JP2020138135A - Composite semipermeable membrane - Google Patents

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JP2020138135A
JP2020138135A JP2019035473A JP2019035473A JP2020138135A JP 2020138135 A JP2020138135 A JP 2020138135A JP 2019035473 A JP2019035473 A JP 2019035473A JP 2019035473 A JP2019035473 A JP 2019035473A JP 2020138135 A JP2020138135 A JP 2020138135A
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浜田剛志
Tsuyoshi Hamada
尾形雅美
Masami Ogata
吉崎友哉
Yuya Yoshizaki
小川貴史
Takashi Ogawa
志村晴季
Haruki Shimura
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Abstract

To provide a composite semipermeable membrane having both high solute removal performance and high water permeability.SOLUTION: The composite semipermeable membrane has cross-linked polyamide in which a separation functional layer is a polymeric substance composed of polyfunctional amine and polyfunctional acid halide and a compound having fluorine atom, and satisfies the followings (A) and (B): (A) a contact angle of water in air at the separation functional layer side of the composite semipermeable membrane is 70° or more and 100° or less; and (B) ratios of fluorine atom in an element measured in an X-ray photoelectron spectroscopy measurement that is performed by irradiating X-ray from the separation functional layer side of the composite semipermeable membrane is 8% or higher and 15% or lower.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、高い溶質除去性と高い透水性を併せ持つ複合半透膜に関するものである。本発明によって得られる複合半透膜は、例えばかん水や海水の淡水化に好適に用いることができる。 The present invention relates to a composite semipermeable membrane having both high solute removal property and high water permeability. The composite semipermeable membrane obtained by the present invention can be suitably used for, for example, desalination of brine or seawater.

液状混合物の膜分離に使用される膜には、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などがあり、これらの膜は、例えば塩分、有害物を含んだ水などから飲料水を得る場合や、工業用超純水の製造、排水処理、有価物の回収などに用いられている。 Membranes used for membrane separation of liquid mixtures include microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, reverse osmosis membranes, etc., and these membranes are beverages from, for example, salt and water containing harmful substances. It is used to obtain water, to produce industrial ultrapure water, to treat wastewater, and to recover valuable resources.

現在市販されている逆浸透膜およびナノろ過膜の大部分は複合半透膜であり、中でも、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重縮合反応によって得られる架橋芳香族ポリアミドからなる分離機能層を微多孔性支持膜上に被覆して得られる複合半透膜(特許文献1)が広く用いられている。これらの複合半透膜は、使用したときに得られる水質の向上および運転コストの削減のために、高い溶質除去性と透水性を両立させることが重要である。 Most of the reverse osmosis membranes and nanofiltration membranes currently on the market are composite semipermeable membranes, and among them, a separation function consisting of a crosslinked aromatic polyamide obtained by a polycondensation reaction between a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide. A composite semipermeable membrane (Patent Document 1) obtained by coating a layer on a microporous support membrane is widely used. It is important for these composite semipermeable membranes to have both high solute removability and water permeability in order to improve the water quality obtained when used and reduce the operating cost.

膜の溶質除去性および透水性を向上させる手段としては、界面重縮合によりポリアミドの分離機能層を形成させた後に、該分離機能層を改質する方法が汎用性の面から有効である。このような改質方法として、例えば第一級アミノ基を含む分離機能層を有する半透膜を、第一級アミノ基と反応してジアゾニウム塩またはその誘導体を生成する試薬に1秒以上60分以内接触させる方法(特許文献2)、カルボン酸と縮合剤を含む液を接触させる方法(特許文献3)、界面中縮合後に多官能性芳香族アミン化合物を含む有機溶媒を接触させる方法(特許文献4)等が開示されている。しかしながら、さらに高い溶質除去性と透水性の両立が望まれている。 As a means for improving the solute removability and water permeability of the membrane, a method of forming a separation functional layer of polyamide by interfacial polycondensation and then modifying the separation functional layer is effective from the viewpoint of versatility. As such a modification method, for example, a semitransparent film having a separation functional layer containing a primary amino group is subjected to a reagent that reacts with a primary amino group to produce a diazonium salt or a derivative thereof for 1 second or more and 60 minutes. Within contact (Patent Document 2), Contacting a liquid containing a carboxylic acid and a condensing agent (Patent Document 3), Contacting an organic solvent containing a polyfunctional aromatic amine compound after condensation in the interface (Patent Document 3) 4) etc. are disclosed. However, it is desired to achieve both higher solute removal property and water permeability.

特開2001−79372号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-79372 特開2005−177741公報JP-A-2005-177741 特開2010−125439号公報JP-A-2010-125439 特表2016−524530号公報Special Table 2016-524530

本発明は、高い溶質除去性と高い透水性を併せ持つ、複合半透膜の製造方法を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a method for producing a composite semipermeable membrane having both high solute removal property and high water permeability.

上記目的を達成するための本発明は、以下の構成をとる。 The present invention for achieving the above object has the following configuration.

基材および多孔性支持層を含む支持膜と、前記多孔性支持層上に設けられた分離機能層を有する複合半透膜であって、前記分離機能層が多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重合物である架橋ポリアミドと、フッ素原子をもつ化合物を有し、下記(A)、(B)を満たす複合半透膜。
(A)前記複合半透膜の前記分離機能層側からX線を照射することで行われるX線光電子分光測定において、測定される元素中のフッ素原子の割合が8%以上15%以下である。
(B)前記複合半透膜の前記分離機能層側において、空気中における水の接触角が70°以上100°以下である。
A composite semipermeable membrane having a support membrane including a base material and a porous support layer and a separation functional layer provided on the porous support layer, wherein the separation functional layer is a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide. A composite semipermeable membrane having a crosslinked polyamide which is a polymer of the above and a compound having a fluorine atom and satisfying the following (A) and (B).
(A) In the X-ray photoelectron spectroscopy measurement performed by irradiating X-rays from the separation function layer side of the composite semipermeable membrane, the ratio of fluorine atoms in the measured element is 8% or more and 15% or less. ..
(B) The contact angle of water in the air on the separation function layer side of the composite semipermeable membrane is 70 ° or more and 100 ° or less.

本発明の複合半透膜が構成(A)、(B)を満たすことで、溶質との低親和性を有するフッ素を分離機能層表面に配置し、その結果、本発明の半透膜は、優れた溶質除去性と透水性を発現する。 When the composite semipermeable membrane of the present invention satisfies the constitutions (A) and (B), fluorine having a low affinity with the solute is arranged on the surface of the separation functional layer, and as a result, the semipermeable membrane of the present invention is: It exhibits excellent solute removal and water permeability.

1.複合半透膜
本発明の複合半透膜は、基材および多孔性支持層を含む支持膜と、多孔性支持層上に設けられた架橋ポリアミド(以下、単に「ポリアミド」と称することもある。)とフッ素原子をもつ化合物から形成された分離機能層とを備える。
(1−1)分離機能層
分離機能層は、複合半透膜において溶質の分離機能を担う層である。分離機能層の組成および厚み等の構成は、複合半透膜の使用目的に合わせて設定される。
1. 1. Composite Semipermeable Membrane The composite semipermeable membrane of the present invention may be a support membrane including a base material and a porous support layer, and a crosslinked polyamide provided on the porous support layer (hereinafter, may be simply referred to as “polyamide”. ) And a separation functional layer formed from a compound having a fluorine atom.
(1-1) Separation function layer The separation function layer is a layer that has a solute separation function in the composite semipermeable membrane. The composition and thickness of the separating functional layer are set according to the purpose of use of the composite semipermeable membrane.

分離機能層は、具体的には、架橋ポリアミドおよびフッ素原子をもつ化合物を含む。 Specifically, the separation functional layer contains a crosslinked polyamide and a compound having a fluorine atom.

架橋ポリアミドは、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との界面重縮合によって得られる。 The crosslinked polyamide is obtained by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide.

ここで多官能アミンは、芳香族多官能アミンまたは脂肪族多官能アミンから選ばれる少なくとも1つのアミンであることが好ましい。 Here, the polyfunctional amine is preferably at least one amine selected from aromatic polyfunctional amines and aliphatic polyfunctional amines.

芳香族多官能アミンとは、一分子中に2個以上のアミノ基を有する芳香族アミンであり、特に限定されるものではないが、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、1,3,5−トリアミノベンゼンなどが例示される。また、そのN−アルキル化物として、N,N−ジメチルメタフェニレンジアミン、N,N−ジエチルメタフェニレンジアミン、N,N−ジメチルパラフェニレンジアミン、N,N−ジエチルパラフェニレンジアミンなどが例示される。性能発現の安定性から、特にメタフェニレンジアミン(以下、m−PDAという)、または1,3,5−トリアミノベンゼンが好ましい。 The aromatic polyfunctional amine is an aromatic amine having two or more amino groups in one molecule, and is not particularly limited, but is limited to meta-phenylenediamine, para-phenylenediamine, and 1,3,5-tri. Aminobenzene and the like are exemplified. Moreover, as the N-alkylated product, N, N-dimethyl metaphenylenediamine, N, N-diethyl metaphenylenediamine, N, N-dimethylpara-phenylenediamine, N, N-diethyl para-phenylenediamine and the like are exemplified. Metaphenylenediamine (hereinafter referred to as m-PDA) or 1,3,5-triaminobenzene is particularly preferable from the viewpoint of stability of performance expression.

また、脂肪族多官能アミンとは、一分子中に2個以上のアミノ基を有する脂肪族アミンであり、好ましくはピペラジン系アミン及びその誘導体である。例えば、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、2−メチルピペラジン、2,6−ジメチルピペラジン、2,3,5−トリメチルピペラジン、2,5−ジエチルピペラジン、2,3,5−トリエチルピペラジン、2−n−プロピルピペラジン、2,5−ジ−n−ブチルピペラジン、エチレンジアミンなどが例示される。性能発現の安定性から、特に、ピペラジンまたは2,5−ジメチルピペラジンが好ましい。これらの多官能アミンは、1種を単独で用いても、2種類以上を混合物として用いてもよい。 The aliphatic polyfunctional amine is an aliphatic amine having two or more amino groups in one molecule, and is preferably a piperazine-based amine or a derivative thereof. For example, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, 2-methylpiperazine, 2,6-dimethylpiperazine, 2,3,5-trimethylpiperazine, 2,5-diethylpiperazine, 2,3,5-triethylpiperazine, 2- Examples thereof include n-propylpiperazine, 2,5-di-n-butylpiperazine, and ethylenediamine. Piperazine or 2,5-dimethylpiperazine is particularly preferable because of the stability of performance expression. One of these polyfunctional amines may be used alone, or two or more thereof may be used as a mixture.

多官能酸ハロゲン化物とは、一分子中に2個以上のハロゲン化カルボニル基を有する酸ハロゲン化物であり、上記多官能アミンとの反応によりポリアミドを与えるものであれば特に限定されない。多官能酸ハロゲン化物としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,3−ベンゼンジカルボン酸、1,4−ベンゼンジカルボン酸等のハロゲン化物を用いることができる。酸ハロゲン化物の中でも、酸塩化物が好ましく、特に経済性、入手の容易さ、取り扱い易さ、反応性の容易さ等の点から、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸の酸ハロゲン化物であるトリメシン酸クロライド(以下、TMCという)が好ましい。上記多官能酸ハロゲン化物は1種を単独で用いても、2種類以上を混合物として用いてもよい。 The polyfunctional acid halide is an acid halide having two or more carbonyl halide groups in one molecule, and is not particularly limited as long as it gives a polyamide by reaction with the polyfunctional amine. Examples of the polyfunctional acid halide include oxalic acid, malonic acid, maleic acid, fumaric acid, glutaric acid, 1,3,5-cyclohexanetricarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid. , 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,3-benzenedicarboxylic acid, 1,4-benzenedicarboxylic acid and other halides can be used. Among the acid halides, acid halides are preferable, and they are acid halides of 1,3,5-benzenetricarboxylic acid from the viewpoints of economy, availability, handling, and reactivity. Trimesic acid chloride (hereinafter referred to as TMC) is preferable. The polyfunctional acid halide may be used alone or as a mixture of two or more.

上記ポリアミドは、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物の重合反応に由来するアミド基、未反応末端官能基に由来するアミノ基及びカルボキシ基を有する。これらの官能基量は、複合半透膜の透水性能や塩除去率に影響を与える。 The above-mentioned polyamide has an amide group derived from a polymerization reaction of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, an amino group derived from an unreacted terminal functional group, and a carboxy group. The amount of these functional groups affects the water permeability and the salt removal rate of the composite semipermeable membrane.

フッ素原子をもつ化合物とは、分子内にフッ素原子を有するユニット化合物である。「フッ素原子」を有するユニットは、具体的には、−CF2−または−CF3で示される構造の官能基を含有する、炭素数1〜10のユニットである。さらに、本ユニットは、エーテル結合を含んでよく、例えば、CF3−O−CF2−,−CF2−O−CF2−,CF2−CH2−O−,−CF(CF3)−などの構造を含有してもよい。 A compound having a fluorine atom is a unit compound having a fluorine atom in the molecule. The unit having a "fluorine atom" is specifically a unit having 1 to 10 carbon atoms and containing a functional group having a structure represented by -CF2- or -CF3. Further, the unit may include an ether bond, for example, containing structures such as CF3-O-CF2-, -CF2-O-CF2-, CF2-CH2-O-, -CF (CF3)-. May be good.

本発明者らは鋭意検討した結果、低表面自由エネルギーのフッ素原子をもつ化合物を分離機能層に有することで、原水中に含まれる溶質との相互作用を低減し、溶質の透過性を低減することを見出した。 As a result of diligent studies, the present inventors reduced the interaction with the solute contained in the raw water and reduced the permeability of the solute by having a compound having a fluorine atom having a low surface free energy in the separation functional layer. I found that.

本発明の複合半透膜の分離機能層側からX線を照射することで行われるX線光電子分光測定において、測定される元素中のフッ素原子の割合が8%以上15%以下である。フッ素原子の割合が上記範囲内にあることで、優れた溶質の除去性を発現することができる。フッ素原子の割合が8%よりも小さい場合は十分な除去性向上効果が発現できず、15%より大きいと透水性が大きく低下するため、実用的でない。より好ましくは9%以上13%以下である。 In the X-ray photoelectron spectroscopy measurement performed by irradiating X-rays from the separation function layer side of the composite semipermeable membrane of the present invention, the ratio of fluorine atoms in the measured element is 8% or more and 15% or less. When the ratio of fluorine atoms is within the above range, excellent solute removability can be exhibited. If the proportion of fluorine atoms is less than 8%, a sufficient effect of improving removability cannot be exhibited, and if it is more than 15%, the water permeability is greatly reduced, which is not practical. More preferably, it is 9% or more and 13% or less.

また、本発明の複合半透膜の分離機能層側における空気中における水の接触角が70°以上100°以下である。水との接触角を上記範囲内に制御することで、透水性と除去性ともに優れる性能が達成される。フッ素原子の割合が上記範囲内にあり、かつフッ素原子をもつ化合物が分離機能層の表面に多く存在するよう設計し、空気中における水との接触角を上記範囲内とすることで、分離機能層内の透水性低下を抑制しつつ、溶質の除去性能を向上させることができる。より好ましくは75°以上95°以下である。 Further, the contact angle of water in the air on the separation functional layer side of the composite semipermeable membrane of the present invention is 70 ° or more and 100 ° or less. By controlling the contact angle with water within the above range, excellent performance in both water permeability and removability is achieved. The separation function is achieved by designing so that the ratio of fluorine atoms is within the above range and a large number of compounds having fluorine atoms are present on the surface of the separation function layer, and the contact angle with water in the air is within the above range. It is possible to improve the solute removal performance while suppressing the decrease in water permeability in the layer. More preferably, it is 75 ° or more and 95 ° or less.

本発明の分離機能層は架橋ポリアミドとフッ素原子をもつ化合物を有していれば特に限定されないが、架橋ポリアミドとフッ素原子をもつ化合物が化学結合されていることが好ましい。化学結合されていることで、フッ素原子をもつ化合物の流出を防ぎ、長期間にわたり高い溶質除去性を維持することができる。 The separation functional layer of the present invention is not particularly limited as long as it has a crosslinked polyamide and a compound having a fluorine atom, but it is preferable that the crosslinked polyamide and the compound having a fluorine atom are chemically bonded. By being chemically bonded, it is possible to prevent the outflow of the compound having a fluorine atom and maintain high solute removability for a long period of time.

フッ素原子を有する化合物は特に限定されないが、ポリアミドに化学結合させる場合、ポリアミドの未反応の末端官能基であるアミノ基または酸ハライドと反応させ、化学結合を形成可能な官能基を有する構造が好ましい。 The compound having a fluorine atom is not particularly limited, but when chemically bonded to polyamide, a structure having a functional group capable of forming a chemical bond by reacting with an amino group or an acid halide which is an unreacted terminal functional group of polyamide is preferable. ..

