脫鹽處理膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于對海水等鹽水進行脫鹽的脫鹽處理膜。本發(fā)明提供能夠以較少能量將海水淡水化的脫鹽處理膜。所述脫鹽處理膜具備脫鹽膜、和與該脫鹽膜密合配置且接枝聚合有固體鹽的基材。
【專利說明】脫鹽處理膜
[0001]本申請以日本專利申請2012-214301 (申請日:2012年9月27日)為基礎，基于該申請而享有優(yōu)先利益。本申請通過參照該申請而包含該申請的全部內容。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及用于對海水等鹽水進行脫鹽的脫鹽處理膜。
【背景技術】
[0003]以往在海水淡水化方法中廣泛使用反滲透膜(R0膜)法。反滲透壓淡水化法(R0法)是對滲透膜沿滲透壓的反方向施加例如55個大氣壓，從而從約3.5重量％海水中提取淡水。
[0004]與RO法有關地已知，利用在疏水性高分子膜上直接接枝聚合有電解質單體的高分子電解質膜時，膜透過流量增大。
[0005]另一方面，脫鹽方法中也已知被稱為正滲透膜海水淡水化法(F0法)的方法。該方法利用與RO法同樣的滲透膜，在支撐層側配置比海水濃度高的碳酸銨水，不施加壓力，利用碳酸銨的滲透壓來引入淡水。其后，將碳酸銨溶液加熱到60°C，使其分解成二氧化碳和氨，從而從水中除去。由此獲得淡水。
[0006]另外，還存在具有離子性基團或非離子性基團的復合半透膜。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明預解決的課題是提供能夠以較少的能量將海水淡水化的脫鹽處理膜。
[0008]本實施方式的脫鹽處理膜具備脫鹽膜、和與該脫鹽膜密合配置且接枝聚合有固體鹽的基材。
[0009]通過上述構成，能夠不需要加熱處理地以較少的能量將海水淡水化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為表示實施方式的脫鹽處理膜的一個例子的圖。
[0011]圖2為表示試驗裝置的圖。
[0012]圖3為表示元件的構成的圖。
[0013]圖4為表示注射器試驗裝置的圖。
[0014]圖5為表不注射器試驗的結果的圖。
[0015]圖6為表示高壓試驗的結果的圖。
[0016]圖7為表示高壓試驗的結果的圖。
[0017]圖8為表示注射器試驗裝置的圖。
【具體實施方式】
[0018]下面，參照附圖對實施方式的脫鹽處理膜進行說明。[0019]實施方式的脫鹽處理膜具備脫鹽膜、和與該脫鹽膜密合配置且通過接枝聚合固定有固體鹽的基材。具體而言，如圖1所示，脫鹽處理膜I具備脫鹽膜2、和與該脫鹽膜2密合配置且通過接枝聚合固定有固體鹽3的基材4。
[0020]利用這種脫鹽處理膜從鹽水中提取出水(淡水)的脫鹽處理方法將脫鹽處理膜的脫鹽膜配置在鹽水側，將基材配置在淡水側。
[0021]通常的正滲透壓海水淡水化法基本上從海水中吸收淡水來進行回收。因此，使比海水鹽分濃度高的溶液位于與滲透膜的海水相反的一側，引起海水的水滲透過滲透膜所需要的滲透壓，從而使水移動到鹽分濃度高的溶液中。鹽以往使用了碳酸銨。
[0022]碳酸銨在水中的溶解度高，且在60°C下會分解而以氣體形式放出氨和二氧化碳，由此，殘留的水成為淡水。
[0023]實施方式中，代替上述鹽分濃度高的溶液，將接枝聚合而固定有固體鹽的基材與脫鹽膜密合地配置。即，在利用在脫鹽膜上密合地配置有上述基材的脫鹽處理膜進行脫鹽處理的方法中，脫鹽膜配置在海水側、基材配置在淡水側。此時，通過接枝聚合固定在基材上的固體鹽具有引起海水中的水滲透過脫鹽膜所需要的滲透壓的作用。另外，固體鹽因滲透過脫鹽膜的水而溶脹，但在一定溫度范圍內不會溶解。并且，固體鹽與基材接枝聚合，因此，不會從基材游離而穩(wěn)定地留在基材表面。其結果，從脫鹽膜滲透的水通過基材穩(wěn)定地移動到淡水側而被回收。也就是說，在使用鹽分濃度高的碳酸銨溶液的以往方法中需要下述操作:使?jié)B透膜滲透、使海水中的水移動到碳酸銨溶液中，然后在60 V以上的溫度下加熱將氨和二氧化碳以氣體形式放出。然而，在該實施方式中不需要加熱處理。另外，與以往進行的RO法相比，即使在施加相同大小的壓力的情況下，也可以以快的流速從鹽水生成淡水。另外，即使在施加低的壓力的情況下，也可以從鹽水生成淡水。因此，與以往相比，可以以低的能量將鹽水節(jié)省能量地淡水化。
[0024]脫鹽膜可以使用用作滲透膜的例如醋酸纖維素膜、聚酰胺膜等。脫鹽膜優(yōu)選具有45 μ m?250 μ m的厚度。
[0025]基材例如可以使用紙、棉、銅氨纖維、人造絲、銅氨人造絲等纖維素膜、布、樹脂膜。其中，優(yōu)選能夠防止加壓下脫鹽膜損傷的濾紙等柔軟的紙或無紡布?；膬?yōu)選具有Iym?ΙΟΟμπι的厚度。另外，也可以將珠狀的樹脂用作基材。這種情況下，所使用的樹脂可以為例如聚苯乙烯、聚乙烯、纖維素、纖維素、以及加工纖維素等能夠進行接枝聚合的樹脂。接枝聚合有固體鹽的基材稱為“接枝基材”。
[0026]接枝聚合在基材上的聚合物能夠在之后加工成固體鹽，只要對淡水顯示出不溶性即可。進行了聚合的聚合物可以是鹽形式，處于鹽形式的聚合了的聚合物可以熔解成固體鹽。例如，固體鹽可以為有機鹽。有機鹽例如可以舉出丙烯酸鈉、丙烯酸鉀等丙烯酸鹽，例如可以舉出甲基丙烯酸鈉、甲基丙烯酸鉀等甲基丙烯酸鹽、磺酸鹽以及季銨鹽等?；睦鐬闊o紡布時，接枝聚合的方式為接枝聚合在該纖維上。
[0027]固體鹽在基材上的接枝率例如可以為2%?50%。接枝率根據基材不同而異，例如在為無紡布時，優(yōu)選為2%?5%。
[0028]在此，所謂“接枝率”是基材接枝聚合前后的重量比，其表示對基材進行了接枝聚合后增加的重量。
[0029]為了使海水的鹽濃度更加提高，優(yōu)選使固體鹽在基材上的接枝率對基材充分增大。然而，如果接枝率過于增大，有時也會引起堵塞。即，接枝率與基材的透過水量存在權衡的關系。
[0030]接枝基材與脫鹽膜的密合可以以不妨礙存在于接枝基材和脫鹽膜這兩者的孔中的液體通過的方式來實現。例如可以通過利用粘接劑在周邊部的粘接和粘貼、利用框架等支撐體的按壓、利用網的密合，以及可以通過僅僅配置并在高壓下壓接來密合。
[0031]另外，在使接枝基材與脫鹽膜密合時，只要膜沒有問題，就優(yōu)選使其在高壓下配置在脫鹽膜的活性層側。
[0032]在實施方式中，鹽水例如為海水。所處理的鹽水的鹽濃度例如可以為0.5%?5%。
[0033]在實施方式中，優(yōu)選使淡水預先與基材側接觸。通過使淡水與基材側接觸，與基材接枝聚合了的固體鹽預先因淡水而溶脹，有助于鹽水的水所引起脫鹽膜的滲透，從而能夠縮短脫鹽處理時間。
[0034]在實施方式中，可以根據需要從鹽水側向脫鹽處理膜施加壓力。
[0035]在將實施方式用于脫鹽處理時，例如可以在密閉處理容器中，以脫鹽處理膜的兩面分別與海水和淡水相接的方式配置來使用。密閉處理容器的形狀可以是矩形、圓柱形、圓錐形、棱柱形、棱錐形等中空的各種形狀。
[0036]例I
[0037](I)固體鹽在基材上的接枝聚合
[0038]使用濾紙(桐山漏斗用N0.5B,40(j5mm)作為基材，在該濾紙上接枝聚合丙烯酸，進行堿處理形成丙烯酸鹽作為固體鹽。詳細內容如下進行。
[0039]將濾紙(桐山漏斗用N0.5B,404)mm)放入玻璃管中，脫氣后用気氣置換。以該狀態(tài)在室溫下對聚苯乙烯珠照射吸收射線量為15kGy、來自鈷60的Y射線。在該玻璃管中添加經氬氣充氣而脫氣的丙烯酸水溶液(50重量％)。接著，封閉玻璃管，在30°C下保持5小時。用精制水洗滌所得的進行了接枝聚合的濾紙。由40°C下真空干燥后的進行了接枝聚合的濾紙重量計算出接枝率為3.6%。經加工的濾紙置于lmol/L的NaOH中一夜，其后邊沖洗純水邊洗滌2小時以上，從而獲得接枝有固體鹽的基材。將其用于以后的實驗。
[0040](2)淡水中的高壓試驗
[0041]使用上述(I)中制作的接枝有固體鹽的基材進行高壓試驗。
[0042]高壓試驗如圖2那樣進行。試驗裝置31具備主要的第I配管LI。第I連接端子32安裝在第I配管LI的左端。元件33通過導入管38與第I連接端子32連接。在一端安裝有泵(未圖示)的第2配管L2與導入管38連接。第2連接端子35安裝在第I配管LI的右端附近。壓力計34安裝在第1、第2連接端子32、35之間的第I配管LI上。第3配管L3與第2連接端子35連接，且第I壓力釋放閥36安裝在第3配管L3上。第2壓力釋放閥37通過第2連接端子35安裝在右端側的第I配管LI上。
[0043]將元件33的構成示于圖3。元件33具備第I支撐構件41和與該支撐構件41的下方相向配置的第2支撐構件43。第I支撐構件41上下貫穿地形成與圖2的導入管38連通的流路47。在第I支撐構件41的下表面以包圍流路47的開口的方式安裝有起墊片作用的0環(huán)44。第2支撐構件43從上部側上下貫穿地形成篩板42和流路48。脫鹽膜45和濾紙46在第2支撐構件43的篩板42上按該順序配置。以該狀態(tài)將第I支撐構件41下表面搭接固定在第2支撐構件43上表面，由此在第I支撐構件41的流路47與第2支撐構件43的流路48之間配置有脫鹽膜45和濾紙46。流入到第I支撐構件41的流路48的水從脫鹽膜45和濾紙46通過流入到篩板42，其后，由從流路48的底部向第2支撐構件43的外部開口的流出口排出，測定流量。需要說明的是，空白試驗中，在元件內沒有配置濾紙。
[0044]如圖3所示，實驗中，使純水從泵流到試驗裝置31的元件33中，調節(jié)泵以及第I壓力開放閥和第2壓力開放閥，以使得滲透壓為IMPa。滲透膜使用為RO膜的日東電工制ES20。
[0045]將結果示于表1。在30分鐘的水透過后，以5分鐘流過的水的量為流量，進行5次測定求得平均值。流量是測定經過篩板42流出到第2支持構件43外部的水的量而獲得的。
[0046]表1
【權利要求】
1.一種脫鹽處理膜，其具備脫鹽膜、和與該脫鹽膜密合配置且通過接枝聚合固定有固體鹽的基材。
2.根據權利要求1所述的脫鹽處理膜，其中，所述固體鹽為有機鹽。
3.根據權利要求1所述的脫鹽處理膜，其中，所述有機鹽選自丙烯酸鹽、甲基丙烯酸鹽、磺酸鹽和季銨鹽。
4.根據權利要求1所述的脫鹽處理膜，其中，固體鹽對所述通過接枝聚合形成的基材的接枝率為2%?50%。
5.根據權利要求1所述的脫鹽處理膜，其中，所述通過接枝聚合固定有固體鹽的基材是鍵合有聚丙烯酸鈉的接枝鏈的基材。
6.根據權利要求1所述的脫鹽處理膜，其中，所述基材選自纖維素、布和樹脂膜。
7.根據權利要求6所述的脫鹽處理膜，其中，所述纖維素是紙。
【文檔編號】B01D71/78GK103691332SQ201310409260
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權日:2012年9月27日
【發(fā)明者】佐野健二, 辻秀之, 山田有紗, 松井明洋, 前川康成, 長谷川伸, 澤田真一 申請人:株式會社東芝