JP2017023957A - Composite separation membrane and separation membrane element - Google Patents
Composite separation membrane and separation membrane element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017023957A JP2017023957A JP2015146469A JP2015146469A JP2017023957A JP 2017023957 A JP2017023957 A JP 2017023957A JP 2015146469 A JP2015146469 A JP 2015146469A JP 2015146469 A JP2015146469 A JP 2015146469A JP 2017023957 A JP2017023957 A JP 2017023957A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separation membrane
- polyfunctional amine
- hydrocarbon chain
- linear hydrocarbon
- composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 143
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 100
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims abstract description 97
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 47
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims abstract description 46
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims abstract description 23
- 150000001875 compounds Chemical group 0.000 claims abstract description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims abstract description 9
- 125000000467 secondary amino group Chemical group [H]N([*:1])[*:2] 0.000 claims abstract description 9
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims abstract 11
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N diethylenediamine Natural products C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 12
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 12
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical class NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- OCIDXARMXNJACB-UHFFFAOYSA-N n'-phenylethane-1,2-diamine Chemical compound NCCNC1=CC=CC=C1 OCIDXARMXNJACB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 claims description 5
- KFIGICHILYTCJF-UHFFFAOYSA-N n'-methylethane-1,2-diamine Chemical compound CNCCN KFIGICHILYTCJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000004885 piperazines Chemical class 0.000 claims description 4
- 125000003916 ethylene diamine group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000004193 piperazinyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 28
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 11
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 10
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 abstract description 5
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 36
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 16
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 9
- -1 seawater Chemical compound 0.000 description 9
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229960005141 piperazine Drugs 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 6
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 6
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 6
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 5
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 5
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 4
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 3
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 3
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Chemical group 0.000 description 3
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 3
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-tricarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC(C(Cl)=O)=CC(C(Cl)=O)=C1 UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- BZFATHSFIGBGOT-UHFFFAOYSA-N butane-1,1,1-tricarbonyl chloride Chemical compound CCCC(C(Cl)=O)(C(Cl)=O)C(Cl)=O BZFATHSFIGBGOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 2
- BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N nonane Chemical compound CCCCCCCCC BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 229920000110 poly(aryl ether sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 description 2
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- 125000004178 (C1-C4) alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- AJDIZQLSFPQPEY-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-Trichlorotrifluoroethane Chemical compound FC(F)(Cl)C(F)(Cl)Cl AJDIZQLSFPQPEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NSMWYRLQHIXVAP-UHFFFAOYSA-N 2,5-dimethylpiperazine Chemical compound CC1CNC(C)CN1 NSMWYRLQHIXVAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ITTFEPALADGOBD-UHFFFAOYSA-N 2-butylpropanedioyl dichloride Chemical compound CCCCC(C(Cl)=O)C(Cl)=O ITTFEPALADGOBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IPOVOSHRRIJKBR-UHFFFAOYSA-N 2-ethylpropanedioyl dichloride Chemical compound CCC(C(Cl)=O)C(Cl)=O IPOVOSHRRIJKBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MLNSYGKGQFHSNI-UHFFFAOYSA-N 2-propylpropanedioyl dichloride Chemical compound CCCC(C(Cl)=O)C(Cl)=O MLNSYGKGQFHSNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TYJLAVGMVTXZQD-UHFFFAOYSA-N 3-chlorosulfonylbenzene-1,2-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(S(Cl)(=O)=O)=C1C(Cl)=O TYJLAVGMVTXZQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNIZQCLFRCBEGE-UHFFFAOYSA-N 3-phenylbenzene-1,2-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1C(Cl)=O GNIZQCLFRCBEGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N Dialdehyde 11678 Chemical compound N1C2=CC=CC=C2C2=C1[C@H](C[C@H](/C(=C/O)C(=O)OC)[C@@H](C=C)C=O)NCC2 ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000012695 Interfacial polymerization Methods 0.000 description 1
- NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N Isooctane Chemical compound CC(C)CC(C)(C)C NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000010933 acylation Effects 0.000 description 1
- 238000005917 acylation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229940058302 antinematodal agent piperazine and derivative Drugs 0.000 description 1
- YARQLHBOIGUVQM-UHFFFAOYSA-N benzene-1,2,3-trisulfonyl chloride Chemical compound ClS(=O)(=O)C1=CC=CC(S(Cl)(=O)=O)=C1S(Cl)(=O)=O YARQLHBOIGUVQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBGQXNZTVFEKEN-UHFFFAOYSA-N benzene-1,2-disulfonyl chloride Chemical compound ClS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1S(Cl)(=O)=O YBGQXNZTVFEKEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(C(Cl)=O)=C1 FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- XWALRFDLDRDCJG-UHFFFAOYSA-N cyclobutane-1,1,2,2-tetracarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1(C(Cl)=O)CCC1(C(Cl)=O)C(Cl)=O XWALRFDLDRDCJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LXLCHRQXLFIZNP-UHFFFAOYSA-N cyclobutane-1,1-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1(C(Cl)=O)CCC1 LXLCHRQXLFIZNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PBWUKDMYLKXAIP-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,1,2-tricarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1CCCCC1(C(Cl)=O)C(Cl)=O PBWUKDMYLKXAIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MLCGVCXKDYTMRG-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,1-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1(C(Cl)=O)CCCCC1 MLCGVCXKDYTMRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SSJXIUAHEKJCMH-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,2-diamine Chemical compound NC1CCCCC1N SSJXIUAHEKJCMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEQHKFFSPGPGLN-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,3-diamine Chemical compound NC1CCCC(N)C1 GEQHKFFSPGPGLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VKIRRGRTJUUZHS-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,4-diamine Chemical compound NC1CCC(N)CC1 VKIRRGRTJUUZHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DCXMNNZFVFSGJX-UHFFFAOYSA-N cyclopentane-1,1,2,2-tetracarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1(C(Cl)=O)CCCC1(C(Cl)=O)C(Cl)=O DCXMNNZFVFSGJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JREFGECMMPJUHM-UHFFFAOYSA-N cyclopentane-1,1,2-tricarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1CCCC1(C(Cl)=O)C(Cl)=O JREFGECMMPJUHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YYLFLXVROAGUFH-UHFFFAOYSA-N cyclopentane-1,1-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1(C(Cl)=O)CCCC1 YYLFLXVROAGUFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CRMQURWQJQPUMY-UHFFFAOYSA-N cyclopropane-1,1,2-tricarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1CC1(C(Cl)=O)C(Cl)=O CRMQURWQJQPUMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N dimethyl-hexane Natural products CCCCCC(C)C JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000009292 forward osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000012433 hydrogen halide Substances 0.000 description 1
- 229910000039 hydrogen halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000006166 lysate Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- WUQGUKHJXFDUQF-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1,2-dicarbonyl chloride Chemical compound C1=CC=CC2=C(C(Cl)=O)C(C(=O)Cl)=CC=C21 WUQGUKHJXFDUQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- MEQCXWDKLOGGRO-UHFFFAOYSA-N oxolane-2,3,4,5-tetracarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1OC(C(Cl)=O)C(C(Cl)=O)C1C(Cl)=O MEQCXWDKLOGGRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSHSZIMRIAJWRM-UHFFFAOYSA-N oxolane-2,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1CCOC1C(Cl)=O LSHSZIMRIAJWRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTAAPVANJNSBGV-UHFFFAOYSA-N pentane-1,1,1-tricarbonyl chloride Chemical compound CCCCC(C(Cl)=O)(C(Cl)=O)C(Cl)=O MTAAPVANJNSBGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- GHAIYFTVRRTBNG-UHFFFAOYSA-N piperazin-1-ylmethanamine Chemical compound NCN1CCNCC1 GHAIYFTVRRTBNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003506 piperazine hexahydrate Drugs 0.000 description 1
- AVRVZRUEXIEGMP-UHFFFAOYSA-N piperazine;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.C1CNCCN1 AVRVZRUEXIEGMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 238000012643 polycondensation polymerization Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- KUCOHFSKRZZVRO-UHFFFAOYSA-N terephthalaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=C(C=O)C=C1 KUCOHFSKRZZVRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N terephthaloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000005208 trialkylammonium group Chemical group 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Polyamides (AREA)
Abstract
Description
本発明は、複合分離膜及び分離膜エレメントに関する。 The present invention relates to a composite separation membrane and a separation membrane element.
純水の製造、海水などのかん水の脱塩、及び排水処理などに、液体の基質(例えば水)と溶解物(例えば塩類)とを分離する分離膜が使用される。分離膜の一種に、多孔性支持体と、多孔性支持体上に形成された分離機能層とを備える複合分離膜がある。分離機能層は、複合分離膜の用途に応じて、ポリアミド、ポリスルホン、酢酸セルロースなどの有機化合物から選択される。複合分離膜として、多官能アミンと多官能酸ハライドとの反応により形成されたポリアミドから構成される膜が知られている。 A separation membrane that separates a liquid substrate (for example, water) from a dissolved material (for example, salts) is used for the production of pure water, desalination of brine such as seawater, and wastewater treatment. One type of separation membrane is a composite separation membrane comprising a porous support and a separation functional layer formed on the porous support. The separation functional layer is selected from organic compounds such as polyamide, polysulfone and cellulose acetate depending on the use of the composite separation membrane. As a composite separation membrane, a membrane composed of polyamide formed by a reaction between a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide is known.
現在、分離特性をさらに改善した複合分離膜が求められている。特に近年、排水処理の用途あるいは海水淡水化の前処理の用途など、溶解物の阻止率よりも基質の透過流束(以下、単に「透過流束」という)の大きさが優先的に求められる用途に適合するように分離特性を改善する要求が強い。また、装置の運転エネルギーの低減(省エネルギー化)のために、複合分離膜の透過流束を大きくすることへの需要が常に存在する。 Currently, there is a demand for composite separation membranes with further improved separation characteristics. In particular, the size of the substrate flux (hereinafter simply referred to as “permeate flux”) is preferentially required over the rejection rate of dissolved substances, such as in wastewater treatment or pretreatment for seawater desalination. There is a strong demand to improve the separation characteristics to suit the application. In addition, there is always a demand for increasing the permeation flux of the composite separation membrane in order to reduce the operating energy of the apparatus (energy saving).
特許文献1及び2には、架橋ポリアミドの分離機能層が多孔性支持膜上に形成された複合半透膜が記載されている。特許文献1に記載の複合半透膜において、架橋ポリアミドは、脂肪族多官能アミンと芳香族多官能アミンの混合アミン成分と、多官能酸ハロゲン化物と多官能酸無水物ハロゲン化物との反応により得られる。多官能酸ハロゲン化物と多官能酸無水物ハロゲン化物とのモル比が80/20〜10/90の範囲内にある。
特許文献2に記載の複合半透膜において、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物及び多官能酸無水物ハロゲン化物から重縮合によって、架橋ポリアミドの分離機能層が多孔性支持膜上に形成されている。多官能アミンは、脂肪族多官能アミンと芳香族多官能アミンの混合アミンである。 In the composite semipermeable membrane described in Patent Document 2, a separation functional layer of crosslinked polyamide is formed on a porous support membrane by polycondensation from a polyfunctional amine, a polyfunctional acid halide, and a polyfunctional acid anhydride halide. Yes. The polyfunctional amine is a mixed amine of an aliphatic polyfunctional amine and an aromatic polyfunctional amine.
特許文献1及び2に記載の複合分離膜のフミン酸除去率は高い。しかし、特許文献1及び2に記載の複合分離膜は、他の分離膜と併用されることなく使用された場合に、塩などのフミン酸以外の溶解物に対しても高い除去率を示すことができるのか定かではない。そこで、本発明の目的の一つは、多孔性支持体と、多孔性支持体上に形成された分離機能層とを備える複合分離膜であって、透過流束を向上させつつも、分離対象液体に含まれる塩などのフミン酸以外の溶解物の阻止率の低下を抑制できる新たな複合分離膜を提供することにある。
The humic acid removal rate of the composite separation membrane described in
本発明は、
多孔性支持体と、前記多孔性支持体上に形成された分離機能層と、を備え、
前記分離機能層は、2つ以上の2級アミノ基を有する脂肪族多官能アミンと、直鎖炭化水素鎖の末端に結合している1級アミノ基及び前記直鎖炭化水素鎖の他の末端に結合している、1級アミノ基又は2級アミノ基を有する直鎖炭化水素鎖含有多官能アミンと、多官能酸ハライドとを含む化合物群の反応により形成されたポリアミドから構成され、
前記化合物群における多官能アミンに占める前記直鎖炭化水素鎖含有多官能アミンの割合が15モル%未満である、複合分離膜を提供する。
The present invention
A porous support, and a separation functional layer formed on the porous support,
The separation functional layer includes an aliphatic polyfunctional amine having two or more secondary amino groups, a primary amino group bonded to an end of the linear hydrocarbon chain, and the other end of the linear hydrocarbon chain. A linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine having a primary amino group or a secondary amino group, and a polyamide formed by the reaction of a compound group comprising a polyfunctional acid halide,
Provided is a composite separation membrane, wherein the ratio of the linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine to the polyfunctional amine in the compound group is less than 15 mol%.
また、本発明は、上記の複合分離膜を備えた分離膜エレメントを提供する。 Moreover, this invention provides the separation membrane element provided with said composite separation membrane.
本発明によれば、多孔性支持体と、多孔性支持体上に形成された分離機能層とを備える複合分離膜であって、透過流束を向上させつつも、分離対象液体に含まれる塩などのフミン酸以外の溶解物の阻止率の低下を抑制できる新たな複合分離膜を提供することにある。 According to the present invention, a composite separation membrane comprising a porous support and a separation functional layer formed on the porous support, the salt contained in the separation target liquid while improving the permeation flux An object of the present invention is to provide a new composite separation membrane that can suppress a decrease in the blocking rate of dissolved substances other than humic acid.
本発明の複合分離膜は、多孔性支持体と、多孔性支持体上に形成された分離機能層とを備える。分離機能層は、脂肪族多官能アミン(A)と、直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)と、多官能酸ハライドとを含む化合物群の反応により形成されたポリアミドから構成される。脂肪族多官能アミン(A)は、2つ以上の2級アミノ基を有する。直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)は、直鎖炭化水素鎖の末端に結合している1級アミノ基及びその直鎖炭化水素鎖の他の末端に結合している、1級アミノ基又は2級アミノ基を有する。直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)の上記の直鎖炭化水素鎖が有する炭素原子の数は、例えば2〜6である。ここで、上記化合物群における多官能アミンに占める直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)の割合(以下、「割合R」ということがある)が15モル%未満である。なお、「1級アミノ基」は、第1級アミンから1つの水素原子を除去した1価の官能基を意味し、「2級アミノ基」は、第2級アミンから1つの水素原子を除去した1価の官能基を意味する。 The composite separation membrane of the present invention comprises a porous support and a separation functional layer formed on the porous support. The separation functional layer is composed of a polyamide formed by the reaction of a compound group including an aliphatic polyfunctional amine (A), a linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine (B), and a polyfunctional acid halide. The aliphatic polyfunctional amine (A) has two or more secondary amino groups. The polyfunctional amine (B) containing a linear hydrocarbon chain is composed of a primary amino group bonded to the end of the linear hydrocarbon chain and a primary amino group bonded to the other end of the linear hydrocarbon chain. Group or secondary amino group. The number of carbon atoms of the linear hydrocarbon chain of the linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine (B) is, for example, 2 to 6. Here, the proportion of the linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine (B) in the polyfunctional amine in the above compound group (hereinafter sometimes referred to as “ratio R”) is less than 15 mol%. “Primary amino group” means a monovalent functional group obtained by removing one hydrogen atom from a primary amine, and “secondary amino group” means that one hydrogen atom is removed from a secondary amine. Means a monovalent functional group.
