專利名稱：液體分離元件、流路材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種液體分離元件，其特征在于配置在分離膜背面?zhèn)?backside) 的流路材料的改良。
背景技術(shù)：
作為水凈化系統(tǒng)之一，有使用反滲透膜(Reverse Osmosis Membrane)或納米過(guò)濾 膜等的凈水系統(tǒng)，已知螺旋型、平膜型、中空絲型等液體分離元件。螺旋型液體分離元件能 夠在一定容積中確保具有大的膜面積，能夠高效地進(jìn)行處理，故使用最多。一般的螺旋型液體分離元件如下形成，S卩，如圖7所示，用分離膜2包夾透過(guò)液流 路材料1，進(jìn)而在該分離膜2的外側(cè)配置供給液流路材料3形成一組單元，為了使分離膜的 透過(guò)側(cè)連通，在排列有集水孔4的中空中心管5的周圍纏繞一組或多組該單元，構(gòu)成螺旋型 液體分離元件。作為上述透過(guò)液流路材料1，使用在表面形成峰部(crest portion)和溝部 (groove portion)的布帛。作為表面形成峰部和溝部的布帛，目前通常使用特里科經(jīng)編織 物等經(jīng)編織物。為特里科經(jīng)編織物時(shí)，如圖5 (平面圖)、圖6 (圖5的C-C剖面圖)所示，在 與線圈方向(圖5中的Y方向，即經(jīng)向)垂直的剖面，存在線圈(針編弧7)的部分形成線 狀峰部11，支撐分離膜，線圈和線圈間的區(qū)域(沉降弧8)形成線狀溝部10，形成通過(guò)分離 膜的透過(guò)液的流路。通常，在想要通過(guò)使用反滲透膜作為分離膜的液體分離元件來(lái)實(shí)現(xiàn)海水淡水化或 果汁濃縮等高效地分離高濃度溶液的情況下，為了使供給液側(cè)與透過(guò)液側(cè)之間產(chǎn)生5 IOMPa的壓差而施加壓力。為了防止由此壓力導(dǎo)致的透過(guò)液流路材料變形，對(duì)透過(guò)液流路材 料實(shí)施剛化處理。剛化一般采用進(jìn)行含浸環(huán)氧樹脂或蜜胺樹脂的加工的方法、或加熱使纖 維相互粘結(jié)固化的熱粘接加工。另外，在透過(guò)液流路材料的凸部不平坦的情況下，由于在高 壓下反滲透膜可能局部或不均勻地變形，因此，對(duì)透過(guò)液流路材料的布帛進(jìn)行軋光加工。進(jìn)而，也提出了將在形成線狀峰部和線狀溝部的布帛上層合平坦的布帛使其剛化 得到的材料用作透過(guò)液流路材料的方法(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。為上述結(jié)構(gòu)時(shí)，反滲透膜 由平面支撐所以不會(huì)凹陷。進(jìn)而，還提出了通過(guò)使用雙面經(jīng)編針織物(double tricot)作 為透過(guò)液流路材料、即在流路材料的兩面設(shè)置流路來(lái)增加流路、減小流路阻力的方法(例 如，參見專利文獻(xiàn)2)。但是，如前者所述地層合平坦布帛的方法存在構(gòu)成材料、生產(chǎn)工序增 加的問(wèn)題，生產(chǎn)效率差。另一方面，如后者所述地使用雙面經(jīng)編針織物在流路材料的兩面設(shè) 置流路的方法也存在由于整體厚度變大所以能夠插入組件內(nèi)的單元的數(shù)量減少、處理能力 降低的問(wèn)題。另外，由于特里科經(jīng)編織物不能減小線狀峰部的寬度，故不能增加流路材料的每單位寬度的溝的條數(shù)。因此，存在下述問(wèn)題，即，為了減小透過(guò)液的流路阻力不得不擴(kuò)大 溝寬，如此一來(lái)隨著時(shí)間延長(zhǎng)，反滲透膜發(fā)生蠕變而凹陷。專利文獻(xiàn)1 特開2000-342941號(hào)公報(bào)(第2 6頁(yè))專利文獻(xiàn)2 特開平9-141060號(hào)公報(bào)(第2 6頁(yè))

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于，改良上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，不需增加構(gòu)成材料、生產(chǎn)工序、整 體厚度，通過(guò)減小溝寬、增加流路材料的每單位寬度的溝的條數(shù)，從而可以提供抑制分離膜 的凹陷、且流路阻力小的液體分離元件。為了解決上述課題，本發(fā)明具有下述任一種構(gòu)成。(1) 一種液體分離元件，所述液體分離元件在分離膜背面?zhèn)扰渲猛高^(guò)液流路材料， 透過(guò)液流路材料由在單側(cè)表面或兩側(cè)表面交替排列有線狀溝部和線狀峰部的片狀物構(gòu)成， 所述片狀物中的線狀溝部的溝寬為10 200μπι，且線狀溝部的溝寬相對(duì)于線狀溝部的間 距的比為0. 45以上。(2)如(1)所述的液體分離元件，其中，所述透過(guò)液流路材料為緯編織物，所述線 狀峰部是將絲狀圓弧產(chǎn)生的凸部排成1列而形成的。(3) 一種液體分離元件，所述液體分離元件在分離膜的背面?zhèn)扰渲猛高^(guò)液流路材 料，透過(guò)液流路材料由在單側(cè)表面或兩側(cè)表面交替排列有線狀溝部和線狀峰部的片狀物構(gòu) 成，該片狀物是由針編弧(needle loop)和沉降弧(sinker loop)構(gòu)成的緯編織物，且針編 弧面積(Si)相對(duì)于針編弧面積(Si)與沉降弧面積(S2)之和的比[S1/(S1+S2)]為0. 4 0. 6。(4)如(2)或(3)所述的液體分離元件，其中，所述緯編織物的編織組織為平針組 織及/或雙羅紋組織。(5)如⑵ (4)中任一項(xiàng)所述的液體分離元件，其中，緯編織物的編織絲的外徑 為15μπι以上244μπι以下。(6)如(1) (5)中任一項(xiàng)所述的液體分離元件，其中，片狀物的厚度為30 300 μ m,溝部的深度為15 290 μ m。(7) 一種流路材料，所述流路材料由作為經(jīng)編織物的片狀物構(gòu)成，在片狀物的單側(cè) 表面或兩側(cè)表面交替具有線狀溝部和線狀峰部，線狀溝部的溝寬為10 200 μ m，且線狀溝 部的溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為0. 45以上。(8) 一種流路材料，所述流路材料由在單側(cè)表面或兩側(cè)表面上交替排列有線狀溝 部和線狀峰部的片狀物構(gòu)成，該片狀物為由針編弧和沉降弧構(gòu)成的緯編織物，并且針編弧 面積(Si)相對(duì)于針編弧面積(Si)與沉降弧面積(S2)之和的比[S1/(S1+S2)]為0. 4 0. 6。(9)如(7)或(8)所述的流路材料，其中，所述緯編織物的編織組織為平針組織及
/或雙羅紋組織。(10) 一種流路材料的制造方法，在制造流路材料時(shí)，調(diào)整編織機(jī)中的沉降片厚度 和織針厚度，使線狀溝部的溝寬為10 200 μ m，且線狀溝部的溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距 的比為0. 45以上，其中，所述流路材料由在單側(cè)表面或兩側(cè)表面上交替排列有線狀溝部和
4線狀峰部的片狀物構(gòu)成，且所述片狀物為緯編織物。(11)如(10)所述的流路材料的制造方法，采用由具有熔點(diǎn)差的2種以上長(zhǎng)絲 (filament)構(gòu)成的混合長(zhǎng)絲編織緯編織物后，在構(gòu)成該混合長(zhǎng)絲的低熔點(diǎn)樹脂長(zhǎng)絲的熔點(diǎn) 以上且低于高熔點(diǎn)樹脂長(zhǎng)絲的熔點(diǎn)的溫度下，實(shí)施熱定形處理，進(jìn)行軋光加工。(12)如(10)所述的流路材料的制造方法，用含有復(fù)合纖維絲的長(zhǎng)絲編織緯編織 物后，在構(gòu)成所述長(zhǎng)絲的低熔點(diǎn)樹脂的熔點(diǎn)以上且低于高熔點(diǎn)樹脂的熔點(diǎn)的溫度下，實(shí)施 熱定形處理，進(jìn)行軋光加工，其中，所述復(fù)合纖維絲在高熔點(diǎn)樹脂的外層配置有低熔點(diǎn)樹 脂。(13)如(10) (12)中任一項(xiàng)所述的流路材料的制造方法，其中，所述緯編織物的 編織組織為平針組織及/或雙羅紋組織。(14) 一種分離膜組件，是在壓力容器中收容(1) (6)中任一項(xiàng)所述的液體分離 元件而形成的。(15) 一種分離膜處理方法，使用(1) (6)中任一項(xiàng)所述的液體分離元件，將海水 淡水化。根據(jù)本發(fā)明，可以增加相對(duì)于線狀溝部間距的線狀溝部的溝寬，因此能夠在不減 小溝寬的前提下增加流路材料的每單位寬度的溝條數(shù)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)下述情形，即，在為 了抑制分離膜向透過(guò)液流路材料溝部凹陷而減小了流路材料的溝寬的同時(shí)，確保透過(guò)液流 路材料的每單位寬度的溝部剖面面積，使流路阻力降低。其結(jié)果，無(wú)需增加構(gòu)成材料、生產(chǎn) 工序、整體厚度等，即可防止反滲透膜的凹陷，可以確保透過(guò)液的流路，從而防止分離膜的 功能降低。


[圖1]為模式地表示本發(fā)明的透過(guò)液流路材料的側(cè)視圖。[圖2]為模式地表示圖1的A剖面的圖。[圖3]為模式地表示本發(fā)明的其他透過(guò)液流路材料的平面圖。[圖4]為模式地表示圖3的B-B剖面的剖面圖。[圖5]為模式地表示由特里科經(jīng)編織物構(gòu)成的現(xiàn)有透過(guò)液流路材料的平面圖。[圖6]為模式地表示圖5的C-C剖面的剖面圖。[圖7]為表示一般的螺旋型液體分離元件的側(cè)視簡(jiǎn)圖。[圖8]為表示實(shí)施例1 5及比較例1 6中使用的透過(guò)液流路材料的、線狀溝 部的溝寬與溝寬相對(duì)于線狀溝部間距的比的關(guān)系的曲線圖。[圖9]為實(shí)施例、比較例的模擬方法中使用的數(shù)值計(jì)算模型的簡(jiǎn)圖。符號(hào)說(shuō)明1 流路材料2 反滲透膜3 供給液流路材料4:集水孔5:中心管6 組件
7 針編弧7，針編弧8 沉降弧8，針編弧10 線狀溝部11 線狀峰部12 構(gòu)成針編弧7的絲條與構(gòu)成與該針編弧7開口側(cè)鄰接的針編弧7 叉點(diǎn)中，位于距離針編弧7中央部最遠(yuǎn)的位置的點(diǎn)12’ 構(gòu)成針編弧7的絲條與構(gòu)成與該針編弧7開口側(cè)鄰接的針編弧 交叉點(diǎn)中，位于距離針編弧7中央部最遠(yuǎn)的位置的點(diǎn)13 構(gòu)成沉降弧8的絲條與構(gòu)成與該沉降弧8開口側(cè)鄰接的沉降弧8 叉點(diǎn)中，位于距離沉降弧8中央部最遠(yuǎn)的位置的點(diǎn)13’ 構(gòu)成沉降弧8的絲條與構(gòu)成與該沉降弧8開口側(cè)鄰接的沉降弧 交叉點(diǎn)中，位于距離沉降弧8中央部最遠(yuǎn)的位置的點(diǎn)14 過(guò)濾壓力15 無(wú)紡布16 聚砜支持膜17 芳香族聚酰胺膜X 線圈縱向(walewise)Y 線圈橫向(coursewise)(線圈方向)