具体的には、パーフルオロペンタノイルフルオライド、パーフルオロヘキサノイルフルオライド、パーフルオロヘプタノイルフルオライド、パーフルオロオキサノイルフルオライド、パーフルオロスクシノイルフルオライド、ヘキサフルオログルタリルフルオライド、オクタフルオロアジポイルフルオライド、パーフルオロメトキシプロピオノイルフルオライド、パーフルオロブトキシエトキシアセチルフルオライド、パーフルオロ−3,6−ジオキサオクタンジオイルジフルオライド、パーフルオロ−3,6,9−トリオキサウンデカンジオイルジフルオライド等の酸フルオライド、パーフルオロヘキサン酸、パーフルオロヘプタン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロノナン酸、パーフルオロデカン酸、パーフルオロ−3,5,5−トリメチルヘキサン酸、パーフルオロ−3,7−ジメチルオクタン酸、パーフルオロコハク酸、パーフルオログルタル酸、パーフルオロアジピン酸、パーフルオロスベリン酸、パーフルオロアゼライン酸、パーフルオロセバシン酸、パーフルオロ−3,6−ジオキサヘプタン酸、パーフルオロ−3,6,9−トリオキサデカン酸、パーフルオロ−3,6−ジオキサデカン酸、パーフルオロ−3,6,9−トリオキサトリデカン酸、パーフルオロ−3,6−ジオキサオクタン−1,8−ジオイックアシッド、パーフルオロ−3,6,9−トリオキサウンデカン−1,11−ジオイックアシッド等のカルボン酸類、1H,1H−トリフルオロエタノール、1H,1H−ペンタフルオロ−プロパノール、1H,1H−パーフルオロ−1−ヘキサノール、1H,1H−パーフルオロ−1−ヘプタノール、1H,1H−パーフルオロ−1−オクタノール、1H,1H−パーフルオロ−1−ノナノール、1H,1H−パーフルオロ−1−デカノール、パーフルオロ−3,5,5−トリメチルヘキサン−1−オール、パーフルオロ−3,7−ジメチルオクタン−1−オール、1H,1H,4H,4H−パーフルオロ−1,4−ブタンジオール、1H,1H,5H,5H−パーフルオロ−1,5−ペンタンジオール、1H,1H,6H,6H−パーフルオロ−1,6−ヘキサンジオール、1H,1H,7H,7H−パーフルオロ−1,7−ヘプタンジオール、1H,1H,8H,8H−パーフルオロ−1,8−オクタンジオール、1H,1H,9H,9H−パーフルオロ−1,9−ノナンジオール、1H,1H,10H,10H−パーフルオロ−1,10−デカンジオール、パーフルオロ−t−ブタノール、1H,1H−パーフルオロ−3,6−ジオキサヘプタン−1−オール、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9−トリオキサデカン−1−オール、1H,1H−パーフルオロ−3,6−ジオキサデカン−1−オール、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9−トリオキサトリデカン−1−オール、1H,1H,8H,8H−パーフルオロ−3,6−ジオキサオクタン−1,8−ジオール、1H,1H,11H,11H−パーフルオロ−3,6,9−トリオキサウンデカン−1,11−ジオール等のアルコール類、パーフルオロスクシン酸無水物、パーフルオログルタル酸無水物等の酸無水物、1H,1H−ヘプタフルオロブチルアミン、1H,1H−トリデカフルオロヘプチルアミン等のアミン化合物、ヘキサフルオロエポキシプロパン、3−パーフルオロブチル−1,2−エポキシプロパン、3−パーフルオロヘキシル−1,2−エポキシプロパン、3−(2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ)−1,2−エポキシプロパン、3−(1H,1H,5H−オクタフルオロペンチロキシ)−1,2−エポキシプロパン、3−(1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプチロキシ)−1,2−エポキシプロパン、1,4−ビス(2’,3’−エポキシプロピル)−パーフルオロ−n−ブタン等のエポキシ化合物が例示される。 Specifically, perfluoropentanoyl fluoride, perfluorohexanoyl fluoride, perfluoroheptanoyl fluoride, perfluorooxanoyl fluoride, perfluorosuccinoyl fluoride, hexafluoroglutaryl fluoride, octafluoro Adipoil fluoride, perfluoromethoxypropionoyl fluoride, perfluorobutoxyethoxyacetylfluoride, perfluoro-3,6-dioxaoctanedioil difluoride, perfluoro-3,6,9-trioxaundecane Acid fluorides such as dioil difluoride, perfluorohexanoic acid, perfluoroheptanic acid, perfluorooctanoic acid, perfluorononanoic acid, perfluorodecanoic acid, perfluoro-3,5,5-trimethylhexanoic acid, perfluoro- 3,7-Dimethyloctanoic acid, perfluorosuccinic acid, perfluoroglutaric acid, perfluoroadipic acid, perfluorosveric acid, perfluoroazelinic acid, perfluorosevacinic acid, perfluoro-3,6-dioxaheptanoic acid, Perfluoro-3,6,9-trioxadecanoic acid, perfluoro-3,6-dioxadecanoic acid, perfluoro-3,6,9-trioxatridecanoic acid, perfluoro-3,6-dioxaoctane- Hexanoic acids such as 1,8-dioic acid, perfluoro-3,6,9-trioxaundecane-1,11-dioic acid, 1H, 1H-trifluoroethanol, 1H, 1H-pentafluoro-propanol, 1H, 1H-perfluoro-1-hexanol, 1H, 1H-perfluoro-1-heptanol, 1H, 1H-perfluoro-1-octanol, 1H, 1H-perfluoro-1-nonanol, 1H, 1H-perfluoro -1-decanol, perfluoro-3,5,5-trimethylhexane-1-ol, perfluoro-3,7-dimethyloctane-1-ol, 1H, 1H, 4H, 4H-perfluoro-1,4- Butanediol, 1H, 1H, 5H, 5H-perfluoro-1,5-pentanediol, 1H, 1H, 6H, 6H-perfluoro-1,6-hexanediol, 1H, 1H, 7H, 7H-perfluoro- 1,7-Heptanediol, 1H, 1H, 8H, 8H-perfluoro-1,8-octanediol, 1H, 1H, 9H, 9H-perfluoro-1,9-nonanediol, 1H, 1H, 10H, 10H-perfluoro-1,10-decanediol, perfluoro-t-butanol, 1H, 1H-perfluoro-3,6-dioxaheptane-1-ol, 1H, 1H-perfluoro -3,6,9-Trioxadecane-1-ol, 1H, 1H-perfluoro-3,6-dioxadecane-1-ol, 1H, 1H-perfluoro-3,6,9-trioxatridecane- 1-ol, 1H, 1H, 8H, 8H-perfluoro-3,6-dioxaoctane-1,8-diol, 1H, 1H, 11H, 11H-perfluoro-3,6,9-trioxaundecane- Alcohols such as 1,11-diol, acid anhydrides such as perfluorosuccinic acid anhydride and perfluoroglutaric acid anhydride, and amines such as 1H, 1H-heptafluorobutylamine and 1H, 1H-tridecafluoroheptylamine. Compounds, Hexafluoroepoxy Propane, 3-Perfluorobutyl-1,2-Epoxy Propane, 3-Perfluorohexyl-1,2-Epoxy Propane, 3- (2,2,3,3-Tetrafluoropropoxy) -1 , 2-Epoxy Propane, 3- (1H, 1H, 5H-Octafluoropentyroxy) -1,2-Epoxy Propane, 3- (1H, 1H, 7H-Dodecafluoroheptyroxy) -1,2-Epoxy Propane , 1,4-Bis (2', 3'-epoxypropyl) -perfluoro-n-butane and other epoxy compounds are exemplified.

これらのフッ素原子をもつ化合物は分離機能層表面に存在することが好ましく、界面重合により形成した架橋ポリアミドの表面にフッ素原子をもつ化合物を接触させることが好ましい。 These compounds having a fluorine atom are preferably present on the surface of the separation functional layer, and it is preferable that the compound having a fluorine atom is brought into contact with the surface of the crosslinked polyamide formed by interfacial polymerization.

