特許 6990442 フィルタ膜の透水性評価方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-08

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】フィルタ膜の透水性評価方法および装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/02 20060101AFI20220104BHJP

   B01D 65/10 20060101ALI20220104BHJP

【ＦＩ】

G01N27/02 Z

B01D65/10

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019132349

(22)【出願日】2019-07-18

(65)【公開番号】P2021016811

(43)【公開日】2021-02-15

【審査請求日】2020-07-16

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度および令和元年度、国立研究開発法人科学技術振興機構 研究成果展開事業 センター・オブ・イノベーションプログラム「世界の豊かな生活環境と地球規模の持続可能性に貢献するアクア・イノベーション拠点」委託研究開発、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】504180239

【氏名又は名称】国立大学法人信州大学

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100123652

【弁理士】

【氏名又は名称】坂野 博行

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】田中 厚志

(72)【発明者】

【氏名】木村 睦

【審査官】小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－２２８５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１９７６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１２６８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５１３３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２８８５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０９１０２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２５４３２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第００５２５５６６（ＥＰ，Ａ１）

【文献】田中 厚志 他，ＫＣｌ電解液を用いた誘電緩和現象測定による逆浸透膜中のイオン挙動解析，日本化学会第９９春季年会予稿集ＤＶＤ，2019年03月01日，1 PB-028

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００ － Ｂ０１Ｄ ７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｇ０１Ｎ ２７／００ － Ｇ０１Ｎ ２７／１０

Ｇ０１Ｎ ２７／１４ － Ｇ０１Ｎ ２７／２４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持層と分離機能層とを有するフィルタ膜について、その透水性を評価する方法であって、
前記フィルタ膜を電解液中に浸漬し、
前記フィルタ膜を間に置いて透水方向の一方側と他方側に各々配された電極を介して、前記電解液に一または複数の周波数の交流を印加し、
前記交流が印加されている状態下で前記フィルタ膜の一方側と他方側との間のインピーダンスを測定し、
前記フィルタ膜の一方側または他方側から電解液に圧力を付加させ、
前記一または複数の周波数に対応する前記インピーダンスの前記圧力に対する緩和特性に基づいて前記フィルタ膜の透水性を評価することを特徴とするフィルタ膜の透水性評価方法。

【請求項2】

前記周波数が、２００Ｈｚ以上２ＭＨｚ以下の範囲内の周波数である請求項１記載のフィルタ膜の透水性評価方法。

【請求項3】

前記インピーダンスの前記圧力に対する緩和特性における緩和時間τおよび／または前記インピーダンスに対応するコンダクタンスの変化量ΔＧに基づいて透水性を評価する請求項１または２に記載のフィルタ膜の透水性評価方法。

【請求項4】

前記周波数を第１の周波数から第２の周波数の間で掃引させ、
この周波数掃引を複数回繰り返し、
各周波数掃引時にそれぞれ測定されたインピーダンスに基づいて前記透水性を評価する請求項１から３いずれか１項に記載のフィルタ膜の透水性評価方法。

【請求項5】

前記インピーダンスの測定を、前記交流を印加する電極の間で行う請求項１から４いずれか１項に記載のフィルタ膜の透水性評価方法。

【請求項6】

前記フィルタ膜として逆浸透膜の透水性を評価する請求項１から５いずれか１項に記載のフィルタ膜の透水性評価方法。

【請求項7】

支持層と分離機能層とを有するフィルタ膜について、その透水性を評価する装置であって、
電解液を貯え、該電解液中に浸漬した状態にしてフィルタ膜を保持する容器と、
フィルタ膜を間に置いて透水方向の一方側または他方側から電解液に圧力を付加させる圧力付加手段と、
前記一方側と他方側に各々配された電極を介して、前記電解液に一または複数の周波数の交流を印加する交流印加手段と、
前記フィルタ膜の一方側と他方側との間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器と、
前記インピーダンス測定器が測定した一または複数の周波数に対応するインピーダンスの前記圧力に対する緩和特性に基づいて前記透水性を解析する手段と、
を有するフィルタ膜の透水性評価装置。

【請求項8】

前記フィルタ膜が逆浸透膜であり、
前記圧力付加手段が、前記一方側および他方側のうち逆浸透膜を行う際に圧力が付加される側と同じ側から電解液に圧力を付加させるものである、
請求項７に記載のフィルタ膜の透水性評価装置。

【請求項9】

前記圧力付加手段が、前記一方側および他方側のうち逆浸透膜を行う際に圧力が付加される側と反対側からも圧力を付加可能である請求項８に記載のフィルタ膜の透水性評価装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、逆浸透膜等からなる水処理用フィルタ膜の透水性を評価する方法および、その方法を実施するための装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１や２に示されるように、被処理水に含まれる特定成分を除去する水処理装置の一つとして、逆浸透膜やナノろ過膜等のフィルタ膜（ろ過膜）を用いる膜ろ過装置が広く実用に供されている。逆浸透膜等のフィルタ膜は基本的に、支持層の一面側に分離機能層が形成されてなるものであり、被処理水としての電解液中の除去対象特定成分を分離機能層で透過を阻止して溶媒から分離させる機能を有する。

【0003】

この種のフィルタ膜に対しては、透水性、つまり溶媒の透過しやすさを把握しておく要望がある。すなわちこのフィルタ膜は、使用を続けるうちにファウリング（汚れ）によって目詰まりを起こすことが避けられないので、透水性を調べることにより目詰まりの程度を知って、フィルタ膜の交換や逆洗を行う目安とすることができる。また、この目詰まりに起因して変化する透水性の他に、フィルタ膜が本来有している透水性を把握する要望もある。すなわち、この種のフィルタ膜を作製する際に、ゴミなどに起因して膜にピンホールが生じることがあるが、膜材料が本来有する透水性を評価できれば、膜材料合成の最適化に有益であり、一方で、意図しないプロセス上でのピンホールの発生などによる特性劣化要因を区分することができる。これにより、膜の本質的な透水性向上と、プロセス上生じる膜欠陥とを区分し、製造プロセスの効率的な立ち上げが可能になる。

【0004】

なお、本明細書における「透水性」とは、電解液の溶媒が水（Ｈ₂Ｏ）であることを限定するものではない。つまりこの「透水性」は、電解液の如何に拘わらず、電解液中の溶媒がフィルタ膜を透過する容易さを示すものである。

【0005】

従来、フィルタ膜の透水性を評価する方法の一つとして、フィルタ膜の透水方向に圧力を印加して透過する溶媒の量を直接測定する方法が知られている。また、フィルタ膜の透水性を評価する別の方法として、例えば特許文献２に示されているように、フィルタ膜が浸漬されている電解液に交流を印加し、その状態下でフィルタ膜の一方側と他方側（ろ過前側とろ過後側）との間のインピーダンスを測定し、この測定されたインピーダンスに基づいて透水性を評価する方法も知られている。この方法は、フィルタ膜を実使用しながら透水性を簡便に評価可能であり、主に、前述した目詰まりによって変化する透水性を評価する上で適用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平１－２２８５０９号公報

【文献】特表２０１８－５１３３８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記の透過する溶媒の量を直接測定する方法は、前述したピンホールのない良品部分（膜本来の性能を出している部分）の透水性を、ピンホールの影響と切り分けて評価することが困難であった。そのためにこの方法では、ピンホールの影響で透水性が不正に、より詳しくは見かけ上良くなって評価されることがあった。また、上記のインピーダンスに基づいて透水性を評価する方法は、汚れ等に起因して形成される分離機能層表面の拡散分極層によるインピーダンスの変化を測定するものであって、膜が本来有している透水性を評価するものではなかった。

【0008】

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、フィルタ膜が本来有している透水性を高い精度で評価できる方法を提供することを目的とする。また本発明は、そのようなフィルタ膜の透水性評価方法を実施できる装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明によるフィルタ膜の透水性評価方法は、
支持層と分離機能層とを有する逆浸透膜等のフィルタ膜について、その透水性を評価する方法であって、
フィルタ膜を電解液中に浸漬し、
フィルタ膜を間に置いて透水方向の一方側と他方側に各々配された電極を介して、電解液に一または複数の周波数の交流を印加し、
交流が印加されている状態下でフィルタ膜の一方側と他方側との間のインピーダンスを測定し、
フィルタ膜の一方側または他方側から電解液に圧力を付加させ、
上記一または複数の周波数に対応するインピーダンスの上記圧力に対する緩和特性に基づいてフィルタ膜の透水性を評価することを特徴とするものである。
なお上記の交流印加、インピーダンス測定および圧力付加は、必ずしもこの記載順通りに行わなくてもよく、例えばインピーダンス測定の前に、交流印加と並行して圧力付加を行うようにしてもよい。

【0010】

ここで上記の周波数は、具体的には例えば２００Ｈｚ以上２ＭＨｚ以下の範囲内、さらに好ましくは２ｋＨｚ以上２００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数とされる。

【0011】

また本発明によるフィルタ膜の透水性評価方法において、より具体的には、インピーダンスの圧力に対する緩和特性における緩和時間τおよび／またはインピーダンスに対応するコンダクタンスの変化量ΔＧに基づいて透水性が評価される。

【0012】

また本発明によるフィルタ膜の透水性評価方法においては、
交流の周波数を第１の周波数から第２の周波数の間で掃引させ、
この周波数掃引を複数回繰り返し、
各周波数掃引時にそれぞれ測定されたインピーダンスに基づいて透水性を評価することが望ましい。

【0013】

ただし、そのような周波数掃引は特に行わず、予め定められた一つの特定周波数に対応するインピーダンスを測定して、付加した圧力に対するその緩和特性に基づいて透水性を評価してもよい。

【0014】

また、インピーダンスの測定は、上記交流を印加する電極の間で行うのが望ましい。その場合に使用する電極は１対つまり２電極に限るものではない。この種のインピーダンスの測定においては、前述した特許文献２にも示されている通り、４電極配置を使用する４端子インピーダンス測定法を適用することも従来提案されており、この４端子インピーダンス測定法は本発明によるフィルタ膜の透水性評価方法においても適用可能である。

【0015】

他方、本発明によるフィルタ膜の透水性評価装置は、
支持層と分離機能層とを有する逆浸透膜等のフィルタ膜について、その透水性を評価す
る装置であって、
電解液を貯え、該電解液中に浸漬した状態にしてフィルタ膜を保持する容器と、
フィルタ膜を間に置いて透水方向の一方側または他方側から電解液に圧力を付加させる圧力付加手段と、
上記一方側と他方側に各々配された電極を介して、前記電解液に一または複数の周波数の交流を印加する交流印加手段と、
フィルタ膜の一方側と他方側との間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器と、
このインピーダンス測定器が測定した一または複数の周波数に対応するインピーダンスの上記圧力に対する緩和特性に基づいて透水性を解析する手段と、
を有することを特徴とするものである。

【0016】

なお、フィルタ膜が逆浸透膜である場合、
圧力付加手段は、上記一方側および他方側のうち逆浸透により脱塩を行う際に圧力が付加される側と同じ側から電解液に圧力を付加させるものであることが望ましく、さらには、逆浸透により脱塩を行う際に圧力が付加される側と反対側からも電解液に圧力を付加可能であることがより望ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によるフィルタ膜の透水性評価方法によれば、一または複数の周波数に対応するインピーダンスの圧力付加に対する緩和特性に基づいて透水性を評価するようにしたので、この周波数を適切に選択することにより、前述したピンホール等の不良が無い支持層部分（特に分離機能層近傍の支持層）に対応したインピーダンスの変化を測定可能となる。それにより、ピンホール等の不良が有る部分の影響を排して、フィルタ膜が本来備えている透水性を精度良く評価することができる。そこで、フィルタ膜の製造プロセスにおいて本方法を適用すれば、本来の膜の透水特性が得られているか、また、ピンホール等の不良が発生しているかを即時に把握して、製造プロセスに短時間内にフィードバックすることも可能となる。

【0018】

他方、本発明によるフィルタ膜の透水性評価装置は、前述した通りの容器と、圧力付加手段と、交流印加手段と、インピーダンス測定器と、透水性を解析する手段とを備えているので、上に説明した効果を奏するフィルタ膜の透水性評価方法を実施できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態によるフィルタ膜の透水性評価装置を示す概略構成図

【図2】図１の装置により得られた、インピーダンスに係るコンダクタンスと交流周波数との関係を示すグラフ（付加圧力：０．０７３ＭＰａ時）

【図3】図２に示すコンダクタンスが、経過時間に応じて変化する様子を交流周波数毎に示すグラフ（付加圧力：０．０７３ＭＰａ時）

【図4】図１の装置により得られた、インピーダンスに係るコンダクタンスと交流周波数との関係を示すグラフ（付加圧力：０．１２３ＭＰａ時）

【図5】図４に示すコンダクタンスが、経過時間に応じて変化する様子を交流周波数毎に示すグラフ（付加圧力：０．１２３ＭＰａ時）

【図6】上記コンダクタンスの値、コンダクタンスの変化量および経過時間の関係を、３通りの交流周波数毎に示す表（付加圧力：０．０７３ＭＰａ時）

【図7】上記コンダクタンスの値、コンダクタンスの変化量および経過時間の関係を、３通りの交流周波数毎に示す表（付加圧力：０．１２３ＭＰａ時）

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態による、フィルタ膜の透水性評価装置の概略構成を示すものである。まず、この図１の装置について説明する。本装置は、フィルタ膜の透水性評価に利用する電解液を貯える、例えばコンクリートや鋼鈑製の圧力容器１を有する。この圧力容器１は、後述するフィルタ膜によって互いに仕切られることになる第１槽２と第２槽３とからなる。第１槽２と第２槽３にはそれぞれ、電解液４、電解液５が貯えられる。本実施形態では一例として、電解液４および５としてＫＣｌ（塩化カリウム）水溶液またはＮａＣｌ（塩化ナトリウム）水溶液が用いられる。

【0021】

なお圧力容器１は、フィルタ膜の透水性評価のために専用に形成されてもよいし、あるいは、実際に稼働している膜ろ過装置を構成する容器が用いられてもよい。圧力容器１において第１槽２と第２槽３との間には、透水性を評価する対象としてのフィルタ膜６が保持される。本例のフィルタ膜６は逆浸透膜（ＲＯ膜）である。そこで以下では、このフィルタ膜をＲＯ膜６と称することとする。

【0022】

ＲＯ膜６は、図示外の不織布と支持層６ｂと分離機能層６ａとからなる複合膜構造であって、支持層６ｂの一面側に分離機能層６ａが形成されてなる（図１では、不織布の図示は省略している）。一例として、不織布はポリエステル、支持層６ｂはポリスルホン、分離機能層６ａは架橋芳香族ポリアミドからなり、支持層６ｂの厚さは３０μｍ程度、分離機能層６ａの厚さは２００ｎｍ程度である。上述のように保持されたＲＯ膜６は、透水性の評価時には、電解液４および５の中に浸漬された状態となる。

【0023】

第１槽２および第２槽３の中には、保持されたＲＯ膜６を間に置いて互いに向い合う状態にして、それぞれ第１電極７、第２電極８が配設されている。第１電極７および第２電極８の電気的接続については後に詳述する。

【0024】

第１槽２の中には、圧力を付加した状態で電解液４が貯留され得る。以下、そのための構成について説明する。例えば高圧の空気が充填されたガスボンベ１１が、配管１２を介して第１リザーバ（貯留容器）１３に接続されている。ガスボンベ１１および第１リザーバ１３の各内部空間を連通する配管１２には、バルブ１４が介設されている。このバルブ１４は、例えばガスボンベ１１に備えられたレギュレータ（圧力調整弁）等であって、第１リザーバ１３および第１槽２の各内部空間に付加する圧力を調整可能なものであることが望ましい。第１リザーバ１３は電解液４を貯留し、その内部空間は配管１５を介して第１槽２の内部空間と連通されている。

【0025】

以上説明したように第１槽２に対して設けられたものと同様の構成が、第２槽３に対しても設けられている。その構成については逐一説明せず、以下、相対応する要素同士を説明する。第２槽３に対して設けられたガスボンベ２１、配管２２、電解液５を貯留する第２リザーバ２３、バルブ２４および配管２５は、第１槽２に対して設けられた上記ガスボンベ１１、配管１２、第１リザーバ１３、バルブ１４および配管１５とそれぞれ対応している。

【0026】

図１に示した以上の構成は、ＲＯ膜６の透水性評価のために使用されるものであるが、その評価を行うに当たっては、実使用されている一般的な膜ろ過装置と同様に稼働される。その場合は、ガスボンベ１１から配管１２、バルブ１４、第１リザーバ１３および配管１５を介して第１槽２の内部空間つまり電解液４に付加される圧力をＰ₁、ガスボンベ２１から配管２２、バルブ２４、第２リザーバ２３および配管２５を介して第２槽３の内部空間つまり電解液５に付加される圧力をＰ₂、ＲＯ膜６における浸透圧を仮に０（ゼロ）として、
Ｐ₁ ＞Ｐ₂
に設定すれば、第１槽２内の電解液４がＲＯ膜６を透過して第２槽３側に透水する。

【0027】

その際、電解液４中のイオンや、その他の不純物等がＲＯ膜６の分離機能層６ａにより透過を阻止される。つまり、図１の装置を透水性評価装置として、あるいは膜ろ過装置として機能させる場合、透水方向は第１槽２から第２槽３に向かう方向となる。したがってこの場合、第１槽２内の電解液４はいわゆる濃縮液、第２槽３内の電解液５はいわゆる透過液となる。

【0028】

なお、図１の装置を一般的な膜ろ過装置として稼働させる場合、透過液側から濃縮液側に浸透圧Πが作用することもある。その場合は、上記付加される圧力Ｐ₁ およびＰ₂ を、
Ｐ₁ －Ｐ₂ ＞Π
となるように設定して、逆浸透による膜ろ過がなされる。

【0029】

前述した第１槽２内の第１電極７、および第２槽３内の第２電極８は、それぞれ接続線３１、３２を介してインピーダンスメータ３３に接続されている。後述するようにインピーダンスメータ３３は、第１電極７および第２電極８を介して電解液４、５に交流を印加する交流印加手段を構成している。それと共にインピーダンスメータ３３は、第１電極７と第２電極８との間、つまりＲＯ膜６の透水方向の一方側と他方側との間のインピーダンスを測定する。そしてこのインピーダンスメータ３３には例えばコンピュータシステム等からなる解析部３４が接続され、また解析部３４には例えば液晶表示装置等からなる表示部３５が接続されている。

【0030】

次に、以上の装置を使用してなされる本実施形態の透水性評価方法について、一例を挙げて説明する。なお以下では、時間経過に伴って変化する測定インピーダンス等を時刻ｔの関数として表し、その時刻ｔは後述する基準時刻をｔ＝０（ゼロ）として示す。そこで、この方法を実施するに当たってなされる各手順は、時刻ｔ＝０よりも前の時点でなされるもの、時刻ｔ＝０の時点でなされるもの、時刻ｔ＝０よりも後の時点でなされるもの、の３つが存在することになる。それらの３つの手順が各々実行される時間帯を、上記の記載順つまり時間の経過順にｔ＜０のとき、ｔ＝０のとき、ｔ＞０のとき、と表すこととする。

【0031】

また図１の装置において、前述したように第１槽２の電解液４に付加される圧力をＰ₁、第２槽３の電解液５に付加される圧力をＰ₂とする。また、電解液４から電解液５側に浸透圧が作用するならばそれをΠ₁、電解液５から電解液４側に浸透圧が作用するならばそれをΠ_２とする。

【0032】

［手順１］ｔ＜０のとき
この場合は平衡状態、つまりＲＯ膜６を透過して電解液５または電解液４の媒質が移動することが無い状態にある。この平衡状態となるのは最も単純には、Π₁＝Π_２でかつＰ₁＝Ｐ₂＝０の場合である。なお、Π₁＞Π_２となる条件下でΠ₁－Ｐ₁＝Π_２とした場合も同様に平衡状態となるが、ここでは上記最も単純な場合を想定して説明を続ける。

【0033】

この平衡状態下で、インピーダンスメータ３３から第１電極７および第２電極８を介して電解液４、５に交流が印加される。本例において交流は、周波数を２００Ｈｚ以上２ＭＨｚ以下の範囲内で掃引してなされる。この周波数掃引は、一例として４０ｓ（秒）の周期で、１２回繰り返される。こうして交流印加がなされているとき、インピーダンスメータ３３は第１電極７と第２電極８との間、つまりＲＯ膜６の透水方向一方側と他方側との間のインピーダンスを測定する。このインピーダンス測定結果は解析部３４に入力される。

【0034】

解析部３４は、入力されたインピーダンス測定結果から複素インピーダンスＺの周波数依存性を測定する。つまり解析部３４は、依存性を測定する交流周波数をｎ通りのｆ₁、ｆ₂、ｆ₃・・・ｆ_n とすると、Ｚ（ｆ₁）、Ｚ（ｆ₂）、Ｚ（ｆ₃）・・・Ｚ（ｆ_n）を求める。さらに解析部３４は、複素インピーダンスＺをＧ（コンダクタンス）成分と、Ｃ（キャパシタンス）成分とに分解して、
{Ｇ（ｆ₁）,Ｃ（ｆ₁）}、{Ｇ（ｆ₂）,Ｃ（ｆ₂）}、{Ｇ（ｆ₃）,Ｃ（ｆ₃）}・・・
{Ｇ（ｆ_n）,Ｃ（ｆ_n）}とする。解析部３４は、こうして求めたＧ成分に係るデータを内蔵メモリに記憶する。

【0035】

［手順２］ｔ＝０のとき
この時点を基準時刻として、例えば図１に示したバルブ１４が開かれる。それにより、Π₁＝Π_２、Ｐ₁＞０、Ｐ₂＝０となって、第１槽２の電解液４に圧力Ｐ₁が付加される。この圧力付加により、第１槽２の電解液４の媒質が分離機能層６ａから支持層６ｂの内部に流れＲＯ膜６を透過して第２槽３に流れる透水が始まる。つまり上述した平衡状態は、この時刻ｔ＝０において非衡状態に変化する。そしてこの場合も、［手順１］の場合と同様の交流印加およびインピーダンス測定が圧力付加と並行してなされ、インピーダンスの測定結果が解析部３４の内蔵メモリに記憶される。なお、上記の交流印加およびインピーダンス測定を、電解液４への圧力付加を開始する前から行ってもよい。

【0036】

［手順３］ｔ＞０のとき
上記バルブ１４は開かれたままとされ、Π₁＝Π_２、Ｐ₁＞０、Ｐ₂＝０の状態が維持される。前述の周波数掃引された交流の印加およびインピーダンス測定は、前記［手順１］から継続してなされているが、この［手順３］においては解析部３４が、印加される交流の周波数ｆおよび時刻ｔ毎の複素インピーダンスＺ（ｆ,ｔ）を測定する。またこのときも解析部３４は、複素インピーダンスＺをＧ（コンダクタンス）成分と、Ｃ（コンダクタンス）成分とに分解して求める。すなわち、より詳しくは、複素インピーダンスＺの実部、虚部をそれぞれＲｅＺ、ＩｍＺとし、角周波数をωとして、
ＲｅＺ＝１／Ｇ、ＩｍＺ＝－（１／ωＣ）である。

【0037】

解析部３４は、特にＧ成分を、周波数ｆおよび時刻ｔの関数Ｇ（ｆ,ｔ）として内蔵メモリに記憶して行く。つまり、周波数掃引の
１回目は、Ｇ（ｆ₁,ｔ₁）、Ｇ（ｆ₂,ｔ₂）・・・Ｇ（ｆ_n,ｔ_n）
２回目は、Ｇ（ｆ₁,ｔ_1＋Ｔ）、Ｇ（ｆ₂,ｔ_2＋Ｔ）・・・Ｇ（ｆ_n,ｔ_n＋Ｔ）
・
・
ｍ回目は、Ｇ（ｆ₁,ｔ_{1＋（ｍ－１）Ｔ}）、Ｇ（ｆ₂,ｔ_{2＋（ｍ－１）Ｔ}）・・・Ｇ（ｆ_n,ｔ_{n＋（ｍ－１）Ｔ}）
が記録される。なお上記Ｔは周波数掃引の周期（秒）であり、本例では前述した通り４０ｓ（秒）である。以上でインピーダンス測定は終了し、次の測定に備えてＰ₂＝０に戻される。

【0038】

本例ではｍ＝１２、ｎ＝１７である。つまり、インピーダンス測定は周波数掃引を１２回繰り返して行われ、そして１回の周波数掃引時に相異なる１７通りの周波数毎にインピーダンス測定がなされる。この測定で得られたコンダクタンスＧ（単位はＳ：シーメンス）と交流周波数ｆとの関係の一例を図２に示す。また図３には、上記コンダクタンスＧが、経過時間に応じて変化する様子を交流周波数ｆ毎に分けて示す。なお、これらの図２および図３に示す関係は、第１槽２の電解液４に付加する圧力Ｐ₁を０．０７３ＭＰａとした場合のものである。さらに、図２および図３に示す関係と同様の関係であって、上記付加圧力Ｐ₁を０．１２３ＭＰａに変えた場合の関係を、それぞれ図４および図５に示す。

【0039】

［手順４］
次に解析部３４は、以上の通りにして求められたコンダクタンスＧに基づいて、ＲＯ膜６に付加した圧力に対するその緩和特性からＲＯ膜６の透水性に係る解析を行う。すなわち解析部３４は、上記手順３で得たコンダクタンスＧに係るデータ列、
Ｇ（ｆ_ｉ,ｔ_ｉ）、Ｇ（ｆ_ｉ,ｔ_ｉ＋Ｔ）、Ｇ（ｆ_ｉ,ｔ_ｉ＋２Ｔ）・・・
（ｉ＝１、２、３・・・）と、手順１で得たデータＧ（ｆ_ｉ,ｔ_＜０）と、手順２で得たデータＧ（ｆ_ｉ,_０）とから、
Ｇ（ｆ_ｉ,ｔ）＝Ｇ０＋ΔＧ（ｅ^{－（ｔ／τ）}－１） （ｔ≧０の場合）
Ｇ（ｆ_ｉ,ｔ）＝Ｇ０ （ｔ＜０の場合）
として、時間ｔ＝０から無限大になるまでのコンダクタンス変化量ΔＧ、および緩和時間τを求める。具体的には、得られたデータをコンピューターや表計算アプリケーション等を利用して最小二乗法によって上記の式にフィッティングさせ、Ｇ０、ΔＧ、τを求める。

【0040】

基本的には、上記緩和時間τが小さいほど、そしてコンダクタンス変化量ΔＧが大きいほど、ＲＯ膜６の透水性は優れていると評価できる。そこで、解析部３４が解析して求めたτおよびΔＧの値を、例えば表示部３５において表示させれば、評価者はその表示からＲＯ膜６の透水性を把握することができる。あるいは、これらのτおよびΔＧの値を、ＲＯ膜６の製造プロセスにフィードバックして、不良品の発生を最小に抑えるようにしてもよい。

【0041】

なお本実施形態でもそうであるが、印加する交流の周波数は２００Ｈｚ以上２ＭＨｚ以下の範囲内の値とすることが望ましい。この範囲の周波数を適用すれば、ＲＯ膜６の支持層６ｂ内部における電解液中のＫ^＋およびＣｌ^－等のイオン濃度の変化を捉えることができ、その結果、ＲＯ膜６の透水性を正確に評価可能となる。この周波数は、基本的にはより低周波数であるほど、支持層６ｂにおいて分離機能層６ａに近い部分での透水の様子を観測可能である。ただし、２００Ｈｚ近くの周波数とすると、分離機能層６ａの影響を受けて観測している可能性がある。そこで、観測精度の観点から、この周波数は、２ｋＨｚ以上２００ｋＨｚ以下の範囲の値とするのがより好ましいと言える。

【0042】

ここで図６および図７に、電解液がＫＣｌ（濃度：１０ｍＭ）のときの本実施形態の方法において求めたＧ０、ΔＧおよびτの値を、印加する交流の周波数が２ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、２００ｋＨｚである場合について抽出して示す。図６は付加圧力Ｐ₁が０．０７３ＭＰａの場合、図７は付加圧力Ｐ₁が０．１２３ＭＰａの場合の値をそれぞれ示している。なおＧ０およびΔＧの単位はμＳ（マイクロ・シーメンス）である。

【0043】

これらの図に対比して示されている通り、各周波数において、付加圧力Ｐ₁がより大であるほど、緩和時間τは小さくコンダクタンス変化量ΔＧは大きな値となる。付加圧力Ｐ₁が大きいほどＲＯ膜６を透過する水の量は多いので、この結果は、ＲＯ膜６の透水性が高いほどτは小さくΔＧは大きくなることを示している。よって、一定の圧力を付加してτとΔＧを測定することでＲＯ膜６の透水性を評価することができると言える。そして、付加圧力Ｐ₁を変えることによって変化するτの値の変化幅とΔＧは、交流の周波数が最も低い２ｋＨｚの場合が最大となっている。したがって、τの値の変化とΔＧをより高感度に検出するためには、交流の周波数をより低くすることが望ましい。

【0044】

以上説明した実施形態では、ＲＯ膜６に付加する圧力Ｐ₁を、該ＲＯ膜６を用いて逆浸透によるろ過を行う場合と同様に、電解液４から電解液５側に向けて付加している。こうする場合は、ＲＯ膜６の分離機能層６ａ近傍のＫ^＋およびＣｌ^－等のイオンが次第に濃縮される結果、ＲＯ膜６の透水性を評価可能となっている。しかしそれとは反対に、ＲＯ膜６に対して、電解液５から電解液４側に向かう方向の圧力Ｐ₂を印加するようにしてもよい。そうする場合は、ＲＯ膜６の分離機能層６ａ近傍のＫ^＋およびＣｌ^－等のイオンが次第に希釈されることになるが、そのようにしても同様に、ＲＯ膜６の透水性を評価可能である。

【符号の説明】

【0045】

１ 圧力容器
２ 圧力容器の第１槽
３ 圧力容器の第２槽
４ 電解液（濃縮液）
５ 電解液（透過液）
６ ＲＯ膜
６ａ ＲＯ膜の分離機能層
６ｂ ＲＯ膜の支持層
７ 第１電極
８ 第２電極
１１、２１ ガスボンベ
１２、１５、２２、２５ 配管
１３ 第１リザーバ
１４、２４ バルブ
２３ 第２リザーバ
３１、３２ 接続線
３３ インピーダンスメータ
３４ 解析部
３５ 表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】