多孔質膜へのタンパク質の吸着処理速度と吸着量との両立を図った技術の検討もなされており、官能基をグラフト鎖に固定し、このグラフト鎖を多孔質基材に固定した多孔質膜が開示されている（例えば、非特許文献１〜３参照。）。
このような多孔質膜においては、１本のグラフト鎖に多数の官能基が固定されているため、タンパク質が多孔質膜の表面だけでなく細孔内でも立体的に吸着し、上述したように表面のみにおいて吸着が行われる場合に比して吸着量は大きく増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００３−５３２７４６公報
【特許文献２】特表２００２−５３７１０６公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Journal of Chromatography A, 689 (1995) 212-218
【非特許文献２】Biotechol. Prog. 1994, 10, 76-81
【非特許文献３】Biotechol. Prog. 1997, 13, 89-95
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、前述の様々な分野において、吸着式物質分離装置の処理能力に対する要求が高まっている。
特に、抗体医薬品の精製工程においては、大量処理および高速度処理との両立を図る技術への期待の高まりから、より能力の高い吸着ろ過膜モジュールが望まれている。以下に、大量処理ならびに高速度処理を達成するための手段を記す。
【００１０】
先ず、大量処理を達成するための手段としては、吸着ろ過膜モジュール内の吸着膜の体積を増やす方法が考えられる。具体的には吸着ろ過膜モジュールの外筒径寸法や外筒長寸法を増大させる大型化の手段や、外筒内の吸着膜の充填率を上げる高集積化の手段が考えられる。しかしながら、外筒径寸法や外筒長寸法を増大させた場合には、吸着膜モジュール成形上の難易度が極端に上がったり、精製現場の室内容積に収まりにくくなったり、取扱作業が困難になるなど、寸法増大に対する上限が存在する。
一方、吸着膜の充填率を上げた場合や、外筒長寸法を増大させた場合には、吸着膜モジュール内の流体流路構造が細くかつ長くなるために、圧力損失が増大する。吸着ろ過膜モジュールの形状が平膜タイプであっても中空糸タイプであっても、圧力損失が増大すると、流体流路の長手方向において局所的に膜面差圧の高い箇所と低い箇所の分布が増大する。
【００１１】
次に、高速度処理を達成させるための手段としては、吸着膜の膜厚を小さくし、膜面積当たりの透水速度を増加させる高集積化の方法が考えられる。しかしながら、透水速度の増加は、吸着膜モジュールの長手方向の圧力損失を増大させることになり、これは平膜モジュールであっても中空糸膜モジュールであっても共通で発生する。一方、中空糸膜モジュール特有の問題として、モジュール内の総膜体積を高く保ち、圧力負荷に耐えうる強度を維持させるためには、中空糸膜の内外径の比率一定のままで寸法を小さくすることが必要となる。この場合は、必然的に中空糸膜の内径寸法が小さくせざるを得ず、その結果極端に高い圧力損失が発生することになる。
【００１２】
すなわち、大量処理または高速度処理を達成させるための前述の大型化あるいは高集積化の手段をとることは、吸着ろ過膜モジュール内部の圧力損失を増大させる方向に作用する。この圧力損失の増大により、吸着ろ過膜モジュールは液流の長手方向において、吸着の進行度に分布を生じさせる。その結果、極端な例では吸着が始まったばかりの局所と、吸着が進行し被吸着物質の漏洩が始まった局所が同時に存在する状態となり、その場合モジュール全体の吸着能力は期待するほどに高くならないことになる。
【００１３】
ゆえに、吸着ろ過膜モジュールの大型化および高集積化の手段は、吸着ろ過膜が本来持つ吸着能力を十分に発揮できない、すなわち吸着能力の利用度が低下するという望ましくない結果に至る。そこで本発明においては、かかる状況に鑑み、大型化および高集積化に伴う吸着能力の有効利用度の低下を効果的に抑制した吸着ろ過膜モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、鋭意研究の結果、吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する機能を有する吸着ろ過膜を用いることにより、大型化および高集積化に伴う吸着能力の有効利用度の低下が効果的に抑制できることを見出し、この知見にもとづいて本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、大型化および高集積化に伴う吸着能力の有効利用度の低下が少ない中空糸膜モジュールに関する。
[１] 多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜を具備し、当該吸着ろ過膜の有効膜長が１０ｃｍ以上である吸着ろ過膜モジュール
[２] 前記弱電解性イオン交換基が、３級アミノ基、２級アミノ基、１級アミノ基、カルボン酸基、りん酸基からなる群から選ばれるいずれか一以上である[１]記載の吸着ろ過膜モジュール
[３] 前記弱電解性リガンドがジエチルアミノ基である請[１]又は[２]記載の吸着ろ過膜モジュール
[４] 前記グラフト高分子鎖が非架橋構造である[１]〜[３]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[５] 前記吸着ろ過膜の有効膜長が１０ｃｍ以上２０ｃｍ以内であり、中空糸内径が０．２８ｍｍ以上である、[１]〜[４]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[６] 前記吸着ろ過膜の有効膜長が２０ｃｍを超え５０ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．４３ｍｍ以上である、[１]〜[４]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[７] 前記吸着ろ過膜の有効膜長が５０ｃｍを超え１００ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．６０ｍｍ以上である、[１]〜[４]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[８] 前記吸着ろ過膜の有効膜長が１００ｃｍを超え１５０ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．７６ｍｍ以上である、[１]〜[４]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[９] 前記吸着ろ過膜の有効膜長が１５０ｃｍを超え２００ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．８６ｍｍ以上である、[１]〜[４]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
[１０] 前記吸着ろ過膜が中空糸膜である、[１]〜[９]のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、大型化および高集積化に伴う吸着能力の低下が効果的に抑制された中空糸膜モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態における中空糸膜モジュールの一例の概略構成図を示す。
【図２】本実施形態における中空糸膜モジュールの第２の例の概略構成図を示す。
【図３】本実施形態における中空糸膜モジュールの第３の例の概略構成図を示す。
【図４】本実施形態における中空糸膜モジュールの第４の例の概略構成図を示す。
【図５】本実施形態における中空糸膜モジュールの第５の例の概略構成図を示す。
【図６】本実施形態における中空糸膜モジュールの第６の例の概略構成図を示す。
【図７】本実施形態における弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖を細孔表面に持つ吸着ろ過膜の吸着と圧力変化の状況を示すグラフ。
【図８】本実施形態の弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖を細孔表面に持つ吸着ろ過膜の吸着と圧力変化の状況を示すグラフ
【図９】比較例の強電解性アニオン交換基を有するグラフト高分子鎖を細孔表面に持つ吸着ろ過膜の吸着と圧力変化の状況を示すグラフ
【図１０】比較例の強電解性カチオン交換基を有するグラフト高分子鎖を細孔表面に持つ吸着ろ過膜の吸着と圧力変化の状況を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と言う。）について、図を参照して説明する。
本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとし、さらに図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。
【００１８】
〔吸着ろ過膜モジュール〕
本実施形態の吸着ろ過膜モジュールの形態には特に限定はなく、中空糸膜からなるろ過膜モジュールであっても良く、平膜からなるプリーツ型ろ過モジュールであっても良く、平膜からなるスパイラル状のろ過膜モジュールであっても良い。
【００１９】
本実施形態における吸着ろ過膜モジュールについて、中空糸膜タイプの吸着ろ過膜モジュールを例として、図１〜６を用いてその構造を説明する。また図の形状は代表例であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２０】
本実施形態の吸着ろ過膜モジュールは、中空糸膜タイプの吸着ろ過膜モジュールの場合、中空糸膜の両端又は片端が、所定の封止樹脂により直接、あるいは所定の間接部材、固定治具を介して間接的に、外筒又は外部の配管接続材等に固定されていることが望ましい。
【００２１】
（第１の構成例）
図１に示す構成の中空糸膜モジュール１２は、中空糸膜２の両端が、所定の封止樹脂３により外筒１に直接固定されており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態となっている。
中空糸膜２の開口部は、固定治具１０を介して配管接続部材９と連結しており、外部配管（図示せず）に連通するようになされている。
【００２２】
（第２の構成例）
図２に示す構成の中空糸膜モジュール１２は、中空糸膜２の一の片端が所定の封止樹脂３により外筒１に直接固定されており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態となっている。中空糸膜２の開口部は、固定治具１０を介して配管接続部材９と連結しており、外部配管（図示せず）に連通するようになされている。
他の一の片端は、封止樹脂４により接着端面６が閉塞されており、外筒１とは固定されていない状態となっている。ここでこの接着端面６の中空糸束は封止樹脂４によって中空部が閉塞されている必要があるが、封止樹脂４によって束がまとまって固定された状態となっていてもよく、また中空糸一本一本がばらばらの状態であってもよい。
【００２３】
（第３の構成例）
図３に示す構成の中空糸膜モジュール１２は、中空糸膜２の一の片端が所定の封止樹脂３により外筒１に直接固定されており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態となっている。中空糸膜２の開口部は、固定治具１０を介して配管接続部材９と連結しており、外部配管（図示せず）に連通するようになされている。
他の一の片端においては、封止樹脂３により接着端面６が閉塞されており、外筒１に固定されており、かつ中空部は閉塞した状態となっている。
【００２４】
（第４の構成例）
図４に示す構成の中空糸膜モジュール１２は、中空糸膜２の一の片端が所定の封止樹脂３により外筒１に直接固定されており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態となっている。中空糸膜２の開口部は、固定治具１０を介して配管接続部材９と連結しており、外部配管（図示せず）に連通するようになされている。
中空糸膜２の他の片端は、所定の封止樹脂３により外筒１に直接固定されており、接着端面６が閉塞された状態になっている。
接着端面６においては、中空糸膜２の束を束ねている封止樹脂３を貫通するスリット７が設けられている。このスリット７を介して、中空糸膜モジュール１２の下部の導入口からも液を供給できるようになされている。
【００２５】
（第５の構成例）
図５に示す構成の中空糸膜モジュール１２においては、中空糸膜２が封止樹脂４により束ねられており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態となっている。封止樹脂４と外筒１とは固定されておらず、中空糸膜２は封止樹脂４により間接部材１１に固定されており、当該間接部材１１は前記外筒１から着脱自在に設けられている。
中空糸膜２の開口部は、固定治具１０を介して配管接続部材９と連結しており、外部配管（図示せず）に連通するようになされている。
他の一の片端においては、封止樹脂４により接着端面６が閉塞されている。なお外筒１とは固定されていない状態となっている。
【００２６】
（第６の構成例）
図６に示す構成の中空糸膜モジュール１２は、中空糸膜２が封止樹脂４により束ねられており、接着端面５において開口部が露出され、中空部が開放された状態で間接部材１１に固定されておる。当該間接部材１１は固定治具１０を介して接着端面５において外部配管（図示せず）と連通するようになされている。
他の一の片端においては、封止樹脂４により接着端面６は閉塞されている。なお、外筒は存在せず、液タンク８に直接中空糸膜２が浸漬されている。
接着端面６側においては、封止樹脂４を貫通するスリット７が設けられている。
このスリット７を通じ、図６中、中空糸膜モジュール１２の下部側からも液が供給されるようになされている。
【００２７】
本実施形態の中空糸膜モジュールにおいては、内圧ろ過方式と外圧ろ過方式のいずれの方式も選択できる。
上記いずれに方式でも吸着能力には差が無いが、ろ過差圧による膜の変形が懸念される場合には内圧ろ過方式を選択することが好ましい。
【００２８】
図１に示す構成の中空糸膜モジュールの利点は、内圧ろ過方式を選択した場合にはクロスフロー式の原液供給が可能であり、原液に膜面に堆積しやすい夾雑物や汚染物質が存在している場合には有利に機能する点である。
また、内圧ろ過方式時には両端供給を、外圧ろ過方式時には両端排出を行うことが可能であり、中空部を流れる液の管内圧損をより小さく保つ運転も可能であるという利点もある。
図５及び図６に示す構成の中空糸膜モジュールの利点は、外筒１又はタンク８と中空糸膜２との切り離しが可能である構造であることから、吸着ろ過膜の更新のためのコスト低減化を図ることができるという点である。
図４及び図６に示す構成の中空糸膜モジュールにおいては、封止樹脂３、４にスリット７が設けられており、外圧ろ過方式を用いる場合、スリット７を介して空気泡を下部から供給し、気泡の動きにより中空糸膜を振動させ、中空糸膜外表面に堆積する異物を、エアレーションにより掻き落とすのに便利である。このようなスリット構造は、図４及び図６に示す構造の中空糸膜モジュール以外にも採用可能である。
なお、図１〜図６に示す中空糸膜モジュールはそれぞれが具体的な構成例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
（外筒）
外筒１の材料としては、例えば、ポリスルホン、ポリカーボネート、塩化ビニル、ＡＢＳ、テフロン（登録商標）やＰＶＤＦを始めとするフッ素系樹脂等の樹脂類、あるいはＳＵＳ等の金属類、ガラス類等が挙げられ、使用用途やコストに応じて選択できる。
特に、使用用途により温度的負荷、薬品的負荷、使用圧力や振動等の物理的負荷が発生する場合は、それぞれの用途に適した素材を選定する。
【００３０】
（封止樹脂）
封止樹脂３、４としては、特に限定されるものではなく、従来から中空糸膜モジュールに用いられている封止樹脂として公知のものを使用できる。例えば、硬化性注入樹脂として、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコンゴムが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えばポリプロピレン等のサーモプラストが挙げられる。
なお、使用用途により温度的負荷、薬品的負荷、使用圧力や振動等の物理的負荷が発生する場合は、それぞれの用途に適した素材を選定する必要がある。
【００３１】
（吸着ろ過膜）
吸着ろ過膜は、多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている。
ここで、弱電解性イオン交換基とは、弱電解性陽イオン交換基と弱電解性陰イオン交換基を含むものとし、具体的には１級アミノ基、２級アミノ基、３級アミノ基、カルボン酸基、りん酸基などの他、イミジノ酢酸基などのキレート型官能基を用いることができる。２級アミノ基としては、例えばメチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、フェニルアミノ基、アリールアミノ基などが挙げられる。３級アミノ基としては、例えばジメチルアミノ基、次エチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、次フェニルアミノ基、ジアリールアミノ基、エチルメチルアミノ基、プロピルメチルアミノ基、イソプロピルメチルアミノ基、ブチルメチルアミノ基、フェニルメチルアミノ基、アリールメチルアミノ基、プロピルエチルアミノ基、イソプロピルエチルアミノ基、ブチルメチルエチル基、フェニルエチルアミノ基、アリールエチルアミノ基などが挙げられる。カルボン酸基としては、例えばカルボン酸基、安息香酸基が挙げられる。りん酸基としては、例えばりん酸基の他りん酸エステル基が挙げられる。これらの弱電解性イオン交換基の中でも、グラフト高分子鎖に導入が容易であるカルボン酸、１級アミノ基、２級アミノ基、３級アミノ基が好ましい。カルボン酸基の場合は、ろ過膜にアクリル酸やメタクリル酸をモノマーとして用いてグラフト鎖を重合することで直接的に得ることが可能である点で好ましい。また、１級アミノ基、２級アミノ基および３級アミノ基の場合は、先ずろ過膜にエポキシ基を持つビニルモノマーを導入した後に、エポキシ基をアミノ基に転化することで容易に得ることが可能である。
【００３２】
本実施態様の吸着ろ過膜は、イオン性化学種を吸着可能でありかつイオン性化学種の吸着とともにＦＬＵＸが低下する性質を有する。
【００３３】
ここでイオン性化学種とは、水溶液中で解離して荷電状態にある化学種を指し、例えば陽イオン、陰イオンおよび陰イオンと陽イオンを同時に含む両性イオンのいずれかを指す。具体的には、金属イオンのような単原子イオンや、金属酸化物イオンのような複数の原子団からなる多原子イオン、金属錯体イオンのような錯イオン、酢酸やアンモニアやアミノ酸やイオン性界面活性剤のように溶液中で解離して荷電状態になる低分子量有機物、タンパク質やウイルスやＤＮＡやイオン性高分子のように溶液中で解離して荷電状態になる高分子量有機物などが挙げられる。つまり水溶液中で溶解しかつ解離して帯電状態にあれば良く、ここではそのサイズは問わない。
【００３４】
本実施態様の吸着ろ過膜は、圧力一定の操作条件下で次第に単位時間当たりのろ液量が低下する。また、ろ過速度一定の操作条件下で次第にろ過圧力が上昇する吸着膜も同じく該当する。ただし、ろ液量低下や圧力上昇はろ過膜の細孔径よりも小さいイオン性化学種の吸着によるものに限られ、例えば懸濁物や粘稠物が膜面を閉塞することに起因するろ液量低下や圧力上昇とは区別しなければならない。
【００３５】
本実施形態の多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜を使用した場合の具体的なＦＬＵＸ挙動について説明をする。
【００３６】
多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜に対して、例えばｐＨ８の緩衝液のなかで負に帯電しているタンパク質である牛血清アルブミン（ＢＳＡ）や正に帯電しているタンパク質であるリゾチームなどを一定圧力の操作条件下で吸着ろ過させた場合、ろ過の進行により吸着量が増加すると同時にＦＬＵＸが次第に低下する。また、ろ過速度一定の操作条件下で吸着ろ過させた場合、ろ過の進行により吸着量が増加すると同時にろ過圧力が増加する。
【００３７】
上記にように、弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が細孔表面に形成されている吸着ろ過膜において、イオン性化学種の吸着とともにＦＬＵＸが低下する理由は以下のように考えることができる。
【００３８】
先ず、イオン交換基の種類とグラフト高分子鎖の形態の関係性について説明する。グラフト高分子鎖上のイオン交換基は、イオン交換基同士の反発によりグラフト高分子鎖の形状に影響を与える。この反発は、イオン交換基を取り巻く水和水群の立体反発に由来すると考えられる。
【００３９】
吸着ろ過膜の吸着能力を高めようとするとイオン交換基密度を高くする必要があるが、ここで、イオン交換基として強電解性イオン交換基を使用した場合には、広いｐＨ範囲でほぼ全てのイオン交換基が解離した状態にあるため、水和水を持つイオン交換基が高密度で存在する状態になる。その結果、細孔表面のグラフト高分子鎖内や隣接グラフト高分子鎖との間での立体反発が必然的に大きくなる結果、グラフト高分子鎖は伸張した状態となる。
【００４０】
一方イオン交換基として弱電解性のイオン交換基を使用した場合には、吸着ろ過膜の吸着能力を高める目的でイオン交換基密度を高めた場合であっても、中性ｐＨ付近では解離状態にあるイオン交換基が少ないため、結果として立体反発は小さく、細孔表面のグラフト高分子は比較的収縮した状態となる。
【００４１】
次に、弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が被吸着物質を吸着した時のグラフト高分子鎖の形態の変化について説明する。弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖を細孔表面に持つろ過膜に対して、イオン性化学種を含む液を一定圧力でろ過した場合、ろ過処理の進行とともに弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖にイオン性化学種が取り込まれていく。イオン性化学種は嵩高い水和水群を持っていたり、それ自体が嵩高い粒子状であるため、吸着以前には比較的収縮した状態であったグラフト高分子鎖は吸着とともに次第にグラフト鎖内や隣接グラフト鎖間での立体反発が大きくなり、やがてグラフト高分子鎖は伸張した状態となる。
【００４２】
以上のように、弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が細孔表面に形成されている吸着ろ過膜では、イオン性化学種が吸着されるに従いグラフト高分子鎖が伸張する事で細孔が閉塞されるため、次第にＦＬＵＸが低下（またはろ過圧力が上昇）していくと考える事が可能である。
【００４３】
従来は、このように次第にＦＬＵＸが低下する特長は、吸着ろ過膜の性能としては単に不利であると考えられた。
【００４４】
本発明が解決しようとする課題は、吸着膜モジュールの「大型化」および「高集積化」による吸着能力の有効利用度が低下するという望ましくない結果を解決する事である。発明者等は、驚くべき事に前述のような吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材として用いることにより、この課題が改善されることを見出した。
【００４５】
すなわち、従来の技術では、前述の通り吸着ろ過膜モジュールでの「大型化」および「高集積化」は、極端な例では吸着が始まったばかりの局所と吸着が進行し被吸着物質の漏洩が始まった局所が同時に存在する状態となり、その場合モジュール全体の能力は期待するほどに高くならないため、「大型化」および「高集積化」には限界があった。ところが「弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が細孔表面に形成されている吸着ろ過膜」を構成部材として用いることにより、一方では吸着が進行して被吸着物質の漏洩が始まった局所ではＦＬＵＸが低下するために被吸着物質の漏洩量を小さく抑える事が可能となり、他方ではその結果として吸着が始まったばかりの局所に対して被吸着物質が優先的に供給されることになるため、最終的にモジュール全体としては吸着ろ過膜の吸着能力の利用度を高く維持する事が可能となる。
【００４６】
さらにここで「吸着能力」について説明する。
吸着能力を表す用語として、「静的吸着容量」（または「平衡吸着容量」）と「動的吸着容量」とがあり、当該業界では広く用いられている。本発明においては、特に記載がない限り、吸着能力とは動的吸着容量のことを指し、単位はｍｇ／ｍｌで表記する。
静的吸着容量とは、吸着体に対して被吸着物質が飽和状態まで吸着した場合の吸着容量を指す。
これに対して動的吸着容量とは、固定された吸着体に対して被吸着物質を含む流体を導入して排出させる際に、出口から被吸着物質が基準濃度で排出される時点までの吸着量を単位量当たりに換算した数値を指す。この基準濃度を破過点と呼び、一般的に破過点としては導入時の被吸着物質濃度に対する排出時の被吸着物質濃度が５％〜２０％の範囲から選ぶが、本発明においては１０％濃度を破過点と定義した。
【００４７】
次に「吸着容量」についての説明を補足する。
吸着体が吸着する被吸着物質の量を「吸着量」と呼び、吸着量を吸着体の単位量当たりの値に換算した数値を「吸着容量」と呼ぶ。
吸着量は重量や体積やモル数などその特性を表すのに適した単位を用いる事ができるが、本発明では重量で規定する。また吸着体の単位量についても単位重量や単位体積や単位充填体積などその特性を表すのに適した単位を用いる事ができるが、本発明では単位膜体積で規定する。
単位膜体積は、平膜の形状の場合と中空糸の形状の場合で算出方法が異なる。本発明においては、平膜の場合の単位膜体積は単純に有効膜面積と膜厚みを掛け合わせた値を採用する。また本発明においては、中空糸膜の形状の場合の単位膜体積は円環断面体積を採用し、円環断面体積とは、中空糸膜の外径をＤｏ、内径をＤｉ、吸着ろ過に寄与する有効膜長をＬで表したときに、Ｌ×｛（Ｄｏ／２）２−（Ｄｉ／２）２｝×πで定義できる値を指す。
よって、吸着容量は、吸着重量を単位膜体積で除した値で定義され、本発明においては単位はｍｇ／ｍｌで表記する。
【００４８】
すなわち、前出の吸着膜モジュールの吸着能力の有効利用度とは、吸着ろ過膜が本来持つ吸着能力がモジュール形状にした時にどの程度発揮されているかを示す尺度であり、基準寸法の吸着ろ過膜で測定した時の吸着能力に対する、モジュール形状で測定した時の吸着ろ過膜の吸着能力の比率で定義する。本発明では、基準寸法とは、例えば中空糸膜の場合は膜長７ｃｍを基準寸法とし、平膜の場合は直径２．５ｃｍを基本寸法とした。
【００４９】
このような吸着ろ過膜の組成や微細構造については制限が無く、イオン性化学種の吸着によりＦＬＵＸが低下するものであればよい。具体的に述べてきたように、このような吸着ろ過膜の一例としては、細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜であれば好適に用いることができる。
【００５０】
グラフト高分子鎖の構造は、前述のようにイオン性化学種の吸着とともにＦＬＵＸが低下するものであれば限定しないが、相互に架橋した構造の高分子鎖よりも非架橋構造の高分子鎖であるほうが容易に伸張できることから吸着に伴うＦＬＵＸ低下が大きくなるためにより好ましい。
よって、グラフト高分子鎖を重合法で形成する場合には、架橋剤を用いない製法が好ましい。
【００５１】
このような吸着ろ過膜の形態は、溶液の通液が可能な形態であれば特に限定されず、例えば平膜、不織布、中空糸膜、モノリス、キャピラリーなどが挙げられる。これらの形態の中でも、製造しやすさ、スケールアップ性、モジュール成型した際のパッキング性などの観点から、吸着ろ過膜は中空糸膜であることが好ましい。中空糸膜とは、中空部分を有する円筒状または繊維状の多孔質膜であり、中空糸の内層と外層が貫通孔である細孔によって連続しており、その細孔によって内層から外層あるいは外層から内層に、液体が透過する性質を有する多孔質体を意味する。中空糸膜素材としては、一般的に中空糸膜に使用する素材を使用することができる。ただし、中空糸膜に対する化学的処理または物理的処理により後加工により吸着機能を付与する場合には、その加工条件による変質や分解の発生しない素材を選定する必要があるし、また必然的に加工可能な素材が限定される場合もある。さらに、使用用途により温度的負荷、薬品的負荷、使用圧力や振動等の物理的負荷が発生する場合は、それぞれの用途に適した素材を選定する必要がある。ポリオレフィン系重合体を用いて中空糸多孔質膜を製造する方法は、当事者にとって公知であり、例えば、特開平３−４２０２５号公報に開示される方法などが挙げられる。
【００５２】
中空糸膜の有効膜長は、ラボレベルの使用に適しているため５ｃｍ以上１０ｃｍ未満が好ましく、ラボレベルから小中大規模へのスケールアップにおける確認精度が高いため１０ｃｍ以上２０ｃｍ未満が好ましく、小〜中規模の精製現場の使用に適しているため２０ｃｍ以上５０ｃｍ未満が好ましく、大規模の精製現場の使用に適しておりかつ、ハンドリング性に優れるため５０ｃｍ以上１００ｃｍ以下が好ましく、大規模の精製現場の使用に適しておりかつ、大容量の処理ができるため１００ｃｍを超え２５０ｃｍ未満が好ましい。
ここで、中空糸膜の有効膜長とは、モジュール内に設置された中空糸膜１本当たりの平均長であり、かつろ過に寄与する部分の長さであり、モジュールの全長をさすものではない。
【００５３】
中空糸膜の外径と内径との比率については、中空糸膜素材の強度面とろ過透水速度のバランスを適宜考慮することが好ましい。例えば、中空糸膜の外径／内径の比は１．３〜１０．０の間で選択することが好ましい。
中空糸膜の外径／内径の比が小さい場合、ろ過圧力の負荷に耐え切れずに、破裂又は潰れを招くおそれがある。 逆に、中空糸膜の外径／内径の比が大きすぎる場合には、ろ過透水速度が低下するおそれがある。
上述したことから、中空糸膜の外径／内径の比は、１．３〜１０．０が好ましく、１．３〜３．０がより好ましく、１．５〜２．０が更に好ましい。
【００５４】
一方、中空糸膜の内径寸法は、中空部を流れる流体の管内圧力損失に大きく影響を及ぼす可能性がある。この管内圧力損失は、可能な限り低減化を図ることが必要である。圧力損失は、中空糸膜２の長手方向に局所的なろ過透水速度の分布を発生させる要因となり、その結果、中空糸膜２の長手方向に吸着破過のタイミングの差を誘起することになるからである。すなわち、一方では吸着が始まった直後の局部が存在するのに対し、他方では既に吸着が終了した局部が存在する状態が発生し、吸着ろ過膜の吸着能力の有効利用度が著しく低下する。しかしながら発明者等は鋭意検討を行った結果、吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材として用いることにより、吸着ろ過膜の吸着能力の有効利用度を高く維持する事が可能となる最適な中空糸膜の内径とモジュールの膜有効長の関係を見出した。
【００５５】
実用的には、中空糸膜２をモジュール構造にしたときの吸着能力の有効利用度が、０．６０以上の範囲になるように、中空糸膜を選定することが好ましい。より好ましくは、０．８０以上の範囲であり、さらに好ましくは０．９０以上の範囲である。特に好ましくは、０．９５以上１．００以下の範囲である。
以下に、吸着ろ過膜の有効膜長と中空糸内径と吸着能力の有効利用度の関係を記す。
【００５６】
吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材とする吸着ろ過膜の膜有効長が１０ｃｍ２０以上ｃｍ以内である場合、吸着ろ過膜の内径寸法は０．２８ｍｍ以上であることが好ましく、０．４３ｍｍ以上であればより好ましい。吸着ろ過膜の膜有効長が２０ｃｍで内径寸法が０．２８ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．６３とすることができた。また吸着ろ過膜の膜有効長が２０ｃｍで内径寸法が０．４３ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．９０とすることができた。さらに吸着ろ過膜の膜有効長が２０ｃｍで内径寸法が２．２０ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を１．００とすることができた。
【００５７】
吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材とする吸着ろ過膜の有効膜長が２０ｃｍを超え５０ｃｍ以内である場合、吸着ろ過膜の内径寸法は０．４３ｍｍ以上であることが好ましく、０．６０ｍｍ以上であればさらに好ましく。０．７６ｍｍ以上であればより好ましい。吸着ろ過膜の膜有効長が５０ｃｍで内径寸法が０．４３ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．６４とすることができた。また吸着ろ過膜の膜有効長が５０ｃｍで内径寸法が０．６０ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．８３とすることができた。さらに吸着ろ過膜の膜有効長が５０ｃｍで内径寸法が０．７６ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．９４とすることができた。さらには吸着ろ過膜の有効長が５０ｃｍで内径寸法が２．２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度０．９８を達成した。
【００５８】
吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材とする吸着ろ過膜の有効膜長が５０ｃｍを超え１００ｃｍ以内である場合、吸着ろ過膜の内径寸法は０．６０ｍｍ以上であることが好ましく、０．７６ｍｍ以上であればさらに好ましく。１．０２ｍｍ以上であればより好ましい。吸着ろ過膜の膜有効長が１００ｃｍで内径寸法が０．６０ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．６８とすることができた。また吸着ろ過膜の膜有効長が１００ｃｍで内径寸法が０．７６ｍｍの場合は吸着能力の利用度を０．８０とすることができた。さらに吸着ろ過膜の膜有効長が１００ｃｍで内径寸法が１．０２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．９１９とすることができた。さらには吸着ろ過膜の膜有効長が１００ｃｍで内径寸法が２．２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度０．９８を達成した。
【００５９】
吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材とする吸着ろ過膜の有効膜長が１００ｃｍを超え１５０ｃｍ以内である場合、吸着ろ過膜の内径寸法は０．７６ｍｍ以上であることが好ましく、１．０２ｍｍ以上であればさらに好ましく。１．２２ｍｍ以上であればより好ましい。吸着ろ過膜の膜有効長が１５０ｃｍで内径寸法が０．７６ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．６３とすることができた。また吸着ろ過膜の膜有効長が１５０ｃｍで内径寸法が１．０２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．８５とすることができた。さらに吸着ろ過膜の膜有効長が１５０ｃｍで内径寸法が１．２２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．９２とすることができた。さらには吸着ろ過膜の膜有効長が１５０ｃｍで内径寸法が２．２ｍｍの場合には吸着能力の有効利用度０．９８を達成した。
【００６０】
吸着の進行とともにＦＬＵＸが低下する特徴を有する吸着ろ過膜を構成部材とする吸着ろ過膜の有効膜長が１５０ｃｍを超え２００ｃｍ以内である場合、中空糸ろ過膜の内径寸法は０．８６ｍｍ以上であることが好ましく、１．２２ｍｍ以上であればさらに好ましい。吸着ろ過膜の膜有効長が２００ｃｍで内径寸法が０．８６ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．６３とすることができた。また吸着ろ過膜の膜有効長が２００ｃｍで内径寸法が１．２２ｍｍの場合は吸着能力の有効利用度を０．８６とすることができた。さらには吸着ろ過膜の有効長が２００ｃｍで内径寸法が２．２ｍｍの場合には吸着能力の有効利用度０．９８を達成した。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明の具体的な実施例及び比較例について説明する。
本発明は、下記の実施例等に限定されるものではない。
【００６２】
［製造例１］基材となる中空糸多孔質膜の製造
微粉ケイ酸（アエロジルＲ９７２グレード）２７．２質量部、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）５４．３質量部、ポリエチレン樹脂粉末（旭化成サンファインＳＨ−８００グレード）１８．５質量部を、予備混合し、その後、２軸押出し機内で中空糸状に押し出した。
次に、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）及び微粉ケイ酸を、それぞれ塩化メチレン及び引き続きＮａＯＨ水溶液中に浸漬して抽出した後、水洗、乾燥処理を施し、ポリエチレン製の中空糸多孔膜を得た。
【００６３】
［製造例２］吸着機能を有する中空糸多孔膜の製造
上記［製造例１］により製造したポリエチレン製中空糸多孔膜を密閉容器に入れて、当該密閉容器内の空気を窒素で置換した。
その後、密閉容器の外側からドライアイスを用いて冷却しながら、γ線２００ｋＧｙを照射し、ラジカルを発生させ、ラジカルを有するポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
上記のようにして得られたラジカルを有するポリエチレン製中空糸多孔膜を反応容器に入れて、２００Ｐａ以下に減圧することにより、反応容器内の酸素を除いた状態とした。
一方、４０℃に調整したグリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部と、メタノール９７体積部よりなる反応液を窒素でバブリングして、当該反応液内の酸素を取り除いた状態とした。
上記ポリエチレン製中空糸多孔膜を入れた酸素を除いた反応容器に、上記酸素を取り除いた反応液を注入した。その後、後述する実施例及び比較例において記載されている時間に従い、密閉静置状態を維持し、反応温度４０℃でグラフト重合反応をポリエチレン製中空糸多孔膜に施した。
その後、メタノールで十分に洗浄し、乾燥することにより、ＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
その後、後述する実施例及び比較例において記載されている方法により、ＧＭＡグラフト中空糸膜のＧＭＡグラフト鎖のエポキシ基に対して試薬を作用させることにより、吸着機能を有する官能基に転化した。これにより、官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００６４】
［製造例３］グラフト率の定義
上記［製造例２］で製造した官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜におけるグラフト率は、下記の式（１）で表される。
【００６５】
【数１】
【００６６】
Ｗ０：基材膜の重量 ［ｇ］
Ｗ１：グラフト重合後のＧＭＡグラフト中空糸膜の重量 ［ｇ］
【００６７】
［製造例４］官能基置換率の定義
上記〔製造例２〕で製造した官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜における官能基転化率は、下記式（２）により表される。
【００６８】
【数２】
【００６９】
Ｗ２：官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜の重量 ［ｇ］
Ｍ１： ＧＭＡの分子量（１４２．１５）
Ｍ２： 吸着機能を有する官能基の分子量
【００７０】
［評価方法例１］吸着機能を有する中空糸膜の測定装置
上記［製造例２］で製造した官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜が、有効膜長７ｃｍとなるように、当該官能基を有するＧＭＡグラフト中空糸膜の両端を、配管に接続し、その片端を、圧力計を介してチューブポンプに接続し、反対の片端にコックを接続し、中空糸膜の測定装置とした。
【００７１】
［評価方法例２］吸着機能を有する中空糸ろ過膜の吸着能力の測定
上記［評価方法例１］の測定装置に取り付けた、有効膜長７ｃｍの吸着ろ過膜に対して、被吸着物質として指標タンパク質を用いた吸着能力の測定を行った。
被吸着物質として精製されたタンパク質の市販品を用いることは、バイオテクノロジーの精製装置の性能表示を行う際に一般に用いられている。モデル物質としては、精製装置の性能を示すために最も適したタンパク質を用いることが好ましいが、一般に用いられるタンパク質としては、ＢＳＡ（牛血清アルブミン）やリゾチームがある。これら指標タンパク質としてＢＳＡはＳＩＧＭＡ社製Ａ７９０６−１００Ｇを、リゾチームはＳＩＧＭＡ社製Ｌ６８７６−１０Ｇを用いて次の測定を行い、下記のように吸着能力を定義した。
上記［評価方法例１］の測定装置に取り付けた有効膜長７ｃｍの吸着ろ過膜に対して、トリス塩酸緩衝液を中空糸膜の中空部に供給して中空部の残留空気を排除した後に供給側と反対側のコックを閉じた。引き続き所定の流速設定にてろ過圧力が安定化するまでトリス塩酸緩衝液を内圧式でろ過した。指標タンパク質をトリス塩酸緩衝液に溶解して１ｇ／Ｌの濃度に調製をし、上記ろ過圧を安定化させた有効膜長７ｃｍの吸着ろ過膜に対して２０℃にて供給し、所定の一定流速にてろ過を続けた。ろ過液側へのタンパク質の漏洩動向を、波長２８０ｎｍにおける吸光度で追跡し、指標タンパク水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になる時点のろ液量［ｍｌ］を確認した。このろ液量を１ｇ／Ｌの関係からタンパク質の重量に換算することで、吸光度比が１０％になる時点のタンパク質吸着量［ｍｇ］を導出した。
このタンパク質吸着量［ｍｇ］を、ろ過に用いた中空糸膜の円環膜体積［ｍｌ］で割ることによって、単位膜体積当たりのタンパク質吸着量［ｍｇ／ｍｌ］とした。
この吸光度比が１０％になる時点での単位膜体積当たりのタンパク質吸着量を、「膜固有の動的吸着容量」と定義した。
なお、バイオテクノロジーの精製の分野等では、「動的吸着容量」は一般的に用いられる用語である。
【００７２】
［評価方法例３］中空糸膜モジュールの吸着能力の測定装置
中空糸膜モジュールの吸着能力を、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）システムを用いて測定した。
ＨＰＬＣとしては、ＧＥヘルスケア バイオサイエンス株式会社のＡＫＴＡｅｘｐｌｏｒｅｒ１００、または株式会社ワイエムシィの中圧クロマト装置ＢＰ−５０００Ｓ−Ｌを使用した。
【００７３】
［評価方法例４］吸着機能を有する中空糸ろ過膜モジュールの吸着能力の測定
上記［評価方法例３］記載のＨＰＬＣと中空糸ろ過膜モジュールを、ＨＰＬＣの供給配管をモジュールの中空糸膜内表面側に接続し、ＨＰＬＣの排出配管をモジュールの中空糸膜外表面側に接続した。その後中空糸膜内表面側および外表面側に残留空気が無いようにトリス塩酸緩衝液を供給し内圧式のろ過操作を行いセットアップをした。
トリス塩酸緩衝液に１ｇ／Ｌの濃度になるように調製した指標タンパク質水溶液（上記ＢＳＡまたはリゾチーム）を中空糸ろ過膜モジュールに対して２０℃にて供給し、所定の一定流速にて内圧式のろ過を続けた。なお供給流速は、上記［評価方法例２］での測定と本測定との単位膜面積あたりのろ過透水量負荷を一致させるために、有効膜長比例の流速に設定した。
ろ過液側へのタンパク質の漏洩動向を、波長２８０ｎｍにおける吸光度で追跡し、指標タンパク水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になる時点のろ液量［ｍｌ］を確認した。このろ液量［ｍｌ］を１ｇ／Ｌの関係からタンパク質の重量［ｍｇ］に換算することで、吸光度比が１０％になる時点のタンパク質吸着量［ｍｇ］を導出した。
このタンパク質吸着量［ｍｇ］を、測定した中空糸ろ過膜モジュールを構成する全中空糸膜の総円環膜体積［ｍｌ］で割ることによって、単位膜体積当たりのタンパク質吸着量［ｍｇ／ｍｌ］に換算した。
この吸光度比が１０％時点での単位膜体積当たりのタンパク質吸着量を、「モジュール形態での動的吸着容量」と定義した。
【００７４】
［実施例１］
弱電解性イオン交換基としてジエチルアミノ基をグラフト高分子鎖に有する中空糸タイプの吸着ろ過膜に関して説明する。弱電解性イオン交換基を有するろ過膜においては、吸着とともにろ過圧力が上昇する（ＦＬＵＸが低下する）ことを示す例である。
【００７５】
上記［製造例１］の方法に従い内径２．０ｍｍ、外径３．１ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とイソプロピルアルコール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４質量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６質量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５３％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９３％で有し、内径２．２０ｍｍ、外径３．５４ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００７６】
上記［評価方法例２］の方法にて、前記ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜に２．０ｍＬ／ｍｉｎの送液速度にて内表面側へＢＳＡ溶液を送液し外表面側へろ過する操作を行い、供給するＢＳＡ水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になり、さらに９０％を超えるまでろ過操作を続け、ろ液重量と吸光度とろ過圧力とを監視した。
吸光度比が１０％に到達するまでに２０．５ｍＬを要した。これよりこの膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で４８．５ｍｇ／ｍＬと算出された。また、ろ過液の吸光度比が９０％を超えるまでのろ液量と吸光度とろ過圧力の関係は図７に記すとおりであるが、本ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜は、吸着の進行とともにろ過圧力が上昇する、すなわちＦＬＵＸが低下する特徴を有する膜であることは明らかである。
【００７７】
［実施例２］
実施例１と同じく、弱電解性イオン交換基としてジエチルアミノ基をグラフト高分子鎖に有する中空糸タイプの吸着ろ過膜に関して説明する。実施例１と同じく吸着とともにろ過圧力が上昇する（ＦＬＵＸが低下する）ことを示す例である。
【００７８】
上記［製造例１］の方法に従い内径２．０ｍｍ、外径３．１ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）１０体積部とメタノール９０体積部なる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４質量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６質量部注入し１１分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率１５８％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率８２％で有し、内径２．３７ｍｍ、外径３．９６ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００７９】
上記［評価方法例２］の方法にて、前記ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜に２．０ｍＬ／ｍｉｎの送液速度にて内表面側へＢＳＡ溶液を送液し外表面側へろ過する操作を行い、供給するＢＳＡ水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になり、さらに９０％を超えるまでろ過操作を続け、ろ液重量と吸光度とろ過圧力とを監視した。
吸光度比が１０％に到達するまでに５５．３ｍＬを要した。これよりこの膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で９９．６ｍｇ／ｍＬと算出された。また、吸光度比が９０％を超えるまでのろ液量と吸光度とろ過圧力の関係は図８に記すとおりであるが、本ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜は、吸着の進行とともにろ過圧力が上昇する、すなわちＦＬＵＸが低下する特徴を有する膜であることは明らかである。
【００８０】
［比較例１］
強電解性アニオン交換基としてトリメチルアンモニウム基をグラフト高分子鎖に有する中空糸タイプの吸着ろ過膜に関して説明する。強電解性アニオン交換基を有するろ過膜においては、吸着とともにろ過圧力し上昇がない（ＦＬＵＸが低下しない）ことを示す例である。
【００８１】
上記［製造例１］の方法に従い内径２．０ｍｍ、外径３．１ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）１体積部とメタノール９９体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１２分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率１２％で得た。
その後、ＮａＯＨを用いてｐＨ１２に調整した０．５Ｍのトリメチルアンモニウムクロリド水溶液を反応液として、ＧＭＡグラフト中空糸膜に６０℃で３０分間作用させることで、トリメチルアンモニウム・Ｃｌ基（Ｍ２＝９５．５７）を官能基転化率９９％で有し、内径２．００ｍｍ、外径３．１８ｍｍであるトリメチルアンモニウム基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００８２】
上記［評価方法例２］の方法にて、前記トリメチルアンモニウム基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜に２．０ｍＬ／ｍｉｎの送液速度にて内表面側へＢＳＡ溶液を送液し外表面側へろ過する操作を行い、供給するＢＳＡ水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になり、さらに９０％を超えるまでろ過操作を続け、ろ液重量と吸光度とろ過圧力とを監視した。
吸光度比が１０％に到達するまでに９．６ｍＬを要した。これよりこの膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で２９．０ｍｇ／ｍＬと算出された。また、吸光度比が９０％を超えるまでのろ液量と吸光度とろ過圧力の関係は図９に記すとおりであるが、本トリメチルアンモニウム基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜は、吸着の進行とともにろ過圧力の上昇が見られない、すなわちＦＬＵＸの低下が見られない膜であることは明らかである。
【００８３】
［比較例２］
強電解性カチオン交換基としてスルホン酸基をグラフト高分子鎖に有する中空糸タイプの吸着ろ過膜に関して説明する。強電解性カチオン交換基を有するろ過膜においては、吸着とともにろ過圧力が上昇しない（ＦＬＵＸが低下しない）ことを示す例である。
【００８４】
上記［製造例１］の方法に従い内径２．０ｍｍ、外径３．１ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）２体積部とメタノール９８体積部よよりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１２分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率２３％で得た。
その後、亜硫酸ナトリウム１０重量部とイソプロピルアルコール１５重量部と純水７５重量部の混合液を反応液として、ＧＭＡグラフト中空糸膜に８０℃で１０分間作用させることで、スルホン酸・Ｎａ基（Ｍ２＝１０３．０５）を官能基転化率３．９％の吸着膜を得た。この後、残りのＧＭＡグラフト鎖中のエポキシ基をジオール化するために０．５Ｍ硫酸水溶液を反応液として８０℃で３時間作用させ、最終的に内径２．１８ｍｍ、外径３．５４ｍｍであるスルホン酸基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００８５】
上記［評価方法例２］の方法にて、前記スルホン酸基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜に２．０ｍＬ／ｍｉｎの送液速度にて内表面側へＢＳＡ溶液を送液し外表面側へろ過する操作を行い、供給するＢＳＡ水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％になり、さらに９０％を超えるまでろ過操作を続け、ろ液重量と吸光度とろ過圧力とを監視した。
吸光度比が１０％に到達するまでに８．９ｍＬを要した。これよりこの膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で２５．２ｍｇ／ｍＬと算出された。また、吸光度比が９０％を超えるまでのろ液量と吸光度とろ過圧力の関係は図１０に記すとおりであるが、本スルホン酸基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜は、吸着の進行とともにろ過圧力の上昇が見られない、すなわちＦＬＵＸの低下が見られない膜であることは明らかである。
【００８６】
［実施例３］
上記［製造例１］の方法に従い内径１．１ｍｍ、外径１．７ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、をグラフト率５５％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９２％で有し、内径１．２２ｍｍ、外径１．９５ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００８７】
［実施例４］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．８ｍｍ、外径１．３ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）１０体積部とメタノール９０体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１１分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率１６０％で得た。その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させることで、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９４％で有し、内径１．０２ｍｍ、外径１．６３ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００８８】
［実施例５］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．８ｍｍ、外径１．３ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率４９％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９５％で有し、内径０．８６ｍｍ、外径１．３８ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００８９】
［実施例６］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．７ｍｍ、外径１．１ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５５％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９０％で有し、内径０．７６ｍｍ、外径１．２２ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９０】
［実施例７］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．５４ｍｍ、外径０．８５ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５４％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９２％で有し、内径０．６０ｍｍ、外径０．９６ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９１】
［実施例８］
上記〔製造例１］の方法から内径０．３７ｍｍ、外径０．６２ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用した以外は上記〔製造例２］と同一の方法にて、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡ膜をグラフト率５０％で得た。その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させることで、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９４％で有し、内径０．４３ｍｍ、外径０．６９ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９２】
［実施例９］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．２５ｍｍ、外径０．４０ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率４９％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部からなる反応液をＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２．３時間作用させた。これにより、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９３％で有し、内径０．２８ｍｍ、外径０．４５ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９３】
［実施例１０］
実施例１、３〜９の吸着ろ過膜を［評価方法例１］の装置に取り付け、それぞれの膜の動的吸着容量を測定した。この時、［評価方法例１］の装置に取り付けた中空糸の本数は、実施例１の膜では1本、実施例３の膜では３本、実施例４の膜では５本、実施例５の膜では７本、実施例６の膜では１０本、実施例７の膜では１５本、実施例８の膜では２５本、実施例９の膜では６０本とした。
これらの中空糸膜を［評価方法例２］の方法に従い、被吸着物質としては、指標タンパク質であるＢＳＡの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用し、供給流速を２．０ｍｌ／ｍｉｎに設定して、動的吸着容量を求めた。表１にはこれら吸着ろ過膜の構造と吸着能力評価の結果を記す。
【００９４】
［実施例１１］
実施例１、３〜９の吸着ろ過膜を用いて吸着ろ過膜モジュールを作成した。この時、実施例１の膜では1本を、実施例で３の膜は３本を、実施例４の膜は５本を、実施例５の膜は７本を、実施例６の膜では１０本を、実施例７の膜では１５本を、実施例８の膜では２５本を、実施例９の膜では６０本を、内径１ｃｍの外筒に対して挿入して作成した。吸着膜モジュールの膜有効長については、実施例1の膜では、膜有効長を２０ｃｍ、５０ｃｍ、１００ｃｍ、１５０ｃｍ、２００ｃｍになるように加工した。実施例３の膜では１５０ｃｍ、２００ｃｍになるように加工した。実施例４の膜では１００ｃｍ、１５０ｃｍになるように加工した。実施例５の膜では２００ｍになるように加工した。実施例６の膜では５０ｃｍ、１００ｃｍ、１５０ｃｍになるように加工した。実施例７の膜では５０ｃｍ、１００ｃｍになるように加工した。実施例８の膜では２０ｃｍ、５０ｃｍになるように加工した。実施例９の膜では２０ｃｍになるように加工した。
これらの吸着ろ過膜モジュールは、［評価方法例４］に従い吸着能力を評価した。被吸着物質は指標タンパク質であるＢＳＡの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用した。表２には吸着膜モジュールの吸着能力評価の結果を記す。いずれの吸着ろ過膜モジュールにおいても、実施例１０の膜有効長７ｃｍの場合と比較した動的吸着容量の保持率、すなわち吸着能力の有効利用率は０．６を上回る結果であった。
【００９５】
［比較例３］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．５４ｍｍ、外径０．８５ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５４％で得た。
その後、ＮａＯＨを用いてｐＨ１２に調整した０．５Ｍのトリメチルアンモニウムクロリド水溶液を反応液として、ＧＭＡグラフト中空糸膜に６０℃で３０分間作用させることで、トリメチルアンモニウム・Ｃｌ基（Ｍ２＝９５．５７）を官能基転化率９８％で有し、内径０．６２ｍｍ、外径０．９９ｍｍであるトリメチルアンモニウム基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９６】
［比較例４］
上記［製造例１］の方法に従い内径０．５４ｍｍ、外径０．８５ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３体積部とメタノール９７体積部よりなる反応液を使用し、その他の条件は、上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いたポリエチレン製中空糸多孔膜４重量部に対し酸素を取り除いた反応液を９６重量部注入し１５分間の反応時間を保持することで、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５４％で得た。
その後、亜硫酸ナトリウム１０重量部とイソプロピルアルコール１５重量部と純水７５重量部の混合液を反応液として、ＧＭＡグラフト中空糸膜に８０℃で１０分間作用させることで、スルホン酸・Ｎａ基（Ｍ２＝１０３．０５）を官能基転化率４．２％の吸着膜を得た。この後、残りのＧＭＡグラフト鎖中のエポキシ基をジオール化するために０．５Ｍ硫酸水溶液を反応液として８０℃で３時間作用させ、最終的に内径０．６１ｍｍ、外径０．９８ｍｍであるスルホン酸基（強電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【００９７】
［比較例５］
比較例３，４の吸着ろ過膜を［評価方法例１］の装置に取り付け、それぞれの膜の動的吸着容量を測定した。この時、［評価方法例１］の装置に取り付けた中空糸の本数は共に１５本とした。
これらの中空糸膜を［評価方法例２］の方法に従い、被吸着物質としては比較例３の膜に対してはＢＳＡの水溶液（１ｇ／Ｌ）を、比較例４の膜に対してはリゾチームの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用し、供給流速を２．０ｍｌ／ｍｉｎに設定して、動的吸着容量を求めた。表２にはこれら吸着ろ過膜の構造と吸着能力評価の結果を記す。
【００９８】
【表１】
【００９９】
［比較例６］
比較例３，４の吸着ろ過膜を用いて吸着ろ過膜モジュールを作成した。この時、比較例３，４の膜は共に１５本を、内径１ｃｍで１００ｃｍの有効長を取れる外筒に対して挿入して作成した。
これらの吸着ろ過膜モジュールは、［評価方法例４］に従い吸着能力を評価した。被吸着物質は、実施例３からなる吸着ろ過膜モジュールの場合はＢＳＡの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用し、実施例４からなる吸着ろ過膜モジュールの場合はリゾチームの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用した。表２には吸着ろ過膜モジュールの吸着能力評価の結果を記す。いずれの吸着ろ過膜モジュールにおいても、比較例５の膜有効長７ｃｍの吸着膜モジュールと比較した動的吸着容量の保持率、すなわち吸着能力の有効利用率は０．６を下回る結果であった。
【０１００】
【表２】
【０１０１】
［実施例１２］
上記［製造例１］の方法に従い内径１．９ｍｍ、外径３．２ｍｍのポリエチレン製中空糸多孔膜を得た。
上記［製造例２］と同様の方法により、酸素を取り除いた長さ１．３ｍで９７０本のポリエチレン製中空糸多孔膜８質量部に対し、酸素を取り除いた反応液を９２質量部注入し、１８時間の反応時間を保持することにより、ＧＭＡグラフト中空糸膜を、グラフト率５６．０％で得た。
その後、ジエチルアミン５０体積部と純水５０体積部とからなる反応液を、ＧＭＡグラフト中空糸膜に３０℃で２０時間作用させ、ジエチルアミノ基（Ｍ２＝７３．１４）を官能基転化率９６％で有し、平均内径２．４４ｍｍ、平均外径３．６２ｍｍであるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を得た。
【０１０２】
上記［評価方法例２］の方法にて、前記ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜に２．０ｍＬ／ｍｉｎの送液速度にて内表面側へＢＳＡ溶液を送液し外表面側へろ過する操作を行い、供給するＢＳＡ水溶液の吸光度に対するろ過液の吸光度の比が１０％を超えるまでろ過操作を続け、ろ液重量と吸光度とろ過圧力とを監視した。
吸光度比が１０％に到達するまでに２２．６ｍＬを要した。これよりこの膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で５７．５ｍｇ／ｍＬと算出された。
【０１０３】
内径が１３ｃｍで、有効長が９４ｃｍの外筒を使用し、上記ジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜９２０本の糸束からなる大型の弱電解性アニオン交換型の中空糸膜モジュールを作製した。
この例における、大型の弱電解性アニオン交換型の中空糸膜モジュールは、中空糸膜の束の両端を封止樹脂で固定し、両端において開口部を露出した形態とした。 外筒の素材には、ポリスルホンを使用した。封止樹脂にはエポキシ接着剤を使用した。
上記［評価方法例４］の方法に従い、ＨＰＬＣシステムとしてＢＰ−５０００Ｓ−Ｌを使用して、吸着能力を評価した。ただし、供給流速を４．５Ｌ／ｍｉｎとした。なお、被吸着物質としては、指標タンパク質であるＢＳＡの水溶液（１ｇ／Ｌ）を使用した。中空糸膜モジュールのろ過液の吸光度が、ＢＳＡ水溶液の吸光度の１０％に到達するまでに２７０Ｌ要した。
これにより、実施例１２におけるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜の動的吸着容量は、ＢＳＡの吸着量で５５．６ｍｇ／ｍＬと算出された。
【０１０４】
上記実施例１２におけるジエチルアミノ基（弱電解性イオン交換基）を有するＧＭＡグラフト中空糸膜を構成部材とする大型の弱電解性アニオン交換型の中空糸膜モジュールでは、吸着能力の有効利用度が０．９９であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の中空糸膜モジュールは、バイオテクノロジー、遺伝子工学、製薬工業、化学工業、飲料工業、食品工業、環境保護及び資源リサイクルの分野において、液相から目的物質を吸着法により分離精製する装置として産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 外筒
２ 中空糸膜
３ 外筒に固定された封止樹脂
４ 外筒に固定されていない封止樹脂
５ 中空部が開放した接着端面
６ 中空部が閉塞した接着端面
７ 封止樹脂に存在するスリット
８ 液タンク
９ 配管接続部材
１０ 固定治具
１１ 間接部材
１２ 中空糸膜モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜を具備し、当該吸着ろ過膜の有効膜長が１０ｃｍ以上である吸着ろ過膜モジュール
【請求項２】
前記弱電解性イオン交換基が、３級アミノ基、２級アミノ基、１級アミノ基、カルボン酸基、りん酸基からなる群から選ばれるいずれか一以上である請求項１記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項３】
前記弱電解性イオン交換基がジエチルアミノ基である請求項１又は２記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項４】
前記グラフト高分子鎖が非架橋構造である請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項５】
前記吸着ろ過膜の有効膜長が１０ｃｍ以上２０ｃｍ以内であり、中空糸内径が０．２８ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項６】
前記吸着ろ過膜の有効膜長が２０ｃｍを超え５０ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．４３ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項７】
前記吸着ろ過膜の有効膜長が５０ｃｍを超え１００ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．６０ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項８】
前記吸着ろ過膜の有効膜長が１００ｃｍを超え１５０ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．７６ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項９】
前記吸着ろ過膜の有効膜長が１５０ｃｍを超え２００ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．８６ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項１０】
前記吸着ろ過膜が中空糸膜である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項１】
多孔質膜の細孔表面に弱電解性イオン交換基を有するグラフト高分子鎖が形成されている吸着ろ過膜を具備し、当該吸着ろ過膜の有効膜長が１０ｃｍ以上である吸着ろ過膜モジュール
【請求項２】
前記弱電解性イオン交換基が、３級アミノ基、２級アミノ基、１級アミノ基、カルボン酸基、りん酸基からなる群から選ばれるいずれか一以上である請求項１記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項３】
前記弱電解性イオン交換基がジエチルアミノ基である請求項１又は２記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項４】
前記グラフト高分子鎖が非架橋構造である請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項５】
前記吸着ろ過膜の有効膜長が１０ｃｍ以上２０ｃｍ以内であり、中空糸内径が０．２８ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項６】
前記吸着ろ過膜の有効膜長が２０ｃｍを超え５０ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．４３ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項７】
前記吸着ろ過膜の有効膜長が５０ｃｍを超え１００ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．６０ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項８】
前記吸着ろ過膜の有効膜長が１００ｃｍを超え１５０ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．７６ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項９】
前記吸着ろ過膜の有効膜長が１５０ｃｍを超え２００ｃｍ以内の範囲であり、中空糸内径が０．８６ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【請求項１０】
前記吸着ろ過膜が中空糸膜である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の吸着ろ過膜モジュール
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１６１１９（Ｐ２０１１−１６１１９Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４２７２（Ｐ２００９−１６４２７２）
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
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