[发明专利]分离膜元件

说明书

技术领域

本发明涉及用于分离流体（例如，液体或气体）中所含的组分的分离膜元件。

背景技术

存在多种用于分离流体（例如，液体或气体）中所含的组分的方法。例如，就除去海水、半咸水等中所含的离子物质的技术而言，通过分离膜元件实现的分离方法近年来逐渐被用作节省能源且节省资源的方法。按照孔径和分离功能，将用在通过分离膜元件实现的分离方法中的分离膜分类成微滤膜、超滤膜、纳米过滤膜、反渗透膜、正渗透膜等，并且将这些膜用于例如从海水、半咸水、含有有害物质的水等制备饮用水，用于制备工业超纯水，用于废水处理，或用于回收有价值的物质。

在膜分离元件中，将原料流体供应至分离膜的一个表面，并通过另一个表面得到透过流体。通过使大量分离膜成束并将该束合并成分离膜元件，可以增加每个分离膜元件的膜面积，并因此可以增加每个分离膜元件产生的透过流体的量。作为分离膜元件，到目前为止已经提出了多种形式诸如螺旋型、中空纤维型、板框型、旋转平膜型和平膜整合型。

例如，用于反渗透过滤的流体分离膜元件包括：进料侧流路材料，其用于将原料流体供应至分离膜表面；分离膜，其用于分离原料流体中所含的组分；和渗透物侧流路材料，其用于向中央管引入穿过分离膜并与进料流体分离的透过流体。使用聚合物制成的网等作为进料侧流路材料，并使用具有比进料侧流路材料的间隔更狭窄的间隔的编织物部件（被称作经编针织物）作为渗透物侧流路材料，用于防止分离膜沉陷和形成渗透物侧流动路径的目的。分离膜与渗透物侧流路材料交叠并与所述渗透物侧流路材料的两个表面粘合，由此形成信封形膜。所述信封形膜的内侧形成透过流体的流动路径。信封形膜与进料侧流路材料交替地堆叠，并且在将开放侧上的预定部分粘附至水收集管的周围表面以后，围绕所述管呈螺旋状缠绕。

为了提供高效分离膜元件，已经提出增加分离膜的负载效率。例如，在专利文献1中，已经提出了具有0.1-0.5 mm厚度的进料侧流路材料。另外，在专利文献2中，已经提出了部分地具有大厚度的原料水流路材料。

此外，已经提出通过减小渗透侧上的流阻来增加用分离膜元件产生的渗透物的量。在专利文献3中，已经提出粗糙片状材料作为渗透物侧流路材料。在专利文献4中，将不连续渗透物侧流路材料排列在膜的背表面侧上。

背景技术文件

专利文献

专利文献1：JP-A-10-230140

专利文献2：JP-A-2000-237554

专利文献3：JP-A-2006-247453

专利文献4：WO 2011/152484。

发明内容

本发明要解决的问题

使用薄进料侧流路材料可以增加分离膜的负载效率，但是由于狭窄的进料侧流动路径，进料侧流动路径的压力降会增加。因此，在专利文献1和2的技术中，即使可以增加分离膜的负载效率，但是分离膜元件中的压力降变大，且因此，每单位膜面积的渗透物的量下降。

另外，专利文献3的技术不足以有效地减小渗透物侧流路材料的流阻，并且增加每单位膜面积的渗透物的量的效应较低。根据专利文献4的方法，渗透物侧流路材料的流阻极大地减小，且因此，每单位膜面积的渗透物的量增加，但是由于进料侧流路材料的厚度较大，增加每个分离膜元件的水产生速率的效应是不足够的。

本发明的一个目的是，提供一种分离膜元件，其能够实现每单位膜面积的渗透物的量的增加和每个分离膜元件的水产生速率的增加。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明具有下述结构(1)至(11)。

(1)    一种分离膜元件，其包括：水收集管、具有进料侧面和渗透物侧面的分离膜主体、进料侧槽型材料和渗透物侧流路材料，其中所述分离膜主体、所述进料侧流路材料和所述渗透物侧流路材料围绕所述水收集管呈螺旋状缠绕，多个所述渗透物侧流路材料沿着第一方向不连续地提供在所述分离膜主体的渗透物侧面上，所述第一方向是所述水收集管的纵向方向，且所述进料侧流路材料具有0.15-0.5 mm的厚度。

(2)    根据(1)所述的分离膜元件，其中所述分离膜主体在所述第一方向上的长度是100-350 mm。

(3)    根据(1)或(2)所述的分离膜元件，其中所述分离膜主体在与所述第一方向垂直的第二方向上的长度是500-1,700 mm。

(4)    根据(1)至(3)中的任一项所述的分离膜元件，其中所述渗透物侧流路材料流路材料具有0.12-0.4 mm的厚度。