JP2016203132A - Polymer laminate semipermeable membrane, and manufacturing method of the same - Google Patents

Polymer laminate semipermeable membrane, and manufacturing method of the same Download PDF

Info

Publication number
JP2016203132A
JP2016203132A JP2015091195A JP2015091195A JP2016203132A JP 2016203132 A JP2016203132 A JP 2016203132A JP 2015091195 A JP2015091195 A JP 2015091195A JP 2015091195 A JP2015091195 A JP 2015091195A JP 2016203132 A JP2016203132 A JP 2016203132A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semipermeable
polymer
membrane
semipermeable membrane
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
JP2015091195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
徳山尊大
Takahiro Tokuyama
富岡洋樹
Hiroki Tomioka
小川貴史
Takashi Ogawa
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.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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 Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2015091195A priority Critical patent/JP2016203132A/en
Publication of JP2016203132A publication Critical patent/JP2016203132A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semipermeable membrane which exhibits an anti-oxidant property even in the presence of heavy metal while maintaining salt removal performance of the semipermeable membrane, and provide a polymer laminate semipermeable membrane which exhibits pH-resistance, and can be used with various raw water.SOLUTION: A polymer laminate semipermeable membrane includes a semipermeable layer, and a polymer layer formed on the semipermeable layer. The polymer layer contains a compound having a specific structure.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、液状混合物の選択的分離に有用な半透膜に関し、耐酸化剤性、耐pH性に優れたポリマー積層半透膜に関するものである。   The present invention relates to a semipermeable membrane useful for selective separation of a liquid mixture, and relates to a polymer laminated semipermeable membrane excellent in oxidation resistance and pH resistance.

溶解物成分の透過を阻止する水処理分離膜として、酢酸セルロース等のポリマーによる非対称型半透膜や微多孔性支持膜と微多孔性支持膜上に設けられた分離機能層とを備える複合半透膜が知られている。とくに分離機能層をポリアミドから形成した複合半透膜は、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り容易に製膜できるという利点があり、さらに高耐圧性、高脱塩率、高透過流束であることから最も広く用いられている(特許文献1、2)。   As a water treatment separation membrane that prevents permeation of lysate components, a composite semi-permeable membrane comprising an asymmetric semipermeable membrane made of a polymer such as cellulose acetate, a microporous support membrane, and a separation functional layer provided on the microporous support membrane Permeable membranes are known. In particular, the composite semipermeable membrane in which the separation functional layer is formed of polyamide has an advantage that it can be easily formed by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, and further has a high pressure resistance, a high desalting rate, It is most widely used because of its high permeation flux (Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、上記のような半透膜は酸化剤に対する耐久性が不十分であり、膜の殺菌に用いられる塩素、過酸化水素などにより、半透膜の脱塩性能および選択的な分離性能が劣化する。さらにこの酸化は、酸化剤とごく微量の重金属とが共存することで著しく促進されることが例えば非特許文献1に記載されている。水処理膜の使用においては処理する原水中に多くのケースで重金属が含まれるため、実用上で耐酸化剤性を有するためには酸化剤と重金属とが共存した条件で膜の劣化が抑制される必要がある。   However, the semipermeable membrane as described above has insufficient durability against oxidizing agents, and the desalting performance and selective separation performance of the semipermeable membrane are degraded by chlorine, hydrogen peroxide, etc. used for sterilization of the membrane. To do. Further, for example, Non-Patent Document 1 describes that this oxidation is significantly accelerated by the coexistence of an oxidizing agent and a very small amount of heavy metal. In the use of water treatment membranes, heavy metals are contained in the raw water to be treated in many cases. Therefore, in order to have oxidation resistance in practical use, the deterioration of the membrane is suppressed under the conditions in which an oxidant and heavy metals coexist. It is necessary to

半透膜の酸化剤に対する耐久性を向上した技術の例としては、ポリアミドと酸化剤との反応点であるポリアミドの窒素原子上をアルキル基で置換した膜や、ポリアミド膜表面をポリビニルアセタート等のポリマーのエマルション溶液に接触させた後、ポリマーのガラス転移温度以上に加熱乾燥させて得た膜、分子中にアルコキシシラン構造を有し、かつ分子中にアミノ基及びオキシラン環からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する有機ケイ素化合物を用いて界面重合することで耐塩素性を高めたポリアミド膜が、特許文献3、特許文献4および特許文献5に開示されている。   Examples of techniques that improve the durability of semipermeable membranes to oxidizing agents include membranes in which the nitrogen atoms of polyamide, which is the reaction point between polyamide and oxidizing agent, are substituted with alkyl groups, and the surface of polyamide membrane is polyvinyl acetate, etc. A film obtained by contacting with an emulsion solution of the polymer, followed by heat drying above the glass transition temperature of the polymer, selected from the group consisting of an alkoxysilane structure in the molecule and an amino group and an oxirane ring in the molecule Patent Document 3, Patent Document 4 and Patent Document 5 disclose polyamide films having improved chlorine resistance by interfacial polymerization using an organosilicon compound having at least one functional group.

米国特許第3,133,132号公報U.S. Pat. No. 3,133,132 米国特許第4,277,344号公報U.S. Pat. No. 4,277,344 特開2002−336666号公報JP 2002-336666 A 特開2010−201303号公報JP 2010-201303 A 特開平9−99228号公報JP-A-9-99228 栗原他、ポリマー・ジャーナル、23巻、p513、高分子学会(1991)Kurihara et al., Polymer Journal, Vol. 23, p513, Society of Polymer Science (1991)

従来の技術では、半透膜の分子構造を変化させているので、半透膜元来の塩除去性能が損なわれたり、重金属存在下では十分な耐酸化剤性が得られなかったりするなどの実用上の問題がある。   In the conventional technology, the molecular structure of the semipermeable membrane is changed, so that the original salt removal performance of the semipermeable membrane is impaired, or sufficient oxidation resistance cannot be obtained in the presence of heavy metals. There are practical problems.

本発明は、半透膜の塩除去性能を維持しながら、かつ重金属存在下でも耐酸化剤性を有する半透膜を提供するものである。さらに、本発明のポリマー積層半透膜は、耐pH性を有し、様々な原水で使用可能である。   The present invention provides a semipermeable membrane having oxidation resistance while maintaining the salt removal performance of the semipermeable membrane and in the presence of heavy metals. Furthermore, the polymer laminated semipermeable membrane of the present invention has pH resistance and can be used in various raw waters.

上記課題を解決するために、本発明は、下記(1)〜(4)のいずれかの構成を備える。   In order to solve the above problems, the present invention comprises any one of the following configurations (1) to (4).

(1) 半透層と、前記半透層上に形成されたポリマー層とを備え、
前記ポリマー層が、下記式iの構造を有する化合物を含有することを特徴とする、ポリマー積層半透膜。
(1) A semipermeable layer and a polymer layer formed on the semipermeable layer,
The polymer laminated semipermeable membrane, wherein the polymer layer contains a compound having a structure of the following formula i.

Figure 2016203132
Figure 2016203132

(但し、R1とR2は任意の炭化水素基であり、R1とR2は互いに共有結合していてもよく、nは0以上の整数である。)
(2) 前記ポリマー層の厚さが50nm以上1000nm以下である、
上記(1)に記載のポリマー積層半透膜。
(However, R1 and R2 are arbitrary hydrocarbon groups, R1 and R2 may be covalently bonded to each other, and n is an integer of 0 or more.)
(2) The thickness of the polymer layer is 50 nm or more and 1000 nm or less,
The polymer laminated semipermeable membrane according to (1) above.

(3)前記半透層が、微多孔性支持膜と、前記微多孔性支持膜上に設けられ、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重縮合で形成されたポリアミド分離機能層と、を備える
上記(1)または(2)のいずれかに記載のポリマー積層半透膜。
(3) The semipermeable layer is provided with a microporous support membrane, a polyamide separation functional layer provided on the microporous support membrane, and formed by polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide; The polymer laminated semipermeable membrane according to any one of the above (1) or (2).

(4)(A)少なくとも1種類以上の下記式iiの構造を有する化合物またはその重合体またはその縮合体を含む溶液または分散液と、前記半透層とを接触させることで、半透層表面に液膜を形成する工程と、
(B)前記液膜から、前記溶液の溶媒または分散液の分散媒の一部または全部を除去することで、半透層表面にポリマー層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、
上記(1)〜(3)のいずれかに記載のポリマー積層半透膜の製造方法。
(4) (A) The surface of a semipermeable layer by contacting the semipermeable layer with a solution or dispersion containing at least one compound having the structure of the following formula ii or a polymer thereof or a condensate thereof: Forming a liquid film on the substrate,
(B) forming a polymer layer on the surface of the semipermeable layer by removing part or all of the solvent of the solution or the dispersion medium of the dispersion from the liquid film;
Including,
The manufacturing method of the polymer lamination semipermeable membrane in any one of said (1)-(3).

Figure 2016203132
Figure 2016203132

(但し、X、Yは任意の構造をとり、Z1とZ2は任意の加水分解性基である。)
(5) Xがエチレン性不飽和基を有することを特徴とする、
上記(4)に記載のポリマー積層半透膜の製造方法。
(However, X and Y have an arbitrary structure, and Z1 and Z2 are arbitrary hydrolyzable groups.)
(5) X is characterized by having an ethylenically unsaturated group,
The manufacturing method of the polymer lamination semipermeable membrane as described in said (4).

本発明によれば半透層上に耐酸化剤性で透水性を有しかつ重金属を除去しうるポリマー層を形成することで、半透膜の重金属存在下での耐酸化剤性を向上した膜を得ることができる。重金属存在下の耐酸化剤性の向上により、殺菌処理などにより酸化剤が残留した原水に対しても高い塩除去性能を発揮しながら安定した運転を継続できる。さらに、ポリマー層を構成するケイ素原子に、炭化水素基が直接結合していることにより、ポリマー層の疎水性が向上し耐pH性が向上することで、様々なpHの水質で使用可能となる。   According to the present invention, by forming a polymer layer having oxidation resistance and water permeability on the semipermeable layer and capable of removing heavy metals, the oxidation resistance in the presence of heavy metals in the semipermeable membrane is improved. A membrane can be obtained. By improving the oxidation resistance in the presence of heavy metals, stable operation can be continued while demonstrating high salt removal performance even for raw water in which oxidant remains due to sterilization treatment or the like. Furthermore, since the hydrocarbon group is directly bonded to the silicon atoms constituting the polymer layer, the polymer layer is improved in hydrophobicity and pH resistance, so that it can be used at various pH water quality. .

I.ポリマー積層半透膜
ポリマー積層半透膜は、水溶液からイオンを除去する機能を有する膜である。ポリマー積層半透膜として、具体的には、RO(Reverse Osmosis)膜およびNF(Nanofiltration)膜が挙げられる。
I. Polymer laminated semipermeable membrane The polymer laminated semipermeable membrane is a membrane having a function of removing ions from an aqueous solution. Specific examples of the polymer laminated semipermeable membrane include an RO (Reverse Osmosis) membrane and an NF (Nanofiltration) membrane.