このポリアミドは、脂肪族多官能アミン(A)及び直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)のそれぞれが多官能酸ハライドと反応する。具体的には、ポリアミドは、脂肪族多官能アミン(A)及び直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)が重合する(重縮合する)ことにより形成された構成単位を有する。このため、ポリアミドは、脂肪族多官能アミン(A)と多官能酸ハライドとの反応により形成された構成単位(AU)と、直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)と多官能酸ハライドとの反応により形成された構成単位(BU)とを有する。ポリアミドが、構成単位(AU)に加えて、構成単位(BU)を適切なモル比で含むことにより、分離対象液体に含まれる溶解物の阻止率を維持しつつ透過流束を向上させた複合分離膜が得られる。この観点から、割合Rは、15モル%未満である。割合Rが比較的小さい場合でも、分離対象液体に含まれる溶解物の阻止率を維持しつつ透過流束を向上させることができる。このため、割合Rの下限は、特に限定されないが、例えば0.1モル%以上である。 In this polyamide, each of the aliphatic polyfunctional amine (A) and the linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine (B) reacts with the polyfunctional acid halide. Specifically, the polyamide has a structural unit formed by polymerization (polycondensation) of an aliphatic polyfunctional amine (A) and a linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine (B). Therefore, the polyamide is composed of a structural unit (AU) formed by a reaction between an aliphatic polyfunctional amine (A) and a polyfunctional acid halide, a linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine (B), and a polyfunctional acid halide. And a structural unit (BU) formed by the reaction with. Polyamide is a composite in which the permeation flux is improved while maintaining the rejection rate of the lysate contained in the liquid to be separated by including the structural unit (BU) in an appropriate molar ratio in addition to the structural unit (AU). A separation membrane is obtained. From this viewpoint, the ratio R is less than 15 mol%. Even when the ratio R is relatively small, it is possible to improve the permeation flux while maintaining the rejection rate of the dissolved matter contained in the separation target liquid. For this reason, the lower limit of the ratio R is not particularly limited, but is, for example, 0.1 mol% or more.
化合物群における多官能アミンに占める脂肪族多官能アミン(A)の割合は、85モル%よりも大きい。 The proportion of the aliphatic polyfunctional amine (A) in the polyfunctional amine in the compound group is greater than 85 mol%.
多官能アミンは、2以上の反応性アミノ基を有するアミンであり、例えば反応性アミノ基を2つ有するジアミンである。化合物群は、2種以上の脂肪族多官能アミン(A)を含んでいてもよいし、2種以上の直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)を含んでいてもよい。 The polyfunctional amine is an amine having two or more reactive amino groups, for example, a diamine having two reactive amino groups. The compound group may contain 2 or more types of aliphatic polyfunctional amines (A), and may contain 2 or more types of linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amines (B).
脂肪族多官能アミン(A)は、特に限定されないが、例えば脂環式多官能アミンである。この場合、直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)との組み合わせによって、複合分離膜の透過流束をより高いレベルで向上させることができる。 Although an aliphatic polyfunctional amine (A) is not specifically limited, For example, it is an alicyclic polyfunctional amine. In this case, the combined flux with the linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine (B) can improve the permeation flux of the composite separation membrane at a higher level.
脂肪族多官能アミン(A)は、特に限定されないが、例えば、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,2−ジアミノシクロへキサン、1,4−ジアミノシクロへキサン、及びピペラジンとその誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種である。脂肪族多官能アミン(A)は、ピペラジン又はピペラジン誘導体であることが望ましい。この場合、より確実に、分離対象液体に含まれる溶解物の阻止率を維持しつつ透過流束を向上させることができる。ここで、ピペラジン誘導体とは、ピペラジンの炭素原子又は窒素原子に結合した水素原子の少なくとも1つが、置換基によって置換された化合物をいう。置換基は、例えば、炭素数1〜4のアルキル基、アミノ基、水酸基である。なお、脂肪族多官能アミン(A)が、ピペラジンの窒素原子に結合した水素原子が置換されている多官能アミンである場合、当該置換基はアミノ基である。ピペラジン誘導体は、例えば、2,5−ジメチルピペラジン及び4−アミノメチルピペラジンから選ばれる少なくとも1種である。 The aliphatic polyfunctional amine (A) is not particularly limited. For example, 1,3-diaminocyclohexane, 1,2-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, and a group consisting of piperazine and derivatives thereof It is at least 1 sort chosen from more. The aliphatic polyfunctional amine (A) is preferably piperazine or a piperazine derivative. In this case, the permeation flux can be improved more reliably while maintaining the rejection rate of the dissolved matter contained in the separation target liquid. Here, the piperazine derivative means a compound in which at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom or a nitrogen atom of piperazine is substituted with a substituent. A substituent is a C1-C4 alkyl group, an amino group, and a hydroxyl group, for example. In addition, when the aliphatic polyfunctional amine (A) is a polyfunctional amine in which a hydrogen atom bonded to a nitrogen atom of piperazine is substituted, the substituent is an amino group. The piperazine derivative is, for example, at least one selected from 2,5-dimethylpiperazine and 4-aminomethylpiperazine.
直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)は、望ましくは、エチレンジアミン又はエチレンジアミン誘導体である。換言すると、直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)の直鎖炭化水素鎖が有する炭素原子の数は2である。この場合、より確実に、分離対象液体に含まれる溶解物の阻止率を維持しつつ透過流束を向上させることができる。ここで、エチレンジアミン誘導体とは、エチレンジアミンの窒素原子に結合した水素原子の少なくとも1つが、置換基によって置換された化合物をいう。置換基は、例えば、炭素数1〜4のアルキル基又はフェニル基である。 The linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine (B) is desirably ethylenediamine or an ethylenediamine derivative. In other words, the linear hydrocarbon chain of the polyfunctional amine (B) containing the linear hydrocarbon chain has 2 carbon atoms. In this case, the permeation flux can be improved more reliably while maintaining the rejection rate of the dissolved matter contained in the separation target liquid. Here, the ethylenediamine derivative refers to a compound in which at least one hydrogen atom bonded to the nitrogen atom of ethylenediamine is substituted with a substituent. The substituent is, for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a phenyl group.
直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)は、望ましくは、N−フェニルエチレンジアミン、N−メチルエチレンジアミン、及びエチレンジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種である。この場合、より確実に、分離対象液体に含まれる溶解物の阻止率を維持しつつ透過流束を向上させることができる。 The linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine (B) is desirably at least one selected from the group consisting of N-phenylethylenediamine, N-methylethylenediamine, and ethylenediamine. In this case, the permeation flux can be improved more reliably while maintaining the rejection rate of the dissolved matter contained in the separation target liquid.
多官能酸ハライドは、2以上の反応性カルボニル基を有する酸ハライドである。多官能性酸ハライドは、芳香族多官能酸ハライドであっても、脂肪族多官能酸ハライドであってもよい。脂肪族多官能酸ハライドは、脂環式多官能酸ハライドであってもよい。化合物群は、2種以上の多官能酸ハライドを含んでいてもよい。化合物群が3価以上の価数を有する多官能酸ハライドを含む場合、架橋構造を有するポリアミドから構成される分離機能層を形成できる。 The polyfunctional acid halide is an acid halide having two or more reactive carbonyl groups. The polyfunctional acid halide may be an aromatic polyfunctional acid halide or an aliphatic polyfunctional acid halide. The aliphatic polyfunctional acid halide may be an alicyclic polyfunctional acid halide. The compound group may contain two or more polyfunctional acid halides. When the compound group includes a polyfunctional acid halide having a valence of 3 or more, a separation functional layer composed of a polyamide having a crosslinked structure can be formed.
芳香族多官能酸ハライドは、特に限定されず、例えば、トリメシン酸トリクロライド、テレフタル酸ジクロライド、イソフタル酸ジクロライド、ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、ベンゼントリスルホン酸トリクロライド、ベンゼンジスルホン酸ジクロライド及びクロロスルホニルベンゼンジカルボン酸ジクロライドからなる群から選ばれる少なくとも1種である。 The aromatic polyfunctional acid halide is not particularly limited, for example, trimesic acid trichloride, terephthalic acid dichloride, isophthalic acid dichloride, biphenyl dicarboxylic acid dichloride, naphthalene dicarboxylic acid dichloride, benzene trisulfonic acid trichloride, benzene disulfonic acid dichloride and It is at least one selected from the group consisting of chlorosulfonylbenzenedicarboxylic acid dichloride.
脂肪族多官能酸ハライドは特に限定されず、例えば、プロパンジカルボン酸ジクロライド、ブタンジカルボン酸ジクロライド、ペンタンジカルボン酸ジクロライド、ブタントリカルボン酸トリクロライド、ブタントリカルボン酸トリクロライド、ペンタントリカルボン酸トリクロライド、グルタリルハライド、アジポイルハライド、及び後述の脂環式多官能酸ハライドからなる群から選ばれる少なくとも1種である。 The aliphatic polyfunctional acid halide is not particularly limited. For example, propanedicarboxylic acid dichloride, butanedicarboxylic acid dichloride, pentanedicarboxylic acid dichloride, butanetricarboxylic acid trichloride, butanetricarboxylic acid trichloride, pentanetricarboxylic acid trichloride, glutaryl halide. , Adipoyl halide, and at least one selected from the group consisting of alicyclic polyfunctional acid halides described below.
