JP2012024756A5 - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
JP2012024756A5
JP2012024756A5 JP2011138112A JP2011138112A JP2012024756A5 JP 2012024756 A5 JP2012024756 A5 JP 2012024756A5 JP 2011138112 A JP2011138112 A JP 2011138112A JP 2011138112 A JP2011138112 A JP 2011138112A JP 2012024756 A5 JP2012024756 A5 JP 2012024756A5
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
membrane
polyfunctional
porous support
composite semipermeable
acid
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.)
Granted
Application number
JP2011138112A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012024756A (en
JP5961931B2 (en
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP2011138112A priority Critical patent/JP5961931B2/en
Priority claimed from JP2011138112A external-priority patent/JP5961931B2/en
Publication of JP2012024756A publication Critical patent/JP2012024756A/en
Publication of JP2012024756A5 publication Critical patent/JP2012024756A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5961931B2 publication Critical patent/JP5961931B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

複合半透膜の製造方法Manufacturing method of composite semipermeable membrane

本発明は、液状混合物から選択的にその成分を分離する複合半透膜の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は多孔性支持膜上にポリアミドを主成分とする薄膜(分離活性層)を備え、高塩除去率でかつ高透水性の複合半透膜を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a composite semipermeable membrane that selectively separates its components from a liquid mixture. More specifically, the present invention relates to a method for producing a composite semipermeable membrane having a high salt removal rate and a high water permeability, comprising a thin film (separation active layer) mainly composed of polyamide on a porous support membrane.

現在市販されている複合半透膜としては、主に多孔性支持膜上にゲル層とポリマー層を架橋した活性層とを有するものと、多孔性支持膜上でモノマーを重縮合した活性層を有するものの2種類がある。中でも、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との界面重縮合によって得られるポリアミドからなる分離機能層を多孔性支持膜上に被覆して得られる複合半透膜が広く用いられている。   The composite semipermeable membranes currently on the market mainly include those having an active layer obtained by crosslinking a gel layer and a polymer layer on a porous support membrane, and an active layer obtained by polycondensing monomers on the porous support membrane. There are two types of things you have. Among them, a composite semipermeable membrane obtained by coating a porous support membrane with a separation functional layer made of polyamide obtained by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide is widely used.

しかしながら、前記従来の複合半透膜は、高い透水性および塩除去率を有するが、未だ十分でなく、さらに高い塩除去率を維持したまま透水性を向上させることが、効率面・経済面などから要求されている。また、逆浸透膜として用いる場合には、高圧力での長時間運転においても上記の膜性能を維持できることが要求される。   However, although the conventional composite semipermeable membrane has high water permeability and salt removal rate, it is not yet sufficient, and it is possible to improve water permeability while maintaining a higher salt removal rate. It is requested from. Further, when used as a reverse osmosis membrane, it is required that the above membrane performance can be maintained even during long-time operation at high pressure.

これらの要求に対し、アシル化触媒を用いて界面重縮合反応を行う方法(特許文献1)や、界面重縮合反応を行う際に溶解度パラメーターが8〜14(cal/cm31/2である化合物を存在させる方法(特許文献2)、形成された複合半透膜に、過硫酸化合物水溶液を接触させる方法(特許文献3)及び次亜塩素酸ナトリウム水溶液を接触させる方法(特許文献4)が提案されているが、これらの方法は製膜時に大量の薬剤を使用するため、地球環境への負荷が増大する問題がある。 In response to these requirements, a method of performing an interfacial polycondensation reaction using an acylation catalyst (Patent Document 1) and a solubility parameter of 8 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 when performing an interfacial polycondensation reaction. A method in which a certain compound is present (Patent Document 2), a method in which an aqueous solution of persulfate is brought into contact with the formed composite semipermeable membrane (Patent Document 3), and a method in which an aqueous sodium hypochlorite solution is brought into contact (Patent Document 4) However, since these methods use a large amount of chemicals during film formation, there is a problem that the burden on the global environment increases.

また、特許文献5および6ではポリアミドを形成する界面重縮合反応の際に、濃度の異なる多官能酸ハロゲン化物溶液を2段階で塗布し、膜性能を向上させる方法が提案されているが、前記要求に到達するレベルの複合半透膜を得られていないのが現状である。   Patent Documents 5 and 6 propose a method for improving the film performance by applying polyfunctional acid halide solutions having different concentrations in two stages during the interfacial polycondensation reaction to form polyamide. The present condition is that the composite semipermeable membrane of the level which reaches | attains a request is not obtained.

特開昭63-12310号公報JP 63-12310 A 特許第3023300号公報Japanese Patent No. 3023300 特許第3111539号公報Japanese Patent No. 3111539 特開2005-246207号公報JP 2005-246207 A 国際公開第99/01208号パンフレットWO99 / 01208 pamphlet 特開昭63-178805号公報JP 63-178805 A

本発明では、経済的な負担や廃液処理への負荷を軽減しつつ、高い塩除去率と透水性を有する複合半透膜の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for producing a composite semipermeable membrane having a high salt removal rate and water permeability while reducing the burden on the economy and waste liquid treatment.

上記目的を達成するための本発明は、多孔性支持膜上で多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物を接触させてポリアミド分離機能層を形成する方法において、多孔性支持膜に多官能アミンを含む水溶液を接触させた後、多官能酸ハロゲン化物を含む溶液を接触させる前に、多官能酸ハロゲン化物を含まない液体Aを接触させることを特徴とする複合半透膜の製造方法である。   In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a polyamide separation functional layer by bringing a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide into contact with each other on a porous support membrane. After the contact with the aqueous solution, the liquid A containing no polyfunctional acid halide is brought into contact with the solution containing the polyfunctional acid halide before contacting with the solution containing the polyfunctional acid halide.

本発明によれば、高い塩除去率と透水性を有する複合半透膜の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the composite semipermeable membrane which has a high salt removal rate and water permeability can be provided.

本発明は、高い塩除去率を維持したまま透水性を向上させる方法である。   The present invention is a method for improving water permeability while maintaining a high salt removal rate.

本発明において複合半透膜は、実質的に分離性能を有する分離機能層が、実質的に分離性能を有さない多孔性支持膜上に接触されてなる。前記分離機能層は多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との反応によって得られるポリアミドからなるものである。ここで多官能アミンは脂肪族多官能アミンと芳香族多官能アミンの少なくとも1つの成分からなる。   In the present invention, the composite semipermeable membrane is formed by bringing a separation functional layer having substantially separation performance into contact with a porous support membrane having substantially no separation performance. The separation functional layer is made of polyamide obtained by a reaction between a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide. Here, the polyfunctional amine comprises at least one component of an aliphatic polyfunctional amine and an aromatic polyfunctional amine.

脂肪族多官能アミンとは、一分子中に2個以上のアミノ基を有する脂肪族アミンであり、好ましくはピペラジン系アミンおよびその誘導体である。例えば、ピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、2-メチルピペラジン、2,6-ジメチルピペラジン、2,3,5-トリメチルピペラジン、2,5-ジエチルピペラジン、2,3,5-トリエチルピペラジン、2-n-プロピルピペラジン、2,5-ジ-n-ブチルピペラジンなどが例示され、性能発現の安定性から、特に、ピペラジン、2,5-ジメチルピペラジンが好ましい。   The aliphatic polyfunctional amine is an aliphatic amine having two or more amino groups in one molecule, and preferably a piperazine-based amine and a derivative thereof. For example, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, 2-methylpiperazine, 2,6-dimethylpiperazine, 2,3,5-trimethylpiperazine, 2,5-diethylpiperazine, 2,3,5-triethylpiperazine, 2- Examples thereof include n-propylpiperazine and 2,5-di-n-butylpiperazine, and piperazine and 2,5-dimethylpiperazine are particularly preferable from the viewpoint of the stability of performance expression.

また、芳香族多官能アミンとは、一分子中に2個以上のアミノ基を有する芳香族アミンであり、特に限定されるものではないが、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、1,3,5-トリアミノベンゼンなどがあり、そのN-アルキル化合物としてN,N-ジメチルメタフェニレンジアミン、N,N-ジエチルメタフェニレンジアミン、N,N-ジメチルパラフェニレンジアミン、N,N-ジエチルパラフェニレンジアミンなどが例示され、性能発現の安定性から、特にメタフェニレンジアミン、1,3,5-トリアミノベンゼンが好ましい。   The aromatic polyfunctional amine is an aromatic amine having two or more amino groups in one molecule, and is not particularly limited, but includes metaphenylenediamine, paraphenylenediamine, 1,3,5 -N-alkylaminophenylene, N, N-diethylmetaphenylenediamine, N, N-dimethylparaphenylenediamine, N, N-diethylparaphenylenediamine, etc. Metaphenylenediamine and 1,3,5-triaminobenzene are particularly preferable from the viewpoint of stability of performance expression.

多官能酸ハロゲン化物とは、一分子中に2個以上のハロゲン化カルボニル基を有する酸ハロゲン化物であり、上記多官能アミンとの反応によりポリアミドを与えるものであれば特に限定されない。多官能酸ハロゲン化物としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、1,3,5-シクロヘキサントリカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3,5-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,3-ベンゼンジカルボン酸、1,4-ベンゼンジカルボン酸の酸ハロゲン化物を用いることができる。酸ハロゲン化物の中でも、酸塩化物が好ましく、特に経済性、入手の容易さ、取扱い易さ、反応性の容易さ等の点から、1,3,5-ベンゼントリカルボン酸の酸ハロゲン化物であるトリメシン酸クロリドが好ましい。上記多官能酸ハロゲン化物は単独で用いることもできるが、混合物として用いてもよい。   The polyfunctional acid halide is an acid halide having two or more halogenated carbonyl groups in one molecule, and is not particularly limited as long as it gives a polyamide by reaction with the polyfunctional amine. Examples of the polyfunctional acid halide include oxalic acid, malonic acid, maleic acid, fumaric acid, glutaric acid, 1,3,5-cyclohexanetricarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid. 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,3-benzenedicarboxylic acid, and acid halides of 1,4-benzenedicarboxylic acid can be used. Among acid halides, acid chlorides are preferred, and are acid halides of 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, particularly in terms of economy, availability, ease of handling, and ease of reactivity. Trimesic acid chloride is preferred. Although the said polyfunctional acid halide can also be used independently, you may use it as a mixture.

多官能酸ハロゲン化物を溶解する溶媒は、水と非混和性であり、かつ多孔性支持膜を破壊しないことが好ましく、架橋ポリアミドの生成反応を阻害しないものであればいずれであっても良い。代表例としては、液状の炭化水素、トリクロロフルオロエタンなどのハロゲン化炭化水素が挙げられるが、オゾン層を破壊しない物質であることや入手のしやすさ、取り扱いの容易さ、取り扱い上の安全性を考慮すると、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ヘプタデカン、ヘキサデカンなどの直鎖脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、シクロオクタン、エチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素、1-オクテン、1-デセンなどの不飽和脂肪族炭化水素が好ましく、これらの単体あるいは混合物が好ましく用いられる。   The solvent that dissolves the polyfunctional acid halide is preferably immiscible with water and does not destroy the porous support membrane, and any solvent that does not inhibit the formation reaction of the crosslinked polyamide. Typical examples include halogenated hydrocarbons such as liquid hydrocarbons and trichlorofluoroethane, but they are substances that do not destroy the ozone layer, are easily available, are easy to handle, and are safe for handling. , Cyclohexane, cyclooctane, ethylcyclohexane, and other linear aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, heptadecane, hexadecane, etc. Unsaturated aliphatic hydrocarbons such as 1-octene and 1-decene are preferred, and these simple substances or mixtures are preferably used.

次に、複合半透膜の好ましい製造方法について説明する。複合半透膜中の実質的に分離性能を有する分離機能層は、例えば、前述の多官能アミンを含有する水溶液と、前述の多官能酸ハロゲン化物を含有する、水とは非混和性の溶液を用い、後述の多孔性支持膜上で接触させ界面重縮合をさせることにより形成される。   Next, the preferable manufacturing method of a composite semipermeable membrane is demonstrated. The separation functional layer having substantially separation performance in the composite semipermeable membrane is, for example, an aqueous solution containing the aforementioned polyfunctional amine and an aqueous solution immiscible with water containing the aforementioned polyfunctional acid halide. And is contacted on a porous support membrane described later to cause interfacial polycondensation.

ここで、多官能アミンを含有する水溶液における濃度は、0.1〜20重量%が好ましく、より好ましくは0.5〜15重量%である。0.1重量%より低いと分離機能層の形成が見られず、20重量%を超えると生成するポリアミドが嵩高くなり望ましい膜性能が得られない。 Here, the concentration in the aqueous solution containing the polyfunctional amine is preferably 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 15% by weight. When the content is less than 0.1% by weight, the formation of the separation functional layer is not observed, and when the content exceeds 20% by weight , the produced polyamide becomes bulky and the desired membrane performance cannot be obtained.

多官能アミンを含有する水溶液や多官能酸ハロゲン化物を含有する溶液には、両成分間の反応を妨害しないものであれば、必要に応じて、アシル化触媒や極性溶媒、酸捕捉剤、界面活性剤、酸化防止剤等の化合物が含まれていてもよい。   For aqueous solutions containing polyfunctional amines and solutions containing polyfunctional acid halides, acylation catalysts, polar solvents, acid scavengers, interfaces, etc., are necessary as long as they do not interfere with the reaction between the two components. Compounds such as activators and antioxidants may be included.

本発明において多孔性支持膜は、実質的にイオン等の分離性能を有さず、実質的に分離性能を有する分離機能層に強度を与えるためのものである。孔のサイズや分布は特に限定されないが、例えば、均一で微細な孔、あるいは分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面まで徐々に大きな微細孔を持ち、かつ、分離機能層が形成される側の表面で微細孔の大きさが0.1 nm以上100 nm以下であるような支持膜が好ましい。   In the present invention, the porous support membrane is intended to give strength to the separation functional layer that has substantially no separation performance such as ions and substantially has the separation performance. The size and distribution of the pores are not particularly limited. For example, the pores have uniform and fine pores or gradually have large pores from the surface on which the separation functional layer is formed to the other surface, and the separation functional layer has A supporting membrane in which the size of the micropores is 0.1 nm or more and 100 nm or less on the surface to be formed is preferable.

本発明に使用する多孔性支持膜は、ミリポア社製”ミリポアフィルターVSWP”(商品名)や、東洋濾紙社製”ウルトラフィルターUK10”(商品名)のような各種市販材料から選択することもできるが、”オフィス・オブ・セイリーン・ウォーター・リサーチ・アンド・ディベロップメント・プログレス・レポート”No. 359(1968)に記載された方法に従って製造することができる。   The porous support membrane used in the present invention can be selected from various commercially available materials such as “Millipore Filter VSWP” (trade name) manufactured by Millipore and “Ultra Filter UK10” (trade name) manufactured by Toyo Roshi Kaisha. Can be produced according to the method described in “Office of Saleen Water Research and Development Progress Report” No. 359 (1968).

多孔性支持膜に使用する材料やその形状は特に限定されないが、例えばポリエステルまたは芳香族ポリアミドから選ばれる少なくとも一種を主成分とする布帛(基材)により強化されたポリスルホンや酢酸セルロースやポリ塩化ビニル、あるいはそれらを混合したもの(多孔性支持体)が好ましく使用される。使用される多孔性支持体の素材としては、化学的、機械的、熱的に安定性の高いポリスルホンを使用するのが特に好ましい。具体的に例示すると、ポリスルホンのジメチルホルムアミド(以下、DMFと記載)溶液を、密に織ったポリエステル布あるいは不織布の上に略一定の厚さに塗布し、ドデシル硫酸ソーダ0.5重量%DMF2重量%を含む水溶液で湿式凝固させることによって、表面の大部分が直径数10 nm以下の微細な孔を有した好適な多孔性支持膜を得ることができる。 The material used for the porous support membrane and the shape thereof are not particularly limited. For example, polysulfone, cellulose acetate, and polyvinyl chloride reinforced with a fabric (base material) mainly composed of at least one selected from polyester or aromatic polyamide. Or a mixture thereof (porous support) is preferably used. As the material for the porous support to be used, it is particularly preferable to use polysulfone having high chemical, mechanical and thermal stability. Specifically, a solution of polysulfone in dimethylformamide ( hereinafter referred to as DMF) is applied on a densely woven polyester cloth or non-woven fabric to a substantially constant thickness, and 0.5% by weight of sodium dodecyl sulfate and 2% by weight of DMF are added. By wet coagulation with the aqueous solution containing it, it is possible to obtain a suitable porous support membrane having most of the surface having fine pores with a diameter of several tens of nm or less.

上記の多孔性支持膜の厚みは、複合半透膜の強度およびそれをエレメントにしたときの充填密度に影響を与える。十分な機械的強度および充填密度を得るためには、多孔性支持膜の厚みは50〜300 μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは100〜250 μmの範囲内である。また、そのうちの多孔性支持体の厚みは、10〜200 μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは30〜100 μmの範囲内である。 The thickness of the porous support membrane affects the strength of the composite semipermeable membrane and the packing density when it is used as an element. In order to obtain sufficient mechanical strength and packing density, the thickness of the porous support membrane is preferably in the range of 50 to 300 μm , more preferably in the range of 100 to 250 μm . The thickness of the porous support of which, preferably in the range of 10 to 200 mu m, more preferably in the range of 30 to 100 mu m.

多孔性支持膜の形態は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡、原子間顕微鏡により観察できる。例えば走査型電子顕微鏡で観察するのであれば、基材から多孔質支持体を剥がした後、これを凍結割断法で切断して断面観察のサンプルとする。このサンプルに白金または白金−パラジウムまたは四塩化ルテニウム、好ましくは四塩化ルテニウムを薄くコーティングして3〜6 kVの加速電圧で高分解能電界放射型走査電子顕微鏡(UHR-FE-SEM)で観察する。高分解能電界放射型走査電子顕微鏡は、日立製S-900型電子顕微鏡などが使用できる。得られた電子顕微鏡写真から多孔性支持体の膜厚や表面孔径を決定する。なお、本発明における厚みや孔径は平均値を意味するものである。   The form of the porous support membrane can be observed with a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, or an atomic microscope. For example, when observing with a scanning electron microscope, the porous support is peeled off from the substrate, and then cut by a freeze cleaving method to obtain a sample for cross-sectional observation. The sample is thinly coated with platinum, platinum-palladium or ruthenium tetrachloride, preferably ruthenium tetrachloride, and observed with a high resolution field emission scanning electron microscope (UHR-FE-SEM) at an acceleration voltage of 3 to 6 kV. Hitachi's S-900 electron microscope can be used as the high-resolution field emission scanning electron microscope. The film thickness and surface pore diameter of the porous support are determined from the obtained electron micrograph. In addition, the thickness and the hole diameter in this invention mean an average value.

多孔性支持膜表面への多官能アミンを含有する水溶液の接触は、該水溶液が表面に均一にかつ連続的に接触されればよく、公知の塗布手段、例えば、該水溶液を多孔性支持膜表面にコーティングする方法、多孔性支持膜を該水溶液に浸漬する方法で行えばよい。次いで、過剰に塗布された該水溶液を液切り工程により除去する。液切りの方法としては、例えば膜面を垂直方向に保持して自然流下させる方法等がある。液切り後、膜面を乾燥させ、水溶液の水の全部あるいは一部を除去してもよい。   The aqueous solution containing the polyfunctional amine may be brought into contact with the surface of the porous support membrane as long as the aqueous solution is brought into contact with the surface uniformly and continuously. The coating method may be performed by the method of immersing the porous support membrane in the aqueous solution. Next, the excessively applied aqueous solution is removed by a liquid draining step. As a method for draining liquid, for example, there is a method in which the film surface is allowed to flow naturally while being held in a vertical direction. After draining, the membrane surface may be dried to remove all or part of the water in the aqueous solution.

本発明の方法は、多官能酸ハロゲン化物を含む溶液を接触し反応させる前に、多官能酸ハロゲン化物を含まない液体Aを塗布することを含む。液体Aの塗布方法については特に限定されるものではなく、例えばバーコーター、ダイコーター、グラビアコーター、スプレー等による方法を適宜採用することができる。ここで、液体Aの塗布厚は特に限定されないが、多官能酸ハロゲン化物を含む溶液と接触する直前の塗布厚は0.1 mm以下であることが好ましい。直前の塗布厚が大きくなると、多官能酸ハロゲン化物を含む溶液を接触させた際、反応界面の多官能酸ハロゲン化物が液体Aによって希釈され、界面重縮合反応の進行が不十分になり、結果として膜性能の低下につながる。   The method of the present invention involves applying a liquid A that does not contain a polyfunctional acid halide prior to contacting and reacting the solution containing the polyfunctional acid halide. The method for applying the liquid A is not particularly limited, and for example, a method using a bar coater, a die coater, a gravure coater, a spray, or the like can be appropriately employed. Here, the coating thickness of the liquid A is not particularly limited, but the coating thickness immediately before contacting with the solution containing the polyfunctional acid halide is preferably 0.1 mm or less. When the coating thickness immediately before is increased, when the solution containing the polyfunctional acid halide is brought into contact, the polyfunctional acid halide at the reaction interface is diluted with the liquid A, and the progress of the interfacial polycondensation reaction becomes insufficient. As a result, the membrane performance is degraded.

液体Aは、多官能酸ハロゲン化物を含まず、また、多孔性支持膜を破壊しないものであれば特に限定されるものではない。代表例としては、液状の炭化水素、ハロゲン化炭化水素、アルコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステル等であって前記所定の性質を有するものが挙げられる。中でも、オゾン層を破壊しない物質であることや入手のしやすさ、取り扱いの容易さ、取り扱い上の安全性を考慮すると、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、エチルシクロヘキサン、1-オクテン、1-デセン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレン、ナフタレン、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、アリルアルコール、ベンジルアルコール、メチルベンジルアルコール、クレゾール、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、メチルプロピルエーテル、エチルプロピルエーテル、アニソール、エチルベンジルエーテル、ジベンジルエーテル、オキセタン、オキソラン、オキサン、ジオキソラン、ジオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ビニルアルデヒド、メタクリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、エチルプロピルケトン、ジアセトンアルコール、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチルなどが挙げられる。これらの中でも、特に前記炭化水素類、前記アルコール類、前記ケトン類が好ましい。これらの化合物は単独で用いてもよく、もしくは2種類以上併用してもよい。中でも多官能酸ハロゲン化物溶液に用いている溶媒と同一の液体を用いれば、使用薬剤の種類の低減につながるため、さらに好ましい。必要に応じて、アシル化触媒や酸捕捉剤、界面活性剤、酸化防止剤等の化合物が含まれていてもよい。   The liquid A is not particularly limited as long as it does not contain a polyfunctional acid halide and does not destroy the porous support membrane. Representative examples include liquid hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, alcohols, ethers, aldehydes, ketones, carboxylic acids, esters and the like having the predetermined properties. Among them, considering that it is a substance that does not destroy the ozone layer, availability, ease of handling, and safety in handling, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, Tetradecane, cyclohexane, cyclooctane, ethylcyclohexane, 1-octene, 1-decene, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, styrene, naphthalene, ethanol, propanol, butanol, pentanol, isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, Allyl alcohol, benzyl alcohol, methyl benzyl alcohol, cresol, diethyl ether, ethyl methyl ether, methyl propyl ether, ethyl propyl ether, aniso , Ethyl benzyl ether, dibenzyl ether, oxetane, oxolane, oxane, dioxolane, dioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, isobutyraldehyde, vinyl aldehyde, methacrylamide, benzaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, ethyl propyl Ketone, diacetone alcohol, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, butyl formate, isobutyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate And isobutyl acetate. Among these, the hydrocarbons, the alcohols, and the ketones are particularly preferable. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is more preferable to use the same liquid as the solvent used in the polyfunctional acid halide solution because it leads to a reduction in the types of chemicals used. If necessary, compounds such as an acylation catalyst, an acid scavenger, a surfactant, and an antioxidant may be contained.

なお、本発明において、多官能酸ハロゲン化物を含まないとは、例えば液体Aに、多官能酸ハロゲン化物を多官能カルボン酸に変換する公知の加水分解処理を行った後、高速液体クロマトグラフィーまたはイオンクロマトグラフィーなどを用いて液体A中の多官能カルボン酸の濃度を定量したときに、検出限界(つまり1 ppm)未満であることを指す。   In the present invention, the term “not containing a polyfunctional acid halide” means that, for example, liquid A is subjected to a known hydrolysis treatment for converting a polyfunctional acid halide into a polyfunctional carboxylic acid, followed by high performance liquid chromatography or When the concentration of polyfunctional carboxylic acid in liquid A is quantified using ion chromatography or the like, it indicates that the concentration is below the detection limit (that is, 1 ppm).

その後、前述の液体Aが塗布された多孔性支持膜に、前述の多官能酸ハロゲン化物を含有する溶液を塗布し、反応により架橋ポリアミドの分離機能層を形成させる。   Thereafter, a solution containing the above-mentioned polyfunctional acid halide is applied to the porous support membrane coated with the above-mentioned liquid A, and a separation functional layer of crosslinked polyamide is formed by reaction.

