[发明专利]异形多孔性中空纤维膜、异形多孔性中空纤维膜的制造方法、使用了异形多孔性中空纤维膜的组件、过滤装置、及水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及异形多孔性中空纤维膜、异形多孔性中空纤维膜的制造方法、使用了异形多孔性中空纤维膜的组件、过滤装置、及水处理方法。具体来说，本发明涉及外周部具有凹凸的异形多孔性中空纤维膜及其制造方法、使用了该异形多孔性中空纤维膜的组件、过滤装置、还涉及使用该异形多孔性中空纤维膜对含有无机物和/或有机物的水进行处理的方法。

背景技术

近年来，超滤膜、微滤膜等多孔膜被广泛用于电沉积涂料的回收、从超纯水中除去微粒、无热源水的制造、酶的浓缩、发酵液的除菌/澄清化、自来水/下水道水/废水处理等各广泛的领域。尤其是，多孔性中空纤维膜由于每单位体积的膜充填密度高、可以实现处理装置的紧凑化等，因此已得到了广泛应用。

使用多孔性中空纤维膜对各种被处理液进行过滤时，存在下述的重大问题：由于被处理液中所含的无机物和/或有机物中的一部分会吸附、堵塞或堆积于膜细孔内或膜表面、即发生所谓的结垢，因此会引起透水性能降低。

作为抑制这样的结垢现象的方法，专利文献1中公开了向中空纤维膜收纳容器中导入空气以使容器内的液体振动，从而除去附着在中空纤维膜表面的微粒的物理清洗方法(所谓的空气洗涤(Air Scrubing))。不限于该专利文献1的外罩(casing)型组件，对于例如在MBR(膜分离活性污泥法)中经常使用的非外罩型(浸渍型)组件而言，也通常采用从组件的下部导入空气来抑制结垢的方法。但是，该方法虽然能够有效地抑制膜的结垢，但另一方面却存在下述问题：会因膜之间接触而引发膜外表面的细孔堵塞的现象，即容易产生所谓的“擦蹭”，其结果，经过长期运转会引起膜的透水性能下降的问题。

为了进一步提高该空气洗涤的效果，还公开了对形状进行了改进的膜。专利文献2中公开了如下的膜：赋予中空纤维以蛇行形状的弯皱(crimp)，从而抑制由中空纤维之间的接触导致的膜面积的减少、以及由液体的滞留导致的处理性能的降低。

专利文献3中公开了如下膜：对中空纤维膜外周部的一部分赋予微小的突起，以增强空气洗涤的效果。此外，专利文献4中也公开了用于透析用途的与专利文献3同样形状的膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭60-19002号公报

专利文献2：日本特开昭57-194007号公报

专利文献3：国际公开第2008/62788号

专利文献4：日本特开昭58-169510号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，就专利文献2～4中公开的膜而言，关于空气洗涤效果的提高和擦蹭的抑制，尚未获得充分的效果。

就专利文献2中公开的形状而言，由于在蛇中空纤维长度方向上的弯皱的周期较长，为数mm～数十mm，因此无法对整个膜面进行液体流动的控制，其结果，结垢产生不均，无法得到充分的效果。另外，也可能因膜之间的接触角度变化、或者因空气洗涤导致膜弯曲而引起接触，使得抑制擦蹭的效果小，无法充分抑制透水性能的降低。

对于专利文献3中公开的膜而言，由于其也仅在构成中空纤维膜外周部的部分圆周上具有突起，因此提高实际液体性能(実液性能)的效果小，并且也无法充分抑制擦蹭。

另外，除了上述问题之外，对于非外罩型(浸渍型)组件的情况而言，还存在膜的干燥方面的问题。疏水性的膜由于在经过干燥后的状态下如果不施加高压则无法使水通过细孔，因此需要利用表面张力低的液体(例如乙醇等)进行亲水化处理。为了实现在使用时不进行亲水化处理、利用低过滤压即可立即实现过滤的目的，对于作为产品的膜，大多以膜中含浸有甘油、表面活性剂等保湿液的状态来保管及出货。但是，就过滤设备(特别是大型设备)而言，从袋子中取出膜组件并安装在设备上再到开始过滤需要花费时间，可能会导致膜变干。由于干了的膜部分无法用于过滤，因此在实际使用中可能无法实现对整个膜的有效利用。针对上述膜变干的问题，专利文献2记载的膜由于弯皱形状大，无法获得保持保湿液的效果，因此没有防干效果，专利文献3记载的膜也仅在部分圆周上具有突起，因此基本上没有效果。

因此，至今尚未得到具有高的实际液体透水性能、耐擦蹭性高、并且还具有耐干性的多孔性中空纤维膜。

本发明要解决的问题在于提供一种异形多孔性中空纤维膜、异形多孔性中空纤维膜的制造方法、使用了该异形多孔性中空纤维膜的组件、过滤装置、及水处理方法，所述异形多孔性中空纤维膜适合用于含有无机物和/或有机物的液体的处理，成本低且具有高透水性能，另外，耐擦蹭性、耐干性得到了提高。

解决问题的方法