脂環式多官能酸ハライドは特に限定されず、例えば、シクロプロパントリカルボン酸トリクロライド、シクロブタンテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロペンタントリカルボン酸トリクロライド、シクロペンタンテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロヘキサントリカルボン酸トリクロライド、テトラハイドロフランテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロペンタンジカルボン酸ジクロライド、シクロブタンジカルボン酸ジクロライド、シクロヘキサンジカルボン酸ジクロライド、及びテトラハイドロフランジカルボン酸ジクロライドからなる群から選ばれる少なくとも1種である。 The alicyclic polyfunctional acid halide is not particularly limited. For example, cyclopropanetricarboxylic acid trichloride, cyclobutanetetracarboxylic acid tetrachloride, cyclopentanetricarboxylic acid trichloride, cyclopentanetetracarboxylic acid tetrachloride, cyclohexanetricarboxylic acid trichloride, It is at least one selected from the group consisting of tetrahydrofurantetracarboxylic acid tetrachloride, cyclopentanedicarboxylic acid dichloride, cyclobutanedicarboxylic acid dichloride, cyclohexanedicarboxylic acid dichloride, and tetrahydrofurandicarboxylic acid dichloride.
多孔性支持体の構成は、その上に分離機能層を形成しうる限り限定されない。多孔性支持体は、例えば、微多孔層を不織布上に形成した限外濾過膜である。微多孔層の平均孔径は、例えば、0.01〜0.4μm程度である。微多孔層の材料は、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンのようなポリアリールエーテルスルホン;ポリイミド;ポリフッ化ビニリデンである。なかでも、化学的、機械的及び熱的安定性が高いことから、ポリスルホン及びポリアリールエーテルスルホンが望ましい。多孔性支持体は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂から構成される自立型の支持体であってもよく、この場合、多孔性支持体は、例えば0.01〜0.4μmの平均孔径を有する。多孔性支持体の厚さは特に限定されず、例えば10〜200μmであり、望ましくは20〜75μmである。 The structure of the porous support is not limited as long as the separation functional layer can be formed thereon. The porous support is, for example, an ultrafiltration membrane in which a microporous layer is formed on a nonwoven fabric. The average pore diameter of the microporous layer is, for example, about 0.01 to 0.4 μm. The material of the microporous layer is, for example, polyarylethersulfone such as polysulfone or polyethersulfone; polyimide; polyvinylidene fluoride. Of these, polysulfone and polyarylethersulfone are desirable because of their high chemical, mechanical and thermal stability. The porous support may be a self-supporting support composed of a thermosetting resin such as an epoxy resin. In this case, the porous support has an average pore diameter of, for example, 0.01 to 0.4 μm. Have The thickness of a porous support body is not specifically limited, For example, it is 10-200 micrometers, It is 20-75 micrometers desirably.
分離機能層を多孔性支持体上に形成する方法は特に限定されず、公知の手法を採用できる。分離機能層の形成方法は、例えば、界面縮合法、相分離法、薄膜塗布法である。界面縮合法は、多官能アミンを含むアミン水溶液と、多官能酸ハライドを含む酸ハライド有機溶液とを接触させることにより、その接触面(界面)において多官能アミンと多官能酸ハライドとの反応(重縮合)を進行させてポリアミドから構成される分離機能層を形成する方法である。この界面縮合による分離機能層の形成は多孔性支持体上で行うことができ、この場合、多孔性支持体上に分離機能層が直接形成されることになる。もちろん、多孔性支持体上以外の場所、例えば転写基板上、で形成した分離機能層を多孔性支持体上に載置してもよい。界面縮合法の詳細は、例えば、特開昭58−24303号公報、特開平1−180208号公報などに記載されており、これら公知文献に記載の条件などを適宜、採用できる。相分離法及び薄膜塗布法においても、公知文献に記載の方法を採用できる。 The method for forming the separation functional layer on the porous support is not particularly limited, and a known method can be employed. Examples of the method for forming the separation functional layer include an interfacial condensation method, a phase separation method, and a thin film coating method. In the interfacial condensation method, an amine aqueous solution containing a polyfunctional amine is brought into contact with an acid halide organic solution containing a polyfunctional acid halide, so that the reaction between the polyfunctional amine and the polyfunctional acid halide at the contact surface (interface) ( This is a method for forming a separation functional layer composed of polyamide by advancing polycondensation). Formation of the separation functional layer by this interfacial condensation can be performed on the porous support, and in this case, the separation functional layer is directly formed on the porous support. Of course, a separation functional layer formed at a place other than on the porous support, for example, on the transfer substrate, may be placed on the porous support. Details of the interfacial condensation method are described, for example, in JP-A-58-24303 and JP-A-1-180208, and the conditions described in these known documents can be appropriately employed. Also in the phase separation method and the thin film coating method, methods described in known literatures can be employed.
分離機能層は、多官能アミン成分を含むアミン水溶液を多孔性支持体上に塗布して水溶液被覆層を形成し、次いで多官能酸ハライドを含む酸ハライド有機溶液を多孔性支持体に塗布して被覆層と接触させ、界面重合を進行させて形成することが望ましい。 The separation functional layer is formed by applying an aqueous amine solution containing a polyfunctional amine component on a porous support to form an aqueous solution coating layer, and then applying an acid halide organic solution containing a polyfunctional acid halide to the porous support. It is desirable to make it contact with a coating layer and advance interfacial polymerization.
この方法においてアミン水溶液における多官能アミンの濃度は特に限定されず、例えば、0.1〜10重量%であり、望ましくは1〜4重量%である。分離機能層においてピンホールなどの欠陥が生じることを防止しつつ溶解物の阻止率を高く維持する観点から、アミン水溶液における多官能アミンの濃度は、例えば0.1重量%以上であり、望ましくは1重量%である。また、分離機能層の厚さが大きくなりすぎて透過抵抗が増大することを避けて透過流束の低下を抑制する観点から、アミン水溶液における多官能アミンの濃度は、例えば10重量%以下であり、望ましくは4重量%以下である。 In this method, the concentration of the polyfunctional amine in the aqueous amine solution is not particularly limited, and is, for example, 0.1 to 10% by weight, preferably 1 to 4% by weight. From the viewpoint of maintaining a high rejection rate of dissolved substances while preventing the occurrence of defects such as pinholes in the separation functional layer, the concentration of the polyfunctional amine in the aqueous amine solution is, for example, 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight. Further, from the viewpoint of preventing the permeation resistance from being increased by preventing the permeation resistance from increasing due to the thickness of the separation functional layer being too large, the concentration of the polyfunctional amine in the aqueous amine solution is, for example, 10% by weight or less It is desirably 4% by weight or less.
また、この方法において酸ハライド有機溶液における多官能酸ハライドの濃度は特に限定されず、例えば、0.01〜5重量%であり、望ましくは0.05〜3重量%である。分離機能層における未反応の多官能アミンの残留を抑制し、分離機能層にピンホールなどの欠陥が生じることを防止するとともに、溶解物の阻止率を高く維持する観点から、酸ハライド有機溶液における多官能酸ハライドの濃度は、例えば0.01重量%以上であり、望ましくは0.05重量%以上である。また、分離機能層に未反応の多官能酸ハライドの残留を抑制し、分離機能層の厚さが大きくなりすぎて透過抵抗が増大することを避けて透過流束の低下を抑制する観点から、酸ハライド有機溶液における多官能酸ハライドの濃度は、例えば5重量%以下であり、望ましくは3重量%以下である。 In this method, the concentration of the polyfunctional acid halide in the acid halide organic solution is not particularly limited, and is, for example, 0.01 to 5% by weight, desirably 0.05 to 3% by weight. Residual unreacted polyfunctional amines in the separation functional layer are suppressed, and defects such as pinholes are prevented from occurring in the separation functional layer, and from the viewpoint of maintaining a high rejection of dissolved substances, in the acid halide organic solution The concentration of the polyfunctional acid halide is, for example, 0.01% by weight or more, and desirably 0.05% by weight or more. Moreover, from the viewpoint of suppressing the decrease in the permeation flux by preventing the unreacted polyfunctional acid halide from remaining in the separation functional layer, avoiding an increase in the permeation resistance due to an excessive increase in the thickness of the separation functional layer, The concentration of the polyfunctional acid halide in the acid halide organic solution is, for example, 5% by weight or less, and desirably 3% by weight or less.
酸ハライド有機溶液に用いる有機溶媒は、水に対する溶解度が低く、多孔性支持体を劣化させず、多官能酸ハライドを溶解する限り特に限定されず、例えば、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナンなどの飽和炭化水素;1,1,2−トリクロロトリフルオロエタンなどのハロゲン置換炭化水素である。有機溶媒は、300℃以下の沸点を有する飽和炭化水素が望ましく、200℃以下の沸点を有する飽和炭化水素がより望ましい。 The organic solvent used in the acid halide organic solution is not particularly limited as long as the solubility in water is low, the porous support is not deteriorated, and the polyfunctional acid halide is dissolved. For example, saturation such as cyclohexane, heptane, octane, nonane, etc. Hydrocarbon: Halogen-substituted hydrocarbon such as 1,1,2-trichlorotrifluoroethane. The organic solvent is preferably a saturated hydrocarbon having a boiling point of 300 ° C. or lower, and more preferably a saturated hydrocarbon having a boiling point of 200 ° C. or lower.
多孔性支持体上にアミン水溶液を塗布してから酸ハライド有機溶液を塗布するまでの時間は、アミン水溶液の組成及び粘度、ならびに多孔性支持体の表面の孔径にもよるが、1〜180秒程度であり、望ましくは2〜120秒であり、より望ましくは2〜40秒であり、特に望ましくは2〜10秒である。両者の塗布間隔が過度に長くなると、酸ハライド有機溶液を塗布するまでの間にアミン水溶液が多孔性支持体の内部深くにまで浸透、拡散することで、未反応の多官能アミンが多孔性支持体中に大量に残留するおそれがある。また、多孔性支持体の内部深くにまで浸透した未反応の多官能アミンは、その後の洗浄処理によっても除去し難い傾向にある。一方、両者の塗布間隔が過度に短くなると、酸ハライド有機溶液の塗布までにアミン水溶液が多孔性支持体にほとんど浸透せず、多孔性支持体上に過剰なアミン水溶液が存在することで、形成された分離機能層の特性が低下することがある。 The time from application of the aqueous amine solution to the application of the acid halide organic solution on the porous support depends on the composition and viscosity of the aqueous amine solution and the pore size of the surface of the porous support. About 2 to 120 seconds, more preferably 2 to 40 seconds, and particularly preferably 2 to 10 seconds. If the coating interval between the two is excessively long, the aqueous amine solution penetrates and diffuses deeply into the porous support before the acid halide organic solution is applied, so that the unreacted polyfunctional amine is porous supported. May remain in large quantities in the body. Moreover, the unreacted polyfunctional amine that has penetrated deep inside the porous support tends to be difficult to remove by subsequent washing treatment. On the other hand, if the coating interval between the two becomes excessively short, the aqueous amine solution hardly penetrates into the porous support until the application of the acid halide organic solution, and there is an excess aqueous amine solution on the porous support. The characteristics of the separated functional layer may be deteriorated.
この方法では、多孔性支持体上に形成されたアミン水溶液の被覆層と酸ハライド有機溶液とを接触させた後、多孔性支持体上に存在する過剰な有機溶液を除去するとともに、多孔性支持体上に形成された膜を加熱乾燥して分離機能層を形成することが望ましい。加熱乾燥により、分離機能層の機械的強度及び耐熱性を高めることができる。加熱乾燥の温度は、例えば、70〜200℃であり、80〜130℃が望ましい。加熱時間は、例えば、30秒〜10分程度であり、40秒〜7分程度が望ましい。 In this method, after contacting the coating layer of the aqueous amine solution formed on the porous support and the acid halide organic solution, the excess organic solution present on the porous support is removed and the porous support is removed. It is desirable to form the separation functional layer by heating and drying the film formed on the body. By mechanical drying, the mechanical strength and heat resistance of the separation functional layer can be increased. The temperature of heat drying is, for example, 70 to 200 ° C, and preferably 80 to 130 ° C. The heating time is, for example, about 30 seconds to 10 minutes, and preferably about 40 seconds to 7 minutes.
化合物群は、脂肪族多官能アミン(A)、直鎖炭化水素鎖含有多官能アミン(B)、及び多官能酸ハライド以外に、分離機能層の形成を容易にしたり、得られる複合分離膜の特性を向上させたりする目的で、各種の添加剤を含むことができる。添加剤は、例えば、界面縮合法におけるアミン水溶液及び/又は酸ハライド有機溶液に含ませればよい。添加剤の種類によっては、形成された分離機能層に残留し、例えば、複合分離膜の特性向上に寄与する。 In addition to the aliphatic polyfunctional amine (A), the linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine (B), and the polyfunctional acid halide, the compound group facilitates the formation of a separation functional layer, Various additives can be included for the purpose of improving the properties. The additive may be included in, for example, an aqueous amine solution and / or an acid halide organic solution in the interfacial condensation method. Depending on the type of the additive, it remains in the formed separation functional layer, and contributes to, for example, improving the characteristics of the composite separation membrane.
例えば、化合物群は、添加剤として、親水性ポリマーをさらに含む。親水性ポリマーは、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリアクリル酸から選ばれる少なくとも1種であり、ポリビニルアルコールが望ましい。界面縮合法により分離機能層を形成する場合、多官能アミン水溶液がポリビニルアルコールなどの親水性ポリマーを含めばよい。親水性ポリマーは、多官能アミン及び多官能酸ハライドとともに共重合することで、形成された分離機能層の表面及び内部の親水性を向上させる。これにより、複合分離膜の透過流束をさらに向上できる。添加剤の添加量は、0.01〜20重量%程度が望ましく、0.05〜5重量%がより望ましい。 For example, the compound group further includes a hydrophilic polymer as an additive. The hydrophilic polymer is at least one selected from, for example, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, and polyacrylic acid, and polyvinyl alcohol is desirable. When the separation functional layer is formed by the interfacial condensation method, the polyfunctional amine aqueous solution may contain a hydrophilic polymer such as polyvinyl alcohol. The hydrophilic polymer is copolymerized with a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide to improve the hydrophilicity on the surface and inside of the formed separation functional layer. Thereby, the permeation flux of the composite separation membrane can be further improved. The addition amount of the additive is desirably about 0.01 to 20% by weight, and more desirably 0.05 to 5% by weight.
他の添加剤は、例えば、多孔性支持体に対する溶液の濡れ性を改善するドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、及びラウリル硫酸ナトリウムなどの界面活性剤;多官能アミンと多官能酸ハライドとの反応により生成するハロゲン化水素を除去する水酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウム及びトリエチルアミンなどの塩基性化合物;当該反応の触媒となるアシル化触媒;特開平8−224452号公報に記載されている溶解度パラメータが8〜14(cal/cm3)1/2の化合物である。これらの化合物は、必要に応じて、アミン水溶液に添加すればよい。 Other additives include, for example, surfactants such as sodium dodecyl benzene sulfonate, sodium dodecyl sulfate, and sodium lauryl sulfate that improve the wettability of the solution to the porous support; polyfunctional amines and polyfunctional acid halides Basic compounds such as sodium hydroxide, trisodium phosphate and triethylamine for removing hydrogen halide produced by the reaction; acylation catalyst as catalyst for the reaction; solubility parameter described in JP-A-8-224452 Is a compound of 8 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 . These compounds may be added to the aqueous amine solution as necessary.
また例えば、添加剤は、テトラアルキルアンモニウムハライド又はトリアルキルアンモニウムと、有機酸との塩である。この塩は、分離機能層の形成をより容易にする、アミン水溶液の多孔性支持体への吸収性を改善する、多官能アミンと多官能酸ハライドとの反応を促進するなどの効果を有する。この塩は、必要に応じてアミン水溶液に添加すればよい。 For example, the additive is a salt of a tetraalkylammonium halide or trialkylammonium and an organic acid. This salt has effects such as making the separation functional layer easier to form, improving the absorbability of the aqueous amine solution to the porous support, and promoting the reaction between the polyfunctional amine and the polyfunctional acid halide. What is necessary is just to add this salt to amine aqueous solution as needed.
分離機能層の厚さは特に限定されず、通常0.05〜2μm程度であり、望ましくは0.1〜1μmである。分離機能層の厚さは均一であることが望ましい。 The thickness of the separation functional layer is not particularly limited, and is usually about 0.05 to 2 μm, and preferably 0.1 to 1 μm. It is desirable that the separation functional layer has a uniform thickness.
分離機能層の形状は特に限定されない。多孔性支持体上に形成された一層の分離機能層であってもよいし、特開2011−189340号公報に記載されている「二重ひだ構造」を有する分離機能層であってもよい。 The shape of the separation functional layer is not particularly limited. One separation functional layer formed on the porous support may be used, or a separation functional layer having a “double pleated structure” described in JP-A-2011-189340 may be used.
分離機能層はポリアミドから構成される層である。本発明の効果が得られる限り、分離機能層はポリアミド以外の材料を含んでいてもよい。このとき分離機能層は、ポリアミドを主成分とする層である。主成分とは最も含有率が大きい成分であり、当該含有率は通常50重量%以上であり、例えば、60重量%以上、70重量%以上、80重量%以上、90重量%以上である。分離機能層はポリアミドからなる層であってもよい。 The separation functional layer is a layer made of polyamide. As long as the effect of the present invention is obtained, the separation functional layer may contain a material other than polyamide. At this time, the separation functional layer is a layer mainly composed of polyamide. The main component is a component having the largest content, and the content is usually 50% by weight or more, for example, 60% by weight or more, 70% by weight or more, 80% by weight or more, and 90% by weight or more. The separation functional layer may be a layer made of polyamide.
本発明の複合分離膜は、塩素処理をさらに施した膜であってもよい。塩素処理により、ポリアミドにおける結合が不安定な部分が除去されるなどして、複合分離膜の透過流束がさらに向上する。また、本発明の複合分離膜では、塩素処理による溶解物の阻止率の低下が抑制される。なお、本発明の複合分離膜は、塩素処理が施されていない膜であってもよい。 The composite separation membrane of the present invention may be a membrane further subjected to chlorination. The permeation flux of the composite separation membrane is further improved by removing the unstable part of the polyamide in the chlorination. Moreover, in the composite separation membrane of this invention, the fall of the rejection rate of the melt | dissolution by chlorination is suppressed. The composite separation membrane of the present invention may be a membrane that has not been subjected to chlorination.
塩素処理には公知の方法を採用できる。例えば、遊離塩素を含む水溶液と分離機能層とを接触させることにより、塩素処理を実施できる。遊離塩素を含む水溶液は特に限定されず、例えば次亜塩素酸ナトリウム、塩化カルシウムのような水中で遊離塩素を発生させる作用を有する塩素化合物の水溶液である。当該水溶液における塩素化合物の濃度は、100〜1000mg/L程度が望ましく、その際の遊離塩素濃度は10〜1000ppm程度である。塩素処理の条件は特に限定されず、水溶液の遊離塩素濃度、分離機能層の材質などに応じて制御でき、例えば処理時間は10分〜100時間の範囲で制御する。水溶液と分離機能層とを接触させる具体的な方法は特に限定されず、例えば、複合分離膜を水溶液に浸漬させたり、分離機能層上に水溶液を塗布又は噴霧したり、複合分離膜に水溶液を通水させたりする方法がある。通水させる場合、水溶液に1〜5MPa程度の圧力を印加して加圧通水することが望ましい。 A well-known method is employable for chlorination. For example, chlorination can be carried out by bringing an aqueous solution containing free chlorine into contact with the separation functional layer. The aqueous solution containing free chlorine is not particularly limited, and is, for example, an aqueous solution of a chlorine compound having an action of generating free chlorine in water such as sodium hypochlorite and calcium chloride. As for the density | concentration of the chlorine compound in the said aqueous solution, about 100-1000 mg / L is desirable, and the free chlorine density | concentration in that case is about 10-1000 ppm. The conditions for the chlorination are not particularly limited and can be controlled according to the free chlorine concentration of the aqueous solution, the material of the separation functional layer, etc. For example, the treatment time is controlled in the range of 10 minutes to 100 hours. The specific method for bringing the aqueous solution into contact with the separation functional layer is not particularly limited. For example, the composite separation membrane is immersed in the aqueous solution, the aqueous solution is applied or sprayed on the separation functional layer, or the aqueous solution is applied to the composite separation membrane. There is a way to let water through. When passing water, it is desirable to apply a pressure of about 1 to 5 MPa to the aqueous solution and pressurize the water.
本発明の複合分離膜の表面にコーティング層が設けられていてもよい。コーティング層は、例えば、非イオン性の親水性層であり、ポリマーにより構成される層である。親水性層であるコーティング層を設けた場合、複合分離膜表面の親水性が向上することで複合分離膜の透過流束がさらに向上する。コーティング層は、複合分離膜の分離機能層側の表面に設けられていることが望ましい。 A coating layer may be provided on the surface of the composite separation membrane of the present invention. The coating layer is, for example, a nonionic hydrophilic layer and is a layer composed of a polymer. When the coating layer which is a hydrophilic layer is provided, the permeation flux of the composite separation membrane is further improved by improving the hydrophilicity of the composite separation membrane surface. The coating layer is desirably provided on the surface of the composite separation membrane on the separation functional layer side.
コーティング層に用いるポリマーは、分離機能層及び多孔性支持体を溶解しないとともに、複合分離膜の使用時(例えば水処理時)に溶出しない限り特に限定されない。当該ポリマーは、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリエチレングリコール、及びエチレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物から選ばれる少なくとも1種である。ポリマーはポリビニルアルコールが望ましく、特に99%以上のけん化度を有するポリビニルアルコールが望ましい。コーティング層は、例えば、上記ポリマーが溶解した溶液に複合分離膜を浸漬し、乾燥させることによって複合分離膜の表面に形成できる。 The polymer used for the coating layer is not particularly limited as long as it does not dissolve the separation functional layer and the porous support and does not dissolve when the composite separation membrane is used (for example, during water treatment). The polymer is at least one selected from, for example, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, hydroxypropyl cellulose, polyethylene glycol, and a saponified ethylene-vinyl acetate copolymer. The polymer is preferably polyvinyl alcohol, and particularly preferably polyvinyl alcohol having a saponification degree of 99% or more. The coating layer can be formed on the surface of the composite separation membrane by, for example, immersing the composite separation membrane in a solution in which the polymer is dissolved and drying it.
コーティング層は分離機能層を構成するポリアミドとの架橋構造を有していてもよい。この場合、複合分離膜の使用時におけるコーティング層の溶出を抑制できる。ポリアミドとの架橋構造を有するコーティング層は、例えば、90%以上のけん化度を有するポリビニルアルコールを含む層である。ポリビニルアルコールとポリアミドとを架橋させる方法は特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール層を分離機能層の表面に形成した複合分離膜を、塩酸酸性の多価アルデヒド溶液に浸漬すればよい。多価アルデヒドは、例えば、グルタルアルデヒド、テレフタルアルデヒドなどのジアルデヒドである。多価アルデヒドの代わりに、又は多価アルデヒドとともに、架橋剤としてエポキシ化合物及び多価カルボン酸などの有機架橋剤、及び/又はホウ素化合物などの無機架橋剤を用いてもよい。 The coating layer may have a crosslinked structure with the polyamide constituting the separation functional layer. In this case, the elution of the coating layer when using the composite separation membrane can be suppressed. The coating layer having a crosslinked structure with polyamide is, for example, a layer containing polyvinyl alcohol having a saponification degree of 90% or more. The method for crosslinking polyvinyl alcohol and polyamide is not particularly limited. For example, a composite separation membrane in which a polyvinyl alcohol layer is formed on the surface of the separation functional layer may be immersed in a hydrochloric acid-containing polyvalent aldehyde solution. The polyvalent aldehyde is, for example, a dialdehyde such as glutaraldehyde or terephthalaldehyde. An organic crosslinking agent such as an epoxy compound and a polyvalent carboxylic acid and / or an inorganic crosslinking agent such as a boron compound may be used as a crosslinking agent instead of or together with the polyvalent aldehyde.
本発明の複合分離膜が示す阻止率(塩阻止率)は、硫酸マグネシウム水溶液(濃度0.20重量%、pH6.5、温度25℃)に対する操作圧力1.0MPaのときの値にして、例えば98.5%以上であり、ポリアミドの組成、添加剤の種類及び量によっては、99.0%以上、99.5%以上、さらには99.7%以上となりうる。 The rejection rate (salt rejection rate) exhibited by the composite separation membrane of the present invention is a value at an operating pressure of 1.0 MPa with respect to an aqueous magnesium sulfate solution (concentration 0.20 wt%, pH 6.5, temperature 25 ° C.), for example, It is 98.5% or more, and can be 99.0% or more, 99.5% or more, and further 99.7% or more depending on the composition of the polyamide and the kind and amount of the additive.