具體實(shí)施例方式以下，進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明的液體分離元件是在分離膜背面?zhèn)扰渲猛高^(guò)液流路材料而形成的。其特征 在于，該透過(guò)液流路材料由在單側(cè)表面或兩側(cè)表面交替排列有線狀溝部和線狀峰部的片狀 物構(gòu)成，該片狀物中的線狀溝部的溝寬為10 200 μ m，且線狀溝部的溝寬相對(duì)于線狀溝部 的間距的比為0. 45以上。設(shè)計(jì)透過(guò)液流路材料的形狀時(shí)，為了減小透過(guò)液的流路阻力而增加線狀溝部的溝 寬、從而擴(kuò)大流路時(shí)，分離膜的凹陷增加。其結(jié)果使得較大的拉伸力局部作用于分離膜的表 面，此拉伸力超過(guò)分離膜的斷裂應(yīng)力時(shí)分離膜斷裂，導(dǎo)致分離膜功能降低。另外，分離膜凹 陷導(dǎo)致流路堵塞，反而使流路阻力增加。另一方面，減小線狀溝部的溝寬時(shí)，能夠抑制反滲 透膜的凹陷，但流路變狹窄、流路阻力增大。根據(jù)上述觀點(diǎn)，為了抑制分離膜向線狀溝部凹陷，使透過(guò)液流路材料的線狀溝部 的溝寬為200μπι以下。另外，為了使流路阻力降低，使其為ΙΟμπι以上。進(jìn)而，為了確保流 路材料的溝剖面面積，使該片狀物的溝寬相對(duì)于該溝部的間距的比(以下，稱為溝寬/間距 比)為0.45以上。線狀峰部支撐著承受分離壓力的分離膜，為了抑制該線狀峰部的分離膜 支撐面積減少、防止由分離壓力集中導(dǎo)致的線狀峰部的破損，溝寬/間距比的上限優(yōu)選為 0. 93以下。需要說(shuō)明的是，所謂線狀溝部的溝寬，是指圖1(模式地表示本發(fā)明的流路材料的
’的絲條的交 V的絲條的 ’的絲條的交 8’的絲條的
6側(cè)視圖)及圖2(模式地表示圖1的A剖面的圖)所示的距離H，所謂線狀溝部的間距是指 圖1、2中所示的距離P。另外，分離膜，在圖1中配置在流路材料1的前面，在圖2中配置在 流路材料1的上方。本發(fā)明中使用的透過(guò)液流路材料，是具有如上所述的結(jié)構(gòu)特征的材料，從高品質(zhì) 且可廉價(jià)地制造方面考慮，優(yōu)選使用圖3、4所示的緯編織物。另外，使用緯編織物作為該透 過(guò)液流路材料時(shí)，為了增大溝寬/間距比，優(yōu)選各個(gè)重復(fù)的線狀峰部通過(guò)將由絲條圓弧產(chǎn) 生的凸部排成1列而形成。具體而言，可以舉出平針組織及/或雙羅紋組織的緯編織物。使用緯編織物作為透過(guò)液流路材料時(shí)，如圖3、4所示，由各個(gè)沉降弧7及針編弧8 產(chǎn)生的凸部沿線圈橫向Y連成1列，由此形成線狀峰部11，在該線狀峰部11間形成線狀溝 部10。即，由于可以分別在沉降弧7和針編弧8內(nèi)形成線狀溝部10，所以能夠增加每單位 寬度的線狀溝部的條數(shù)。由此，能夠在為了抑制分離膜向線狀溝部凹陷而將線狀溝部10的 溝寬變窄的同時(shí)，確保透過(guò)液流路材料的每單位寬度的溝部剖面面積，并使流路阻力降低。具有如上所述的溝寬、溝寬/間距比的透過(guò)液流路材料也可以使上述片狀物為由 針編弧7和沉降弧8構(gòu)成的緯編織物，且使針編弧面積(Si)相對(duì)于針編弧面積(Si)與沉 降弧面積(S2)之和的比[S1/(S1+S2)]為0.4 0.6。即，也可以使針編弧面積(Si)與沉 降弧面積(S》實(shí)質(zhì)上相等。針編弧面積和沉降弧面積的差增大時(shí)，在圓弧面積小的圓弧中 形成的線狀溝部的流路阻力變得極大，將沉降弧的線狀溝部的流路阻力和針編弧的線狀溝 部的流路阻力平均得到的流路阻力增加。所以，為了防止線狀溝部的平均流路阻力降低，也 優(yōu)選[S1/(S1+S2)]為 0. 4 0. 6。為了使[S1/(S1+S2)]為上述比率，只需調(diào)整編織機(jī)的沉降片厚度和織針厚度即 可。此時(shí)，從容易調(diào)整針編弧7和沉降弧8的面積方面考慮，用作透過(guò)液流路材料的緯編織 物的編織組織，優(yōu)選為平針組織、及/或雙羅紋組織。針編弧面積(Si)和沉降弧面積(S》如下測(cè)定。首先，從與透過(guò)液流路材料的表 面垂直的方向以10 1000倍的范圍放大拍攝該表面，用由線圈橫向Y及線圈縱向X均以 5μπι等分的平行線構(gòu)成的格子，對(duì)所得的放大照片進(jìn)行劃分。然后，總計(jì)包含一個(gè)圓弧(針 編弧或沉降弧)的格子的面積，作為該圓弧的面積。與該圓弧相同地計(jì)算出沿線圈縱向X 連續(xù)的其他9個(gè)圓弧的各個(gè)圓弧的面積。然后，取所得10個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，將該值作 為本發(fā)明的針編弧面積(Si)、沉降弧面積(S2)。需要說(shuō)明的是，所謂針編弧7是由緯編織機(jī)的織針形成的圓弧，所謂針編弧面積 (Si)，如圖3所示，是指由構(gòu)成一個(gè)針編弧7的絲條的內(nèi)側(cè)輪廓線所包圍的范圍的面積。計(jì) 算該面積時(shí)，畫出連接針編弧開口側(cè)的端部的線，如圖3所示，將在構(gòu)成一個(gè)針編弧7的絲 條、和構(gòu)成與該針編弧7開口側(cè)鄰接的針編弧7’的絲條的交叉點(diǎn)中位于距離針編弧7中央 部最遠(yuǎn)的位置的點(diǎn)12、12’連線。因此，針編弧面積(Si)是由連接該點(diǎn)12、12’的線和構(gòu)成 針編弧7的絲條包圍的范圍的面積。另一方面，沉降弧8是由緯編織機(jī)的沉降片形成的圓弧，所謂沉降弧面積(S2)，如 圖3所示，是指構(gòu)成一個(gè)沉降弧8的絲條的內(nèi)側(cè)輪廓線包圍的范圍的面積。計(jì)算該面積時(shí)， 畫出連接沉降弧開口側(cè)的端部的線，如圖3所示，將在構(gòu)成一個(gè)沉降弧8的絲條、和構(gòu)成與 該沉降弧8開口側(cè)鄰接的沉降弧8’的絲條的交叉點(diǎn)中位于距離沉降弧8中央部最遠(yuǎn)的位 置的點(diǎn)13、13’連線。