JP2014505762A - 酸ブロック陰イオン膜 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 なし
Description
i)トリメチルアミノエチルメタクリレートクロリド(TMAEMC)
式B−R1=CH3、R2=Et、R3、R4、及びR5は、CH3であり、A-=Cl-、
ii)ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド(VBTMAC)
式D−R2=−CH2−、R3、R4、及びR5=CH3、R6=ビニル、A-=Cl-、
iii)ビニルピリジン
式C−R6=ビニル、
iv)ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)
式A−R1=CH3、X=O、R2=Et、R3及びR4=CH3、
v)ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMA)
式A−R1=CH3、X=NH、R2=プロピル、R3及びR4=CH3。
ABA−091509−ビニルピリジン/DVB/VBC/PP470
4−ビニルピリジン12g(0.108モル)とビニルベンジルクロリド(VBC)6g(0.039モル)と80%ジビニルベンゼン(DVB)24g(0.147モル)との混合物に、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート0.8g(1.9重量%)を加える。得られた溶液は、いずれの非重合性溶媒も添加しない透明の溶液である。下にガラス1枚を入れた6.5インチ×6.5インチの大きさのMylar(登録商標)トレー中に、溶液を注ぎ、ポリエステル布1枚を、溶液中に広げて入れ、次に、Mylarシート1枚を、布の上に広げる。布とMylarシートを交互に間隔をあけて配置して3層のパッケージを形成し、ガラス1枚を、集合体の上に置く。次に、パッケージを、2時間、90℃の温度のオーブンへ移動する。パッケージを分解して、補強膜シート3枚を得る。次に、膜シートを、2N塩酸溶液中に入れ、平衡するまで膨潤させる。最終膜は、塩から鉱酸を回収するために双極性電気透析において使用できる酸効率陰イオン膜(acid efficiency anion membrane)である。
ABA−092409−DMAEMA/DVB/VBC/PP447
ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)10g(0.0604モル)とビニルベンジルクロリド(VBC)3g(0.0189モル)とジビニルベンゼン(DVB)12g(0.0735モル)との混合物に、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート0.5g(2.0重量%)を加える。得られた溶液は、いずれの非重合性溶媒も添加しない透明の溶液である。下にガラス1枚を入れた6.5インチ×6.5インチの大きさのMylarトレー中に、溶液を注ぎ、ポリプロピレン(#477)布1枚を、溶液中に広げて入れる。次に、Mylarシート1枚を、布の上に置く。別の布とMylarシートを、溶液中に入れる。布とMylarシートを交互に間隔を空けて配置して3層のパッケージを形成し、ガラス1枚を、集合体の上に置く。次に、パッケージをオーブンへ移動し、2時間、90℃の温度で維持する。パッケージを分解して、補強膜シート3枚を得る。次に、膜シートを、2N HCl溶液中に入れ、平衡するまで膨潤させる。最終膜は、塩から鉱酸を回収するために双極性電気透析において使用できる酸効率陰イオン膜である。
ABA−100609−DMAEMA/DVB/VBC/PE
ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)60g(0.363モル)とビニルベンジルクロリド(VBC)18g(0.114モル)と80%ジビニルベンゼン(DVB)72g(0.442モル)との混合物に、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート3g(2重量%)を加える。得られた溶液は、いずれの非重合性溶媒も添加しない透明の溶液である。下にガラス1枚を入れた10インチ×11インチの大きさのMylarトレー中に、溶液を注ぎ、ポリエステル布1枚を、溶液中に広げて入れ、次に、Mylarシート1枚を、布の上に広げる。布とMylarシートを交互に間隔を空けて配置して3層のパッケージを形成し、ガラス1枚を、集合体の上に置く。次に、パッケージを、2時間、90℃の温度のオーブンへ移動する。パッケージを分解して、補強膜シート3枚を得る。次に、膜シートを、2N塩酸溶液中に入れ、平衡するまで膨潤させる。最終膜は、塩から鉱酸を回収するために双極性電気透析において使用できる酸効率陰イオン膜である。
上述の膜及びいくつかのその他の市販の膜で、膜セル試験を実施した。米国特許第4822471号の実施例2に述べられている方法によって、膜電流効果を測定した。電流効果の%は、電流の所与の%量が、陰イオン膜を通じて陰イオンを輸送するのに使用されることを意味する。電流の残りの%は、陰イオン膜を通じて水素が漏れることを表す。表記「強」塩基は、第四級アミン官能基を意味し、「弱」塩基は、第三級アミン官能基を示す。2N NaCl溶液中に膜を浸し、遊離Cl-イオンを洗い落とすことによって、膜をCl-(塩化物)の形態に、最初に変換することで、膜中の第四級アミンを測定する。次に、硝酸ナトリウム溶液などの別の塩を使用して、膜からCl-イオンを交換して取り出し、Cl-を滴定する。このようにして、乾燥樹脂1g当たりのmeqで、膜中の第四級アミンの最大容量を計算することが可能である。膜中の第三級アミンを測定するために、第四級及び第三級アミンを含む総アミンを測定する。次に、第四級アミンの量を、存在する総アミン量から差し引く。膜中に存在する第四級及び第三級アミンを含む総アミンを測定するために、HClを添加することによって、第三級アミンを塩に、最初に変換する(これはまた、第四級アミンをCl-形態に変換する)。次に、100%エタノール溶液を使用して、過剰HClを洗い落とす。次に、硝酸ナトリウム溶液を使用して、Cl-イオンを交換して取り出し、Cl-イオンを滴定する。その後、アミンの総量を計算できる。以下の結果が得られ、表Iに示す。
(092509−470)
ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMA)46g(0.257モル)とビニルベンジルクロリド(VBC)12.8g(0.084モル)と80%ジビニルベンゼン(DVB)48g(0.295モル)との混合物に、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート2.1g(2重量%)を加える。得られた溶液は、いずれの非重合性溶媒も添加しない透明の溶液である。下にガラス1枚を入れた10インチ×11インチの大きさのMylarトレー中に、溶液を注ぎ、ポリプロピレン布1枚を、溶液中に広げて入れ、次に、Mylarシート1枚を、布の上に広げる。布とMylarシートを交互に間隔を空けて配置して3層のパッケージを形成し、ガラス1枚を、集合体の上に置く。次に、パッケージを、2時間、90℃の温度のオーブンへ移動する。パッケージを分解して、補強膜シート3枚を得る。次に、膜シートを、2N塩酸溶液中に入れ、平衡するまで膨潤させる。最終膜は、塩から鉱酸を回収するために双極性電気透析において使用できる酸効率陰イオン膜である。
(ABA−#082809VP/DVB/PP470)
4−ビニルピリジン15g(0.136モル)と80%ジビニルベンゼン(DVB)30g(0.184モル)との混合物に、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート0.8g(1.9重量%)を加える。ビニルベンジルクロリド(VBC)は、溶液に加えなかった。得られた溶液は、いずれの非重合性溶媒も添加しない透明の溶液である。6.5インチ×6.5インチの大きさのMylarトレー中に、溶液を注ぎ、ポリプロピレン布1枚を、溶液中に広げて入れ、次に、Mylarシート1枚を、布の上に広げる。布とMylarシートを交互に間隔を空けて配置して3層のパッケージを形成し、ガラス1枚を、集合体の上に置く。次に、パッケージを、2時間、90℃の温度のオーブンへ移動する。パッケージを分解して、補強膜シート3枚を得る。次に、膜シートを、2N塩酸溶液中に入れ、平衡に達するまで膨潤させる。最終膜は、酸効率陰イオン膜である。膜の特性を、以下の表IIに記載する。
(米国特許第4822471号−実施例2と同様の手順)
酸溶液中で使用される場合、従来技術との比較として、3コンパートメント電気透析試験セルを使用して、本発明の膜の電流効果(C.E.)を測定した。セルは、セルの終端に白金被覆チタンのカソード電極及びアノード電極を含み、電極間に2枚の膜が挟まれ、お互いから及び電極からの位置に液体の入ったコンパートメントを形成するためのガスケットスペーサーを有していた。したがって、配置は、以下の通りであった:試験される陰イオン交換膜、中間コンパートメント、市販型の陽イオン交換膜(GE CR61CMP)、アノードコンパートメント及び最後にアノード電極。
Claims (20)
- 織布又は不織布補強構造を有する酸ブロック陰イオン選択ポリマー膜を製造する方法であって、膜のポリマーが、ラジカル重合開始剤の存在下、(I)エチレン性不飽和脂肪族又は芳香族第三級又は第四級アミンモノマー、(II)架橋性モノマー、及び(III)ビニルベンジルクロリドの成分を共重合させる段階を含む方法によって製造される方法。
- 成分(I):(II):(III)のモル比が約20〜60:30〜70:1〜19であり、(I)と(II)と(III)の合計が100モル%に等しい、請求項1記載の方法。
- 成分(I):(II):(III)のモル比が約35〜45:45〜55:10〜15である、請求項2記載の方法。
- 共重合が、非重合性溶媒の不在下で実施される、請求項1記載の方法。
- 成分(I)がエチレン性不飽和脂肪族第三級アミンを含む、請求項1記載の方法。
- 成分(I)がエチレン性不飽和芳香族第三級アミンを含む、請求項1記載の方法。
- 成分(I)が、ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)及びジメチルアミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMA)からなる群から選択されるものを含む、請求項5記載の方法。
- 成分(I)がビニルピリジンである、請求項6記載の方法。
- 開始剤(IV)がペルオキシド開始剤を含む、請求項7記載の方法。
- 架橋性モノマーが、ジビニルベンゼン(DVB)及びエチレングリコールジメタクリレート(EGDM)からなる群から選択されるものを含む、請求項7記載の方法。
- 布が、ポリプロピレン織布、ポリエステル織布及びポリアクリル織布からなる群から選択されるものを含み、膜が約12〜20重量%の含水量及び0.01N NaCl溶液中1000Hzで測定して約50〜100Ω・cm2の抵抗Rを有する、請求項10記載の方法。
- 布が、ポリプロピレン織布、ポリエステル織布、及びポリアクリル織布、及びモダクリル織布からなる群から選択されるものを含み、膜が、約93%超の電流効果を示す、請求項10記載の方法。
- 織布又は不織布を含む電気透析装置において使用される種類の陰イオン交換膜であって、布に、成分(I)、(II)、及び(III)の反応生成物を含むコポリマーで含浸されており、(I)がエチレン性不飽和脂肪族又は芳香族第三級又は第四級アミンモノマー、(II)が架橋性モノマー、(III)がビニルベンジルクロリドである陰イオン交換膜。
- 成分(I)が、式A〜Dから選択される、請求項13記載の陰イオン交換膜。
- 成分(I):(II):(III)のモル比が約20〜60%:30〜70%:1〜19%であり、百分率が合計100%になる、請求項14記載の陰イオン交換膜。
- 成分(I):(II):(III)のモル比が約35〜45%:45〜55%:10〜15%である、請求項15記載の陰イオン交換膜。
- 成分(I):(II):(III)のモル比が約37〜40%、48〜50%、12〜13%である、請求項15記載の陰イオン交換膜。
- 成分(I)が、DMAEMA及びDMAPMAからなる群から選択されるものを含み、膜が93%超の電流効果を有することを特徴とする、請求項16記載の陰イオン交換膜。
- 架橋性モノマー成分(II)が、DVB及びEGDMからなる群から選択されるものである、請求項18記載の陰イオン交換膜。
- ポリマー補強布を含む陰イオン交換膜であって、ポリマーが次の構造を有する陰イオン交換膜。
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