申请日2016.03.11
公开(公告)日2017.11.28
IPC分类号B01D69/10; B01D69/12; B01D71/48; C02F3/12; D21H13/24
摘要
本发明的目的在于实现强度高、与框架材料的粘合强度及半透膜用支撑体的涂布面与非涂布面的粘合强度优异、与半透膜的粘合性也优异的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体、以及提供耐冲击、与框架材料的粘合性良好、半透膜用支撑体的熔接部分与半透膜的粘合性也良好的膜分离活性污泥处理用过滤膜和使用该过滤膜构成的模块。在所述膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体中，所述半透膜用支撑体包含：拉伸聚酯纤维;以及作为粘合剂纤维的未拉伸聚酯纤维和芯鞘型聚酯复合纤维。
权利要求书
1.一种膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其特征在于，所述膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体包含：拉伸聚酯纤维;以及作为粘合剂纤维的未拉伸聚酯纤维和以玻璃化转变温度40～80℃的共聚聚酯为鞘部的芯鞘型聚酯复合纤维。
2.根据权利要求1所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其特征在于，通过示差扫描热分析求出来源于芯鞘型聚酯复合纤维的玻璃化转变温度。
3.根据权利要求1或2所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其特征在于，相对于半透膜用支撑体所含的纤维整体，粘合剂纤维的含量为30～60质量%，芯鞘型聚酯复合纤维的含量为20～40质量%。
4.一种膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其特征在于，所述膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体是多层无纺布，所述多层无纺布包含：拉伸聚酯纤维;以及作为粘合剂纤维的未拉伸聚酯纤维和以共聚聚酯为鞘部的芯鞘型聚酯复合纤维，并且具有第一表面层和第二表面层，所述第一表面层包含作为粘合剂纤维的未拉伸聚酯纤维和芯鞘型聚酯复合纤维，所述第二表面层仅包含未拉伸聚酯纤维作为粘合剂纤维。
5.根据权利要求4所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其特征在于，芯鞘型聚酯复合纤维的鞘部是玻璃化转变温度40～80℃的共聚聚酯。
6.根据权利要求4或5所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其特征在于，在第一表面层中，相对于第一表面层所含的纤维整体，粘合剂纤维的含量为20～60质量%，芯鞘型聚酯复合纤维的含量为5～40质量%。
7.根据权利要求4～6中任意一项所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其特征在于，在第二表面层中，相对于第二表面层所含的纤维整体，粘合剂纤维的含量为20～60质量%。
8.一种膜分离活性污泥处理用过滤膜，其特征在于，在权利要求1～7中任意一项所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体上设有半透膜。
9.一种模块，其特征在于，所述模块是使用权利要求8所述的膜分离活性污泥用过滤膜构成的。
10.根据权利要求9所述的模块，其特征在于，所述模块是从由平膜型模块、管型模块和圆筒型模块构成的组中选择的至少一种。
说明书
膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体、过滤膜和模块
技术领域
本发明涉及膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体、过滤膜和模块。
背景技术
在海水的淡化、净水器、食品的浓缩、废水处理、血液过滤所代表的医疗用、半导体清洗用的超纯水制造等领域中，广泛使用半透膜。作为半透膜的分离功能层，由纤维素系树脂、聚砜系树脂、聚丙烯腈系树脂、氟系树脂、聚酯系树脂等多孔性树脂构成。可是，由于这些多孔性树脂单独情况下的机械强度差，因此使用在由无纺布或织布等纤维基材构成的半透膜用支撑体的单面上设置半透膜而得到的作为复合体形态的过滤膜。在半透膜用支撑体中，将设置有半透膜的面称为“涂布面”。
作为所述半透膜和过滤膜的一种使用形态，可以列举膜分离活性污泥处理法(Membrane Bioreactor，MBR)。由于在处理有机性污水时，处理水质稳定并且容易维持管理，所以膜分离活性污泥处理法得到广泛普及。在膜分离活性污泥处理法中，将污水中的杂质除去后，在生物处理槽(曝气槽)中用活性污泥将污水中的有机物质分解除去，利用浸渍设置在生物处理槽中的浸渍式膜分离装置将混合液固液分离，把透过的过滤液作为处理水放出。这种膜分离装置中的膜分离部，由于在使用中泥沙等无机物、污泥、其他固体物质激烈碰撞、以及为向活性污泥供给氧气和防止堵塞而进行曝气操作所造成的气泡与膜面激烈碰撞，因此要求具备能足够耐受所述的冲击的强度。
此外，过滤膜以模块化的方式使用。片状的过滤膜的代表性的模块，是平膜型模块和螺旋型模块。管状的过滤膜的代表性的模块，是管型/圆筒型模块(例如参照非专利文献1)。在平膜型模块中，将过滤膜粘合固定在由聚丙烯或丙烯腈(Acrylonitrile)-丁二烯(Butadiene)-苯乙烯(Styrene)共聚合成树脂(ABS树脂)等树脂构成的框架材料上使用。向框架材料的粘合固定，通常进行加热熔接处理、超声波熔接处理等。特别是近年来从装置的简便性出发，用超声波熔接处理进行加工的事例逐渐增多。可是，以往的半透膜用支撑体未考虑向框架材料的粘合，产生粘合性差、框架材料和半透膜用支撑体会简单剥离、以及使用中过滤膜从框架材料脱落等问题。
作为通常的半透膜用支撑体，可以列举聚苯乙烯、聚丙烯等包含烯烃纤维的半透膜用支撑体。例如，公开有对以聚丙烯为芯材且以聚苯乙烯为鞘材的复合纤维进行热处理而得到的半透膜用支撑体(例如参照专利文献1)、以及在表面具有由聚丙烯单纤维形成的无纺布层的半透膜用支撑体(例如参照专利文献2)等。如果将在包含烯烃纤维的半透膜用支撑体上设置了半透膜的过滤膜通过超声波熔接处理粘合到框架材料上，则尽管粘合了，但是半透膜用支撑体与框架材料的粘合性不够充分。
此外，在管型/圆筒型模块中，使用管状基体或芯棒，将侧缘部彼此局部重叠，将带状半透膜用支撑体卷成螺旋状，通过行加热熔接处理、超声波熔接处理等对重叠的部分进行熔接，制造管状半透膜用支撑体，将在所述管状半透膜用支撑体的外部或内部设有半透膜的过滤膜多个集束后形成模块。由于将带状半透膜用支撑体卷成螺旋状，所以在重叠的部分，将半透膜用支撑体的涂布面与作为涂布面的反面的非涂布面熔接。由于包含烯烃纤维的半透膜用支撑体容易熔接，所以半透膜用支撑体的涂布面与非涂布面的粘合强度优异，容易制造管状半透膜用支撑体。可是，由于半透膜用支撑体重叠熔接的部分出现膜化，所以半透膜难以深入膜化了的部分，半透膜和半透膜用支撑体的粘合性不足，半透膜会出现剥离。
作为另外的通常的半透膜用支撑体，可以列举包含拉伸聚酯纤维和粘合剂聚酯纤维的半透膜用支撑体。例如，已经公开了包含拉伸聚酯纤维和芯鞘型聚酯复合纤维的半透膜用支撑体(例如参照专利文献3)，包含拉伸聚酯纤维、聚烯烃纤维和鞘部的融点为120℃以上150℃以下的芯鞘型聚酯复合纤维的半透膜用支撑体(例如参照专利文献4)，包含拉伸聚酯纤维、未拉伸聚酯纤维和鞘部的融点为125℃以上160℃以下的芯鞘型聚酯复合纤维的半透膜用支撑体(例如参照专利文献5)等。
在专利文献3中公开的半透膜用支撑体，通过包含拉伸聚酯纤维和芯鞘型聚酯复合纤维，尽管达成了强度和质地变好的效果，但是对与框架材料的粘合强度、管状半透膜用支撑体的半透膜和半透膜用支撑体的粘合性没有任何研究。
在专利文献4中评价了利用200℃的加热熔接处理将半透膜用支撑体粘合在框架材料上。此外，通过使半透膜用支撑体包含聚烯烃纤维，提高与框架材料的粘合强度。可是，如上所述，如果通过超声波熔接处理粘合包含烯烃纤维的半透膜用支撑体和框架材料，则尽管进行了粘合，但是半透膜用支撑体与框架材料的粘合性不足。
按照专利文献5的半透膜用支撑体，通过包含鞘部的融点为125℃以上160℃以下的芯鞘型聚酯复合纤维，能够保证足够的强度并且能够将无纺布的通气度设定在特定范围，达成了能够抑制制膜时宽度的收缩和皱褶的发生的效果。此外，通过并用未拉伸聚酯纤维，达成了提高强度的效果。可是，本发明的发明人在研究时发现，对于包含拉伸聚酯纤维、未拉伸聚酯纤维和鞘部的融点为125℃以上160℃以下的芯鞘型聚酯复合纤维的半透膜用支撑体，有时与框架材料的粘合性不足。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2001-17842号
专利文献2：日本专利公开公报特开昭56-152705号
专利文献3：日本专利公开公报特开2010-194478号
专利文献4：日本专利公开公报特开2012-101213号
专利文献5：日本专利公开公报特开2013-220382号
非专利文献
非专利文献1：下水道膜処理技術会議編，“下水道への膜処理技術導入のためのガイドライン”，第二版，[online]，平成23年3月，[平成28年1月6日检索]，互联网
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的目的是提供能够实现强度高、与框架材料的粘合强度以及半透膜用支撑体的涂布面与非涂布面的粘合强度优异、与半透膜的粘合性也优异的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，并且提供耐冲击、与框架材料的粘合性良好、半透膜用支撑体的熔接部分与半透膜的粘合性也良好的膜分离活性污泥处理用过滤膜和使用所述过滤膜的模块。
解决技术问题的技术方案
为了解决所述问题，本发明人专心研究的结果，发现了下述的发明。
(1)一种膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其中，所述膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体包含：拉伸聚酯纤维;以及作为粘合剂纤维的未拉伸聚酯纤维和以玻璃化转变温度40～80℃的共聚聚酯为鞘部的芯鞘型聚酯复合纤维。
(2)根据上述(1)所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其中，通过示差扫描热分析求出来源于芯鞘型聚酯复合纤维的玻璃化转变温度。
(3)根据上述(1)或(2)所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其中，相对于半透膜用支撑体所含的纤维整体，粘合剂纤维的含量为30～60质量%，芯鞘型聚酯复合纤维的含量为20～40质量%。
(4)一种膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其中，所述膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体是多层无纺布，所述多层无纺布包含：拉伸聚酯纤维;以及作为粘合剂纤维的未拉伸聚酯纤维和以共聚聚酯为鞘部的芯鞘型聚酯复合纤维，并且具有第一表面层和第二表面层，所述第一表面层包含作为粘合剂纤维的未拉伸聚酯纤维和芯鞘型聚酯复合纤维，所述第二表面层仅包含未拉伸聚酯纤维作为粘合剂纤维。
(5)根据上述(4)所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其中，芯鞘型聚酯复合纤维的鞘部是玻璃化转变温度40～80℃的共聚聚酯。
(6)根据上述(4)或(5)所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其中，在第一表面层中，相对于第一表面层所含的纤维整体，粘合剂纤维的含量为20～60质量%，芯鞘型聚酯复合纤维的含量为5～40质量%。
(7)根据上述(4)～(6)中任意一项所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，其中，在第二表面层中，相对于第二表面层所含的纤维整体，粘合剂纤维的含量为20～60质量%。
(8)一种膜分离活性污泥处理用过滤膜，其在上述(1)～(7)中任意一项所述的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体上设有半透膜。
(9)一种模块，其是使用上述(8)所述的膜分离活性污泥用过滤膜构成的。
(10)根据上述(9)所述的模块，其中，所述模块是从由平膜型模块、管型模块和圆筒型模块构成的组中选择的至少一种。
发明效果
本发明的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，由于强度高、与框架材料的粘合强度以及半透膜用支撑体的涂布面与非涂布面的粘合强度优异、与半透膜的粘合强度也优异，所以通过采用本发明的膜分离活性污泥处理用半透膜用支撑体，能提供耐冲击、与保持半透膜的框架材料的粘合性良好、半透膜用支撑体的熔接部分与半透膜的粘合性也良好的膜分离活性污泥处理用过滤膜及使用所述过滤膜的模块。
