JP2016501719A - 向上された流束を有する濾過システムおよび膜ならびにそれらの製造方法 - Google Patents

向上された流束を有する濾過システムおよび膜ならびにそれらの製造方法 Download PDF

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Abstract

少なくとも1つの膜を含む濾過システムであって、前記濾過システムの少なくとも1つの構成要素または構成要素の少なくとも一部分が、以下のステップ:A)前記構成要素または構成要素の一部を、少なくとも1種のオルガノボラン−アミン錯体で処理するステップ、B)前記構成要素または構成要素の一部を、少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物で処理するステップ、C)任意に、脱ブロッキング剤で処理するステップ、を含む方法によって得られたものである前記濾過システム。

Description

本発明は、濾過システムおよび膜であって、以下のステップ:
A)構成要素または構成要素の一部を、少なくとも1種のオルガノボラン−アミン錯体で処理するステップ、
B)少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物で処理するステップ、
C)任意に、脱ブロッキング剤(deblocking agent)で処理するステップ、
を含む方法によって得られる前記濾過システムおよび膜に関する。
本発明は、更に、かかる膜の製造方法、かかる膜の使用、ならびに膜透過流束を高める方法に関する。
種々のタイプの膜が、多くの技術分野でますます重要な役割を担っている。特に、水処理法は、ますます膜技術への依存を高めている。
膜の適用での一つの重要な問題点は、ファウリングである。バイオファウリングの問題は、逆浸透、正浸透、ナノ濾過、限外濾過および精密濾過のような分離目的のために使用される半透膜において顕著である。膜は、それらの分離メカニズムおよび/または細孔サイズに応じて分類されうる。例えば、水濾過の用途においては、限外濾過膜および精密濾過膜(おおよその細孔径:5〜1000nm)は、有機材料および生物有機材料を保持して廃水処理のために使用される。逆浸透膜および正浸透膜であって、一価イオンとより大きい直径を有するあらゆる成分が阻止される膜においては、その分離メカニズムは、主として溶解−拡散メカニズムを基礎としている。
周囲媒体が水相のあらゆる用途においては、微生物の粘着とバイオフィルム形成によって閉塞が起こる可能性がある。結果として、バイオフィルム形成を減らし、こうして必要な洗浄サイクルがより少ない膜が望まれる。これは、例えば粘着防止特性または耐ファウリング特性を有する膜によって達成できる。このように、ファウリングは、目下、濾過膜に関して残っている問題の一つである。ファウリングは、膜の性能の低下を引き起こし、膜の寿命を短くし、こうして更に膜技術の用途を制限する。このように、膜の耐久性を高めるために、膜の分離特性を損なうことなく、膜に対する耐ファウリング特性および抗細菌特性を高めることが望ましい。
ファウリングおよびバイオファウリングの問題を解決し、生物由来の有機物質の形成および堆積を妨げるために、幾つかのアプローチが試みられてきている。
最近の調査は、膜のバイオファウリングを防ぐために、3つのストラテジーに焦点を当てている:1)膜の製造のために親水性または両親媒性のコポリマーを配合すること、2)膜を表面変性すること、および3)膜材料を内部変性すること。
以下の刊行物:
H. Yamamura, K. Kimmura, Y. Watanabe, 「飲料水処理のために使用される精密濾過膜および限外濾過膜における物理的に不可逆的なファウリングの発生に関与するメカニズム(Mechanism involved in the evolution of physically irreversible fouling in microfiltration and ultrafiltration membranes used for drinking water treatment)」, Environ. Sci. Technol. 41 (2007) 6789〜6794.
V. Kochkodan, S. Tsarenko, N. Potapchenko, V. Kosinova, V. Goncharuk, 「ポリマー膜への微生物の付着:TiO2での表面処理の殺発光細菌作用(Adhesion of microorganisms to polymer membranes: a photobactericidal effect of surface treatment with TiO2)」, Desalination 220 (2008) 380〜385.
J. Mansouri, S. Harrisson, Vivki Chen, 「膜濾過システムにおけるファウリングの抑制のためのストラテジー(Strategies for controlling biofouling in membrane filtration systems: challenges and opportunities.)」J. Mater. Chem., 20 (2010).
は、近年に取り掛かったアプローチを記載している。
US4,277,344は、界面反応によって形成された逆浸透(RO)層に対する耐ファウリングのアプローチを開示している。
Desalination 275 (2011) 252〜259は、ポリアミド層にPEGをグラフトすることを記載している。
US6,280,853およびUS2010/043,733は、ポリアルキレンオキシド化合物またはポリアクリルアミド化合物を含む様々なポリマーでの複合膜のコーティングを開示している。
A. V.R. Reddy, D. J. Mohan, A. Bhattacharya, V. J. Shah, P. K. Ghosh, 「負に荷電したポリマーの予備吸着による限外濾過膜の表面変性:I.水溶性ポリマーと無機塩溶液の透過性および耐ファウリング特性(Surface modification of ultrafiltration membranes by preadsorption of a negatively charged polymer: I. Permeation of water soluble polymers and inorganic salt solutions and fouling resistance properties)」, J. Membr. Sci. 214 (2003) 211〜221.
K. C. Khulbe, C. Feng, T. Matsuura, 「合成ポリマー膜の表面変性の技術(The art of surface modification of synthetic polymeric membranes)」, J. Appl. Polym. Sci. 115 (2010) 855〜895.
B. Van der Bruggen, 「ポリエーテルスルホン系ナノ濾過膜の化学的変性(Chemical modification of polyethersulfone nanofiltration membranes)」: A review, J. Appl. Polym. Sci. 114 (2009) 630〜642。
WO2010/86852は、液体分離用の複合膜をグラフト重合によって変性する方法を開示している。EP186758は、親水性表面を有する多孔質膜およびその製造方法を開示している。WO2005/44867は、重合可能な組成物のためのボランベースの開始剤系を開示している。US4,894,165は、逆浸透(RO)膜のための阻止向上コーティングを開示している。
本発明の課題は、ファウリングを殆ど受ける傾向にない濾過システムおよび膜を提供することであった。
前記課題は、少なくとも1つの膜を含む濾過システムであって、前記濾過システムの少なくとも1つの構成要素または構成要素の少なくとも一部分が、以下のステップ:
A)前記構成要素または構成要素の一部を、少なくとも1種のオルガノボラン−アミン錯体で処理するステップ、
B)前記構成要素または構成要素の一部を、少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物で処理するステップ、
C)任意に、脱ブロッキング剤で処理するステップ、
を含む方法によって得られたものである前記濾過システムによって解決された。
本発明の種々の実施形態においては、前記プロセスステップが行われる本発明による濾過システムにおける構成要素または構成要素の一部は、膜、膜の分離層、膜の支持層、膜の布帛層、膜のフィードスペーサー、膜の透過液スペーサー(permeate spacer)、濾過システムのケーシング、濾過システムの配管、濾過システムの接合部、濾過システムのマニホルドから選択される。前記方法のために適した構成要素は、通常は主成分として有機ポリマーを含む。
もう一つの態様においては、本発明は、濾過システム、好ましくは膜を含む濾過システムの製造方法であって:
A)前記構成要素または構成要素の一部を、少なくとも1種のオルガノボラン−アミン錯体で処理するステップ、
B)前記構成要素または構成要素の一部を、少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物で処理するステップ、
C)任意に、脱ブロッキング剤で処理するステップ、
を含む前記方法に関する。
濾過システムのある特定の部材もしくは構成要素に制限されないことは本発明の利点である。むしろ、いかなる濾過システムの構成要素または構成要素の一部に、それが有機ポリマーを含むのであれば当てはまる。好適な構成要素または構成要素の一部の例は、膜、膜の分離層、膜の支持層、膜の布帛層、膜のフィードスペーサー、膜の透過液スペーサー、濾過システムのケーシング、濾過システムの配管、濾過システムの接合部、濾過システムのマニホルドを含む。
もう一つの態様においては、本発明は、以下のステップ:
A)基礎膜を、少なくとも1種のオルガノボラン−アミン錯体で処理するステップ、
B)基礎膜を少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物で処理するステップ、
C)任意に、脱ブロッキング剤で処理するステップ、
を含む方法によって得られる膜に関する。
その膜の構想は当該技術分野で一般に知られている。本願の文脈においては、膜とは、2種の流体を分離できる、または分子および/もしくはイオン性の成分または粒子を液体から分離できる、薄い半透性の構造物であると理解されるべきである。膜は、ある粒子、物質または化学物質を透過させるが、またあるものは残留させる選択的障壁として作用する。
本発明による膜は、例えばミクロ孔質(2nm未満の平均細孔径)、メソ孔質(2nm〜50nmの平均細孔径)またはマクロ孔質(50nmを上回る平均細孔径)であってよい。この文脈における平均細孔径は、DIN 14652:2007-09に従って、膜の分子量カットオフとの相関を通じて測定される。
本願において、用語「膜」は、文脈に依存して、グラフト化プロセルで得られる被覆、もしくは本発明による膜を得るための被覆プロセスがなされる膜、またはその両方を指す。場合により、本発明による膜を得るための被覆プロセスのための出発材料として使用される膜または膜の層は、時として「基礎膜」と呼ばれる。このように、1層より多くの層を含む膜の場合に、前記「基礎膜」は、全体としての前記膜の全ての層を指すか、または前記膜の層の各々を指すことができる。用語「基礎膜」は、通常は、前記定義のプロセスステップA)、B)およびC)が行われる層を指す。好ましい一実施形態においては、前記基礎膜は、膜の分離層を指す。もう一つの実施形態においては、前記基礎膜は、膜の支持膜、膜の保護層または不織もしくは織物の支持層を示す。
好適な膜または好適な膜の分離層は、少なくとも1種のセラミックのような無機材料または少なくとも1種の有機ポリマーから作製できる。
無機材料の例は、粘土、ケイ酸塩、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムまたはグラファイトである。無機材料から作製されたかかる膜は、通常は、圧力を加えることによって、または微粉砕された粉末を焼結させることによって作製される。無機材料から作製された膜は、2層、3層またはそれより多くの層を含む複合膜であってよい。一実施形態においては、無機材料から作製された膜は、マクロ孔質の支持層と、任意に中間層と、分離層とを含む。
好ましい一実施形態においては、好適な膜および/または膜の分離層は、有機ポリマーを含み、以下、主成分としてのポリマーと呼称する。ポリマーは、それが、前記膜中にもしくは前記膜の分離層中に、少なくとも50質量%、好ましくは少なくとも60質量%、より好ましくは少なくとも70質量%、更により好ましくは少なくとも80質量%、特に好ましくは少なくとも90質量%の量で含まれるのであれば、膜の主成分と見なされるべきである。
好適なポリマーの例は、ポリアリーレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルホン(PPSU)、ポリアミド(PA)、ポリビニルアルコール(PVA)、酢酸セルロース(CA)、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース(CTA)、酢酸セルロース−三酢酸塩ブレンド、セルロースエステル、硝酸セルロース、再生セルロース、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリアミド、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾロン(PBIL)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン(SPEEK)、ポリアクリロニトリル−ポリ(塩化ビニル)コポリマー(PAN−PVC)、ポリアクリロニトリル−メタリルスルホネートコポリマー、ポリ(ジメチルフェニレンオキシド)(PPO)、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ(フッ化ビニリデン)(PVDF)、ポリプロピレン(PP)、高分子電解質複合体、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリイミドウレタン、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリアミドイミド、架橋ポリイミドまたはそれらの混合物である。
好ましくは、本発明による膜は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリアミド(PA)、ポリビニルアルコール(PVA)、酢酸セルロース(CA)、三酢酸セルロース(CTA)、ポリ(フッ化ビニリデン)(PVDF)またはそれらの混合物を主成分として含む。
好適なポリエーテルスルホンは、例えばBASF SE社から商品名Ultrason(登録商標)として入手できる。
好ましいポリアリーレンエーテルスルホン(A)は、一般式I
Figure 2016501719
[式中、記号t、q、Q、T、Y、ArおよびAr1の定義は、以下の通りである:
t、qは、互いに独立して、0、1、2もしくは3であり、
Q、T、Yは、それぞれの場合に互いに独立して、化学結合または−O−、−S−、−SO2−、S=O、C=O、−N=N−および−CRab−から選択される基であり、その際、RaおよびRbは、互いに独立して、それぞれの場合において、水素原子またはC1〜C12−アルキル、C1〜C12−アルコキシもしくはC6〜C18−アリール基であり、かつQ、TおよびYの少なくとも1つは、−SO2−であり、かつ
ArおよびAr1は、互いに独立して、6〜18個の炭素原子を有するアリーレン基である]の単位から構成される。
前記前提条件の範囲内で、Q、TまたはYが化学結合である場合に、これは、左側にある隣接基と右側にある隣接基とが、化学結合を介して互いに直接結合して存在することを意味する。しかしながら、式I中のQ、TおよびYは、互いに独立して−O−および−SO2−から選択されるが、但し、Q、TおよびYからなる群からの少なくとも1つが−SO2−であることが好ましい。
Q、TまたはYが−CRab−である場合に、RaおよびRbは、互いに独立して、それぞれの場合に水素原子またはC1〜C12−アルキル、C1〜C12−アルコキシもしくはC6〜C18−アリール基である。
好ましいC1〜C12−アルキル基は、1〜12個の炭素原子を有する直鎖状の、および分枝鎖状の、飽和のアルキル基を含む。特に、C1〜C6−アルキル部、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、2−もしくは3−メチルペンチルおよびより長鎖の部、例えば非分岐のヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ラウリルおよびそれらの一分岐のもしくは多分岐の類似体の部が挙げられる。
使用できる上述のC1〜C12−アルコキシ基で使用できるアルキル部は、1〜12個の炭素原子を有する先の上記段階で定義されるアルキル基である。特に好ましく使用できるシクロアルキル部は、C3〜C12−シクロアルキル部、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロプロピルメチル、シクロプロピルエチル、シクロプロピルプロピル、シクロブチルメチル、シクロブチルエチル、シクロペンチルエチル、−プロピル、−ブチル、−ペンチル、−ヘキシル、シクロヘキシルメチル、−ジメチルおよび−トリメチルを含む。
ArおよびAr1は、互いに独立して、C6〜C18−アリーレン基である。以下の後続段階で記載される出発材料を基礎として、Arは、求電子的攻撃を非常に受けやすい電子リッチな芳香族物質から、好ましくはヒドロキノン、レゾルシノール、ジヒドロキシナフタレン、特に2,7−ジヒドロキシナフタレンおよび4,4’−ビスフェノールから選択される芳香族物質から誘導されることが好ましい。Ar1は、好ましくは非置換のC6もしくはC12−アリーレン基である。
特に、使用できるC6〜C18−アリーレン基ArおよびAr1は、フェニレン基、例えば1,2−、1,3−および1,4−フェニレン、ナフタレン基、例えば1,6−、1,7−、2,6−および2,7−ナフタレン、またアントラセンから、フェナントレンから、そしてナフタセンから誘導されるアリーレン基でもある。
式Iの好ましい実施形態においては、ArおよびAr1は、互いに独立して、1,4−フェニレン、1,3−フェニレン、ナフチレン、特に2,7−ジヒドロキシナフチレンおよび4,4’−ビスフェニレンからなる群から選択されることが好ましい。
好ましいポリアリーレンエーテルスルホン(A)は、以下の繰返単位Ia〜Io:
Figure 2016501719
Figure 2016501719
の少なくとも1つを含むものである。
他の好ましい単位は、好ましくは存在する単位Ia〜Ioに加えて、ヒドロキノンから誘導される1つ以上の1,4−フェニレン単位が、レゾルシノールから誘導される1,3−フェニレン単位によって、またはジヒドロキシナフタレンから誘導されるナフチレン単位によって置き換えられた単位である。
一般式Iの特に好ましい単位は、単位Ia、IgおよびIkである。成分(A)のポリアリーレンエーテルスルホンが、本質的に、一般式Iの1つのタイプの単位から、特にIa、IgおよびIkから選択される1つの単位から構成されることも特に好ましい。
特に好ましい一実施形態においては、Arは、1,4−フェニレンであり、tは、1であり、qは、0であり、Tは、化学結合であり、かつYは、SO2である。前記の繰返単位から構成される特に好ましいポリアリーレンエーテルスルホン(A)は、ポリフェニレンスルホン(PPSU)(式Ig)と呼ばれる。
もう一つの特に好ましい実施形態においては、Arは、1,4−フェニレンであり、tは、1であり、qは、0であり、Tは、C(CH32であり、かつYは、SO2である。前記の繰返単位から構成される特に好ましいポリアリーレンエーテルスルホン(A)は、ポリスルホン(PSU)(式Ia)と呼ばれる。
