整體型分離膜結構體、整體型分離膜結構體的制造方法及脫水方法
【專利摘要】整體型分離膜結構體(100)包括：支撐體(211)和分離膜(300)。支撐體(211)由多孔質材料構成，且形成有多個貫通孔(TH1)。分離膜(300)在多個第一貫通孔(TH1)的內側形成為筒狀，用于滲透汽化法或蒸汽滲透法。支撐體(211)中的氦氣的滲透阻力低于8.3×107Pa·sec/m2。
【專利說明】
整體型分離膜結構體、整體型分離膜結構體的制造方法及脫 水方法
技術領域
[0001] 本發明涉及用于滲透汽化法或蒸汽滲透法的整體型分離膜結構體、整體型分離膜 結構體的制造方法及脫水方法。
【背景技術】
[0002] 目前，已知包括具有過濾隔室和集水隔室的整體型基材、形成在過濾隔室的內表 面上的分離膜的整體型分離膜結構體(參見專利文獻1)。整體型基材包括由多孔質材料構 成的支撐體。分離膜是用于滲透汽化法、蒸汽滲透法的氣體分離膜。
[0003] 此處，專利文獻1中，提出了調整過濾隔室和集水隔室的尺寸以便增大整體型分離 膜結構體中的水通量(每單位膜面積的水蒸汽滲透速度)的方案。
[0004] 另外，專利文獻2中，提出了在包括管狀多孔質基體和形成在多孔質基體表面上的 分離膜的滲透汽化膜中，使多孔質基體的他氣體滲透率達到200~7000(m 3/m2 ? h ? atm)以 便增大水通量的方案。
[0005] 現有專利文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1:國際公開第2010/134514號 [0008] 專利文獻2:日本特許第3868479號說明書
【發明內容】
[0009] 但是，專利文獻1的方案中，因為必須高精度地形成過濾隔室和集水隔室，所以要 求不考慮過濾隔室和集水隔室的尺寸而增大水通量。另外，基體為整體型的情況下，即使像 專利文獻2那樣調整^氣體滲透率，在將滲透側減壓而進行的滲透汽化分離中也會存在難 以提高水通量的問題。
[0010] 本發明是鑒于上述情況而完成的，目的是提供能夠增大水通量的整體型分離膜結 構體、整體型分離膜結構體的制造方法及脫水方法。
[0011] 本發明所涉及的整體型分離膜結構體包括支撐體、第一密封部、第二密封部、及分 離膜。支撐體由多孔質材料構成。在支撐體中形成有多個第一貫通孔和多個第二貫通孔。分 離膜在多個貫通孔的內側形成為筒狀，用于滲透汽化法或蒸汽滲透法。第一密封部覆蓋支 撐體的第一端面。第二密封部覆蓋支撐體的第二端面。多個第一貫通孔各自的兩端在第一 密封部和第二密封部開口。多個第二貫通孔各自的兩端被密封部件密封。支撐體中的氦氣 的滲透阻力低于 8.3X107Pa ? sec/m2〇
[0012] 根據本發明，能夠提供可以增大水通量的整體型分離膜結構體、整體型分離膜結 構體的制造方法及脫水方法。
【附圖說明】
[0013] 圖1是整體型分離膜結構體的立體圖。
[0014] 圖2是圖1的A-A截面圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面，參照附圖，說明本發明的實施方式。以下的附圖的記載中，對相同或類似的 部分賦予相同或類似的符號。但是，附圖是示意性的，各尺寸的比率等有時與現實的比率不 同。因此，具體的尺寸等應該參考以下的說明進行判斷。另外，附圖相互之間當然也包含相 互的尺寸關系、比率不同的部分。
[0016] 以下的實施方式中，所謂"整體(monolithic)"，是指具有形成在長度方向的多個 貫通孔的形狀，是包括蜂窩形狀的概念。
[0017] (整體型分離膜結構體100的構成）
[0018] 圖1是整體型分離膜結構體100的立體圖。圖2是圖1的A-A截面圖。圖1中，部分地 示出了整體型分離膜結構體100的內部結構。圖1中的箭頭表示滲透分離成分、即水(水蒸 汽)的流動。
[0019] 整體型分離膜結構體100包括:整體型基材200和分離膜300。