本発明の別の好ましい形態として、前記分離機能層が多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重合物である架橋ポリアミドを有する第1の層と、親水性高分子を有する第2の層と、フッ素原子をもつ化合物を有する第3の層からなる形態も好適に用いることができる。架橋ポリアミドを有する第1の層と、親水性高分子を有する第2の層と、フッ素原子をもつ化合物を有する第3の層からなる形態をとることで、分離機能層内部を親水化し、かつ表面にフッ素原子をもつ化合物を配置することができ、分離機能層の透水性低下を抑制しつつ、溶質の透過性を低下させ除去性を向上することができる。このとき、親水性高分子を有する第2の層とフッ素原子をもつ化合物を有する第3の層の組成が異なることが好ましい。 As another preferred embodiment of the present invention, the separating functional layer has a first layer having a crosslinked polyamide which is a polymer of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, and a second layer having a hydrophilic polymer. , A form composed of a third layer having a compound having a fluorine atom can also be preferably used. By taking the form of a first layer having a crosslinked polyamide, a second layer having a hydrophilic polymer, and a third layer having a compound having a fluorine atom, the inside of the separation function layer is made hydrophilic and A compound having a fluorine atom can be arranged on the surface, and while suppressing the decrease in water permeability of the separation functional layer, the permeability of the solute can be decreased and the removability can be improved. At this time, it is preferable that the composition of the second layer having a hydrophilic polymer and the composition of the third layer having a compound having a fluorine atom are different.

親水性高分子とは、25℃の条件下で水1Lに対し0.5g以上溶解する高分子である。具体的には、エチレン性不飽和基をもつモノマーであるマレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸、4−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメリト酸及び対応する無水物、10−メタクリロイルオキシデシルマロン酸、N−(2−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシプロピル)−N−フェニルグリシン及び4−ビニル安息香酸、ビニルホスホン酸、4−ビニルフェニルホスホン酸、4−ビニルベンジルホスホン酸、2−メタクリロイルオキシエチルホスホン酸、2−メタクリルアミドエチルホスホン酸、4−メタクリルアミド−4−メチル−フェニル−ホスホン酸、2−[4−(ジヒドロキシホスホリル)−2−オキサ−ブチル]−アクリル酸及び2−[2−ジヒドロキシホスホリル)−エトキシメチル]−アクリル酸−2,4,6−トリメチル−フェニルエステル、2−メタクリロイルオキシプロピル一水素リン酸及び2−メタクリロイルオキシプロピル二水素リン酸、2−メタクリロイルオキシエチル一水素リン酸及び2−メタクリロイルオキシエチル二水素リン酸、2−メタクリロイルオキシエチル−フェニル−水素リン酸、ジペンタエリトリトール−ペンタメタクリロイルオキシホスフェート、10−メタクリロイルオキシデシル−二水素リン酸、ジペンタエリトリトールペンタメタクリロイルオキシホスフェート、リン酸モノ−(1−アクリロイル−ピペリジン−4−イル)−エステル、6−(メタクリルアミド)ヘキシル二水素ホスフェートならびに1,3−ビス−(N−アクリロイル−N−プロピル−アミノ)−プロパン−2−イル−二水素ホスフェート、ビニルスルホン酸、4−ビニルフェニルスルホン酸又は3−(メタクリルアミド)プロピルスルホン酸、ビニルピロリドン、ビニルアルコール、酢酸ビニル、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、アリルアミン、ジアリルアミン、2−アミノエチル(メタ)アクリレート、2−アミノエチル(メタ)アクリルアミド等から選ばれるモノマー単独重合体または複数のモノマーからなる共重合体が例示される。エチレン性不飽和基を持たないモノマーの重合体としてはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリセリン、ポリエチレンイミン等が例示される。 The hydrophilic polymer is a polymer that dissolves 0.5 g or more in 1 L of water under the condition of 25 ° C. Specifically, maleic acid, maleic anhydride, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, 2- (hydroxymethyl) acrylic acid, 4- (meth) acryloyloxyethyl trimerito, which are monomers having an ethylenically unsaturated group. Acids and corresponding anhydrides, 10-methacryloyloxydecylmalonic acid, N- (2-hydroxy-3-methacryloyloxypropyl) -N-phenylglycine and 4-vinylbenzoic acid, vinylphosphonic acid, 4-vinylphenylphosphonic acid , 4-Vinylbenzylphosphonic acid, 2-methacryloyloxyethylphosphonic acid, 2-methacrylamide ethylphosphonic acid, 4-methacrylamide-4-methyl-phenyl-phosphonic acid, 2- [4- (dihydroxyphosphoryl) -2- Oxa-butyl] -acrylic acid and 2- [2-dihydroxyphosphoryl) -ethoxymethyl] -acrylic acid-2,4,6-trimethyl-phenyl ester, 2-methacryloyloxypropyl monohydrogen phosphate and 2-methacryloyloxypropyl Dihydrogen Phosphonate, 2-methacryloyloxyethyl monohydrogen phosphate and 2-methacryloyloxyethyl dihydrogen phosphate, 2-methacryloyloxyethyl-phenyl-hydrogen phosphate, dipentaerytritor-pentamethacryloyloxyphosphate, 10-methacryloyloxy Decyl-dihydrogen phosphate, dipentaerytritor pentamethacryloyloxyphosphate, mono-phosphate (1-acryloyl-piperidin-4-yl) -ester, 6- (methacrylamide) hexyldihydrogen phosphate and 1,3-bis- (N-acryloyl-N-propyl-amino) -propan-2-yl-dihydrogen phosphate, vinyl sulfonic acid, 4-vinylphenyl sulfonic acid or 3- (methacrylamide) propyl sulfonic acid, vinyl pyroridone, vinyl alcohol, acetic acid Monomeric weight selected from vinyl, ethylene glycol, propylene glycol, hydroxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, allylamine, diallylamine, 2-aminoethyl (meth) acrylate, 2-aminoethyl (meth) acrylamide, etc. Examples include coalesced or copolymers consisting of a plurality of monomers. Examples of the polymer of the monomer having no ethylenically unsaturated group include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyglycerin, and polyethyleneimine.

親水性高分子の重量平均分子量は、2,000以上、1,500,000以下であることが好ましい。重量平均分子量が2,000以上であることで、十分な水和水の層を有することができ、また1,500,000以下であることで、分離機能層を透過する水の抵抗増大を抑え、高い透過流速を維持することが出来る。より好ましくは3,000〜1,200,000、さらに好ましくは5,000〜1,000,000である。 The weight average molecular weight of the hydrophilic polymer is preferably 2,000 or more and 1,500,000 or less. When the weight average molecular weight is 2,000 or more, a sufficient layer of hydrated water can be provided, and when it is 1,500,000 or less, the increase in resistance of water permeating the separation functional layer is suppressed. , High permeation flow velocity can be maintained. It is more preferably 3,000 to 1,200,000, still more preferably 5,000 to 1,000,000.

フッ素原子をもつ化合物を有する第3の層はフッ素原子をもつ化合物単独でもよく、上述のフッ素原子の割合および空気中の水との接触角の範囲を満たす限り、別の化合物が存在してもよい。 The third layer having a compound having a fluorine atom may be a compound having a fluorine atom alone, or another compound may be present as long as the above-mentioned ratio of fluorine atoms and the contact angle with water in the air are satisfied. Good.

「第2の層と第3の層の組成が異なる」とは、分離機能層の最表面にあたる第3の層と内層にあたる第2の層を形成する化合物が異なることを指す。すなわち、親水性高分子を有する第2の層とフッ素原子をもつ化合物を用いて第3の層を形成することで、内層のフッ素原子の割合が低く、最表面のフッ素原子の割合が高い構成とすることができる。ラザフォード後方散乱にて分離機能層の深さ方向の元素組成を測定した場合、表面付近はフッ素原子の割合が高く、内層はフッ素原子の割合が低くなる。 "The composition of the second layer and the third layer are different" means that the compounds forming the third layer, which is the outermost surface of the separation functional layer, and the second layer, which is the inner layer, are different. That is, by forming the third layer using the second layer having a hydrophilic polymer and the compound having a fluorine atom, the proportion of fluorine atoms in the inner layer is low and the proportion of fluorine atoms on the outermost surface is high. Can be. When the element composition in the depth direction of the separation function layer is measured by Rutherford backscattering, the proportion of fluorine atoms is high near the surface and low in the inner layer.

上記構成は第1の層である架橋ポリアミドの形成、第2の層である親水性高分子層の形成、第3の層のであるフッ素原子を含む化合物層の形成を、この順に行うことで達成できる。親水性高分子とフッ素原子を含む化合物を混合あるいは結合させて、第1の層である架橋ポリアミド表面に同時に接触させ、第2の層と第3の層を同じ組成とした場合、溶質除去性向上効果が十分に得られないため、好ましくない。 The above configuration is achieved by forming a first layer, a crosslinked polyamide, a second layer, a hydrophilic polymer layer, and a third layer, a compound layer containing a fluorine atom, in this order. it can. When a hydrophilic polymer and a compound containing a fluorine atom are mixed or bonded and brought into contact with the surface of the crosslinked polyamide which is the first layer at the same time, and the second layer and the third layer have the same composition, solute removability It is not preferable because the improvement effect cannot be sufficiently obtained.

(1−2)支持膜
支持膜は、分離機能層に強度を与えるためのものであり、それ自体は、実質的にイオン等の分離性能を有さない。支持膜は、基材と多孔性支持層からなる。
(1-2) Support Membrane The support membrane is for giving strength to the separation functional layer, and itself does not substantially have the separation performance of ions and the like. The support film is composed of a base material and a porous support layer.

支持膜における孔のサイズや分布は特に限定されないが、例えば、均一で微細な孔、あるいは分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面まで徐々に大きな微細孔をもち、かつ、分離機能層が形成される側の表面における微細孔の大きさが0.1nm以上100nm以下であるような支持膜が好ましい。 The size and distribution of the pores in the support membrane are not particularly limited, but for example, they have uniform and fine pores or gradually large fine pores from the surface on which the separation function layer is formed to the other surface and are separated. A support film having a micropore size of 0.1 nm or more and 100 nm or less on the surface on the side where the functional layer is formed is preferable.

支持膜は、例えば基材上に高分子重合体を流延することで、基材上に多孔性支持層を形成することにより得ることができる。支持膜に使用する材料やその形状は特に限定されない。 The support film can be obtained by forming a porous support layer on the base material, for example, by casting a polymer polymer on the base material. The material used for the support film and its shape are not particularly limited.

基材としては、ポリエステルおよび芳香族ポリアミドから選ばれる少なくとも一種からなる布帛が例示される。機械的および熱的に安定性の高いポリエステルを使用するのが特に好ましい。 Examples of the base material include a fabric made of at least one selected from polyester and aromatic polyamide. It is particularly preferred to use polyester, which is mechanically and thermally stable.

基材に用いられる布帛としては、長繊維不織布や短繊維不織布を好ましく用いることができる。基材上に高分子重合体の溶液を流延した際にそれが過浸透により裏抜けしたり、基材と多孔性支持層が剥離したり、さらには基材の毛羽立ち等により膜の不均一化やピンホール等の欠点が生じたりすることがないような優れた製膜性が要求されることから、長繊維不織布をより好ましく用いることができる。 As the cloth used as the base material, a long fiber non-woven fabric or a short fiber non-woven fabric can be preferably used. When a solution of a polymer polymer is cast on a base material, it strikes through due to over-penetration, the base material and the porous support layer are peeled off, and the film is non-uniform due to fluffing of the base material. A long-fiber non-woven fabric can be more preferably used because it is required to have excellent film-forming properties so as not to cause defects such as conversion and pinholes.

長繊維不織布としては、熱可塑性連続フィラメントより構成される長繊維不織布などが挙げられる。基材が長繊維不織布からなることにより、短繊維不織布を用いたときに起こる、毛羽立ちによって生じる高分子溶液流延時の不均一化や、膜欠点を抑制することができる。また、複合半透膜を連続製膜する工程においては、基材の製膜方向に張力がかけられることからも、基材としては、寸法安定性に優れる長繊維不織布を用いることが好ましい。 Examples of the long-fiber non-woven fabric include long-fiber non-woven fabrics composed of thermoplastic continuous filaments. Since the base material is made of a long-fiber non-woven fabric, it is possible to suppress the non-uniformity of the polymer solution caused by fluffing when the short-fiber non-woven fabric is used and the film defects. Further, in the step of continuously forming a composite semipermeable membrane, tension is applied in the film forming direction of the base material, so that it is preferable to use a long fiber non-woven fabric having excellent dimensional stability as the base material.

特に、基材の多孔性支持層と反対側に配置される繊維の配向が、製膜方向に対して縦配向であることにより、基材の強度を保ち、膜破れ等を防ぐことができるので好ましい。ここで、縦配向とは、繊維の配向方向が製膜方向と平行であることを言う。逆に、繊維の配向方向が製膜方向と直角である場合は、横配向と言う。 In particular, since the fibers arranged on the opposite side of the porous support layer of the base material are oriented longitudinally with respect to the film forming direction, the strength of the base material can be maintained and film tearing can be prevented. preferable. Here, the longitudinal orientation means that the orientation direction of the fibers is parallel to the film forming direction. On the contrary, when the orientation direction of the fibers is perpendicular to the film formation direction, it is called lateral orientation.

不織布基材の繊維配向度としては、多孔性支持層と反対側における繊維の配向度が0°以上25°以下であることが好ましい。ここで繊維配向度とは、支持膜を構成する不織布基材の繊維の向きを示す指標であり、連続製膜を行う際の製膜方向を0°とし、製膜方向と直角方向、すなわち不織布基材の幅方向を90°としたときの、不織布基材を構成する繊維の平均の角度のことを言う。よって、繊維配向度が0°に近いほど縦配向であり、90°に近いほど横配向であることを示す。 As for the fiber orientation of the non-woven fabric base material, it is preferable that the fiber orientation on the side opposite to the porous support layer is 0 ° or more and 25 ° or less. Here, the fiber orientation is an index indicating the orientation of the fibers of the non-woven fabric base material constituting the support film, and the film-forming direction when continuous film-forming is set to 0 °, and the direction perpendicular to the film-forming direction, that is, the non-woven fabric. It refers to the average angle of the fibers constituting the non-woven fabric base material when the width direction of the base material is 90 °. Therefore, the closer the fiber orientation is to 0 °, the longer the vertical orientation, and the closer to 90 °, the more the horizontal orientation.

複合半透膜の製造工程やエレメントの製造工程には、加熱工程が含まれるが、加熱により支持膜または複合半透膜が収縮する現象が起きる。特に連続製膜において、幅方向には張力が付与されていないので、幅方向に収縮しやすい。支持膜または複合半透膜が収縮することにより、寸法安定性等に問題が生じるため、基材としては熱寸法変化率が小さいものが望まれる。 The manufacturing process of the composite semipermeable membrane and the manufacturing process of the element include a heating step, and a phenomenon occurs in which the support membrane or the composite semipermeable membrane shrinks due to heating. Especially in continuous film formation, since tension is not applied in the width direction, it tends to shrink in the width direction. Since the shrinkage of the support membrane or the composite semipermeable membrane causes problems in dimensional stability and the like, a base material having a small thermal dimensional change rate is desired.

不織布基材において多孔性支持層と反対側に配置される繊維と、多孔性支持層側に配置される繊維との配向度差が10°以上90°以下であると、熱による幅方向の変化を抑制することができ好ましい。 When the orientation difference between the fibers arranged on the opposite side of the porous support layer and the fibers arranged on the porous support layer side in the non-woven fabric base material is 10 ° or more and 90 ° or less, the change in the width direction due to heat Can be suppressed, which is preferable.

基材の通気度は2.0cc/cm/sec以上であることが好ましい。通気度がこの範囲だと、複合半透膜の透過水量が高くなる。これは、支持膜を形成する工程で、基材上に高分子重合体を流延し、凝固浴に浸漬した際に、基材側からの非溶媒置換速度が速くなることで多孔性支持層の内部構造が変化し、その後の分離機能層を形成する工程においてモノマーの保持量や拡散速度に影響を及ぼすためと考えられる。 The air permeability of the base material is preferably 2.0 cc / cm 2 / sec or more. When the air permeability is in this range, the amount of water permeated by the composite semipermeable membrane becomes high. This is a step of forming a support film, when a polymer polymer is cast on a base material and immersed in a coagulation bath, the non-solvent replacement rate from the base material side is increased, so that the porous support layer is formed. This is thought to be because the internal structure of the polymer changes, which affects the amount of monomer retained and the diffusion rate in the subsequent step of forming the separation functional layer.

なお、通気度はJIS L1096(2010)に基づき、フラジール形試験機によって測定できる。例えば、200mm×200mmの大きさに基材を切り出し、サンプルとする。このサンプルをフラジール形試験機に取り付け、傾斜形気圧計が125Paの圧力になるように吸込みファン及び空気孔を調整し、このときの垂直形気圧計の示す圧力と使用した空気孔の種類から基材を通過する空気量、すなわち通気度を算出することができる。フラジール形試験機は、カトーテック株式会社製KES−F8−AP1などが使用できる。 The air permeability can be measured by a Frazier type tester based on JIS L1096 (2010). For example, a base material is cut out to a size of 200 mm × 200 mm and used as a sample. This sample was attached to the Frazier type tester, the suction fan and air holes were adjusted so that the inclined barometer had a pressure of 125 Pa, and the pressure indicated by the vertical barometer at this time and the type of air holes used were used as the basis. The amount of air passing through the material, that is, the air permeability, can be calculated. As the Frazier type testing machine, KES-F8-AP1 manufactured by Kato Tech Co., Ltd. can be used.

また、基材の厚みは、10μm以上200μm以下の範囲内にあることが好ましく、より好ましくは30μm以上120μm以下の範囲内である。 The thickness of the base material is preferably in the range of 10 μm or more and 200 μm or less, and more preferably in the range of 30 μm or more and 120 μm or less.

多孔性支持層の素材にはポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリエステル、セルロース系ポリマー、ビニルポリマー、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンオキシドなどのホモポリマーあるいはコポリマーを単独であるいはブレンドして使用することができる。ここでセルロース系ポリマーとしては酢酸セルロース、硝酸セルロースなど、ビニルポリマーとしてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリルなどが使用できる。中でもポリスルホン、ポリアミド、ポリエステル、酢酸セルロース、硝酸セルロース、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホンなどのホモポリマーまたはコポリマーが好ましい。より好ましくは酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、またはポリフェニレンスルホンが挙げられ、さらに、これらの素材の中では化学的、機械的、熱的に安定性が高く、成型が容易であることからポリスルホンが一般的に使用できる。 The material of the porous support layer is a homopolymer or copolymer such as polysulfone, polyether sulfone, polyamide, polyester, cellulose polymer, vinyl polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfone, and polyphenylene oxide, alone or blended. Can be used. Here, as the cellulosic polymer, cellulose acetate, cellulose nitrate and the like can be used, and as the vinyl polymer, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile and the like can be used. Of these, homopolymers or copolymers such as polysulfone, polyamide, polyester, cellulose acetate, cellulose nitrate, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyphenylene sulfide, and polyphenylene sulfide sulfone are preferable. More preferably, cellulose acetate, polysulfone, polyphenylene sulfide sulfone, or polyphenylene sulfide can be mentioned, and among these materials, polysulfone has high chemical, mechanical, and thermal stability and is easy to mold. Can be used in general.

具体的には、次の化学式に示す繰り返し単位からなるポリスルホンを用いると、支持膜の孔径が制御しやすく、寸法安定性が高いため好ましい。 Specifically, it is preferable to use polysulfone composed of repeating units shown in the following chemical formula because the pore size of the support membrane can be easily controlled and the dimensional stability is high.

例えば、上記ポリスルホンのN,N−ジメチルホルムアミド(以下、DMFという)溶液を、密に織ったポリエステル布あるいはポリエステル不織布の上に一定の厚さに流延し、それを水中で湿式凝固させることによって、表面の大部分が直径数10nm以下の微細な孔を有した支持膜を得ることができる。 For example, a solution of the above polysulfone in N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) is cast on a densely woven polyester cloth or polyester non-woven fabric to a certain thickness, and the solution is wet-coagulated in water. A support film having fine pores having a diameter of several tens of nm or less can be obtained on most of the surface.

上記の支持膜の厚みは、得られる複合半透膜の強度およびそれをエレメントにしたときの充填密度に影響を与える。支持膜の厚みは、十分な機械的強度および充填密度を得るためには、30μm以上300μm以下の範囲内にあることが好ましく、より好ましくは100μm以上220μm以下の範囲内である。 The thickness of the above-mentioned support membrane affects the strength of the obtained composite semipermeable membrane and the packing density when it is used as an element. The thickness of the support film is preferably in the range of 30 μm or more and 300 μm or less, and more preferably in the range of 100 μm or more and 220 μm or less in order to obtain sufficient mechanical strength and packing density.

多孔性支持層の形態は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡、原子間顕微鏡により観察できる。例えば走査型電子顕微鏡で観察するのであれば、基材から多孔性支持層を剥がした後、これを凍結割断法で切断して断面観察のサンプルとする。このサンプルに白金または白金−パラジウムまたは四塩化ルテニウム、好ましくは四塩化ルテニウムを薄くコーティングして3〜15kVの加速電圧で高分解能電界放射型走査電子顕微鏡(UHR−FE−SEM)によって観察する。高分解能電界放射型走査電子顕微鏡は、日立製作所社製S−900型電子顕微鏡などが使用できる。 The morphology of the porous support layer can be observed with a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, and an atomic force microscope. For example, when observing with a scanning electron microscope, the porous support layer is peeled off from the base material and then cut by a freeze-cutting method to prepare a sample for cross-sectional observation. This sample is lightly coated with platinum or platinum-palladium or ruthenium tetrachloride, preferably ruthenium tetrachloride, and observed with a high resolution field emission scanning electron microscope (UHR-FE-SEM) at an accelerating voltage of 3 to 15 kV. As the high-resolution field emission scanning electron microscope, an S-900 type electron microscope manufactured by Hitachi, Ltd. can be used.

本発明に使用する支持膜は、ミリポア社製”ミリポアフィルターVSWP”(商品名)や、東洋濾紙社製”ウルトラフィルターUK10”(商品名)のような各種市販材料から選択することもできるし、”オフィス・オブ・セイリーン・ウォーター・リサーチ・アンド・ディベロップメント・プログレス・レポート”No.359(1968)に記載された方法などに従って製造することもできる。 The support film used in the present invention can be selected from various commercially available materials such as "Millipore Filter VSWP" (trade name) manufactured by Millipore and "Ultrafilter UK10" (trade name) manufactured by Toyo Filter Paper. "Office of Saline Water Research and Development Progress Report" No. It can also be produced according to the method described in 359 (1968) and the like.

多孔性支持層の厚みは、20μm以上100μm以下の範囲内にあることが好ましい。多孔性支持層の厚みが20μm以上であることで、良好な耐圧性が得られると共に、欠点のない均一な支持膜を得ることができるので、このような多孔性支持層を備える複合半透膜は、良好な塩除去性能を示すことができる。多孔性支持層の厚みが100μmを超えると、製造時の未反応物質の残存量が増加し、それにより透過水量が低下するとともに、耐薬品性が低下する。 The thickness of the porous support layer is preferably in the range of 20 μm or more and 100 μm or less. When the thickness of the porous support layer is 20 μm or more, good pressure resistance can be obtained and a uniform support film without defects can be obtained. Therefore, a composite semipermeable membrane provided with such a porous support layer. Can show good salt removal performance. When the thickness of the porous support layer exceeds 100 μm, the residual amount of unreacted substances during production increases, which reduces the amount of permeated water and the chemical resistance.

なお、基材の厚みおよび複合半透膜の厚みは、デジタルシックネスゲージによって測定することができる。また、分離機能層の厚みは支持膜と比較して非常に薄いので、複合半透膜の厚みを支持膜の厚みとみなすことができる。従って、複合半透膜の厚みをデジタルシックネスゲージで測定し、複合半透膜の厚みから基材の厚みを引くことで、多孔性支持層の厚みを簡易的に算出することができる。デジタルシックネスゲージとしては、尾崎製作所株式会社のPEACOCKなどが使用できる。デジタルシックネスゲージを用いる場合は、20箇所について厚みを測定して平均値を算出する。 The thickness of the base material and the thickness of the composite semipermeable membrane can be measured by a digital thickness gauge. Further, since the thickness of the separation functional layer is very thin as compared with the support membrane, the thickness of the composite semipermeable membrane can be regarded as the thickness of the support membrane. Therefore, the thickness of the porous support layer can be easily calculated by measuring the thickness of the composite semipermeable membrane with a digital thickness gauge and subtracting the thickness of the base material from the thickness of the composite semipermeable membrane. As the digital thickness gauge, PEACOCK of Ozaki Seisakusho Co., Ltd. can be used. When using a digital thickness gauge, the thickness is measured at 20 points and the average value is calculated.

なお、基材の厚みもしくは複合半透膜の厚みをシックネスゲージによって測定することが困難な場合、走査型電子顕微鏡で測定してもよい。1つのサンプルについて任意の5箇所における断面観察の電子顕微鏡写真から厚みを測定し、平均値を算出することで厚みが求められる。
2.製造方法
次に、上記複合半透膜の製造方法について説明する。製造方法は、支持膜の形成工程および分離機能層の形成工程を含む。
(2−1)支持膜の形成工程
支持膜の形成工程は、基材に高分子溶液を塗布する工程および溶液を塗布した前記基材を凝固浴に浸漬させて高分子を凝固させる工程を含む。
If it is difficult to measure the thickness of the base material or the thickness of the composite semipermeable membrane with a thickness gauge, it may be measured with a scanning electron microscope. The thickness of one sample is obtained by measuring the thickness from electron micrographs of cross-sectional observations at arbitrary five points and calculating the average value.
2. 2. Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the composite semipermeable membrane will be described. The manufacturing method includes a step of forming a support film and a step of forming a separation functional layer.
(2-1) Support film forming step The support film forming step includes a step of applying a polymer solution to a base material and a step of immersing the base material to which the solution is applied in a coagulation bath to coagulate the polymer. ..

基材に高分子溶液を塗布する工程において、高分子溶液は、多孔性支持層の成分である高分子を、その高分子の良溶媒に溶解して調製する。 In the step of applying the polymer solution to the base material, the polymer solution is prepared by dissolving the polymer, which is a component of the porous support layer, in a good solvent of the polymer.

高分子溶液塗布時の高分子溶液の温度は、高分子としてポリスルホンを用いる場合、10℃以上60℃以下であることが好ましい。高分子溶液の温度が、この範囲内であれば、高分子が析出することがなく、高分子溶液が基材の繊維間にまで充分含浸したのち固化される。その結果、アンカー効果により多孔性支持層が基材に強固に接合し、良好な支持膜を得ることができる。なお、高分子溶液の好ましい温度範囲は、用いる高分子の種類や、所望の溶液粘度などによって適宜調整することができる。 When polysulfone is used as the polymer, the temperature of the polymer solution at the time of applying the polymer solution is preferably 10 ° C. or higher and 60 ° C. or lower. When the temperature of the polymer solution is within this range, the polymer does not precipitate, and the polymer solution is sufficiently impregnated between the fibers of the base material and then solidified. As a result, the porous support layer is firmly bonded to the base material due to the anchor effect, and a good support film can be obtained. The preferable temperature range of the polymer solution can be appropriately adjusted depending on the type of polymer used, the desired solution viscosity, and the like.

基材上に高分子溶液を塗布した後、凝固浴に浸漬させるまでの時間は、0.1秒以上5秒以下であることが好ましい。凝固浴に浸漬するまでの時間がこの範囲であれば、高分子を含む有機溶媒溶液が基材の繊維間にまで充分含浸したのち固化される。なお、凝固浴に浸漬するまでの時間の好ましい範囲は、用いる高分子溶液の種類や、所望の溶液粘度などによって適宜調整することができる。 The time from applying the polymer solution on the substrate to immersing it in the coagulation bath is preferably 0.1 seconds or more and 5 seconds or less. If the time until immersion in the coagulation bath is within this range, the organic solvent solution containing the polymer is sufficiently impregnated between the fibers of the base material and then solidified. The preferable range of the time until immersion in the coagulation bath can be appropriately adjusted depending on the type of the polymer solution to be used, the desired solution viscosity, and the like.

凝固浴としては、通常水が使われるが、多孔性支持層の成分である高分子を溶解しないものであればよい。凝固浴の組成によって得られる支持膜の膜形態が変化し、それによって得られる複合半透膜も変化する。凝固浴の温度は、−20℃以上100℃以下が好ましく、さらに好ましくは10℃以上50℃以下である。凝固浴の温度がこの範囲以内であれば、熱運動による凝固浴面の振動が激しくならず、膜形成後の膜表面の平滑性が保たれる。また温度がこの範囲内であれば凝固速度が適当で、製膜性が良好である。 Water is usually used as the coagulation bath, but any one that does not dissolve the polymer that is a component of the porous support layer may be used. The membrane morphology of the support membrane obtained by the composition of the coagulation bath changes, and the composite semipermeable membrane obtained thereby also changes. The temperature of the coagulation bath is preferably −20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, more preferably 10 ° C. or higher and 50 ° C. or lower. When the temperature of the coagulation bath is within this range, the vibration of the coagulation bath surface due to thermal motion does not become intense, and the smoothness of the film surface after film formation is maintained. If the temperature is within this range, the solidification rate is appropriate and the film forming property is good.

次に、このようにして得られた支持膜を、膜中に残存する溶媒を除去するために熱水洗浄する。このときの熱水の温度は40℃以上100℃以下が好ましく、さらに好ましくは60℃以上95℃以下である。この範囲内であれば、支持膜の収縮度が大きくならず、透過水量が良好である。また、温度がこの範囲内であれば洗浄効果が十分である。
(2−2)分離機能層の形成工程
次に、複合半透膜を構成する分離機能層の形成工程を説明する。本発明の分離機能層の形成工程は、
(a)多官能アミンを含有する水溶液と、多官能酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒溶液とを用い、支持膜の表面で界面重縮合を行うことにより、架橋ポリアミドを形成するステップと、
(b)上記(a)で得られたポリアミドにフッ素原子をもつ化合物を接触させるステップと、を有する。また、分離機能層の形成工程は、さらに、
(c)上記(a)で得られたポリアミドに親水性高分子を接触させるステップと、
をさらに含んでもよい。上記ステップ(b)は、ステップ(a)の後であればよい。また、ステップ(c)は、ステップ(a)と(b)との間で行われることが好ましい。
Next, the support film thus obtained is washed with hot water in order to remove the solvent remaining in the film. The temperature of the hot water at this time is preferably 40 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 95 ° C. or lower. Within this range, the degree of contraction of the support membrane does not increase, and the amount of permeated water is good. Further, if the temperature is within this range, the cleaning effect is sufficient.
(2-2) Separation Function Layer Formation Step Next, a separation function layer forming step constituting the composite semipermeable membrane will be described. The step of forming the separation functional layer of the present invention is
(A) A step of forming a crosslinked polyamide by performing interfacial polycondensation on the surface of a support membrane using an aqueous solution containing a polyfunctional amine and an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide.
(B) The step includes contacting the polyamide obtained in (a) above with a compound having a fluorine atom. In addition, the process of forming the separation functional layer further
(C) The step of bringing the hydrophilic polymer into contact with the polyamide obtained in (a) above,
May be further included. The step (b) may be after the step (a). Further, the step (c) is preferably performed between the steps (a) and (b).

上記ステップ(a)はポリアミドを主成分とする層を形成し、その後のステップ(b)によりポリアミドの表面にフッ素原子をもつ化合物を主成分とする層が形成される。フッ素原子をもつ化合物は、分離機能を実質的に担う架橋ポリアミドをほとんど通過しないと考えられるため、ポリアミドの表面にフッ素原子をもつ化合物を主成分とする層が形成される。より好ましくは、上記ステップ(b)は、架橋ポリアミドとフッ素原子をもつ化合物を共有結合で導入するステップである。一方、上記ステップ(c)は親水性高分子を主成分とする層を形成する工程であり、ステップ(c)は、ステップ(b)の前に行うことで、ポリアミドを主成分とする第1の層と、親水性高分子を主成分とする第2の層と、フッ素原子をもつ化合物を主成分とする第3の層が形成され、分離機能層内部に親水性高分子、分離機能層表面にフッ素原子をもつ化合物を導入し、透水性低下を抑制しつつ、除去性能を向上させることができる。 In the above step (a), a layer containing a polyamide as a main component is formed, and in a subsequent step (b), a layer containing a compound having a fluorine atom as a main component is formed on the surface of the polyamide. Since it is considered that the compound having a fluorine atom hardly passes through the crosslinked polyamide which substantially carries out the separation function, a layer containing the compound having a fluorine atom as a main component is formed on the surface of the polyamide. More preferably, the step (b) is a step of introducing a compound having a crosslinked polyamide and a fluorine atom by a covalent bond. On the other hand, the step (c) is a step of forming a layer containing a hydrophilic polymer as a main component, and the step (c) is performed before the step (b) to be a first step containing a polyamide as a main component. Layer, a second layer containing a hydrophilic polymer as a main component, and a third layer containing a compound having a fluorine atom as a main component are formed, and the hydrophilic polymer and the separation functional layer are formed inside the separation functional layer. By introducing a compound having a fluorine atom on the surface, it is possible to improve the removal performance while suppressing the decrease in water permeability.

ステップ(a)において、多官能酸ハロゲン化物を溶解する有機溶媒としては、水と非混和性のものであって、支持膜を破壊しないものであり、かつ、架橋ポリアミドの生成反応を阻害しないものであればいずれであってもよい。代表例としては、液状の炭化水素、トリクロロトリフルオロエタンなどのハロゲン化炭化水素が挙げられる。オゾン層を破壊しない物質であることや入手のしやすさ、取り扱いの容易さ、取り扱い上の安全性を考慮すると、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ヘプタデカン、ヘキサデカン、シクロオクタン、エチルシクロヘキサン、1−オクテン、1−デセンなどの単体あるいはこれらの混合物が好ましく用いられる。 In step (a), the organic solvent that dissolves the polyfunctional acid halide is immiscible with water, does not destroy the support membrane, and does not inhibit the reaction for forming the crosslinked polyamide. Any of these may be used. Typical examples include liquid hydrocarbons and halogenated hydrocarbons such as trichlorotrifluoroethane. Considering that it is a substance that does not destroy the ozone layer, its availability, ease of handling, and safety in handling, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, heptadecane, hexadecane, and cyclooctane , Ethylcyclohexane, 1-octene, 1-decane and the like alone or mixtures thereof are preferably used.

