[发明专利]分离膜元件、分离膜组件以及制造分离膜元件的方法

说明书

本申请是申请日为2009年1月9日、申请号为200980101842.3、发明名称为“分离膜元件、分离膜组件以及制造分离膜元件的方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及装有中空纤维状多孔分离膜的分离膜元件、分离膜组件、以及制造分离膜元件的方法，其中所述分离膜组件具有分离膜元件作为构成部件，并且该分离膜组件在半导体制造、食品工业等领域中被用于气-液吸收、脱气、过滤等。

背景技术

在半导体制造、食品工业等领域中，气-液吸收、脱气、过滤等工艺采用分离膜组件，该分离膜组件在其壳体内容纳有装有中空纤维状多孔分离膜的分离膜元件。该分离膜元件是通过以下方法形成的：将多个中空纤维状多孔分离膜集束在一起，并且使用由树脂制成的膜密封部分来密封膜的端部，从而使膜与膜密封部分形成一体化。

以往，在制造分离膜元件时，通过下述方法对中空纤维状多孔分离膜进行密封。首先，将中空纤维状多孔分离膜的端部放入模具内。其次，将树脂液（其是液态树脂，并且该解释同样适用于下文）浇铸到该模具内，以将中空纤维状多孔分离膜的端部浸渍在树脂液中。最后，将该树脂液固化以形成膜密封部分（以下，有时将上述方法称为浸渍成型法）。图3是示出上述的浇铸（浸渍）状况的剖视图。在图3中，标号35表示一个中空纤维状多孔分离膜，并且标号35’表示膜的中空部分。图3（a）示出了中空纤维状多孔分离膜35的端部32被浸渍在浇铸于模具（图中未示出）内的树脂液33中的状况。

在进行浇铸（浸渍）时，采用密封或与其它中空纤维打结在一起等方法，预先将中空纤维末端的中空部分的开口封闭，以防止树脂流入中空纤维的中空部分（以下，将该封闭部分称为开口封闭部分）。待树脂固化之后，将中空纤维的端部与固化树脂（树脂在中空纤维的端部附近的部分）一起切断，以使中空部分的开口在末端处暴露。图3（a）中的标号34表示中空纤维的末端处的开口封闭部分。图3（b）示出了中空纤维末端处的开口封闭部分34与该部分附近（由图3（a）中的框“m”所包围的部分）的固化树脂一起被切断后的状态。由此形成了中空部分35的开口被露出来的膜密封部分。

根据浸渍成型法，仅通过几个步骤就可以形成膜密封部分。因此，从生产性的角度考虑，该方法是有利的。在该方法中，当将中空纤维状多孔分离膜浸渍在树脂液中时，树脂液33渗入到中空纤维状多孔分离膜的端部32处的许多个微孔内（图中未示出各微孔）。通过将浇铸的树脂液33和填充到孔内的树脂液33固化，在树脂液间发挥锚定效应。该锚定效应提高了中空纤维状多孔分离膜与膜密封部分之间的粘结性，从而能够可靠地使两个元件形成一体化（专利文献1）。

作为构成这种分离膜组件的材料，要求使用具有耐化学品性的材料，这是因为，该组件有时用于处理腐蚀性的气体或液体。例如，耐化学品性高的多孔氟树脂被广泛地用于中空纤维状多孔分离膜的材料。此外，膜密封部分也需要由具有高的耐化学品性的材料形成，这是因为其被用于与待处理的气体和液体接触。

以往，膜密封部分由聚氨酯树脂或环氧树脂形成。然而，这些树脂的耐化学品性比氟树脂的耐化学品性低。因此，当处理腐蚀性的气体或液体时，存在这样的问题：在使用分离膜组件时，膜密封部分由于与待处理的气体或液体相接触而倾向于发生劣化。为了解决该问题，工程师们已经提出了使用热塑性氟树脂（其是具有高的耐化学品性的材料），例如，四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物（PFA）（专利文献2）。

专利文献1：日本特开平3-106422

专利文献2：日本特开平9-290138

发明内容

本发明所要解决的课题

虽然进行了上述说明，但是上述的常规技术中存在下述的问题。在浸渍成型法（其为图3所示的方法，即，将中空纤维状多孔分离膜的端部浸渍在树脂液中之后，将该树脂固化以形成膜密封部分的方法）中，在浸渍时，由于毛细现象而使树脂液33上升至中空纤维状多孔分离膜的基部32a，该基部32a的高度高于树脂液33的表面的高度。结果，被吸收到基部32a中的树脂液33的固化使得基部32a失去了柔软性。

在使用分离膜元件（分离膜组件）时，待处理的气体或液体的流速、压力等的波动会使得中空纤维状多孔分离膜发生振动，从而给中空纤维状多孔分离膜的基部32a施加弯曲应力等。在这种情况下，存在这样的问题：当基部32a失去了柔软性时，该弯曲应力等会造成基部32a破裂，从而导致气体或液体的泄漏。

此外，在使用诸如PFA等热塑性氟树脂作为用于形成膜密封部分的材料时，存在下述问题。