[0020]整體型基材200具有:基材主體210、第一密封部220、及第二密封部230。
[0021] 基材主體210是多孔體。基材主體210被形成為圓柱狀。可以使長度方向上的基材 主體210的長度為150~2000mm，可以使寬度方向上的基材主體210的直徑為30~220mm，但 并不限定于此。
[0022] 基材主體210具有:第一端面S1、第二端面S2、及側面S3。第一端面S1設置在第二端 面S2的相反側。側面S3與第一端面S1和第二端面S2連接。
[0023] 基材主體210包括:支撐體211、多個第一封孔部212、多個第二封孔部213、排出流 路214、中間層215、及表層216。
[0024]支撐體211被形成為圓柱狀。在支撐體211的內部形成有多個第一貫通孔TH1和多 個第二貫通孔TH2。第一貫通孔TH1和第二貫通孔TH2分別從第一端面S1貫通支撐體211至第 二端面S2。其中，第一貫通孔的兩端在第一密封部220和第二密封部230開口，第二貫通孔 TH2的兩端在第一密封部220和第二密封部230未開口。第一貫通孔TH1和第二貫通孔TH2的 截面形狀為圓形，但并不限定于圓形。可以使第一貫通孔TH1和第二貫通孔TH2的內徑為1~ 5mm。如圖2所示，在與第一貫通孔TH1的中心軸AX垂直的徑向上，第一貫通孔TH1的內徑R優 選為2.5mm以下。另外，在徑向上，第一貫通孔TH1和第二貫通孔TH2的最短距離D優選為 0.65mm以下。可以與第一貫通孔TH1同等地設定第二貫通孔TH2的內徑，但并不限定于此。 [0025]支撐體211由多孔質材料構成。作為支撐體211的多孔質材料，可以使用陶瓷、金 屬、樹脂等，特別優選多孔質陶瓷材料。作為多孔質陶瓷材料的骨料，可以使用氧化鋁 (Al 2〇3)、二氧化鈦(Ti02)、多鋁紅柱石(Al2〇 3 ? Si02)、陶瓷肩及堇青石(Mg2Al4Si5〇18)等，如 果考慮易得性、坯土穩定性及耐腐蝕性，則特別優選氧化鋁。支撐體211除含有多孔質材料 以外，還可以含有無機粘結劑。作為無機粘結劑，可以使用二氧化鈦、多鋁紅柱石、易燒結性 氧化鋁、二氧化硅、玻璃料、粘土礦物、易燒結性堇青石中的至少一種。可以使支撐體211的 氣孔率為25%~50%。可以使支撐體211的平均細孔徑為5wii~25wii。可以通過壓汞法測定 支撐體211的平均細孔徑。可以使構成支撐體211的多孔質材料的平均粒徑為lwii~lOOwii。 本實施方式中，所謂"平均粒徑"，是使用SEM(Scanning Electron Microscope)觀察截面微 結構所測得的30個待測粒子的最大直徑的算術平均值。
[0026] 該支撐體211中的氦氣的滲透阻力（以下稱為He滲透阻力。）優選低于8 ? 3 X 107Pa ? sec/m2,更優選為5.6X107Pa ? sec/m2以下。因為支撐體211中的He滲透阻力是構成 支撐體211的材料的物性值，所以支撐體211整體的He滲透阻力與支撐體211中的一部分的 He滲透阻力相同。因此，對于支撐體211中的He滲透阻力，無需測定支撐體211整體，只要測 定從支撐體211上切下的一部分即可。
[0027]另外，在支撐體211的制造過程中確認He滲透阻力的情況下，通過使用從支撐體 211上切下的期望形狀(例如平板狀、棒狀等）的試驗片，就能夠簡單地測定He滲透阻力。但 是，也能夠使用采用與支撐體211相同的材料另行制作的期望形狀(例如管狀等）的試驗片 來測定He滲透阻力。例如能夠依據JIS R 2115:1995(耐火磚的透氣率的試驗方法)測定He 滲透阻力。根據該試驗方法，He滲透阻力值幾乎不會因測定裝置、測定條件而發生變動。另 外，可以不依該試驗的規定而任意地變更試驗片的尺寸、形狀，即使變更了試驗片的尺寸、 形狀，也能夠測定支撐體211固有的He滲透阻力值。
[0028] 如后所述，在支撐體211的骨料中添加粗粒骨料或者在支撐體211的多孔質材料中 添加造孔材料，由此，能夠容易地調整支撐體211中的He滲透阻力。所謂"粗粒骨料"，是具有 骨料的主原料的平均粒徑（1_~1〇〇_)的3倍以上的平均粒徑(5mi~500_)的粗粒子。可 以通過激光衍射法來測定骨料的平均粒徑。
[0029] 第一封孔部212(密封部件的一個例子)將第二貫通孔TH2在第一端面S1處的開口 密封。第二封孔部213將第二貫通孔TH2在第二端面S2處的開口密封。由此，第二貫通孔TH2 的兩端部被第一、第二封孔部212、213密封，從而，在第一、第二封孔部212、213之間形成集 水隔室〇。本實施方式中，如圖1所示，配置成多個集水隔室Cw在規定方向上排列。
[0030] 第一、第二封孔部212、213可以由與支撐體211同樣的材料構成。第一、第二封孔部 212、213的氣孔率優選為25~50%。可以使第一、第二封孔部212、213的長度為10~20mm左 右。
[0031] 如圖1所示，排出流路214連接在規定方向上排列的多個集水隔室Cw。排出流路214 的兩端在側面S3開口。本實施方式中，如圖1所示，在1個集水隔室Cw上設置有2條排出流路 214,能夠適當變更排出流路214的數量和位置。
[0032]中間層215配置在支撐體211的第一貫通孔TH1的內表面上。中間層215被形成為筒 狀。中間層215可以由與支撐體211同樣的材料構成。中間層215可以含有支撐體211中使用 的無機粘結劑。用于中間層215的多孔質材料和無機粘結劑與支撐體211中使用的多孔質材 料和無機粘結劑可以種類相同，也可以種類不同。
[0033] 可以使徑向上的中間層215的厚度為30wii~200wii。可以使中間層215的氣孔率為 20%~60%。中間層215的平均細孔徑小于支撐體211的平均細孔徑。可以使中間層215的平 均細孔徑為0.005_~5_。可以通過ASTM F316(Standard Test Methods for Pore Size Characteristics of Membrane Filters by Bubble Point and Mean Flow Pore Test) 中記載的氣流法測定中間層215的平均細孔徑。構成中間層215的多孔質材料的平均粒徑小 于構成支撐體211的多孔質材料的平均粒徑。可以使構成中間層215的多孔質材料的平均粒 徑為O.lwii~30wii。可以使徑向上的中間層215的厚度為30wii~200wii。
[0034]應予說明，本實施方式中，未在第二貫通孔TH2(即、集水隔室Cw)內設置中間層 215〇
[0035]表層216配置在中間層215的內表面上。表層216被形成為筒狀。本實施方式所涉及 的表層216作為分離膜300的載體(基底層)起作用。表層216可以由與支撐體211同樣的材料 構成，優選含有氧化鋁、二氧化鈦作為骨料。表層216可以含有支撐體211中使用的無機粘結 劑。
[0036] 可以使徑向上的表層216的厚度為lwii~50wii。可以使表層216的氣孔率為20%~ 60%。表層216的平均細孔徑小于中間層215的平均細孔徑。可以使表層216的平均細孔徑為 O.OOlwii~5wii。構成表層216的多孔質材料的平均粒徑小于構成中間層215的多孔質材料的 平均粒徑。可以使構成表層216的多孔質材料的平均粒徑為O.Olwii~20mi。
[0037]應予說明，本實施方式中，未在第二貫通孔TH2(即、集水隔室Cw)內設置表層216。
[0038] 第一密封部220覆蓋第一端面S1的整面和側面S3的一部分。第一密封部220抑制流 入第一貫通孔TH1的混合流體從第一端面S1滲透到基材主體210中。以不會堵塞后述過濾隔 室Cf的流入口的方式形成第一密封部220。作為構成第一密封部220的材料，可以使用玻璃、 金屬、橡膠、樹脂等，但如果考慮與基材主體210的熱膨脹系數的匹配性，則優選玻璃。應予 說明，第一密封部220只要覆蓋第一端面S1即可，并不一定要覆蓋側面S3。第一密封部220覆 蓋側面S3的一部分的情況下，可以通過間插部件(0型環、墊圈等）來確保與收容基材主體 210的罐體之間的氣密性和水密性，該間插部件安裝于第一密封部220的形成在側面S3上的 部分。
[0039] 另外，如圖2所示，第一密封部220覆蓋第一封孔部212。由此抑制了混合流體滲透 到第一封孔部212中，所以能夠抑制混合流體流入集水隔室Cw中。
[0040] 第二密封部230覆蓋第二端面S2的整面和側面S3的一部分。第二密封部230抑制從 第一貫通孔TH1流出的混合流體從第二端面S2滲透到基材主體210中。以不會堵塞過濾隔室 Cf的流出口的方式形成第二密封部230。第二密封部230可以由與第一密封部220同樣的材 料構成。應予說明，第二密封部230只要覆蓋第二端面S2即可，并不一定要覆蓋側面S3。第二 密封部230覆蓋側面S3的一部分的情況下，可以通過間插部件來確保與收容基材主體210的 罐體之間的氣密性和水密性，該間插部件安裝于第二密封部230的形成在側面S3上的部分。 [0041 ]另外，如圖2所示，第二密封部230覆蓋第二封孔部213。由此抑制了混合流體滲透 到第二封孔部213中，所以能夠抑制混合流體流入集水隔室Cw中。
[0042]分離膜300配置在第一貫通孔TH1的內側。本實施方式中，分離膜300配置在表層 216的內表面上。分離膜300被形成為筒狀。在分離膜300的內側形成有混合流體流通的過濾 隔室Cf。
[0043]分離膜300為用于滲透汽化法的滲透汽化膜、用于蒸汽滲透法的蒸汽滲透膜或氣 體分離膜。作為該氣體分離膜，可以舉出公知的一氧化碳分離膜（例如參見日本特許第 4006107號公報）、氦氣分離膜(例如參見日本特許第3953833號公報）、氫氣分離膜(例如參 見日本特許第3933907號公報）、碳膜(例如參見日本特開2003 - 286018號公報）、DDR型沸石 膜（例如參見日本特開2004 - 66188號公報）、二氧化娃膜（例如參見國際公開第2008/ 050812號小冊子)等。例如分離膜300為滲透汽化膜，在混合流體為乙醇水溶液的情況下，透 過分離膜300的水(水蒸汽)透過整體型基材200而從側面S3或排出流路214流出，未透過分 離膜300的乙醇從過濾隔室Cf流出。
[0044]應予說明，本實施方式中，未在第二貫通孔TH2的內表面上配置分離膜300。
[0045](整體型分離膜結構體100的制造方法）
[0046]首先，制備上述的支撐體211的多孔質材料。此時，優選在骨料中添加粗粒骨料和 造孔材料中的至少一者。由此，能夠將支撐體211中的He滲透阻力簡單地調整為低于8.3 X 107Pa ? sec/m2。添加粗粒骨料的情況下，例如只要相對于平均粒徑lym~lOOwii的氧化錯，添 加5wt%~40wt%左右的平均粒徑50wii~300wii的粗粒氧化錯即可。另外，添加造孔材料的 情況下，只要相對于骨料，添加 O.lwt%~20wt%左右的造孔材料即可。作為造孔材料，例如 可以使用吸水聚合物、有機物、高分子、木材等可燃性微粉末。應予說明，可以將粗粒骨料和 造孔材料并用。
[0047]接著，通過制備的多孔質材料來形成具有多個第一貫通孔TH1和多個第二貫通孔 TH2的支撐體211的成型體。作為該成型體的形成方法，除使用了真空擠壓成型機的擠壓成 型法以外，可以使用沖壓成型法、澆鑄成型法。
[0048]接著，使用尖銳的夾具在支撐體211的成型體內形成與在規定方向排列的多個第 二貫通孔TH2連接的排出流路214。
[0049 ]接著，在第一、第二封孔部212、213的多孔質材料中添加有機粘合劑、燒結助劑、pH 調整劑、表面活性劑等來制作封孔部用漿料。接下來，在支撐體211的成型體的兩端面貼附 聚酯等膜，在膜的與第二貫通孔TH2對應的部分穿設出孔。之后，將支撐體211的成型體的兩 端部壓入放在容器中的封孔部用漿料內，由此，形成第一、第二封孔部212、213的成型體。 [0050]接著，對支撐體211及第一、第二封孔部212、213的成型體進行燒成(例如、500 °C~ 1500°(：、0.5小時~80小時），由此，形成支撐體211及第一、第二封孔部212、213。
[0051 ]接著，在中間層215的多孔質材料中添加有機粘合劑、燒結助劑、pH調整劑、表面活 性劑等來制作中間層用漿料。接下來，通過使用中間層用漿料的過濾法在第一貫通孔TH1的 內表面上形成中間層215的成型體。之后，對中間層215的成型體進行燒成（例如、500°C~ 1450°C、0.5小時~80小時），由此，形成中間層215。
[0052]接著，在表層216的多孔質材料中添加燒結助劑、pH調整劑、表面活性劑等來制備 表層用漿料。接下來，通過使用表層用漿料的過濾法在中間層215的內表面上形成表層216 的成型體。之后，對表層216的成型體進行燒成（例如、500°C~1450°C、0.5小時~80小時）， 由此，形成表層216。
[0053]接著，在表層216的內表面上形成分離膜300。作為分離膜300的形成方法，只要根 據分離膜300的種類使用適當的方法即可。
[0054](作用和效果）
[0055] 目前，包括滲透汽化膜、蒸汽滲透膜等氣體分離膜的整體型分離膜結構體中，因為 對滲透側（即、側面S3的外側)進行減壓，所以存在因水蒸汽膨脹而使壓力損失大幅增加的 問題。
[0056] 因此，本發明的發明人等進行了潛心研究，結果發現，整體型分離膜結構體中，整 體型基材、特別是支撐體中的氣體滲透阻力對水通量(每單位膜面積的水蒸汽滲透速度)造 成很大影響。
[0057] 本實施方式中，使支撐體211中的He滲透阻力低于8.3X107Pa ? sec/m2。由此，能夠 使整體型分離膜結構體100的水通量提高。
[0058]另外，在支撐體211的骨料中添加粗粒骨料或者在支撐體211的多孔質材料中添加 造孔材料，由此，能夠容易地調整支撐體211中的He滲透阻力。
[0059](其它實施方式）
[0060]以上說明了本發明的一個實施方式，但本發明并不限定于上述實施方式，可以在 不脫離發明的主旨的范圍內進行多種變更。
[0061 ] (A)上述實施方式中，基材主體210具有支撐體211、中間層215及表層216，也可以 不具有中間層215和表層216中的至少一者。基材主體210不具有中間層215和表層216這兩 者的情況下，分離膜300被配置在支撐體211的第一貫通孔TH1的內表面上。基材主體210不 具有表層216的情況下，分離膜300被配置在中間層215的內表面上。中間層215、表層216各 自可以為單層，也可以由多個層構成。
[0062] (B)上述實施方式中，支撐體211具有集水隔室Cw和排出流路214,也可以不具有集 水隔室〇和排出流路214。
[0063] (C)上述實施方式中，排出流路214的截面形狀為矩形，也可以為圓形、橢圓形、除 四邊形以外的多邊形等。
[0064] 實施例
[0065] 以下，說明本發明所涉及的整體型基材的實施例。但是，本發明并不限定于以下說 明的實施例。
[0066] (樣品No. 1~No .6的制作）
[0067]如下制作樣品No. 1~No. 6所涉及的整體型分離膜結構體。
[0068]首先，在平均粒徑30mi的氧化鋁100質量份中添加無機粘結劑20質量份，再加入 水、分散劑及增稠劑，進行混煉，由此，制備出多孔質材料。此時，樣品No. 3~No .5中，添加平 均粒徑lOOwii的粗粒氧化鋁20質量份。另外，樣品No. 6中，作為造孔材料，添加吸水聚合物2 質量份。
[0069] 接著，對制備的多孔質材料進行擠壓成型，由此，形成具有多個第一貫通孔和多個 第二貫通孔的支撐體的成型體。此時，樣品No.5中，更換擠壓成型機的噴嘴來變更各貫通孔 的內徑、貫通孔彼此的最短距離。
[0070] 接著，使用尖銳的夾具在支撐體的成型體內形成與第二貫通孔連接的排出流路。
[0071] 接著，在封孔部用的多孔質材料中添加有機粘合劑、燒結助劑、pH調整劑、表面活 性劑等來制作封孔部用漿料。接下來，在支撐體的成型體的兩端面貼附聚酯等膜，在膜的與 第二貫通孔對應的部分穿設出孔。之后，將支撐體的成型體的兩端部壓入放在容器中的封 孔部用漿料內，在第二貫通孔TH2的兩端部形成封孔部的成型體。由此，形成集水隔室。 [0072]接著，對支撐體的成型體進行燒成（1250°C、1小時)來制作支撐體。對于各樣品，各 準備(p30tnm和cplSOmm這樣2種。各樣品的支撐體中的He滲透阻力及第一貫通孔和第 二貫通孔的最短距離如表1所示。He滲透阻力是使用對制備的多孔質材料進行擠壓成型所 制作的管狀試驗片而測得的值。
[0073]接著，在氧化鋁中添加玻璃、水、粘合劑來制備中間層用漿料，通過使用中間層用 漿料的過濾法，在第一貫通孔的內表面上形成中間層的成型體。接下來，對中間層的成型體 進行燒成(950°C、3小時），由此，形成中間層。各樣品的中間層的厚度和He滲透阻力如表1所 示。用以下方法算出中間層中的He滲透阻力。首先，形成管狀支撐體，向支撐體的內部供給 氦氣，在3處測定氦氣流量和氦氣壓力損失，由該測定值算出每單位流速的壓力損失。接著， 在支撐體的內表面上形成中間層，由此，制作出管狀的帶中間層的支撐體。接著，向帶中間 層的支撐體的內部供給氦氣，在3處測定氦氣流量和氦氣壓力損失，由該測定值算出每單位 流速的壓力損失。接著，從帶中間層的支撐體中的每單位流速的壓力損失中減去支撐體中 的每單位流速的壓力損失，從而算出中間層中的每單位流速的壓力損失。接著，用中間層中 的每單位流速的壓力損失除以中間層的厚度來算出中間層中的He滲透阻力(Pas/m 2)。
[0074]接著，在二氧化鈦中添加粘合劑、水來制備表層用漿料，通過使用表層用漿料的過 濾法在中間層的內表面上形成表層的成型體。接下來，對表層的成型體進行燒成(950°C、3 小時），由此，形成表層。各樣品的表層的厚度和He滲透阻力如表1所示。用以下方法算出表 層中的He滲透阻力。首先，在帶中間層的支撐體的內表面上形成表層，由此，制作出管狀的 帶表層的支撐體。接著，向帶表層的支撐體的內部供給氦氣，在3處測定氦氣流量和氦氣壓 力損失，由該測定值算出每單位流速的壓力損失。接著，從帶表層的支撐體中的每單位流速 的壓力損失中減去支撐體中的每單位流速的壓力損失和中間層中的每單位流速的壓力損 失，從而算出表層中的每單位流速的壓力損失。接著，用表層中的每單位流速的壓力損失除 以表層的厚度來算出表層中的He滲透阻力(Pas/m 2)。
[0075]接著，對于以上制作的基材主體，測定透水量(每單位面積的水通量)和犯氣體滲 透量(每單位面積的N2滲透通量）。在測定N2氣體滲透量時，使滲透側為大氣壓以便抑制N2氣 體膨脹。測定結果如表1所示。
[0076]接著，使用國際公開第2010/134514號中記載的方法在表層的內表面上形成碳膜。 由此，形成過濾隔室。過濾隔室的直徑、即碳膜的內徑如表1所示。
[0077](水通量的測定）
[0078] 將各樣品所涉及的整體型分離膜結構體裝入分離裝置內，對滲透側進行減壓來進 行滲透汽化分離，由此，測定出水通量。具體而言，將整體型分離膜結構體裝入罐體內，一邊 用真空栗將集水隔室側減壓至lOTorr，一邊使乙醇水溶液(濃度50質量％、50°C)在過濾隔 室中反復流通。通過冷阱裝置冷卻并回收滲透的水蒸汽，由其質量和濃度算出水通量(每單 位膜面積的水滲透速度）。將算出結果示于表1。
[0079] 【表1】
[0081] 如表1所示，基材主體中，中間層和表層的厚度對水的滲透量(透水量）、N2滲透量 造成很大影響。這是因為中間層和表層的He滲透阻力大于支撐體的He滲透阻力。但是，中間 層和表層的厚度對水通量的值幾乎沒有影響，該水通量的值是對滲透側進行減壓通過滲透 汽化分離測得的。即，即使減薄中間層和表層的厚度，也很難使滲透汽化分離、蒸汽滲透分 離中的水通量提高。
[0082] 另一方面，比較樣品No. 1、2和樣品No. 3、4可知:對透水量、N2滲透量造成的影響小 的支撐體的He滲透阻力對水通量造成很大影響。原因是:對滲透側進行減壓的滲透汽化膜、 蒸汽滲透膜中，支撐體位置配置在絕對壓力低于中間層、表層的位置。在該處，氣體體積大 幅膨脹，所以支撐體部分的壓力損失的影響增大。進而，支撐體的壓力損失使中間層、表層 位置的絕對壓力上升，由此使氣體的膨脹減小，在中間層、表層位置，壓力損失相對減小。這 是目前尚屬未知的新見解。
[0083]具體而言，可知：優選使支撐體中的He滲透阻力低于8.3X107Pa ? sec/m2,特別優 選使支撐體中的He滲透阻力為5.6X107Pa ? sec/m2以下。
[0084] 通過添加粗粒骨料、造孔材料來增大支撐體的氣孔率、細孔徑，能夠降低He滲透阻 力。另外，通過減小過濾隔室和集水隔室的間隔，也能夠降低He滲透阻力。具體而言，只要減 小支撐體中的第一貫通孔和第二貫通孔的間隔或者減小第一貫通孔和第二貫通孔的內徑 即可。
[0085] 應予說明，因為減小第一貫通孔和第二貫通孔的間隔或者減小第一貫通孔和第二 貫通孔的內徑使每單位體積的分離膜的面積提高，所以能夠使分離膜的水滲透流量(kg/ h ?條)提尚。
[0086] 符號說明
[0087] 100整體型分離膜結構體
[0088] 200整體型基材
[0089] 210基材主體
[0090] 211支撐體
[0091] 215中間層
[0092] 216 表層
[0093] 300分離膜
[0094] TH1第一貫通孔
[0095] TH2第二貫通孔
【主權項】
1. 一種整體型分離膜結構體，包括： 支撐體，所述支撐體由多孔質材料構成，且形成有多個第一貫通孔和多個第二貫通孔， 第一密封部，所述第一密封部覆蓋所述支撐體的第一端面， 第二密封部，所述第二密封部覆蓋所述支撐體的第二端面， 用于滲透汽化法或蒸汽滲透法的分離膜，所述分離膜在所述多個第一貫通孔的內側形 成為筒狀； 所述多個第一貫通孔各自的兩端在所述第一密封部和所述第二密封部開口， 所述多個第二貫通孔各自的兩端被密封部件密封， 所述支撐體中的氦氣的滲透阻力低于8.3X107Pa · sec/m2。2. 根據權利要求1所述的整體型分離膜結構體，其中， 所述支撐體中的氦氣的滲透阻力為5.6X107Pa · sec/m2以下。3. 根據權利要求1或2所述的整體型分離膜結構體，其中， 所述多個第一貫通孔各自的內徑為2.5mm以下。4. 根據權利要求1~3中的任一項所述的整體型分離膜結構體，其中， 所述多個第一貫通孔中的各第一貫通孔和所述多個第二貫通孔中的各第二貫通孔的 最短距離為0.65mm以下。5. -種整體型分離膜結構體的制造方法，包括以下工序： 制備含有骨料的多孔質材料， 由所述多孔質材料形成具有多個第一貫通孔和多個第二貫通孔的支撐體， 對所述多個第二貫通孔各自的兩端開口進行密封， 在所述多個第一貫通孔的內側以筒狀形成用于滲透汽化法或蒸汽滲透法的分離膜； 所述支撐體中的氦氣的滲透阻力低于8.3X107Pa · sec/m2。6. 根據權利要求5所述的整體型分離膜結構體的制造方法，其中， 所述制備多孔質材料的工序中，通過在所述骨料中添加粗粒骨料和造孔材料中的至少 一者，將所述支撐體中的氦氣的滲透阻力調整為低于8.3 X 107Pa · sec/m2。7. -種脫水方法，包括以下工序： 通過將含水有機化合物液體供給到權利要求1~4中的任一項所述的整體型分離膜結 構體的所述多個第一貫通孔中，將水從所述含水有機化合物液體中分離出來。
【文檔編號】B01D63/00GK106029212SQ201580009163
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月27日
【發明人】寺西慎, 市川明昌, 鈴木秀之
【申請人】日本礙子株式會社