溶液中の多官能酸ハロゲン化物の濃度は、0.01〜10重量%の範囲内であると好ましく、0.02〜2.0重量%の範囲内であるとさらに好ましい。この範囲であると、十分な反応速度が得られ、また副反応の発生を抑制することができる。さらに、この溶液にN,N-ジメチルホルムアミドのようなアシル化触媒を含有させると、界面重縮合が促進され、さらに好ましい。   The concentration of the polyfunctional acid halide in the solution is preferably in the range of 0.01 to 10% by weight, and more preferably in the range of 0.02 to 2.0% by weight. Within this range, a sufficient reaction rate can be obtained, and the occurrence of side reactions can be suppressed. Furthermore, it is more preferable to include an acylation catalyst such as N, N-dimethylformamide in this solution because interfacial polycondensation is promoted.

多官能酸ハロゲン化合物の溶液を接触させて界面重縮合を行い、多孔性支持膜上に架橋ポリアミドを含む分離機能層を形成した後は、余剰の溶媒を液切りするとよい。液切りの方法は、例えば、膜を垂直方向に把持して余剰の溶媒を自然流下して除去する方法を用いることができる。この場合、垂直方向に把持する時間としては、1〜5分間の間にあることが好ましく、1〜3分間であるとより好ましい。短すぎると分離機能層が完全に形成せず、長すぎると溶媒が過乾燥となり欠点が発生しやすく、性能低下を起こしやすい。   After interfacial polycondensation is performed by contacting a solution of a polyfunctional acid halogen compound to form a separation functional layer containing a crosslinked polyamide on the porous support membrane, excess solvent may be drained. As a method for draining, for example, a method in which a film is held in a vertical direction and excess solvent is allowed to flow down and removed can be used. In this case, the time for gripping in the vertical direction is preferably between 1 and 5 minutes, more preferably between 1 and 3 minutes. If it is too short, the separation functional layer will not be completely formed, and if it is too long, the solvent will be overdried and defects will easily occur and performance will be deteriorated.

上述の方法により得られた複合半透膜は、50〜150℃の範囲内、好ましくは70〜130℃の範囲内で1〜10分間、より好ましくは2〜8分間熱水処理する工程などを付加することで、複合半透膜の溶質阻止性能や透水性をより一層向上させることができる。   The composite semipermeable membrane obtained by the above method is subjected to hydrothermal treatment in a range of 50 to 150 ° C., preferably in a range of 70 to 130 ° C. for 1 to 10 minutes, more preferably 2 to 8 minutes. By adding, the solute blocking performance and water permeability of the composite semipermeable membrane can be further improved.

このように形成される本発明の複合半透膜は、プラスチックネットなどの原水流路材と、トリコットなどの透過水流路材と、必要に応じて耐圧性を高めるためのフィルムと共に、多数の孔を穿設した筒状の集水管の周りに巻回され、スパイラル型の複合半透膜エレメントとして好適に用いられる。さらに、このエレメントを直列または並列に接続して圧力容器に収納した複合半透膜モジュールとすることもできる。   The composite semipermeable membrane of the present invention formed in this way has a large number of pores together with a raw water channel material such as a plastic net, a permeate channel material such as tricot, and a film for increasing pressure resistance if necessary. Is wound around a cylindrical water collecting pipe and is suitably used as a spiral composite semipermeable membrane element. Furthermore, a composite semipermeable membrane module in which these elements are connected in series or in parallel and accommodated in a pressure vessel can be obtained.

また、上記の複合半透膜やそのエレメント、モジュールは、それらに原水を供給するポンプや、その原水を前処理する装置などと組み合わせて、流体分離装置を構成することができる。この分離装置を用いることにより、原水を飲料水などの透過水と膜を透過しなかった濃縮水とに分離して、目的にあった水を得ることができる。   In addition, the above-described composite semipermeable membrane, its elements, and modules can be combined with a pump that supplies raw water to them, a device that pretreats the raw water, and the like to form a fluid separation device. By using this separation device, raw water can be separated into permeated water such as drinking water and concentrated water that has not permeated through the membrane, and water suitable for the purpose can be obtained.

以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。なお、以下の実施例、比較例において、n-デカンは全て和光純薬工業株式会社製「n-デカン」特級を使用した。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following Examples and Comparative Examples, all n-decane used was “n-decane” special grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

膜の特性は、複合半透膜に、温度25℃、pH 6.5に調整した海水(塩濃度約3.5%)を操作圧力5.5 MPaで供給して膜ろ過処理を行い、透過水、供給水の水質を測定することにより、次の式から求めた。   The characteristics of the membrane are that the seawater (salt concentration of about 3.5%) adjusted to a temperature of 25 ° C and pH 6.5 is supplied to the composite semipermeable membrane at an operating pressure of 5.5 MPa, and membrane filtration is performed. Was determined from the following equation.

(塩除去率)
塩除去率(%) = 100×{1 - (透過水中の塩濃度 / 供給水中の塩濃度)}
(膜透過流束)
供給水(海水)の膜透過水量を、膜面1平方メートルあたり、1日あたりの透水量(立方メートル)でもって膜透過流束(m3/m2/日)を表した。
(Salt removal rate)
Salt removal rate (%) = 100 x {1-(salt concentration in permeated water / salt concentration in feed water)}
(Membrane permeation flux)
Membrane permeation flux (m 3 / m 2 / day) was expressed in terms of the permeate flow rate of the supplied water (seawater) per square meter of the membrane surface with the permeate flow rate per cubic meter (cubic meter).

(実施例1)
多孔性支持膜である布帛補強ポリスルホン支持膜(限外ろ過膜)は、次の手法により製造した。すなわち、単糸繊度0.5デシテックスのポリエステル繊維と1.5デシテックスのポリエステル繊維との混繊糸からなる、通気度0.7 cm3/cm2/秒、平均孔径7 μm以下の湿式不織布であって、縦30 cm、横20 cmの大きさのものを、ガラス板上に固定し、その上に、ジメチルホルムアミド(DMF)溶媒のポリスルホン濃度15重量%の溶液(20℃)を、総厚み210〜215 μmになるようにキャストし、直ちに水に浸漬してポリスルホンの多孔性支持膜を製造した。得られた多孔性支持膜をPS支持膜と記す。
(Example 1)
A fabric-reinforced polysulfone support membrane (ultrafiltration membrane), which is a porous support membrane, was produced by the following method. That is, a wet non-woven fabric composed of a mixed yarn of polyester fiber having a single yarn fineness of 0.5 dtex and 1.5 dtex polyester fiber, having an air permeability of 0.7 cm 3 / cm 2 / sec and an average pore diameter of 7 μm or less, and having a length of 30 A sample having a size of cm and a width of 20 cm is fixed on a glass plate, and a solution of dimethylformamide (DMF) solvent in a polysulfone concentration of 15% by weight (20 ° C.) is added to the total thickness of 210 to 215 μm. And then immediately immersed in water to produce a polysulfone porous support membrane. The obtained porous support membrane is referred to as a PS support membrane.

このようにして得られたPS支持膜を、メタフェニレンジアミン(以下mPDAという)6.5重量%水溶液中に室温下2分間浸漬し、該支持膜を垂直方向にゆっくりと引き上げ、支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた後、n-デカンを液体Aとして膜表面にダイコーターを用いてコートし、60秒間静置した。(このときの塗布厚は0.064 mmであった。)そして、トリメシン酸クロリド(以下TMCという)0.175重量%を含むn-デカン溶液を、表面が完全に濡れるように塗布した。次に、膜を垂直にして余分な溶液を液切りして除去した後、膜面に残った溶媒を蒸発させるために、膜表面での風速が8 m/sとなるように、温度30℃の空気を1分間吹き付けた。得られた複合半透膜を上記条件で評価したところ、塩除去率は99.8%、膜透過流束は0.86m3/m2/日であった。 The PS support membrane thus obtained was immersed in a 6.5% by weight aqueous solution of metaphenylenediamine (hereinafter referred to as mPDA) at room temperature for 2 minutes, and the support membrane was slowly pulled up in the vertical direction to remove excess from the surface of the support membrane. After removing the aqueous solution, n-decane was coated as liquid A on the surface of the membrane using a die coater and allowed to stand for 60 seconds. (The coating thickness at this time was 0.064 mm.) Then, an n-decane solution containing 0.175% by weight of trimesic acid chloride (hereinafter referred to as TMC) was applied so that the surface was completely wetted. Next, after removing the excess solution by draining the membrane vertically, in order to evaporate the solvent remaining on the membrane surface, the temperature of 30 ° C was set so that the wind speed on the membrane surface was 8 m / s. Was blown for 1 minute. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated under the above conditions, the salt removal rate was 99.8%, and the membrane permeation flux was 0.86 m 3 / m 2 / day.

(実施例2〜10)
実施例1において、浸漬させるmPDAの濃度、その後塗布する液体A、さらに塗布するTMC溶液の濃度を下記の表1に記載の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様に複合半透膜を作製した。このようにして得られた複合半透膜の評価結果を下記の表1に示す。なお、混合溶媒(つまり液体A)における混合比はいずれも体積比である。
(Examples 2 to 10)
In Example 1, the composite semipermeable membrane was the same as Example 1 except that the concentration of mPDA to be immersed, the liquid A to be applied thereafter, and the concentration of the TMC solution to be applied were changed as shown in Table 1 below. Was made. The evaluation results of the composite semipermeable membrane thus obtained are shown in Table 1 below. The mixing ratio in the mixed solvent (that is, liquid A) is a volume ratio.

(比較例1)
実施例1において、液体Aを用いることなく、直ちにTMC0.175重量%を含むn-デカン溶液の塗布を行ったこと以外は、実施例1と同様に複合半透膜を作製した。このようにして得られた複合半透膜の評価結果を下記の表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a composite semipermeable membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the liquid A was not used and an n-decane solution containing 0.175% by weight of TMC was immediately applied. The evaluation results of the composite semipermeable membrane thus obtained are shown in Table 1 below.

(比較例2〜6)
比較例1において、浸漬させるmPDA濃度およびその後塗布するTMC溶液の濃度を下記の表1に記載の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様に複合半透膜を作製した。このようにして得られた複合半透膜の評価結果を下記の表1に示す。
(Comparative Examples 2-6)
In Comparative Example 1, a composite semipermeable membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the concentration of mPDA to be immersed and the concentration of the TMC solution to be applied thereafter were changed as described in Table 1 below. The evaluation results of the composite semipermeable membrane thus obtained are shown in Table 1 below.

Figure 2012024756
Figure 2012024756

実施例および比較例の結果から、ポリアミド分離機能層を形成する方法において、多孔性支持膜に多官能アミンを含む水溶液を接触させた後、多官能酸ハロゲン化物を含む溶液を接触させる前に、多官能酸ハロゲン化物を含まない液体Aを接触させることにより、高い塩除去率を維持したまま、透水性が向上した複合半透膜を得ることができる。
From the results of Examples and Comparative Examples, in the method of forming a polyamide separation functional layer, after contacting an aqueous solution containing a polyfunctional amine with a porous support membrane, and before contacting a solution containing a polyfunctional acid halide, By contacting the liquid A containing no polyfunctional acid halide, a composite semipermeable membrane with improved water permeability can be obtained while maintaining a high salt removal rate.

JP2011138112A 2010-06-23 2011-06-22 Manufacturing method of composite semipermeable membrane Expired - Fee Related JP5961931B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011138112A JP5961931B2 (en) 2010-06-23 2011-06-22 Manufacturing method of composite semipermeable membrane

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010142323 2010-06-23
JP2010142323 2010-06-23
JP2011138112A JP5961931B2 (en) 2010-06-23 2011-06-22 Manufacturing method of composite semipermeable membrane

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2012024756A JP2012024756A (en) 2012-02-09
JP2012024756A5 true JP2012024756A5 (en) 2014-08-07
JP5961931B2 JP5961931B2 (en) 2016-08-03

Family

ID=45778358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011138112A Expired - Fee Related JP5961931B2 (en) 2010-06-23 2011-06-22 Manufacturing method of composite semipermeable membrane

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5961931B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10974206B2 (en) 2013-05-30 2021-04-13 Toray Industries, Inc. Composite semipermeable membrane
JP6521422B2 (en) * 2014-02-07 2019-05-29 日東電工株式会社 Spiral type separation membrane element

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4005012A (en) * 1975-09-22 1977-01-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Semipermeable membranes and the method for the preparation thereof
JP3006976B2 (en) * 1993-06-24 2000-02-07 日東電工株式会社 Method for producing highly permeable composite reverse osmosis membrane
US6464873B1 (en) * 1999-06-15 2002-10-15 Hydranautics Interfacially polymerized, bipiperidine-polyamide membranes for reverse osmosis and/or nanofiltration and process for making the same
JP2002095940A (en) * 2000-09-21 2002-04-02 Nitto Denko Corp Composite reverse osmosis membrane, method for manufacturing the same, and method for using the same
JP3611795B2 (en) * 2001-02-15 2005-01-19 サエハン インダストリーズ インコーポレーション Polyamide-based reverse osmosis composite membrane and method for producing the same
US7815987B2 (en) * 2008-12-04 2010-10-19 Dow Global Technologies Inc. Polyamide membrane with coating of polyalkylene oxide and polyacrylamide compounds

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5696361B2 (en) Composite semipermeable membrane and method for producing the same
JP5978998B2 (en) Composite semipermeable membrane, composite semipermeable membrane element, and method for producing composite semipermeable membrane
JP6772840B2 (en) Separation membrane, separation membrane element, water purifier and method for manufacturing separation membrane
JP6197649B2 (en) Composite semipermeable membrane
JP5262668B2 (en) Composite nanofiltration membrane
JP6269474B2 (en) Composite semipermeable membrane
JP6052172B2 (en) Manufacturing method of composite semipermeable membrane
JPWO2014133133A1 (en) Composite semipermeable membrane
WO2018143297A1 (en) Semipermeable composite membrane and method for manufacturing semipermeable composite membrane
US11045771B2 (en) Composite semipermeable membrane and method for producing same
JP2009226320A (en) Composite semi-permeable membrane and its manufacturing method
JP5961931B2 (en) Manufacturing method of composite semipermeable membrane
JP6237233B2 (en) Composite semipermeable membrane and composite semipermeable membrane element
WO2016052427A1 (en) Composite semipermeable membrane and method for producing same, and spiral separation membrane element
JP2012024756A5 (en)
JP5177056B2 (en) Composite semipermeable membrane
JP2013223861A (en) Composite diaphragm
JP5062136B2 (en) Manufacturing method of composite semipermeable membrane
JP2009262089A (en) Manufacturing method of composite semi-permeable membrane
JP5120006B2 (en) Manufacturing method of composite semipermeable membrane
JP2016190213A (en) Composite semipermeable membrane
JP2012143750A (en) Method for producing composite semi-permeable membrane
KR20150087579A (en) Manufacturing method for polyamide-based reverse osmosis membrane
JP2014065003A (en) Composite semipermeable membrane and water production
JP2009220023A (en) Method for manufacturing composite semi-permeable membrane