JPH04176303A - 液中溶存ガスの除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、−液体中の溶存ガスの除去方法に関するもの
であり、更に詳しくは、中空糸状疎水性カス透過膜を内
蔵する中空糸状疎水性ガス透過膜モジュールを使用した
液中溶存カスの除去方法に関する。

［従来の技術］ 一般に水中には酸素、窒素、二酸化炭素などの気体が溶
存しており、平衡状態に達している場合などは時間かた
っても無くなることがないのが普通であるが、水処理に
おいて、これらの溶存気体が悪影響を及ぼす場合も少な
くない。例えば、水の循環ラインにおいては水中の溶存
酸素か配管の接液内面の腐・蝕を促進する場合があり、
また超純水の製造ラインにおいては溶存二酸化炭素か超
純水水質を低下させる原因になり、場合に応じて薬品添
加や真空方式などによる脱気処理が行なわれている。し
かし、従来法である薬品処理による脱気は、薬品コスト
の問題、残存成分の問題などがあり、真空脱気にしても
装置および運転コスト面での制約があり、広い意味での
実用化に適した方法とは言い難かった。

これらの方法の他に、最近カス透過機能を有する疎水性
膜を用いて水中の溶存気体を除去するという脱気方法が
実用化されている。この方法は、シリコーンなどを素材
とする、ガス透過機能を有し、かつ水を通さない性質を
持った膜の表面または裏面に被処理液を流し、反対面を
減圧状態にすることにより、被処理液中の溶存気体のみ
を膜透過除去し、脱気するというものである。この方法
は、それまでの薬品添加法に見られた薬品残存物のよう
な問題も無く、真空脱気法等と比較しても装置か簡単と
なり運転コストも小さくなるという長所が認められてい
る。

疎水性ガス透過膜には一般的に平膜と中空糸膜の２種類
の形態の膜があり、状況に応じて使い分けがなされてい
る。−船釣に平膜モジュールにおいては洗浄性か良いな
どの利点があり、中空糸膜モジュールでは単位体積あた
りの充填膜面積が大きいという長所などがある。特に中
空糸膜では、構成部材か基本的に中空糸膜と接着剤、モ
ジュール容器たけであるため、不純物の溶出の可能性か
小さくなること、また、その単位体積あたりの充填膜面
積が平膜のモンユールに比べてかなり大きくすることか
可能であるためにモジュールおよび装置自身のコンパク
ト化が計れるなどのメリットが顕著であり、中空糸状疎
水性ガス透過膜モジュールによる液中の溶存カスの除去
は、ますます用途が拡大されつつある。

［発明か解決しようとする課題］ 液体中の溶存ガスを脱気するのに用いられる代表的な中
空糸状疎水性ガス透過膜モジュールの構造を図６に示す
。すなわち、多数の中空糸状疎水性ガス透過膜４は、そ
の両端部分に接着剤で固められた接着剤硬化部分５．５
−を有し、かつ各中空糸状疎水性ガス透過膜４の端面に
は中空糸膜開孔部２．２′を有し、容器３内部に収納さ
れた形状をなしている。一般に中空糸状疎水性ガス透過
膜モジュールを用いて供給液体の脱気を行なうとき、供
給液体はモジュールの供給液体入り口］から供給され、
中空糸膜開孔部２から中空糸状疎水性ガス透過膜４の内
部を通り、中空糸状疎水性ガス透過膜他端（中空糸膜開
孔部２−）へ送られる。

供給液体か中空糸状疎水性ガス透過膜内部を流れている
状態で、モジュール容器の溶存ガス排出口″　１０を真
空ポンプなどの減圧源へ接続し、中空糸状疎水性ガス透
過膜４の外側空間を減圧に保つことで、中空糸状疎水性
ガス透過膜内部を流れている供給液体中の溶存ガスを中
空糸状疎水性ガス透過膜を通って膜の外側の空間に移動
させ、脱気処理が行われる。そして、脱気処理された供
給液体は、脱気液として中空糸状疎水性ガス透過膜モジ
ュールの出口６から取り出される。

しかしながら、中空糸状疎水性ガス透過膜による脱気能
力は、膜の固有のガス透過能力もさることながら、膜表
裏間のガス分圧の差に大きく支配されるため、ガス透過
膜モジュ−ル容器の脱気能力を向上させるためには、膜
の透過側の真空度を高めることにより透過側のガス分圧
を小さ（するか、膜表面すなわちカス透過膜モジュール
へ供給する供給液体の圧力を高めることが必要となって
いる、しかし、真空度、供給圧力ともに、実用性を考慮
すると限度があり、今−歩の脱気性能の向上は困難とな
っている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の課題は、中空糸状疎水性ガス透過膜を内臓する
ガス透過膜モジュールを使用して液中の溶存ガスを除去
する脱気方法において、該中空糸状疎水性ガス透過膜の
片面に供給液体を流し、反対面側よりキャリアガスを流
すことにより該供給液体中の溶存ガスを除去することを
特徴とする液中溶存ガスの除去方法とすることにより達
成される。

本発明により供給液体中の溶存気体を除去するには、基
本的に従来の中空糸状疎水性ガス透過膜モジュールを使
用することができるか、本発明者らは鋭意検討の結果、
新規の運転方法を採用することで該中空糸状疎水性ガス
透過膜モジュールの脱気性能を大きく向上しうろことを
見出だした。

本発明の方法を用いて供給液体の脱気を行なう時は、図
１に示すように、供給液体はモジュールの供給液体入り
口１から供給され、中空糸膜開孔部２から中空糸状疎水
性カス透過膜４の内部を通り、中空糸膜開孔部２−へ送
られる。供給液体か中空糸状疎水性カス透過膜内部を流
れている状部て、モジュール容器のキャリアガス入り口
８から中空糸状疎水性ガス透過膜の束のまわりを通って
キャリアガス出口９ヘキヤリアガスを流し、この状態で
該キャリアガス出口９を真空ポンプなどの減圧源へ接続
することで、中空糸内部を流れる供給液体中の溶存気体
は膜の外側へ著しく良く透過し、高効率脱気が達成され
る。

従来の脱気方法においては、中空糸状疎水性ガス透過膜
の外側にはキャリアガスを流さず、空気が充満した状態
であり、透過ガスは徐々に中空糸外面から真空源の方向
に移動するが、透過ガスの移動流路には膜面を通して以
外の流体の流入は無く、均一に一定の真空度に減圧され
、脱気対象ガスの分圧も一定に保たれている。

脱気性能を向上させるにはこの透過側の脱気対象ガスの
分圧をできるだけ小さくすることが望まれるが、本発明
では図１に示すとおり、キャリアガス入り口８から出口
９へ向かってキャリアカスを流し、このキャリアカスに
より膜透過側空間の脱気対象カスを追い出し、該カスの
分圧を限りなくセロに近づけることかできる結果、脱気
性能を大幅に向上させることか可能となる。例えは水中
に含まれている酸素や炭酸カスを脱気したい場合は、本
発明のカス透過膜モジュールを用いてキャリアガスとし
て窒素を流すことにより膜の透過側の酸素および炭酸ガ
スの分圧はほとんとセロにすることができ、従来の図６
に示す方法と比べて脱気能力は大きく向上する。また、
酸素だけを除去したい場合などは、キャリアガスとして
炭酸カスなど、酸素を含まない適当なカスを使用するこ
とかできる。キャリアガスの流量は、目標とする溶存ガ
ス濃度により適宜決定することかできるか、好ましくは
非処理水体積流量の５０６から１０９６程度の流量（体
積流量）が適当である。

キャリアガスを流すことの意味は、中空糸状疎水性ガス
透過膜の透過側気相部の、脱気を目的とするガスの分圧
を低（することである。従来の方法では該気相部は真空
ポンプで減圧するだけで分圧を下げていたため、真空ポ
ンプの到達真空度に対応する分圧以下にすることは難し
かったが、適量以上のキャリアガスを流すことにより、
透過側気相部はほぼ完全にキャリアガスて置き変り、脱
気を目的とするガスの分圧を著しく小さくすることがで
き脱気性能を向上させることができる。さらにキャリア
ガスを流した状態で真空ポンプを併用すると、キャリア
ガスによる分圧低下効果と減圧による分圧低下効果がと
もに作用しあい、脱気を目的とするガスの分圧は限りな
く小さ（なり、脱気性能はさらに一層向上される。

また、この中空糸状疎水性ガス透過膜モジュールは、１
本でも本発明の方法により高い脱気性能を発現すること
かできるが、このモジュールを複数本連結して使用する
ことにより、脱気性能は著しく向上し、従来法との差異
は極めて明確になる。

また、このモジュールの連結方法については、直列方式
が最も好ましいが、並列方式を併用する方法も有効であ
−る。

本発明では、中空糸状疎水性カス透過膜の内側に供給液
体を供給し、中空糸状疎水性カス透過膜の外側にキャリ
アカスを流すのが一般的であるが、図２のように中空糸
状疎水性カス透過膜の外側に供給液体を供給し、内側に
キャリアカスを流すこともできる。

［実施例１−］ 内径０．７ｍｍ外径１．５ｍｍのポリスルホン支持膜の
外面にシリコーン系ポリマーをコーティングした中空糸
状疎水性ガス透過膜の外周に特開昭５３−３５６８’３
に示されている方法でポリエステル細糸を螺旋状に巻き
付け、この状態の該膜を２゜０００本束ねた後でケース
にいれ、両端をエポキシ接着剤で接着し、切断により両
端部に中空糸膜開孔部を有する、図３に示す形状のガス
透過膜モジュールを製作した。中空糸状疎水性ガス透過
膜の有効長は８００ｍｍである。

次に、このモジュールを用いて図４に示す装置を製作し
、脱気実験を行なった。図４はこの実験に用いた装置の
フロー図であり、供給液体１５を送液ポンプ１１で図３
の構造の脱気膜モジュール１３に供給し、中空糸状疎水
性カス透過膜の内部を流れ溶存気体を中空糸状疎水性ガ
ス透過膜外部へ除去した後、脱気水は処理水出口１６か
ら取り出される。中空糸状疎水性ガス透過膜の外表面側
空間は窒素ボンベ１４から流される窒素で満たされ、か
つ窒素出口９には真空ポンプ１２か連結され、中空糸状
疎水性ガス透過膜の外表面側空間は減圧窒素雰囲気を維
持されうる構造となっている。

次に、この装置を用いてこのモジュールの中空糸状疎水
性カス透過膜の内面に溶存酸素８．０ｐｐｍを含んだ、
温度２５°Ｃの供給水を流量５リットル／分で流し、同
時に窒素ガスを１０００ｃｃ／分の流量で真空ポンプの
併用により圧カフ０ｔｏｒｒに保ちながら中空糸状疎水
性ガス透過膜の外表面側に供給した。この状態で処理水
の溶存酸素濃度を測定したところ、１１−１３ｐｐであ
った。

［比較例］コ 実施例１で製作した脱気膜モジュールを用いて、図５に
示す脱気装置を製作した。

図５はこの実験に用いた装置のフロー図であり、供給液
体１５を送液ポンプ１１で図３の構造の脱気膜モジュー
ル１３に供給し、中空糸状疎水性カス透過膜の内部を流
れ溶存気体を中空糸状疎水性ガス透過膜外部へ除去した
後、脱気水は処理水出口１６から取り出される。中空糸
状疎水性ガス透過膜の外表面側空間はノズル９′に連結
された真空ポンプ１２により減圧窒素雰囲気を維持され
うる構造となっている。

次に、この装置を用いて、モジュールの中空糸状疎水性
ガス透過膜の内面に溶存酸素８．０ｐｐｍを含んだ、温
度２５°Ｃの供給水を流量５リツトル、２／分で流し、
同時に中空糸状疎水性ガス透過膜の外表面を真空ポンプ
を用いて圧カフ０ｔｏｒｒに保つことにより供給水中の
溶存酸素の除去を行った。この状態で処理水の溶存酸素
濃度を測定したところ、２．６ｐｐｍであった。

［効果］ 本発明により、中空糸状疎水性ガス透過膜を用いた脱気
膜モジュールの水中溶存ガスの脱気性能の向上か達成さ
れる。特に水中の溶存酸素の除去および炭酸カスの除去
に効果が太きい。

【図面の簡単な説明】

図１は、本発明の液中の溶存ガスの除去方法を実施する
ときに用い得る中空糸状疎水性ガス透過膜モジュールの
一例を表わす模式的断面図である。 図２は、本発明の液中の溶存ガスの除去方法を実施する
ときに用い得る中空糸状疎水性ガス透過膜モジュールの
別の一例を表わす模式的断面図である。図３は本発明の
実施例１および比較例１に使用した中空糸状疎水性ガス
透過膜モジュールの一部断面外観図である。図４は、実
施例１に使用した脱気装置のフロー説明図である。図５
は、比較例１に使用した脱気装置のフロー説明図である
。 図６は従来の液中溶存ガスの除去方法を実施するときに
用いられていた中空糸状疎水性ガス透過膜モジュールの
一例を表わす模式的断面図である。 各々の数字の示すものは下記のとおりである。 １：モジュール供給液体入り口 ２．２−：中空糸膜開孔部 ３：容器 ４：中空糸状疎水性ガス透過膜 ５．５−：接着剤硬化部分 ６：脱気液体出口 ８：キャリアガス入り口 ９：キャリアガス出口 ９′、ノズル １０：溶存ガス排出口 １１：送液ポンプ １２：真空ポンプ １−３；中空糸状疎水性ガス透過膜モジュール１−４二
窒素ボンベ １５：供給液体 １６：脱気処理水出口 １７：盲バルブ 特許出願人　　東　し　株　式　会　社＼　　　　　　
　　　　　９ 図　３ ／４ 図　５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空糸状疎水性ガス透過膜を内臓するガス透過膜
   モジュールを使用して液中の溶存ガスを除去する脱気方
   法において、該中空糸状疎水性ガス透過膜の片面に供給
   液体を流し、反対面側よりキャリアガスを流すことによ
   り該供給液体中の溶存ガスを除去することを特徴とする
   液中溶存ガスの除去方法。
2. （２）キャリアガス流路を減圧状態に保ちながらキャリ
   アガスを流すことを特徴とする請求項１に記載の液中溶
   存ガスの除去方法。
3. （３）キャリアガスが窒素または炭酸ガスであることを
   特徴とする請求項１に記載の液中溶存ガスの除去方法。