[go: up one dir, main page]

CN118843506A - 膜分离系统及膜分离装置的运转方法 - Google Patents

膜分离系统及膜分离装置的运转方法 Download PDF

Info

Publication number
CN118843506A
CN118843506A CN202380022081.2A CN202380022081A CN118843506A CN 118843506 A CN118843506 A CN 118843506A CN 202380022081 A CN202380022081 A CN 202380022081A CN 118843506 A CN118843506 A CN 118843506A
Authority
CN
China
Prior art keywords
organic compound
membrane
membrane separation
content
aqueous solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202380022081.2A
Other languages
English (en)
Inventor
小川知哉
木村直道
平井智也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
Publication of CN118843506A publication Critical patent/CN118843506A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/028—Molecular sieves
    • B01D71/0281—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/22—Controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/14—Dynamic membranes
    • B01D69/141—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
    • B01D69/148—Organic/inorganic mixed matrix membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/70—Polymers having silicon in the main chain, with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/701—Polydimethylsiloxane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/14—Pressure control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2688—Biological processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

提供适于抑制透过流体中的有机化合物的含有率降低的膜分离系统。本发明的膜分离系统100具备膜分离装置10。膜分离装置10具有分离膜11和被分离膜11隔开的供给空间及透过空间。在包含挥发性的有机化合物C的水溶液S被供给至供给空间且透过空间被减压时，分离膜11将水溶液S分离为有机化合物C的含有率比水溶液S高的透过流体80和有机化合物C的含有率比水溶液S低的非透过流体81。在选自由条件(A1)～(A3)组成的组中的至少1个条件成立时，膜分离系统100执行使透过空间的压力上升的升压操作。

Description

膜分离系统及膜分离装置的运转方法
技术领域
本发明涉及膜分离系统以及膜分离装置的运转方法。
背景技术
已开发了通过利用微生物使葡萄糖等碳源发酵来制造醇等挥发性有机化合物(发酵物)的方法。碳源的发酵例如在水溶液中进行。在该方法中，若水溶液中的发酵物的含有率上升，则有时基于微生物的发酵停止。在该情况下，为了连续地进行基于微生物的发酵物的制造，需要在发酵的同时从水溶液分离发酵物。
作为从包含挥发性的有机化合物的水溶液分离该有机化合物的方法的一例，可举出使用了分离膜的渗透气化法(pervaporation法(渗透蒸发法))。渗透气化法适于从包含各种物质的水溶液分离出挥发性的有机化合物。有效利用该特长，通过将进行渗透气化法的膜分离装置与制造发酵物的发酵槽组合，由此能够连续地制造发酵物。例如，专利文献1公开了将膜分离装置与发酵槽组合而成的膜分离系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-161987号公报
发明内容
发明所要解决的课题
若使膜分离装置连续运转，则在被导入于膜分离装置的水溶液中，有时有机化合物的含有率降低。该含有率的降低在水溶液为在发酵槽中制备的发酵液的情况下显著发生。若水溶液中的有机化合物的含有率降低，则存在透过流体中的有机化合物的含有率大幅降低的倾向。
在膜分离系统中，有时利用使液体的透过流体相分离为水相和有机相的分离槽。但是，透过流体中的有机化合物的含有率降低的情况下，在分离槽中，难以进行透过流体的相分离。进而，在膜分离系统具备用于使气体的透过流体冷却而冷凝的冷凝部的情况下，如果透过流体中的有机化合物的含有率降低，则不仅冷凝的能量效率降低，而且根据情况，还存在在冷凝部的内部透过流体发生冻结的情况。像这样，因透过流体中的有机化合物的含有率降低而会在膜分离系统的运转中产生问题。
因此，本发明的目的在于提供一种适于抑制透过流体中的有机化合物的含有率降低的膜分离系统。
用于解决课题的手段
本发明提供一种膜分离系统，其具备膜分离装置，其中，
上述膜分离装置具有分离膜、和被上述分离膜隔开的供给空间及透过空间，
在包含挥发性的有机化合物的水溶液被供给至上述供给空间且上述透过空间被减压时，上述分离膜将上述水溶液分离为上述有机化合物的含有率比上述水溶液高的透过流体、和上述有机化合物的含有率比上述水溶液低的非透过流体，
在选自由下述条件(A1)～(A3)组成的组中的至少1个条件成立时，上述膜分离系统执行使上述透过空间的压力上升的升压操作。
(A1)被供给至上述供给空间的上述水溶液中的上述有机化合物的含有率低于第1设定值。
(A2)上述透过流体中的上述有机化合物的含有率低于第2设定值。
(A3)上述非透过流体中的上述有机化合物的含有率低于第3设定值。
此外，本发明还提供一种膜分离装置的运转方法，上述膜分离装置具有分离膜、和被上述分离膜隔开的供给空间及透过空间，其中，
在包含挥发性的有机化合物的水溶液被供给至上述供给空间且上述透过空间被减压时，上述分离膜将上述水溶液分离为上述有机化合物的含有率比上述水溶液高的透过流体、和上述有机化合物的含有率比上述水溶液低的非透过流体，
上述运转方法包括：在选自由下述条件(A1)～(A3)组成的组中的至少1个条件成立时，执行使上述透过空间的压力上升的升压操作。
(A1)被供给至上述供给空间的上述水溶液中的上述有机化合物的含有率低于第1设定值。
(A2)上述透过流体中的上述有机化合物的含有率低于第2设定值。
(A3)上述非透过流体中的上述有机化合物的含有率低于第3设定值。
发明效果
根据本发明，能够提供适于抑制透过流体中的有机化合物的含有率降低的膜分离系统。
附图说明
[图1]是本实施方式的膜分离系统的概略构成图。
[图2]是示出膜分离装置的一例的概略截面图。
[图3]是膜分离装置所具备的分离膜的概略截面图。
[图4]是示出膜分离装置的另一例的概略截面图。
[图5]是示出测定例1～5的结果的图。
[图6]是示出测定例6～8的结果的图。
具体实施方式
本发明的第1方式涉及的膜分离系统是具备膜分离装置的膜分离系统，其中，
上述膜分离装置具有分离膜、和被上述分离膜隔开的供给空间及透过空间，
在包含挥发性的有机化合物的水溶液被供给至上述供给空间且上述透过空间被减压时，上述分离膜将上述水溶液分离为上述有机化合物的含有率比上述水溶液高的透过流体、和上述有机化合物的含有率比上述水溶液低的非透过流体，
在选自由下述条件(A1)～(A3)组成的组中的至少1个条件成立时，上述膜分离系统执行使上述透过空间的压力上升的升压操作。
(A1)被供给至上述供给空间的上述水溶液中的上述有机化合物的含有率低于第1设定值。
(A2)上述透过流体中的上述有机化合物的含有率低于第2设定值。
(A3)上述非透过流体中的上述有机化合物的含有率低于第3设定值。
在本发明的第2方式中，例如，第1方式涉及的膜分离系统在执行了上述升压操作之后，在选自由下述条件(B1)～(B3)组成的组中的至少1个条件成立时，执行使上述透过空间的压力降低的减压操作。
(B1)被供给至上述供给空间的上述水溶液中的上述有机化合物的含有率高于第4设定值。
(B2)上述透过流体中的上述有机化合物的含有率高于第5设定值。
(B3)上述非透过流体中的上述有机化合物的含有率高于第6设定值。
在本发明的第3方式中，例如，第1或第2方式涉及的膜分离系统还具备用于贮藏向上述膜分离装置供给的上述水溶液的罐。
在本发明的第4方式中，例如，第3方式涉及的膜分离系统还具备连接于上述膜分离装置、且用于从上述膜分离装置排出上述非透过流体的非透过流体排出路径，上述非透过流体排出路径连接于上述罐。
在本发明的第5方式中，例如，在第3或第4方式涉及的膜分离系统中，上述有机化合物是微生物生成的发酵物，上述罐是用于生成上述有机化合物的发酵槽。
在本发明的第6方式中，例如，第1～第5方式中的任一项涉及的膜分离系统还具备分离槽，上述分离槽用于使液体的上述透过流体相分离为包含水作为主成分的水相、和上述有机化合物的含有率比上述水相高的有机相。
在本发明的第7方式中，例如，在第1～第6方式中的任一项涉及的膜分离系统中，上述分离膜具有包含疏水性材料的分离功能层。
在本发明的第8方式中，例如，在第7方式涉及的膜分离系统中，上述疏水性材料包含具有硅氧烷键的化合物。
在本发明的第9方式中，例如，在第7或第8方式涉及的膜分离系统中，上述分离功能层包含：包含上述疏水性材料的基质；和分散于上述基质的填料。
在本发明的第10方式中，例如在第9方式涉及的膜分离系统中，上述填料包含沸石。
在本发明的第11方式中，例如，在第1～第10方式中的任一项涉及的膜分离系统中，上述有机化合物为选自由醇、酮及酯组成的组中的至少1者。
在本发明的第12方式中，例如，在第1～第11方式中的任一项涉及的膜分离系统中，上述有机化合物为正丁醇。
本发明的第13方式涉及的膜分离装置的运转方法中，上述膜分离装置具有分离膜、和被上述分离膜隔开的供给空间及透过空间，其中，
在包含挥发性的有机化合物的水溶液被供给至上述供给空间且上述透过空间被减压时，上述分离膜将上述水溶液分离为上述有机化合物的含有率比上述水溶液高的透过流体、和上述有机化合物的含有率比上述水溶液低的非透过流体，
上述运转方法包括：在选自由下述条件(A1)～(A3)组成的组中的至少1个条件成立时，执行使上述透过空间的压力上升的升压操作，
(A1)被供给至上述供给空间的上述水溶液中的上述有机化合物的含有率低于第1设定值。
(A2)上述透过流体中的上述有机化合物的含有率低于第2设定值。
(A3)上述非透过流体中的上述有机化合物的含有率低于第3设定值。
以下，对本发明的详细内容进行说明，但以下的说明并非旨在将本发明限制于特定的实施方式。
[膜分离系统]
如图1所示，本实施方式的膜分离系统100具备膜分离装置10。膜分离装置10具有分离膜和被该分离膜隔开的供给空间及透过空间。膜分离装置10是在其运转时使用分离膜对包含挥发性的有机化合物C的水溶液S进行膜分离的装置。
膜分离装置10所具有的分离膜在水溶液S被供给至供给空间且透过空间被减压时，能够将水溶液S分离为透过流体和非透过流体。分离膜是使水溶液S中所含的有机化合物C优先透过的膜。因此，被分离膜分离的透过流体的有机化合物C的含有率比水溶液S高。另一方面，非透过流体的有机化合物C的含有率比水溶液S低。需要说明的是，如后所述，有机化合物C可以是微生物使碳源发酵而生成的发酵物，也可以是微生物生成的正丁醇等醇(生物醇，特别是生物丁醇)。即，水溶液S可以是包含作为发酵物的有机化合物C的发酵液。
膜分离系统100具备膜分离装置10并且还具备罐20。罐20贮藏向膜分离装置10供给的水溶液S。罐20典型的是用于通过基于微生物的碳源的发酵来生成有机化合物C的发酵槽。
膜分离系统100还可以具备用于使气体的透过流体冷凝的冷凝部30、和减压装置40。在冷凝部30配置有例如用于冷却透过流体的热交换器。热交换器例如是在防冻液等冷却介质与透过流体之间产生热交换的气-液热交换器。在冷凝部30中，透过流体被热交换器冷却，由此形成液体的透过流体。冷凝部30可以具备用于贮藏液体的透过流体的罐。
减压装置40例如能够通过冷凝部30来对膜分离装置10的透过空间内进行减压。减压装置40优选为真空泵等真空装置。真空泵典型的是气体输送式的真空泵，可举出往复运动式的真空泵、旋转式的真空泵等。作为往复运动式的真空泵，可举出隔膜型、摆动活塞型的真空泵。作为旋转式真空泵，可举出：液封泵；油旋转泵(旋转泵)；机械增压泵；罗茨型、爪型、螺杆型、涡轮型、涡旋型等各种干式泵，等等。作为减压装置40的泵也可以具备用于使转速等变化的可变速机构。可变速机构的例子是对泵的马达进行驱动的逆变器。通过利用可变速机构控制泵的转速等，由此能够适当地调整膜分离装置10的透过空间的压力。
膜分离系统100还可以具备用于使在冷凝部30冷凝的透过流体相分离的分离槽35。例如，在分离槽35中，若将液体的透过流体静置，则透过流体相分离为包含水作为主成分的水相、和有机化合物C的含有率高于该水相的有机相。需要说明的是，“主成分”是指水相中以重量比计包含最多的成分。水相例如包含水并且还包含有机化合物C，可以是有机化合物C饱和的状态。有机相可以包含有机化合物C并且还包含水。
膜分离系统100还具备水溶液供给路径61、透过流体排出路径62以及非透过流体排出路径63。水溶液供给路径61连接于罐20的水溶液出口(出口21)及膜分离装置10的水溶液入口(入口13a)，是用于从罐20向膜分离装置10供给水溶液S的路径。在水溶液供给路径61上，可以配置有控制水溶液S的流量的泵，也可以配置有用于测定水溶液S中的有机化合物C的含有率的传感器。
透过流体排出路径62连接于膜分离装置10的透过流体出口(出口14a)以及冷凝部30的透过流体入口(入口31)，是用于从膜分离装置10向冷凝部30输送透过流体的路径。也可以在透过流体排出路径62配置用于测定透过流体中的有机化合物C的含有率的传感器。
非透过流体排出路径63连接于膜分离装置10的非透过流体出口(出口13b)，是用于从膜分离装置10排出非透过流体的路径。也可以在非透过流体排出路径63配置用于测定非透过流体中的有机化合物C的含有率的传感器。
非透过流体排出路径63连接于罐20的非透过流体入口(入口22)，可以构成为将非透过流体向罐20输送。即，在膜分离系统100中，也可以构成为非透过流体在罐20中与水溶液S混合，在水溶液供给路径61及非透过流体排出路径63中循环。在将非透过流体向罐20输送的情况下，在罐20内，水溶液S及非透过流体混合，水溶液S中的有机化合物C的含有率降低。在罐20为发酵槽的情况下，通过水溶液S中的有机化合物C的含有率的降低，能够抑制基于微生物的发酵的停止，由此，能够连续地进行发酵物的制造。
膜分离系统100还具备液体排出路径64以及减压路径65。液体排出路径64连接于冷凝部30的液体出口32以及分离槽35的液体入口36，是用于从冷凝部30向分离槽35输送液体的透过流体80的路径。
减压路径65连接于冷凝部30的气体出口33及减压装置40。减压装置40能够通过减压路径65、冷凝部30以及透过流体排出路径62来对膜分离装置10的透过空间内进行减压。
膜分离系统100还具备水相排出路径66和有机相排出路径67。水相排出路径66连接于分离槽35的水相出口37，是用于将在分离槽35中产生的水相从分离槽35排出的路径。在水相排出路径66上形成有用于从水相排出路径66排出水相的开口(排出口70)。水相排出路径66也可以连接于贮藏水相的罐或对水相进行蒸馏处理的蒸馏部(例如蒸馏塔)。
有机相排出路径67连接于分离槽35的有机相出口38，是用于将在分离槽35中产生的有机相从分离槽35排出的路径。在有机相排出路径67上形成有用于从有机相排出路径67排出有机相的开口(排出口71)。有机相排出路径67也可以连接于贮藏有机相的罐或对有机相进行蒸馏处理的蒸馏部(例如蒸馏塔)。
膜分离系统100还可以具备控制膜分离系统100的各部件的控制器50。控制器50例如是包括A/D转换电路、输入输出电路、运算电路、存储装置等的DSP(Digital SignalProcessor；数字信号处理器)。在控制器50存储有用于使膜分离系统100适当地运转的程序。例如，控制器50可以从配置于水溶液供给路径61、透过流体排出路径62、非透过流体排出路径63等路径的传感器接收与有机化合物C的含有率相关的信息，并基于该信息控制减压装置40的动作。详细而言，控制器50在膜分离系统100及膜分离装置10运转时能够以执行后述的升压操作、减压操作的方式控制减压装置40的动作。
只要没有特别提及，膜分离系统100的各个路径例如由金属制或树脂制的配管构成。
[膜分离装置]
如图2所示，膜分离装置10具备分离膜11和罐12。罐12具有第1室13以及第2室14。第1室13作为被供给水溶液S的供给空间发挥作用。第2室14作为被供给透过流体80的透过空间发挥功能。透过流体80通过水溶液S透过分离膜11而得到。分离膜11配置在罐12的内部。在罐12的内部，分离膜11将第1室13和第2室14隔开。分离膜11从罐12的1对壁面的一方延伸至另一方。
第1室13具有入口13a及出口13b。第2室14具有出口14a。第1室13的入口13a是用于向膜分离装置10供给水溶液S的开口。第2室14的出口14a是用于将透过流体80从膜分离装置10排出的开口。第1室13的出口13b是用于将未透过分离膜11的水溶液S(非透过流体81)从膜分离装置10排出的开口。入口13a、出口13b以及出口14a的各自分别形成于例如罐12的壁面。
膜分离装置10适用于流通式(连续式)的膜分离方法。但是，膜分离装置10也可以用于分批式的膜分离方法。
(分离膜)
分离膜11只要能够使水溶液S中所含的有机化合物C优先透过，就没有特别限定。分离膜11例如是通过渗透气化法产生包含有机化合物C的气体的透过流体80的渗透气化膜。
如图3所示，分离膜11例如具备分离功能层1及支承分离功能层1的多孔性支承体2。分离膜11可以进一步具备保护分离功能层1的保护层(未图示)。分离功能层1例如与多孔性支承体2直接接触。就分离膜11而言，例如其分离功能层侧的主面11a露出于第1室13，而多孔性支承体侧的主面11b露出于第2室14。
(分离功能层)
分离功能层1是能够使水溶液S中所含的有机化合物C优先透过的层。分离功能层1例如包含疏水性材料。本说明书中，“疏水性材料”是指例如在由该材料构成的试验片的表面滴加10μL的水滴(温度25℃)的情况下，水的静态接触角超过90°的材料。需要说明的是，水的静态接触角可以使用市售的接触角计进行测定。
作为疏水性材料，例如可举出具有硅氧烷键(Si-O-Si键)的化合物、烯烃系聚合物、油、氟系化合物等。分离功能层1优选包含具有硅氧烷键的化合物作为疏水性材料。具有硅氧烷键的化合物典型地为有机硅系聚合物。有机硅系聚合物在25℃可以为固体，也可以为液体。作为有机硅系聚合物的具体例，可举出聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。作为烯烃系聚合物的具体例，可举出聚丙烯等。作为油，例如可举出液体石蜡等烃系油。作为氟系化合物，可举出聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)，等等。疏水性材料可以单独使用或组合2种以上使用。
分离功能层1可以包含疏水性材料作为主要成分，也可以实质上仅由疏水性材料构成。“主成分”是指分离功能层1中以重量比计包含最多的成分。
分离功能层1可以包含：包含疏水性材料的基质；和分散于基质的填料。填料嵌入基质内。在基质内，可以所有填料彼此间隔开，也可以部分聚集。
填料例如包含沸石、二氧化硅、膨润土等无机材料。填料中所含的沸石优选为二氧化硅相对氧化铝的比率高的高硅沸石。高硅沸石由于耐水解性优异，因此适于分离水溶液S的用途。作为高硅沸石，可以使用东曹公司制的HSZ(注册商标)、联合昭和公司制的HiSiv(注册商标)、联合昭和公司制的USKY及中村超硬公司制的Zeoal(注册商标)。
填料也可以包含金属有机结构体(Metal-Organic-Framework：MOF)。金属有机结构体也称为多孔性配位高分子(Porous Coordination Polymer：PCP)。金属有机结构体优选是疏水性的。金属有机结构体包含例如金属离子及有机配体。作为金属离子，可举出Zn离子等。有机配体例如包含芳香环。作为有机配体中所含的芳香环，可举出咪唑环等。作为有机配体，可举出2-甲基咪唑等。作为金属有机结构体的具体例，可举出ZIF-8等。
填料的形状例如为粒子状。在本说明书中，“粒子状”包含球状、椭圆体状、鳞片状及纤维状。填料的平均粒径没有特别限定，例如为50μm以下，优选为20μm以下，更优选为10μm以下。填料的平均粒径的下限值例如为0.01μm。填料的平均粒径例如可以通过以下方法来确定。首先，用透射电子显微镜观察分离功能层1的截面。在得到的电子显微镜图像中，通过图像处理算出特定的填料的面积。将具有与计算出的面积相同的面积的圆的直径视为该特定的填料的粒径(粒子的直径)。分别算出任意个数(至少50个)的填料的粒径，将算出值的平均值视为填料的平均粒径。
分离功能层1中的填料的含有率例如为10wt％(重量％)以上，优选为30wt％以上，更优选为40wt％以上。分离功能层1中的填料的含有率的上限值没有特别限定，例如为70wt％。分离功能层1中的基质的含有率没有特别限定，例如为30wt％～90wt％。
分离功能层1的厚度例如为200μm以下，优选为100μm以下，更优选为80μm以下。分离功能层1的厚度可以为1.0μm以上，也可以为10μm以上，还可以为30μm以上。
分离功能层1可以具有平均孔径小于0.01μm的微孔结构，但也可以是表面不具有孔的致密层。
(多孔性支承体)
作为多孔性支承体2，例如可举出：无纺布；多孔质聚四氟乙烯；芳香族聚酰胺纤维；多孔质金属；烧结金属；多孔质陶瓷；多孔质聚酯；多孔质尼龙；活化碳纤维；胶乳；有机硅；有机硅橡胶；包含选自由聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚醚酮、聚丙烯腈、聚酰亚胺及聚苯醚组成的组中的至少1者的透过性(多孔质)聚合物；具有连续气泡或独立气泡的金属发泡体；具有连续气泡或独立气泡的聚合物发泡体；二氧化硅；多孔质玻璃；网筛；等等。多孔性支承体2可以是将这些中的2种以上组合而得的。
多孔性支承体2具有例如0.01～0.4μm的平均孔径。多孔性支承体2的厚度没有特别限定，例如为10μm以上，优选为50μm以上，更优选为100μm以上。多孔性支承体2的厚度例如为300μm以下，优选为200μm以下。
(保护层)
保护层例如覆盖分离功能层1的表面。作为保护层的材料，没有特别限定，例如可举出有机硅树脂。保护层的材料也可以与分离功能层1的基质的材料相同。保护层的厚度没有特别限定，例如为5μm以上，优选为10μm以上，更优选为20μm以上。保护层的厚度例如为100μm以下，优选为50μm以下。
(分离膜的制作方法)
分离膜11例如可以通过在多孔性支承体2上形成分离功能层1来制作。详细而言，首先，制备包含分离功能层1的材料的涂布液。涂布液可以包含填料并且包含用于使填料分散于涂布液的分散剂。在涂布液包含具有硅氧烷键的化合物的情况下，涂布液可以进一步包含用于使该化合物固化的催化剂。接着，通过将涂布液涂布在多孔性支承体2上而得到涂布膜。通过使涂布膜干燥，形成分离功能层1。
(分离膜的特性)
在分离膜11中，有机化合物C相对水的分离系数没有特别限定。作为一例，分离膜11的正丁醇(BuOH)相对水的分离系数α可以为10～100。分离系数α可通过以下方法测定。首先，在使由BuOH及水形成的混合液体与分离膜11的一个面(例如分离膜11的分离功能层侧的主面11a)接触的状态下，对与分离膜11的另一个面(例如分离膜11的多孔性支承体侧的主面11b)相邻的空间进行减压。由此，得到透过了分离膜11的透过流体。测定透过流体中水的重量比率及BuOH的重量比率。在上述操作中，混合液体中的BuOH的含有率为0.5wt％。与分离膜11接触的混合液体的温度为30℃。将与分离膜11的另一面相邻的空间减压至1.5kPa。分离系数α可以根据下式算出。其中，下述式中，Xa及Xb分别为混合液中的BuOH的重量比率及水的重量比率。Ya及Yb分别为透过了分离膜11的透过流体中的BuOH的重量比率和水的重量比率。
分离系数α＝(Ya/Yb)/(Xa/Xb)
在上述分离系数α的测定条件中，透过分离膜11的BuOH的通量没有特别限定，例如为0.01(g/min/m2)～1.0(g/min/m2)。
在上述分离系数α的测定条件中，透过了分离膜11的透过流体中的BuOH的含有率没有特别限定，例如为1wt％～20wt％。
[膜分离系统以及膜分离装置的运转方法]
(通常运转)
膜分离系统100以及膜分离装置10的运转方法例如如下实施。首先，通过入口13a向膜分离装置10的第1室13供给水溶液S。由此，能够使水溶液S与分离膜11的一个面(例如，主面11a)接触。
水溶液S中所含的有机化合物C只要具有挥发性，就没有特别限定。本说明书中，“具有挥发性的有机化合物”是指大气压下(101.325kPa)的沸点为20℃～260℃，优选为50～260℃的有机化合物。需要说明的是，有机化合物C例如在水溶液中的浓度高的情况下，产生包含水作为主成分的水相和有机化合物C的含有率比该水相高的有机相。
有机化合物C的碳原子数没有特别限定，例如为10以下，也可以为8以下，6以下、进而也可以为4以下。有机化合物C的碳原子数的下限值可以为1，也可以为2。有机化合物C例如具有羟基、羰基、醚基、酯基等包含氧原子的官能团。在有机化合物C中，包含氧原子的官能团的数量典型地为1个。
有机化合物C例如为选自由醇、酮及酯组成的组中的至少1者，优选为醇。醇可以是仅由烷基和羟基构成的烷基醇，也可以是包含芳基和羟基的芳基醇。烷基醇可以是直链状、支链状、环状中的任意。作为烷基醇，例如可举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇(BuOH)、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇、正戊醇等，优选为正丁醇。作为芳基醇，例如可举出苯酚等。
酮可以是仅由烷基和羰基构成的二烷基酮。作为二烷基酮，可举出甲乙酮(MEK)、丙酮等。
酯可以是仅由烷基和酯基构成的脂肪酸烷基酯。作为脂肪酸烷基酯，可举出乙酸乙酯等。
需要说明的是，有机化合物C并不限定于上述化合物。有机化合物C可以是苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃。
水溶液S可以包含1种有机化合物C，也可以包含2种以上有机化合物C。水溶液S中的有机化合物C的含有率例如为50wt％以下，也可以为30wt％以下、10wt％以下、5wt％以下、2wt％以下、进而为1wt％以下。有机化合物C的含有率的下限值没有特别限定，例如为0.01wt％。
有机化合物C可以是微生物使碳源发酵而生成的发酵物，也可以是微生物生成的正丁醇等醇(生物醇，特别是生物丁醇)。即，水溶液S可以是包含作为发酵物的有机化合物C的发酵液。但是，水溶液S并不限定于发酵液，也可以是从化工厂等排出的排水。
水溶液S除了水和有机化合物C以外，还可以包含微生物、碳源、氮源、无机离子等其他成分。作为微生物，例如可举出梭菌属等的细菌。作为碳源，可举出淀粉等多糖类、葡萄糖等单糖类。水溶液S中的其他成分的含有率没有特别限定，例如为1wt％～10wt％。
向膜分离装置10供给的水溶液S的供给量没有特别限定，根据膜分离装置10的处理能力来定。作为一例，水溶液S的供给量为0.5kg/hr～500kg/hr。向第1室13供给的水溶液S也可以被预先加热。作为一例，向第1室13供给的水溶液S的温度为30℃～75℃。
接着，在使水溶液S与分离膜11的一个面接触的状态下，对与分离膜11的另一个面(例如，主面11b)相邻的空间进行减压。详细地说，通过出口14a来对第2室14内进行减压。第2室14内的减压例如可通过减压装置40进行。第2室14的压力例如为50kPa以下，也可以为20kPa以下、10kPa以下、5kPa以下、3kPa以下、进而为2kPa以下。需要说明的是，在本说明书中，只要没有特别说明，“压力”是指绝对压力。
通过将第2室14内减压，在分离膜11的另一面侧，可得到有机化合物C的含有率高的透过流体80。换言之，透过流体80被供给至第2室14。在第2室14内，透过流体80可以是气体，也可以是液体。透过流体80通过出口14a向膜分离装置10的外部排出。气体的透过流体80例如由冷凝部30等冷却。由此，透过流体80液化，得到液体的透过流体80。
另一方面，水溶液S中的有机化合物C的含有率从第1室13的入口13a朝向出口13b而逐渐降低。在第1室13中被处理了的水溶液S(非透过流体81)通过出口13b向膜分离装置10的外部排出。非透过流体81典型地是液体。
如上所述，膜分离装置10的分离膜11能够使水溶液S中所含的有机化合物C优先透过。因此，与向膜分离装置10供给的水溶液S相比，通过膜分离装置10的运转而得的透过流体80中的有机化合物C的含有率高。透过流体80中的有机化合物C的含有率(wt％)相对水溶液S中的有机化合物C的含有率(wt％)之比没有特别限定，例如为5～50。
(升压操作)
如上所述，在上述的通常运转时，导入膜分离装置10的水溶液S中的有机化合物C的含有率有时降低。若水溶液S中的有机化合物C的含有率降低，则透过流体80及非透过流体81各自的有机化合物C的含有率也降低。本实施方式的膜分离系统100在选自由下述条件(A1)～(A3)组成的组中的至少1个条件成立时，执行使透过空间的压力上升的升压操作。
(A1)供给至供给空间的水溶液S中的有机化合物C的含有率低于第1设定值。
(A2)透过流体80中的有机化合物C的含有率低于第2设定值。
(A3)非透过流体81中的有机化合物C的含有率低于第3设定值。
换言之，膜分离装置10的运转方法包括：在选自由上述的条件(A1)～(A3)组成的组中的至少1个条件成立时，执行上述的升压操作。
膜分离系统100优选在条件(A1)～(A3)中的条件(A1)成立时执行升压操作。在条件(A1)～(A3)中，各设定值可根据有机化合物C的种类、分离膜11的分离性能、膜分离系统100的运转条件等适当设定。第1设定值例如为1.2wt％以下的值，也可以为1.1wt％以下、1.0wt％以下、0.9wt％以下、0.8wt％以下、0.7wt％以下、0.6wt％以下、0.5wt％以下、进而为0.4wt％以下的值。第1设定值可在0.1wt％～1.2wt％的范围内设定，也可在0.1wt％～0.7wt％、进而在0.3wt％～0.5wt％的范围内设定。
第2设定值例如是3wt％以上的值，也可以是4wt％以上、5wt％以上、6wt％以上、7wt％以上、8wt％以上、9wt％以上、10wt％以上、11wt％以上、12wt％以上、13wt％以上、进而14wt％以上的值。第2设定值可以在3wt％～30wt％的范围内设定，也可以在8wt％～30wt％、进而10wt％～25wt％的范围内设定。
第3设定值例如为1.2wt％以下的值，也可以为1.1wt％以下、1.0wt％以下、0.9wt％以下、0.8wt％以下、0.7wt％以下、0.6wt％以下、0.5wt％以下、进而为0.4wt％以下的值。第3设定值可在0.08wt％～1.2wt％的范围内设定，也可在0.08wt％～0.7wt％、进而在0.1wt％～0.3wt％的范围内设定。
需要说明的是，在分离槽35中，从容易进行液体的透过流体80的相分离的观点出发，透过流体80中的有机化合物C(特别是正丁醇)的含有率优选为8wt％以上，特别优选为10wt％以上。因此，条件(A1)～(A3)的各设定值优选在使得透过流体80中的有机化合物C的含有率被调整为8wt％以上、特别是10wt％以上的范围内设定。
升压操作通过使上述通常运转时的第2室14(透过空间)的压力上升来进行。作为一例，在通常运转时的透过空间的压力小于2kPa(特别是1.5kPa左右)的情况下，膜分离系统100使透过空间的压力从小于2kPa的值上升至2kPa以上的值。在该情况下，膜分离系统100可以使透过空间的压力上升至3kPa以上的值。作为另一例，在通常运转时的透过空间的压力小于5kPa的情况下，膜分离系统100使透过空间的压力从小于5kPa的值上升至5kPa以上的值。在升压操作中，膜分离系统100可以使透过空间的压力上升至10kPa以上、20kPa以上、进而50kPa以上的值。通过升压操作，可以将透过空间的压力调整为产生组成可测定的量的透过流体80的值，也可以调整为几乎不产生透过流体80的值，例如调整为测定环境中的大气压。
条件(A1)～(A3)均为使得透过流体80中的有机化合物C的含有率降低的条件。因此，通过在条件(A1)～(A3)中的至少1个成立时进行升压操作，能够使有机化合物C的含有率低的透过流体80的流量减少，根据情况，能够不产生透过流体80。由此，能够抑制有机化合物C的含有率低的透过流体80被送至冷凝部30、分离槽35而使已经存在于冷凝部30、分离槽35的透过流体80中的有机化合物C的含有率降低。像这样，本实施方式的膜分离系统100适于抑制透过流体80中的有机化合物C的含有率的降低。需要说明的是，通过抑制分离槽35中存在的透过流体80中的有机化合物C的含有率的降低，能够在分离槽35中容易地进行液体的透过流体80的相分离。通过抑制被送至冷凝部30的透过流体80中的有机化合物C的含有率的降低，在将气体的透过流体80冷却而冷凝时，也能够抑制透过流体在冷凝部的内部发生冻结。
(减压操作)
在进行上述升压操作的情况下，导入膜分离装置10的水溶液S中的有机化合物C的含有率具有逐渐上升的倾向。该倾向在罐20为发酵槽且非透过流体81在水溶液供给路径61及非透过流体排出路径63中循环的构成的情况下特别显著。若水溶液S中的有机化合物C的含有率上升，则透过流体80及非透过流体81的各自的有机化合物C的含有率也有上升的倾向。
本实施方式的膜分离系统100例如在执行了上述的升压操作之后，在选自由下述条件(B1)～(B3)组成的组中的至少1个条件成立时，执行使透过空间的压力降低的减压操作。
(B1)供给至供给空间的水溶液S中的有机化合物C的含有率高于第4设定值。
(B2)透过流体80中的有机化合物C的含有率高于第5设定值。
(B3)非透过流体81中的有机化合物C的含有率高于第6设定值。
换言之，膜分离装置10的运转方法例如包括：在执行了升压操作之后，在选自由上述的条件(B1)～(B3)组成的组中的至少1个条件成立时，执行上述的减压操作。
膜分离系统100优选在条件(B1)～(B3)中的条件(B1)成立时执行减压操作。在条件(B1)～(B3)中，各设定值可以根据有机化合物C的种类、分离膜11的分离性能、膜分离系统100的运转条件等适当设定。第4设定值例如是0.08wt％以上的值，也可以是0.1wt％以上、0.2wt％以上、进而0.3wt％以上的值。第4设定值可在0.08wt％～1.2wt％的范围内设定，也可在0.08wt％～0.7wt％、进而0.3wt％～0.5wt％的范围内设定。第4设定值可以与第1设定值相同，也可以不同。
第5设定值例如是3wt％以上的值，也可以是4wt％以上、5wt％以上、6wt％以上、7wt％以上、8wt％以上、9wt％以上、10wt％以上、11wt％以上、12wt％以上、13wt％以上、进而14wt％以上的值。第5设定值可以在3wt％～30wt％的范围内设定，也可以在8wt％～30wt％、进而10wt％～25wt％的范围内设定。
第6设定值例如是0.08wt％以上的值，也可以是0.1wt％以上、0.2wt％以上、进而0.3wt％以上的值。第6设定值可以在0.08wt％～1.2wt％的范围内设定，也可以在0.08wt％～0.7wt％、进而0.3wt％～0.5wt％的范围内设定。
减压操作通过降低升压操作后的第2室14(透过空间)的压力来进行。在减压操作中，膜分离系统100例如使透过空间的压力降低至通常运转时的压力。作为一例，在升压操作后的透过空间的压力为2kPa以上的情况下，膜分离系统100使透过空间的压力从2kPa以上的值降低至小于2kPa的值(特别是1.5kPa左右)。作为另一例，在升压操作后的透过空间的压力为5kPa以上的情况下，膜分离系统100使透过空间的压力从5kPa以上的值降低至小于5kPa的值。
条件(B1)～(B3)均为使得透过流体80中的有机化合物C的含有率上升的条件。通过在条件(B1)～(B3)中的至少1者成立时进行减压操作，能够以大的流量得到有机化合物C的含有率高的透过流体80。在本实施方式的膜分离系统100中，通过组合升压操作及减压操作，能够抑制透过流体80中的有机化合物C的含有率的变动。
<膜分离装置的变形例>
膜分离装置10也可以是螺旋型的膜元件、中空纤维膜元件、层叠有多个渗透气化膜的盘管型的膜元件、板框型的膜元件等。图4示出螺旋型的膜元件。图4的膜分离装置15具备中心管16及层叠体17。层叠体17包含分离膜11。
中心管16具有圆筒形状。在中心管16的表面形成有用于使透过流体80流入中心管16的内部的多个孔或狭缝。作为中心管16的材料，例如可举出丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂(ABS树脂)、聚苯醚树脂(PPE树脂)、聚砜树脂(PSF树脂)等树脂；不锈钢、钛等金属。中心管16的内径例如在20～100mm的范围内。
层叠体17除了分离膜11以外，还包含供给侧流路材料18及透过侧流路材料19。层叠体17卷绕在中心管16的周围。膜分离装置15还可以具备外装材料(未图示)。
作为供给侧流路材料18及透过侧流路材料19，可以使用例如由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)或乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)形成的树脂制的网、机织物或针织物。
膜分离装置15的运转方法例如如下实施。首先，向卷绕的层叠体17的一端供给水溶液S。对中心管16的内部空间进行减压。由此，透过了层叠体17的分离膜11的透过流体80向中心管16的内部移动。透过流体80通过中心管16向外部排出。在膜分离装置15中处理了的水溶液S(非透过流体81)从卷绕的层叠体17的另一端向外部排出。实施例
以下，通过实施例及比较例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限定于此。
[分离膜的制作]
首先，通过以下方法制作分离膜(渗透气化膜)。将有机硅树脂(MomentivePerformance Materials Japan公司制的YSR3022)1.650kg(固体成分浓度30wt％)、甲苯2.805kg、高硅沸石(联合昭和公司制的HiSiv3000)0.495kg、有机硅固化催化剂(MomentivePerformance Materials Japan公司制的YC6831)0.0495kg及作为固化迟延剂的乙酰丙酮0.0495kg混合，制备涂布液。接着，通过在厚度150μm的多孔性支承体(日东电工公司制的RS-50)上涂布涂布液而得到涂布膜(厚度500μm)。将涂布膜在90℃加热4分钟，使其干燥，由此制作厚度50μm的分离功能层。在分离功能层中，有机硅树脂与高硅沸石的重量比为50：50。由此，得到分离膜。
(测定例1)
将上述分离膜切成直径75mm的尺寸，制成平膜状的试验片。将该试验片设置在分批式的膜分离装置(小室(cell))中。向该小室的供给空间供给由正丁醇(BuOH)及水形成的混合液体(供给液)。混合液体中BuOH的含有率为0.083wt％。
接着，将小室浸渍于水浴中，将混合液体的温度调节为30℃。接着，使用配置在小室内的搅拌子，一边搅拌混合液体，一边将透过空间减压至1.5kPa。由此，混合液体透过分离膜，得到气体的透过流体。通过利用了液氮的冷却阱，将气体的透过流体冷却，使透过流体冷凝。
接着，在从开始透过空间的减压起0分钟后～60分钟后的期间，采集液体的透过流体。通过从第1次的透过流体每60分钟采集液体的透过流体，由此得到合计3个透过流体的样品。使用气相色谱法分析各样品的组成，测定各样品中的BuOH的含有率。将所得测定值的平均值视为透过流体中BuOH的含有率。在测定例1中，透过流体中的BuOH的含有率为2.6wt％。
(测定例2～5)
除了将混合液体中的BuOH的含有率分别变更为0.407wt％、0.740wt％、1.188wt％及1.553wt％之外，通过与测定例1相同的方法进行测定例2～5。在测定例2～5中，透过流体中的BuOH的含有率分别为11.9wt％、22.0wt％、26.6wt％及32.1wt％。
将测定例1～5的结果示于图5。由图5可知，混合液体中的BuOH的含有率与透过流体中的BuOH的含有率相关。从这些结果可以推定，例如，在测定例1～5中使用的膜分离装置的运转时，如果在供给至膜分离装置的水溶液中的BuOH的含有率低于在0.3wt％～0.5wt％的范围内设定的第1设定值的情况下执行上述升压操作，则可抑制透过流体中的BuOH的含有率降低至10wt％左右以下。
(测定例6)
使用上述分离膜，制作图4所示的螺旋型膜元件(膜分离装置)。膜元件的长度为300mm、外径为63mm。膜元件中的透过侧流路材料的厚度为250μm。供给侧流路材料的厚度为850μm。膜元件中的分离膜的膜面积为0.4m2。
接着，通过以下的方法进行所制作的膜元件的运转。首先，以约100g/min的流量向膜元件的供给空间供给由异丙醇(IPA)及水形成的混合液体(供给液)。详细而言，以上述流量使混合液体在贮藏混合液体的罐与膜元件之间循环。需要说明的是，在膜元件的运转中，混合液体中的IPA的含有率几乎没有变化，为0.26wt％。
接着，通过调节贮藏混合液体的罐、配管、收容膜元件的容器等的温度，将混合液体的温度调节为30℃。接着，将膜元件的中心管的内部空间(透过空间)减压至1.5kPa。由此，混合液体透过分离膜，得到气体的透过流体。使用使-20℃的制冷剂循环的迪姆罗特冷却器(Dimroth condenser；冷凝部)，将气体的透过流体冷却，使透过流体冷凝。需要说明的是，考虑到室温(25℃)的影响，在迪姆罗特冷却器、与该冷却器连接的制冷剂循环用的配管上，以尽可能不与外部气体接触的方式卷绕保温材料。
从开始透过空间的减压起30分钟后结束减压操作，目视确认迪姆罗特冷却器的内部，结果是透过流体在冷却器的内部发生冻结。通过将经冻结的透过流体解冻来采集液体的透过流体。使用气相色谱法分析透过流体的组成以测定透过流体中的IPA的含有率。在测定例6中，透过流体中的IPA的含有率为1.74wt％。
(测定例7～8)
除了将混合液体中的IPA的含有率分别变更为1.2wt％及3.03wt％之外，通过与测定例6相同的方法进行测定例7～8。在测定例7～8中，在迪姆罗特冷却器的内部未确认到透过流体的冻结。在测定例7～8中，透过流体中的IPA的含有率分别为14.55wt％以及22.26wt％。
将测定例6～8的结果示于图6。由图6可知，混合液体中的IPA的含有率与透过流体中的IPA的含有率相关。根据这些结果可推定，例如在测定例6～8中使用的膜分离装置的运转时，如果在供给至膜分离装置的水溶液中的IPA的含有率低于在1.2wt％～3.0wt％的范围内设定的第1设定值的情况下执行上述的升压操作，则能够抑制透过流体中的IPA的含有率降低至14wt％左右以下、以及透过流体由此而在冷却器内冻结。
产业上的可利用性
本实施方式的膜分离系统适于分离有机化合物的含有率发生变动的水溶液例如发酵液。

Claims (13)

1.一种膜分离系统，其具备膜分离装置，其中，
所述膜分离装置具有分离膜、和被所述分离膜隔开的供给空间及透过空间，
在包含挥发性的有机化合物的水溶液被供给至所述供给空间且所述透过空间被减压时，所述分离膜将所述水溶液分离为所述有机化合物的含有率比所述水溶液高的透过流体、和所述有机化合物的含有率比所述水溶液低的非透过流体，
在选自由下述条件(A1)～(A3)组成的组中的至少1个条件成立时，所述膜分离系统执行使所述透过空间的压力上升的升压操作，
(A1)被供给至所述供给空间的所述水溶液中的所述有机化合物的含有率低于第1设定值；
(A2)所述透过流体中的所述有机化合物的含有率低于第2设定值；
(A3)所述非透过流体中的所述有机化合物的含有率低于第3设定值。
2.根据权利要求1所述的膜分离系统，其中，在执行了所述升压操作之后，在选自由下述条件(B1)～(B3)组成的组中的至少1个条件成立时，所述膜分离系统执行使所述透过空间的压力降低的减压操作，
(B1)被供给至所述供给空间的所述水溶液中的所述有机化合物的含有率高于第4设定值；
(B2)所述透过流体中的所述有机化合物的含有率高于第5设定值；
(B3)所述非透过流体中的所述有机化合物的含有率高于第6设定值。
3.根据权利要求1或2所述的膜分离系统，其还具备用于贮藏向所述膜分离装置供给的所述水溶液的罐。
4.根据权利要求3所述的膜分离系统，其还具备连接于所述膜分离装置、且用于从所述膜分离装置排出所述非透过流体的非透过流体排出路径，
所述非透过流体排出路径连接于所述罐。
5.根据权利要求3所述的膜分离系统，其中，所述有机化合物是微生物生成的发酵物，
所述罐是用于生成所述有机化合物的发酵槽。
6.根据权利要求1所述的膜分离系统，其还具备分离槽，所述分离槽用于使液体的所述透过流体相分离为包含水作为主成分的水相、和所述有机化合物的含有率比所述水相高的有机相。
7.根据权利要求1所述的膜分离系统，其中，所述分离膜具有包含疏水性材料的分离功能层。
8.根据权利要求7所述的膜分离系统，其中，所述疏水性材料包含具有硅氧烷键的化合物。
9.根据权利要求7所述的膜分离系统，其中，所述分离功能层包含：包含所述疏水性材料的基质；和分散于所述基质的填料。
10.根据权利要求9所述的膜分离系统，其中，所述填料包含沸石。
11.根据权利要求1所述的膜分离系统，其中，所述有机化合物是选自由醇、酮及酯组成的组中的至少1者。
12.根据权利要求1所述的膜分离系统，其中，所述有机化合物为正丁醇。
13.一种膜分离装置的运转方法，所述膜分离装置具有分离膜、和被所述分离膜隔开的供给空间及透过空间，其中，
在包含挥发性的有机化合物的水溶液被供给至所述供给空间且所述透过空间被减压时，所述分离膜将所述水溶液分离为所述有机化合物的含有率比所述水溶液高的透过流体、和所述有机化合物的含有率比所述水溶液低的非透过流体，
所述运转方法包括：在选自由下述条件(A1)～(A3)组成的组中的至少1个条件成立时，执行使所述透过空间的压力上升的升压操作，
(A1)被供给至所述供给空间的所述水溶液中的所述有机化合物的含有率低于第1设定值；
(A2)所述透过流体中的所述有机化合物的含有率低于第2设定值；
(A3)所述非透过流体中的所述有机化合物的含有率低于第3设定值。
CN202380022081.2A 2022-03-17 2023-03-06 膜分离系统及膜分离装置的运转方法 Pending CN118843506A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022043131 2022-03-17
JP2022-043131 2022-03-17
PCT/JP2023/008428 WO2023176565A1 (ja) 2022-03-17 2023-03-06 膜分離システム、及び膜分離装置の運転方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118843506A true CN118843506A (zh) 2024-10-25

Family

ID=88023078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202380022081.2A Pending CN118843506A (zh) 2022-03-17 2023-03-06 膜分离系统及膜分离装置的运转方法

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4494748A1 (zh)
JP (1) JPWO2023176565A1 (zh)
CN (1) CN118843506A (zh)
WO (1) WO2023176565A1 (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05169051A (ja) * 1991-12-20 1993-07-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd 水溶液中の溶存有機物の除去方法及び装置
JPH09103654A (ja) * 1995-10-13 1997-04-22 Nok Corp 有機塩素化合物のそれを含む水溶液からの分離方法
US6842998B2 (en) * 2001-04-06 2005-01-18 Akrion Llc Membrane dryer
JP2009262108A (ja) * 2008-04-30 2009-11-12 Stac Co Ltd 真空蒸発方法、真空蒸発装置及び真空蒸発エレメント
JP2010161987A (ja) 2009-01-16 2010-07-29 Nippon Shokubai Co Ltd 発酵によるブタノールの製造方法
JP2015127026A (ja) * 2013-12-27 2015-07-09 日本碍子株式会社 分離装置、分離方法及び分離膜
JP6476715B2 (ja) * 2014-10-07 2019-03-06 栗田工業株式会社 濃縮システム
KR101971244B1 (ko) * 2018-07-20 2019-04-22 베니트엠 주식회사 정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치 및 이를 이용하는 용액 분리 방법
EP3871759A4 (en) * 2018-10-22 2022-08-03 Nitto Denko Corporation MEMBRANE SEPARATION AND MEMBRANE SEPARATION METHOD
JP7525765B2 (ja) * 2020-05-18 2024-07-31 イーセップ株式会社 消毒用エタノール製造システム

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023176565A1 (ja) 2023-09-21
JPWO2023176565A1 (zh) 2023-09-21
EP4494748A1 (en) 2025-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101341608B1 (ko) 박층 필름 투과증발막
WO1990008586A1 (en) Deaerating film and deaerating method
US8496806B2 (en) Dehydrator
JPWO2020045074A1 (ja) 分離膜シート、分離膜エレメント、分離膜モジュール、及び、分離膜シートの製造方法
US20100288682A1 (en) Dehydrating system
JP7642336B2 (ja) 精製システム、精製方法、膜分離装置、及び溶剤の製造方法
CN118843506A (zh) 膜分离系统及膜分离装置的运转方法
RU2502681C2 (ru) Способ очистки водного потока, поступающего из реакции фишера-тропша
CN118786094A (zh) 膜分离系统及膜分离系统的运转方法
JP2023137101A (ja) 膜分離装置の保管方法、及び膜分離システム
WO2024058081A1 (ja) 膜分離システム及び膜分離システムの運転方法
CN119300906A (zh) 膜分离系统、及膜分离装置的运转方法
WO2024057886A1 (ja) 膜分離システム及び膜分離システムの運転方法
CN119836321A (zh) 膜分离系统及膜分离系统的运转方法
CN119836322A (zh) 膜分离系统及膜分离系统的运转方法
CN119300904A (zh) 膜分离系统、及膜分离装置的清洗方法
CN119300905A (zh) 膜分离装置、膜分离系统、及膜分离装置的运转方法
CN113543869A (zh) 使用优化的渗透蒸发法进行的具有高水含量的含二醇混合物的脱水
WO2024057885A1 (ja) 膜分離システム及び膜分離システムの運転方法
Zhang et al. Pervaporation of acetone/water mixture by PDMS-PTFE/PVDF composite membrane
CN119300903A (zh) 膜分离装置、膜分离系统、及膜分离装置的运转方法
WO2024070575A1 (ja) 浸透気化膜
CN113842788A (zh) 一种羟胺功能化石墨烯膜的制备方法及其在气水分离上的应用
WO2024070573A1 (ja) 浸透気化膜
JP3638426B2 (ja) 脱気用セラミック複合部材並びにそれを用いた脱気方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination