JP2014088514A - Anion-exchange membrane and manufacturing method thereof - Google Patents

Anion-exchange membrane and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2014088514A
JP2014088514A JP2012239692A JP2012239692A JP2014088514A JP 2014088514 A JP2014088514 A JP 2014088514A JP 2012239692 A JP2012239692 A JP 2012239692A JP 2012239692 A JP2012239692 A JP 2012239692A JP 2014088514 A JP2014088514 A JP 2014088514A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
membrane
exchange membrane
anion exchange
ion exchange
anion
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
JP2012239692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Naohara
敦 直原
Kenichi Kobayashi
謙一 小林
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.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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 Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
Priority to JP2012239692A priority Critical patent/JP2014088514A/en
Publication of JP2014088514A publication Critical patent/JP2014088514A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an anion-exchange membrane suppressing organic contamination and excellent in durability and basic characteristics such as membrane resistance and ion transport number property, and to provide its manufacturing method.SOLUTION: An anion-exchange membrane contains a crosslinking-treated polyvinyl alcohol copolymer containing a quaternary ammonium base having the modified amount of over 5 mol%, and has a moisture content of 0.25 and more and less than 0.35.

Description

本発明は、変性量5mol%超の四級アンモニウム塩基を有するポリビニルアルコール系共重合体が架橋処理を施されており、かつ含水率が0.25以上、0.35未満であることを特徴とする陰イオン交換膜に関するものである。より詳細には、膜抵抗が小さく、かつ膜の有機汚染が少ない耐久性に優れる電気透析用の陰イオン交換膜に関するものである。   The present invention is characterized in that a polyvinyl alcohol copolymer having a quaternary ammonium base having a modification amount of more than 5 mol% is subjected to a crosslinking treatment and has a water content of 0.25 or more and less than 0.35. The present invention relates to an anion exchange membrane. More specifically, the present invention relates to an anion exchange membrane for electrodialysis having low membrane resistance and excellent durability with little organic contamination of the membrane.

イオン交換膜は海水の濃縮、飲料水用の地下かん水の脱塩や硝酸性窒素の除去、食品製造工程における塩分除去や医薬品の有効成分の濃縮など、現在、多種多様な用途に、イオンの分離膜として電気透析法、拡散透析法などで使用されている。これらに使用される有用なイオン交換膜は、主にスチレン−ジビニルベンゼン系の均質イオン交換膜であり、一価と二価のイオン選択、特定イオンの選択性アップ、低膜抵抗化など種々の技術が開発され、工業上有用な分離ができるまでに至っている。   Ion exchange membranes are currently used for a wide variety of applications such as seawater concentration, desalination of ground brine for drinking water, removal of nitrate nitrogen, removal of salt in food manufacturing processes and concentration of active pharmaceutical ingredients. It is used as a membrane in electrodialysis and diffusion dialysis. The useful ion exchange membranes used in these are mainly styrene-divinylbenzene-based homogeneous ion exchange membranes, and various kinds such as monovalent and divalent ion selection, increased specific ion selectivity, low membrane resistance, etc. Technology has been developed and industrially useful separation has been achieved.

一般に、上記の食品、医薬品、農薬などの分野における有機物の合成工程では、塩類などを副生する場合が多い。かかる有機物に含まれる塩類は、電気透析によって分離される場合が多い。電気透析による塩の分離は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配列し、直流電流を流すことにより、陽イオン交換膜の陰極側に陽イオンを、陰イオン交換膜の陽極側に陰イオンを排除し、従って陰極側の陽イオン交換膜と、陽極側の陰イオン交換膜で挟まれて形成される室に濃縮される電解質液から塩を取り除くことで脱塩が実現される。電気透析により処理液を脱塩する場合、被処理液中の有機汚染物質、特に荷電を有する巨大分子(以下、巨大有機イオンという)がイオン交換膜に付着して膜の性能を低下させる、いわゆる、膜の有機汚染という問題が生じる。また、この有機汚染は陰イオン交換膜が汚染されやすく、透析サイクルの進行と共に膜性能が徐々に劣化し、汚染が著しい場合には比較的短期間で著しく膜が膨潤したり、あるいは破損するケースがある。   In general, in the synthesis process of organic substances in the above-mentioned fields such as foods, pharmaceuticals, and agricultural chemicals, salts and the like are often by-produced. The salts contained in such organic substances are often separated by electrodialysis. In salt separation by electrodialysis, cation exchange membranes and anion exchange membranes are arranged alternately, and direct current is applied to cause cations to flow on the cathode side of the cation exchange membrane and on the anode side of the anion exchange membrane. Desalting is realized by eliminating the anion and thus removing the salt from the electrolyte solution concentrated in the chamber formed by being sandwiched between the cation exchange membrane on the cathode side and the anion exchange membrane on the anode side. When desalting the treatment liquid by electrodialysis, organic pollutants in the liquid to be treated, especially macromolecules having a charge (hereinafter referred to as giant organic ions) adhere to the ion exchange membrane and reduce the performance of the membrane. The problem of organic contamination of the film arises. In addition, this organic contamination easily contaminates the anion exchange membrane, and the membrane performance gradually deteriorates as the dialysis cycle progresses. When the contamination is significant, the membrane may swell or break down in a relatively short period of time. There is.

従来、有機汚染を抑制するイオン交換膜として、膜内への巨大有機イオンの侵入を膜表層部で阻止するようにしたイオン交換膜と、巨大有機イオンが容易に膜透過するようにしたイオン交換膜が提案されている。   Conventionally, as ion exchange membranes that suppress organic contamination, ion exchange membranes that prevent the entry of giant organic ions into the membrane at the membrane surface layer, and ion exchanges that allow giant organic ions to easily permeate the membrane Membranes have been proposed.

上記、巨大有機イオンの膜内への浸入を防止するようにしたイオン交換膜は、膜表面に中性、両性あるいはイオン交換基とは反対荷電の薄層を形成したものである。このイオン交換膜は、膜構造が緻密なもの程、また、巨大有機イオンの分子量が大きい程、その効果は顕著である。上記イオン交換膜の代表的なものとして、陰イオン交換基を有する樹脂膜の表層部に反対荷電のスルホン酸基を導入し有機陰イオンの膜内への浸入を抑制した陰イオン交換膜(特許文献1)等がある。さらには、陰イオン交換基のアニオン対の構造を工夫することで有機汚染性を改善した陰イオン交換膜(特許文献2)が開示されている。   The above-described ion exchange membrane that prevents the invasion of giant organic ions into the membrane is a membrane in which a thin layer of neutral, amphoteric or oppositely charged ion exchange groups is formed on the membrane surface. The effect of this ion exchange membrane becomes more remarkable as the membrane structure is denser and the molecular weight of the giant organic ions is larger. As a representative example of the above-mentioned ion exchange membrane, an anion exchange membrane in which sulfonic acid groups having opposite charges are introduced into the surface layer portion of a resin membrane having an anion exchange group to suppress the penetration of organic anions into the membrane (patents) Reference 1). Furthermore, an anion exchange membrane (Patent Document 2) is disclosed in which organic contamination is improved by devising the structure of an anion pair of an anion exchange group.

他方、巨大有機イオンの膜透過を容易にする方法は、膜構造をルーズにすることによって容易に達成される。   On the other hand, the method of facilitating the permeation of giant organic ions is easily achieved by loosening the membrane structure.

しかし、上記巨大有機イオンの膜内への浸入を防止するようにしたイオン交換膜は、ある程度の耐有機汚染性を発揮することができるが、前記樹脂膜の表層部に設ける反対荷電層の形成により膜抵抗が著しく増大するという欠点を有していた。さらには、巨大有機イオンの膜透過を容易にする方法は、必然的にイオン選択性が低下し、その結果、電気透析等における効率が低下するという問題があった。   However, the ion exchange membrane that prevents the invasion of the giant organic ions into the membrane can exhibit a certain degree of organic contamination resistance, but the formation of an oppositely charged layer provided on the surface layer portion of the resin membrane. As a result, the film resistance is remarkably increased. Furthermore, the method of facilitating the permeation of giant organic ions inevitably has a problem that the ion selectivity is inevitably lowered, and as a result, the efficiency in electrodialysis or the like is lowered.

また、陰イオン交換基のアニオン対の構造を工夫した陰イオン交換膜では耐有機汚染性が満足するものではなかった。   In addition, an anion exchange membrane with a modified anion pair structure of an anion exchange group does not satisfy the organic contamination resistance.

製造が容易で膜強度に優れるポリビニルアルコール系の陰イオン交換膜としては、ポリビニルアルコールとポリアリルアミン樹脂のブレンドフィルムを架橋してからなるイオン交換膜(非特許文献1)が開示されている。しかしながら、ポリアリルアミン樹脂は架橋反応に関与しない為、膜中の未架橋樹脂が使用環境下で経時的に溶出し、耐久性に劣る問題点があった。   As a polyvinyl alcohol-based anion exchange membrane that is easy to manufacture and excellent in membrane strength, an ion exchange membrane (Non-Patent Document 1) formed by crosslinking a blend film of polyvinyl alcohol and a polyallylamine resin is disclosed. However, since the polyallylamine resin does not participate in the crosslinking reaction, the uncrosslinked resin in the film is eluted over time in the environment of use, and there is a problem that the durability is poor.

この様に、膜抵抗が小さく、かつ膜の有機汚染が少ない、さらには経済的でかつ耐久性に優れる電気透析用の陰イオン交換膜は提案されていないのが実情である。   As described above, an anion exchange membrane for electrodialysis that has low membrane resistance, little organic contamination of the membrane, and is economical and excellent in durability has not been proposed.

特公昭51−40556号公報Japanese Patent Publication No.51-40556 特開平3−146525号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-146525

Desalination,Vol.233,p.157(2008)Desalination, Vol. 233, p. 157 (2008)

従って、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、生産性に優れ、有機汚染を抑制し、かつ、膜抵抗やイオン選択性などの基礎特性と耐久性に優れた電気透析用陰イオン交換膜を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and is excellent in productivity, suppresses organic contamination, and has excellent basic characteristics such as membrane resistance and ion selectivity and durability. The object is to provide an anion exchange membrane.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた。その結果、変性量5mol%超の四級アンモニウム塩基を有するポリビニルアルコール系共重合体が架橋処理を施されており、かつ含水率が0.25以上、0.35未満であることを特徴とする陰イオン交換膜は、膜抵抗やイオン輸率などの基礎特性を低下させることなく、優れた耐有機汚染性を発揮する耐久性に優れる電気透析用イオン交換膜であることを見出し、本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have made extensive studies to achieve the above object. As a result, the polyvinyl alcohol copolymer having a quaternary ammonium base having a modification amount of more than 5 mol% is subjected to a crosslinking treatment, and the water content is 0.25 or more and less than 0.35. An anion exchange membrane was found to be an ion exchange membrane for electrodialysis excellent in durability and exhibiting excellent organic contamination resistance without degrading basic properties such as membrane resistance and ion transport number, and the present invention. It came to be completed.

本発明の陰イオン交換膜は、耐有機汚染性が高く、膜抵抗が小さいため、長期間にわたって効率よく、安定に電気透析を行うことができる。   Since the anion exchange membrane of the present invention has high organic contamination resistance and low membrane resistance, electrodialysis can be performed efficiently and stably over a long period of time.

本発明の膜抵抗試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the membrane resistance test apparatus of this invention.

本発明の陰イオン交換膜は、変性量5mol%超の四級アンモニウム塩基を有するポリビニルアルコール(以下、PVAと称す)系共重合体が架橋処理を施されており、かつ含水率が0.25以上、0.35未満であることを特徴とする陰イオン交換膜である。   The anion exchange membrane of the present invention is obtained by crosslinking a polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as PVA) copolymer having a quaternary ammonium base having a modification amount of more than 5 mol% and having a water content of 0.25. As mentioned above, it is an anion exchange membrane characterized by being less than 0.35.

四級アンモニウム塩基としては、以下の一般式(1)の構造単位を有するものが例示される。   Examples of the quaternary ammonium base include those having a structural unit represented by the following general formula (1).

Figure 2014088514
Figure 2014088514

一般式(1)中の対アニオンXとしては、ハロゲン化物イオン、水酸化物イオン、リン酸イオン、カルボン酸イオンなどが例示される。一般式(1)で表わされる構造単位を含有するカチオン性重合体しては、3−(メタ)アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、3−(メタ)アクリルアミド−3,3−ジメチルプロピルトリメチルアンモニウムクロライドなど3−(メタ)アクリルアミド−アルキルトリアルキルアンモニウム塩の単独重合体または共重合体などが例示される。 Examples of the counter anion X in the general formula (1) include halide ions, hydroxide ions, phosphate ions, carboxylate ions, and the like. Examples of the cationic polymer containing the structural unit represented by the general formula (1) include 3- (meth) acrylamidopropyltrimethylammonium chloride and 3- (meth) acrylamide-3,3-dimethylpropyltrimethylammonium chloride. Examples include homopolymers or copolymers of-(meth) acrylamide-alkyltrialkylammonium salts.

本発明の陰イオン交換膜の特徴は、変性量5mol%超の四級アンモニウム塩基を有するPVA系共重合体が架橋処理を施されており、かつ膨潤度が0.25以上、0.35未満である点である。一般的にポリマー中のイオン変性量が多くなると膨潤度が大きくなり、膜抵抗は低下するもののイオン輸率などのイオン選択性が悪化する。この点、ポリマー中に架橋点となる水酸基を繰り返し単位中に有するPVA系共重合体を用いて架橋状態をコントロールすることで膜抵抗が小さく、長期間にわたって効率よく、安定に電気透析を行うことができる陰イオン交換膜が得られる利点がある   A feature of the anion exchange membrane of the present invention is that a PVA copolymer having a quaternary ammonium base having a modification amount of more than 5 mol% is subjected to a crosslinking treatment, and the swelling degree is 0.25 or more and less than 0.35. It is a point. Generally, when the amount of ion modification in the polymer increases, the degree of swelling increases and the membrane resistance decreases, but the ion selectivity such as ion transport number deteriorates. In this respect, the membrane resistance is small by controlling the crosslinking state using a PVA copolymer having a hydroxyl group as a crosslinking point in the polymer in the repeating unit, and electrodialysis is efficiently and stably performed over a long period of time. There is an advantage that an anion exchange membrane can be obtained

本発明において、四級アンモニウム塩基を含有するPVAは、四級アンモニウム塩基を含有する単量体とビニルエステル系単量体を共重合し、これを常法によりけん化して得られる。ビニルエステル系単量体は、ラジカル重合可能なものであれば使用できる。例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニルおよびバーサティック酸ビニル等が挙げられる。この中でも、酢酸ビニルが好ましい。   In the present invention, the PVA containing a quaternary ammonium base is obtained by copolymerizing a monomer containing a quaternary ammonium base and a vinyl ester monomer and saponifying this by a conventional method. The vinyl ester monomer can be used as long as it can be radically polymerized. For example, vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valenate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate, vinyl pivalate, vinyl versatate and the like can be mentioned. Among these, vinyl acetate is preferable.

四級アンモニウム塩基を含有する単量体とビニルエステル系単量体とを共重合させる方法としては、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などの公知の方法が挙げられる。それらの方法の中でも、無溶媒で行う塊状重合法、またはアルコールなどの溶媒を用いて行う溶液重合法が通常採用される。溶液重合法を採用して共重合反応を行う際に、溶媒として使用されるアルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコールなどの低級アルコールが挙げられる。共重合反応に使用される開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−バレロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)などのアゾ系開始剤;過酸化ベンゾイル、n−プロピルパーオキシカーボネートなどの過酸化物系開始剤などの公知の開始剤が挙げられる。共重合反応を行う際の重合温度については特に制限はないが、5℃〜180℃の範囲が適当である。   Examples of a method for copolymerizing a monomer containing a quaternary ammonium base and a vinyl ester monomer include known methods such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization. . Among these methods, a bulk polymerization method performed without a solvent or a solution polymerization method performed using a solvent such as alcohol is usually employed. When the copolymerization reaction is carried out using the solution polymerization method, examples of the alcohol used as the solvent include lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and propyl alcohol. As initiators used for the copolymerization reaction, 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (2,4-dimethyl-valeronitrile), 1,1′-azobis (Cyclohexane-1-carbonitrile), azo initiators such as 2,2′-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide); peroxide initiators such as benzoyl peroxide and n-propyl peroxycarbonate And known initiators such as an agent. Although there is no restriction | limiting in particular about the polymerization temperature at the time of performing a copolymerization reaction, The range of 5 to 180 degreeC is suitable.

四級アンモニウム塩基を含有する単量体とビニルエステル系単量体とを共重合させることによって得られたビニルエステル系重合体は、次いで、公知の方法にしたがって溶媒中でけん化され、イオン基を含有するPVAへと導かれる。   The vinyl ester polymer obtained by copolymerizing a monomer containing a quaternary ammonium base and a vinyl ester monomer is then saponified in a solvent in accordance with a known method to give an ionic group. It leads to PVA containing.

ビニルエステル系重合体のけん化反応の触媒としては通常アルカリ性物質が用いられ、その例として、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物、およびナトリウムメトキシドなどのアルカリ金属アルコキシドが挙げられる。けん化触媒は、けん化反応の初期に一括して添加しても良いし、あるいはけん化反応の初期に一部を添加し、残りをけん化反応の途中で追加して添加しても良い。けん化反応に用いられる溶媒としては、メタノール、酢酸メチル、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。これらの溶媒の中でもメタノールが好ましい。けん化反応は、バッチ法および連続法のいずれの方式にても実施可能である。けん化反応の終了後に、必要に応じて、残存するけん化触媒を中和しても良く、使用可能な中和剤として、酢酸、乳酸などの有機酸、および酢酸メチルなどのエステル化合物などが挙げられる。   Alkaline substances are usually used as catalysts for saponification reactions of vinyl ester polymers. Examples thereof include alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, and alkali metal alkoxides such as sodium methoxide. It is done. The saponification catalyst may be added all at once in the early stage of the saponification reaction, or a part thereof may be added in the early stage of the saponification reaction, and the rest may be added and added during the saponification reaction. Examples of the solvent used for the saponification reaction include methanol, methyl acetate, dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, dimethylformamide and the like. Of these solvents, methanol is preferred. The saponification reaction can be carried out by either a batch method or a continuous method. After completion of the saponification reaction, the remaining saponification catalyst may be neutralized as necessary, and usable neutralizing agents include organic acids such as acetic acid and lactic acid, and ester compounds such as methyl acetate. .

四級アンモニウム塩基を含有するPVAのけん化度は特に限定されないが、40〜99.9モル%であることが好ましい。けん化度が40モル%未満だと、結晶性が低下し、陰イオン交換膜の強度が不足するおそれがある。けん化度が60モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることがさらに好ましい。通常、けん化度は99.9モル%以下である。このとき、前記PVAが複数種のPVAの混合物である場合のけん化度は、混合物全体としての平均のけん化度をいう。なお、PVAのけん化度は、JIS K6726に準じて測定した値である。本発明で用いられるイオン基を含有しないPVAのけん化度も、上記範囲であることが好ましい。   Although the saponification degree of PVA containing a quaternary ammonium base is not particularly limited, it is preferably 40 to 99.9 mol%. If the degree of saponification is less than 40 mol%, the crystallinity is lowered and the strength of the anion exchange membrane may be insufficient. The saponification degree is more preferably 60 mol% or more, and further preferably 80 mol% or more. Usually, the saponification degree is 99.9 mol% or less. At this time, the saponification degree when the PVA is a mixture of a plurality of types of PVA refers to the average saponification degree of the whole mixture. The saponification degree of PVA is a value measured according to JIS K6726. The saponification degree of the PVA containing no ionic group used in the present invention is also preferably in the above range.

四級アンモニウム塩基を含有するPVAの粘度平均重合度(以下単に重合度と言うことがある)は特に限定されないが、50〜10000であることが好ましい。重合度が50未満だと、実用上で陰イオン交換膜が十分な強度を保持できないおそれがある。重合度が100以上であることがより好ましい。重合度が10000を超えると重合体水溶液の粘度が高すぎて、製膜が困難になり、得られる膜に欠陥が生じやすくなるおそれがある。重合度が8000以下であることがより好ましい。なお、PVAの粘度平均重合度は、JIS K6726に準じて測定した値である。   The viscosity average polymerization degree of PVA containing a quaternary ammonium base (hereinafter sometimes simply referred to as polymerization degree) is not particularly limited, but is preferably 50 to 10,000. If the degree of polymerization is less than 50, the anion exchange membrane may not be able to maintain sufficient strength in practice. More preferably, the degree of polymerization is 100 or more. If the degree of polymerization exceeds 10,000, the viscosity of the aqueous polymer solution is too high, making it difficult to form a film, and there is a possibility that defects may easily occur in the resulting film. The degree of polymerization is more preferably 8000 or less. In addition, the viscosity average degree of polymerization of PVA is a value measured according to JIS K6726.

また、本発明に用いる四級アンモニウム塩基を含有するPVAは、一般式(1)のnで括られた単位のみから構成することが望ましいが、陰イオン交換性基を有さない単量体単位を含んでいてもよい。かかる陰イオン交換性基を有さない単量体単位を与える単量体としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、1−ヘキセン等のα−オレフィン類;アクリル酸もしくはその塩、又はアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル等のアクリル酸エステル類;メタクリル酸もしくはその塩、又はメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル等のメタクリル酸エステル類;フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のその他の不飽和カルボン酸又はその誘導体;アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド等のアクリルアミド誘導体;メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド等のメタクリルアミド誘導体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;エチレングリコールビニルエーテル、1,3−プロパンジオールビニルエーテル、1,4−ブタンジオールビニルエーテル等のヒドロキシル基含有ビニルエーテル類;アリルアセテート、プロピルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル、ヘキシルアリルエーテル等のアリルエーテル類;オキシアルキレン基を有する単量体;酢酸イソプロペニル、3−ブテン−1−オール、4−ペンテン−1−オール、5−ヘキセン−1−オール、7−オクテン−1−オール、9−デセン−1−オール、3−メチル−3−ブテン−1−オール等のヒドロキシル基含有α−オレフィン類;エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等のスルホン酸基を有する単量体;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン等のシリル基を有する単量体などが挙げられる。重合体ブロック(B)におけるイオン交換性基を有する単量体単位の割合は80モル%以上、特に90モル%以上であることが好ましい。   In addition, the PVA containing a quaternary ammonium base used in the present invention is preferably composed only of units enclosed by n in the general formula (1), but it is a monomer unit having no anion exchange group. May be included. Examples of the monomer that gives a monomer unit having no anion exchange group include α-olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, and 1-hexene; acrylic acid or a salt thereof, or acrylic. Acrylic acid esters such as methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate and isopropyl acrylate; methacrylic acid or salts thereof, or methacryl such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate Acid esters; fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, maleic anhydride, itaconic anhydride and other unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof; acrylamide derivatives such as acrylamide, N-methylacrylamide, N-ethylacrylamide; methacrylamide N-methylmeta Methacrylamide derivatives such as rilamide, N-ethylmethacrylamide; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, isopropyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether; ethylene glycol vinyl ether, 1,3-propanediol vinyl ether, 1, Hydroxyl group-containing vinyl ethers such as 4-butanediol vinyl ether; allyl ethers such as allyl acetate, propyl allyl ether, butyl allyl ether, hexyl allyl ether; monomers having an oxyalkylene group; isopropenyl acetate, 3-butene- 1-ol, 4-penten-1-ol, 5-hexen-1-ol, 7-octen-1-ol, 9-decen-1-ol, 3-methyl-3- Hydroxyl group-containing α-olefins such as buten-1-ol; monomers having sulfonic acid groups such as ethylene sulfonic acid, allyl sulfonic acid, methallyl sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid; vinyl Examples thereof include monomers having a silyl group such as trimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and vinyltriacetoxysilane. The proportion of the monomer unit having an ion-exchange group in the polymer block (B) is preferably 80 mol% or more, particularly 90 mol% or more.

電気透析用の陰イオン交換膜として使用するのに十分なイオン交換性を発現するためには、得られる四級アンモニウム塩基を含有するPVAのイオン交換容量は1.0meq/g以上であることが好ましく、1.2meq/g以上であることがより好ましい。ブロック共重合体のイオン交換容量の上限については、イオン交換容量が大きくなりすぎると親水性が高まり膨潤度の抑制が困難となるので、3.0meq/g以下であるのが好ましい。   In order to develop sufficient ion exchange properties for use as an anion exchange membrane for electrodialysis, the resulting PVA containing a quaternary ammonium base should have an ion exchange capacity of 1.0 meq / g or more. Preferably, it is 1.2 meq / g or more. The upper limit of the ion exchange capacity of the block copolymer is preferably 3.0 meq / g or less, because if the ion exchange capacity becomes too large, hydrophilicity increases and it becomes difficult to suppress the degree of swelling.

四級アンモニウム塩基を含有するPVAの溶液から皮膜を得る際に用いる溶媒としては、通常、水、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノールなどの低級アルコール、又はこれらの混合溶媒が用いられ、皮膜の取得は、通常、キャスティングによりこれら溶媒を揮発させることにより行われる。皮膜を得る際の製膜温度は、特に限定されないが、通常、室温〜100℃程度の温度範囲が適当である。   As a solvent used when obtaining a film from a solution of PVA containing a quaternary ammonium base, usually a lower alcohol such as water, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, or a mixed solvent thereof is used. The film is usually obtained by volatilizing these solvents by casting. The film forming temperature for obtaining the film is not particularly limited, but a temperature range of about room temperature to about 100 ° C. is usually appropriate.

本発明の陰イオン交換膜は、電気透析用電解質膜として必要な性能、膜強度、ハンドリング性等の観点から、その膜厚が1〜1000μm程度であることが好ましい。膜厚が1μm未満である場合には、膜の機械的強度が不充分となる傾向がある。逆に、膜厚が1000μmを超える場合には、膜抵抗が大きくなり、充分なイオン交換性が発現しないため、電気透析効率が低くなる傾向となる。好ましくは5〜500μmであり、より好ましくは7〜300μmである。   The anion exchange membrane of the present invention preferably has a thickness of about 1 to 1000 μm from the viewpoint of performance required as an electrolyte membrane for electrodialysis, membrane strength, handling properties, and the like. When the film thickness is less than 1 μm, the mechanical strength of the film tends to be insufficient. On the other hand, when the film thickness exceeds 1000 μm, the membrane resistance increases and sufficient ion exchange properties are not exhibited, so that the electrodialysis efficiency tends to decrease. Preferably it is 5-500 micrometers, More preferably, it is 7-300 micrometers.

本発明のイオン交換膜の製造方法においては、熱処理を施すことが好ましい。熱処理を施すことによって、物理的な架橋が生じ、得られるイオン交換膜の機械的強度が増大する。熱処理の方法は特に限定されず、熱風乾燥機などが一般に用いられる。熱処理の温度は、特に限定されないが、PVAの場合、50〜250℃であることが好ましい。熱処理の温度が50℃未満だと、得られるイオン交換膜の機械的強度が不足するおそれがある。該温度が80℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることがさらに好ましい。熱処理の温度が250℃を超えると、結晶性重合体が融解するおそれがある。該温度が230℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい。   In the method for producing an ion exchange membrane of the present invention, it is preferable to perform a heat treatment. By performing the heat treatment, physical crosslinking occurs, and the mechanical strength of the resulting ion exchange membrane is increased. The method of heat treatment is not particularly limited, and a hot air dryer or the like is generally used. Although the temperature of heat processing is not specifically limited, In the case of PVA, it is preferable that it is 50-250 degreeC. If the temperature of the heat treatment is less than 50 ° C., the mechanical strength of the obtained ion exchange membrane may be insufficient. The temperature is more preferably 80 ° C. or higher, and further preferably 100 ° C. or higher. When the temperature of the heat treatment exceeds 250 ° C., the crystalline polymer may be melted. The temperature is more preferably 230 ° C. or less, and further preferably 200 ° C. or less.

本発明のイオン交換膜の製造方法においては、架橋処理を施すことが必須である。架橋処理を施すことによって、得られるイオン交換層の機械的強度が増大する。架橋処理の方法は、重合体の分子鎖同士を化学結合によって結合できる方法であればよく、特に限定されない。通常、架橋処理剤を含む溶液に浸漬する方法などが用いられる。該架橋処理剤としては、グルタルアルデヒド、ホルムアルデヒド、グリオキザールなどが例示される。該架橋処理剤の濃度は、通常、溶液に対する架橋処理剤の体積濃度が0.001〜1体積%である。   In the method for producing an ion exchange membrane of the present invention, it is essential to perform a crosslinking treatment. By performing the crosslinking treatment, the mechanical strength of the obtained ion exchange layer is increased. The method for the crosslinking treatment is not particularly limited as long as it is a method capable of bonding the molecular chains of the polymer by chemical bonding. Usually, a method of immersing in a solution containing a crosslinking agent is used. Examples of the crosslinking agent include glutaraldehyde, formaldehyde, glyoxal and the like. The concentration of the crosslinking agent is usually 0.001 to 1% by volume of the crosslinking agent relative to the solution.

前記製造方法においては、熱処理と架橋処理の両方を行ってもよいし、そのいずれかのみを行ってもよい。熱処理と架橋処理を両方行う場合、熱処理の後に架橋処理を行ってもよいし、架橋処理の後に熱処理を行ってもよいし、両者を同時に行ってもよい。熱処理の後に架橋処理を行うことが、得られるイオン交換膜の機械的強度の面から好ましい。   In the manufacturing method, both heat treatment and crosslinking treatment may be performed, or only one of them may be performed. When both the heat treatment and the crosslinking treatment are performed, the crosslinking treatment may be performed after the heat treatment, the heat treatment may be performed after the crosslinking treatment, or both may be performed simultaneously. It is preferable from the viewpoint of the mechanical strength of the resulting ion exchange membrane to perform a crosslinking treatment after the heat treatment.

以下、本発明を更に詳細に説明するため実施例を挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中、特に断りのない限り「%」および「部」は重量基準である。実施例、比較例に示すイオン交換膜の特性は、以下の方法により測定した。   Hereinafter, examples will be given to describe the present invention in more detail, but the present invention is not limited to these examples. In the examples, “%” and “parts” are based on weight unless otherwise specified. The characteristics of the ion exchange membranes shown in Examples and Comparative Examples were measured by the following methods.

1)膜含水率(H)
イオン交換膜の乾燥重量を予め測定しておき、その後、脱イオン水に浸漬し膨潤平衡に達したところで湿潤重量を測定した。膜含水率, Hは下式により算出した。
H=<(W−D)/1.0> /<(W−D)/1.0+(D/1.3)>
ここで1.0と1.3はそれぞれ水とポリマーの比重を示している。
H:膜含水率[−]
:膜の乾燥重量[g]
:膜の湿潤重量[g]
1) Membrane moisture content (H)
The dry weight of the ion exchange membrane was measured in advance, and then the wet weight was measured when it was immersed in deionized water and reached a swelling equilibrium. The membrane water content, H, was calculated by the following equation.
H = <(W w -D w ) /1.0> / <(W w -D w) /1.0+ (D w /1.3)>
Here, 1.0 and 1.3 indicate the specific gravity of water and polymer, respectively.
H: Membrane moisture content [-]
D w : Dry weight of the film [g]
W w : wet weight of the film [g]

2)イオン交換容量の測定
イオン交換膜を1mol/lのHCl水溶液に10時間以上浸漬する。その後、陰イオン交換膜の場合には、1mol/lのNaNO水溶液で塩素イオン型を硝酸イオン型に置換させ、遊離した塩素イオンを電位差滴定装置(COMTITE−900;平沼産業株式会社製)で定量した(Amol)。
2) Measurement of ion exchange capacity The ion exchange membrane is immersed in a 1 mol / l HCl aqueous solution for 10 hours or more. Thereafter, in the case of an anion exchange membrane, the chloride ion type is replaced with the nitrate ion type with 1 mol / l NaNO 3 aqueous solution, and the liberated chloride ion is detected with a potentiometric titrator (COMMITE-900; manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.). Quantified (Amol).

次に、同じイオン交換膜を1mol/lのHCl水溶液に4時間以上浸漬し、イオン交換水で十分に水洗したのち膜を取り出し、ティッシュペーパー等で表面の水分をふき取り、湿潤時の重さ(W)を測定した。イオン交換容量は次式により算出した。
イオン交換容量=A×1000/W [mmeq/g]
Next, the same ion exchange membrane is immersed in a 1 mol / l HCl aqueous solution for 4 hours or more, washed thoroughly with ion exchange water, taken out of the membrane, wiped off the moisture on the surface with tissue paper or the like, and weighed when wet ( W) was measured. The ion exchange capacity was calculated by the following formula.
Ion exchange capacity = A × 1000 / W [mmeq / g]

3)膜抵抗の測定
膜抵抗は、図2に示される白金黒電極板を有する2室セル中にイオン交換膜を挟み、イオン交換膜の両側に0.5mol/L−NaCl溶液を満たし、交流ブリッジ(周波数1000サイクル/秒)により25℃における電極間の抵抗を測定し、該電極間抵抗とイオン交換膜を設置しない場合の電極間抵抗との差により求めた。上記測定に使用する膜は、あらかじめ0.5mol/L−NaCl溶液中で平衡にしたものを用いた。
3) Measurement of membrane resistance The membrane resistance was measured by sandwiching an ion exchange membrane in a two-chamber cell having a platinum black electrode plate shown in FIG. 2, filling a 0.5 mol / L-NaCl solution on both sides of the ion exchange membrane, and alternating current. The resistance between the electrodes at 25 ° C. was measured by a bridge (frequency: 1000 cycles / second), and the resistance was determined from the difference between the resistance between the electrodes and the resistance between the electrodes when no ion exchange membrane was installed. The membrane used for the above measurement was previously equilibrated in a 0.5 mol / L-NaCl solution.

4)耐久性試験
イオン交換膜を卓上電気透析装置マイクロアシライザーS−3((株)アストム製)に組み込み、所定電流密度(J=10mA−2)にて原水に0.05mol/L−NaCl溶液を持いてバッチ処理を行い、処理水濃度が6時間後には0.005mol/L−NaCl溶液となるように設定し、これを1サイクルとした。これを繰り返すことで合計72時間電気透析を行った。有効膜面積が49.5cm(4.5cm×11cm)を10セル対で行った。その後、膜を取り出して膜抵抗を測定(R)した。電気透析前の膜抵抗(R)との比r=R/Rにて膜の耐久性の指標とした。
4) Durability test An ion exchange membrane was incorporated into a tabletop electrodialysis apparatus Microacylator S-3 (manufactured by Astom Co., Ltd.), and 0.05 mol / L-NaCl in raw water at a predetermined current density (J = 10 mA −2 ). A batch treatment was performed with the solution, and the treatment water concentration was set to be a 0.005 mol / L-NaCl solution after 6 hours, which was defined as one cycle. By repeating this, electrodialysis was performed for a total of 72 hours. An effective membrane area of 49.5 cm 2 (4.5 cm × 11 cm) was performed with 10 cell pairs. Thereafter, the membrane was taken out and the membrane resistance was measured (R 1 ). The ratio of the membrane resistance (R 0 ) before electrodialysis to r = R 1 / R 0 was used as an index of membrane durability.

5)耐有機汚染性の測定
陰イオン交換膜では、得られた陰イオン交換膜をコンデショニングした後、銀、塩化銀電極を有する二室セルに該イオン交換膜を挟み、その陽極室には0.05mol/L−NaCl溶液を入れ、陰極室には1000ppmのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムと0.05mol/L−NaClの混合溶液を入れた。両室の液を1500rpmの回転速度で攪拌し、0.2A/dmの電流密度で電気透析を行った。この時、両膜表面の近傍に白金線を固定し、膜間電圧を測定した。通電中に有機汚染が起こると膜間電圧が上昇してくる。通電を開始して30分後の膜間電圧を測定し、有機汚染物質を添加した場合と添加しない場合の電圧差(ΔE)をとって膜の汚染性の尺度とした。
5) Measurement of organic contamination resistance In the anion exchange membrane, after conditioning the obtained anion exchange membrane, the ion exchange membrane is sandwiched between two chamber cells having silver and silver chloride electrodes, A 0.05 mol / L-NaCl solution was placed, and a mixed solution of 1000 ppm sodium dodecylbenzenesulfonate and 0.05 mol / L-NaCl was placed in the cathode chamber. The liquid in both chambers was stirred at 1500rpm rotational speed, was electrodialysis at a current density of 0.2 A / dm 2. At this time, a platinum wire was fixed in the vicinity of both membrane surfaces, and the transmembrane voltage was measured. When organic contamination occurs during energization, the transmembrane voltage increases. The voltage across the membrane 30 minutes after the start of energization was measured, and the voltage difference (ΔE) between when the organic contaminant was added and when it was not added was taken as a measure of the contamination of the membrane.

(P−1の合成)
攪拌機、温度センサー、滴下漏斗及び還流冷却管を備え付けた6Lセパラブルフラスコに、酢酸ビニル1875g、メタノール605g、及びメタクリル酸アミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドを20質量%含有するメタノール溶液101gを仕込み、攪拌下に系内を窒素置換した後、内温を60℃まで上げた。この系に2,2’−アゾビスイソブチロニトリルを0.8g含有するメタノール20g(メタノール合計量625g)を添加し、重合反応を開始した。重合開始時点よりメタクリル酸アミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドを20質量%含有するメタノール溶液346gを系内に添加しながら、4時間重合反応を行った後、重合反応を停止した。重合反応を停止した時点における系内の固形分濃度、すなわち、重合反応スラリー全体に対する固形分の含有率は23質量%であった。ついで、系内にメタノール蒸気を導入することにより、未反応の酢酸ビニル単量体を追い出し、ビニルエステル共重合体を55質量%含有するメタノール溶液を得た。
(Synthesis of P-1)
A 6 L separable flask equipped with a stirrer, temperature sensor, dropping funnel and reflux condenser was charged with 1875 g of vinyl acetate, 605 g of methanol, and 101 g of a methanol solution containing 20% by mass of amidopropyltrimethylammonium methacrylate under stirring. After the system was purged with nitrogen, the internal temperature was raised to 60 ° C. To this system, 20 g of methanol containing 0.8 g of 2,2′-azobisisobutyronitrile (total amount of methanol: 625 g) was added to initiate the polymerization reaction. While adding 346 g of a methanol solution containing 20% by mass of methacrylic acid amidopropyltrimethylammonium chloride to the system from the start of polymerization, the polymerization reaction was carried out for 4 hours, and then the polymerization reaction was stopped. The solid content concentration in the system when the polymerization reaction was stopped, that is, the solid content with respect to the entire polymerization reaction slurry was 23% by mass. Subsequently, by introducing methanol vapor into the system, unreacted vinyl acetate monomer was driven off to obtain a methanol solution containing 55% by mass of a vinyl ester copolymer.

このビニルエステル共重合体を55質量%含有するメタノール溶液に、該共重合体中の酢酸ビニル単位に対する水酸化ナトリウムのモル比が0.02、ビニルエステル共重合体の固形分濃度が30質量%となるように、メタノール、及び水酸化ナトリウムを10質量%含有するメタノール溶液をこの順序で撹拌下に加え、40℃でけん化反応を開始した。   In a methanol solution containing 55% by mass of this vinyl ester copolymer, the molar ratio of sodium hydroxide to vinyl acetate units in the copolymer is 0.02, and the solid content concentration of the vinyl ester copolymer is 30% by mass. Then, methanol and a methanol solution containing 10% by mass of sodium hydroxide were added in this order with stirring, and the saponification reaction was started at 40 ° C.

けん化反応の進行に伴ってゲル化物が生成した直後にこれを反応系から取り出して粉砕し、ついで、ゲル化物が生成してから1時間が経過した時点で、この粉砕物に酢酸メチルを添加することにより中和を行い、膨潤状態のポリ(ビニルアルコール−メタクリル酸アミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド)のカチオン性重合体を得た。この膨潤したカチオン性重合体に対して質量基準で6倍量(浴比6倍)のメタノールを加え、還流下に1時間洗浄し、該重合体をろ取した。該重合体を65℃で16時間乾燥した。得られたポリマーを重水に溶解し、400MHzでの1H−NMR測定に付した結果、メタクリル酸アミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド単位の変性量は5モル%であった。また、B型粘度計で測定した4%水溶液粘度は18ミリPa・s(20℃)、けん化度は98.5モル%であった。   Immediately after the saponification reaction has occurred, the gelled product is taken out from the reaction system and pulverized. Then, when 1 hour has passed since the gelated product was formed, methyl acetate is added to the pulverized product. Thus, neutralization was performed to obtain a cationic polymer of poly (vinyl alcohol-amidopropyltrimethylammonium chloride) in a swollen state. To this swollen cationic polymer, methanol was added in an amount 6 times (bath ratio 6 times) by mass, washed for 1 hour under reflux, and the polymer was collected by filtration. The polymer was dried at 65 ° C. for 16 hours. The obtained polymer was dissolved in heavy water and subjected to 1H-NMR measurement at 400 MHz. As a result, the amount of modification of amidopropyltrimethylammonium methacrylate units was 5 mol%. Further, the viscosity of a 4% aqueous solution measured with a B-type viscometer was 18 milliPa · s (20 ° C.), and the degree of saponification was 98.5 mol%.

(P−2〜P−3の合成)
カチオン性基含有単量体の種類と仕込み量、重合開始剤の使用量などの重合条件を表2に示すように変化させた以外はP−1と同様の方法により、P−2〜P−3を得た。得られたポリマーの物性を、表1に示す。
(Synthesis of P-2 to P-3)
P-2 to P- were prepared in the same manner as P-1, except that the polymerization conditions such as the type and amount of the cationic group-containing monomer and the amount of polymerization initiator used were changed as shown in Table 2. 3 was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained polymer.

[実施例1]
(イオン交換膜の作製)
200mLの三角フラスコに150mLの脱イオン水を入れ、四級アンモニウム塩基含有重合体P−1を22.2g加えてから、95℃のウォーターバスの中で加熱攪拌し、該重合体P−1を溶解させた。このPVA水溶液を縦270mm×横210mmのアクリル製のキャスト板に流し込み、余分な液、気泡を除去した後、50℃のホットプレート上で24時間乾燥させることにより、皮膜を作製した。こうして得られた皮膜を、140℃で30分間熱処理し、物理的な架橋を生じさせた。ついで、皮膜を2mol/Lの硫酸ナトリウムの電解質水溶液に24時間浸漬させた。該水溶液にそのpHが1になるように濃硫酸を加えた後、1.0体積%グルタルアルデヒド水溶液に皮膜を浸漬し、25℃で24時間スターラーを用いて撹拌し、架橋処理を行った。ここで、グルタルアルデヒド水溶液としては、石津製薬株式会社製「グルタルアルデヒド」(25体積%)を水で希釈したものを用いた。架橋処理の後、皮膜を脱イオン水に浸漬し、途中数回脱イオン水を交換しながら、皮膜が膨潤平衡に達するまで浸漬させ、イオン交換膜を得た。
[Example 1]
(Production of ion exchange membrane)
In a 200 mL Erlenmeyer flask, 150 mL of deionized water is added, 22.2 g of the quaternary ammonium base-containing polymer P-1 is added, and the mixture is heated and stirred in a 95 ° C. water bath. Dissolved. The PVA aqueous solution was poured onto an acrylic cast plate having a length of 270 mm and a width of 210 mm to remove excess liquid and bubbles, and then dried on a hot plate at 50 ° C. for 24 hours to prepare a film. The film thus obtained was heat treated at 140 ° C. for 30 minutes to cause physical crosslinking. Subsequently, the film was immersed in an aqueous electrolyte solution of 2 mol / L sodium sulfate for 24 hours. Concentrated sulfuric acid was added to the aqueous solution so that the pH was 1, and then the film was immersed in a 1.0% by volume glutaraldehyde aqueous solution and stirred with a stirrer at 25 ° C. for 24 hours to carry out a crosslinking treatment. Here, as the glutaraldehyde aqueous solution, a product obtained by diluting “glutaraldehyde” (25% by volume) manufactured by Ishizu Pharmaceutical Co., Ltd. with water was used. After the crosslinking treatment, the film was immersed in deionized water, and while deionized water was exchanged several times in the middle, the film was immersed until the film reached a swelling equilibrium, thereby obtaining an ion exchange membrane.

(イオン交換膜の評価)
このようにして作製した陰イオン交換膜を、所望の大きさに裁断し、測定試料を作製した。得られた測定試料を用い、上記方法にしたがって、膜含水率、イオン交換容量、膜抵抗の測定、耐久性試験、耐有機汚染性の測定を行なった。得られた結果を表2に示す。
(Evaluation of ion exchange membrane)
The anion exchange membrane thus produced was cut into a desired size to produce a measurement sample. Using the obtained measurement sample, according to the above method, the membrane water content, ion exchange capacity, membrane resistance, durability test, and organic contamination resistance were measured. The obtained results are shown in Table 2.

[実施例2〜3]
実施例1において、陰イオン交換樹脂、熱処理温度、架橋条件を表2に示す内容に変更した以外は、実施例1と同様にして陰イオン交換膜の膜特性を測定した。得られた測定結果を表2に示す。
[Examples 2-3]
In Example 1, the membrane characteristics of the anion exchange membrane were measured in the same manner as in Example 1 except that the anion exchange resin, the heat treatment temperature, and the crosslinking conditions were changed to those shown in Table 2. The obtained measurement results are shown in Table 2.

[比較例1〜3]
実施例1において、陰イオン交換樹脂、熱処理温度、架橋条件を表2に示す内容に変更した以外は、実施例1と同様にして陰イオン交換膜の膜特性を測定した。得られた測定結果を表2に示す。
[Comparative Examples 1-3]
In Example 1, the membrane characteristics of the anion exchange membrane were measured in the same manner as in Example 1 except that the anion exchange resin, the heat treatment temperature, and the crosslinking conditions were changed to those shown in Table 2. The obtained measurement results are shown in Table 2.

[比較例4]
(イオン交換膜の作製)
200mLの三角フラスコに150mLの脱イオン水を入れ、PVA117(株式会社クラレ製:けん化度98.5モル%、粘度平均重合度1700)を20g、ポリアリルアミン(日東紡株式会社製)を2.2g加えてから、95℃のウォーターバスの中で加熱攪拌し、ポリアリルアミンを溶解させた。このPVA水溶液を縦270mm×横210mmのアクリル製のキャスト板に流し込み、余分な液、気泡を除去した後、50℃のホットプレート上で24時間乾燥させることにより、皮膜を作製した。こうして得られた皮膜を、140℃で30分間熱処理し、物理的な架橋を生じさせた。ついで、皮膜を2mol/Lの硫酸ナトリウムの電解質水溶液に24時間浸漬させた。該水溶液にそのpHが1になるように濃硫酸を加えた後、0.5体積%グルタルアルデヒド水溶液に皮膜を浸漬し、25℃で24時間スターラーを用いて撹拌し、架橋処理を行った。ここで、グルタルアルデヒド水溶液としては、石津製薬株式会社製「グルタルアルデヒド」(25体積%)を水で希釈したものを用いた。架橋処理の後、皮膜を脱イオン水に浸漬し、途中数回脱イオン水を交換しながら、皮膜が膨潤平衡に達するまで浸漬させ、イオン交換膜を得た。
[Comparative Example 4]
(Production of ion exchange membrane)
150 mL of deionized water is placed in a 200 mL Erlenmeyer flask, 20 g of PVA117 (manufactured by Kuraray Co., Ltd .: degree of saponification 98.5 mol%, viscosity average degree of polymerization 1700), and 2.2 g of polyallylamine (manufactured by Nittobo Co., Ltd.) After the addition, the mixture was heated and stirred in a 95 ° C. water bath to dissolve the polyallylamine. The PVA aqueous solution was poured onto an acrylic cast plate having a length of 270 mm and a width of 210 mm to remove excess liquid and bubbles, and then dried on a hot plate at 50 ° C. for 24 hours to prepare a film. The film thus obtained was heat treated at 140 ° C. for 30 minutes to cause physical crosslinking. Subsequently, the film was immersed in an aqueous electrolyte solution of 2 mol / L sodium sulfate for 24 hours. Concentrated sulfuric acid was added to the aqueous solution so that the pH was 1, and then the film was immersed in a 0.5% by volume glutaraldehyde aqueous solution and stirred with a stirrer at 25 ° C. for 24 hours for crosslinking treatment. Here, as the glutaraldehyde aqueous solution, a product obtained by diluting “glutaraldehyde” (25% by volume) manufactured by Ishizu Pharmaceutical Co., Ltd. with water was used. After the crosslinking treatment, the film was immersed in deionized water, and while deionized water was exchanged several times in the middle, the film was immersed until the film reached a swelling equilibrium, thereby obtaining an ion exchange membrane.

(イオン交換膜の評価)
このようにして作製した陰イオン交換膜を、所望の大きさに裁断し、測定試料を作製した。得られた測定試料を用い、上記方法にしたがって、膜含水率、イオン交換容量、膜抵抗の測定、耐久性試験、耐有機汚染性の測定を行なった。得られた結果を表2に示す。
(Evaluation of ion exchange membrane)
The anion exchange membrane thus produced was cut into a desired size to produce a measurement sample. Using the obtained measurement sample, according to the above method, the membrane water content, ion exchange capacity, membrane resistance, durability test, and organic contamination resistance were measured. The obtained results are shown in Table 2.

[比較例5]
実施例1において、陰イオン交換膜にネオセプタAM−1(株式会社トクヤマ製)を用いた以外は、実施例1と同様にしてイオン交換膜の膜特性を測定した。得られた測定結果を表2に示す。
[Comparative Example 5]
In Example 1, the membrane characteristics of the ion exchange membrane were measured in the same manner as in Example 1 except that Neoceptor AM-1 (manufactured by Tokuyama Corporation) was used for the anion exchange membrane. The obtained measurement results are shown in Table 2.

表2の結果から、変性量5mol%超の四級アンモニウム塩基を有するPVA系共重合体が架橋処理を施されており、かつ含水率が0.25以上、0.35未満であることを特徴とする陰イオン交換膜とすることにより、膜抵抗が低く、かつ耐久性および耐有機汚染性に優れることが判る(実施例1〜3)。特に、イオン交換容量が、1.0meq/g以上である場合は、より膜抵抗が低く、かつ耐有機汚染性に優れることが判る(実施例3)。一方、膜の含水率が0.25未満であると膜の抵抗が高くなった(比較例1)。さらに、架橋処理をしないとイオン交換膜が著しく膨順潤してしまい膜特性の測定ができなかった(比較例2)。また、PVAとポリアリルアミンのブレンド膜は、電気透析試験中にポリアリルアミンの溶出が起こり、耐久性が低かった(比較例4)。市販膜を用いた場合には、耐有機汚染性に劣っていた(比較例5)。   From the results shown in Table 2, the PVA copolymer having a quaternary ammonium base having a modification amount exceeding 5 mol% is subjected to a crosslinking treatment, and the water content is 0.25 or more and less than 0.35. It can be seen that by using the anion exchange membrane as described above, the membrane resistance is low and the durability and organic contamination resistance are excellent (Examples 1 to 3). In particular, when the ion exchange capacity is 1.0 meq / g or more, it can be seen that the membrane resistance is lower and the organic contamination resistance is excellent (Example 3). On the other hand, when the moisture content of the membrane was less than 0.25, the membrane resistance increased (Comparative Example 1). Furthermore, if the crosslinking treatment was not performed, the ion exchange membrane was swollen and the membrane characteristics could not be measured (Comparative Example 2). In addition, the blend film of PVA and polyallylamine had low durability due to elution of polyallylamine during the electrodialysis test (Comparative Example 4). When a commercially available membrane was used, the organic contamination resistance was poor (Comparative Example 5).

Figure 2014088514
Figure 2014088514

Figure 2014088514
Figure 2014088514

Claims (4)

変性量5mol%超の四級アンモニウム塩基を有するポリビニルアルコール系共重合体が架橋処理を施されており、かつ含水率が0.25以上、0.35未満であることを特徴とする陰イオン交換膜。   Anion exchange, characterized in that a polyvinyl alcohol copolymer having a quaternary ammonium base having a modification amount exceeding 5 mol% is subjected to a crosslinking treatment and has a water content of 0.25 or more and less than 0.35 film. 四級アンモニウム塩基の繰り返し単位が下記一般式(1)で表されるポリビニルアルコール系共重合体であることを特徴とする請求項1記載の陰イオン交換膜。
Figure 2014088514
The anion exchange membrane according to claim 1, wherein the repeating unit of the quaternary ammonium base is a polyvinyl alcohol copolymer represented by the following general formula (1).
Figure 2014088514
イオン交換容量が、1.0meq/g以上である請求項1または2に記載の陰イオン交換膜。   The anion exchange membrane according to claim 1 or 2, wherein the ion exchange capacity is 1.0 meq / g or more. PVA系共重合体を含有する皮膜を、100℃以上の温度で熱処理した後、水、アルコール又はそれらの混合溶媒中で、酸性条件下、ジアルデヒド化合物による架橋処理に付し、ついで水洗処理することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の陰イオン交換膜の製造方法。   A film containing a PVA copolymer is heat-treated at a temperature of 100 ° C. or higher, then subjected to a crosslinking treatment with a dialdehyde compound in water, alcohol or a mixed solvent thereof under an acidic condition, and then washed with water. The manufacturing method of the anion exchange membrane of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
JP2012239692A 2012-10-31 2012-10-31 Anion-exchange membrane and manufacturing method thereof Pending JP2014088514A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012239692A JP2014088514A (en) 2012-10-31 2012-10-31 Anion-exchange membrane and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012239692A JP2014088514A (en) 2012-10-31 2012-10-31 Anion-exchange membrane and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014088514A true JP2014088514A (en) 2014-05-15

Family

ID=50790679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012239692A Pending JP2014088514A (en) 2012-10-31 2012-10-31 Anion-exchange membrane and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014088514A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109403094A (en) * 2018-10-31 2019-03-01 盐城工学院 A kind of preparation method of PVA dyeing conductive film
CN114456523A (en) * 2022-01-27 2022-05-10 国家电投集团氢能科技发展有限公司 Blending modified perfluorinated sulfonic acid resin compound, composite ion exchange membrane and preparation method of blending modified perfluorinated sulfonic acid resin compound and composite ion exchange membrane

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010110333A1 (en) * 2009-03-25 2010-09-30 株式会社クラレ Anion exchange membrane and method for producing same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010110333A1 (en) * 2009-03-25 2010-09-30 株式会社クラレ Anion exchange membrane and method for producing same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109403094A (en) * 2018-10-31 2019-03-01 盐城工学院 A kind of preparation method of PVA dyeing conductive film
CN114456523A (en) * 2022-01-27 2022-05-10 国家电投集团氢能科技发展有限公司 Blending modified perfluorinated sulfonic acid resin compound, composite ion exchange membrane and preparation method of blending modified perfluorinated sulfonic acid resin compound and composite ion exchange membrane

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI491438B (en) Anion exchange membrane and method for producing the same
JP5531267B2 (en) Ion exchange membrane and method for producing the same
KR20150099549A (en) Ion exchange membrane, method for producing same, and electrodialyzer
JP6097310B2 (en) Vinyl alcohol graft polymer, process for producing the same, and ion exchange membrane using the same
TW201041915A (en) Charge mosaic membrane
US9833742B2 (en) Cation exchange membrane and method for producing same
JP6270094B2 (en) Production method of low salt soy sauce
JP6227296B2 (en) Ion exchange membrane
JP5965307B2 (en) Ion exchange membrane, method for producing the same, and electrodialysis apparatus
JP2014088514A (en) Anion-exchange membrane and manufacturing method thereof
JP5413683B2 (en) Mosaic charged film manufacturing method
JP6018005B2 (en) Nitrate ion separation method
JP6053514B2 (en) Method for desalting organic matter
JP6172662B2 (en) Method for producing salt
JP6195188B2 (en) Peptide production method and peptide-containing pharmaceutical composition obtained by the method
JP2015067770A (en) Anion exchange membrane
JP6018006B2 (en) Method for removing electrolyte in fruit juice-containing alcohol solution
JP6270099B2 (en) Method for producing mineral component-containing composition using seawater
JP6202608B2 (en) Fluoride ion removal method
JP2014198001A (en) Desalination method of a pickled plum seasoning liquid
JP2014198000A (en) Desalination method of sugar solution
JP2014198002A (en) Desalination method of milk

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150629

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160304

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160315

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160920