もう一つの特に好ましい実施形態においては、Arは、1,4−フェニレンであり、tは、1であり、qは、0であり、TとYは、SO2である。前記の繰返単位から構成される特に好ましいポリアリーレンエーテルスルホン(A)は、ポリエーテルスルホン(PESUもしくはPES)(式Ik)と呼ばれる。この実施形態は、殊に好ましい。本発明の目的のためには、PPSU、PESUおよびPSUなどの略語は、DIN EN ISO 1043-1:2001に準じている。
本発明のポリアリーレンエーテルスルホン(A)の質量平均分子量Mwは、好ましくは10000〜150000g/モル、特に15000〜120000g/モル、特に好ましくは18000〜100000g/モルであり、前記分子量は、標準としての分布の狭いポリメチルメタクリレートに対して、溶剤としてジメチルアセトアミド中でのゲル浸透クロマトグラフィーによって測定した。
本発明の一実施形態においては、好適なポリアリーレンエーテルスルホン、特にポリスルホンまたはポリエーテルスルホンは、該ポリマー中の芳香族環の幾つかまたは全てにおいて、スルホン酸基、カルボン酸基、アミノ基および/またはヒドロキシ基を含む。
前記ポリアリーレンエーテルに導く製造方法は、当業者に公知であり、例としてHerman F. Mark, 「ポリマー科学と技術の事典(Encyclopedia of Polymer Science and Technology)」, 第3版, 第4巻, 2003, チャプター「ポリスルホン(Polysulfones)」 第2〜8頁に、そしてまたHans R. Kricheldorf, 「芳香族ポリエーテル(Aromatic Polyethers)」(ポリマー合成ハンドブック(Handbook of Polymer Synthesis), 第2版, 2005, 第427〜443頁に記載されている。
好適な膜は、例えば、逆浸透(RO)膜、正浸透(FO)膜、ナノ濾過(NF)膜、限外濾過(UF)膜、または精密濾過(MF)膜として適した膜である。これらの膜型は、一般に当該技術分野で公知である。
好適な膜は、例えばUS2011/0027599の段落[0021]〜[0169];US2008/0237126の第4欄第36行〜第6欄第3行;US2010/0224555の段落[0147]〜[0490];US2010/0062156の段落[0058]〜[0225];US2011/0005997の段落[0045]〜[0390]、US2009/0272692の段落[0019]〜[0073]、US2012/0285890の段落[0016]〜[0043]に開示される膜であり、これらの刊行物は、参照をもって開示されたものとする。
更なる好適な膜は、例えばUS6787216の第2欄第54行〜第6欄第19行、US6,454,943の第3欄第25行〜第6欄第12行、およびWO2006/012920の第3頁最終段落〜第10頁最初の段落に開示される膜である。
正浸透(FO)膜は、通常は、海水、汽水、汚水もしくは下水流の処理に適している。それにより、純水は、これらの流れから正浸透(FO)膜を通じて高浸透圧を有する膜の背面側の、いわゆる駆動溶液中へと取り出される。一般に、正浸透(FO)型の膜は、逆浸透(RO)膜と同様に、水だけは膜を通過できるが一価イオンとより大きい成分は阻止されるといった溶解−拡散機構を介して液体混合物を分離する。
好ましい一実施形態においては、好適な正浸透(FO)膜は、薄膜複合(TFC)正浸透(FO)膜である。薄膜複合膜の製造方法および使用は、原則的には公知であり、例えばR. J. PetersenによってJournal of Membrane Science 83 (1993) 81〜150において記載されている。
更なる好ましい一実施形態においては、好適な正浸透(FO)膜は、支持層と、分離層と、任意に保護層とを含む。前記保護層は、表面を平滑にし、かつ/または親水化するための追加の被覆と見なすことができる。
前記の布帛層は、例えば10〜500μmの厚さを有してよい。前記の布帛層は、例えば織物または不織布であってよく、例えばポリエステル不織布であってよい。薄膜複合正浸透(TFC FO)膜の前記支持層は、通常は、例えば0.5〜100nmの、好ましくは1〜40nmの、より好ましくは5〜20nmの平均孔径を有する細孔を含む。前記の支持層は、例えば5〜1000μmの、好ましくは10〜200μmの厚さを有してよい。前記の支持層は、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン(PPSU)、ポリ(フッ化ビニリデン)(PVDF)、ポリイミド、ポリイミドウレタンまたは酢酸セルロースという主成分を含んでよい。ゼオライト、特にゼオライトLTAなどのナノ粒子は、前記支持膜中に含まれてよい。これは、例えば前記支持層の製造のためのドープ溶液中にかかるナノ粒子を含めることによって達成できる。前記の分離層は、例えば、0.05〜1μmの、好ましくは0.1〜0.5μmの、より好ましくは0.15〜0.3μmの厚さを有してよい。好ましくは、前記分離層は、例えば、主成分としてポリアミドまたは酢酸セルロースを含んでよい。任意に、薄膜複合正浸透(TFC FO)膜は、30〜500nmの、好ましくは100〜300nmの厚さを有する保護層を含んでよい。前記の保護層は、例えば、主成分としてポリビニルアルコール(PVA)を含んでよい。一実施形態においては、前記保護層は、クロラミンなどのハラミンを含む。
好ましい一実施形態においては、好適な膜は、主成分としてポリエーテルスルホンを含む支持層と、主成分としてポリアミドを含む分離層と、任意に、主成分としてポリビニルアルコールを含む保護層とを含む薄膜複合正浸透(TFC FO)膜である。
好ましい一実施形態においては、好適な正浸透(FO)膜は、ポリアミンと多官能性アシルハロゲン化物との縮合から得られる分離層を含む。前記分離層は、例えば界面重合法で得ることができる。
逆浸透(RO)膜は、通常は、分子およびイオン、特に一価イオンを分離するのに適している。一般に、逆浸透(RO)膜は、溶解−拡散機構に基づいて混合物を分離する。
好ましい一実施形態においては、好適な膜は、薄膜複合(TFC)逆浸透(RO)膜である。薄膜複合膜の製造方法および使用は、原則的には公知であり、例えばR. J. PetersenによってJournal of Membrane Science 83 (1993) 81〜150において記載されている。
更なる好ましい一実施形態においては、好適な逆浸透(RO)膜は、布帛層と、支持層と、分離層と、任意に保護層とを含む。前記保護層は、表面を平滑にし、かつ/または親水化するための追加の被覆と見なすことができる。
前記の布帛層は、例えば10〜500μmの厚さを有してよい。前記の布帛層は、例えば織物または不織布であってよく、例えばポリエステル不織布であってよい。薄膜複合逆浸透(TFC RO)膜の前記支持層は、通常は、例えば0.5〜100nmの、好ましくは1〜40nmの、より好ましくは5〜20nmの平均孔径を有する細孔を含む。前記の支持層は、例えば5〜1000μmの、好ましくは10〜200μmの厚さを有してよい。前記の支持層は、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ(フッ化ビニリデン)(PVDF)、ポリイミド、ポリイミドウレタンまたは酢酸セルロースという主成分を含んでよい。ゼオライト、特にゼオライトLTAなどのナノ粒子は、前記支持膜中に含まれてよい。これは、例えば前記支持層の製造のためのドープ溶液中にかかるナノ粒子を含めることによって達成できる。前記の分離層は、例えば、0.02〜1μmの、好ましくは0.03〜0.5μmの、より好ましくは0.05〜0.3μmの厚さを有してよい。好ましくは、前記分離層は、例えば、主成分としてポリアミドまたは酢酸セルロースを含んでよい。任意に、薄膜複合逆浸透(TFC RO)膜は、5〜500nmの、好ましくは10〜300nmの厚さを有する保護層を含んでよい。前記の保護層は、例えば、主成分としてポリビニルアルコール(PVA)を含んでよい。一実施形態においては、前記保護層は、クロラミンなどのハラミンを含む。
好ましい一実施形態においては、好適な膜は、ポリエステル不織布と、主成分としてポリエーテルスルホンを含む支持層と、主成分としてポリアミドを含む分離層と、任意に、主成分としてポリビニルアルコールを含む保護層とを含む薄膜複合逆浸透(TFC RO)膜である。
好ましい一実施形態においては、好適な逆浸透(RO)膜は、ポリアミンと多官能性アシルハロゲン化物との縮合から得られる分離層を含む。前記分離層は、例えば界面重合法で得ることができる。
好適なポリアミンモノマーは、第一級もしくは第二級のアミノ基を有してよく、かつ芳香族(例えばジアミノベンゼン、トリアミノベンゼン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,3,5−トリアミノベンゼン、1,3,4−トリアミノベンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸、2,4−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノアニソールおよびキシリレンジアミン)または脂肪族(例えばエチレンジアミン、プロピレンジアミン、ピペラジンおよびトリス(2−ジアミノエチル)アミン)であってよい。
好適な多官能性アシルハロゲン化物は、トリメソイル塩化物(TMC)、トリメリト酸塩化物、イソフタロイル塩化物、テレフタロイル塩化物および類似の化合物または好適なアシルハロゲン化物のブレンドを含む。更なる一例として、第二のモノマーはフタロイルハロゲン化物であってよい。
本発明の一実施形態においては、ポリアミドの分離層は、メタ−フェニレンジアミン(MPD)の水溶液と、トリメソイル塩化物(TMC)の非極性溶媒中の溶液との反応から製造される。
本発明のもう一つの実施形態においては、前記膜の分離層と任意に他の層は、五酸化バナジウム以外のナノ粒子を含有する。好適なナノ粒子は、通常は、動的光散乱によって測定された、1〜1000nmの、好ましくは2〜100nmの平均粒度を有する。好適なナノ粒子は、例えばゼオライト、シリカ、ケイ酸塩または酸化アルミニウムであってよい。好適なナノ粒子の例は、アルミナイト、アルナイト、硫酸アルミニウムアンモニウム、アルタウキサイト(Altauxite)、アプジョナイト(Apjohnite)、バサルミナイト、バタバイト、ボーキサイト、バイデライト(Beideilite)、ベーマイト、カドワラデライト、カルデナイト、カルコアルマイト、チオライト、クロルアルミナイト(Chloraluminite)クリオライト、ダウソナイト、ダイアスポア、ディッカイト、ゲアルクスタイト、ギブサイト、ハイロイサイト(Hailoysite)、ハイドロバスアルミナイト、ハイドロカルマイト、ハイドロタルサイト、イライト、カリナイト、カオリナイト、メライト、モンモリロナイト(Montmoriilonite)、ナトロアルナイト、ノントロナイト、パクノライト、プレナイト、プロソパイト、ラルストナイト、ランソマイト、サポナイト、トムセノライト、ウェーバライト、ウッドハウサイトおよびジンクアルミナイト(Zincaluminit)、ケホアイト、パハサパイトおよびチップトッパイト(tiptopite)、ならびにケイ酸塩、シャンファライト(hsianghualite)、ロヴダライト(lovdarite)、ヴィゼアイト、パーシアイト、プレナイト、ロジアナイト、アポフィライト、ギロライト、マリコパイト(maricopaite)、オケナイト、タカラナイトおよびトベルモライトを含む。
ナノ粒子は、また、金属種、例えば金、銀、銅、亜鉛、チタン、鉄、アルミニウム、ジルコニウム、インジウム、スズ、マグネシウムもしくはカルシウム、またはそれらの合金、またはそれらの酸化物、あるいはそれらの混合物を含んでもよい。前記ナノ粒子は、また、非金属種、例えばSi34、SiC、BN、B4CもしくはTlC、またはそれらの合金、あるいはそれらの混合物であってもよい。前記ナノ粒子は、炭素系種、例えばグラファイト、ガラス状炭素、少なくともC〜の炭素クラスター、バックミンスターフラーレン、高級フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノ粒子、またはそれらの混合物であってよい。
更なるもう一つの実施形態においては、前記膜の分離層と任意に他の層は、ゼオライト、ゼオライト前駆体、非晶質アルミノケイ酸塩または金属有機構造体(MOF)、任意の好ましいMOFを含有する。好ましいゼオライトは、ゼオライトLTA、RHO、PAUおよびKFIを含む。LTAが特に好ましい。
好ましくは、前記膜中に含まれる五酸化バナジウム以外のナノ粒子は、3未満の多分散性を有する。
本発明のもう一つの実施形態においては、前記膜の分離層は、逆浸透(RO)膜の透過性を高める更なる添加剤を含有する。前記の更なる添加剤は、例えばβ−ジケトネート化合物、特にアセトアセトネートおよび/または少なくとも部分的にフッ素化されたβ−ジケトネート化合物の金属塩であってよい。
ナノ濾過(NF)膜は、通常は、別個の多価イオンと大きい一価イオンを分離するのに特に適している。一般に、ナノ濾過(NF)膜は、溶解−拡散機構、または/および濾過ベースの機構により機能する。
ナノ濾過(NF)膜は、通常はクロス濾過(cross filtration)法で使用される。
ナノ濾過(NF)膜は、例えば、主成分として、ポリアリーレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルホン(PPSU)、ポリアミド(PA)、ポリビニルアルコール(PVA)、酢酸セルロース(CA)、三酢酸セルロース(CTA)、酢酸セルロース−三酢酸塩ブレンド、セルロースエステル、硝酸セルロース、再生セルロース、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリアミド、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾロン(PBIL)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン(SPEEK)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリアクリロニトリル−ポリ(塩化ビニル)コポリマー(PAN−PVC)、ポリアクリロニトリル−メタリルスルホネートコポリマー、ポリスルホン、ポリ(ジメチルフェニレンオキシド)(PPO)、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ(フッ化ビニリデン)(PVDF)、ポリプロピレン(PP)、高分子電解質複合体、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリイミドウレタン、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリアミドイミド、架橋ポリイミドまたはそれらの混合物を含む。好ましい一実施形態においては、ナノ濾過(NF)膜の前記主成分は、正にまたは負に荷電される。
ナノ濾過膜は、しばしば、スルホン酸基、カルボン酸基、および/またはアンモニウム基を含む荷電ポリマーを含む。
好ましくは、ナノ濾過(NF)膜は、主成分として、ポリアミド、ポリイミドもしくはポリイミドウレタン、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)またはスルホン化されたポリエーテルエーテルケトン(SPEEK)を含む。
限外濾過(UF)膜は、通常は、高分子量の、例えば1000Daより大きい懸濁された固体粒子および溶質を分離するのに適している。特に、限外濾過(UF)膜は、通常は細菌およびウイルスの分離に適している。
限外濾過(UF)膜は、通常は、0.5nm〜50nmの、好ましくは1〜40nmの、より好ましくは5〜20nmの平均孔径を有する。
限外濾過(UF)膜は、例えば、主成分として、ポリアリーレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルホン(PPSU)、ポリアミド(PA)、ポリビニルアルコール(PVA)、酢酸セルロース(CA)、三酢酸セルロース(CTA)、酢酸セルロース−三酢酸塩ブレンド、セルロースエステル、硝酸セルロース、再生セルロース、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリアミド、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾロン(PBIL)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリアクリロニトリル−ポリ(塩化ビニル)コポリマー(PAN−PVC)、ポリアクリロニトリル−メタリルスルホネートコポリマー、ポリスルホン、ポリ(ジメチルフェニレンオキシド)(PPO)、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ(フッ化ビニリデン)(PVDF)、ポリプロピレン(PP)、高分子電解質複合体、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリイミドウレタン、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリアミドイミド、架橋ポリイミドまたはそれらの混合物を含む。
好ましくは、限外濾過(UF)膜は、主成分として、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン(PPSU)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリイミド、ポリアミドイミド、架橋ポリイミド、ポリイミドウレタンまたはそれらの混合物を含む。
一実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、ポリビニルピロリドンなどの更なる添加剤を含む。一実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、ポリアリーレンスルホンとポリエチレンオキシドなどのアルキレンオキシドとのブロックコポリマーのような更なる添加剤を含む。
好ましい一実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、主成分として、ポリスルホンまたはポリエーテルスルホンを、ポリビニルピロリドンなどの更なる添加剤と組み合わせて含む。
一実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、80〜50質量%のポリエーテルスルホンと、20〜50質量%のポリビニルピロリドンとを含む。もう一つの実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、95〜80質量%のポリエーテルスルホンと、5〜15質量%のポリビニルピロリドンとを含む。
もう一つの実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、99.9〜80質量%のポリエーテルスルホンと、0.1〜20質量%のポリビニルピロリドンとを含む。
本発明の一実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、スパイラル型膜として存在する。本発明のもう一つの実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、チューブラー型膜として存在する。本発明のもう一つの実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、平板型膜として存在する。
本発明のもう一つの実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、中空糸型膜として存在する。本発明の更にもう一つの実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、単穴中空糸型膜として存在する。本発明の更にもう一つの実施形態においては、限外濾過(UF)膜は、多穴中空糸型膜として存在する。
精密濾過(MF)膜は、通常は、0.1μmより大きい粒度を有する粒子を分離するのに適している。
精密濾過(MF)膜は、通常は、0.1μm〜10μmの、好ましくは1.0μm〜5μmの平均孔径を有する。
精密濾過は、加圧システムを使用できるが、圧力をかける必要はない。
精密濾過(MF)膜は、中空糸型、平板型、チューブラー型、スパイラル型、微細中空糸型またはトラックエッチ型であってよい。前記膜は、多孔質であり、かつ水、一価種(Na+、Cl-)、有機溶解物、小コロイドおよびウイルスを通過させる一方で、粒子、沈殿物、藻類もしくは大きい細菌を保持する。精密濾過システムは、2〜3%までの濃度を有する対象溶液中のサイズが0.1マイクロメートルまでの小ささの懸濁固体を分離するように設計されている。
精密濾過(MF)膜は、例えば、主成分として、ポリアリーレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルホン(PPSU)、ポリアミド(PA)、ポリビニルアルコール(PVA)、酢酸セルロース(CA)、三酢酸セルロース(CTA)、酢酸セルロース−三酢酸塩ブレンド、セルロースエステル、硝酸セルロース、再生セルロース、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリアミド、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾロン(PBIL)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリアクリロニトリル−ポリ(塩化ビニル)コポリマー(PAN−PVC)、ポリアクリロニトリル−メタリルスルホネートコポリマー、ポリスルホン、ポリ(ジメチルフェニレンオキシド)(PPO)、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ(フッ化ビニリデン)(PVDF)、ポリプロピレン(PP)、高分子電解質複合体、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリイミドウレタン、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリアミドイミド、架橋ポリイミドまたはそれらの混合物を含む。
好適なオルガノボラン−アミン錯体は、式(A)
123B−NR456 (A)
[式中、
1、R2およびR3は、独立して、アルキル基、アリール基、アルコキシ基もしくはアリールオキシ基であるが、但し、R1、R2およびR3の少なくとも1つはアルキル基もしくはアリール基であるものとし、かつ
4、R5およびR6は、独立して、水素、アルキル基、シクロアルキル基、置換アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アリール基もしくはヘテロアリール基であるが、但し、R4、R5およびR6の2つ以下は、同時に水素であるか、または
NR456は、複素環式の脂肪族もしくは芳香族のアミンであって、任意に、N、O、SおよびPからなる群から選択される更なるヘテロ原子を含む前記アミンである]の構造を有する。
式(A)によるオルガノボラン−アミン錯体は、本願では「ボラン」とも呼ばれる。
本発明の好ましい一実施形態においては、前記オルガノボラン−アミン錯体は、トリアルキルボラン−アミン錯体であり、更により好ましくは、R1、R2およびR3は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチルおよびs−ブチルからなる群から選択され、最も好ましくはR1、R2およびR3は、同一のアルキル基である。
本発明のもう一つの好ましい実施形態においては、前記オルガノボラン−アミン錯体中のアミンは、第一級の、第二級の、または第三級のアミンである。第一級アミンおよび第二級アミンが好ましく、第一級アミンが更により好ましい。本発明のもう一つの好ましい実施形態においては、前記オルガノボラン−アミン錯体は、アミンNR456を含み、前記アミンは、N、O、SおよびPからなる群から選択される更なるヘテロ原子を含みうる、複素環式の脂肪族または芳香族のアミンである。本発明のもう一つの好ましい実施形態においては、前記オルガノボラン−アミン錯体は、アミンNR456を含み、前記アミンは、1,2−ジアミノプロパン、3−メトキシプロピルアミン、4−ジメチルアミノピリジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、プロピルアミン、モルホリンおよびピペリジンからなる群から選択される。
本発明に関して使用される場合に、用語「アルキル」は、1〜24個の炭素原子を含む、分枝鎖状もしくは非分枝鎖状の、飽和の炭化水素基を示し、例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、アミル、イソアミル、s−アミル、1,2−ジメチルプロピル、1,1−ジメチルプロピル、ヘキシル、4−メチルペンチル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、1,1−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、3,3−ジメチルブチル、1,2−ジメチルブチル、1,3−ジメチルブチル、1,2,2−トリメチルプロピル、1,1,2−トリメチルプロピル、ヘプチル、5−メチルヘキシル、1−メチルヘキシル、2,2−ジメチルペンチル、3,3−ジメチルペンチル、4,4−ジメチルペンチル、1,2−ジメチルペンチル、1,3−ジメチルペンチル、1,4−ジメチルペンチル、1,2,3−トリメチルブチル、1,1,2−トリメチルブチル、1,1,3−トリメチルブチル、オクチル、6−メチルヘプチル、1−メチルヘプチル、1,1,3,3−テトラメチルブチル、ノニル、1−、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−メチルオクチル、1−、2−、3−、4−もしくは5−エチルヘプチル、1−、2−もしくは3−プロピルヘキシル、デシル、1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−および8−メチルノニル、1−、2−、3−、4−、5−もしくは6−エチルオクチル、1−、2−、3−もしくは4−プロピルヘプチル、ウンデシル、1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−メチルデシル、1−、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−エチルノニル、1−、2−、3−、4−もしくは5−プロピルオクチル、1−、2−もしくは3−ブチルヘプチル、1−ペンチルヘキシル、ドデシル、1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−、9−もしくは10−メチルウンデシル、1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−エチルデシル、1−、2−、3−、4−、5−もしくは6−プロピルノニル、1−、2−、3−もしくは4−ブチルオクチル、1−2−ペンチルヘプチルおよびイソピノカンフェイルである。好ましいアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、アミル、イソアミル、s−アミル、1,2−ジメチルプロピル、1,1−ジメチルプロピル、ヘキシルおよびオクチルである。
用語「シクロアルキル」は、3〜16個の炭素原子を含む飽和炭化水素基であって、単環式もしくは多環式の構造部を含む基を示す。例は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニルまたはシクロデシルである。好ましいのは、シクロプロピル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルである。
用語「アリール」は、6〜14個の炭素原子を含む不飽和炭化水素基であって、少なくとも1つの芳香族環系、例えばフェニルもしくはナフチルまたは任意の他の芳香族環系を含む基を示す。
用語「ヘテロアリール」は、3〜14個の環原子を含む単環式もしくは多環式の芳香族環系であって、前記環炭素原子の少なくとも1つがヘテロ原子、例えば窒素、酸素または硫黄によって置き換えられている環系を示す。例は、ピリジル、ピラニル、チオピラニル、キノリニル、イソキノリニル、アクリジル、ピリダジニル、ピリミジル、ピラジニル、フェナジニル、トリアジニル、ピロリル、フラニル、チオフェニル、インドリル、イソインドリル、ピラゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、イソキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリルおよびトリアゾリルである。
用語「アルコキシ」は、脂肪族モノアルコールから誘導された−Oアルキル基を示す。用語「アリールオキシ」は、芳香族モノアルコールから誘導された−Oアリール基を示す。用語「アルキルアミノ」は、アルキル基であってその中の少なくとも1つの水素原子が−NR45基によって置き換えられている基を示す。
前記アルキルボラン−アミン錯体は、前記膜上に、そのままで、または溶剤との溶液において適用できる。極性溶剤(例えばTHF、ジオキサン、アルコール)および非極性溶剤(炭化水素、例えばヘキサン、ペンタン、ヘプタン、芳香族炭化水素、例えばトルエン、ベンゼン、キシレン、エーテル、例えばジエチルエーテル)は、その目的のために使用できる。好ましいのは、非極性溶剤である。本発明の好ましい一実施形態においては、前記アルキルボラン−アミン錯体は、溶液において、0.01〜60%(v/v)の範囲の濃度で、より好ましくは0.5〜30%(v/v)の範囲の濃度で適用される。
本発明による膜は、基礎膜の表面上にグラフトされた被覆を含む。前記被覆は、変性された表面とも記載されることがある。前記被覆は、基礎膜の表面へと、粘着を通じて、または好ましくは基礎膜の表面との共有結合を介して結合されうる。前記被覆は、モノマー、オリゴマーまたはポリマーであってよい。前記被覆は、架橋されていても、または架橋されていなくてもよい。
本願において、「モノマー」、例えば「殺生物性モノマー」、「粘着防止性モノマー」または「ラジカル重合可能なモノマー」は、その文脈に応じて、未重合(モノマー)の形態または重合形態のかかるモノマーを指すべきである。用語「モノマー」が、例えば配合物の文脈で使用される場合に、その用語は、未重合の形態を指す。用語「モノマー」が、例えばポリマーもしくはコーティングの文脈で使用される場合に、その用語は、通常は前記モノマーが前記ポリマーもしくはコーティング中に含まれた重合形態を指す。
前記被覆は、少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物から得られる。
ラジカル重合可能なモノマー化合物は、ラジカル重合反応を受けることができるモノマーとして理解されるべきである。これらは、例えばオレフィン性二重結合を含む式(2)
78C=CR910 (2)
の構造を有する化合物、またはアセチレン性三重結合を含む式(3)
7C≡CR8 (3)
の構造を有する化合物、またはカルボニル基を含む式(4)
78C=O (4)
の構造を有する化合物、または炭素−窒素二重結合を含む式(5)
78C=NR9 (5)
の構造を有する化合物であり、前記式中、
7、R8、R9およびR10は、独立して、例えば水素、アルキル基、シクロアルキル基、置換アルキル基、アラルキル基、アルカリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリール基もしくはヘテロアリール基、カルボニル基、カルボキシル基、アミド基、エステル基またはニトリル基である。
用語「置換アルキル」は、アルキル基であって少なくとも1つの水素原子が、ハロゲン原子、例えばフッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素によって、またはヘテロ原子、例えばホウ素、ケイ素、窒素、リン、酸素、硫黄によって、または保護されたもしくは保護されていない官能基、例えばアルコキシ、アミノ、アンモニウム、エステル、アミド、ニトリル、カルボニル、カルボキシルなどによって置き換えられている基を指す。
用語「アラルキル」は、アリール置換されたアルキル基であって、例えばベンジル基、1−もしくは2−フェニルエチル基、1−、2−もしくは3−フェニルプロピル基、メシチル基および2−、3−もしくは4−メチルベンジル基を含む基を示す。
用語「アルカリール」は、アルキル置換されたアリール基であって、例えば2−、3−もしくは4−メチルフェニル基、2−、3−もしくは4−エチルフェニル基および2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−メチル−1−ナフチル基を含む基を示す。
好ましい一実施形態においては、前記少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物は、前記膜へと流束向上特性を付与するモノマーである。前記膜に流束向上特性を付与するモノマーは、本願では、「流束向上性モノマー」とも呼ばれる。用語「流束」は、分離作業が行われる媒体の膜透過流束を示すべきである。多くの場合において、「流束」は、水の膜透過流束を意味する。例えば、水処理用途の場合に、「流束」は、一定の期間において特定の膜領域を透過する水の量を意味する。
本願の文脈においては、「流束を向上する」は、「膜透過流束の経時的低下を減らすこと」を意味するとも理解されるべきである。本発明の文脈での流束向上特性は、特に、膜の長期特性を指す。コーティングの適用により流束が短時間にわたり低下しうることが考えられる一方で、長期にわたる流束は、かかるコーティングが適用されていない膜と比較して向上される(流束の低下が減ることを意味する)。「短期間」または「長期間」の期間は、膜もしくは用途に応じて、またはその使用される材料に応じて、つまり処理された水の種類から変動しうる。このように、本願の文脈における流束の向上は、少なくともある一定の期間の後に、少なくとも一式の適用条件下で、本発明による膜の流束が向上されるべきか、または流束の低下が、本発明による被覆を含まない膜もしくは当該技術分野から公知の膜の流束と比べて減らされるべきであることを意味するべきである。例えば、本発明による膜は、1時間、1日、3日、5日、1週間、2週間、3週間、1ヶ月、2ヶ月、3ヶ月、6ヶ月および/または1年の期間後に、先行技術の膜と比べて向上された流束を示すことができる。時として、本発明による膜の向上された流束は、1回または一定回数の洗浄サイクルを該膜へと適用した後に観察できるようになるにすぎない。
本発明による膜は、洗浄後に流束を回復する能力に関して改善された特性を示すこともできる。また本発明による膜は、より容易に洗浄できる。更に、本発明による膜の洗浄のためには、あまり洗浄剤が必要とされないことがある。
特に、好適な流束向上性モノマーは、前記膜のファウリングを、特にバイオファウリングを減らす。本願の文脈においては、流束向上性モノマーを含むポリマーまたは被覆の効果は、時として、流束向上性モノマーの効果とも呼ばれる。電荷を有する、例えばアンモニウム基もしくはカルボキシレート基からの電荷を有するモノマーは、1つ以上の対イオンを随伴する。本願において、電荷を有するモノマーが相応の対イオン無しに示されまたは命名されている場合に、かかるモノマーは、好適な対イオンを随伴するものと理解されるべきである(ベタインを除く)。かかる対イオンは、正電荷を有するモノマーについては、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、カルボン酸イオンである。負電荷を有するモノマーについては、好適な対イオンは、例えばナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アンモニウムイオンである。
前記被覆は、前記のように好適なボランで処理された基礎膜の表面を、少なくとも1種の流束向上性モノマーで処理することによって得られる。
好ましい一実施形態においては、好適な流束向上性モノマーは、前記膜へと殺生物特性および/または粘着防止特性を付与する粘着防止性モノマーもしくは殺生物性モノマーである。
本願の文脈における粘着防止性モノマーは、それ自体でまたは他の成分と組み合わせて、コーティングに対して粘着防止特性を付与するモノマーを意味するべきである。粘着防止特性または粘着防止性コーティングは、例えば粒子または生物学的材料もしくは生物学的生物または生物学的材料もしくは生物学的生物の分解生成物が、かかる粘着防止特性を有する膜の表面に対して、より低い粘着傾向しか有さないことを意味する。膜のファウリング、特にバイオファウリングの程度はこうして低減される。粘着防止性コーティングは、時々また、非粘着性コーティング、「ステルス」コーティングまたはバイオパッシブ(biopassive)コーティングとも呼ばれる。
粘着防止性ポリマーおよびコーティングの構想は、例えば以下の幾つかの文献:
R. Konradi et al. Macromol. Rapid Commun. 2012, 33, 1663〜1676;
R. G. Chapman , E. Ostuni , M. N. Liang , G. Meluleni , E. Kim, L. Yan , G. Pier , H. S. Warren , G. M. Whitesides , Langmuir 2001 , 17 , 1225;
R. G. Chapman , E. Ostuni , S. Takayama , R. E. Holmlin , L. Yan, G. M. Whitesides, J.Am.Chem.Soc. 2000 , 122 , 8303;
E. Ostuni , R. G. Chapman , R. E. Holmlin , S. Takayama, G. M. Whitesides , Langmuir 2001, 17 , 5605;
E. Ostuni , R. G. Chapman , M. N. Liang , G. Meluleni , G. Pier, D. E. Ingber , G. M. Whitesides , Langmuir 2001 , 17 , 6336
に開示されている。それらの文献は、参照をもって開示されたものとする。
本発明の一実施形態においては、好適な粘着防止性モノマーは、その重合により粘着性コーティングを形成するモノマーであって、親水性基、好ましくは水素結合を受容する基が存在し、好ましくは水素結合を供与する基が存在せず、好ましくは正味電荷が存在しないことを特徴とするモノマーである。
好適な粘着防止性モノマーは、例えば
a)(メタ)アクリル酸とポリオールとのエステル
b)ポリオールのビニルエーテル
c)モノマーa)およびb)とは異なる親水性マクロモノマー
d)N−ビニル化合物
e)低分子量親水性(メタ)アクリルアミド
f)エポキシ基を有する(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミド
g)ベタイン構造を有するモノマー
h)前記a)〜g)に挙げられるモノマーとは異なる親水性モノマー
i)イオン対コモノマー
から選択される。
好適な(メタ)アクリル酸とポリオールとのエステルa)は、好ましくは、親水性のポリオールとのエステルであって、それを用いて前記のような粘着防止特性を示すコーティングを製造できるエステルである。
一実施形態においては、好適な(メタ)アクリル酸とポリオールとのエステルは、それぞれのOH基が(メタ)アクリル酸でエステル化されているポリオールである。一実施形態においては、好適な(メタ)アクリル酸とポリオールとのエステルは、少なくとも1つのOH基が(メタ)アクリル酸でエステル化されており、かつ少なくとも1つのOH基がエステル化されていないポリオールである。一実施形態においては、好適な(メタ)アクリル酸とポリオールとのエステルは、少なくとも1つのOH基が(メタ)アクリル酸でエステル化されており、かつ少なくとも1つのOH基が、アルコール、例えばメタノール、エタノール、プロパノールもしくはポリオール、例えばエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセロール、トリメチロールエタン、ペンタエリトリトールもしくはジペンタエリトリトール、(多)糖、特にソルビトールでエーテル化されているポリオールである。
好適な(メタ)アクリル酸とポリオールとのエステルの例は、例えばアルコキシル化ポリオール、例えばエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセロール、トリメチロールエタン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトールもしくは(多)糖、特に前記ポリオールのOH基1つ当たり1〜100個の、好ましくは1〜50個のエトキシを、プロポキシを、エトキシとプロポキシとを混合して有する、より好ましくはエトキシ基のみを有するソルビトールの(メタ)アクリレートである。
より好ましくは、好適な(メタ)アクリル酸とポリオールとのエステルは、前記ポリオールのそれぞれのOH基に対して1ないし100箇所で、より好ましくは3ないし50箇所で、特に3ないし20箇所でエトキシ化された、プロポキシ化された、またはエトキシ化とプロポキシ化の混合型の、より具体的にはもっぱらエトキシ化されたネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセロール、トリメチロールエタン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、または(多)糖、特にソルビトールの(メタ)アクリレートである。
特に好ましい(メタ)アクリル酸とポリオールとのエステルは、
− エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、オリゴエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、
− エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オリゴエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、
− エチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、ジ(エチレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリレート、トリ(エチレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリレート、オリゴ(エチレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリレート、
− グリセロールトリ(メタ)アクリレート、グリセロールアルコキシレートトリ(メタ)アクリレート、好ましくはグリセロールエトキシレートトリ(メタ)アクリレート、
− トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンアルコキシレートトリ(メタ)アクリレート、好ましくはトリメチロールプロパンエトキシレートトリ(メタ)アクリレート、
− ペンタエリトリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールアルコキシレートテトラ(メタ)アクリレート、好ましくはペンタエリトリトールエトキシレートテトラ(メタ)アクリレート、
− ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールアルコキシレートトリ(メタ)アクリレート、好ましくはペンタエリトリトールエトキシレートトリ(メタ)アクリレート、
− ジペンタエリトリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールアルコキシレートペンタ(メタ)アクリレート、好ましくはジペンタエリトリトールエトキシレートペンタ(メタ)アクリレート、
− ソルビトールヘキサ(メタ)アクリレート、ソルビトールアルコキシレートヘキサ(メタ)アクリレート、ソルビトールテトラ(メタ)アクリレート、ソルビトール、アルコキシレートテトラ(メタ)アクリレート、好ましくはソルビトールエトキシレートヘキサ(メタ)アクリレート、ソルビトールペンタ(メタ)アクリレート、ソルビトールアルコキシレートペンタ(メタ)アクリレート、好ましくはソルビトールエトキシレートペンタ(メタ)アクリレート、ソルビトールテトラ(メタ)アクリレート、ソルビトールアルコキシレートテトラ(メタ)アクリレート、好ましくはソルビトールエトキシレートテトラ(メタ)アクリレート、ソルビトールトリ(メタ)アクリレート、ソルビトールアルコキシレートトリ(メタ)アクリレート、好ましくはソルビトールエトキシレートトリ(メタ)アクリレート
である。
一実施形態においては、好適な(メタ)アクリル酸とポリオールとのエステルは、ポリエチレンオキシドのようなポリアルキレンオキシドとの(メタ)アクリル酸エステルを含まない。もう一つの実施形態においては、好適な(メタ)アクリル酸とポリオールとのエステルは、アクリル酸と多価アルコールまたはフェノールとのエステルを含まない。
好適な粘着防止性モノマーb)は、ポリオールのビニルエーテルまたはアルコキシル化ポリオールのビニルエーテルである。
好適なポリオールのビニルエーテルは、好ましくは、親水性のエーテルであって、それを用いて前記のような粘着防止特性を示すコーティングを製造できるエーテルである。
一実施形態においては、好適なポリオールのビニルエーテルは、それぞれのOH基がエーテル化されたビニルアルコールであるポリオールである。一実施形態においては、好適なポリオールのビニルエーテルは、少なくとも1つのOH基がビニルアルコールでエーテル化されており、かつ少なくとも1つのOH基がエーテル化されていないポリオールである。一実施形態においては、好適なポリオールのビニルエーテルは、少なくとも1つのOH基がビニルアルコールでエーテル化されており、かつ少なくとも1つのOH基が飽和アルコール、例えばメタノール、エタノール、プロパノールまたはポリオール、例えばエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセロール、トリメチロールエタン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、(多)糖、例えばソルビトールでエーテル化されているポリオールである。
好適なポリオールのビニルエーテルの例は、例えばアルコキシ化されたポリオール、例えば前記ポリオールのOH基1つに対して、1〜100個の、好ましくは1〜50個のエトキシ基、プロポキシ基、エトキシ基とプロポキシ基を混合して有し、より好ましくはエトキシ基のみを有するエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセロール、トリメチロールエタン、ペンタエリトリトールまたはジペンタエリトリトールのビニルエーテルである。
好ましいポリオールのビニルエーテルは、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、オリゴエチレングリコールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、メトキシエチレングリコールモノビニルエーテル、メトキシジエチレングリコールモノビニルエーテル、メトキシトリエチレングリコールモノビニルエーテル、メトキシオリゴエチレングリコールモノビニルエーテル、メトキシポリエチレングリコールモノビニルエーテルである。
好適な粘着防止性モノマーc)は、親水性マクロモノマー、例えば(メタ)アクリロイルで変性された、(メタ)アクリルアミドで変性された、およびビニルエーテルで変性された親水性のポリマー、好ましくは(メタ)アクリロイルで変性されたポリビニルアルコール、(メタ)アクリロイルで変性された部分加水分解されたポリ酢酸ビニル、(メタ)アクリロイル変性されたポリ(2−アルキル−2−オキサゾリン)、(メタ)アクリルアミドで変性されたポリ(2−アルキル−2−オキサゾリン)、特に(メタ)アクリロイルおよび(メタ)アクリルアミドで変性されたポリ(2−メチル−2−オキサゾリン)ならびに(メタ)アクリロイルおよび(メタ)アクリルアミドで変性されたポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)、(メタ)アクリロイルおよび(メタ)アクリルアミドで変性されたポリ(ビニルピロリドン)、(メタ)アクリロイルおよび(メタ)アクリルアミドで変性された親水性のポリペプトイド、(メタ)アクリロイルおよび(メタ)アクリルアミドで変性されたポリホスホリルコリン、(メタ)アクリロイルおよび(メタ)アクリルアミドで変性されたポリスルホベタイン、(メタ)アクリロイルおよび(メタ)アクリルアミドで変性されたポリカルボベタイン、(メタ)アクリロイルおよび(メタ)アクリルアミドで変性された高分子両性電解質である。
好適な粘着防止性モノマーd)は、N−ビニル化合物、例えばN−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルカプロラクトンまたはN−ビニル−2−ピペリドンである。一実施形態においては、モノマーd)は、N−ビニルピロリドンを含まない。
好適な粘着防止性モノマーe)は、分子量200未満、好ましくは150未満を有する低分子量(メタ)アクリルアミドである。好ましい低分子量(メタ)アクリルアミドは、式
Figure 2016501719
[式中、R1は、HまたはCH3であり、R2、R3は、互いに独立して、H、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチルである]による(メタ)アクリルアミドである。
好ましいアルキル化された(メタ)アクリルアミドは、R2とR3がHであるもの(=(メタ)アクリルアミド)、R2とR3がメチルであるもの(=N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド)、R2とR3がエチルであるもの(=N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド)、R2がHであり、R3が2−プロピルであるもの(=N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド)である。
好適なエポキシ基を有する(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミドf)は、例えばグリシジル(メタ)アクリレートである。
好適なベタイン構造を有するモノマーg)は、例えば(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミドのスルホベタインまたはカルボベタイン、スルホニルもしくはカルボキシで変性されたビニルイミダゾリウムベタイン、スルホニルもしくはカルボキシ変性されたビニルピリジニウムベタイン、スルホベタインもしくはカルボベタインで変性されたスチレニル、ホスホベタイン(メタ)アクリレートもしくはホスホベタイン(メタ)アクリルアミドである。
好適な(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミドのスルホベタインまたはカルボベタインは、例えば一般式
Figure 2016501719
[式中、
1は、H、メチルであり、
2、R3は、アルキル、アリール、アラルキルであり、好ましくはR2とR3は、メチルであり、
Xは、O、NHであり、
Lは、アルキル、アリール、アラルキルであり、Lは、ヘテロ原子、特に(CH2nO、(CH2nNHの1つまたは幾つかの基を含んでよく、nは、好ましくは2〜3であり、Lは、メチレン、エチレンもしくはプロピレン、ブチレンであることが好ましく、
Zは、アルキル、アリール、アラルキルであり、Zは、(CH2nO、(CH2nNHの1つまたは幾つかの基においてヘテロ原子を含んでよく、nは、好ましくは2〜3であり、Zは、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンであることが好ましく、
Yは、スルホネートまたはカルボキシレートである]のスルホベタイン(メタ)アクリレート、スルホベタイン(メタ)アクリルアミド、カルボベタイン(メタ)アクリレート、カルボベタイン(メタ)アクリルアミドである。
好適な(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミドのスルホベタインまたはカルボベタインの例は、
Figure 2016501719
を含む。
更なる好適な(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミドのスルホベタインまたはカルボベタインは、スルホベタインジ(メタ)アクリレート、スルホベタインジ(メタ)アクリルアミド、カルボベタインジ(メタ)アクリレートおよびカルボベタインジ(メタ)アクリルアミドである。好適な(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミドのスルホベタインまたはカルボベタインは、一般式
Figure 2016501719
[式中、
1、R2は、H、メチルであり、
3は、アルキル、アリール、アラルキルであり、好ましくはR3は、メチルであり、
Xは、O、NHであり、
1、L2は、互いに独立して、アルキル、アリール、アラルキルであり、Lは、ヘテロ原子、特に(CH2nO、(CH2nNHの1つまたは幾つかの基を含んでよく、nは、好ましくは2〜3であり、Lは、メチレン、エチレン、プロピレン、特にエチレンおよびプロピレンであることが好ましく、
3は、アルキル、アリール、アラルキルであり、L3は、ヘテロ原子、特に(CH2nO、(CH2nNHの1つまたは幾つかの基を含んでよく、nは、好ましくは2〜3であり、L3は、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンであることが好ましく、
Yは、スルホネートまたはカルボキシレートである]のスルホベタインまたはカルボベタインである。
好適な(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミドのスルホベタインまたはカルボベタインの更なる例は、
Figure 2016501719
である。
好適なスルホニルまたはカルボキシで変性されたビニルイミダゾリウムベタインは、例えば一般式
Figure 2016501719
[式中、
a、RbおよびRcは、互いに独立して、H原子または22個までの炭素原子を有する有機基であり、好ましくはRaとRbとRcは、Hであり、
Lは、アルキル、アリール、アラルキルであり、Lは、ヘテロ原子、特に(CH2nO、(CH2nNHの1つまたは幾つかの基を含んでよく、nは、好ましくは2〜3であり、Lは、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンであることが好ましく、
Yは、スルホネートまたはカルボキシレートである]のスルホニルまたはカルボキシで変性されたビニルイミダゾリウムベタインである。
スルホニルまたはカルボキシで変性されたビニルイミダゾリウムベタインの例は、
Figure 2016501719
である。
好適なスルホニルまたはカルボキシで変性されたビニルピリジニウムベタインは、例えば一般式
Figure 2016501719
[式中、
Lは、アルキル、アリール、アラルキルであり、Lは、ヘテロ原子、特に(CH2nO、(CH2nNHの1つまたは幾つかの基を含んでよく、nは、好ましくは2〜3であり、Lは、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンであることが好ましく、
Yは、スルホネートまたはカルボキシレートである]によるビニルピリジニウムベタインである。
スルホニルまたはカルボキシで変性されたビニルピリジニウムベタインの例は、
Figure 2016501719
を含む。
好適なスルホベタインまたはカルボベタインで変性されたスチレニルは、例えば一般式
Figure 2016501719
[式中、
1、R2は、アルキル、アリール、アラルキルであり、好ましくはR1とR2は、メチルであり、
1、L2は、互いに独立して、アルキル、アリール、アラルキルであり、Lは、ヘテロ原子、特に(CH2nO、(CH2nNHの1つまたは幾つかの基を含んでよく、nは、好ましくは2〜3であり、Lは、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンであることが好ましく、特にエチレンおよびプロピレンであり、
Yは、スルホネートまたはカルボキシレートである]によるスチレニルである。
スルホベタインまたはカルボベタインで変性されたスチレニルの例は、
Figure 2016501719
を含む。
好適なホスホベタイン(メタ)アクリレートまたはホスホベタイン(メタ)アクリルアミドは、一般式
Figure 2016501719
[式中、
1は、H、メチルであり、
2、R3、R4は、アルキル、アリール、アラルキルであり、好ましくはR2とR3とR4は、メチルであり、
Xは、O、NHであり、
1、L2は、互いに独立して、アルキル、アリール、アラルキルであり、L1、L2は、互いに独立して、ヘテロ原子、特に(CH2nO、(CH2nNHの1つまたは幾つかの基を含んでよく、nは、好ましくは2〜3であり、L1、L2は、互いに独立して、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンであることが好ましく、特に互いに独立してエチレンおよびプロピレンである]のものである。
ホスホベタイン(メタ)アクリレートまたはホスホベタイン(メタ)アクリルアミドの例は、
Figure 2016501719
を含む。
上述のモノマーとは異なる好適な親水性モノマーh)は、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ビニルアルコール、(メタ)アクリロイルおよび(メタ)アクリルアミドで変性された単糖類およびオリゴ糖類である。
好適なイオン対コモノマーi)は、特にアンモニウムで変性された(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミドと、スルホで変性された、カルボキシで変性された、ホスホニルで変性された、もしくはホスホリルで変性された(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミドとのイオン対である。好ましい一例は、以下の組み合わせ:
Figure 2016501719
である。
本発明の一実施形態においては、前記被覆は、1種だけの粘着防止性モノマーを含む。本発明の一実施形態においては、前記被覆は、2種以上の粘着防止性モノマーを含む。
本願の文脈における殺生物性モノマーは、それ自体でまたは他の成分と組み合わせて、コーティングに対して殺生物特性を付与するモノマーを意味するべきである。殺生物特性または殺生物コーティングは、生きている生物学的生物、例えば植物、藻類、細菌、藍色細菌、菌類、酵母、かび、原虫類、ウイルス、マイコプラズマ、他の微生物またはより高等な生物、例えばフジツボが、前記コーティングによって抑止、抑制および/または不活性化されることを意味する。膜のファウリング、特にバイオファウリングの程度はこうして低減される。
かかる殺生物作用のメカニズムは、完全に理解されていない。殺生物性モノマーまたはコーティングの殺生物作用は、例えば細菌の細胞質膜の産生との干渉、タンパク質合成、核酸合成もしくは細胞質膜完全性との干渉、または細菌における重大な生合成経路の阻害によるものでありうる。
好適な殺生物性モノマーは、例えば
j)ビニルイミダゾリウム化合物、
k)第四級アンモニウムもしくはホスホニウム基を有するエチレン性不飽和モノマー、
l)ジアリルジアルキルアンモニウムクロリド、
m)アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートおよびアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、
n)ポリリシン(メタ)アクリルアミドまたは(メタ)アクリレート、
o)アルキル−4−ビニルピリジニウムおよびアルキル−2−ビニルピリジニウム塩、特に臭化物およびヨウ化物、
p)グアニドを有する、およびビグアニド基を有するエチレン性不飽和モノマー、
q)ハラミン、
から選択される。
更なる殺生物性モノマーおよび相応のポリマーは、例えばTatsuo Tashiro Macromol. Mater. Eng. 2001, 286, 63〜87に見出すことができる。
好適なビニルイミダゾリウム化合物j)は、特に3−ビニルイミダゾール−1−イウム化合物である。これらは、好ましくは、式(III)
Figure 2016501719
[式中、
aは、1〜22個の炭素原子を有する有機基であり、
b、RcおよびRdは、互いに独立して、H原子または22個までの炭素原子を有する有機基であり、かつAn-は、アニオンである]を有する3−ビニル−イミダゾール−1−イウム化合物から選択される。
aは、1〜22個の炭素原子を有する有機基である。前記有機基は、また、更なるヘテロ原子、より具体的には酸素原子、窒素原子、硫黄原子もしくはリン原子、または官能基、例えばヒドロキシル基、エーテル基、エステル基もしくはカルボニル基を含んでもよい。
より具体的には、Raは、炭素と水素以外に、更に大抵はヒドロキシル基、エーテル基、エステル基またはカルボニル基を含んでよい炭化水素基である。
aは、特に好ましくは、1〜22個の炭素原子、より具体的には4〜20個の炭素原子を有する炭化水素基であって、他のヘテロ原子、例えば酸素または窒素を含まない基である。前記炭化水素基は、脂肪族(その場合には不飽和脂肪族基も含まれるが、あまり好ましくない)または芳香族であってよく、かつ芳香族基と脂肪族基の両方を含んでもよい。好ましくは、Raは、脂肪族炭化水素基である。
炭化水素の例は、フェニル基、ベンジル基、1つ以上のC1〜C4−アルキル基によって置換されたベンジル基もしくはフェニル基、またはメシチル基、アルキル基およびアルケニル基、より具体的にはアルキル基を含む。
極めて大いに好ましくは、Raは、C4〜C22−アルキル基、好ましくはC4〜C18−アルキル基である。
aのための例は、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、2−メチル−1−プロピル(イソブチル)、2−メチル−2−プロピル(t−ブチル)、1−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2−メチル−1−ブチル、3−メチル−1−ブチル、2−メチル−2−ブチル、3−メチル−2−ブチル、2,2−ジメチル−1−プロピル、1−ヘキシル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、2−メチル−1−ペンチル、3−メチル−1−ペンチル、4−メチル−1−ペンチル、2−メチル−2−ペンチル、3−メチル−2−ペンチル、4−メチル−2−ペンチル、2−メチル−3−ペンチル、3−メチル−3−ペンチル、2,2−ジメチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−1−ブチル、3,3−ジメチル−1−ブチル、2−エチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−2−ブチル、3,3−ジメチル−2−ブチル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコシル、フェニルメチル(ベンジル)、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、2−フェニルエチル、3−フェニルプロピル、シクロペンチルメチル、2−シクロペンチルエチル、3−シクロペンチルプロピル、シクロヘキシルメチル、2−シクロヘキシルエチルおよび3−シクロヘキシルプロピルである。
極めて大いに好ましくは、Raは、1−ブチル、2−ブチル、2−メチル−1−プロピル(イソブチル)、2−メチル−2−プロピル(t−ブチル)、1−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、1−ヘキシル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、2−メチル−1−ペンチル、3−メチル−1−ペンチル、4−メチル−1−ペンチル、2−メチル−2−ペンチル、3−メチル−2−ペンチル、4−メチル−2−ペンチル、2−メチル−3−ペンチル、3−メチル−3−ペンチル、2,2−ジメチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−1−ブチル、3,3−ジメチル−1−ブチル、2−エチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−2−ブチル、3,3−ジメチル−2−ブチル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシルまたはイコシル基であり、その際、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシルおよびオクタデシル基が、特に重要である。
好ましい一実施形態においては、Rbは、H原子である。もう一つの好ましい実施形態においては、Rbは、アルキル基、例としてはC1〜C18−アルキル基、好ましくはC1〜C16−アルキル基、より好ましくはC1〜C14−アルキル基、非常に好ましいのはC1〜C12−アルキル基、より具体的にはC1〜C10−アルキル基である。基Rbについては、C1〜C6−アルキル基は、具体的な一実施形態を表し、非常に具体的な一実施形態においては、前記アルキル基は、C1〜C4−アルキル基である。
cおよびRdは、好ましくは互いに独立して、水素原子または1〜10個の炭素原子を有する有機基である。前記有機基は、また、更なるヘテロ原子、より具体的には酸素原子、窒素原子、硫黄原子もしくはリン原子、または官能基、例えばヒドロキシル基、エーテル基、エステル基もしくはカルボニル基を含んでもよい。
より具体的には、RcおよびRdは、炭素と水素以外に、更に大抵はヒドロキシル基、エーテル基、エステル基またはカルボニル基を含んでよい炭化水素基である。
cおよびRdは、特に好ましくは、互いに独立して、1〜20個の炭素原子、より具体的には1〜10個の炭素原子を有する炭化水素基であって、他のヘテロ原子、例えば酸素または窒素を含まない基である。前記炭化水素基は、脂肪族(その場合には不飽和脂肪族基も含まれる)または芳香族であってよく、かつ芳香族基と脂肪族基の両方を含んでもよい。
炭化水素の例は、フェニル基、ベンジル基、1つ以上のC1〜C4−アルキル基によって置換されたベンジル基もしくはフェニル基、またはメシチル基、アルキル基およびアルケニル基、より具体的にはアルキル基を含む。
極めて大いに好ましくは、RcおよびRdは、水素原子またはC1〜C10−アルキル基である。特に好ましいアルキル基は、C1〜C6−アルキル基であり、具体的な一実施形態においては、前記アルキル基は、C1〜C4−アルキル基である。
極めて大いに好ましくは、RcおよびRdは、互いに独立して、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチルまたはt−ブチル基であり、その際、メチル、エチル、n−プロピルおよびn−ブチル基が特に重要である。
具体的な一実施形態においては、RcおよびRdは、それぞれH原子である。
非常に具体的な一実施形態においては、Rb、RcおよびRdは、それぞれH原子である。
イミダゾリウムイオンの例は、1−ブチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−ペンチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−ヘキシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−オクチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−デシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−ドデシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−テトラデシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−ヘキサデシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−オクタデシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−ヘキシル−2−メチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−オクチル−2−メチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−デシル−2−メチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−ドデシル−2−メチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−テトラデシル−2−メチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−ヘキサデシル−2−メチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、および1−オクタデシル−2−メチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウムである。好ましいイミダゾリウムイオンは、1−ブチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−ヘキシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−オクチル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−デシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−ドデシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−テトラデシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、1−ヘキサデシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウム、および1−オクタデシル−3−ビニル−イミダゾール−1−イウムである。
アニオンAn-は、任意の所望のアニオン、好ましくはハロゲン化物アニオンまたはカルボン酸アニオン、好ましくはハロゲン化物アニオンである。
カルボン酸アニオン以外のアニオンは、例えばWO2007/090755の、特にその第20頁第36行〜第24頁第37行に記載されており、それは、参照をもって本願開示内容の一部をなすものとする。
好適なアニオンは、より具体的には、
以下の式:
-、Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -、AlCl4 -、Al2Cl7 -、Al3Cl10 -、AlBr4 -、FeCl4 -、BCl4 -、SbF6 -、AsF6 -、ZnCl3 -、SnCl3 -、CuCl2 -、CF3SO3 -、(CF3SO32-、CF3CO2 -、CCl3CO2 -、CN-、SCN-、OCN-、NO2-、NO3-、N(CN)-、N3 -
のハロゲン化物アニオンおよびハロゲン含有化合物の群、
以下の一般式:
SO4 2-、HSO4 -、SO3 2-、HSO3 -、ReOSO3 -、ReSO3 -
の硫酸アニオン、亜硫酸アニオンおよびスルホン酸アニオンの群、
以下の一般式:
PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4 -、RePO4 2-、HRePO4 -、RefPO4 -
のリン酸アニオンの群、
以下の一般式:
eHPO3 -、RefPO2 -、RefPO3 -
のホスホン酸アニオンおよびホスフィン酸アニオンの群、
以下の一般式:
PO3 3-、HPO3 2-、H2PO3 -、RePO3 2-、ReHPO3 -、RefPO3 -
の亜リン酸アニオンの群、
以下の一般式:
efPO2 -、ReHPO2 -、RefPO-、ReHPO-
の亜ホスホン酸アニオンおよび亜ホスフィン酸アニオンの群、
以下の一般式:
BO3 3-、HBO3 2-、H2BO3 -、RefBO3 -、ReHBO3 -、ReBO3 2-、B(ORe)(ORf)(ORg)(ORh-、B(HSO4-、B(ReSO4-
のホウ酸アニオンの群、
以下の一般式:
eBO2 2-、RefBO-
のボロン酸アニオンの群、
以下の一般式:
HCO3 -、CO3 2-、ReCO3 -
の炭酸アニオンおよび炭酸エステルアニオンの群、
以下の一般式:
SiO4 4-、HSiO4 3-、H2SiO4 2-、H3SiO4 -、ReSiO4 3-、RefSiO4 2-、RefgSiO4 -、HReSiO4 2-、H2eSiO4 -、HRefSiO4 -
のケイ酸アニオンおよびケイ酸エステルアニオンの群、
以下の一般式:
eSiO3 3-、RefSiO2 2-、RefgSiO-、RefgSiO3 -、RefgSiO2 -、RefSiO3 2-
のアルキルシラン塩アニオンおよびアリールシラン塩アニオンの群、
以下の一般式:
Figure 2016501719
のカルボキサミドアニオン、ビス(スルホニル)イミドアニオン、およびスルホニルイミドアニオンの群、
以下の一般式:
Figure 2016501719
のメチドアニオンの群、
以下の一般式:
e-
のアルコキシドアニオンおよびアリールオキシドアニオンの群、
以下の一般式:
[MrHalts-
(式中、Mは金属であり、かつHalはフッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素であり、rおよびtは、正の整数であって該錯体の化学量論量を示し、かつsは正の整数であって該錯体の電荷を示す)のハロメタレートアニオンの群、
以下の一般式:
2-、HS-、[Sv2-、[HSv-、[ReS]-
(式中、vは、2〜10の正の整数である)の硫化物アニオン、硫化水素アニオン、多硫化物アニオン、多硫化水素アニオン、およびチオレートアニオンの群、
錯体金属イオン、例えばFe(CN)6 3-、Fe(CN)6 4-、MnO4 -、Fe(CO)4 -の群、
からのアニオンである。
前記アニオンにおいて、Re、Rf、RgおよびRhは、互いに独立して、それぞれ、
水素、
1〜C30−アルキルおよびそのアリール置換された、ヘテロアリール置換された、シクロアルキル置換された、ハロゲン置換された、ヒドロキシル置換された、アミノ置換された、カルボキシル置換された、ホルミル置換された、−O−置換された、−CO−置換された、−CO−O−置換された、もしくは−CO−N<置換された成分、例えばメチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、2−メチル−1−プロピル(イソブチル)、2−メチル−2−プロピル(t−ブチル)、1−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2−メチル−1−ブチル、3−メチル−1−ブチル、2−メチル−2−ブチル、3−メチル−2−ブチル、2,2−ジメチル−1−プロピル、1−ヘキシル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、2−メチル−1−ペンチル、3−メチル−1−ペンチル、4−メチル−1−ペンチル、2−メチル−2−ペンチル、3−メチル−2−ペンチル、4−メチル−2−ペンチル、2−メチル−3−ペンチル、3−メチル−3−ペンチル、2,2−ジメチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−1−ブチル、3,3−ジメチル−1−ブチル、2−エチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−2−ブチル、3,3−ジメチル−2−ブチル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコシル、ヘンイコシル、ドコシル、トリコシル、テトラコシル、ペンタコシル、ヘキサコシル、ヘプタコシル、オクタコシル、ノナコシル、トリアコンチル、フェニルメチル(ベンジル)、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、2−フェニルエチル、3−フェニルプロピル、シクロペンチルメチル、2−シクロペンチルエチル、3−シクロペンチルプロピル、シクロヘキシルメチル、2−シクロヘキシルエチル、3−シクロヘキシルプロピル、メトキシ、エトキシ、ホルミル、アセチルもしくはCq2(q-a)+(1-b)2a+b[式中、q≦30、0≦a≦q、およびb=0もしくは1](例えばCF3、C25、CH2CH2−C(q-2)2(q-2)+1、C613、C817、C1021、C1225)、
3〜C12−シクロアルキルおよびそのアリール置換された、ヘテロアリール置換された、シクロアルキル置換された、ハロゲン置換された、ヒドロキシル置換された、アミノ置換された、カルボキシル置換された、ホルミル置換された、−O−置換された、−CO−置換された、もしくは−CO−O−置換された成分、例えばシクロペンチル、2−メチル−1−シクロペンチル、3−メチル−1−シクロペンチル、シクロヘキシル、2−メチル−1−シクロヘキシル、3−メチル−1−シクロヘキシル、4−メチル−1−シクロヘキシルもしくはCq2(q-a)-(1-b)2a-b[式中、q≦30、0≦a≦q、およびb=0もしくは1]、
2〜C30−アルケニルおよびそのアリール置換された、ヘテロアリール置換された、シクロアルキル置換された、ハロゲン置換された、ヒドロキシル置換された、アミノ置換された、カルボキシル置換された、ホルミル置換された、−O−置換された、−CO−置換された、もしくは−CO−O−置換された成分、例えば2−プロペニル、3−ブテニル、シス−2−ブテニル、トランス−2−ブテニル、もしくはCq2(q-a)-(1-b)2a-b[式中、q≦30、0≦a≦q、およびb=0もしくは1]、
3〜C12−シクロアルケニルおよびそのアリール置換された、ヘテロアリール置換された、シクロアルキル置換された、ハロゲン置換された、ヒドロキシル置換された、アミノ置換された、カルボキシル置換された、ホルミル置換された、−O−置換された、−CO−置換された、もしくは−CO−O−置換された成分、例えば3−シクロペンテニル、2−シクロヘキセニル、3−シクロヘキセニル、2,5−シクロヘキサジエニル、もしくはCq2(q-a)-3(1-b)2a-3b[式中、q≦30、0≦a≦q、およびb=0もしくは1]、
2〜30個の炭素原子を有するアリールもしくはヘテロアリールおよびそのアルキル置換された、アリール置換された、ヘテロアリール置換された、シクロアルキル置換された、ハロゲン置換された、ヒドロキシ置換された、アミノ置換された、カルボキシ置換された、ホルミル置換された、−O−置換された、−CO−置換された、もしくは−CO−O−置換された成分、例えばフェニル、2−メチルフェニル(2−トリル)、3−メチルフェニル(3−トリル)、4−メチルフェニル、2−エチルフェニル、3−エチルフェニル、4−エチルフェニル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2,5−ジメチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,4−ジメチルフェニル、3,5−ジメチルフェニル、4−フェニルフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−ピロリル、2−ピロリル、3−ピロリル、2−ピリジニル、3−ピリジニル、4−ピリジニルまたはC6(5-a)a[式中、0≦a≦5である]
であるか、または2つの基は、非置換あるいは官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環によって置換された不飽和、飽和もしくは芳香族の環であって、中断されていないか、もしくは1つ以上の酸素原子および/または硫黄原子によって中断され、かつ/または1つ以上の置換もしくは非置換のイミノ基によって中断される環を示す。
前記アニオンにおいて、Re、Rf、RgおよびRhは、好ましくは、それぞれ互いに独立して、水素原子またはC1〜C12−アルキル基またはCF3である。
アニオンの例は、塩化物アニオン、臭化物アニオン、ヨウ化物アニオン、チオシアン酸アニオン、イソチオシアン酸、アジドアニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、特にギ酸アニオン、酢酸アニオン、マンデル酸アニオン、炭酸アニオン、好ましくは炭酸メチルアニオンおよび炭酸n−ブチルアニオン、硝酸アニオン、亜硝酸アニオン、トリフルオロ酢酸アニオン、硫酸アニオン、硫酸水素アニオン、メチル硫酸アニオン、エチル硫酸アニオン、1−プロピル硫酸アニオン、1−ブチル硫酸アニオン、1−ヘキシル硫酸アニオン、1−オクチル硫酸アニオン、リン酸アニオン、リン酸二水素アニオン、リン酸水素アニオン、C1〜C4−ジアルキルリン酸アニオン、プロピオン酸アニオン、テトラクロロアルミン酸アニオン、Al2Cl7 -、クロロ亜鉛酸アニオン、クロロ鉄酸アニオン、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエチルスルホニル)イミドアニオン、ビス(メチルスルホニル)イミドアニオン、ビス(p−トリルスルホニル)イミドアニオン、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチドアニオン、ビス(ペンタフルオロエチルスルホニル)メチドアニオン、p−トリルスルホン酸アニオン、テトラカルボニルコバルト酸アニオン、ジメチレングリコールモノメチルエーテル硫酸アニオン、オレイン酸アニオン、ステアリン酸アニオン、アクリル酸アニオン、メタクリル酸アニオン、マレイン酸アニオン、クエン酸水素アニオン、ビニルホスホン酸アニオン、ビス(ペンタフルオロエチル)ホスフィン酸アニオン、ホウ酸アニオン、例えばビス[サリチラト(2−)]ホウ酸アニオン、ビス[オキサラト(2−)]ホウ酸アニオン、ビス[1,2−ベンゼンジオラト(2−)−O,O’]ホウ酸アニオン、テトラシアノホウ酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ジシアナミドアニオン、トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸アニオン、トリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロリン酸アニオン、環式アリールリン酸アニオン、例えばピロカテコール−リン酸アニオン(C642)P(O)O−、ならびにクロロコバルト酸アニオンを含む。
特に好ましいアニオンは、ハロゲン化物アニオン、特に塩化物アニオン、臭化物アニオン、ヨウ化物アニオン、アジドアニオン、チオシアネートアニオン、酢酸アニオン、炭酸メチルアニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドアニオン、エチル硫酸アニオンおよびリン酸ジエチルアニオンの群からのアニオンである。
好適なビニル−イミダゾリウム化合物j)の例は、
Figure 2016501719
を含む。
好適な第四級アンモニウムもしくはホスホニウム基を有する流束向上性モノマーk)は、例えば、一般式
Figure 2016501719
[式中、
1は、H、メチル、好ましくはメチルであり、
Xは、O、NH、好ましくはOであり、
Zは、アルキレンもしくはポリオキシアルキレン、好ましくはエチレンもしくはポリオキシアルキレン(ポリアルキレングリコール、好ましくはポリ(エチレングリコール)、ポリ(プロピレングリコール)、ポリ(2−アルキル−2−オキサゾリン)、好ましくはポリ(2−メチル−2−オキサゾリン)、ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン))であり、
Lは、N、P、好ましくはNであり、
2、R3、R4は、アルキルであり、好ましくはR2とR3は、メチルであり、R4は、好ましくはC6〜C22、より好ましくはC8〜C18、特に好ましくはC8〜C12、殊に好ましくはC12であり、
An-は、対イオン、好ましくは臭化物イオンもしくはヨウ化物イオンである]の化合物から選択される。
第四級アンモニウム基を有する殺生物性モノマーの例は、例えば
Figure 2016501719
である。
更なる好適な第四級アンモニウム基を有する流束向上性モノマーは、3−メタクリロイルアミノプロピル−トリメチルアンモニウムクロリド、2−メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、2−メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムメトスルフェート、3−アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、トリメチルビニルベンジル−アンモニウムクロリド、2−アクリロイルオキシエチル−4−ベンゾイルベンジル−ジメチルアンモニウムブロミド、2−アクリロイルオキシエチル−トリメチルアンモニウムメトスルフェート、N,N,N−トリメチルアンモニウム−エチレンブロミド、2−ヒドロキシ−N,N,N−トリメチル−3−[(2−メチル−1−オキソ−2−プロペニル)オキシ]−アンモニウムプロパンクロリド、N,N,N−トリメチル−2−[(1−オキソ−2−プロペニル)オキシ]−アンモニウムエタン−メチルスルフェート、N,N−ジエチル−N−メチル−2−[(1−オキソ−2−プロペニル)オキシ]−アンモニウムエタン−メチルスルフェート、N,N,N−トリメチル−2−[(1−オキソ−2−プロペニル)オキシ]−アンモニウムエタンクロリド、N,N,N−トリメチル−2−[(2−メチル−1−オキソ−2−プロペニル)オキシ]−アンモニウムエタンクロリド、N,N,N−トリメチル−2−[(2−メチル−1−オキソ−2−プロペニル)オキシ]−アンモニウムエタン−メチルスルフェート、N,N,N−トリエチル−2−[(1−オキソ−2−プロペニル)アミノ]−アンモニウムエタンである。
更なる好適な第四級アンモニウムもしくはホスホニウム基を有する殺生物性モノマーは、例えば、一般式
Figure 2016501719
[式中、
Xは、N、P、好ましくはNであり、
1は、アルキレンもしくはポリオキシアルキレン、好ましくはエチレンもしくはポリオキシアルキレン(ポリアルキレングリコール、好ましくはポリ(エチレングリコール)、ポリ(プロピレングリコール)、ポリ(2−アルキル−2−オキサゾリン)、好ましくはポリ(2−メチル−2−オキサゾリン)、ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)であり、
1、R2、R3は、独立して、アルキル、アリールもしくはアラルキルであり、
XがNである場合に、好ましくはR1とR2は、メチルであり、R3は、好ましくはC6〜C22、より好ましくはC8〜C18、特に好ましくはC8〜C12、殊に好ましくはC12であり、
XがPである場合に、好ましくはR1とR2とR3は、オクチル、ブチルもしくはフェニルであり、
An-は、対イオン、好ましくはハロゲン化物イオン、最も好ましくは塩化物イオン、臭化物イオンもしくはヨウ化物イオンである]の化合物から選択される。
更なる好適な第四級アンモニウムもしくはホスホニウム基を有する殺生物性モノマーの例は、
Figure 2016501719
を含む。
好適なジアリルジアルキルアンモニウムクロリドl)は、例えばジアリルジメチルアンモニウムクロリド(DADMAC)である。
好適なアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートおよびアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドm)は、例えば式(I)
Figure 2016501719
[式中、
7は、HもしくはCH3であり、
8は、二価のC1〜C5−アルキル基であり、
9およびR10は、独立して、HもしくはC1〜C5−アルキル基であり、前記基は、直鎖状もしくは分枝鎖状であってよく、かつ
Xは、−O−、−NH−もしくは−NR11−の二価の基であり、そのうちR11は、C1〜C6−アルキルである]による化合物である。
好ましい式(I)による流束向上性モノマーは、2−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート(tBAEMA)、2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、3−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N−3−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドおよびN−3−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドであり、その際、2−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート(tBAEMA)が最も好ましい。
前記被覆は、式(I)の記載を満たす流束向上性モノマーのみから形成されていてよく、または追加のモノマーから形成されていてよい。例えば、前記被覆は、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート(tBAEMA)、2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、3−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N−3−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドおよびN−3−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドからなる群から選択される式(I)の1種以上の流束向上性モノマーから形成されてよい。その一方で、オリゴマーは、式(I)のモノマーと、式(I)の定義を満たさない追加のモノマーとから形成されてよい。
しかしながら、好ましい一実施形態においては、前記被覆は、式(I)の定義を満たすモノマーのみから形成される。前記被覆はコポリマーであってよいが、該被覆はホモポリマーであることが好ましい。
本発明のもう一つの好ましい被覆は、t−ブチルアミノエチルメタクリレート(tBAEMA)から得られ、式(II)
Figure 2016501719
[式中、nは、2〜100であり、かつAおよびGは、活性化剤として作用し、場合により更なる開始剤および場合により連鎖移動剤として作用し、重合で使用されるボランから誘導される残基である]によって表される。好ましくは、nは、5〜60であり、最も好ましくは10〜40である。
nは、重合度を表す。
AおよびGは、活性化剤として作用し、場合により更なる活性化剤および場合により連鎖移動剤として作用するボランから誘導される。更なる重合活性化剤は、フリーラジカル重合活性化剤、原子移動ラジカル重合(ATRP)活性化剤、ニトロキシド媒介ラジカル重合(NMP)活性化剤、可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT)またはキサンタン交換を介した巨大分子デザイン(MADIX)、好ましくは原子移動ラジカル重合(ATRP)からなる群から選択されうる。
また更なる活性化剤が原子移動ラジカル重合活性化剤(ATRP)であることが可能であり、この場合に、AおよびGがアルキルハロゲン化物活性化剤から誘導されてよい。このように、Aは、アルキル 2−イソブチレートラジカルであってよく、かつGは、アルキル 2−ハロイソブチレートATRP活性化剤を使用することにより得ることができるハロゲン化物であってよい。最も格別には、ATRPの場合に、Gは臭化物もしくはヨウ化物であり、それらは、おそらく本発明の抗微生物性オリゴマーの抗菌活性を高めるのに寄与しうる。
式(I)から形成される、および/または式(II)によって表される被覆の分子量は、ポリ(メチルメタクリレート)狭分子量の標準を使用したゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定される。前記被覆は、400〜20000g/モルの範囲の、好ましくは1000〜10000の範囲の質量平均分子量(Mw)であってよい。
最も好ましくは、前記被覆の質量平均分子量(Mw)は、400〜20000g/モルの範囲であり、数平均分子量(Mn)は、400〜10000g/モルの範囲である。
特に、Mwが20K以下であるpTBAEMAのオリゴマーは、30℃以下のTg、好ましくは25℃以下のTgを特徴とする。従って、式(I)のモノマーから形成されるポリマーまたは式(II)のオリゴマーは、30℃以下のTg、好ましくは25℃以下のTgを有する。
式(I)から形成される被覆および式(II)のオリゴマーは、好ましくは、狭い分子量分布を有し、その多分散性係数(PDI=Mw/Mn)は、1.0〜4.0、好ましくは1.0〜3.0の範囲である。
最も好ましくは、式(I)から形成されるオリゴマーおよび式(II)のオリゴマーは、1000〜10000の範囲のMwを有し、そのPDIは、1.0〜2.0の範囲である。
前記被覆は、架橋されていても、または架橋されていなくてよいが、好ましくは前記被覆は、架橋されていない。
好適なポリリシン(メタ)アクリルアミドまたは(メタ)アクリレートn)は、例えばε−ポリ−L−リシンメタクリルアミド:
Figure 2016501719
である。
好適なN−アルキル−4−ビニルピリジニウムおよびアルキル−2−ビニルピリジニウム塩o)は、例えばメチルの臭化物およびヨウ化物、特にN−メチル−4−ビニルピリジニウムおよびN−メチル−2−ビニル−ピリジニウムの臭化物およびヨウ化物である。
好適なグアニド基を有する、およびビグアニド基を有する殺生物性モノマーp)は、例えば(メタ)アクリロイル変性されたポリ(ヘキサメチレンビグアニド)
Figure 2016501719
[式中、R1は、H、メチルであり、Yは、H、メチルである]である。
好適なグアニド基を有する、およびビグアニド基を有する殺生物性モノマーp)の例は、
Figure 2016501719
[式中、
1は、H、メチルであり、
2は、アルキル、アリール、アラルキルであり、好ましくはR2は、2−エチル−ヘキシル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシルである]を含む。
好適なハラミンq)は、例えばクロラミン
Figure 2016501719
である。
流束向上性モノマーは単独で使用できるので、前記被覆は、例えばホモポリマーまたはホモオリゴマーである。
また流束向上性モノマーは、他の流束向上性モノマーと組み合わせて使用することもできる。
本発明の一実施形態においては、膜は、流束向上性モノマーとして粘着防止性モノマーだけを含む被覆を含む。本発明の一実施形態においては、膜は、流束向上性モノマーとして殺生物性モノマーだけを含む被覆を含む。本発明の一実施形態においては、膜は、流束向上性モノマーとして、たった1種の粘着防止性モノマーを含むが、殺生物性モノマーを含まないコーティングを含む。本発明の一実施形態においては、膜は、流束向上性モノマーとして、たった1種の殺生物性モノマーを含むが、粘着防止性モノマーを含まないコーティングを含む。本発明の一実施形態においては、膜は、流束向上性モノマーとして、少なくとも1種の粘着防止性モノマーと、少なくとも1種の殺生物性モノマーを含むコーティングを含む。
また流束向上性モノマーは、流束向上作用を有さない更なるモノマーと組み合わせて使用することもできる。
好適な更なるモノマーは、エチレン性不飽和二重結合を含むが、それ自体、前記定義の流束向上性モノマーa)〜q)として適格でないモノマーである。更なるモノマーの例は、アクリル酸、メタクリル酸、アルキル(メタ)アクリレートおよびアルキル(メタ)アクリルアミド、特にメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、スチレン、アルキルビニルエーテル、特にメチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、酢酸ビニル、アクリルニトリル、無水マレイン酸を含む。
本願において、ある特定の流束向上性モノマーまたは複数の流束向上性モノマーの組み合わせを含む膜の実施形態に参照がなされる場合に、これは、前記のそれぞれの流束向上性モノマーまたは複数の流束向上性モノマーの組み合わせを含む組成物を使用して得られた膜または濾過システムを含むと理解されるべきである。
本発明の一実施形態においては、本発明による膜は、少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーを含むが、但し、前記少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーは、前記定義の粘着防止性モノマーa)とは異なるものとする。
本発明の一実施形態においては、本発明による膜は、少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーを含むが、但し、前記少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーは、アクリル酸エステルではないものとする。
本発明の一実施形態においては、本発明による膜は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーa)を含む。
本発明の一実施形態においては、本発明による膜は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーb)〜i)を含む。
本発明の一実施形態においては、本発明による膜は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーa)を、前記定義のモノマーb)〜q)から選択される少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーと組み合わせて含む。
本発明の一実施形態においては、本発明による膜は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーb)〜i)を、前記定義のモノマーc)〜q)から選択される少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーと組み合わせて含む。
本発明の一実施形態においては、本発明による膜は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーa)を、前記定義のモノマーb)〜q)から選択される少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーと組み合わせて含む。
本発明の一実施形態においては、本発明による膜は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーb)〜i)を含む。
一般に、本発明による被覆は、2〜100質量%の、好ましくは5〜90質量%の流束向上性モノマーと、98〜0質量%もしくは95〜10質量%の更なるモノマーとを含む(前記ポリマーの全質量に対して)。一実施形態においては、被覆は、50〜90質量%の、好ましくは75〜90質量%のまたは80〜90質量%の流束向上性モノマーを含む。もう一つの実施形態においては、被覆は、10〜50質量%の、好ましくは20〜30質量%の流束向上性モノマーを含む(前記ポリマーの全質量に対して)。
一実施形態においては、本発明による膜は、tBAEMAを、少なくとも1つの第四級アンモニウム基を含む少なくとも1種の流束向上性モノマーと組み合わせて含む。もう一つの実施形態においては、本発明による膜は、tBAEMAを、少なくとも1種のハラミンと組み合わせて含む。
もう一つの実施形態においては、本発明による膜は、少なくとも1つの第四級アンモニウム基を含む少なくとも1種の流束向上性モノマーを、少なくとも1種のハラミンと組み合わせて含む。一実施形態においては、本発明による膜は、tBAEMAを、少なくとも1つの第四級アンモニウム基を含む少なくとも1種の流束向上性モノマーおよび少なくとも1種のハラミンと組み合わせて含む。
一実施形態においては、本発明による膜は、HEMA(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)およびQAEMA([2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド)を含む。もう一つの実施形態においては、本発明による膜は、HEMA(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)、QAEMA([2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド)およびアクリル酸を含む。
好ましい一実施形態においては、本発明による膜は、ビニルピロリドンを、少なくとも1種の殺生物性モノマーj)、k)、l)、m)、n)、o)、p)またはq)と組み合わせて含む。
前記少なくとも1種の流束向上性モノマーは、前記基礎膜上に、そのままで、または溶剤との溶液において適用できる。前記流束向上性モノマーと更なる使用されるモノマーの性質に依存して、種々の溶剤を使用できる。好適な溶剤の例は、水、THF、ジオキサン、アルコールまたはそれらの混合物である。好ましい溶剤は、水またはアルコール、特に水もしくはイソプロパノールまたはそれらの混合物である。本発明の好ましい一実施形態においては、流束向上性モノマーおよび更なるモノマーは、溶液において、流束向上性モノマーと更なるモノマーの全含量に対して、0.01〜70質量%の範囲の濃度で、より好ましくは0.5〜60質量%の範囲の濃度で適用される。
一実施形態においては、少なくとも1種の流束向上性モノマーを含む組成物は、任意に、分散剤などの更なる添加剤を含む。含まれうる更なる添加剤は、当該技術分野で公知である。
前記被覆は、通常は、1nm〜100μmの、好ましくは2nm〜1μmの、より好ましくは5nm〜0.1μmの厚さを有する。
前記被覆は、架橋されていても、または架橋されていなくてもよく、または架橋されていなくてよい。
本発明によれば、脱ブロッキング剤を任意に使用することができる。脱ブロッキング剤は、オルガノボラン−アミン錯体を開裂させてオルガノボランを遊離することを可能にする化合物である。好適な脱ブロッキング剤は、例えばルイス酸、例えば三塩化アルミニウムおよびトリフルオロボラン、ブレンステッド酸、例えば鉱酸もしくは有機酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸、酢酸もしくはクエン酸、二酸化炭素、アルデヒド、ケトンなどである。好ましい脱ブロッキング剤は、アクリル酸およびメタクリル酸である。
本発明のもう一つの実施形態においては、オルガノボラン−アミン錯体であって、より高温にすると十分に解離してラジカル重合を開始するため、オルガノボランの遊離が反応混合物の簡単な加熱によって達成できる錯体が使用される。かかる場合においては、更なる脱ブロッキング剤は使用されない。
少なくとも1種のラジカル重合可能なモノマー化合物と任意に少なくとも1種の脱ブロッキング剤での処理は、通常は、0〜80℃の温度で、好ましくは室温で、1〜100分の時間の間で、好ましくは10〜60分の時間の間で行われる。
本発明による処理の後には、そのポリマー部の表面上にグラフトされていないあらゆる過剰な重合された材料を、例えば水を流しながら洗浄ブラシで表面を擦ることによって、またはあらゆる過剰な重合された材料を好適な溶剤中で溶解させることによって除去することができる。
本発明による膜は、通常は、連続的に、
A)基礎膜を、少なくとも1種のオルガノボラン−アミン錯体で処理し、
B)少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物で処理し、
C)任意に、粘着防止剤で処理する
ことによって得られる。
本発明の好ましい一実施形態においては、基礎膜のオルガノボラン−アミン錯体での処理は、該オルガノボラン−アミン錯体の溶液中で前記基礎膜を浸すことによって達成される。該処理は、通常は、0〜60℃の温度で、好ましくは室温で、0.1〜60分の時間にわたり、好ましくは1〜10分の時間にわたり行う。
その処理が完了したら、前記基礎膜を、一般的に該オルガノボラン−アミン錯体の溶液から取り出し、その後に少なくとも1種の流束向上性モノマーと任意に脱ブロッキング剤で処理する。再び、この処理は、好ましくは、該基礎膜を、少なくとも1種の流束向上性モノマーと任意に少なくとも1種の脱ブロッキング剤とを含む溶液中に浸すことによって達成される。その一方で、前記基礎膜は、少なくとも1種の流束向上性モノマーだけを含む溶液中に浸され、そして前記少なくとも1種の脱ブロッキング剤が、任意にそのままで、または溶液で添加される。モノマー自身が脱ブロッキング剤として作用する場合(例えばアクリル酸の場合)または脱ブロッキングが熱的に達成できる場合には、脱ブロッキング剤は必要とされない。
本発明のもう一つの態様は、以下のステップ:
A)基礎膜を、少なくとも1種のオルガノボラン−アミン錯体で処理するステップ、
B)少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物で処理するステップ、
C)任意に、脱ブロッキング剤で処理するステップ、
を含む膜の製造方法である。
本発明のもう一つの態様は、以下のステップ:
A)基礎膜を、少なくとも1種のオルガノボラン−アミン錯体で処理するステップ、
B)少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物で処理するステップ、
C)任意に、脱ブロッキング剤で処理するステップ、
を含む、膜の流束の向上方法である。
本発明のもう一つの態様は、
a)(メタ)アクリル酸ポリオールのエステル、
b)ポリオールのビニルエーテル、
c)モノマーa)およびb)とは異なる親水性マクロモノマー、
d)N−ビニル化合物、
e)低分子量親水性(メタ)アクリルアミド、
f)エポキシ基を有する(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、
g)ベタイン構造を有するモノマー、
h)ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ビニルアルコール、(メタ)アクリロイルで変性された、および(メタ)アクリルアミドで変性された単糖類およびオリゴ糖類、
Figure 2016501719
[式中、R1は、H、メチルであり、Xは、O、NHである]から選択される親水性モノマー、
i)イオン対コモノマー
j)ビニル−イミダゾリウム化合物、
k)第四級アンモニウム基もしくはホスホニウム基を有するエチレン性不飽和モノマー、
l)ジアリルジアルキルアンモニウムクロリド、
m)アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートおよびアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、
n)ポリリシン(メタ)アクリルアミドまたは(メタ)アクリレート、
o)アルキル−4−ビニルピリジニウムおよびアルキル−2−ビニル−ピリジニウム塩、特に臭化物塩およびヨウ化物塩、
p)グアニド基を有する、およびビグアニド基を有するエチレン性不飽和モノマー、
q)ハラミン
から選択される少なくとも1種の流束向上性モノマーを含む組成物である。
本発明による組成については、流束向上性モノマーの選択に関するのと同じ実施形態と、好ましい実施形態が、本発明による膜についても当てはまる。
本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーを含むが、但し、前記少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーは、前記定義の粘着防止性モノマーa)とは異なるものとする。
本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーを含むが、但し、前記少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーは、アクリル酸エステルではないものとする。
本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーa)を含む。
本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーb)〜i)を含む。本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーb)〜g)を含む。
本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーa)を、前記定義のモノマーb)〜q)から選択される少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーと組み合わせて含む。本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーa)を、前記定義のモノマーb)〜g)および/またはi)〜q)から選択される少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーと組み合わせて含む。
本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーb)〜i)を、前記定義のモノマーc)〜q)から選択される少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーと組み合わせて含む。
本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーa)を、前記定義のモノマーb)〜q)から選択される少なくとも1種の粘着防止性モノマーおよび/または殺生物性モノマーと組み合わせて含む。
本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、前記定義の少なくとも1種の粘着防止性モノマーb)〜i)を含む。
一実施形態においては、本発明による組成物は、前記被覆の全質量に対して、5〜95質量%の流束向上性モノマーと、95〜5質量%の更なるモノマーとを含む。
本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、tBAEMAを、少なくとも1つの第四級アンモニウム基を含む少なくとも1種の流束向上性モノマーと組み合わせて含む。本発明の一実施形態においては、本発明による組成物は、tBAEMAを、少なくとも1種のハラミンと組み合わせて含む。もう一つの実施形態においては、本発明による組成物は、少なくとも1つの第四級アンモニウム基を含む少なくとも1種の流束向上性モノマーを、少なくとも1種のハラミンと組み合わせて含む。一実施形態においては、本発明による組成物は、tBAEMAを、少なくとも1つの第四級アンモニウム基を含む少なくとも1種の流束向上性モノマーおよび少なくとも1種のハラミンと組み合わせて含む。
一実施形態においては、本発明による組成物は、HEMA(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)およびQAEMA([2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド)を含む。もう一つの実施形態においては、本発明による組成物は、HEMA(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)、QAEMA([2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド)およびアクリル酸を含む。
好ましい一実施形態においては、本発明による組成物は、ビニルピロリドンを、少なくとも1種の殺生物性モノマーj)、k)、l)、m)、n)、o)、p)またはq)と組み合わせて含む。
本発明のもう一つの態様は、本発明による組成物の、膜の流束の向上のための、または殺生物特性および/または粘着防止特性を膜に付与するための使用である。
本発明のもう一つの態様は、少なくとも1種の流束向上性モノマーを含む組成物の、膜の流束の向上のための、または殺生物特性および/または粘着防止特性を膜に付与するための使用である。
本発明による濾過システムおよび膜は、経時的な流束の低下と、それらのファウリング特性、特にバイオファウリング特性の点で改善された特性を示す。本発明による濾過システムおよび膜は、容易かつ経済的に製造できる。特に、それらは、紫外光または他の放射での照射を必要とせずに製造でき、こうして立体的表面の被覆も可能となる。更に、本発明による濾過システムまたは膜の製造のために複雑な機器が必要とされない。本発明による濾過システムおよび膜は、水性系またはアルコール性系を用いて製造できるため、環境にも優しい。更に、毒性物質の浸出は、本発明による膜では問題ない。本発明による膜は、長い寿命を有し、水処理を可能にする。本発明による膜は、より容易に、かつより少量の洗浄剤で洗浄できる。本発明による膜は、当該技術分野から公知の膜に比べて、より長い洗浄サイクルを有する、つまり前記膜はあまり頻繁に洗浄する必要がない。
好ましい一実施形態においては、本発明による膜は、海水または汽水の処理のために使用される。
本発明の好ましい一実施形態においては、本発明による膜、特に逆浸透(RO)膜、正浸透(FO)膜またはナノ濾過(NF)膜は、海水または汽水の脱塩のために使用される。
本発明による膜、特に逆浸透(RO)膜、正浸透(FO)膜またはナノ濾過(NF)膜は、例えば3〜8質量%の特に高い塩含量を有する水の脱塩のために使用される。 例えば、本発明による膜は、採掘およびオイル/ガス生産ならびに水圧破砕法からの水の脱塩のために、これらの用途でより高い収率を得るために適している。
種々のタイプの本発明による膜は、例えば逆浸透(RO)膜と正浸透(FO)膜、逆浸透(RO)膜と限外濾過(UF)膜、逆浸透(RO)膜とナノ濾過(NF)膜、逆浸透(RO)膜とナノ濾過(NF)膜と限外濾過(UF)膜、ナノ濾過(NF)膜と限外濾過(UF)膜を組み合わせたハイブリッド系で一緒に使用することもできる。
もう一つの好ましい実施形態においては、本発明による膜、特にナノ濾過(NF)膜、限外濾過(UF)膜または精密濾過(MF)膜は、海水または汽水の脱塩の前の水処理工程で使用される。
もう一つの好ましい実施形態においては、本発明による膜、特にナノ濾過(NF)膜、限外濾過(UF)膜または精密濾過(MF)膜は、工業廃水または都市廃水の処理のために使用される。
本発明による膜、特に逆浸透(RO)膜および/または正浸透(FO)膜は、食品加工において、例えば食品液体(例えば果汁)の濃縮、脱塩もしくは脱水のために、ホエイタンパク質粉末の製造のために、かつ牛乳の濃縮のために(ラクトースを含有するホエイ粉末の製造からの限外濾過(UF)透過液は、逆浸透(RO)によって濃縮できる)、ワイン加工のために、洗車用の水の供給のために、メープルシロップの製造のために、水素の電気化学的生産の間に電極表面上での無機物の形成回避のために、リーフアクアリウムへの水の供給のために使用できる。
本発明による膜、特に限外濾過(UF)膜は、医療用途で、透析および他の血液処理で、チーズの製造のための濃縮で、タンパク質の加工で、タンパク質の脱塩および溶媒交換で、タンパク質の分画で、果汁の清澄化で、ワクチンおよび抗生物質の発酵ブロスからの回収で、研究室グレードの水の精製で、飲料水の消毒(ウイルスの除去も含む)で、内分泌物質および殺虫剤の除去で、懸濁された活性炭前処理と組み合わせて使用できる。
本発明による膜、特に逆浸透(RO)膜、正浸透(FO)膜、ナノ濾過(NF)膜は、鉱山の跡地再生、均一系触媒回収、脱塩反応プロセスのために使用できる。
本発明による膜、特にナノ濾過(NF)膜は、二価イオンまたは重金属イオンおよび/または放射活性金属イオンを、例えば採掘用途で分離するために、均一系触媒回収のために、脱塩反応プロセスのために使用できる。
実施例
粘着防止特性の測定(タンパク質):
逆浸透(RO)膜のマクロ孔質の背面を黒く塗った。直径9mmの小片を打ち抜き、それを48ウェルプレートに入れた。各ウェル中に、500μLのバッファー溶液(10ミリモル/lのHEPES、pH7.4)を添加し、そして試料を30分にわたり平衡化した。次いで、100μLの前記バッファー溶液を、0.2g/lの蛍光標識されたフィブリノーゲン(ヒト血漿由来、AlexaFluor(登録商標)647コンジュゲート、Molecular Probes(登録商標))をバッファー(10ミリモル/lのHEPES、pH7.4)中に溶かした溶液100μLと置き換え、そして試料を30℃で2時間にわたり平衡化した。そして試料を30℃で2時間にわたり平衡化した。引き続き試料を、各ウェル中の前記500μL溶液の400μLを400μLの純粋なバッファー(10ミリモル/lのHEPES、pH7.4)と5回置き換えることによってすすいだ。次いで試料を、新たな48ウェルプレートに移し替え、500μLのバッファー溶液(10ミリモル/lのHEPES、pH7.4)で覆った。前記ウェルプレートをマイクロアレイ蛍光スキャナー中で解析した。
粘着防止特性の測定(細菌):
被覆した膜を、細菌粘着性(スタフィロコッカス・アウレウス(Styphylococcus arureus))に対して試験した。前記膜を切り取り、被覆された上面だけが液体と触れるようにしてホルダー中に封入した。次いで被覆された表面を、約1mlの細菌懸濁液(スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococccus aureus)、0.5%TSBY/0.9%NaClにSyto9(登録商標)と供給元(Film Tracer Live/Dead(登録商標)Biofilm Viability Kit、インビトロジェン)によって特定されたヨウ化プロピジウム蛍光色素を補ったものにおいてOD600は、約1であった)で覆った。その表面上で37℃で1時間にわたり細菌をインキュベートした後に、プランクトン様細胞を、液体上清の90%を細菌不含の0.9%NaCl溶液で繰り返し(10回)交換することによってすすぎ落とした。このとき、膜表面は、該手順の全てのステップの間に湿らせたままにした。膜の表面に付着した細菌(固着細胞)を、次いで脱着させて、蛍光顕微鏡によるか、または小片を抜き出した後に超音波により細菌を回収し、連続希釈プレーティングすることによるか、のいずれかによって計数した。
抗微生物活性の測定:
被覆された膜の抗微生物活性は、ISO 22196(JIS Z2801)に準じた試験によるか、または以下に詳説される蛍光検鏡アッセイによるか、のいずれかによって測定した。
1.細菌培養:
50mlのDSM92培地(=TSBY培地、ドイツ微生物細胞培養コレクション(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH))に、バッフル付エルレンマイヤーフラスコにおいて、スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)ATCC 6538Pの単コロニーを接種し、それを190rpmおよび37℃で16時間にわたりインキュベートした。得られた前培養は、約108CFU/mlの細胞密度を有しており、それは、OD=7.0〜8.0の光学密度に相当するものである。この前培養を使用して、OD=1.0の光学密度を有する5%DSM92培地中での15ml主培養を調製する。
2.蛍光染色:
500μlの細菌主培養を製造元の推奨に従い、1.5μlのSyto 9蛍光色素と1.5μlのヨウ化プロピジウム蛍光色素(Film Tracer(商標)LIVE/DEAD(登録商標)Biofilm Viability Kit、インビトロジェン社製)を用いて染色する。10μlのこの細菌懸濁液を調査しながら表面に塗布し、そしてカバースリップで覆う。均一な液膜が形成され、その厚さは約30μmである。試験基材を、暗所で37℃において2時間までの間インキュベートする。この時間後に、95%を上回る生きている細菌細胞が、未処理の参照基材(純粋なガラスを含む)上に見出される。
3.検鏡法:
試験基材は、Leica DMI6000 B顕微鏡下でカバースリップをレンズに面するようにして検査する。各試験基材は、15箇所の予め規定された位置に自動的に進められ、そして画像は、レッド(R)とグリーン(G)の蛍光チャンネルで記録される。蛍光チャンネルにおける吸収波長と放出波長は、使用される色素に適合される。インタクトな細胞膜を有する細菌(生きている)は、グリーンチャンネルで検出され、欠陥のある細胞膜を有する細菌(死んでいる)は、レッドチャンネルで検出される。15箇所の位置それぞれについて、両方のチャンネルで細胞の数を計数する。死んでいる細菌の割合は、それらの数からR/(R+G)で計算される。死んでいる細菌の割合は15箇所の位置にわたる平均が取られ、結果として報告される。
例1:
ポリアミドをベースとする100Daの分子量カットオフを有する分離層を含む平板型逆浸透膜(GE Osmotics社製の逆浸透(RO)膜YMADSP3001)を準備した。この膜の150cm2のシートを、細孔内からグリセロールを除去するために、1リットルの脱イオン水中で24時間にわたり貯蔵した。その後に、その水で湿らせた膜を、トリエチルボラン−ジアミノプロパン(TEB・DAP)のイソプロパノール中の10質量%溶液中に1分間にわたり浸した。該膜を、1分間にわたり、HEMA(2−ヒドロキシエチルメタクリレート、97%):QAEMA([2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド、80%):AAc(アクリル酸、99%)のモノマー混合物の10質量%水溶液中に浸した。それらのモノマーは、1:1:0.1の質量比(HEMA:QAEMA:AAc)で混合した。次いでその膜を脱イオン水で洗浄した。
こうして調製された膜は、高められた抗微生物活性と粘着防止活性を示した。
例2:
ポリアミドをベースとする分離層を含む平板型逆浸透膜(DOW Chemicalsから入手した逆浸透(RO)膜SW30XLE)を準備した。この膜の150cm2のシートを、1リットルの脱イオン水中で24時間にわたり貯蔵した。その後に、その水で湿らせた膜を、トリエチルボラン−ジアミノプロパン(TEB・DAP)のイソプロパノール中の10質量%溶液中に1分間にわたり浸した。該膜を、1分間にわたり、tBAEMA(t−ブチルアミノエチルアクリレート、97%):AAc(アクリル酸、99%)のモノマー混合物の5質量%水溶液中に浸した。それらのモノマーは、1:0.1(tBAEMA:AAc)で混合した。次いでその膜を脱イオン水で洗浄した。
こうして調製された膜は、高められた抗微生物活性と粘着防止活性を示した。
例3:
ポリアミドをベースとする分離層を含む平板型逆浸透膜(逆浸透(RO)膜TORAY平板型膜、UTC-80E, PN:YM80ESP18)を準備した。この膜の150cm2のシートを、1リットルの脱イオン水中で24時間にわたり貯蔵した。その後に、その水で湿らせた膜を、トリエチルボラン−ジアミノプロパン(TEB・DAP)のイソプロパノール中の10質量%溶液中に1分間にわたり浸した。該膜を、1分間にわたり、tBAEMA(t−ブチルアミノエチルアクリレート、97%):AAc(アクリル酸、99%)のモノマー混合物の5質量%水溶液中に浸した。それらのモノマーは、1:0.1(tBAEMA:AAc)で混合した。次いでその膜を脱イオン水で洗浄した。
こうして調製された膜は、高められた抗微生物活性と粘着防止活性を示した。
例4:逆浸透膜の製造:
ポリエーテルスルホンをベースとする限外濾過膜支持体を、まず脱イオン水中で一晩(12時間超)貯蔵した。その後に、その膜表面をゴムローラで処理することで水滴を除去し、そして該膜をフレーム構造(PMMAプレートとシリコーンおよびPMMAフレーム)中に固定した。1.5〜2%(w/v)のm−フェニレンジアミン水溶液(脱イオン水)および0.025〜1.32b%(w/v)の乾燥ドデカン中のトリメソイルクロリド溶液を調製した。50mlのm−フェニレンジアミン溶液を、前記フレーム構造中の膜表面上に注いだ。晒した時間は10分であった。前記m−フェニレンジアミン溶液を流し出し、そのフレーム構造を解体した後に、その湿った膜を、ペーパータオルで覆われたPMMA(ポリメチルメタクリレート)プレート上に置いた。ゴムローラを用いて膜表面から液滴をやさしく取り除いた。その薄葉紙を取り除き、膜を前記フレーム構造に再び挟み込んだ。ここで、1分間の重縮合反応を、50mlの0.025〜1.3%(w/v)トリメソイルクロリド溶液を添加することにより開始した。そのトリメソイルクロリド溶液をフレーム構造から流し出し、そして該フレームを解体した。膜表面から残留モノマー溶液を除去するために、膜をPMMAプレート上で傾けた状態で75mlのn−ヘキサンですすいだ。その膜を置き、1分間にわたりヘキサンを蒸発させた。つやつやなポリアミド層を有する薄膜複合膜を、最後に脱イオン水中に24時間にわたり貯蔵した。
例5:例4からの膜の被覆
例11で得られた膜の150cm2のシートを、1リットルの脱イオン水中で24時間にわたり貯蔵した。その後に、その水で湿らせた膜を、トリエチルボラン−ジアミノプロパン(TEB・DAP)のイソプロパノール中の10質量%溶液中に1分間にわたり浸した。該膜を、1分間にわたり、tBAEMA(t−ブチルアミノエチルアクリレート、97%):AAc(アクリル酸、99%)のモノマー混合物の5質量%水溶液中に浸した。それらのモノマーは、1:0.1(tBAEMA:AAc)で混合した。次いでその膜を脱イオン水で洗浄した。
こうして調製された膜は、高められた抗微生物活性と粘着防止活性を示した。

Claims (16)

  1. 少なくとも1つの膜を含む濾過システムであって、該濾過システムの少なくとも1つの構成要素または構成要素の少なくとも一部が、以下のステップ:
    A)前記構成要素または前記構成要素の一部を、少なくとも1種のオルガノボラン−アミン錯体で処理するステップ、
    B)前記構成要素または前記構成要素の一部を、少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物で処理するステップ、
    C)任意に、脱ブロッキング剤で処理するステップ、
    を含む方法によって得られたものであり、
    前記組成物は、
    a)(メタ)アクリル酸ポリオールのエステル(但し、ポリアルキレンオキシドを有する(メタ)アクリル酸エステルを除く)、
    b)ポリオールのビニルエーテル、
    c)モノマーa)およびb)とは異なる親水性マクロモノマー、
    d)N−ビニルピロリドンとは異なるN−ビニル化合物、
    e)低分子量親水性(メタ)アクリルアミド、
    f)エポキシ基を有する(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、
    g)ベタイン構造を有するモノマー、
    h)ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ビニルアルコール、(メタ)アクリロイルで変性された、および(メタ)アクリルアミドで変性された単糖類およびオリゴ糖類、
    Figure 2016501719
    [式中、R1は、H、メチルであり、Xは、O、NHである]から選択される親水性モノマー、
    i)イオン対コモノマー
    から選択される少なくとも1種の粘着防止性モノマー、および/または
    j)ビニル−イミダゾリウム化合物、
    k)第四級アンモニウム基もしくはホスホニウム基を有するエチレン性不飽和モノマー、
    l)ジアリルジアルキルアンモニウムクロリド、
    m)アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートおよびアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、
    n)ポリリシン(メタ)アクリルアミドまたは(メタ)アクリレート、
    o)アルキル−4−ビニルピリジニウムおよびアルキル−2−ビニル−ピリジニウム塩、特に臭化物塩およびヨウ化物塩、
    p)グアニド基を有する、およびビグアニド基を有するエチレン性不飽和モノマー、
    q)ハラミン
    から選択される少なくとも1種の殺生物性モノマー
    を含む前記濾過システム。
  2. 請求項1に記載の濾過システムであって、前記構成要素または構成要素の一部が、膜、膜の分離層、膜の支持層、膜の布帛層、膜のフィードスペーサー、膜の透過液スペーサー、濾過システムのケーシング、濾過システムの配管、濾過システムの接合部、濾過システムのマニホルドから選択される前記濾過システム。
  3. 請求項1または2に記載の濾過システムであって、前記組成物が、式(I)
    Figure 2016501719
    [式中、
    7は、HもしくはCH3であり、
    8は、二価のC1〜C5−アルキル基であり、
    9およびR10は、独立して、HもしくはC1〜C5−アルキル基であり、前記基は、直鎖状もしくは分枝鎖状であってよく、かつ
    Xは、−O−、−NH−もしくは−NR11−の二価の基であり、そのうちR11は、C1〜C6−アルキルである]による少なくとも1種の化合物を含む前記濾過システム。
  4. 請求項1から3までのいずれか1項に記載の濾過システムであって、前記組成物が、2−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、または2−ヒドロキシエチルメタクリレートおよび[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリドの組み合わせ物を含む前記濾過システム。
  5. 以下のステップ:
    A)基礎膜を、少なくとも1種のオルガノボラン−アミン錯体で処理するステップ、
    B)前記基礎膜を、少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物で処理するステップ、
    C)任意に、脱ブロッキング剤で処理するステップ、
    を含む方法によって得られる膜であって、
    前記組成物が、
    a)(メタ)アクリル酸ポリオールのエステル、
    b)ポリオールのビニルエーテル、
    c)モノマーa)およびb)とは異なる親水性マクロモノマー、
    d)N−ビニルピロリドンとは異なるN−ビニル化合物、
    e)低分子量親水性(メタ)アクリルアミド、
    f)エポキシ基を有する(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、
    g)ベタイン構造を有するモノマー、
    h)ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ビニルアルコール、(メタ)アクリロイルで変性された、および(メタ)アクリルアミドで変性された単糖類およびオリゴ糖類、
    Figure 2016501719
    [式中、R1は、H、メチルであり、Xは、O、NHである]から選択される親水性モノマー、
    i)イオン対コモノマー
    から選択される少なくとも1種の粘着防止性モノマー、および/または
    j)ビニル−イミダゾリウム化合物、
    k)第四級アンモニウム基もしくはホスホニウム基を有するエチレン性不飽和モノマー、
    l)ジアリルジアルキルアンモニウムクロリド、
    m)アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートおよびアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、
    n)ポリリシン(メタ)アクリルアミドまたは(メタ)アクリレート、
    o)アルキル−4−ビニルピリジニウムおよびアルキル−2−ビニル−ピリジニウム塩、特に臭化物塩およびヨウ化物塩、
    p)グアニド基を有する、およびビグアニド基を有するエチレン性不飽和モノマー、
    q)ハラミン
    から選択される少なくとも1種の殺生物性モノマー
    を含む前記膜。
  6. 請求項5に記載の膜であって、前記組成物が、式(I)
    Figure 2016501719
    [式中、
    7は、HもしくはCH3であり、
    8は、二価のC1〜C5−アルキル基であり、
    9およびR10は、独立して、HもしくはC1〜C5−アルキル基であり、前記基は、直鎖状もしくは分枝鎖状であってよく、かつ
    Xは、−O−、−NH−もしくは−NR11−の二価の基であり、そのうちR11は、C1〜C6−アルキルである]による少なくとも1種の化合物を含む前記膜。
  7. 請求項5または6に記載の膜であって、前記組成物が、2−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、または2−ヒドロキシエチルメタクリレートおよび[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリドの組み合わせ物を含む前記膜。
  8. 請求項5から7までのいずれか1項に記載の膜であって、前記オルガノボラン−アミン錯体が、式(A)
    123B−NR456 (A)
    [式中、
    1、R2およびR3は、独立して、アルキル基、アリール基、アルコキシ基もしくはアリールオキシ基であるが、但し、R1、R2およびR3の少なくとも1つはアルキル基もしくはアリール基であるものとし、かつ
    4、R5およびR6は、独立して、水素、アルキル基、シクロアルキル基、置換アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アリール基もしくはヘテロアリール基であるが、但し、R4、R5およびR6の2つ以下は、同時に水素であるか、または
    NR456は、複素環式の脂肪族もしくは芳香族のアミンであって、任意に、N、O、SおよびPからなる群から選択される更なるヘテロ原子を含む前記アミンである]による構造を有する前記膜。
  9. 請求項5から8までのいずれか1項に記載の膜であって、前記オルガノボラン−アミン錯体が、トリアルキルボラン−アミン錯体である前記膜。
  10. 請求項5から9までのいずれか1項に記載の膜であって、前記組成物が、少なくとも1種の粘着防止性モノマーと少なくとも1種の殺生物性モノマーとを含む前記膜。
  11. 請求項5から10までのいずれか1項に記載の膜であって、前記膜または該膜の分離層が、主成分として、ポリアリーレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルホン(PPSU)、ポリアミド(PA)、ポリビニルアルコール(PVA)、酢酸セルロース(CA)、三酢酸セルロース(CTA)、酢酸セルロース−三酢酸塩ブレンド、セルロースエステル、硝酸セルロース、再生セルロース、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリアミド、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾロン(PBIL)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリアクリロニトリル−ポリ(塩化ビニル)コポリマー(PAN−PVC)、ポリアクリロニトリル−メタリルスルホネートコポリマー、ポリスルホン、ポリ(ジメチルフェニレンオキシド)(PPO)、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ(フッ化ビニリデン)(PVDF)、ポリプロピレン(PP)、高分子電解質複合体、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリイミドウレタン、芳香族、芳香族/脂肪族もしくは脂肪族ポリアミドイミド、架橋ポリイミドまたはそれらの混合物から選択されるポリマーを含む前記膜。
  12. 請求項5から11までのいずれか1項に記載の膜であって、前記膜が、逆浸透膜、正浸透膜、ナノ濾過膜、限外濾過膜、および/または精密濾過膜として適している前記膜。
  13. 以下のステップ:
    A)膜を、少なくとも1種のオルガノボラン−アミン錯体で処理するステップ、
    B)少なくとも1種のラジカル重合可能な化合物を含む組成物で処理するステップ、
    C)任意に、脱ブロッキング剤で処理するステップ、
    を含む、請求項5から12までのいずれか1項に記載の膜の製造方法であって、
    前記組成物が、
    a)(メタ)アクリル酸ポリオールのエステル、
    b)ポリオールのビニルエーテル、
    c)モノマーa)およびb)とは異なる親水性マクロモノマー、
    d)N−ビニルピロリドンとは異なるN−ビニル化合物、
    e)低分子量親水性(メタ)アクリルアミド、
    f)エポキシ基を有する(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、
    g)ベタイン構造を有するモノマー、
    h)ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ビニルアルコール、(メタ)アクリロイルで変性された、および(メタ)アクリルアミドで変性された単糖類およびオリゴ糖類、
    Figure 2016501719
    [式中、R1は、H、メチルであり、Xは、O、NHである]から選択される親水性モノマー、
    i)イオン対コモノマー
    から選択される少なくとも1種の粘着防止性モノマー、および/または
    j)ビニル−イミダゾリウム化合物、
    k)第四級アンモニウム基もしくはホスホニウム基を有するエチレン性不飽和モノマー、
    l)ジアリルジアルキルアンモニウムクロリド、
    m)アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートおよびアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、
    n)ポリリシン(メタ)アクリルアミドまたは(メタ)アクリレート、
    o)アルキル−4−ビニルピリジニウムおよびアルキル−2−ビニル−ピリジニウム塩、特に臭化物塩およびヨウ化物塩、
    p)グアニド基を有する、およびビグアニド基を有するエチレン性不飽和モノマー、
    q)ハラミン
    から選択される少なくとも1種の殺生物性モノマー
    を含む前記製造方法。
  14. 請求項13に記載の方法であって、前記組成物が、式(I)
    Figure 2016501719
    [式中、
    7は、HもしくはCH3であり、
    8は、二価のC1〜C5−アルキル基であり、
    9およびR10は、独立して、HもしくはC1〜C5−アルキル基であり、前記基は、直鎖状もしくは分枝鎖状であってよく、かつ
    Xは、−O−、−NH−もしくは−NR11−の二価の基であり、そのうちR11は、C1〜C6−アルキルである]による少なくとも1種の化合物を含む前記方法。
  15. 請求項13または14に記載の方法であって、前記組成物が、2−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、または2−ヒドロキシエチルメタクリレートおよび[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリドの組み合わせ物を含む前記方法。
  16. 請求項1から12までのいずれか1項に記載の膜もしくは濾過システムの、医療用途、例えば透析における、食品加工における、水、特に海水もしくは汽水の処理のための、特に海水もしくは汽水の脱塩のための、または工業廃水もしくは都市廃水の処理のための使用。
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