[1.半透層]
本書において、半透層とは、ポリマー積層半透膜のイオン除去性を実質的に担う層である。つまり、半透層は、それ単独で水溶液からイオンを除去する機能を有し、RO膜またはNF膜として機能し得る。半透層は、非対称型半透層(つまり非対称型半透膜)と複合半透層(つまり複合半透膜)とに大別される。
[1. Semi-permeable layer]
In this document, the semipermeable layer is a layer substantially responsible for the ion removability of the polymer laminated semipermeable membrane. That is, the semipermeable layer alone has a function of removing ions from the aqueous solution, and can function as an RO membrane or an NF membrane. The semipermeable layer is roughly classified into an asymmetrical semipermeable layer (ie, an asymmetrical semipermeable membrane) and a composite semipermeable layer (ie, a composite semipermeable membrane).

(1−1)非対称型半透層
非対称型半透層は、膜表面から内部に向かって孔径が大きくなっていく構造を持つ半透層であり、緻密な膜表面付近が分離性能を発揮するとともに孔径の大きな内部が水の透過抵抗を小さくして透水性と膜強度を保持する役割を果たしている。
(1-1) Asymmetrical semipermeable layer The asymmetrical semipermeable layer is a semipermeable layer having a structure in which the pore diameter increases from the membrane surface toward the inside, and the vicinity of the dense membrane surface exhibits separation performance. In addition, the inside of the large pore diameter plays a role of reducing water permeation resistance and maintaining water permeability and membrane strength.

非対称型半透層の素材としては、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、ポリアミド等が用いられる。   Cellulose acetate, cellulose triacetate, polyamide, or the like is used as the material for the asymmetric semipermeable layer.

(1−2)複合半透層
複合半透層は、微多孔性支持膜と、上記微多孔性支持膜上に設けられる分離機能層と、を備える。
(1-2) Composite Semipermeable Layer The composite semipermeable layer includes a microporous support membrane and a separation functional layer provided on the microporous support membrane.

(1−2−1)微多孔性支持膜
微多孔性支持膜は、分離機能層を支持することで、複合半透層に強度を与える。分離機能層は微多孔性支持膜の少なくとも片面に設けられる。
(1-2-1) Microporous support membrane The microporous support membrane provides strength to the composite semipermeable layer by supporting the separation functional layer. The separation functional layer is provided on at least one surface of the microporous support membrane.

微多孔性支持膜は、後述する基材の上に設けられてもよい。 微多孔性支持膜の表面の細孔径は1nm以上100nm以下の範囲内であることが好ましい。微多孔性支持膜表面の細孔径がこの範囲であれば、表面において欠陥が十分に少ない分離機能層を形成することができる。また、得られる複合半透層が高い純水透過流束を有し、加圧運転中に分離機能層が支持膜孔内に落ち込むことなく構造を維持できる。   The microporous support membrane may be provided on a substrate described later. The pore diameter on the surface of the microporous support membrane is preferably in the range of 1 nm to 100 nm. When the pore diameter on the surface of the microporous support membrane is within this range, a separation functional layer with sufficiently few defects on the surface can be formed. Further, the obtained composite semipermeable layer has a high pure water permeation flux, and the structure can be maintained without the separation functional layer falling into the support membrane hole during the pressurizing operation.

微多孔性支持膜の表面の細孔径は、電子顕微鏡写真により算出できる。微多孔性支持膜の表面を電子顕微鏡写真により撮影し、観察できる細孔すべての直径を測定し、算術平均することにより細孔径を求めることができる。細孔が円状でない場合、画像処理装置等によって、細孔が有する面積と等しい面積を有する円(等価円)を求め、等価円直径を細孔の直径とする方法により求めることができる。別の手段としては、微小な細孔内にある水は通常の水に比べて融点が低くなるという原理を利用して、示差走査熱量測定(DSC)により細孔径を求めることができる。文献(石切山他、ジャーナル・オブ・コロイド・アンド・インターフェイス・サイエンス、171巻、p103、アカデミック・プレス・インコーポレーテッド(1995))等にその詳細が記載されている。   The pore diameter on the surface of the microporous support membrane can be calculated from an electron micrograph. The surface of the microporous support membrane is photographed with an electron micrograph, the diameters of all the observable pores are measured, and the pore diameter can be obtained by arithmetic averaging. When the pores are not circular, a circle having an area equal to the area of the pores (equivalent circle) can be obtained by an image processing apparatus or the like, and the equivalent circle diameter can be obtained by the method of setting the diameter of the pores. As another means, the pore diameter can be determined by differential scanning calorimetry (DSC) using the principle that water in minute pores has a lower melting point than ordinary water. The details are described in literature (Ishikiriyama et al., Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 171, p103, Academic Press Incorporated (1995)).

微多孔性支持膜の厚みは、1μm以上5mm以下の範囲内にあると好ましく、10μm以上100μm以下の範囲内にあるとより好ましい。厚みが小さいと微多孔性支持膜の強度が低下しやすく、その結果、複合半透層の強度が低下する傾向にある。厚みが大きいと微多孔性支持膜およびそれから得られる複合半透層を曲げて使うときなどに取り扱いにくくなる。また、複合半透層の強度を上げるため、微多孔性支持膜は布、不織布、紙などで補強されていてもよい。これら補強する材料の好ましい厚みは通常50μm以上150μm以下である。   The thickness of the microporous support membrane is preferably in the range of 1 μm to 5 mm, and more preferably in the range of 10 μm to 100 μm. If the thickness is small, the strength of the microporous support membrane tends to decrease, and as a result, the strength of the composite semipermeable layer tends to decrease. When the thickness is large, it becomes difficult to handle when the microporous support membrane and the composite semipermeable layer obtained therefrom are bent. In order to increase the strength of the composite semipermeable layer, the microporous support membrane may be reinforced with cloth, nonwoven fabric, paper or the like. The preferable thickness of these reinforcing materials is usually 50 μm or more and 150 μm or less.

微多孔性支持膜を構成する材料は、特に限定されない。微多孔性支持膜は、たとえば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリエステル、セルロース系ポリマー、ビニル系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンオキシドなどのホモポリマーあるいはコポリマー微多孔性支持膜は、これらのポリマーのうち、単一のポリマーのみを含有してもよいし、複数種類のポリマーを含有してもよい。   The material constituting the microporous support membrane is not particularly limited. The microporous support membrane is, for example, a polysulfone, polyethersulfone, polyamide, polyester, cellulosic polymer, vinyl polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfone, polyphenylene oxide, or other homopolymer or copolymer microporous support membrane. May contain only a single polymer among these polymers, or may contain a plurality of types of polymers.

上記のポリマーのうち、セルロース系ポリマーとしては、酢酸セルロース、硝酸セルロースなどが例示される。ビニル系ポリマーとしてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリルなどが好ましいものとして例示される。ポリマーとしては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリエステル、酢酸セルロース、硝酸セルロース、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホンなどのホモポリマーやコポリマーが好ましい。さらに、これらの素材の中でも、化学的安定性、機械的強度、熱安定性が高く、成型が容易であるポリスルホン、ポリエーテルスルホンが特に好ましい。   Among the above polymers, examples of the cellulose polymer include cellulose acetate and cellulose nitrate. Preferred examples of the vinyl polymer include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile and the like. As the polymer, homopolymers and copolymers such as polysulfone, polyethersulfone, polyamide, polyester, cellulose acetate, cellulose nitrate, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyphenylene sulfide, and polyphenylene sulfide sulfone are preferable. Further, among these materials, polysulfone and polyethersulfone, which have high chemical stability, mechanical strength, and thermal stability and are easy to mold, are particularly preferable.

微多孔性支持膜は、これらのポリマーを主成分として含有することが好ましい。具体的には、微多孔性支持膜において、これらのポリマーが占める割合は、80重量%以上、90重量%以上または95重量%以上であることが好ましい。また、微多孔性支持膜は、これらのポリマーのみで構成されていてもよい。   The microporous support membrane preferably contains these polymers as main components. Specifically, the proportion of these polymers in the microporous support membrane is preferably 80% by weight or more, 90% by weight or more, or 95% by weight or more. Further, the microporous support membrane may be composed only of these polymers.

(1−2−2)分離機能層
分離機能層は、水溶液からイオンを分離する機能を有する。分離機能層は、微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とを界面重縮合させることで形成されるポリアミド層であってもよいし、前記非溶媒誘起相分離法によって酢酸セルロース、三酢酸セルロース、ポリアミド等で形成される高分子層であってもよい。
(1-2-2) Separation functional layer The separation functional layer has a function of separating ions from the aqueous solution. The separation functional layer may be a polyamide layer formed by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide on a microporous support membrane, or acetic acid by the non-solvent induced phase separation method. It may be a polymer layer formed of cellulose, cellulose triacetate, polyamide or the like.

界面重縮合によるポリアミド層について説明する。   The polyamide layer by interfacial polycondensation will be described.

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とから選ばれる少なくとも1つの成分である。   The polyfunctional amine is at least one component selected from 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る。脂肪族多官能アミンは、具体的な化合物に限定されないが、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。脂肪族多官能アミンとして、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、および2,5−ジ−n−ブチルピペラジンからなる群より選択される少なくとも1種の化合物が例示され、性能発現の安定性から、脂肪族多官能アミンとしては、特に、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジンが好ましい。   An aliphatic polyfunctional amine is an aliphatic amine having two or more amino groups in one molecule. The aliphatic polyfunctional amine is not limited to a specific compound, but is preferably a piperazine-based amine and a derivative thereof. Examples of aliphatic polyfunctional amines include piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, 2-methylpiperazine, 2,6-dimethylpiperazine, 2,3,5-trimethylpiperazine, 2,5-diethylpiperazine, 2,3, Exemplified is at least one compound selected from the group consisting of 5-triethylpiperazine, 2-n-propylpiperazine, and 2,5-di-n-butylpiperazine. As the amine, piperazine and 2,5-dimethylpiperazine are particularly preferable.

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る。芳香族多官能アミンは、具体的な化合物に限定されるものではないが、脂肪族多官能アミンとしては、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、およびN,N−ジエチルパラフェニレンジアミンからなる群より選択される少なくとも1種の化合物が例示され、性能発現の安定性から、脂肪族多官能アミンとしては、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. The aromatic polyfunctional amine is not limited to a specific compound, but examples of the aliphatic polyfunctional amine include metaphenylene diamine, paraphenylene diamine, and 1,3,5-triaminobenzene. At least one selected from the group consisting of N, N-dimethylmetaphenylenediamine, N, N-diethylmetaphenylenediamine, N, N-dimethylparaphenylenediamine, and N, N-diethylparaphenylenediamine as the N-alkylated product. Examples of the compound are exemplified, and metaphenylenediamine and 1,3,5-triaminobenzene are particularly preferable as the aliphatic polyfunctional amine in view of the 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って、上記アミンとの反応によりポリアミドを生成するものであればよい。多官能酸ハロゲン化物は、具体的な化合物に限定されない。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、および1,4−ベンゼンジカルボン酸からなる群より選択される少なくとも1種の化合物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、取り扱い易さ、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 carbonyl halide groups in one molecule, and may be any one that generates a polyamide by reaction with the amine. The polyfunctional acid halide is not limited to a specific compound. 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 at least one compound selected from the group consisting of 1,4-benzenedicarboxylic acid Acid halides 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.

