[发明专利]复合半透膜、螺旋型分离膜元件、及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在多孔性支撑体的表面上形成有包含聚酰胺系树脂的表皮层的复合半透膜、使用该复合半透膜的螺旋型分离膜元件、及其制造方法。所述复合半透膜及螺旋型分离膜元件适于超纯水的制造、咸水或海水的脱盐等，并且可以从染色废水、电沉积涂料废水等成为公害发生原因的污染物等中除去·回收其中含有的污染源或有效物质，有助于废水的封闭化。另外，可用于食品用途等中有效成分的浓缩、净水和污水用途等中的有害成分的除去等高度处理。另外，可用于油田、页岩气田等中的废水处理。

背景技术

复合半透膜根据其过滤性能、处理方法而被称为RO(反渗透)膜、NF(纳滤)膜、FO(正渗透)膜，可用于超纯水制造、海水淡化、咸水的脱盐处理、废水的再利用处理等。

目前，作为复合半透膜，提出了在多孔性支撑体上形成包含聚酰胺树脂的表皮层而成的复合半透膜，所述聚酰胺树脂是通过多官能胺与多官能酰卤化物的界面聚合而得到的(专利文献1)。

复合半透膜通常被加工成螺旋型分离膜元件而用于水处理等。例如，已知有将下述组件卷绕在带孔中心管的周围而得到的螺旋型分离膜元件，所述组件包括：供给侧流路部件，其将供给侧流体导向分离膜表面；分离膜，其对供给侧流体进行分离；透过侧流路部件，其将透过分离膜而从供给侧流体中分离出来的透过侧流体导向中心管(专利文献2、3)。

该螺旋型分离膜元件在高温地区使用的情况较多。另外，制造的螺旋型分离膜元件通常用船运输，因此，在赤道附近将会暴露于高温环境下。而且，螺旋型分离膜元件长期暴露于高温环境下时，存在透水性降低这样的问题。因此，在高温地区，需要冷藏保存螺旋型分离膜元件，或者在用船运输时，需要在冷藏保存的条件下运输螺旋型分离膜元件。然而，若冷藏保存螺旋型分离膜元件，则成本升高，因此期望开发出无需冷藏保存的螺旋型分离膜元件。

另一方面，专利文献4中，记载了为得到透水性、有机物截留性能及盐截留性能优异的复合反渗透膜而使聚酰胺制薄膜与温度为40～100℃的水溶液接触。

另外，专利文献5中，记载了为抑制盐通过而在水中以40～100℃对膜加热30秒～24小时。

另外，专利文献6中，记载了为得到兼具高温稳定性和高离子分离性能的复合半透膜而在60～100℃的范围内对交联聚酰胺的薄膜层实施15分钟以上的加热处理。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-103517号公报

专利文献2：日本特开2000-354743号公报

专利文献3：日本特开2006-68644号公报

专利文献4：日本特开平10-165790号公报

专利文献5：日本特表2001-521808号公报

专利文献6：日本特开2005-144211号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供即使长期暴露于高温环境下时透水性也不易降低的复合半透膜、使用该复合半透膜的螺旋型分离膜元件、及其制造方法。另外，本发明的目的还在于提供复合半透膜的透水性能的评价方法，其利用简便的评价方法来评价复合半透膜的透水性是否容易由于热而降低。

用于解决课题的手段

本申请的发明人为了解决上述课题而反复进行了深入研究，结果发现，可通过以下所示的复合半透膜达成上述目的，从而完成了本发明。

即，本发明涉及复合半透膜，其特征在于，其是在多孔性支撑体上具有包含聚酰胺系树脂的表皮层的复合半透膜，所述复合半透膜中，上述表皮层的通过以水下AFM进行的力曲线测定算出的弹性模量为100MPa以上。

复合半透膜是在水的存在下使用的，但此前并未对表皮层在作为实际使用环境的水中的物性进行研究。本申请的发明人采用新的分析方法对表皮层在水中的物性进行了研究，结果，出乎意料地发现，在使用通过利用水下AFM(Atomic Force Microscope，原子力显微镜)进行的力曲线测定而算出的弹性模量为100MPa以上的表皮层的情况下，可得到即使在长期(300天以上)暴露于高温环境下(40℃以上)时、透水性也不易降低的复合半透膜。虽然在空气中测定表皮层的弹性模量时透水性的降低与表皮层的弹性模量之间并无明晰的相关关系，但通过采用基于以水下AFM进行的力曲线测定的新的分析方法，透水性的降低与表皮层的弹性模量之间得以呈现出明确的相关关系。

聚酰胺系树脂优选包含哌嗪与均苯三甲酰氯(trimesoyl chloride)的聚合物。