本発明の複合分離膜が示す透過流束は、操作圧力1.0MPaのときの値にして、例えば1.00(m3/(m2・day))以上であり、ポリアミドの組成、添加剤の種類及び量によっては、1.20(m3/(m2・day))以上、1.40(m3/(m2・day))以上、1.60(m3/(m2・day))以上、さらには1.80(m3/(m2・day))以上となりうる。また、上記阻止率の値を同時に達成することもできる。 The permeation flux exhibited by the composite separation membrane of the present invention is, for example, 1.00 (m 3 / (m 2 · day)) or more when the operating pressure is 1.0 MPa, and the polyamide composition and additives 1.20 (m 3 / (m 2 · day)) or more, 1.40 (m 3 / (m 2 · day)) or more, 1.60 (m 3 / (m 2 · day)) day)) or more, and further 1.80 (m 3 / (m 2 · day)) or more. Also, the rejection rate can be achieved at the same time.
例えば、本発明の複合分離膜を用いて分離膜エレメントが製造される。図1に示すように、分離膜エレメント1は、本発明の複合分離膜である複合分離膜31を備えている。分離膜エレメント1は、スパイラル型の膜エレメントであり、複合分離膜31と供給側流路材32と透過側流路材33とが積層された状態で中心管(集水管)35の周囲にスパイラル状に巻回された積層体30を備えている。分離膜エレメント1は、例えば、積層体30を端部材及び外装材(ともに図示省略)で固定することによって製造される。分離膜エレメント1は、必要に応じて、圧力容器(ベッセル)に装填された状態で使用される。
For example, a separation membrane element is manufactured using the composite separation membrane of the present invention. As shown in FIG. 1, the
本発明の複合分離膜は、従来の複合分離膜と同様の用途に使用できる。当該用途は、例えば、逆浸透(RO)膜、限外濾過(NF)膜、精密濾過(MF)膜、正浸透(FO)膜としての使用である。より具体的な用途として、例えば、純水又は超純水の製造、海水などのかん水の脱塩、有害成分の除去あるいは有用成分の回収といった排水処理、食品又は医薬分野における有効成分の濃縮あるいは回収といった高度処理、の用途に使用できる。 The composite separation membrane of this invention can be used for the same use as the conventional composite separation membrane. The application is, for example, use as a reverse osmosis (RO) membrane, ultrafiltration (NF) membrane, microfiltration (MF) membrane, forward osmosis (FO) membrane. More specific applications include, for example, production of pure water or ultrapure water, desalination of brine such as seawater, removal of harmful components or recovery of useful components, concentration or recovery of active ingredients in the food or pharmaceutical field. It can be used for advanced processing.
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited to the Example shown below.
最初に、本実施例において作製した複合分離膜の評価方法を示す。 First, a method for evaluating the composite separation membrane produced in this example is shown.
[阻止率]
作製した複合分離膜の阻止率(塩阻止率)は、以下のようにして求めた。複合分離膜に硫酸マグネシウム(MgSO4)水溶液(濃度0.20重量%、温度25℃、pH6.5)を操作圧力1.0MPaで30分間透過させた。電導度測定装置(京都電子製、CM−117)を用いて膜透過液及び供給液の電導度測定を行い、その結果及び検量線(濃度−電導度)から、下記式に基づいて、MgSO4の阻止率を算出した。
阻止率=(1−(膜透過液中のMgSO4濃度/供給液中のMgSO4濃度))×100(%)
[Blocking rate]
The rejection rate (salt rejection rate) of the produced composite separation membrane was determined as follows. A magnesium sulfate (MgSO 4 ) aqueous solution (concentration 0.20 wt%, temperature 25 ° C., pH 6.5) was permeated through the composite separation membrane at an operating pressure of 1.0 MPa for 30 minutes. Conductivity measurement of the membrane permeation liquid and the supply liquid was performed using a conductivity measuring device (Kyoto Denshi, CM-117), and based on the results and calibration curve (concentration-conductivity), MgSO 4 The rejection rate was calculated.
Rejection = (1-(MgSO 4 concentration of MgSO 4 concentration / feed in the membrane permeate)) × 100 (%)
[透過流束]
作製した複合分離膜の透過流束を、阻止率を評価する際に併せて測定した膜透過液量から、以下の式により求めた。
透過流束(m3/(m2・day))=透過液量/(膜面積×サンプリング時間)
[Transmission flux]
The permeation flux of the produced composite separation membrane was determined by the following equation from the amount of membrane permeate measured together with the rejection rate.
Permeation flux (m 3 / (m 2 · day)) = permeate volume / (membrane area × sampling time)
<実施例1>
ピペラジン六水和物0.998重量%、N−フェニルエチレンジアミン(PED)0.002重量%、ラウリル硫酸ナトリウム0.15重量%、水酸化ナトリウム0.45重量%、及びポリビニルアルコール(PVA)0.25重量%を含有するアミン水溶液を、多孔性支持体である多孔性ポリスルホン支持膜(分離機能層が形成された側の平均孔径20nm、当該側と反対側とで平均孔径が異なる非対称膜)に塗布した後、余分の水溶液を除去した。アミン水溶液に含まれる多官能アミンに占めるピペラジンの割合は99.7モル%、PEDの割合は0.3モル%であった。次に、多孔性支持体におけるアミン水溶液の塗布面に、トリメシン酸クロライド0.9重量%を含有するイソオクタン溶液を接触させて界面縮合重合反応を進行させ、多孔性支持体上にポリアミドの分離機能層(厚さ1μm)を形成して実施例1に係る複合分離膜を得た。なお、実施例1に係る複合分離膜において塩素処理は施さなかった。
<Example 1>
Piperazine hexahydrate 0.998 wt%, N-phenylethylenediamine (PED) 0.002 wt%, sodium lauryl sulfate 0.15 wt%, sodium hydroxide 0.45 wt%, and polyvinyl alcohol (PVA) 0. An aqueous amine solution containing 25% by weight is applied to a porous polysulfone support membrane (an asymmetric membrane having an average pore size of 20 nm on the side where the separation functional layer is formed and an average pore size different on the opposite side). After application, excess aqueous solution was removed. The ratio of piperazine in the polyfunctional amine contained in the aqueous amine solution was 99.7 mol%, and the ratio of PED was 0.3 mol%. Next, an isooctane solution containing 0.9% by weight of trimesic acid chloride is brought into contact with the application surface of the aqueous amine solution on the porous support to advance the interfacial condensation polymerization reaction, and the separation function of the polyamide on the porous support is achieved. A composite separation membrane according to Example 1 was obtained by forming a layer (thickness: 1 μm). Note that the composite separation membrane according to Example 1 was not subjected to chlorine treatment.
このようにして得た実施例1に係る複合分離膜の阻止率(MgSO4の阻止率)は99.9%、透過流束は1.44(m3/(m2・day))であった。 The composite separation membrane according to Example 1 obtained in this way had a rejection rate (reception rate of MgSO 4 ) of 99.9% and a permeation flux of 1.44 (m 3 / (m 2 · day)). It was.
<実施例2〜7、比較例1〜5>
アミン水溶液に含まれる多官能アミンに占めるピペラジン及びPEDの割合(モノマー仕込み比)を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2〜7及び比較例1〜5のそれぞれに係る複合分離膜を作製した。得られた複合分離膜の阻止率及び透過流束を、実施例1の結果と併せて以下の表1に示す。なお、比較例5においては、透過液を回収できなかった。
<Examples 2-7, Comparative Examples 1-5>
Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 were the same as Example 1 except that the ratio of piperazine and PED in the polyfunctional amine contained in the aqueous amine solution (monomer charge ratio) was changed as shown in Table 1. A composite separation membrane according to each of the above was prepared. The rejection rate and permeation flux of the obtained composite separation membrane are shown in Table 1 below together with the results of Example 1. In Comparative Example 5, the permeate could not be recovered.
表1に示すように、実施例1〜7では、比較例に比べてMgSO4の阻止率を維持したまま透過流束が向上した。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 7, the permeation flux was improved while maintaining the rejection rate of MgSO 4 as compared with the comparative example.