所以，沉降弧面積(S2)是連接該點(diǎn)13、13’的線和構(gòu)成沉降弧8的絲條包圍的范圍的面積。另外，使用緯編織物作為透過(guò)液流路材料時(shí)，線狀溝部的溝寬H，如圖3、4中所示， 以在針編弧、沉降弧各自的開口部中寬度最窄的部分的絲條間空隙部的線圈縱向X的長(zhǎng)度 表示。具體而言，可以測(cè)量在線圈縱向X連續(xù)的10個(gè)圓弧的開口部的絲條間空隙部的長(zhǎng) 度，求出上述10個(gè)值的算術(shù)平均值，由此算出溝寬H。另一方面，線狀溝部的間距，如圖3、4 中所示，以在圓弧的線圈橫向Y的中央部(圖3的B-B線處)相鄰存在的絲條間距離表示。 具體而言，可以測(cè)量在線圈縱向X相鄰的11條絲條的間隔(共10個(gè))，求出所得10個(gè)值的 算術(shù)平均值，由此算出線狀溝部的間距P。然后，在圖3中將分離膜配置在流路材料1的前 面，在圖4中將分離膜配置在流路材料1的上方。使用緯編織物作為該透過(guò)液流路材料時(shí)，從抑制透過(guò)液流路材料厚度增加的觀點(diǎn) 考慮，優(yōu)選使用外徑為244 μ m以下的絲條。另一方面，從抑制線狀溝部的溝深度減少的觀 點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用外徑為15μπι以上的絲條。進(jìn)而，優(yōu)選在下述編織條件下編織，即，使線 狀溝部的間距為絲條外徑的1.8倍以上、且大于絲條外徑的值，并且使線狀溝部的間距和 絲條外徑的差為10 200 μ m的編織條件。通過(guò)形成上述結(jié)構(gòu)，容易使線狀溝部的溝寬為 10 200 μ m、且使線狀溝部的溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為0.45以上。需要說(shuō)明的 是，所謂絲條外徑d，如圖3所示，是指在圓弧的線圈縱向X的中央部(圖3的B-B’線處) 中，測(cè)量在線圈橫向Y相鄰的10條絲條的外徑時(shí)所得的10個(gè)值的算術(shù)平均值。對(duì)于構(gòu)成緯編織物的纖維材質(zhì)，只要是保持作為透過(guò)液流路材料的形狀、且成分 較少溶出到滲透液中的材質(zhì)即可，可以為任意材質(zhì)，例如可以舉出尼龍6或尼龍66等聚酰 胺纖維、聚酯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯或聚丙烯等聚烯烴纖維、聚氯乙烯纖維、聚偏1， 1-二氯乙烯纖維、聚氟乙烯纖維、碳纖維等合成纖維?？紤]到能耐高壓的強(qiáng)度或下述緯編織 物加工的容易性等，特別優(yōu)選使用聚酯纖維。本發(fā)明中，為了抑制在高壓下流路材料本身變形，理想情況為對(duì)透過(guò)液流路材料 進(jìn)行用于提高剛性的硬化處理。作為硬化處理的方法，例如可以舉出在作為透過(guò)液流路材 料的編織物中含浸蜜胺樹脂或環(huán)氧樹脂等樹脂的方法。另外，有加熱作為透過(guò)液流路材料 的緯編織物、使纖維相互粘結(jié)固化的熱粘接加工(軋光加工)等方法。本發(fā)明中，只要是能 夠得到在高壓下流路材料本身不變形的硬度的處理方法即可，可以使用任意方法。進(jìn)而，為了在高壓下不使分離膜發(fā)生局部的或不均勻的變形，也可以進(jìn)行軋光加 工。通過(guò)軋光加工，使緯編織物等透過(guò)液流路材料由纖維形狀引起的微細(xì)起伏被破壞，變得 非常平滑且平坦。因此，高壓下分離膜不發(fā)生不均勻變形，能夠進(jìn)一步提高性能或耐久性。以具有平針組織及/或雙羅紋組織的緯編織物作為透過(guò)液流路材料，對(duì)該透過(guò)液 流路材料進(jìn)行軋光加工時(shí)，優(yōu)選在編織該透過(guò)液流路材料時(shí)，用由具有熔點(diǎn)差的2種以上 長(zhǎng)絲構(gòu)成的混合長(zhǎng)絲進(jìn)行編織，在構(gòu)成該混合長(zhǎng)絲的低熔點(diǎn)樹脂長(zhǎng)絲的熔點(diǎn)以上且低于高 熔點(diǎn)樹脂長(zhǎng)絲的熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行熱定形處理，由此進(jìn)行軋光加工。另外，還優(yōu)選用含有在 高熔點(diǎn)樹脂外層配置有低熔點(diǎn)樹脂的復(fù)合纖維絲的長(zhǎng)絲編織透過(guò)液流路材料，然后，在構(gòu) 成該長(zhǎng)絲的低熔點(diǎn)側(cè)樹脂的熔點(diǎn)以上且低于高熔點(diǎn)側(cè)樹脂的熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行熱定形處 理，由此進(jìn)行軋光加工。本發(fā)明中，片狀物厚度存在厚度大時(shí)能插入組件內(nèi)的單元的數(shù)量減少、處理能力 降低的問(wèn)題，故優(yōu)選為300μπι以下。另外，厚度小時(shí)由于溝剖面面積減小、流路阻力增加，
8故優(yōu)選為30 μ m以上。需要說(shuō)明的是，片狀物的厚度T，如圖2、圖4所示，為表面和背面在與面方向 相垂直的方向上的距離，可以參考JIS P8118(1976)使用帶表千分尺測(cè)定。即，使用具 有下述結(jié)構(gòu)的帶表千分尺該帶表千分尺具有2個(gè)平面，該平面中較小的平面的直徑為 14. 3mm，2面以0. 005mm以內(nèi)的精度平行，另一平面沿與此平面垂直的方向移動(dòng)，測(cè)定時(shí)以 53. 9 士 4. 9kPa的恒定壓力由上述2面夾持片狀物，讀取刻度至至少0. 002mm的厚度。然后， 取10處的值的算術(shù)平均值，將該值作為本發(fā)明的片狀厚度T。另外，片狀物的溝部的深度存在以下問(wèn)題，S卩如果深度大則片狀物的厚度必然增 大，能插入組件內(nèi)的單元的數(shù)量減少，處理能力降低。所以優(yōu)選為290μπι以下。另外，因?yàn)?如果深度淺則溝剖面面積小，流路阻力增加，所以優(yōu)選為15μπι以上。需要說(shuō)明的是，溝部的深度D，如圖2、4所示，為從表面最突出的部分至溝的底部 的距離，為圖4所示的緯編織物時(shí)，為由片狀物的厚度T減去絲條的外徑得到的值。上述透過(guò)液流路材料被配置在分離膜的背面以便支撐分離膜。本發(fā)明中，作為分 離膜，可以舉出反滲透膜、納米過(guò)濾膜、超濾膜、精密過(guò)濾膜，分別可以根據(jù)公知方法制造。分離膜和透過(guò)液流路材料與原液流路材料一起呈螺旋狀纏繞在集水管周圍，形成 液體分離元件。將1條或多條液體分離元件導(dǎo)入壓力容器，以所謂分離膜組件的形態(tài)用于 海水淡水化等。實(shí)施例以下，通過(guò)實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施例。以下，對(duì)實(shí)施例、比較例中實(shí)施的實(shí)測(cè)方法及模擬方法進(jìn)行說(shuō)明?！秾?shí)測(cè)方法》將透過(guò)液流路材料夾持在2片厚度150 μ m的反滲透膜間，進(jìn)而在反滲透膜外側(cè)配 置供給液流路材料形成一組單元，通過(guò)組裝到外徑為0. 2m、長(zhǎng)度Im的組件中，制造反滲透 膜組件。使用此反滲透膜組件，在于液溫25°C、施加5. 壓差的條件下，將全部溶存固態(tài) 物質(zhì)為3. 5重量％的海水處理10天，求出每1天的透過(guò)水量及10日后的除鹽率，由此進(jìn)行 評(píng)價(jià)。需要說(shuō)明的是，所謂透過(guò)水量是指換算成每單位時(shí)間(日(d))的、透過(guò)單位面積 (m2)的水量(m3/(m2 ·(!))，所謂除鹽率是指下述式(1)的除鹽率。分別測(cè)定10個(gè)反滲透膜 組件，以其算術(shù)平均值表示除鹽率(％) = {1_(透過(guò)液中的鹽濃度)/(供給液中的鹽濃度)}X100··· (1)另外，透過(guò)液流路材料的線狀溝部的溝寬(H)、間距(P)以下述算術(shù)平均值表示， 即，用顯微鏡拍攝透過(guò)液流路材料的表面，從所得的顯微鏡照片中取10個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算上述 值的算術(shù)平均值。透過(guò)液流路材料的厚度(T)使用帶表千分尺測(cè)定，所述帶表千分尺的結(jié)構(gòu)如下 具有2個(gè)平面，其較小平面的直徑為14. 3mm，2面以0. 005mm以內(nèi)的精度平行，另一平面在 與此平面垂直的方向移動(dòng)。以53. 9士4. 9kPa的恒定壓力，將片狀物夾持在千分尺的上述2 面中，讀取刻度至至少0. 002mm的厚度。測(cè)定10處，以其算術(shù)平均值表示。透過(guò)液流路材料的溝部的深度⑶表示為從透過(guò)性流路材料的厚度⑴中減去絲 條外徑(d)得到的值。需要說(shuō)明的是，如圖3中所示，透過(guò)性流路材料的絲條外徑(d)為測(cè)
9定圓弧的線圈縱向X的中央部(圖3的B’ -B’線處)中沿線圈橫向Y相鄰的10條絲條的 外徑而求出的算術(shù)平均值?！赌M方法》如圖9所示，在由芳香族聚酰胺膜17 (厚度0. 2 μ m)、和多孔性聚砜支持膜16 (厚 度49. 8 μ m)、和以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維為主成分的無(wú)紡布15 (單位面積重量85g/ m2、厚度100 μ m)構(gòu)成的厚150 μ m的2片反滲透膜2之間，夾持透過(guò)液流路材料1，進(jìn)而，在 該反滲透膜2的芳香族聚酰胺膜17側(cè)的面上均勻地施加過(guò)濾壓力5. 5MPa，制成結(jié)構(gòu)解析 模型，使用MSC社制的常用非線形結(jié)構(gòu)解析解算機(jī)MARC，模擬經(jīng)過(guò)10天后的透過(guò)液流路材 料和反滲透膜的變形，評(píng)價(jià)透過(guò)液流動(dòng)性的優(yōu)劣、膜破損的有無(wú)、透過(guò)液流路材料破損的有 無(wú)。需要說(shuō)明的是，對(duì)于透過(guò)液流動(dòng)性，如上述實(shí)測(cè)方法所述制成反滲透膜組件，于液 溫25°C下施加5. 5ΜΙ^的壓差，用該組件對(duì)全部溶存固態(tài)物質(zhì)為3. 5重量％的海水進(jìn)行處理 時(shí)，透過(guò)水量為22m3/日以上時(shí)判定為“優(yōu)”，透過(guò)水量低于22m3/日時(shí)判定為“差”。另外，對(duì)于膜破損的有無(wú)，存在反滲透膜的芳香族聚酰胺膜變形量為2%以上的部 位時(shí)為“有”，無(wú)該變形量為2%以上的部位時(shí)為“無(wú)”。對(duì)于透過(guò)液流路材料破損的有無(wú)，透過(guò)液流路材料內(nèi)產(chǎn)生40MPa以上的主應(yīng)力時(shí) 為“有”，透過(guò)液流路材料內(nèi)未產(chǎn)生40MPa以上的主應(yīng)力時(shí)為“無(wú)”<實(shí)施例1>進(jìn)行實(shí)測(cè)方法和模擬方法?！秾?shí)測(cè)方法》在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯長(zhǎng)絲(熔點(diǎn)255°C )中混織聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類 低熔點(diǎn)聚酯長(zhǎng)絲(熔點(diǎn)235°C )形成復(fù)絲(48長(zhǎng)絲、llOdtex)，以該復(fù)絲作為編織絲，編織 平針組織的緯編織組織(針距(gauge)(編織機(jī)的單位長(zhǎng)度間存在的針的根數(shù))3 ，將其 在對(duì)51下進(jìn)行熱定形處理后，進(jìn)行軋光加工，制作透過(guò)液流路材料，所述透過(guò)液流路材料 的溝寬為130 μ m、溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為0. 52、線狀溝部的深度為110 μ m、厚 度為220μπι，針編弧面積(Si)相對(duì)于針編弧面積(Si)與沉降弧面積(S2)之和的比[Si/ (S1+S2)]為 0.48。使用安裝有此透過(guò)液流路材料的反滲透膜組件時(shí)，透過(guò)水量為24m3/日、氯除去率 為 99. 75%。《模擬方法》與上述實(shí)施方法相同的情況下，采用模擬方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。其結(jié)果，透過(guò)液流動(dòng)性良 好，無(wú)膜破損、無(wú)透過(guò)液流路材料破損?！磳?shí)施例2>除使用溝寬為80 μ m、溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為0. 50、線狀溝部的深度 為80 μ m、厚度為170 μ m的透過(guò)液流路材料之外，與實(shí)施例1的利用模擬方法進(jìn)行的評(píng)價(jià)相 同。其結(jié)果，透過(guò)液流動(dòng)性優(yōu)良，無(wú)膜破損、無(wú)透過(guò)液流路材料破損。〈實(shí)施例3>除使用溝寬為192 μ m、溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為0. 90、線狀溝部的深度 為21 μ m、厚度為50 μ m的透過(guò)液流路材料之外，與實(shí)施例1的利用模擬方法進(jìn)行的評(píng)價(jià)相同。其結(jié)果，透過(guò)液流動(dòng)性優(yōu)良，無(wú)膜破損、無(wú)透過(guò)液流路材料破損?！磳?shí)施例4>除使用溝寬為170 μ m、溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為0. 68、線狀溝部的深度 為80 μ m、厚度為170 μ m的透過(guò)液流路材料之外，與實(shí)施例1的利用模擬方法進(jìn)行的評(píng)價(jià)相 同。其結(jié)果，透過(guò)液流動(dòng)性優(yōu)良，無(wú)膜破損、無(wú)透過(guò)液流路材料破損?！磳?shí)施例5>除使用溝寬為19μπκ溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為0.47、線狀溝部的深度 為21 μ m、厚度為50 μ m的透過(guò)液流路材料之外，與實(shí)施例1的利用模擬方法進(jìn)行的評(píng)價(jià)相 同。其結(jié)果，透過(guò)液流動(dòng)性優(yōu)良，無(wú)膜破損、無(wú)透過(guò)液流路材料破損?！幢容^例1>實(shí)施實(shí)測(cè)方法和模擬方法?！秾?shí)測(cè)方法》在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯長(zhǎng)絲(熔點(diǎn)255°C)中混織聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類低 熔點(diǎn)聚酯長(zhǎng)絲(熔點(diǎn)235°C)形成復(fù)絲(48長(zhǎng)絲、155dtex)，以該復(fù)絲作為編織絲，編成特 里科經(jīng)編織物(雙梳櫛經(jīng)平組織、針距28)，將其在245°C下熱定形處理后，進(jìn)行軋光加工， 制成透過(guò)液流路材料，所述透過(guò)液流路材料的溝寬為2Μμπκ溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距 的比為0.43、線狀溝部的深度為110 μ m、厚度220 μ m、針編弧面積(Si)相對(duì)于針編弧面積 (Si)與沉降弧面積(S2)之和的比[S1/(S1+S2)]為0. 38。此透過(guò)液流路材料是針距比實(shí)施例1小的特里科經(jīng)編織物，因此溝寬增大，另外， 由于絲條寬、為特里科經(jīng)編織物，故峰部的寬度增加，溝寬相對(duì)于溝的間距的比減小。另外， 沉降弧面積(S》大于針編弧面積(Si)，因此，與針編弧的線形溝部的溝寬相比，沉降弧的 線形溝部的溝寬增加。除安裝此透過(guò)液流路材料之外，與實(shí)施例1的利用實(shí)測(cè)方法進(jìn)行的評(píng)價(jià)相同。其 結(jié)果，透過(guò)水量為20m3/日、氯除去率為99. 70%。透過(guò)液流路材料中的線狀溝部的溝寬大， 因此，水過(guò)濾導(dǎo)致反滲透膜顯著凹陷。其結(jié)果，與實(shí)施例1相比，透過(guò)液的流路阻力增大，透 過(guò)水量減少。進(jìn)而，在反滲透膜表面產(chǎn)生較大的拉伸應(yīng)力，發(fā)生局部斷裂，反滲透膜的功能 降低，氯除去率降低。特別是，由于沉降弧的線形溝部的溝寬大于針編弧的線形溝部的溝 寬，所以與針編弧的線形溝部相比，反滲透膜向沉降弧的線狀溝部的凹陷嚴(yán)重，在該沉降弧 的線狀溝部，多發(fā)生反滲透膜的局部斷裂?！赌M方法》與上述實(shí)施方法相同的情況下，通過(guò)模擬方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。其結(jié)果，在過(guò)濾壓力作用 下反滲透膜在透過(guò)液流路材料的線狀溝部顯著凹陷，因此透過(guò)液流動(dòng)性變差。另外，反滲透 膜凹陷導(dǎo)致反滲透膜的表面變形增大，確認(rèn)反滲透膜破損。特別是，確認(rèn)與針編弧的線形溝 部相比，沉降弧的線形溝部處反滲透膜的破損較多。需要說(shuō)明的是，確認(rèn)透過(guò)液流路材料未 破損?！幢容^例2>實(shí)施實(shí)測(cè)方法和模擬方法?！秾?shí)測(cè)方法》將與實(shí)施例1所用復(fù)絲相同的復(fù)絲(48長(zhǎng)絲、IlOdtex)作為編織絲，編成特里科經(jīng)
11編織物(雙梳櫛經(jīng)平組織、針距32)，將其在245°C下熱定形處理后，進(jìn)行軋光加工，制作透 過(guò)液流路材料，所述透過(guò)液流路材料的溝寬為2Μμπκ溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為 0. 52、線狀溝部的深度為110 μ m、厚度為220、針編弧面積(Si)相對(duì)于針編弧面積(Si)與 沉降弧面積(S2)之和的比[S1/(S1+S2)]為0.63。另外，由于針編弧面積(S2)大于沉降弧 面積(Si)，所以與沉降弧的線形溝部的溝寬相比，針編弧的線形溝部的溝寬增加。此透過(guò)液流路材料中，使用以相同的針距數(shù)編織與實(shí)施例1相同的絲而得到的特 里科經(jīng)編織物，但由于為特里科經(jīng)編織物，所以線狀峰部的山寬變大、溝寬也變大。除安裝有透過(guò)液流路材料之外，與實(shí)施例1的利用實(shí)測(cè)方法進(jìn)行的評(píng)價(jià)相同。其 結(jié)果，透過(guò)水量為19m3/日、氯除去率為99. 60%。由于透過(guò)液流路材料中線狀溝部的溝寬 大，所以反滲透膜顯著凹陷，透過(guò)液的流路阻力變大，透過(guò)水量減小。另外，由于在反滲透膜 表面產(chǎn)生較大拉伸應(yīng)力，局部斷裂，反滲透膜的功能降低，故氯除去率降低。特別是，由于針 編弧的線形溝部的溝寬大于沉降弧的線形溝部的溝寬，所以與沉降弧的線形溝部相比，反 滲透膜向針編弧的線狀溝部的凹陷也較大，在該針編弧的線狀溝部，多發(fā)生反滲透膜局部 斷裂?！赌M方法》與上述實(shí)施方法相同的情況下，通過(guò)模擬方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。其結(jié)果，在過(guò)濾壓力作用 下，反滲透膜在透過(guò)液流路材料的線狀溝部顯著凹陷，因此透過(guò)液流動(dòng)性變差。另外，反滲 透膜凹陷導(dǎo)致反滲透膜的表面的變形增大，確認(rèn)反滲透膜破損。特別是，確認(rèn)與沉降弧的線 形溝部相比，在針編弧的線形溝部反滲透膜的破損較多。需要說(shuō)明的是，確認(rèn)透過(guò)液流路材 料無(wú)破損。〈比較例3> 實(shí)施實(shí)測(cè)方法和模擬方法。《實(shí)測(cè)方法》將與比較例1所用復(fù)絲相同的復(fù)絲(48長(zhǎng)絲、155dtex)作為編織絲，編成平針織物 的緯編織組織(針距28)，將其在245°C下熱定形處理后，進(jìn)行軋光加工，制作透過(guò)液流路材 料，所述透過(guò)液流路材料的溝寬為130 μ m、溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為0. 43、線狀 溝部的深度為110 μ m、厚度為220、針編弧面積(Si)相對(duì)于針編弧面積(Si)與沉降弧面積 (S2)之和的比[S1/(S1+S2)]為 0. 20。此流路材料中，與實(shí)施例1相同地使用平針織物，但由于與實(shí)施例1相比絲較粗、 針距數(shù)較少，所以線狀峰部的山寬增加，溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比減小。另外，針編 弧面積(Si)和沉降弧面積(S》的差增大。除安裝該透過(guò)液流路材料之外，與實(shí)施例1的利用實(shí)測(cè)方法進(jìn)行的評(píng)價(jià)相同。其 結(jié)果，透過(guò)水量為20m3/日、氯除去率為99. 75%。由于通過(guò)減小溝寬抑制了膜的凹陷，故能 夠抑制反滲透膜表面的局部破損，因此氯除去率升高。但是，由于溝寬相對(duì)于線狀溝部的間 距的比小，所以透過(guò)液流路材料每一定寬度的溝條數(shù)減少，進(jìn)而沉降弧面積和針編弧面積 的差增大，其結(jié)果，流路阻力變大，透過(guò)水量減小?！赌M方法》與上述實(shí)施方法相同的情況下，通過(guò)模擬方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。其結(jié)果，由于溝寬相對(duì)于 線狀溝部的間距的比小，所以透過(guò)液流路材料的每單位寬度的溝條數(shù)減少，進(jìn)而沉降弧面積和針編弧面積的差增大，其結(jié)果，流路阻力增大，透過(guò)液流動(dòng)性變差。另一方面，由于溝寬 窄，故反滲透膜的凹陷小，確認(rèn)反滲透膜無(wú)破損。確認(rèn)透過(guò)液流路材料也無(wú)破損?！幢容^仿Ij4>除使用溝寬為8 μ m、溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為0. 45、線狀溝部的深度為 10 μ m、厚度為23 μ m、針編弧面積(Si)相對(duì)于針編弧面積(Si)與沉降弧面積(S2)之和的 比[S1/(S1+S2)]為0.61的透過(guò)液流路材料之外，與實(shí)施例1的利用模擬方法進(jìn)行的評(píng)價(jià) 相同。其結(jié)果，無(wú)膜破損、無(wú)透過(guò)液流路材料破損。但是，溝寬窄、并且沉降弧面積和針編弧 面積的差大，其結(jié)果，流路阻力變大，透過(guò)液流動(dòng)性變差。<比較例5>除使用溝寬為211 μ m、溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為0.60、線狀溝部的深度 為141 μ m、厚度為280 μ m、針編弧面積(Si)相對(duì)于針編弧面積(Si)與沉降弧面積(S2)之 和的比[S1/(S1+S2)]為0. 38的透過(guò)液流路材料之外，與實(shí)施例1的利用模擬方法進(jìn)行的 評(píng)價(jià)相同。其結(jié)果，透過(guò)液流動(dòng)性良好，確認(rèn)透過(guò)液流路材料無(wú)破損。但是，由于溝寬大，所 以反滲透膜變形變大，確認(rèn)在反滲透膜的表面出現(xiàn)破損。特別是，由于沉降弧的線形溝部的 溝寬大于針編弧的線形溝部的溝寬，所以與針編弧的線形溝部相比，反滲透膜向沉降弧的 線狀溝部的凹陷較大，多發(fā)生局部斷裂。〈比較例6>除使用溝寬為120 μ m、溝寬相對(duì)于線狀溝部的間距的比為0. 95、線狀溝部的深度 為6μπκ厚度為17 μ m、針編弧面積(Si)相對(duì)于針編弧面積(Si)與沉降弧面積(S2)之和 的比[S1/(S1+S2)]為0. 38的透過(guò)液流路材料之外，與實(shí)施例1的利用模擬方法進(jìn)行的評(píng) 價(jià)相同。其結(jié)果，透過(guò)液流動(dòng)性良好，確認(rèn)在膜中無(wú)破損。但是，由于溝寬相對(duì)于線狀溝部 的間距的比大，所以支撐反滲透膜的線狀峰部的面積減少，由過(guò)濾壓力產(chǎn)生的力集中在線 狀峰部，線狀峰部破損。另外，由于針編弧面積和沉降弧面積的差大，所以沒有對(duì)各線狀峰 部均等地施加過(guò)濾壓力，部分線狀峰部嚴(yán)重破損。需要說(shuō)明的是，表1給出了實(shí)施例1及比較例1 3中采用實(shí)測(cè)方法的評(píng)價(jià)條件 及結(jié)果。另外，表2給出了實(shí)施例1 5及比較例1 6中采用模擬方法的評(píng)價(jià)條件及結(jié) 果。另外，圖8給出了實(shí)施例1 5及比較例1 6的形狀條件。[表1]
溝寬 [μη]溝寬相對(duì)于 溝的間距的比溝深 [μπι]厚度 [μιη]S1/(S1+S2)透過(guò)水量 [m3/ 曰]除鹽率 [%]實(shí)施例11300.521102200.482499.75比較例12540.431102200.382099.70比較例22540.521102200.631999.60比較例31300.431102200.202099.75[表2]
權(quán)利要求
1.一種液體分離元件，所述液體分離元件在分離膜的背面?zhèn)扰渲猛高^(guò)液流路材料，透 過(guò)液流路材料由在單側(cè)表面或兩側(cè)表面交替排列有線狀溝部和線狀峰部的片狀物構(gòu)成， 所述片狀物是由針編弧和沉降弧構(gòu)成的緯編織物，且針編弧面積(Si)相對(duì)于針編弧面積 (Si)與沉降弧面積(S2)之和的比[S1/(S1+S2)]為0.4 0.6。
2.如權(quán)利要求1所述的液體分離元件，其中，所述緯編織物的編織組織為平針組織及/ 或雙羅紋組織。
3.如權(quán)利要求1所述的液體分離元件，其中，緯編織物的編織絲的外徑為15μπι以上 244 μ m以下。
4.如權(quán)利要求1所述的液體分離元件，其中，片狀物的厚度為30 300μπκ溝部的深 度為15 290 μ m。
5.一種流路材料，所述流路材料由在單側(cè)表面或兩側(cè)表面交替排列有線狀溝部和線 狀峰部的片狀物構(gòu)成，所述片狀物為由針編弧和沉降弧構(gòu)成的緯編織物，并且針編弧面積 (Si)相對(duì)于針編弧面積(Si)與沉降弧面積(S2)之和的比[S1/(S1+S2)]為0. 4 0. 6。
6.如權(quán)利要求5所述的流路材料，其中，所述緯編織物的編織組織為平針組織及/或雙 羅紋組織。
7.一種分離膜組件，是在壓力容器中收容權(quán)利要求1所述的液體分離元件而形成的。
8.一種分離膜處理方法，使用權(quán)利要求1所述的液體分離元件，將海水淡水化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液體分離元件，所述液體分離元件在分離膜的背面?zhèn)扰渲猛高^(guò)液流路材料，透過(guò)液流路材料由在單側(cè)表面或兩側(cè)表面交替排列有線狀溝部和線狀峰部的片狀物構(gòu)成，所述片狀物是由針編弧和沉降弧構(gòu)成的緯編織物，且針編弧面積(S1)相對(duì)于針編弧面積(S1)與沉降弧面積(S2)之和的比[S1/(S1+S2)]為0.4～0.6。
文檔編號(hào)B01D63/00GK102068908SQ20101059378
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者喜多川恒光, 尾高善文, 片山智正 申請(qǐng)人:東麗株式會(huì)社