界面重合の詳細については、後述する。   Details of the interfacial polymerization will be described later.

(1−2−3)基材
複合半透層の強度、寸法安定性等の観点から、複合半透層は基材を有してもよい。基材としては、強度、凹凸形成能および流体透過性の点で繊維状基材が好ましく用いられる。
(1-2-3) Substrate From the viewpoints of the strength and dimensional stability of the composite semipermeable layer, the composite semipermeable layer may have a substrate. As the base material, a fibrous base material is preferably used in terms of strength, unevenness forming ability and fluid permeability.

基材としては、長繊維不織布及び短繊維不織布のいずれも好ましく用いられる。特に、長繊維不織布は、優れた製膜性を有するので、高分子重合体の溶液を流延した際にその溶液が過浸透により裏抜けすること、微多孔性支持層が基材から剥離すること、基材の毛羽立ち等により複合半透層の厚みが不均一化すること、及びピンホール等の欠点が生じることを抑制できる。   As the substrate, both long fiber nonwoven fabrics and short fiber nonwoven fabrics are preferably used. In particular, since the long fiber nonwoven fabric has excellent film-forming properties, when the polymer polymer solution is cast, the solution penetrates due to excessive penetration, and the microporous support layer peels off from the substrate. In addition, it is possible to suppress the non-uniform thickness of the composite semipermeable layer due to the fluffing of the base material and the like, and the occurrence of defects such as pinholes.

また、基材が熱可塑性連続フィラメントより構成される長繊維不織布からなることにより、短繊維不織布と比べて、高分子溶液流延時に繊維の毛羽立ちによって起きる厚みの不均一化および膜欠点の発生を抑制することができる。さらに、複合半透層は、連続製膜されるときに、製膜方向に張力がかけられるので、寸法安定性に優れる長繊維不織布を基材として用いることが好ましい。   In addition, since the base material is made of a long-fiber nonwoven fabric composed of thermoplastic continuous filaments, compared to a short-fiber nonwoven fabric, thickness nonuniformity and film defects caused by fiber fluffing during polymer solution casting can be prevented. Can be suppressed. Furthermore, since the composite semipermeable layer is subjected to tension in the film forming direction when continuously formed, it is preferable to use a long fiber nonwoven fabric having excellent dimensional stability as a base material.

長繊維不織布は、成形性、強度の点で、微多孔性支持膜とは反対側の表層における繊維が、微多孔性支持膜側の表層の繊維よりも縦配向であることが好ましい。そのような構造によれば、強度を保つことで膜破れ等を防ぐ高い効果が実現される。複合半透層にエンボス加工等によって凹凸を付与する場合に、基材が長繊維不織布であれば、微多孔性支持膜と基材とを含む積層体の成形性も向上し、複合半透層表面の凹凸形状が安定するので好ましい。   In the long-fiber nonwoven fabric, in terms of moldability and strength, it is preferable that the fibers in the surface layer on the side opposite to the microporous support membrane have a longitudinal orientation than the fibers in the surface layer on the microporous support membrane side. According to such a structure, the high effect which prevents a film tear etc. is implement | achieved by maintaining intensity | strength. When unevenness is imparted to the composite semipermeable layer by embossing or the like, if the base material is a long-fiber nonwoven fabric, the moldability of the laminate including the microporous support film and the base material is also improved, and the composite semipermeable layer It is preferable because the uneven shape on the surface is stabilized.

[2.ポリマー層]
本発明のポリマー積層半透膜は、半透膜上に設けられたポリマー層を有する。
[2. Polymer layer]
The polymer laminated semipermeable membrane of the present invention has a polymer layer provided on the semipermeable membrane.

ポリマー層は、上記式iの構造を有することを特徴とする。   The polymer layer is characterized by having the structure of the above formula i.

R1,R2は炭化水素基である。炭化水素基として、その構造は特に限定されないが、例示される構造としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などが挙げられる。さらに、一般に-(CH2CH2)n-(n:1以上の整数)で表される炭化水素基であればよく、nは適宜調節してよい。R1とR2は構造の一部に不飽和結合をさらに有していてもよいし、分岐状、環状構造を有してもよいし、架橋構造を有してもよい。さらに、R1とR2は互いに共有結合を形成していてもよい。ポリマー層を構成するケイ素原子に、上記炭化水素基が直接結合していることにより、ポリマー層の疎水性が向上し、膜の耐pH性が向上する。R1, R2は、後述するエチレン性不飽和基の重合により形成されてもよい。   R1 and R2 are hydrocarbon groups. The structure of the hydrocarbon group is not particularly limited, and examples of the structure include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, and an octyl group. Furthermore, it may be a hydrocarbon group generally represented by — (CH 2 CH 2) n — (n: an integer of 1 or more), and n may be adjusted as appropriate. R1 and R2 may further have an unsaturated bond in a part of the structure, may have a branched or cyclic structure, or may have a crosslinked structure. Furthermore, R1 and R2 may form a covalent bond with each other. When the hydrocarbon group is directly bonded to the silicon atoms constituting the polymer layer, the hydrophobicity of the polymer layer is improved and the pH resistance of the film is improved. R1 and R2 may be formed by polymerization of an ethylenically unsaturated group described later.

ポリマー層は、Si-O-Si(シロキサン結合)を有する。該シロキサン結合は、一般に(Si-O-Si)n(n:整数)で表される構造繰り返し単位構造として、その一部であってもよい。さらに、(Si-O-Si)nは、直鎖状でもよいし、分岐状、環状、架橋構造であってもよいし、それらの一部であってもよい。ポリマー層が重金属除去能を発揮するためには、特に架橋構造であることが好ましい。   The polymer layer has Si—O—Si (siloxane bond). The siloxane bond may be a part of a structure repeating unit structure generally represented by (Si-O-Si) n (n: integer). Further, (Si—O—Si) n may be linear, branched, cyclic, crosslinked, or a part thereof. In order for the polymer layer to exhibit the ability to remove heavy metals, a crosslinked structure is particularly preferable.

さらに、上記の他、C-C(炭素―炭素)結合から成る構造をさらに有してもよい。該炭素―炭素結合は、(C-C)n(n:1以上の整数)の繰り返し単位構造として、その一部であってもよい。さらに、(C-C)nは、直鎖状でもよいし、分岐状、環状であってもよい。さらに、架橋構造であってもよい。本構造は、後述するエチレン性不飽和基の重合により形成されてもよい。   Furthermore, in addition to the above, it may further have a structure composed of C—C (carbon-carbon) bonds. The carbon-carbon bond may be a part of a repeating unit structure of (C—C) n (n: an integer of 1 or more). Further, (C—C) n may be linear, branched or cyclic. Furthermore, a crosslinked structure may be used. This structure may be formed by polymerization of an ethylenically unsaturated group described later.


ポリマー層を構成する化合物は、例えば、ポリアルキルシロキサン、ポリアルコキシド、ポリシルセスキオキサン、ポリシラザン、ポリシラン、またはこれらの誘導体であってもよく、特に限定されない。さらに、これらのポリマーの架橋体、縮合体であってもよい。

The compound constituting the polymer layer may be, for example, polyalkylsiloxane, polyalkoxide, polysilsesquioxane, polysilazane, polysilane, or a derivative thereof, and is not particularly limited. Furthermore, the crosslinked body of these polymers and a condensate may be sufficient.

このようなポリマー層は、ポリマー層自体が酸化剤に対する反応点を持たないため、耐酸化剤性を有する。さらに、ポリマー層を構成するケイ素原子に、上記炭化水素基が直接結合していることにより、ポリマー層の疎水性が向上し、膜の耐加水分解性が向上する。さらに、架橋構造によって重金属などの塩を阻止しうる緻密な構造を形成できる。   Such a polymer layer has oxidation resistance because the polymer layer itself does not have a reactive site for the oxidant. Furthermore, when the hydrocarbon group is directly bonded to the silicon atoms constituting the polymer layer, the hydrophobicity of the polymer layer is improved and the hydrolysis resistance of the film is improved. Furthermore, it is possible to form a dense structure capable of blocking salts such as heavy metals by the crosslinked structure.

すなわち、本発明のポリマー積層半透膜においては、半透層の分子構造はポリマー層を積層する前と同様であるため、ポリマー積層半透膜は、少なくとも半透層が有する分離性能と同等の分離性能を有する。さらに、ポリマー層自体が重金属を除去することで、その下層に位置する半透層は重金属および酸化剤と同時に接触しにくくなる。それゆえ、酸化剤による半透層の劣化が抑制され、その結果、重金属存在下でも耐酸化剤性を有する半透膜を提供することができるし、ポリマー層を構成するケイ素原子に、上記炭化水素基が直接結合していることにより、ポリマー層の疎水性が向上し、膜の耐pH性が向上する結果、様々なpHの原水で使用可能となる。   That is, in the polymer laminated semipermeable membrane of the present invention, since the molecular structure of the semipermeable layer is the same as before the polymer layer is laminated, the polymer laminated semipermeable membrane has at least the same separation performance as the semipermeable layer. Has separation performance. Furthermore, when the polymer layer itself removes heavy metal, the semipermeable layer located in the lower layer becomes difficult to contact simultaneously with the heavy metal and the oxidizing agent. Therefore, the deterioration of the semipermeable layer due to the oxidizing agent is suppressed. As a result, it is possible to provide a semipermeable membrane having oxidation resistance even in the presence of heavy metal, and the carbon atom is formed on the silicon atoms constituting the polymer layer. When the hydrogen groups are directly bonded, the hydrophobicity of the polymer layer is improved and the pH resistance of the membrane is improved. As a result, it can be used with raw water having various pHs.

半透層上に形成するポリマー層の厚みは走査型電子顕微鏡による断面写真等から確認できる。ポリマー層の厚さは50nm以上であることが好ましく、100nmであることがより好ましい。ポリマー層の厚さは厚いほど耐塩素性の効果が高まるので、ポリマー積層半透膜の透水性が確保されれば上限はとくに重要ではないが、通常は1000nm以下が好ましく、より好ましくは500nm以下である。この範囲でポリマー層を薄膜化すると、半透層の透水性を大きく損なうことなく分離性能を発揮することができ、かつ半透層表面を欠点無く被覆して耐酸化剤性を付与できる。   The thickness of the polymer layer formed on the semipermeable layer can be confirmed from a cross-sectional photograph taken with a scanning electron microscope. The thickness of the polymer layer is preferably 50 nm or more, and more preferably 100 nm. As the thickness of the polymer layer increases, the effect of chlorine resistance increases. Therefore, the upper limit is not particularly important as long as the water permeability of the polymer laminated semipermeable membrane is ensured, but it is usually preferably 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less. It is. When the polymer layer is made thin in this range, the separation performance can be exhibited without greatly impairing the water permeability of the semipermeable layer, and the surface of the semipermeable layer can be coated without any defects to impart oxidation resistance.

II.ポリマー積層半透膜の製造方法
上述のポリマー積層半透膜は、半透層上にポリマー層を形成する工程を備える製造方法によって製造可能である。
II. Production method of polymer laminated semipermeable membrane The above-mentioned polymer laminated semipermeable membrane can be produced by a production method comprising a step of forming a polymer layer on the semipermeable layer.

〔1.ポリマー層の形成〕
半透層上にポリマー層を形成する工程とは、
(A)少なくとも1種類以上の上記式iiの構造を有する化合物またはその重合体またはその縮合体を含む溶液または分散液と、半透層とを接触させることで、半透層表面に液膜を形成する工程と、
(B)前記液膜から、溶媒または分散媒の一部または全部を除去することで、半透層表面にポリマー層を形成する工程と、
を含む。
(但し、X、Yは任意の構造をとり、Z1とZ2は任意の加水分解性基とする。)
式iiの化合物について説明する。
[1. Formation of polymer layer)
The step of forming the polymer layer on the semipermeable layer is as follows:
(A) A liquid film is formed on the surface of the semipermeable layer by bringing the semipermeable layer into contact with a solution or dispersion containing at least one compound having the structure of formula ii or a polymer thereof or a condensate thereof. Forming, and
(B) forming a polymer layer on the surface of the semipermeable layer by removing part or all of the solvent or dispersion medium from the liquid film;
including.
(However, X and Y have an arbitrary structure, and Z1 and Z2 are arbitrary hydrolyzable groups.)
The compound of formula ii will be described.

Xは任意の構造をとり、特に限定されず、YまたはZ1, Z2と同じ構造をとってもよい。さらに、Xはエチレン性不飽和基を有してもよい。エチレン性不飽和基を有する構造としては、ビニル基、アリル基、メタクリルオキシエチル基、メタクリルオキシプロピル基、アクリルオキシエチル基、アクリルオキシプロピル基、スチリル基が例示される。重合性の観点から、メタクリルオキシプロピル基、アクリルオキシプロピル基、スチリル基が好ましい。Xは、少なくとも1つのこのような反応性基を有していてもよい。     X has an arbitrary structure and is not particularly limited, and may have the same structure as Y or Z1, Z2. Furthermore, X may have an ethylenically unsaturated group. Examples of the structure having an ethylenically unsaturated group include a vinyl group, an allyl group, a methacryloxyethyl group, a methacryloxypropyl group, an acryloxyethyl group, an acryloxypropyl group, and a styryl group. From the viewpoint of polymerizability, a methacryloxypropyl group, an acryloxypropyl group, and a styryl group are preferable. X may have at least one such reactive group.

Yは任意の構造をとり、特に限定されず、XまたはZ1, Z2と同じ構造をとってもよい。   Y has an arbitrary structure and is not particularly limited, and may have the same structure as X or Z1, Z2.

Z1, Z2は、加水分解性基である。加水分解性基としては、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、カルボキシ基、ケトオキシム基、アミノヒドロキシ基、ハロゲン原子およびイソシアネート基が例示される。このうち、アルコキシ基としては、炭素数1以上10以下のアルコキシ基が好ましく、さらに好ましくは炭素数1または2のものである。アルケニルオキシ基としては炭素数2以上10以下のものが好ましく、さらには炭素数2以上4以下、さらには3のものが好ましい。カルボキシ基としては、炭素数2以上10以下のものが好ましく、さらには炭素数2のもの、すなわちアセトキシ基が好ましい。ケトオキシム基としては、メチルエチルケトオキシム基、ジメチルケトオキシム基、ジエチルケトオキシム基が例示される。アミノヒドロキシ基は、酸素を介してアミノ基が酸素原子を介してケイ素原子に結合しているものである。このようなものとしては、ジメチルアミノヒドロキシ基、ジエチルアミノヒドロキシ基、メチルエチルアミノヒドロキシ基が例示される。ハロゲン原子としては、塩素原子が好ましく採用される。加水分解性基としては、アルコキシ基が特に好ましい。これは、分離機能層の形成にあたって、アルコキシ基を用いることで、製膜に適した粘度とポットライフとを有する反応液を実現することができるからである。   Z1 and Z2 are hydrolyzable groups. Examples of the hydrolyzable group include an alkoxy group, an alkenyloxy group, a carboxy group, a ketoxime group, an aminohydroxy group, a halogen atom and an isocyanate group. Among these, as an alkoxy group, a C1-C10 alkoxy group is preferable, More preferably, it is a C1-C2 thing. The alkenyloxy group preferably has 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms, and further preferably 3 carbon atoms. As the carboxy group, those having 2 to 10 carbon atoms are preferable, and those having 2 carbon atoms, that is, an acetoxy group is preferable. Examples of the ketoxime group include a methyl ethyl ketoxime group, a dimethyl ketoxime group, and a diethyl ketoxime group. The aminohydroxy group is one in which an amino group is bonded to a silicon atom via an oxygen atom via oxygen. Examples of such include dimethylaminohydroxy group, diethylaminohydroxy group, and methylethylaminohydroxy group. As the halogen atom, a chlorine atom is preferably employed. As the hydrolyzable group, an alkoxy group is particularly preferable. This is because a reaction liquid having a viscosity and pot life suitable for film formation can be realized by using an alkoxy group in forming the separation functional layer.

式iiの構造を有する化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、スチリルトリメトキシシラン、スチリルトリエトキシシラン、スチリルエチルトリメトキシシラン、スチリルエチルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、アクリロキシメチルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、(アクリロキシメチル)フェネチルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリル)エタン、ビス(トリエトキシシリル)ブタン、ビス(トリエトキシシリル)ヘキサン、ビス(トリエトキシシリル)オクタン、ビス(トリエトキシシリル)ノナン、ビス(トリエトキシシリル)デカン、ビス(トリエトキシシリル)ドデカン、ビス(トリメエキシシリル)テトラドデカン、ビス(トリメトキシシリル)エタン、ビス(トリメトキシシリル)ブタン、ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン、ビス(トリメトキシシリル)オクタン、ビス(トリメトキシシリル)ノナン、ビス(トリメトキシシリル)デカン、ビス(トリメトキシシリル)ドデカン、ビス(トリメトキシシリル)テトラドデカン、ビス(メチルジエトキシシリル)エタン、ビス(メチルジエトキシシリル)ブタン、ビス(メチルジエトキシシリル)ヘキサン、ビス(メチルジエトキシシリル)オクタン、ビス(メチルジエトキシシリル)ノナン、ビス(メチルジエトキシシリル)デカン、ビス(メチルジエトキシシリル)ドデカン、ビス(メチルジエトキシシリル)テトラドデカン、ビス(メチルジメトキシシリル)エタン、ビス(メチルジメトキシシリル)ブタン、ビス(メチルジメトキシシリル)ヘキサン、ビス(メチルジメトキシシリル)オクタン、ビス(メチルジメトキシシリル)ノナン、ビス(メチルジメトキシシリル)デカン、ビス(メチルジメトキシシリル)ドデカン、ビス(メチルジメトキシシリル)テトラドデカン、ビス(ジメチルエトキシシリル)エタン、ビス(ジメチルエトキシシリル)ブタン、ビス(ジメチルエトキシシリル)ヘキサン、ビス(ジメチルエトキシシリル)オクタン、ビス(ジメチルエトキシシリル)ノナン、ビス(ジメチルエトキシシリル)デカン、ビス(ジメチルエトキシシリル)ドデカン、ビス(ジメチルエトキシシリル)テトラドデカン、ビス(ジメチルメトキシシリル)エタン、ビス(ジメチルメトキシシリル)ブタン、ビス(ジメチルメトキシシリル)ヘキサン、ビス(ジメチルメトキシシリル)オクタン、ビス(ジメチルメトキシシリル)ノナン、ビス(ジメチルメトキシシリル)デカン、ビス(ジメチルメトキシシリル)ドデカン、ビス(ジメチルメトキシシリル)テトラドデカン、ビス(メチルジメトキシシリル)ベンゼン、ビス(メチルジエトキシシリル)ベンゼン、ビス(エチルジメトキシシリルエチル)ベンゼン、ビス(エチルジエトキシシリル)ベンゼン、ビス(ジメチルメトキシシリル)ベンゼン、ビス(ジメチルエトキシシリル)ベンゼン、ビス(ジエチルメトキシシリル)ベンゼン、ビス(ジエチルエトキシシリル)ベンゼン、ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、ならびにこれらの誘導体が例示される。
以下に、上記のポリマー層を形成する工程(A)、(B)をより具体的に説明する。
Compounds having the structure of formula ii include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, styryltrimethoxysilane, styryltriethoxysilane, styrylethyltrimethoxysilane, styrylethyltriethoxy. Silane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropyltriethoxysilane, acryloxymethyltrimethoxysilane, acryloxypropyltrimethoxysilane, (acryloxymethyl) Phenethyltrimethoxysilane, bis (triethoxysilyl) ethane, bis (triethoxysilyl) butane, bis (triethoxysilyl) Sun, bis (triethoxysilyl) octane, bis (triethoxysilyl) nonane, bis (triethoxysilyl) decane, bis (triethoxysilyl) dodecane, bis (trimethoxysilyl) tetradodecane, bis (trimethoxysilyl) ethane Bis (trimethoxysilyl) butane, bis (trimethoxysilyl) hexane, bis (trimethoxysilyl) octane, bis (trimethoxysilyl) nonane, bis (trimethoxysilyl) decane, bis (trimethoxysilyl) dodecane, bis (Trimethoxysilyl) tetradodecane, bis (methyldiethoxysilyl) ethane, bis (methyldiethoxysilyl) butane, bis (methyldiethoxysilyl) hexane, bis (methyldiethoxysilyl) octane, bis (methyldiethoxysilyl) Nona Bis (methyldiethoxysilyl) decane, bis (methyldiethoxysilyl) dodecane, bis (methyldiethoxysilyl) tetradodecane, bis (methyldimethoxysilyl) ethane, bis (methyldimethoxysilyl) butane, bis (methyldimethoxysilyl) ) Hexane, bis (methyldimethoxysilyl) octane, bis (methyldimethoxysilyl) nonane, bis (methyldimethoxysilyl) decane, bis (methyldimethoxysilyl) dodecane, bis (methyldimethoxysilyl) tetradodecane, bis (dimethylethoxysilyl) Ethane, bis (dimethylethoxysilyl) butane, bis (dimethylethoxysilyl) hexane, bis (dimethylethoxysilyl) octane, bis (dimethylethoxysilyl) nonane, bis (dimethylethoxysilyl) ) Decane, bis (dimethylethoxysilyl) dodecane, bis (dimethylethoxysilyl) tetradodecane, bis (dimethylmethoxysilyl) ethane, bis (dimethylmethoxysilyl) butane, bis (dimethylmethoxysilyl) hexane, bis (dimethylmethoxysilyl) Octane, bis (dimethylmethoxysilyl) nonane, bis (dimethylmethoxysilyl) decane, bis (dimethylmethoxysilyl) dodecane, bis (dimethylmethoxysilyl) tetradodecane, bis (methyldimethoxysilyl) benzene, bis (methyldiethoxysilyl) Benzene, bis (ethyldimethoxysilylethyl) benzene, bis (ethyldiethoxysilyl) benzene, bis (dimethylmethoxysilyl) benzene, bis (dimethylethoxysilyl) benzene, bis ( Ethyl trimethoxysilyl) benzene, bis (diethyl triethoxysilyl) benzene, bis (trimethoxysilyl) benzene, bis (triethoxysilyl) benzene, and derivatives are exemplified.
Hereinafter, the steps (A) and (B) for forming the polymer layer will be described more specifically.

工程(A)において、式iiの構造を有する化合物またはその重合体またはその縮合体を予め準備する。   In step (A), a compound having the structure of formula ii, a polymer thereof or a condensate thereof is prepared in advance.

次に、重合体の準備について述べる。少なくとも1種類以上の式iiの構造を有する化合物を溶媒または分散媒へ溶解する。この工程では、該化合物と、必要に応じて添加される重合開始剤を溶解するものであれば、溶媒は特に限定されない。かかる溶媒または分散媒としては、水、アルコール系有機溶媒、エーテル系有機溶媒、ケトン系有機溶媒および、これらを混ぜ合わせたものが好ましい。必要に応じて酸やアルカリを添加して溶解を促進してもよい。   Next, preparation of the polymer will be described. At least one compound having the structure of formula ii is dissolved in a solvent or dispersion medium. In this step, the solvent is not particularly limited as long as it dissolves the compound and a polymerization initiator added as necessary. Such a solvent or dispersion medium is preferably water, an alcohol-based organic solvent, an ether-based organic solvent, a ketone-based organic solvent, or a mixture thereof. If necessary, acid or alkali may be added to promote dissolution.

例えば、アルコール系有機溶媒として、メタノール、エトキシメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチレングリコールモノメチルエーテル(2−メトキシエタノール)、エチレングリコールモノアセトエステル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、メトキシブタノール等が挙げられる。また、エーテル系有機溶媒として、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジエチルアセタール、ジヘキシルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、トリオキサン、ジオキサン等が挙げられる。また、ケトン系有機溶媒として、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルシクロヘキシルケトン、ジエチルケトン、エチルブチルケトン、トリメチルノナノン、アセトニトリルアセトン、ジメチルオキシド、ホロン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール等が挙げられる。   For example, as an alcohol organic solvent, methanol, ethoxymethanol, ethanol, propanol, butanol, amyl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, ethylene glycol monomethyl ether (2-methoxyethanol), ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monomethyl ether, Examples include diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoethyl ether, and methoxybutanol. Examples of ether organic solvents include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diamyl ether, diethyl acetal, dihexyl ether, dimethoxymethane, dimethoxyethane, trioxane, dioxane and the like. In addition, as ketone organic solvents, acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, methyl cyclohexyl ketone, diethyl ketone, ethyl butyl ketone, trimethylnonanone, acetonitrile acetone, dimethyl oxide, phorone, cyclohexanone, di Acetone alcohol etc. are mentioned.

次に、エチレン性不飽和基を介して該化合物を溶媒中で重合する。この工程は、熱処理、電磁波照射、電子線照射、プラズマ照射により行うことができる。ここで電磁波とは紫外線、X線、γ線などを含む。重合方法は反応性、ランニングコスト、生産性などに応じて適宜最適な選択をすればよい。電磁波の中では紫外線照射が簡便性の点から好ましい。実際に紫外線を用いて重合を行う際、これらの光源は選択的に紫外線の波長域の光のみを発生する必要はなく、紫外線の波長域の電磁波を含むものであればよい。しかし、重合時間の短縮、重合条件の制御のしやすさなどの点から、これらの紫外線の強度がその他の波長域の電磁波に比べて高いことが好ましい。   Next, the compound is polymerized in a solvent via an ethylenically unsaturated group. This step can be performed by heat treatment, electromagnetic wave irradiation, electron beam irradiation, or plasma irradiation. Here, electromagnetic waves include ultraviolet rays, X-rays, γ-rays and the like. The polymerization method may be appropriately selected according to reactivity, running cost, productivity, and the like. Among electromagnetic waves, ultraviolet irradiation is preferable from the viewpoint of simplicity. When the polymerization is actually performed using ultraviolet rays, these light sources need not selectively generate only light in the ultraviolet wavelength region, but may be any material that contains electromagnetic waves in the ultraviolet wavelength region. However, from the viewpoint of shortening the polymerization time and ease of controlling the polymerization conditions, it is preferable that the intensity of these ultraviolet rays is higher than electromagnetic waves in other wavelength regions.

電磁波は、ハロゲンランプ、キセノンランプ、UVランプ、エキシマランプ、メタルハライドランプ、希ガス蛍光ランプ、水銀灯などから発生させることができる。このような紫外線は低圧水銀灯、エキシマーレーザーランプにより発生させることができる。   Electromagnetic waves can be generated from halogen lamps, xenon lamps, UV lamps, excimer lamps, metal halide lamps, rare gas fluorescent lamps, mercury lamps, and the like. Such ultraviolet rays can be generated by a low-pressure mercury lamp or an excimer laser lamp.

重合に用いられる反応液には、重合促進剤等を添加してもよい。これによって、重合速度を速めることができる。ここで、重合促進剤は特に限定されるものではなく、用いる化合物の構造、重合手法などに合わせて適宜選択されるものである。   You may add a polymerization accelerator etc. to the reaction liquid used for superposition | polymerization. Thereby, the polymerization rate can be increased. Here, the polymerization accelerator is not particularly limited, and is appropriately selected according to the structure of the compound used, the polymerization technique, and the like.

重合開始剤を以下例示する。電磁波による重合の開始剤としては、ベンゾインエーテル、ジアルキルベンジルケタール、ジアルコキシアセトフェノン、アシルホスフィンオキシドもしくはビスアシルホスフィンオキシド、α−ジケトン(例えば、9,10−フェナントレンキノン)、ジアセチルキノン、フリルキノン、アニシルキノン、4,4’−ジクロロベンジルキノンおよび4,4’−ジアルコキシベンジルキノン、およびショウノウキノンが、例示される。熱による重合の開始剤としては、アゾ化合物(例えば、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)もしくはアゾビス−(4−シアノバレリアン酸)、または過酸化物(例えば、過酸化ジベンゾイル、過酸化ジラウロイル、過オクタン酸tert−ブチル、過安息香酸tert−ブチルもしくはジ−(tert−ブチル)ペルオキシド)、さらに芳香族ジアゾニウム塩、ビススルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、アルキルリチウム、クミルカリウム、ナトリウムナフタレン、ジスチリルジアニオンが例示される。なかでもベンゾピナコールおよび2,2’−ジアルキルベンゾピナコールは、ラジカル重合のための開始剤として特に好ましい。   The polymerization initiator is exemplified below. As an initiator for polymerization by electromagnetic waves, benzoin ether, dialkylbenzyl ketal, dialkoxyacetophenone, acylphosphine oxide or bisacylphosphine oxide, α-diketone (for example, 9,10-phenanthrenequinone), diacetylquinone, furylquinone, anisylquinone, 4,4′-dichlorobenzylquinone and 4,4′-dialkoxybenzylquinone, and camphorquinone are exemplified. Initiators for thermal polymerization include azo compounds (eg, 2,2′-azobis (isobutyronitrile) (AIBN) or azobis- (4-cyanovaleric acid), or peroxides (eg, dibenzoyl peroxide). , Dilauroyl peroxide, tert-butyl peroctanoate, tert-butyl perbenzoate or di- (tert-butyl) peroxide), aromatic diazonium salts, bissulfonium salts, aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts, Examples include potassium sulfate, ammonium persulfate, alkyllithium, cumylpotassium, sodium naphthalene, distyryl dianion, and benzopinacol and 2,2'-dialkylbenzopinacol are particularly preferred as initiators for radical polymerization.

過酸化物およびα−ジケトンは、重合開始を加速するために、好ましくは、芳香族アミンと組み合わせて使用される。この組み合わせはレドックス系とも呼ばれる。このような系の例としては、過酸化ベンゾイルまたはショウノウキノンと、アミン(例えば、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジヒドロキシエチル−p−トルイジン、p−ジメチル−アミノ安息香酸エチルエステルまたはその誘導体)との組み合わせである。さらに、過酸化物を、還元剤としてのアスコルビン酸、バルビツレートまたはスルフィン酸と組み合わせて含有する系も重合開始を加速するために好ましい。このようにして式iiの構造を有する化合物の重合体を含む溶液または分散液が得られる。   Peroxides and α-diketones are preferably used in combination with aromatic amines to accelerate the initiation of polymerization. This combination is also called a redox system. Examples of such systems include benzoyl peroxide or camphorquinone and amines (eg, N, N-dimethyl-p-toluidine, N, N-dihydroxyethyl-p-toluidine, ethyl p-dimethyl-aminobenzoate). Ester or a derivative thereof). Furthermore, a system containing a peroxide in combination with ascorbic acid, barbiturate or sulfinic acid as a reducing agent is also preferable in order to accelerate the initiation of polymerization. In this way, a solution or dispersion containing a polymer of the compound having the structure of formula ii is obtained.

次に、縮合体の準備について述べる。まず、式iiの構造を有する化合物を溶媒または分散媒へ添加する。さらに、適宜酸あるいは塩基触媒を添加し、式iiの構造を有する化合物の加水分解を促進し、溶解性を調節してもよい。続いて静置または必要に応じて攪拌を行い、加水分解性基の縮合を促進することで、式iiの構造を有する化合物の縮合体を含む溶液または分散液が得られる。   Next, preparation of the condensate will be described. First, a compound having the structure of formula ii is added to a solvent or dispersion medium. Furthermore, an acid or base catalyst may be added as appropriate to promote hydrolysis of the compound having the structure of formula ii and adjust the solubility. Subsequently, the solution or dispersion liquid containing the condensate of the compound having the structure of formula ii is obtained by standing or stirring as necessary to promote condensation of the hydrolyzable group.

溶媒または分散媒としては、例えば、アルコール系有機溶媒として、メタノール、エトキシメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチレングリコールモノメチルエーテル(2−メトキシエタノール)、エチレングリコールモノアセトエステル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、メトキシブタノール等が挙げられる。また、エーテル系有機溶媒として、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジエチルアセタール、ジヘキシルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、トリオキサン、ジオキサン等が挙げられる。また、ケトン系有機溶媒として、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルシクロヘキシルケトン、ジエチルケトン、エチルブチルケトン、トリメチルノナノン、アセトニトリルアセトン、ジメチルオキシド、ホロン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール等が挙げられる。   Examples of the solvent or dispersion medium include alcohol-based organic solvents such as methanol, ethoxymethanol, ethanol, propanol, butanol, amyl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, ethylene glycol monomethyl ether (2-methoxyethanol), ethylene glycol mono Examples include acetoester, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoethyl ether, methoxybutanol and the like. Examples of ether organic solvents include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diamyl ether, diethyl acetal, dihexyl ether, dimethoxymethane, dimethoxyethane, trioxane, dioxane and the like. In addition, as ketone organic solvents, acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, methyl cyclohexyl ketone, diethyl ketone, ethyl butyl ketone, trimethylnonanone, acetonitrile acetone, dimethyl oxide, phorone, cyclohexanone, di Acetone alcohol etc. are mentioned.

工程(A)において準備する溶液または分散液は、少なくとも1種類以上の上記式iiの構造を有する化合物またはその重合体またはその縮合体を含めばよく、これらの混合物であってもよいし、その他の物質をさらに混合させてもよい。   The solution or dispersion prepared in the step (A) may include at least one compound having the structure of the above formula ii, a polymer thereof or a condensate thereof, and may be a mixture thereof, These materials may be further mixed.

次に、溶液または分散液を半透層上へ接触させる。この工程においては、上記重合後の溶液または分散液をそのまま塗布してもよいし、適宜希釈あるいは濃縮するか、溶解助剤などの安定化剤を加えるなどして使用してもよい。   Next, the solution or dispersion is contacted onto the semipermeable layer. In this step, the polymerized solution or dispersion may be applied as it is, or may be used by diluting or concentrating as appropriate, or adding a stabilizer such as a dissolution aid.

塗布は、半透層上で均一かつ薄く塗布する方法で実施することが好ましい。具体的には、例えば、反応液をスピンコーター、ワイヤーバー、フローコーター、ダイコーター、ロールコーター、スプレー、などの塗布装置を用いて半透層にコーティングする方法があげられる。   The application is preferably carried out by a method of uniformly and thinly applying on the semipermeable layer. Specifically, for example, there is a method in which the reaction liquid is coated on the semipermeable layer using a coating apparatus such as a spin coater, a wire bar, a flow coater, a die coater, a roll coater, or a spray.

このとき、接触した溶液層の厚さ、半透層と溶液の接触時間、溶液中の固形分量の重量%等によって、後に形成されるポリマー層の厚さを調節することができる。   At this time, the thickness of the polymer layer to be formed later can be adjusted according to the thickness of the contacted solution layer, the contact time between the semipermeable layer and the solution, the weight percentage of the solid content in the solution, and the like.

次に、工程(B)について説明する。この工程において、溶媒または分散媒の一部または全部を除去し、半透層表面にポリマー層を形成する。この工程は、加水分解性基を縮合させる工程を兼ねてもよい。溶媒または分散媒の除去と、縮合を同時に行う場合、工程(B)は加熱処理であることが好ましい。   Next, the step (B) will be described. In this step, part or all of the solvent or dispersion medium is removed, and a polymer layer is formed on the surface of the semipermeable layer. This step may also serve as a step of condensing the hydrolyzable group. In the case where the removal of the solvent or the dispersion medium and the condensation are performed simultaneously, the step (B) is preferably a heat treatment.

加水分解性基を縮合させる工程は、加熱処理することによって行われる。このときの加熱温度は、縮合反応を速やかに進行させるために通常20℃以上で加熱を行うことが好ましく、40℃以上がより好ましい。また、前記縮合反応温度は、半透層のうち微多孔性支持膜部分が溶融する温度より低くする必要があり、150℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましいが、特に限定されない。例えば、微多孔性支持膜部分が溶融しないのであれば、200℃以上の高温で加熱し、焼成させてもよいし、それによりポリマー層に含まれる炭化水素基の一部を消失させてもよい。反応温度が20℃以上であれば、加水分解および縮合反応が速やかに進行し、150℃以下であれば、加水分解および縮合反応の制御が容易になる。また、加水分解または縮合を促進する触媒を添加することで、より低温でも反応を進行させることが可能である。さらに本発明では、ポリマー層が細孔を有するよう加熱条件および湿度条件などを選定し、縮合反応を制御することが好ましい。   The step of condensing the hydrolyzable group is performed by heat treatment. The heating temperature at this time is preferably preferably 20 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, so that the condensation reaction proceeds rapidly. The condensation reaction temperature needs to be lower than the temperature at which the microporous support membrane portion of the semipermeable layer melts, and is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower, but is not particularly limited. For example, if the microporous support membrane portion does not melt, it may be heated and fired at a high temperature of 200 ° C. or higher, whereby a part of the hydrocarbon groups contained in the polymer layer may be lost. . If the reaction temperature is 20 ° C. or higher, the hydrolysis and condensation reaction proceed rapidly, and if it is 150 ° C. or lower, the hydrolysis and condensation reaction are easily controlled. Further, by adding a catalyst that promotes hydrolysis or condensation, the reaction can proceed even at a lower temperature. Furthermore, in the present invention, it is preferable to control the condensation reaction by selecting heating conditions and humidity conditions so that the polymer layer has pores.

このようにして得られたポリマー積層半透膜はこのままでも使用できるが、使用する前に例えばアルコール含有水溶液、アルカリ水溶液によって膜の表面を親水化させることが好ましい。   The polymer laminated semipermeable membrane thus obtained can be used as it is, but before use, it is preferable to hydrophilize the surface of the membrane with, for example, an alcohol-containing aqueous solution or an alkaline aqueous solution.

〔2.半透層の形成〕
ポリマー積層半透膜の製造方法は、半透層を形成する工程を含んでいてもよい。
[2. Formation of semipermeable layer
The method for producing a polymer laminated semipermeable membrane may include a step of forming a semipermeable layer.

(1)非対称型半透層
非対称型半透層は、例えば、膜素材となる高分子を溶媒に溶解させ、得られた高分子溶液をガラス板等の上へ流延した後、水のような非溶媒中で凝固させることで得られ、このような膜の製造方法は一般に非溶媒誘起相分離法と呼ばれる(日本膜学会編、膜学実験シリーズ人工膜編、共立出版(1993)に詳細が記載されている)。
(1) Asymmetrical semipermeable layer An asymmetrical semipermeable layer is prepared by, for example, dissolving a polymer as a membrane material in a solvent, casting the obtained polymer solution onto a glass plate, etc. Such a membrane production method is generally called non-solvent-induced phase separation method (detailed in Japanese Membrane Society, Membrane Experiment Series Artificial Membrane, Kyoritsu Shuppan (1993)). Is listed).

非溶媒誘起相分離法による非対称型半透層では、膜素材として酢酸セルロース、三酢酸セルロース、ポリアミド等が用いられ、溶媒としてはアセトン、ジメチルホルムアミド、ジオキサン、N−メチル−2−ピロリドン等が用いられる。   In the asymmetric type semipermeable layer by the non-solvent induced phase separation method, cellulose acetate, cellulose triacetate, polyamide, etc. are used as membrane materials, and acetone, dimethylformamide, dioxane, N-methyl-2-pyrrolidone, etc. are used as solvents. It is done.

(2)複合半透層
膜の支持性、目詰まりの防止および透水性の確保という理由から、目の粗い層に目の細かい層を順に積層するのが好ましい。そこで、複合半透層の形成工程としては、基材の上に微多孔性支持膜を設け、さらにその微多孔性支持膜の上に分離機能層を設けるという順序で行うことが好ましい。
(2) Composite Semipermeable Layer For the reasons of supporting the membrane, preventing clogging, and ensuring water permeability, it is preferable to sequentially layer a fine-grained layer on a coarse-grained layer. Therefore, the composite semipermeable layer is preferably formed in the order of providing a microporous support membrane on the substrate and further providing a separation functional layer on the microporous support membrane.

基材の材料についてはすでに述べたとおりである。   The base material is as described above.

微多孔性支持膜は、上述の材料を”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、上述の基材上に成形して製造することができる。   The microporous support membrane is obtained by combining the above-mentioned materials with “Office of Saleen Water Research and Development Progress Report” No. 359 (1968) and can be produced by molding on the above-mentioned substrate.

例えば、微多孔性支持膜は、ポリスルホンのN,N−ジメチルホルムアミド溶液を、密に織られたポリエステル布あるいは不織布の上に一定の厚さに注型し、それを、ドデシル硫酸ソーダ0.5重量%、DMF2重量%を含む水溶液中で湿式凝固することで形成される。   For example, a microporous support membrane is prepared by casting an N, N-dimethylformamide solution of polysulfone on a densely woven polyester fabric or nonwoven fabric to a certain thickness, and adding it to sodium dodecyl sulfate 0.5 It is formed by wet coagulation in an aqueous solution containing 2% by weight and 2% by weight of DMF.

分離機能層の形成工程は、上述したように、微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とを界面重縮合させることでポリアミドを形成することを含んでいてもよいし、非溶媒誘起相分離法によって形成することを含んでいてもよい。   As described above, the step of forming the separation functional layer may include forming a polyamide by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide on a microporous support membrane, It may include forming by a non-solvent induced phase separation method.

特に、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを界面重縮合させる方法について説明する。界面重縮合は、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、水と混和しない有機溶媒溶液を用い、この水溶液と有機溶媒溶液とを微多孔性支持膜上で接触させることにより行われる。   In particular, a method for interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide will be described. Interfacial polycondensation uses, for example, an aqueous solution containing the aforementioned polyfunctional amine and an organic solvent solution that contains the aforementioned polyfunctional acid halide and is immiscible with water, and the aqueous solution and the organic solvent solution are microporous. It is performed by contacting on the support membrane.

多官能アミンの種類については、すでに説明したとおりである。   The kind of polyfunctional amine is as already explained.

多官能アミンを含有する水溶液の多官能アミン濃度は、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。   The concentration of the polyfunctional amine in the aqueous solution containing the polyfunctional amine is preferably 0.1 to 20% by weight, and more preferably 0.5 to 15% by weight.

多官能酸ハロゲン化物の種類については、すでに説明したとおりである。   The kind of polyfunctional acid halide is as already described.

多官能酸ハロゲン化物を溶解する有機溶媒は、水と非混和性を有し、かつ微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、トリクロロトリ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、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、シクロオクタン、エチルシクロヘキサン、1−オクテン、1−デセンなどの単体あるいはこれらの混合物が好ましく用いられる。   The organic solvent that dissolves the polyfunctional acid halide is preferably immiscible with water and does not destroy the microporous support membrane, as long as it does not inhibit the formation reaction of the crosslinked polyamide. Also good. Typical examples include halogenated hydrocarbons such as liquid hydrocarbons and trichlorotrifluoroethane, but they are substances that do not destroy the ozone layer, are easily available, are easy to handle, and are safe for handling. In consideration of the properties, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, heptadecane, hexadecane, etc., and simple substances such as cyclooctane, ethylcyclohexane, 1-octene, 1-decene or mixtures thereof are preferably used.

有機溶媒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、この有機溶媒溶液に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 organic solvent 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. Further, it is more preferable that an acylation catalyst such as N, N-dimethylformamide is contained in the organic solvent solution because interfacial polycondensation is promoted.

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有機溶媒溶液には、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。   In the case of an aqueous solution containing a polyfunctional amine or an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide, an acylation catalyst, a polar solvent, an acid scavenger may be used as long as it does not interfere with the reaction between the two components. In addition, compounds such as surfactants and antioxidants may be contained.

微多孔性支持膜へ多官能アミン水溶液を浸漬や塗布によって含有させた後、過剰の該水溶液を膜上に液滴が残らないように十分に液切りする。十分に液切りすることで、膜形成後に液滴残存部分が膜欠点となって膜性能が低下することを防ぐことができる。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。液切りの方法としては、例えば、特開平2−78428号公報に記載されているように、多官能アミン水溶液接触後の微多孔性支持膜を垂直方向に把持して過剰の水溶液を自然流下させる方法や、エアーノズルから窒素などの気流を吹き付け、強制的に液切りする方法などを用いることができる。また、液切り後、膜面を乾燥させて水溶液の水分を一部除去することもできる。   After the polyfunctional amine aqueous solution is contained in the microporous support membrane by dipping or coating, the excess aqueous solution is sufficiently drained so that no droplets remain on the membrane. By sufficiently draining the liquid, it is possible to prevent the remaining portion of the liquid droplet from becoming a film defect after the film is formed and deteriorating the film performance. 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. As a method for draining, for example, as described in JP-A-2-78428, the microporous support membrane after contacting with the polyfunctional amine aqueous solution is vertically gripped to allow the excess aqueous solution to flow down naturally. A method or a method of forcibly draining an air stream such as nitrogen from an air nozzle can be used. In addition, after draining, the membrane surface can be dried to partially remove water from the aqueous solution.

その後、多官能アミンを含有せしめた微多孔性支持膜に、前述の多官能酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒溶液を塗布し、界面重縮合により架橋ポリアミドの分離機能層を形成させる。   Then, the organic solvent solution containing the polyfunctional acid halide described above is applied to the microporous support membrane containing polyfunctional amine, and a separation functional layer of crosslinked polyamide is formed by interfacial polycondensation.

多官能酸ハロゲン化物の有機溶媒溶液を接触させて界面重縮合を行い、微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あとは、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過剰の有機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、10秒間〜5分間の間にあることが好ましく、30秒間〜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、長すぎると有機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 an organic solvent solution of a polyfunctional acid halide to form a separation functional layer containing a crosslinked polyamide on the microporous 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 organic solvent is allowed to flow down and removed can be used. In this case, the gripping time in the vertical direction is preferably between 10 seconds and 5 minutes, and more preferably between 30 seconds and 3 minutes. If it is too short, the separation functional layer will not be completely formed, and if it is too long, the organic 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、40〜150℃の範囲内、好ましくは40〜130℃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-described method includes a step of hydrothermal treatment in the range of 40 to 150 ° C, preferably in the range of 40 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.

以下実施例をもって本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれにより限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited thereby.

(1)脱塩率および透過流束
温度25℃、pH6.5に調整した塩濃度500mg/Lの食塩水を操作圧力0.75MPaで、後述する半透膜に供給することで、膜ろ過処理を行なった。
(1) Desalination rate and permeation flux Membrane filtration treatment is performed by supplying a salt solution with a salt concentration of 500 mg / L adjusted to a temperature of 25 ° C. and pH 6.5 to a semipermeable membrane described later at an operating pressure of 0.75 MPa. Was done.

得られた透過水の水質を測定することにより、次の式から脱塩率を求めた。   By measuring the quality of the permeated water obtained, the desalting rate was determined from the following equation.

脱塩率(%)=100×{1−(透過水中の食塩濃度/供給水中の食塩濃度)}
また、上述の条件下で得られた、膜面1平方メートル当たりの1日の透水量(立方メートル)から、膜透過流束(m/m/日)を求めた。
Desalination rate (%) = 100 × {1- (Salt concentration in permeated water / Salt concentration in feed water)}
Moreover, the membrane permeation flux (m 3 / m 2 / day) was determined from the amount of water per day (cubic meter) per square meter of membrane obtained under the above conditions.

(2)耐塩素性試験
さらに、耐塩素性試験として、半透膜あるいはポリマー積層半透膜を、塩化銅(II)1mg/Lを含み、塩素濃度500mg/Lに調整した次亜塩素酸ナトリウム水溶液に15時間浸漬し、前記脱塩率および膜透過流束を測定した。耐塩素性の指標として塩透過率の変化比を次の式から求めた。
(2) Chlorine resistance test Further, as a chlorine resistance test, a sodium hypochlorite prepared by adjusting a semipermeable membrane or a polymer laminated semipermeable membrane to 1 mg / L of copper (II) chloride and adjusting the chlorine concentration to 500 mg / L. It was immersed in an aqueous solution for 15 hours, and the desalting rate and membrane permeation flux were measured. As an index of chlorine resistance, the change ratio of the salt permeability was obtained from the following formula.

塩透過率変化比=耐塩素性試験後の塩透過率/初期性能の塩透過率
(3)比較例の半透膜の作製並びに試験
(3−1)比較例1:ポリアミド半透膜
ポリエチレンテレフタレート不織布上にポリスルホンの16重量%ジメチルホルムアミド溶液を200μmの厚みで、室温(25℃)でキャストした。キャスト後、ただちに純水中に浸漬して5分間放置することによって微多孔性支持膜を作製した。
Salt permeability change ratio = salt permeability after chlorine resistance test / salt permeability of initial performance (3) Production and test of semipermeable membrane of comparative example (3-1) Comparative example 1: polyamide semipermeable membrane polyethylene terephthalate A 16% by weight dimethylformamide solution of polysulfone was cast on a nonwoven fabric in a thickness of 200 μm at room temperature (25 ° C.). After casting, the substrate was immediately immersed in pure water and allowed to stand for 5 minutes to prepare a microporous support membrane.

このようにして得られた微多孔性支持膜を、メタフェニレンジアミン2.5重量%水溶液中に1分間浸漬し、該支持膜を垂直方向にゆっくりと引き上げ、エアーノズルから窒素を吹き付け支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた後、トリメシン酸クロリド0.08重量%のn−デカン溶液を表面が完全に濡れるように塗布して30秒間静置した。次に膜から余分な溶液を除去するために、膜を1分間垂直に把持して液切りし、室温下送風機で膜表面のn−デカンを除去した。その後、90℃の熱水で2分間洗浄して半透膜を得た。   The microporous support membrane thus obtained was immersed in a 2.5% by weight aqueous solution of metaphenylenediamine for 1 minute, the support membrane was slowly pulled up in the vertical direction, and nitrogen was blown from an air nozzle to support the surface of the support membrane After removing the excess aqueous solution, 0.08 wt% n-decane solution of trimesic acid chloride was applied so that the surface was completely wetted and allowed to stand for 30 seconds. Next, in order to remove excess solution from the film, the film was vertically held for 1 minute to drain the liquid, and n-decane on the film surface was removed with a blower at room temperature. Thereafter, it was washed with hot water at 90 ° C. for 2 minutes to obtain a semipermeable membrane.

この半透膜の初期性能、耐塩素性試験後の性能をそれぞれ表1に示す。   Table 1 shows the initial performance of the semipermeable membrane and the performance after the chlorine resistance test.

(比較例2)酢酸セルロース半透膜
酢酸セルロース製非対称型半透膜である東レ株式会社SC−3000膜の初期性能、耐塩素性試験後の性能をそれぞれ表1に示す。
Comparative Example 2 Cellulose Acetate Semipermeable Membrane Table 1 shows the initial performance of the Toray SC-3000 membrane, which is an asymmetric semipermeable membrane made of cellulose acetate, and the performance after a chlorine resistance test.

(4)実施例および比較例の半透膜の作製、並びに試験
(実施例1〜3)
式iiの構造を有する化合物Pを150mM、光重合開始剤2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノンを8.5mMの濃度で水に溶解させ、続いて365nmの紫外線が照射できるUV照射装置を用い、紫外線積算光量計を用いた際の照射強度が40mW/cmとなるように設定して紫外線を照射し、ポリマー層溶液を調製した。
(4) Production and test of semipermeable membrane of Examples and Comparative Examples (Examples 1 to 3)
Using a UV irradiation apparatus capable of dissolving compound P having the structure of formula ii in water at a concentration of 150 mM, photopolymerization initiator 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone at a concentration of 8.5 mM, and subsequently irradiating with 365 nm ultraviolet rays Then, the polymer layer solution was prepared by irradiating with ultraviolet rays while setting the irradiation intensity to 40 mW / cm 2 when using the ultraviolet light quantity meter.

このポリマー層溶液を、比較例1のポリアミド半透膜(半透層)上に30秒間接触させた後、スピンコーターを用いて余分な溶液を除去し、前記ポリアミド半透膜上に前記ポリマー層溶液の層を形成した。この際、スピンコーターの回転数を調整することで、ポリマー層厚さの異なる膜を形成させた。   After this polymer layer solution was brought into contact with the polyamide semipermeable membrane (semipermeable layer) of Comparative Example 1 for 30 seconds, the excess solution was removed using a spin coater, and the polymer layer was placed on the polyamide semipermeable membrane. A layer of solution was formed. At this time, films having different polymer layer thicknesses were formed by adjusting the rotation speed of the spin coater.

次に、ポリマー層溶液の層を形成させた半透膜を、100℃の熱風乾燥機中で5分間保持して加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物を縮合させ、式iの構造を有するポリマー積層半透膜を得た。ポリマー積層半透膜のポリマー層の厚さは、膜片を真空乾燥したサンプルの断面を走査型電子顕微鏡で観察し、代表的な部分10点の厚さを平均することで算出した。   Next, the semipermeable membrane on which the layer of the polymer layer solution is formed is held in a hot air dryer at 100 ° C. for 5 minutes to condense the silicon compound in which the hydrolyzable group is directly bonded to the silicon atom, A polymer laminated semipermeable membrane having a structure was obtained. The thickness of the polymer layer of the polymer laminated semipermeable membrane was calculated by observing a cross section of a sample obtained by vacuum drying the membrane piece with a scanning electron microscope and averaging the thicknesses of 10 representative portions.

このようにして得られたポリマー積層半透膜のポリマー層の厚さ、作製直後の初期性能、耐塩素性試験後の性能をそれぞれ表1に示す。
(実施例4〜6)
式iiの構造を有する化合物Pを200mMの濃度で水に溶解させ、式iiの構造を有する化合物Pの溶液を調製した。
Table 1 shows the thickness of the polymer layer of the polymer laminated semipermeable membrane thus obtained, the initial performance immediately after the production, and the performance after the chlorine resistance test.
(Examples 4 to 6)
Compound P having the structure of formula ii was dissolved in water at a concentration of 200 mM to prepare a solution of compound P having the structure of formula ii.

この溶液を、比較例1のポリアミド半透膜(半透層)上に30秒間接触させた後、スピンコーターを用いて余分な溶液を除去し、前記ポリアミド半透膜上に前記溶液の層を形成した。この際、スピンコーターの回転数を調整することで、厚さの異なる膜を形成させた。   This solution was brought into contact with the polyamide semipermeable membrane (semipermeable layer) of Comparative Example 1 for 30 seconds, and then the excess solution was removed using a spin coater, and the solution layer was formed on the polyamide semipermeable membrane. Formed. At this time, films having different thicknesses were formed by adjusting the rotation speed of the spin coater.

次に、液層を形成させた半透膜を、100℃の熱風乾燥機中で5分間保持して加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物を縮合させ、式iの構造を有するポリマー積層半透膜を得た。ポリマー積層半透膜のポリマー層の厚さは、膜片を真空乾燥したサンプルの断面を走査型電子顕微鏡で観察し、代表的な部分10点の厚さを平均することで算出した。   Next, the semipermeable membrane on which the liquid layer is formed is held in a hot air dryer at 100 ° C. for 5 minutes to condense a silicon compound in which a hydrolyzable group is directly bonded to a silicon atom, thereby having a structure of formula i A polymer laminated semipermeable membrane was obtained. The thickness of the polymer layer of the polymer laminated semipermeable membrane was calculated by observing a cross section of a sample obtained by vacuum drying the membrane piece with a scanning electron microscope and averaging the thicknesses of 10 representative portions.

このようにして得られたポリマー積層半透膜のポリマー層の厚さ、作製直後の初期性能、耐塩素性試験後の性能をそれぞれ表1に示す。   Table 1 shows the thickness of the polymer layer of the polymer laminated semipermeable membrane thus obtained, the initial performance immediately after the production, and the performance after the chlorine resistance test.

(実施例7〜8)
半透膜として、酢酸セルロース製逆浸透膜である東レ株式会社製SC−3000を用いた他は実施例1、4と同様に試験を実施した。結果を表1に示す。
(Examples 7 to 8)
The test was conducted in the same manner as in Examples 1 and 4 except that SC-3000 manufactured by Toray Industries, Ltd., which is a reverse osmosis membrane made of cellulose acetate, was used as the semipermeable membrane. The results are shown in Table 1.

表1において、実施例で示されたポリマー積層半透膜は、比較例1、2の半透膜と同等以上の脱塩率を持つとともに塩透過率変化比が小さくなっており、半透膜の塩除去性能を維持しながら、かつ重金属存在下でも耐酸化剤性を有することがわかる。   In Table 1, the polymer laminated semipermeable membranes shown in the examples have a desalination rate equal to or higher than that of the semipermeable membranes of Comparative Examples 1 and 2 and have a small salt permeability change ratio. It can be seen that it has oxidation resistance even in the presence of heavy metals while maintaining its salt removal performance.

Figure 2016203132
Figure 2016203132

但し、P-1: アクリロキシメチルトリメトキシシラン , P-2:ビニルトリメトキシシラン , P-3: スチリルエチルトリメトキシシラン, P-4: ビス(トリエトキシシリル)エタン , P-5: ビス(トリエトキシシリル)ブタン, P-6: メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン P-1: acryloxymethyltrimethoxysilane, P-2: vinyltrimethoxysilane, P-3: styrylethyltrimethoxysilane, P-4: bis (triethoxysilyl) ethane, P-5: bis ( Triethoxysilyl) butane, P-6: methacryloxypropylmethyldiethoxysilane

本発明の複合半透膜は、固液分離、液体分離、ろ過、精製、濃縮、汚泥処理、海水淡水化、飲料水製造、純水製造、廃水再利用、廃水減容化、有価物回収などの水処理の分野に利用できる。   The composite semipermeable membrane of the present invention includes solid-liquid separation, liquid separation, filtration, purification, concentration, sludge treatment, seawater desalination, drinking water production, pure water production, waste water reuse, waste water volume reduction, valuable material recovery, etc. Available in the field of water treatment.

Claims (5)

半透層と、前記半透層上に形成されたポリマー層とを備え、
前記ポリマー層が、下記式iの構造を有する化合物を含有することを特徴とする、ポリマー積層半透膜。
Figure 2016203132
(但し、R1とR2は任意の炭化水素基であり、R1とR2は互いに共有結合していてもよく、nは0以上の整数である。)
A semipermeable layer, and a polymer layer formed on the semipermeable layer,
The polymer laminated semipermeable membrane, wherein the polymer layer contains a compound having a structure of the following formula i.
Figure 2016203132
(However, R1 and R2 are arbitrary hydrocarbon groups, R1 and R2 may be covalently bonded to each other, and n is an integer of 0 or more.)
前記ポリマー層の厚さが50nm以上1000nm以下である、
請求項1に記載のポリマー積層半透膜。
The polymer layer has a thickness of 50 nm or more and 1000 nm or less,
The polymer laminated semipermeable membrane according to claim 1.
前記半透層が、微多孔性支持膜と、前記微多孔性支持膜上に設けられ、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重縮合で形成されたポリアミド分離機能層と、を備える
請求項1〜2のいずれかに記載のポリマー積層半透膜。
The semipermeable layer includes a microporous support membrane, and a polyamide separation functional layer provided on the microporous support membrane and formed by polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide. Item 3. The polymer laminated semipermeable membrane according to any one of Items 1 and 2.
(A)少なくとも1種類以上の下記式iiの構造を有する化合物またはその重合体またはその縮合体を含む溶液または分散液と、前記半透層とを接触させることで、半透層表面に液膜を形成する工程と、
(B)前記液膜から、前記溶液の溶媒または分散液の分散媒の一部または全部を除去することで、半透層表面にポリマー層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、
請求項1〜3のいずれかに記載のポリマー積層半透膜の製造方法。
Figure 2016203132
(但し、X、Yは任意の構造をとり、Z1とZ2は任意の加水分解性基である。)
(A) A liquid film is formed on the surface of the semipermeable layer by bringing the semipermeable layer into contact with a solution or dispersion containing at least one compound having the structure of the following formula ii or a polymer thereof or a condensate thereof. Forming a step;
(B) forming a polymer layer on the surface of the semipermeable layer by removing part or all of the solvent of the solution or the dispersion medium of the dispersion from the liquid film;
Including,
The manufacturing method of the polymer laminated semipermeable membrane in any one of Claims 1-3.
Figure 2016203132
(However, X and Y have an arbitrary structure, and Z1 and Z2 are arbitrary hydrolyzable groups.)
Xがエチレン性不飽和基を有することを特徴とする、
請求項4に記載のポリマー積層半透膜の製造方法。
X is characterized by having an ethylenically unsaturated group,
The manufacturing method of the polymer lamination semipermeable membrane of Claim 4.
JP2015091195A 2015-04-28 2015-04-28 Polymer laminate semipermeable membrane, and manufacturing method of the same Pending JP2016203132A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015091195A JP2016203132A (en) 2015-04-28 2015-04-28 Polymer laminate semipermeable membrane, and manufacturing method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015091195A JP2016203132A (en) 2015-04-28 2015-04-28 Polymer laminate semipermeable membrane, and manufacturing method of the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016203132A true JP2016203132A (en) 2016-12-08

Family

ID=57488464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015091195A Pending JP2016203132A (en) 2015-04-28 2015-04-28 Polymer laminate semipermeable membrane, and manufacturing method of the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016203132A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110038438A (en) * 2019-04-04 2019-07-23 三达膜科技(厦门)有限公司 A kind of preparation method of organo-mineral complexing nanofiltration membrane
WO2019151075A1 (en) * 2018-01-30 2019-08-08 日東電工株式会社 Composite semipermeable membrane and method for manufacturing same
JP2019130518A (en) * 2018-01-30 2019-08-08 日東電工株式会社 Composite semipermeable membrane and production method of the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019151075A1 (en) * 2018-01-30 2019-08-08 日東電工株式会社 Composite semipermeable membrane and method for manufacturing same
JP2019130518A (en) * 2018-01-30 2019-08-08 日東電工株式会社 Composite semipermeable membrane and production method of the same
JP7226708B2 (en) 2018-01-30 2023-02-21 日東電工株式会社 Composite semipermeable membrane and manufacturing method thereof
US11590458B2 (en) 2018-01-30 2023-02-28 Nitto Denko Corporation Composite semipermeable membrane and method for manufacturing same
US12012493B2 (en) 2018-01-30 2024-06-18 Nitto Denko Corporation Composite semipermeable membrane and method for manufacturing same
CN110038438A (en) * 2019-04-04 2019-07-23 三达膜科技(厦门)有限公司 A kind of preparation method of organo-mineral complexing nanofiltration membrane

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5954476B2 (en) Separation membrane element
JP5895976B2 (en) Composite semipermeable membrane
EP2671628B1 (en) Production method for separation membrane for water treatment
WO2016084958A1 (en) Multilayer semipermeable membrane
JP5817330B2 (en) Separation membrane and separation membrane element
JP2012040487A (en) Separation membrane element
JP2016203132A (en) Polymer laminate semipermeable membrane, and manufacturing method of the same
JP2013071098A (en) Separation membrane element
WO2021085600A1 (en) Composite semipermeable membrane and manufacturing method therefor
JP6155665B2 (en) Composite semipermeable membrane
JP6206043B2 (en) Composite semipermeable membrane and method for producing the same
JP2012045540A (en) Separation membrane composite and separation membrane element
JP5776274B2 (en) Composite semipermeable membrane and method for producing the same
JP2012187574A (en) Separation membrane and separation membrane element
JP2012161748A (en) Separation membrane element
JP2021069988A (en) Composite semipermeable membrane, and filtration method using composite semipermeable membrane
JP2014124567A (en) Composite semipermeable membrane and method for producing the same
JP2016007593A (en) Composite semipermeable membrane and manufacturing method for the same
JP2012055817A (en) Separation membrane element
JP2014161845A (en) Composite semipermeable membrane and production method of the same