<実施例8〜13、比較例6〜9>
PEDの代わりにN−メチルエチレンジアミン(MED)を用いるとともに、アミン水溶液に含まれる多官能アミンに占めるピペラジン及びMEDの割合(モノマー仕込み比)を表2に示すように調整した以外は、実施例1と同様にして複合分離膜を作製した。得られた複合分離膜のMgSO4の阻止率及び透過流束を以下の表2に示す。表2において参考のために比較例1を再掲する。
<Examples 8 to 13 and Comparative Examples 6 to 9>
Example 1 except that N-methylethylenediamine (MED) was used instead of PED, and the ratio (monomer charge ratio) of piperazine and MED in the polyfunctional amine contained in the aqueous amine solution was adjusted as shown in Table 2. A composite separation membrane was prepared in the same manner as described above. The rejection rate and permeation flux of MgSO 4 of the obtained composite separation membrane are shown in Table 2 below. In Table 2, Comparative Example 1 is shown again for reference.
表2に示すように、実施例8〜13では、比較例に比べて阻止率を維持したまま透過流束が向上した。 As shown in Table 2, in Examples 8 to 13, the permeation flux was improved while maintaining the blocking rate as compared with the comparative example.
<実施例14〜18、比較例10〜13>
PEDの代わりにエチレンジアミン(EDA)を用いるとともに、アミン水溶液に含まれる多官能アミンに占めるピペラジン及びEDAの割合(モノマー仕込み比)を表3に示すように調整した以外は、実施例1と同様にして複合分離膜を作製した。得られた複合分離膜のMgSO4の阻止率及び透過流束を以下の表3に示す。表3において参考のために比較例1を再掲する。
<Examples 14-18, Comparative Examples 10-13>
Except that ethylenediamine (EDA) was used instead of PED, and the ratio of piperazine and EDA (monomer charge ratio) in the polyfunctional amine contained in the aqueous amine solution was adjusted as shown in Table 3, the same as in Example 1. Thus, a composite separation membrane was produced. The rejection rate and permeation flux of MgSO 4 of the obtained composite separation membrane are shown in Table 3 below. In Table 3, Comparative Example 1 is shown again for reference.
表3に示すように、実施例14〜18では、比較例に比べてMgSO4の阻止率を維持したまま透過流束が向上した。 As shown in Table 3, in Examples 14 to 18, the permeation flux was improved while maintaining the rejection rate of MgSO 4 as compared with the comparative example.
30 積層体
31 複合分離膜
32 供給側流路材
33 透過側流路材
35 中心管(集水管)
30
Claims (8)
前記分離機能層は、2つ以上の2級アミノ基を有する脂肪族多官能アミンと、直鎖炭化水素鎖の末端に結合している1級アミノ基及び前記直鎖炭化水素鎖の他の末端に結合している、1級アミノ基又は2級アミノ基を有する直鎖炭化水素鎖含有多官能アミンと、多官能酸ハライドとを含む化合物群の反応により形成されたポリアミドから構成され、
前記化合物群における多官能アミンに占める前記直鎖炭化水素鎖含有多官能アミンの割合が15モル%未満である、複合分離膜。 A porous support, and a separation functional layer formed on the porous support,
The separation functional layer includes an aliphatic polyfunctional amine having two or more secondary amino groups, a primary amino group bonded to an end of the linear hydrocarbon chain, and the other end of the linear hydrocarbon chain. A linear hydrocarbon chain-containing polyfunctional amine having a primary amino group or a secondary amino group, and a polyamide formed by the reaction of a compound group comprising a polyfunctional acid halide,
The composite separation membrane whose ratio of the said linear hydrocarbon chain containing polyfunctional amine to the polyfunctional amine in the said compound group is less than 15 mol%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015146469A JP6645764B2 (en) | 2015-07-24 | 2015-07-24 | Composite separation membrane and separation membrane element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015146469A JP6645764B2 (en) | 2015-07-24 | 2015-07-24 | Composite separation membrane and separation membrane element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017023957A true JP2017023957A (en) | 2017-02-02 |
JP6645764B2 JP6645764B2 (en) | 2020-02-14 |
Family
ID=57949020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015146469A Active JP6645764B2 (en) | 2015-07-24 | 2015-07-24 | Composite separation membrane and separation membrane element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6645764B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020078773A (en) * | 2018-11-12 | 2020-05-28 | 日東電工株式会社 | Filtration system and filtration method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0278428A (en) * | 1988-06-07 | 1990-03-19 | Toray Ind Inc | Laminated semipermeable membrane and production thereof |
JPH07284639A (en) * | 1994-04-20 | 1995-10-31 | Toyobo Co Ltd | Production of composite hollow membrane |
JPH09187631A (en) * | 1996-01-12 | 1997-07-22 | Toray Ind Inc | Production of composite reverse-osmosis membrane and device therefor |
JP2003200028A (en) * | 2002-01-09 | 2003-07-15 | Nitto Denko Corp | Composite semipermeable membrane and method for manufacturing the same |
JP2004098006A (en) * | 2002-09-12 | 2004-04-02 | Nitto Denko Corp | Composite semipermeable membrane and its manufacturing method |
JP2004314072A (en) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Millipore Corp | Epoxide-crosslinked charged cellulosic membrane |
JP2015089532A (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 日東電工株式会社 | Composite semipermeable membrane |
-
2015
- 2015-07-24 JP JP2015146469A patent/JP6645764B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0278428A (en) * | 1988-06-07 | 1990-03-19 | Toray Ind Inc | Laminated semipermeable membrane and production thereof |
JPH07284639A (en) * | 1994-04-20 | 1995-10-31 | Toyobo Co Ltd | Production of composite hollow membrane |
JPH09187631A (en) * | 1996-01-12 | 1997-07-22 | Toray Ind Inc | Production of composite reverse-osmosis membrane and device therefor |
JP2003200028A (en) * | 2002-01-09 | 2003-07-15 | Nitto Denko Corp | Composite semipermeable membrane and method for manufacturing the same |
JP2004098006A (en) * | 2002-09-12 | 2004-04-02 | Nitto Denko Corp | Composite semipermeable membrane and its manufacturing method |
JP2004314072A (en) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Millipore Corp | Epoxide-crosslinked charged cellulosic membrane |
JP2015089532A (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 日東電工株式会社 | Composite semipermeable membrane |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020078773A (en) * | 2018-11-12 | 2020-05-28 | 日東電工株式会社 | Filtration system and filtration method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6645764B2 (en) | 2020-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5978998B2 (en) | Composite semipermeable membrane, composite semipermeable membrane element, and method for producing composite semipermeable membrane | |
JP6774841B2 (en) | Composite semipermeable membrane and spiral separation membrane element | |
JP5961643B2 (en) | Composite separation membrane and separation membrane element using the same | |
JP6624278B2 (en) | Composition for interfacial polymerization of polyamide and method for producing reverse osmosis membrane using the same | |
JP2012250192A (en) | Composite semipermeable membrane and manufacturing method thereof | |
KR102172281B1 (en) | Forward osmosis membrane having excellent inteflayer adhesion and manufacturing method thereof | |
JP6642860B2 (en) | Water treatment separation membrane and method for producing the same | |
US20020060185A1 (en) | Highly permeable composite reverse osmosis membrane and method of producing the same | |
WO2015118894A1 (en) | Method for producing composite semipermeable membrane | |
WO2016052427A1 (en) | Composite semipermeable membrane and method for producing same, and spiral separation membrane element | |
JP6466696B2 (en) | Composite separation membrane and separation membrane element using the same | |
JP2006102594A (en) | Method for manufacturing composite semipermeable membrane | |
JPWO2002076594A1 (en) | Composite semipermeable membrane, method for producing the same, and water treatment method using the same | |
JP6645764B2 (en) | Composite separation membrane and separation membrane element | |
JP6521422B2 (en) | Spiral type separation membrane element | |
KR102169137B1 (en) | A polyamide composite membrane having improved salt and boron rejection and method for preparation thereof | |
JP2006102624A (en) | Reverse osmosis membrane and its manufacturing method | |
JPH10165790A (en) | Manufacture of composite reverse-osmosis membrane | |
JP2009262089A (en) | Manufacturing method of composite semi-permeable membrane | |
JP2000015067A (en) | Preparation of composite semipermeable membrane | |
JP2005137964A (en) | Liquid separation membrane and its manufacturing method | |
JP2010099549A (en) | Manufacturing method of composite semi-permeable membrane | |
EP4389266A1 (en) | Method for preserving composite semipermeable membrane, preservation solution, and spiral membrane element | |
KR20190103668A (en) | A method for preparing membrane having nano-sized pore with good chemical resistance | |
JPH10314557A (en) | Composite reverse osmosis membrane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180523 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190129 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190320 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190730 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190924 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200107 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200109 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6645764 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |