多孔質膜処理装置
【課題】薬液処理停止時に多孔質膜に薬液が接触しないようにする作業を簡便にできる多孔質膜処理装置を提供する。
【解決手段】本発明の中空糸膜処理装置は、多孔質膜または多孔質膜前駆体の薬液処理工程に用いられるものであり、薬液Ｂが入れられた処理槽１０と、処理槽１０の外側に設置され、多孔質膜（中空糸膜Ａ）または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を薬液Ｂに浸漬させるように走行させる第１のガイド手段１２ａと、薬液Ｂ中を走行する多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を液面上に引き上げるように走行させる第２のガイド手段１２ｂと、第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂを各々支持するとともに、上下に移動可能な支持部材１３とを備える。
【解決手段】本発明の中空糸膜処理装置は、多孔質膜または多孔質膜前駆体の薬液処理工程に用いられるものであり、薬液Ｂが入れられた処理槽１０と、処理槽１０の外側に設置され、多孔質膜（中空糸膜Ａ）または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を薬液Ｂに浸漬させるように走行させる第１のガイド手段１２ａと、薬液Ｂ中を走行する多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を液面上に引き上げるように走行させる第２のガイド手段１２ｂと、第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂを各々支持するとともに、上下に移動可能な支持部材１３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化剤を含む薬液によって多孔質膜を処理する多孔質膜処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境汚染に対する関心の高まりと規制の強化により、水処理方法として、分離の完全性やコンパクト性などに優れた多孔質膜のろ過膜を用いた方法が注目を集めている。
多孔質膜の製造方法としては、高分子溶液を非溶媒により相分離させて多孔化する非溶媒相分離現象を利用した非溶媒相分離法が知られている。
非溶媒相分離法を用いて多孔質膜を製造する際には、疎水性ポリマー、親水性ポリマー、および溶媒を含む製膜原液を吐出口（紡糸ノズル、Ｔダイなど）から吐出し、凝固液中で凝固して多孔質膜前駆体（中空糸等）を得る。
上記凝固工程により形成された多孔質膜前駆体には、溶液状態の親水性ポリマーや溶媒が多量に残留している。親水性ポリマーがその後に得られる多孔質膜に多く残留していると、透水性が損なわれ、また、親水性ポリマーが多孔質膜中で乾固すると、膜の機械的強度を低下させるおそれがある。そのため、通常、凝固工程の後には、多孔質膜中に残留する親水性ポリマーを、次亜塩素酸等の酸化剤を含む薬液に浸漬させた後、加熱して分解し、洗浄して親水性ポリマーを充分に除去する処理を施す（特許文献１，２）。
上記の処理方法において、親水性ポリマーを薬液に浸漬させる際には、例えば、薬液が入れられる処理槽と、多孔質膜を薬液に浸漬させるように走行させるガイドロールと、該ガイドロールを支持する支持部材とを備えるものが広く使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３０２４４９号公報
【特許文献２】特開２００５−２２０２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記処理装置においては、薬液処理停止時に、多孔質膜が薬液に浸漬されたままになる。多孔質膜が薬液に浸漬されると、多孔質膜内部に薬液が浸み込むため、再稼動した際には薬液が浸み込んだ多孔質膜が次工程に送られることになる。そのため、多孔質膜に浸み込んだ酸化剤によって、次工程の装置を腐食させることがあった。そこで、従来、処理停止時には、多孔質膜が薬液に接触しないように多孔質膜を切断し、処理を再開する際には多孔質膜をガイドロールにかけ直していた。しかし、その作業は煩雑であった。
本発明は、薬液処理停止時に多孔質膜に薬液が接触しないようにする作業を簡便にできる多孔質膜処理装置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】
【０００５】
本発明は、以下の態様を有する。
［１］多孔質膜または多孔質膜前駆体の薬液処理工程に用いられる多孔質膜の処理装置であって、薬液が入れられた処理槽と、該処理槽の外側に設置され、多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を前記薬液に浸漬させるように走行させる第１のガイド手段と、薬液中を走行する多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を液面上に引き上げるように走行させる第２のガイド手段と、前記第１のガイド手段および前記第２のガイド手段を各々支持するとともに、上下に移動可能な支持部材とを備える多孔質膜処理装置。
［２］前記処理槽は、その内部を、前記薬液が移動可能に複数の部屋に仕切る仕切り板を有しており、薬液が多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっている、［１］に記載の多孔質膜処理装置。
［３］前記第２のガイド手段は、前記仕切り板により仕切られて形成された処理槽内の各洗浄室にそれぞれ１個ずつ配されている、［２］に記載された多孔質膜処理装置。
［４］前記第１ガイド手段および前記第２ガイド手段は、いずれも直径８０ｍｍ以上のフリーロールからなるガイドロールにより構成される、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
［５］ガイドロールに取り付けられる軸受けが、ポリエーテルエーテルケトン製の外輪及び内輪と、フッ素樹脂またはフッ素樹脂を表面被覆したリテーナーを有する回転軸受けとを備える、［４］に記載の多孔質膜処理装置。
［６］前記回転軸受けは、シリコンカーバイド系のセラミック製のボールベアリングを有する、［５］に記載の多孔質膜処理装置。
［７］前記処理槽がチタン製である、［１］〜［６］のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
［８］前記処理槽の内部に冷却器が設けられている、［１］〜［７］のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の多孔質膜処理装置によれば、薬液処理停止時に多孔質膜に薬液が接触しないようにする作業を簡便にできる。
本発明の多孔質膜処理装置において、処理槽は、その内部を、薬液が移動可能に複数の部屋に仕切る仕切り板を有しており、薬液が多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっていれば、薬液を効率的に多孔質膜に接触させて浸透させることができる。
第２のガイド手段が、仕切り板により仕切られて形成された処理槽内の各洗浄室にそれぞれ１個ずつ配されていれば、薬液をより効率的に多孔質膜に接触させて浸透させることができる。
また、第１ガイド手段および第２ガイド手段が、いずれも直径８０ｍｍ以上のフリーロールからなるガイドロールにより構成されると、多孔質膜の細径化および扁平化等の異形化を防止できる。
ガイドロールに取り付けられる軸受けが、ポリエーテルエーテルケトン製の外輪及び内輪と、フッ素樹脂製またはフッ素樹脂を表面被覆したリテーナーを有する回転軸受けとを備えれば、多孔質膜の異形化をより防止できる。
また、前記回転軸受けが、シリコンカーバイド系のセラミック製のボールベアリングを有すれば、磨耗を抑制することができる。
また、処理槽がチタン製であれば、錆の発生を防止できる。
また、処理槽の内部に冷却器が設けられていれば、多孔質膜中に、活性な酸化剤を充分量保持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の多孔質膜処理装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図１の多孔質膜処理装置を構成する処理槽を示す上面図である。
【図３】図１の多孔質膜処理装置を構成する薬液浸漬部において、支持部材を上昇させた態様を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の多孔質膜処理装置の一実施形態について、中空糸膜の処理例を一例として説明する。
図１に、本実施形態の多孔質膜処理装置の模式図を示す。本実施形態の多孔質膜処理装置１は、薬液浸漬部１０と加熱部２０と洗浄部３０と乾燥部４０とを有する。
【０００９】
（薬液浸漬部）
本実施形態における薬液浸漬部１０は、薬液Ｂが入れられた処理槽１１と、中空糸膜Ａが薬液に複数回浸漬されるように中空糸膜Ａをガイドする第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂと、第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂを支持する支持部材１３と、処理槽１１の内部に設けられた冷却器１４と、薬液Ｂを処理槽１１に供給する薬液供給管１５と、処理槽１１から薬液Ｂを排出する薬液排出管１６とを備える。
【００１０】
本実施形態においては、処理槽１１は略直方体状であり、その内部を薬液Ｂが移動可能に複数の洗浄室に仕切る仕切り板１１ａ、１１ｂを有しており、薬液Ｂが中空糸膜Ａの移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっている。本実施形態における処理槽１１は、図２に示すように、上面視で長方形の開口部１１ｃを有しており、開口部１１ｃの長手方向に沿った両側壁（第１側壁１１ｄ、第２側壁１１ｅ）に垂直に、仕切り板１１ａ、１１ｂが複数取り付けられている。仕切り板１１ａ、１１ｂの長さは、第１側壁１１ｄと第２側壁１１ｅとの間の長さよりも短くされている。これにより、仕切り板１１ａと第２側壁１１ｅとの間、仕切り板１１ｂと第１側壁１１ｄとの間に隙間が形成されている。また、第１側壁１１ｄに取り付けられた仕切り板１１ａと、第２側壁１１ｅに取り付けられた仕切り板１１ｂとは交互に配置されている。
このような処理槽１１では、仕切り板１１ａ、１１ｂに沿って薬液Ｂが蛇行しながら、中空糸膜Ａの移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっている。
また、処理槽１１は、耐食性を有する材質とされ、なかでも、チタンが好ましい。処理槽１１がチタン製であれば、腐食防止効果が高く、錆の発生を抑制できるため、処理槽１１の劣化を抑制でき、また、錆の接触による中空糸膜Ａの傷付きを防止できる。
【００１１】
本実施形態における第１のガイド手段１２ａは、薬液Ｂの液面１１ｆよりも上方に位置するように複数設けられたロールであり、仕切り板１１ａ、１１ｂの上方に設けられている。また、第２のガイド手段１２ｂは、処理槽１１の薬液Ｂの液面１１ｆよりも下方に位置するように複数設けられたロールであり、仕切り板１１ａ、１１ｂによって仕切られて形成された洗浄室１１ｇの内部に設けられている。
これら第１のガイド手段１２ａと第２のガイド手段１２ｂとに、中空糸膜Ａを交互に掛け回して移送方向を反転させることによって、中空糸膜Ａを鉛直方向に往復させながら移送させて、中空糸膜Ａの薬液Ｂへの浸漬と中空糸膜Ａの薬液Ｂからの引き上げとを繰り返すようになっている。これにより、中空糸膜Ａを薬液Ｂに複数回浸漬するようになっている。
【００１２】
本実施形態における第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂは直径８０ｍｍ以上のフリーロールであることが好ましく、９０ｍｍ以上であることがより好ましい。ここで、フリーロールとは、モータ等の駆動手段が取り付けられていないロールのことである。
第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂの直径が８０ｍｍ以上であれば、中空糸膜Ａに付与される張力を抑制でき、中空糸膜の細径化および扁平化等の異形化を防止できる。また、実用性の点からは、第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂの直径は１００ｍｍ以下であることが好ましい。
また、第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂに取り付けられる軸受けは、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ)樹脂、ポリアミド（ＰＡ)樹脂、ポリイミド（ＰＩ)樹脂などの耐擦過性に優れた部材からなる外輪及び内輪と、フッ素樹脂製または表面がフッ素樹脂で被覆されたリテーナーを有する回転軸受けとを備えるものが好ましい。これらのうち、後述の酸化剤耐性に優れ、酸化剤を含む薬液を用いても割れにくいことから、外輪及び内輪にはポリエーテルエーテルケトン樹脂を用いることが好ましく、リテーナーに用いるフッ素樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ)樹脂を用いることが好ましい。
軸受けが上記のようなものであると、磨耗しにくく、ベアリングの交換頻度を減らすことができ、また、回転不良による張力の上昇を抑えることができるため、中空糸膜Ａの異形化（細径化や扁平化）をより防止できる。
回転軸受けの例としては、ボールベアリングなどが挙げられるが、ボールベアリングを用いる場合には、耐摩耗性の面から、ベアリング球がセラミック、特にシリコンカーバイド系のセラミックを用いることが好ましい。
【００１３】
支持部材１３は、第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂを各々支持すると共に上下動可能なものである。これにより、第２のガイド手段１２ｂを処理槽１１内の薬液Ｂに浸漬したり、図３に示すように、第２のガイド手段１２ｂを薬液Ｂから引き上げたりできるようになっている。支持部材１３の上下動は自動であってもよいし、手動であってもよいが、作業をより簡便にする点では、自動であることが好ましい。
【００１４】
冷却器１４は、その内部に冷却水等の冷媒が流れて冷却できるようになっている。本実施形態では、冷却器１４は、中空糸膜Ａの移送方向の最下流側（薬液Ｂの最上流側）の洗浄室１１ｇ１に、仕切り板１１ａ、１１ｂと平行に取り付けられている。冷却器１４の材質は、耐腐食性の点から、チタンであることが好ましい。
薬液供給管１５は、中空糸膜Ａの移送方向の最下流側の洗浄室１１ｇ１に取り付けられ、薬液排出管１６は、中空糸膜Ａの移送方向の最上流側の洗浄室１１ｇ２に取り付けられている。
【００１５】
（加熱部）
本実施形態における加熱部２０は、加熱容器２１と、加熱容器２１の内部に設けられた加熱手段２２と、加熱容器２１の内部にて中空糸膜Ａの走行方向をガイドするガイド手段２３とを備える。
本実施形態における加熱手段２２は、水蒸気等の加熱用蒸気を噴出する蒸気噴出手段からなり、蒸気によって加熱容器２１の内部を加熱するものである。蒸気噴出手段としては、蒸気を供給した配管２２ａに複数の噴出口２２ｂが形成されたものが使用される。
ガイド手段２３は、加熱容器２１の上側に配置された上部ガイドロール２３ａと、加熱容器２１の下側に配置された下部ガイドロール２３ｂとからなっている。上部ガイドロール２３ａおよび下部ガイドロール２３ｂは各々複数設けられており、中空糸膜Ａは上部ガイドロール２３ａと下部ガイドロール２３ｂとに交互に巻き掛けられる。このようなガイド手段２３では、中空糸膜Ａの移送方向が鉛直方向になるように中空糸膜Ａの移送方向を反転させながら、中空糸膜Ａを移送するようになっている。
【００１６】
上記の加熱部２０では、加熱手段２２から蒸気を噴出することによって加熱容器２１内を加熱し、ガイド手段２３によって走行する中空糸膜Ａを気相中で加熱できるようになっている。
【００１７】
（洗浄部）
本実施形態における洗浄部３０は、洗浄液Ｃが入れられる洗浄槽３１と、第１減圧洗浄手段３２と、加圧洗浄手段３３と、第２減圧洗浄手段３４と、ガイドロール３５とを備える。第１減圧洗浄手段３２と加圧洗浄手段３３と第２減圧洗浄手段３４は、洗浄槽３１内の洗浄液Ｃに浸漬されている。また、上流側から、第１減圧洗浄手段３２、加圧洗浄手段３３、第２減圧洗浄手段３４の順に配置されている。
第１減圧洗浄手段３２および第２減圧洗浄手段３４には真空ポンプ３２ａ、３４ａが接続されており、真空ポンプ３２ａ、３４ａによって中空糸膜Ａの外側を減圧して、中空糸膜Ａの内部の親水性ポリマー水溶液を中空糸膜Ａの外側に排出するようになっている。
加圧洗浄手段３３には加圧ポンプ３３ａが接続されており、加圧ポンプ３３ａによって中空糸膜Ａの外側を加圧して、中空糸膜Ａの外側から洗浄液Ｃを中空糸膜Ａの内部に圧入するようになっている。
ガイドロール３５は、中空糸膜Ａが洗浄槽３１内を走行すると共に、第１減圧洗浄手段３２、加圧洗浄手段３３および第２減圧洗浄手段３４の内部を走行するように配置されている。
【００１８】
（乾燥部）
乾燥部４０は、洗浄部３０で洗浄された中空糸膜Ａを乾燥するものである。具体的には、熱風乾燥機、真空乾燥機などが挙げられる。
乾燥部４０よりも下流側には、中空糸膜Ａを巻き取るボビン等の巻き取り手段が設けられていてもよい。
【００１９】
（中空糸膜の処理方法）
上記処理装置を用いた中空糸膜の処理方法の一例について説明する。
本処理例は、薬液浸漬工程と加熱工程と洗浄工程と乾燥工程とを有する。
【００２０】
［薬液処理工程］
薬液処理工程では、親水性ポリマーが残留する中空糸膜Ａを薬液Ｂに浸漬する。
具体的には、薬液供給管１５を介して処理槽１１の洗浄室１１ｇ１に薬液Ｂを供給し、仕切り板１１ａ、１１ｂによって仕切られた処理槽１１内を蛇行させながら、洗浄室１１ｇ１から洗浄室１１ｇ２に向かって移動させる。
それと共に、支持部材１３を下降させて第２のガイド手段１２ｂを処理槽１１内の薬液Ｂに浸漬させる。次いで、中空糸膜Ａを第１のガイド手段１２ａと第２のガイド手段１２ｂとの間を往復させながら移送させる。これにより、中空糸膜Ａを走行させながら、中空糸膜Ａの薬液Ｂへの浸漬と中空糸膜Ａの薬液Ｂからの引き上げとを繰り返して、中空糸膜Ａに薬液Ｂを浸透させる。
薬液処理工程を停止した際には、図３に示すように、支持部材１３を上昇させ、第２のガイド手段１２ｂを処理槽１１内の薬液Ｂから引き上げて、中空糸膜Ａを薬液Ｂに浸漬させないようにする。
【００２１】
薬液Ｂに含まれる酸化剤としては、オゾン、過酸化水素、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、過硫酸塩等を挙げられる。これらのなかでも、酸化力が強く分解性能に優れること、取扱性に優れること、安価なこと等の点より、次亜塩素酸塩が好ましい。次亜塩素酸塩としては、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウムなどが挙げられ、なかでも、次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。
【００２２】
薬液Ｂの温度は５０℃以下が好ましく、３０℃以下がより好ましい。薬液温度が５０℃以下であれば、処理槽１１内での親水性ポリマーの酸化分解を抑制でき、酸化剤の消費量を抑えることができる。薬液Ｂは、冷却器１４によって冷却することができる。
ただし、過度に低温であると、酸化分解は抑制されるものの、温度制御に要するコストが高くなる傾向にある。そのため、薬液Ｂの温度は０℃以上が好ましく、１０℃以上がより好ましい。
【００２３】
本例において、中空糸膜は、疎水性ポリマーと親水性ポリマーとこれらを溶解する溶媒とを含む製膜原液を紡糸ノズルから吐出し、凝固液で凝固させ、必要に応じて洗浄して得たものであり、充分に多孔質膜化していてもよいし、多孔質膜化が不充分な前駆体であってもよい。
製膜原液は、紡糸ノズルから送出した中空紐状支持体の周面に吐出してもよい。中空紐状支持体としては、編紐または組紐を使用することができる。編紐または組紐を構成する繊維として、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、天然繊維等が挙げられる。また、繊維の形態は、モノフィラメント、マルチフィラメント、紡績糸のいずれであってもよい。
【００２４】
疎水性ポリマーとしては、ポリスルホンやポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系樹脂、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース誘導体、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレートなどが挙げられる。また、これらの共重合体であってもよい。疎水性ポリマーを１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
上記疎水性ポリマーのなかでも、次亜塩素酸などの酸化剤に対する耐久性が優れる点から、フッ素系樹脂が好ましく、ポリフッ化ビニリデンやフッ化ビニリデンと他の単量体からなる共重合体が好ましい。
親水性ポリマーは、製膜原液の粘度を中空糸膜の形成に好適な範囲に調整し、製膜状態の安定化を図るために添加されるものであって、ポリエチレングリコールやポリビニルピロリドンなどが好ましく使用される。これらの中でも、中空糸膜の孔径の制御や中空糸膜の強度の点から、ポリビニルピロリドンやポリビニルピロリドンに他の単量体が共重合した共重合体が好ましい。
溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシドなどが挙げられ、これらを１種以上使用できる。また、溶媒への疎水性ポリマーや親水性ポリマーの溶解性を損なわない範囲で、疎水性ポリマーや親水性ポリマーの貧溶媒を混合して使用してもよい。
【００２５】
［加熱工程］
加熱工程では、加熱部２０によって、薬液が浸透した中空糸膜Ａを気相中で加熱し、親水性ポリマーを酸化分解して低分子量化する。
具体的には、まず、加熱手段２２の噴出口２２ｂから、水蒸気等の蒸気を噴出させ、その蒸気によって加熱容器２１の内部を加熱する。次いで、薬液Ｂが浸透した中空糸膜Ａを、上部ガイドロール２３ａと下部ガイドロール２３ｂとに交互に巻き掛けて移送することによって、鉛直方向に往復させながら移送する。これにより、加熱した加熱容器２１の内部に、薬液Ｂが浸透した中空糸膜Ａを走行させる。
【００２６】
加熱容器２１内部の相対湿度は、酸化剤の乾燥を防いで親水性ポリマーの酸化分解を促進できることから、８０％以上が好ましく、９０％以上とすることがより好ましく、１００％近傍とするのが最も好ましい。
加熱温度の下限は、加熱処理時間を短くできることから５０℃とすることが好ましく、８０℃とすることがより好ましい。加熱温度の上限は、大気圧状態では１００℃とすることが好ましい。ここで、加熱温度とは、加熱容器２１内の温度のことである。
【００２７】
上記のように、気相中で中空糸膜Ａを加熱する本実施形態の加熱工程では、加熱した加熱容器２１の内部に、薬液Ｂが浸透した中空糸膜Ａを走行させることにより、中空糸膜Ａに残留する親水性ポリマーを薬液Ｂ中の酸化剤によって酸化分解する。また、上記加熱工程では、中空糸膜Ａ中に浸透した薬液Ｂが希釈されにくく、また、薬液Ｂが加熱媒体中に流出しにくいため、薬液Ｂ中の酸化剤を中空糸膜Ａ中に残存する親水性ポリマーの分解に効率的に使用できる。
【００２８】
［洗浄工程］
洗浄工程では、中空糸膜Ａを、第１減圧洗浄手段３２、加圧洗浄手段３３および第２減圧洗浄手段３４を通過させながら洗浄して親水性ポリマーを除去する。
具体的には、ガイドロール３５によって、中空糸膜Ａを、洗浄槽３１内の第１減圧洗浄手段３２、加圧洗浄手段３３および第２減圧洗浄手段３４の内部を走行させる。
第１減圧洗浄手段３２では、真空ポンプ３２ａによって中空糸膜Ａの外側を減圧することにより、中空糸膜Ａの内部の親水性ポリマー水溶液を中空糸膜Ａの外側に排出させる。
加圧洗浄手段３３では、加圧ポンプ３３ａによって中空糸膜Ａの外側を加圧することによって、中空糸膜Ａの外側から洗浄液Ｃを中空糸膜Ａの内部に圧入し、洗浄液Ｃで親水性ポリマーを置換、希釈する。
第２減圧洗浄手段３４では、真空ポンプ３４ａによって中空糸膜Ａの外側を再度減圧して、中空糸膜Ａの内部の親水性ポリマー水溶液を中空糸膜Ａの外側に排出させる。
これにより、中空糸膜Ａから親水性ポリマーを除去する。
【００２９】
［乾燥工程］
乾燥工程の方法としては特に制限はなく、熱風乾燥、真空乾燥等を適用することができる。乾燥工程後には、乾燥された中空糸膜をボビン等の巻き取り手段に巻取ってもよい。
【００３０】
（作用効果）
上記実施形態では、薬液浸漬部１０にて、中空糸膜Ａに薬液Ｂを浸透させ、加熱部２０にて、薬液Ｂを浸透させた中空糸膜Ａを加熱して、中空糸膜Ａに残留する親水性ポリマーを低分子量化させ、洗浄部３０にて、中空糸膜Ａを洗浄して低分子量化した親水性ポリマーを除去する。
上記薬液浸漬部１０では、支持部材１３が上下動するようになっており、薬液処理の最中には、支持部材１３を下降させて中空糸膜Ａを薬液Ｂに浸漬させることができ、薬液処理を停止した際には、支持部材１３を上昇させて、中空糸膜Ａを薬液Ｂに浸漬させないようにすることができる。したがって、中空糸膜Ａを切断する作業と再開時に中空糸膜Ａを第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂにかけ直す作業とが不要になるため、薬液処理停止時に中空糸膜に薬液が接触しないようにする作業を簡便にできる。さらに、支持部材１３を上昇させることによって、薬液Ｂに浸漬していた中空糸膜Ａの全部を迅速に薬液Ｂから引き上げることができる。
また、上記薬液浸漬部１０では、薬液Ｂを中空糸膜Ａの移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっており、中空糸膜Ａの下流側ほど、酸化剤濃度が高い薬液Ｂに接触するようになっている。そのため、薬液浸漬工程後の中空糸膜Ａ中の酸化剤濃度を一定化しやすい。さらに、仕切り板１１ａ、１１ｂによって薬液Ｂの流れを蛇行させて滞留時間を長くするため、薬液Ｂを効率的に中空糸膜Ａに接触させて浸透させることができる。
また、上記薬液浸漬部１０では、処理槽１１の内部の薬液を冷却器１４によって冷却できる。薬液Ｂを冷却すると、中空糸膜Ａに残留する親水性ポリマーおよび中空糸膜Ａから脱落した親水性ポリマーと、薬液Ｂに含まれる酸化剤との反応を抑制できる。そのため、加熱部２０に移送する中空糸膜Ａ中に、活性な酸化剤を充分量保持させることができる。
【００３１】
（他の実施形態）
なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。
例えば、薬液浸漬部では、処理槽が仕切り板で仕切られていなくてもよい。また、中空糸膜を薬液に繰り返し浸漬させず、１回の浸漬であってもよい。また、薬液を、中空糸膜の移送方向の上流側から下流側に移動させてもよい。
また、薬液浸漬部は冷却器を複数の洗浄室に備えてもよいし、全ての洗浄室に冷却器を備えていなくてもよい。
加熱部は、蒸気を中空糸膜に直接吹き付けて加熱するものであってもよい。
また、上記実施形態における洗浄部は減圧洗浄手段を加圧洗浄手段の上流側と下流側に備えていたが、上流側または下流側のみであってもよい。また、第２減圧洗浄手段の下流側に加圧洗浄手段と減圧洗浄手段をさらに備えてもよい。また、減圧洗浄手段または加圧洗浄手段のみであっても構わない。
また、本発明の処理装置は、中空糸膜のみならずフィルム膜等の平膜に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 薬液浸漬部
１１ 処理槽
１１ａ，１１ｂ 仕切り板
１１ｃ 開口部
１１ｄ 第１側壁
１１ｅ 第２側壁
１１ｆ 液面
１１ｇ，１１ｇ１，１１ｇ２ 洗浄室
１２ａ 第１のガイド手段
１２ｂ 第２のガイド手段
１３ 支持部材
１４ 冷却器
１５ 薬液供給管
１６ 薬液排出管
２０ 加熱部
２１ 加熱容器
２２ 加熱手段
２２ａ 配管
２２ｂ 噴出口
２３ ガイド手段
２３ａ 上部ガイドロール
２３ｂ 下部ガイドロール
３０ 洗浄部
３１ 洗浄槽
３２ 第１減圧洗浄手段
３２ａ 真空ポンプ
３３ 加圧洗浄手段
３３ａ 加圧ポンプ
３４ 第２減圧洗浄手段
３４ａ 真空ポンプ
３５ ガイドロール
４０ 乾燥部
Ａ 中空糸膜
Ｂ 薬液
Ｃ 洗浄液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化剤を含む薬液によって多孔質膜を処理する多孔質膜処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境汚染に対する関心の高まりと規制の強化により、水処理方法として、分離の完全性やコンパクト性などに優れた多孔質膜のろ過膜を用いた方法が注目を集めている。
多孔質膜の製造方法としては、高分子溶液を非溶媒により相分離させて多孔化する非溶媒相分離現象を利用した非溶媒相分離法が知られている。
非溶媒相分離法を用いて多孔質膜を製造する際には、疎水性ポリマー、親水性ポリマー、および溶媒を含む製膜原液を吐出口（紡糸ノズル、Ｔダイなど）から吐出し、凝固液中で凝固して多孔質膜前駆体（中空糸等）を得る。
上記凝固工程により形成された多孔質膜前駆体には、溶液状態の親水性ポリマーや溶媒が多量に残留している。親水性ポリマーがその後に得られる多孔質膜に多く残留していると、透水性が損なわれ、また、親水性ポリマーが多孔質膜中で乾固すると、膜の機械的強度を低下させるおそれがある。そのため、通常、凝固工程の後には、多孔質膜中に残留する親水性ポリマーを、次亜塩素酸等の酸化剤を含む薬液に浸漬させた後、加熱して分解し、洗浄して親水性ポリマーを充分に除去する処理を施す（特許文献１，２）。
上記の処理方法において、親水性ポリマーを薬液に浸漬させる際には、例えば、薬液が入れられる処理槽と、多孔質膜を薬液に浸漬させるように走行させるガイドロールと、該ガイドロールを支持する支持部材とを備えるものが広く使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３０２４４９号公報
【特許文献２】特開２００５−２２０２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記処理装置においては、薬液処理停止時に、多孔質膜が薬液に浸漬されたままになる。多孔質膜が薬液に浸漬されると、多孔質膜内部に薬液が浸み込むため、再稼動した際には薬液が浸み込んだ多孔質膜が次工程に送られることになる。そのため、多孔質膜に浸み込んだ酸化剤によって、次工程の装置を腐食させることがあった。そこで、従来、処理停止時には、多孔質膜が薬液に接触しないように多孔質膜を切断し、処理を再開する際には多孔質膜をガイドロールにかけ直していた。しかし、その作業は煩雑であった。
本発明は、薬液処理停止時に多孔質膜に薬液が接触しないようにする作業を簡便にできる多孔質膜処理装置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】
【０００５】
本発明は、以下の態様を有する。
［１］多孔質膜または多孔質膜前駆体の薬液処理工程に用いられる多孔質膜の処理装置であって、薬液が入れられた処理槽と、該処理槽の外側に設置され、多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を前記薬液に浸漬させるように走行させる第１のガイド手段と、薬液中を走行する多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を液面上に引き上げるように走行させる第２のガイド手段と、前記第１のガイド手段および前記第２のガイド手段を各々支持するとともに、上下に移動可能な支持部材とを備える多孔質膜処理装置。
［２］前記処理槽は、その内部を、前記薬液が移動可能に複数の部屋に仕切る仕切り板を有しており、薬液が多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっている、［１］に記載の多孔質膜処理装置。
［３］前記第２のガイド手段は、前記仕切り板により仕切られて形成された処理槽内の各洗浄室にそれぞれ１個ずつ配されている、［２］に記載された多孔質膜処理装置。
［４］前記第１ガイド手段および前記第２ガイド手段は、いずれも直径８０ｍｍ以上のフリーロールからなるガイドロールにより構成される、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
［５］ガイドロールに取り付けられる軸受けが、ポリエーテルエーテルケトン製の外輪及び内輪と、フッ素樹脂またはフッ素樹脂を表面被覆したリテーナーを有する回転軸受けとを備える、［４］に記載の多孔質膜処理装置。
［６］前記回転軸受けは、シリコンカーバイド系のセラミック製のボールベアリングを有する、［５］に記載の多孔質膜処理装置。
［７］前記処理槽がチタン製である、［１］〜［６］のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
［８］前記処理槽の内部に冷却器が設けられている、［１］〜［７］のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の多孔質膜処理装置によれば、薬液処理停止時に多孔質膜に薬液が接触しないようにする作業を簡便にできる。
本発明の多孔質膜処理装置において、処理槽は、その内部を、薬液が移動可能に複数の部屋に仕切る仕切り板を有しており、薬液が多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっていれば、薬液を効率的に多孔質膜に接触させて浸透させることができる。
第２のガイド手段が、仕切り板により仕切られて形成された処理槽内の各洗浄室にそれぞれ１個ずつ配されていれば、薬液をより効率的に多孔質膜に接触させて浸透させることができる。
また、第１ガイド手段および第２ガイド手段が、いずれも直径８０ｍｍ以上のフリーロールからなるガイドロールにより構成されると、多孔質膜の細径化および扁平化等の異形化を防止できる。
ガイドロールに取り付けられる軸受けが、ポリエーテルエーテルケトン製の外輪及び内輪と、フッ素樹脂製またはフッ素樹脂を表面被覆したリテーナーを有する回転軸受けとを備えれば、多孔質膜の異形化をより防止できる。
また、前記回転軸受けが、シリコンカーバイド系のセラミック製のボールベアリングを有すれば、磨耗を抑制することができる。
また、処理槽がチタン製であれば、錆の発生を防止できる。
また、処理槽の内部に冷却器が設けられていれば、多孔質膜中に、活性な酸化剤を充分量保持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の多孔質膜処理装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図１の多孔質膜処理装置を構成する処理槽を示す上面図である。
【図３】図１の多孔質膜処理装置を構成する薬液浸漬部において、支持部材を上昇させた態様を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の多孔質膜処理装置の一実施形態について、中空糸膜の処理例を一例として説明する。
図１に、本実施形態の多孔質膜処理装置の模式図を示す。本実施形態の多孔質膜処理装置１は、薬液浸漬部１０と加熱部２０と洗浄部３０と乾燥部４０とを有する。
【０００９】
（薬液浸漬部）
本実施形態における薬液浸漬部１０は、薬液Ｂが入れられた処理槽１１と、中空糸膜Ａが薬液に複数回浸漬されるように中空糸膜Ａをガイドする第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂと、第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂを支持する支持部材１３と、処理槽１１の内部に設けられた冷却器１４と、薬液Ｂを処理槽１１に供給する薬液供給管１５と、処理槽１１から薬液Ｂを排出する薬液排出管１６とを備える。
【００１０】
本実施形態においては、処理槽１１は略直方体状であり、その内部を薬液Ｂが移動可能に複数の洗浄室に仕切る仕切り板１１ａ、１１ｂを有しており、薬液Ｂが中空糸膜Ａの移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっている。本実施形態における処理槽１１は、図２に示すように、上面視で長方形の開口部１１ｃを有しており、開口部１１ｃの長手方向に沿った両側壁（第１側壁１１ｄ、第２側壁１１ｅ）に垂直に、仕切り板１１ａ、１１ｂが複数取り付けられている。仕切り板１１ａ、１１ｂの長さは、第１側壁１１ｄと第２側壁１１ｅとの間の長さよりも短くされている。これにより、仕切り板１１ａと第２側壁１１ｅとの間、仕切り板１１ｂと第１側壁１１ｄとの間に隙間が形成されている。また、第１側壁１１ｄに取り付けられた仕切り板１１ａと、第２側壁１１ｅに取り付けられた仕切り板１１ｂとは交互に配置されている。
このような処理槽１１では、仕切り板１１ａ、１１ｂに沿って薬液Ｂが蛇行しながら、中空糸膜Ａの移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっている。
また、処理槽１１は、耐食性を有する材質とされ、なかでも、チタンが好ましい。処理槽１１がチタン製であれば、腐食防止効果が高く、錆の発生を抑制できるため、処理槽１１の劣化を抑制でき、また、錆の接触による中空糸膜Ａの傷付きを防止できる。
【００１１】
本実施形態における第１のガイド手段１２ａは、薬液Ｂの液面１１ｆよりも上方に位置するように複数設けられたロールであり、仕切り板１１ａ、１１ｂの上方に設けられている。また、第２のガイド手段１２ｂは、処理槽１１の薬液Ｂの液面１１ｆよりも下方に位置するように複数設けられたロールであり、仕切り板１１ａ、１１ｂによって仕切られて形成された洗浄室１１ｇの内部に設けられている。
これら第１のガイド手段１２ａと第２のガイド手段１２ｂとに、中空糸膜Ａを交互に掛け回して移送方向を反転させることによって、中空糸膜Ａを鉛直方向に往復させながら移送させて、中空糸膜Ａの薬液Ｂへの浸漬と中空糸膜Ａの薬液Ｂからの引き上げとを繰り返すようになっている。これにより、中空糸膜Ａを薬液Ｂに複数回浸漬するようになっている。
【００１２】
本実施形態における第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂは直径８０ｍｍ以上のフリーロールであることが好ましく、９０ｍｍ以上であることがより好ましい。ここで、フリーロールとは、モータ等の駆動手段が取り付けられていないロールのことである。
第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂの直径が８０ｍｍ以上であれば、中空糸膜Ａに付与される張力を抑制でき、中空糸膜の細径化および扁平化等の異形化を防止できる。また、実用性の点からは、第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂの直径は１００ｍｍ以下であることが好ましい。
また、第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂに取り付けられる軸受けは、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ)樹脂、ポリアミド（ＰＡ)樹脂、ポリイミド（ＰＩ)樹脂などの耐擦過性に優れた部材からなる外輪及び内輪と、フッ素樹脂製または表面がフッ素樹脂で被覆されたリテーナーを有する回転軸受けとを備えるものが好ましい。これらのうち、後述の酸化剤耐性に優れ、酸化剤を含む薬液を用いても割れにくいことから、外輪及び内輪にはポリエーテルエーテルケトン樹脂を用いることが好ましく、リテーナーに用いるフッ素樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ)樹脂を用いることが好ましい。
軸受けが上記のようなものであると、磨耗しにくく、ベアリングの交換頻度を減らすことができ、また、回転不良による張力の上昇を抑えることができるため、中空糸膜Ａの異形化（細径化や扁平化）をより防止できる。
回転軸受けの例としては、ボールベアリングなどが挙げられるが、ボールベアリングを用いる場合には、耐摩耗性の面から、ベアリング球がセラミック、特にシリコンカーバイド系のセラミックを用いることが好ましい。
【００１３】
支持部材１３は、第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂを各々支持すると共に上下動可能なものである。これにより、第２のガイド手段１２ｂを処理槽１１内の薬液Ｂに浸漬したり、図３に示すように、第２のガイド手段１２ｂを薬液Ｂから引き上げたりできるようになっている。支持部材１３の上下動は自動であってもよいし、手動であってもよいが、作業をより簡便にする点では、自動であることが好ましい。
【００１４】
冷却器１４は、その内部に冷却水等の冷媒が流れて冷却できるようになっている。本実施形態では、冷却器１４は、中空糸膜Ａの移送方向の最下流側（薬液Ｂの最上流側）の洗浄室１１ｇ１に、仕切り板１１ａ、１１ｂと平行に取り付けられている。冷却器１４の材質は、耐腐食性の点から、チタンであることが好ましい。
薬液供給管１５は、中空糸膜Ａの移送方向の最下流側の洗浄室１１ｇ１に取り付けられ、薬液排出管１６は、中空糸膜Ａの移送方向の最上流側の洗浄室１１ｇ２に取り付けられている。
【００１５】
（加熱部）
本実施形態における加熱部２０は、加熱容器２１と、加熱容器２１の内部に設けられた加熱手段２２と、加熱容器２１の内部にて中空糸膜Ａの走行方向をガイドするガイド手段２３とを備える。
本実施形態における加熱手段２２は、水蒸気等の加熱用蒸気を噴出する蒸気噴出手段からなり、蒸気によって加熱容器２１の内部を加熱するものである。蒸気噴出手段としては、蒸気を供給した配管２２ａに複数の噴出口２２ｂが形成されたものが使用される。
ガイド手段２３は、加熱容器２１の上側に配置された上部ガイドロール２３ａと、加熱容器２１の下側に配置された下部ガイドロール２３ｂとからなっている。上部ガイドロール２３ａおよび下部ガイドロール２３ｂは各々複数設けられており、中空糸膜Ａは上部ガイドロール２３ａと下部ガイドロール２３ｂとに交互に巻き掛けられる。このようなガイド手段２３では、中空糸膜Ａの移送方向が鉛直方向になるように中空糸膜Ａの移送方向を反転させながら、中空糸膜Ａを移送するようになっている。
【００１６】
上記の加熱部２０では、加熱手段２２から蒸気を噴出することによって加熱容器２１内を加熱し、ガイド手段２３によって走行する中空糸膜Ａを気相中で加熱できるようになっている。
【００１７】
（洗浄部）
本実施形態における洗浄部３０は、洗浄液Ｃが入れられる洗浄槽３１と、第１減圧洗浄手段３２と、加圧洗浄手段３３と、第２減圧洗浄手段３４と、ガイドロール３５とを備える。第１減圧洗浄手段３２と加圧洗浄手段３３と第２減圧洗浄手段３４は、洗浄槽３１内の洗浄液Ｃに浸漬されている。また、上流側から、第１減圧洗浄手段３２、加圧洗浄手段３３、第２減圧洗浄手段３４の順に配置されている。
第１減圧洗浄手段３２および第２減圧洗浄手段３４には真空ポンプ３２ａ、３４ａが接続されており、真空ポンプ３２ａ、３４ａによって中空糸膜Ａの外側を減圧して、中空糸膜Ａの内部の親水性ポリマー水溶液を中空糸膜Ａの外側に排出するようになっている。
加圧洗浄手段３３には加圧ポンプ３３ａが接続されており、加圧ポンプ３３ａによって中空糸膜Ａの外側を加圧して、中空糸膜Ａの外側から洗浄液Ｃを中空糸膜Ａの内部に圧入するようになっている。
ガイドロール３５は、中空糸膜Ａが洗浄槽３１内を走行すると共に、第１減圧洗浄手段３２、加圧洗浄手段３３および第２減圧洗浄手段３４の内部を走行するように配置されている。
【００１８】
（乾燥部）
乾燥部４０は、洗浄部３０で洗浄された中空糸膜Ａを乾燥するものである。具体的には、熱風乾燥機、真空乾燥機などが挙げられる。
乾燥部４０よりも下流側には、中空糸膜Ａを巻き取るボビン等の巻き取り手段が設けられていてもよい。
【００１９】
（中空糸膜の処理方法）
上記処理装置を用いた中空糸膜の処理方法の一例について説明する。
本処理例は、薬液浸漬工程と加熱工程と洗浄工程と乾燥工程とを有する。
【００２０】
［薬液処理工程］
薬液処理工程では、親水性ポリマーが残留する中空糸膜Ａを薬液Ｂに浸漬する。
具体的には、薬液供給管１５を介して処理槽１１の洗浄室１１ｇ１に薬液Ｂを供給し、仕切り板１１ａ、１１ｂによって仕切られた処理槽１１内を蛇行させながら、洗浄室１１ｇ１から洗浄室１１ｇ２に向かって移動させる。
それと共に、支持部材１３を下降させて第２のガイド手段１２ｂを処理槽１１内の薬液Ｂに浸漬させる。次いで、中空糸膜Ａを第１のガイド手段１２ａと第２のガイド手段１２ｂとの間を往復させながら移送させる。これにより、中空糸膜Ａを走行させながら、中空糸膜Ａの薬液Ｂへの浸漬と中空糸膜Ａの薬液Ｂからの引き上げとを繰り返して、中空糸膜Ａに薬液Ｂを浸透させる。
薬液処理工程を停止した際には、図３に示すように、支持部材１３を上昇させ、第２のガイド手段１２ｂを処理槽１１内の薬液Ｂから引き上げて、中空糸膜Ａを薬液Ｂに浸漬させないようにする。
【００２１】
薬液Ｂに含まれる酸化剤としては、オゾン、過酸化水素、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、過硫酸塩等を挙げられる。これらのなかでも、酸化力が強く分解性能に優れること、取扱性に優れること、安価なこと等の点より、次亜塩素酸塩が好ましい。次亜塩素酸塩としては、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウムなどが挙げられ、なかでも、次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。
【００２２】
薬液Ｂの温度は５０℃以下が好ましく、３０℃以下がより好ましい。薬液温度が５０℃以下であれば、処理槽１１内での親水性ポリマーの酸化分解を抑制でき、酸化剤の消費量を抑えることができる。薬液Ｂは、冷却器１４によって冷却することができる。
ただし、過度に低温であると、酸化分解は抑制されるものの、温度制御に要するコストが高くなる傾向にある。そのため、薬液Ｂの温度は０℃以上が好ましく、１０℃以上がより好ましい。
【００２３】
本例において、中空糸膜は、疎水性ポリマーと親水性ポリマーとこれらを溶解する溶媒とを含む製膜原液を紡糸ノズルから吐出し、凝固液で凝固させ、必要に応じて洗浄して得たものであり、充分に多孔質膜化していてもよいし、多孔質膜化が不充分な前駆体であってもよい。
製膜原液は、紡糸ノズルから送出した中空紐状支持体の周面に吐出してもよい。中空紐状支持体としては、編紐または組紐を使用することができる。編紐または組紐を構成する繊維として、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、天然繊維等が挙げられる。また、繊維の形態は、モノフィラメント、マルチフィラメント、紡績糸のいずれであってもよい。
【００２４】
疎水性ポリマーとしては、ポリスルホンやポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系樹脂、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース誘導体、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレートなどが挙げられる。また、これらの共重合体であってもよい。疎水性ポリマーを１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
上記疎水性ポリマーのなかでも、次亜塩素酸などの酸化剤に対する耐久性が優れる点から、フッ素系樹脂が好ましく、ポリフッ化ビニリデンやフッ化ビニリデンと他の単量体からなる共重合体が好ましい。
親水性ポリマーは、製膜原液の粘度を中空糸膜の形成に好適な範囲に調整し、製膜状態の安定化を図るために添加されるものであって、ポリエチレングリコールやポリビニルピロリドンなどが好ましく使用される。これらの中でも、中空糸膜の孔径の制御や中空糸膜の強度の点から、ポリビニルピロリドンやポリビニルピロリドンに他の単量体が共重合した共重合体が好ましい。
溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシドなどが挙げられ、これらを１種以上使用できる。また、溶媒への疎水性ポリマーや親水性ポリマーの溶解性を損なわない範囲で、疎水性ポリマーや親水性ポリマーの貧溶媒を混合して使用してもよい。
【００２５】
［加熱工程］
加熱工程では、加熱部２０によって、薬液が浸透した中空糸膜Ａを気相中で加熱し、親水性ポリマーを酸化分解して低分子量化する。
具体的には、まず、加熱手段２２の噴出口２２ｂから、水蒸気等の蒸気を噴出させ、その蒸気によって加熱容器２１の内部を加熱する。次いで、薬液Ｂが浸透した中空糸膜Ａを、上部ガイドロール２３ａと下部ガイドロール２３ｂとに交互に巻き掛けて移送することによって、鉛直方向に往復させながら移送する。これにより、加熱した加熱容器２１の内部に、薬液Ｂが浸透した中空糸膜Ａを走行させる。
【００２６】
加熱容器２１内部の相対湿度は、酸化剤の乾燥を防いで親水性ポリマーの酸化分解を促進できることから、８０％以上が好ましく、９０％以上とすることがより好ましく、１００％近傍とするのが最も好ましい。
加熱温度の下限は、加熱処理時間を短くできることから５０℃とすることが好ましく、８０℃とすることがより好ましい。加熱温度の上限は、大気圧状態では１００℃とすることが好ましい。ここで、加熱温度とは、加熱容器２１内の温度のことである。
【００２７】
上記のように、気相中で中空糸膜Ａを加熱する本実施形態の加熱工程では、加熱した加熱容器２１の内部に、薬液Ｂが浸透した中空糸膜Ａを走行させることにより、中空糸膜Ａに残留する親水性ポリマーを薬液Ｂ中の酸化剤によって酸化分解する。また、上記加熱工程では、中空糸膜Ａ中に浸透した薬液Ｂが希釈されにくく、また、薬液Ｂが加熱媒体中に流出しにくいため、薬液Ｂ中の酸化剤を中空糸膜Ａ中に残存する親水性ポリマーの分解に効率的に使用できる。
【００２８】
［洗浄工程］
洗浄工程では、中空糸膜Ａを、第１減圧洗浄手段３２、加圧洗浄手段３３および第２減圧洗浄手段３４を通過させながら洗浄して親水性ポリマーを除去する。
具体的には、ガイドロール３５によって、中空糸膜Ａを、洗浄槽３１内の第１減圧洗浄手段３２、加圧洗浄手段３３および第２減圧洗浄手段３４の内部を走行させる。
第１減圧洗浄手段３２では、真空ポンプ３２ａによって中空糸膜Ａの外側を減圧することにより、中空糸膜Ａの内部の親水性ポリマー水溶液を中空糸膜Ａの外側に排出させる。
加圧洗浄手段３３では、加圧ポンプ３３ａによって中空糸膜Ａの外側を加圧することによって、中空糸膜Ａの外側から洗浄液Ｃを中空糸膜Ａの内部に圧入し、洗浄液Ｃで親水性ポリマーを置換、希釈する。
第２減圧洗浄手段３４では、真空ポンプ３４ａによって中空糸膜Ａの外側を再度減圧して、中空糸膜Ａの内部の親水性ポリマー水溶液を中空糸膜Ａの外側に排出させる。
これにより、中空糸膜Ａから親水性ポリマーを除去する。
【００２９】
［乾燥工程］
乾燥工程の方法としては特に制限はなく、熱風乾燥、真空乾燥等を適用することができる。乾燥工程後には、乾燥された中空糸膜をボビン等の巻き取り手段に巻取ってもよい。
【００３０】
（作用効果）
上記実施形態では、薬液浸漬部１０にて、中空糸膜Ａに薬液Ｂを浸透させ、加熱部２０にて、薬液Ｂを浸透させた中空糸膜Ａを加熱して、中空糸膜Ａに残留する親水性ポリマーを低分子量化させ、洗浄部３０にて、中空糸膜Ａを洗浄して低分子量化した親水性ポリマーを除去する。
上記薬液浸漬部１０では、支持部材１３が上下動するようになっており、薬液処理の最中には、支持部材１３を下降させて中空糸膜Ａを薬液Ｂに浸漬させることができ、薬液処理を停止した際には、支持部材１３を上昇させて、中空糸膜Ａを薬液Ｂに浸漬させないようにすることができる。したがって、中空糸膜Ａを切断する作業と再開時に中空糸膜Ａを第１のガイド手段１２ａおよび第２のガイド手段１２ｂにかけ直す作業とが不要になるため、薬液処理停止時に中空糸膜に薬液が接触しないようにする作業を簡便にできる。さらに、支持部材１３を上昇させることによって、薬液Ｂに浸漬していた中空糸膜Ａの全部を迅速に薬液Ｂから引き上げることができる。
また、上記薬液浸漬部１０では、薬液Ｂを中空糸膜Ａの移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっており、中空糸膜Ａの下流側ほど、酸化剤濃度が高い薬液Ｂに接触するようになっている。そのため、薬液浸漬工程後の中空糸膜Ａ中の酸化剤濃度を一定化しやすい。さらに、仕切り板１１ａ、１１ｂによって薬液Ｂの流れを蛇行させて滞留時間を長くするため、薬液Ｂを効率的に中空糸膜Ａに接触させて浸透させることができる。
また、上記薬液浸漬部１０では、処理槽１１の内部の薬液を冷却器１４によって冷却できる。薬液Ｂを冷却すると、中空糸膜Ａに残留する親水性ポリマーおよび中空糸膜Ａから脱落した親水性ポリマーと、薬液Ｂに含まれる酸化剤との反応を抑制できる。そのため、加熱部２０に移送する中空糸膜Ａ中に、活性な酸化剤を充分量保持させることができる。
【００３１】
（他の実施形態）
なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。
例えば、薬液浸漬部では、処理槽が仕切り板で仕切られていなくてもよい。また、中空糸膜を薬液に繰り返し浸漬させず、１回の浸漬であってもよい。また、薬液を、中空糸膜の移送方向の上流側から下流側に移動させてもよい。
また、薬液浸漬部は冷却器を複数の洗浄室に備えてもよいし、全ての洗浄室に冷却器を備えていなくてもよい。
加熱部は、蒸気を中空糸膜に直接吹き付けて加熱するものであってもよい。
また、上記実施形態における洗浄部は減圧洗浄手段を加圧洗浄手段の上流側と下流側に備えていたが、上流側または下流側のみであってもよい。また、第２減圧洗浄手段の下流側に加圧洗浄手段と減圧洗浄手段をさらに備えてもよい。また、減圧洗浄手段または加圧洗浄手段のみであっても構わない。
また、本発明の処理装置は、中空糸膜のみならずフィルム膜等の平膜に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 薬液浸漬部
１１ 処理槽
１１ａ，１１ｂ 仕切り板
１１ｃ 開口部
１１ｄ 第１側壁
１１ｅ 第２側壁
１１ｆ 液面
１１ｇ，１１ｇ１，１１ｇ２ 洗浄室
１２ａ 第１のガイド手段
１２ｂ 第２のガイド手段
１３ 支持部材
１４ 冷却器
１５ 薬液供給管
１６ 薬液排出管
２０ 加熱部
２１ 加熱容器
２２ 加熱手段
２２ａ 配管
２２ｂ 噴出口
２３ ガイド手段
２３ａ 上部ガイドロール
２３ｂ 下部ガイドロール
３０ 洗浄部
３１ 洗浄槽
３２ 第１減圧洗浄手段
３２ａ 真空ポンプ
３３ 加圧洗浄手段
３３ａ 加圧ポンプ
３４ 第２減圧洗浄手段
３４ａ 真空ポンプ
３５ ガイドロール
４０ 乾燥部
Ａ 中空糸膜
Ｂ 薬液
Ｃ 洗浄液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質膜または多孔質膜前駆体の薬液処理工程に用いられる多孔質膜の処理装置であって、
薬液が入れられた処理槽と、
該処理槽の外側に設置され、多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を前記薬液に浸漬させるように走行させる第１のガイド手段と、
薬液中を走行する多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を液面上に引き上げるように走行させる第２のガイド手段と、
前記第１のガイド手段および前記第２のガイド手段を各々支持するとともに、上下に移動可能な支持部材とを備える多孔質膜処理装置。
【請求項２】
前記処理槽は、その内部を、前記薬液が移動可能に複数の部屋に仕切る仕切り板を有しており、薬液が多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっている、請求項１に記載の多孔質膜処理装置。
【請求項３】
前記第２のガイド手段は、前記仕切り板により仕切られて形成された処理槽内の各洗浄室にそれぞれ１個ずつ配されている、請求項２に記載された多孔質膜処理装置。
【請求項４】
前記第１ガイド手段および前記第２ガイド手段は、いずれも直径８０ｍｍ以上のフリーロールからなるガイドロールにより構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
【請求項５】
ガイドロールに取り付けられる軸受けが、ポリエーテルエーテルケトン製の外輪及び内輪と、フッ素樹脂製またはフッ素樹脂を表面被覆したリテーナーを有する回転軸受けとを備える、請求項４に記載の多孔質膜処理装置。
【請求項６】
前記回転軸受けは、シリコンカーバイド系のセラミック製のボールベアリングを有する、請求項５に記載の多孔質膜処理装置。
【請求項７】
前記処理槽がチタン製である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
【請求項８】
前記処理槽の内部に冷却器が設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
【請求項１】
多孔質膜または多孔質膜前駆体の薬液処理工程に用いられる多孔質膜の処理装置であって、
薬液が入れられた処理槽と、
該処理槽の外側に設置され、多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を前記薬液に浸漬させるように走行させる第１のガイド手段と、
薬液中を走行する多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向を転回させて、多孔質膜または多孔質膜前駆体を液面上に引き上げるように走行させる第２のガイド手段と、
前記第１のガイド手段および前記第２のガイド手段を各々支持するとともに、上下に移動可能な支持部材とを備える多孔質膜処理装置。
【請求項２】
前記処理槽は、その内部を、前記薬液が移動可能に複数の部屋に仕切る仕切り板を有しており、薬液が多孔質膜または多孔質膜前駆体の移送方向の下流側から上流側に向かって移動するようになっている、請求項１に記載の多孔質膜処理装置。
【請求項３】
前記第２のガイド手段は、前記仕切り板により仕切られて形成された処理槽内の各洗浄室にそれぞれ１個ずつ配されている、請求項２に記載された多孔質膜処理装置。
【請求項４】
前記第１ガイド手段および前記第２ガイド手段は、いずれも直径８０ｍｍ以上のフリーロールからなるガイドロールにより構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
【請求項５】
ガイドロールに取り付けられる軸受けが、ポリエーテルエーテルケトン製の外輪及び内輪と、フッ素樹脂製またはフッ素樹脂を表面被覆したリテーナーを有する回転軸受けとを備える、請求項４に記載の多孔質膜処理装置。
【請求項６】
前記回転軸受けは、シリコンカーバイド系のセラミック製のボールベアリングを有する、請求項５に記載の多孔質膜処理装置。
【請求項７】
前記処理槽がチタン製である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
【請求項８】
前記処理槽の内部に冷却器が設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の多孔質膜処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２２８６７９（Ｐ２０１２−２２８６７９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９９６６（Ｐ２０１１−９９９６６）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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