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公開番号2024143504
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023056225
出願日2023-03-30
発明の名称複合半透膜および造水方法
出願人東レ株式会社
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類B01D 69/10 20060101AFI20241003BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】初期造水量に優れ、高温度かつ高圧力運転後においても高い透水性保持性、塩除去性を有する複合半透膜を提供すること。
【解決手段】基材と、前記基材上に設けられた多孔質層と、前記多孔質層上に設けられた分離機能層を有する複合半透膜であって、前記多孔質層の走査型電子顕微鏡による断面画像を厚み方向に20個に等分し、基材側から分離機能層側に向かってそれぞれ断面画像R1、R2、・・・Rn・・・R20(nは1～20までの整数である。)としたとき、前記多孔質層の平均孔径最大値が、前記断面画像R3～R18のいずれかに存在し、前記断面画像R1および前記断面画像R2における多孔質層の平均孔径がそれぞれ0.1μm以上0.6μm未満である、複合半透膜。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基材と、前記基材上に設けられた多孔質層と、前記多孔質層上に設けられた分離機能層を有する複合半透膜であって、
前記多孔質層の走査型電子顕微鏡による断面画像を厚み方向に２０個に等分し、基材側から分離機能層側に向かってそれぞれ断面画像Ｒ１、Ｒ２、・・・Ｒｎ・・・Ｒ２０（ｎは１～２０までの整数である。）としたとき、
前記多孔質層の平均孔径最大値が、前記断面画像Ｒ３～Ｒ１８のいずれかに存在し、
前記断面画像Ｒ１および前記断面画像Ｒ２における多孔質層の平均孔径がそれぞれ０．１μｍ以上０．６μｍ未満である、複合半透膜。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記断面画像Ｒ１における多孔質層の平均孔径をＸとし、前記断面画像Ｒ１～Ｒ２０における多孔質層の平均孔径最大値をＹとしたとき、Ｙ/Ｘが１．１以上１０以下である請求項１に記載の複合半透膜。
【請求項３】
前記断面画像Ｒ１、前記断面画像Ｒ２、および前記断面画像Ｒ３における多孔質層の平均孔径がそれぞれ０．１μｍ以上０．６μｍ未満である、請求項１に記載の複合半透膜。
【請求項４】
前記断面画像Ｒ１、前記断面画像Ｒ２、前記断面画像Ｒ３、および前記断面画像Ｒ４における多孔質層の平均孔径がそれぞれ０．１μｍ以上０．６μｍ未満である、請求項１に記載の複合半透膜。
【請求項５】
前記断面画像Ｒ１、前記断面画像Ｒ２、前記断面画像Ｒ３、前記断面画像Ｒ４、および前記断面画像Ｒ５における多孔質層の平均孔径がそれぞれ０．１μｍ以上０．６μｍ未満である、請求項１に記載の複合半透膜。
【請求項６】
前記断面画像Ｒ１～Ｒ２０における多孔質層の平均孔径最大値は、０．５μｍ以上２．０μｍ以下である、請求項１に記載の複合半透膜。
【請求項７】
前記複合半透膜の基材側のみに０．０５質量％のメチルバイオレット水溶液を５分間接触させ、前記基材を多孔質層から剥離させた後の前記多孔質層の剥離面において、染色された剥離面の面積割合が、剥離面全体面積の１５％以上、５０％以下である、請求項１に記載の複合半透膜。
【請求項８】
前記多孔質層の厚みが２０μｍ以上７０μｍ以下である、請求項１に記載の複合半透膜。
【請求項９】
請求項１～８のいずれか１項に記載の複合半透膜を用いて、温度３５℃以上、ＴＤＳ(ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄＳｏｌｉｄｓ:総溶解固形物)４００００ｍｇ／L以上の水溶液を濃縮水と透過水とに分離する分離工程を有する造水方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合半透膜および造水方法に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
基材、多孔質層、分離機能層を有する複合半透膜は、海水淡水化など、原水から溶質を除く逆浸透処理用の複合分離膜として用いられている。逆浸透処理では、供給水側の浸透圧と透過水側の浸透圧の差以上の圧力が複合分離膜の供給水側にかけられる。近年では、排水をゼロにするＺＬＤ（ＺｅｒｏＬｉｑｕｉｄＤｉｓｃｈａｒｇｅ）や有価物回収工程の濃縮にも使用されることがあり、溶質濃度によっては従来よりも高圧力で運転されるケースも増えてきている。
【０００３】
このような逆浸透処理の高圧力運転では、複合半透膜の透水性は、低下することがある。透水性低下の原因として、多孔質層の高圧力運転下で圧密化による内部の孔の閉塞が、特許文献１～４で指摘されている。
【０００４】
特許文献１では、５.５ＭＰａの圧力を３時間加えてから圧力を解除した後の多孔質層の平均膜厚ｔ
０
（μｍ）と純水透過係数ｐ
０
（ｇ／（ｃｍ
２
・ｓ・ＭＰａ））、膜厚方向に１０ＭＰａの圧力を３時間加えてから解除した後の多孔質層の平均膜厚ｔ
１
（μｍ）と純水透過係数ｐ
１
（ｇ／（ｃｍ
２
・ｓ・ＭＰａ））において、ｔ
１
／ｔ
０
およびｐ
１
／ｐ
０
が特定の数値範囲を満たす複合半透膜が開示されている。特許文献１によると、ｔ
１
／ｔ
０
およびｐ
１
／ｐ
０
は、多孔質層の圧密化に抵抗する能力を表す指標、つまり、複合半透膜の骨格部分の強度を表す指標であり、上記条件を満足する膜は圧密化が抑制される。
【０００５】
特許文献２の複合半透膜は、多孔質層が分離機能層に接する緻密層と、緻密層と基材との間に位置するマクロボイド層を備える。特許文献２では、特に、マクロボイド層における膜面方向の単位長さあたりのマクロボイドの数が特定の範囲にあると、高圧力での運転においても多孔質層の厚みが維持されることが開示されている。
【０００６】
特許文献３では、運転中の性能の変化を小さく抑えるために、予め２時間以上、複合半透膜を圧密化することが開示されている。
【０００７】
特許文献４では、多孔質層表面への分離機能層の落ち込みを抑制するために、多孔質層表面を細径化し、樹脂密度を高め、分離機能層から基材方向へかけて孔径が順次大径化していくような多孔質層の設計が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００１－２５２５３８号公報
特開２０１８－０３９００３号公報
特開２０１４－０１４７３９号公報
特開２００１－２５２５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＺＬＤ（ＺｅｒｏＬｉｑｕｉｄＤｉｓｃｈａｒｇｅ）など高圧力で運転するプロセスにおいては、複合分離膜の造水量低下が懸念される。さらに、海水淡水化のような自然の供給水を用いる場合は、年間を通じて供給水の温度は一定ではなく、夏場は温度が高くなり、高圧力だけでなく高温供給水も造水量を低下させる要因となる。
【００１０】
しかしながら、従来の多孔質層の圧密化抑制では、高温運転時の造水量保持性に劣るといった課題があった。
本発明は、高温度かつ高圧力運転後においても高い透水性保持性、塩除去性を有する複合半透膜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】
（【００１１】以降は省略されています）

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