多官能アミン水溶液や多官能酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒溶液には、両成分間の反応を妨害しないものであれば、必要に応じて、アシル化触媒や極性溶媒、酸捕捉剤、界面活性剤、酸化防止剤等の化合物が含まれていてもよい。 In an organic solvent solution containing a polyfunctional amine aqueous solution or a polyfunctional acid halide, an acylation catalyst, a polar solvent, an acid trapping agent, and surface activity are required as long as they do not interfere with the reaction between the two components. It may contain a compound such as an agent or an antioxidant.

界面重縮合を支持膜上で行うために、まず、多官能アミン水溶液で支持膜表面を被覆する。ここで、多官能アミンを含有する水溶液の濃度は、0.1重量%以上20重量%以下が好ましく、より好ましくは0.5重量%以上15重量%以下である。 In order to carry out interfacial polycondensation on the support membrane, the surface of the support membrane is first coated with a polyfunctional amine aqueous solution. Here, the concentration of the aqueous solution containing the polyfunctional amine is preferably 0.1% by weight or more and 20% by weight or less, and more preferably 0.5% by weight or more and 15% by weight or less.

多官能アミン水溶液で支持膜表面を被覆する方法としては、支持膜の表面がこの水溶液によって均一にかつ連続的に被覆されればよく、公知の塗布手段、例えば、水溶液を支持膜表面にコーティングする方法、支持膜を水溶液に浸漬する方法等で行えばよい。支持膜と多官能アミン水溶液との接触時間は、5秒以上10分以下の範囲内であることが好ましく、10秒以上3分以下の範囲内であるとさらに好ましい。次いで、過剰に塗布された水溶液を液切り工程により除去することが好ましい。液切りの方法としては、例えば膜面を垂直方向に保持して自然流下させる方法等がある。液切り後、膜面を乾燥させ、水溶液の水の全部あるいは一部を除去してもよい。 As a method of coating the surface of the support film with the polyfunctional amine aqueous solution, the surface of the support film may be uniformly and continuously coated with the aqueous solution, and a known coating means, for example, an aqueous solution is coated on the surface of the support film. It may be carried out by a method, a method of immersing the support film in an aqueous solution, or the like. The contact time between the support membrane and the polyfunctional amine aqueous solution is preferably in the range of 5 seconds or more and 10 minutes or less, and more preferably in the range of 10 seconds or more and 3 minutes or less. Next, it is preferable to remove the excessively applied aqueous solution by a liquid draining step. As a method of draining the liquid, for example, there is a method of holding the film surface in the vertical direction and allowing it to flow naturally. After draining the liquid, the membrane surface may be dried to remove all or part of the aqueous solution of water.

その後、多官能アミン水溶液で被覆した支持膜に、前述の多官能酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒溶液を塗布し、界面重縮合により架橋ポリアミドを形成させる。界面重縮合を実施する時間は、0.1秒以上3分以下が好ましく、0.1秒以上1分以下であるとより好ましい。 Then, an organic solvent solution containing the above-mentioned polyfunctional acid halide is applied to a support film coated with a polyfunctional amine aqueous solution, and a crosslinked polyamide is formed by interfacial polycondensation. The time for performing the interfacial polycondensation is preferably 0.1 seconds or more and 3 minutes or less, and more preferably 0.1 seconds or more and 1 minute or less.

有機溶媒溶液における多官能酸ハロゲン化物の濃度は、特に限定されないが、低すぎると活性層であるポリアミドの形成が不十分となり欠点になる可能性があり、高すぎるとコスト面から不利になるため、0.01重量%以上1.0重量%以下程度が好ましい。 The concentration of the polyfunctional acid halide in the organic solvent solution is not particularly limited, but if it is too low, the formation of the polyamide as the active layer may be insufficient, which may be a drawback, and if it is too high, it is disadvantageous in terms of cost. , 0.01% by weight or more and 1.0% by weight or less is preferable.

次に、反応後の有機溶媒溶液を液切り工程により除去することが好ましい。有機溶媒の除去は、例えば、膜を垂直方向に把持して過剰の有機溶媒を自然流下して除去する方法を用いることができる。この場合、垂直方向に把持する時間としては、1分以上5分以下であることが好ましく、1分以上3分以下であるとより好ましい。把持する時間が1分以上であることで目的の機能を有するポリアミドを得やすく、3分以下であることで有機溶媒の過乾燥による欠点の発生を抑制できるので、性能低下を抑制することができる。 Next, it is preferable to remove the organic solvent solution after the reaction by a draining step. For the removal of the organic solvent, for example, a method of grasping the membrane in the vertical direction and allowing the excess organic solvent to flow down naturally can be used. In this case, the time for gripping in the vertical direction is preferably 1 minute or more and 5 minutes or less, and more preferably 1 minute or more and 3 minutes or less. When the gripping time is 1 minute or more, it is easy to obtain a polyamide having a desired function, and when it is 3 minutes or less, the occurrence of defects due to overdrying of an organic solvent can be suppressed, so that performance deterioration can be suppressed. ..

次に、上述の方法により得られたポリアミドを、25℃以上90℃以下の範囲内で、1分以上60分以下熱水で洗浄処理することで、複合半透膜の溶質阻止性能や透過水量をより一層向上させることができる。ただし、熱水の温度が高すぎた場合、熱水洗浄処理後に急激に冷却すると耐薬品性が低下する。そのため、熱水洗浄は、25℃以上60℃以下の範囲内で行うことが好ましい。また、61℃以上90℃以下の高温で熱水洗浄処理する際には、熱水洗浄処理後は、緩やかに冷却することが好ましい。例えば、段階的に低い温度の熱水と接触させて室温まで冷却させる方法等がある。 Next, the polyamide obtained by the above method is washed with hot water for 1 minute or more and 60 minutes or less within the range of 25 ° C. or higher and 90 ° C. or lower to prevent the solute of the composite semipermeable membrane and the amount of permeated water. Can be further improved. However, if the temperature of the hot water is too high, the chemical resistance will decrease if it is cooled rapidly after the hot water cleaning treatment. Therefore, hot water washing is preferably performed in the range of 25 ° C. or higher and 60 ° C. or lower. Further, when the hot water washing treatment is performed at a high temperature of 61 ° C. or higher and 90 ° C. or lower, it is preferable to cool the hot water gently after the hot water washing treatment. For example, there is a method of gradually contacting with hot water having a low temperature to cool it to room temperature.

また、上記の熱水洗浄する工程において、熱水中に酸またはアルコールが含まれていてもよい。酸またはアルコールを含むことで、ポリアミドにおける水素結合の形成をより制御しやすくなる。酸としては、塩酸、硫酸、リン酸などの無機酸や、クエン酸、シュウ酸などの有機酸などが挙げられる。酸の濃度は、pH2以下となるように調整することが好ましく、pH1以下であるとより好ましい。アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどの1価アルコールや、エチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコールが挙げられる。アルコールの濃度は、好ましくは10重量%以上100重量%以下であり、より好ましくは10重量%以上50重量%以下である。 Further, in the above-mentioned step of washing with hot water, acid or alcohol may be contained in the hot water. The inclusion of an acid or alcohol makes it easier to control the formation of hydrogen bonds in the polyamide. Examples of the acid include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid, and organic acids such as citric acid and oxalic acid. The acid concentration is preferably adjusted to pH 2 or less, and more preferably pH 1 or less. Examples of the alcohol include monohydric alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol and isopropyl alcohol, and polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin. The concentration of alcohol is preferably 10% by weight or more and 100% by weight or less, and more preferably 10% by weight or more and 50% by weight or less.

ステップ(b)では、フッ素原子をもつ化合物をポリアミド表面に導入する。前述のように、弱い結合や相互作用で導入すると薬液洗浄等により容易に脱離するため、共有結合で導入されていることが好ましい。 In step (b), a compound having a fluorine atom is introduced into the surface of the polyamide. As described above, when introduced by a weak bond or interaction, it is easily desorbed by washing with a chemical solution or the like, so that it is preferably introduced by a covalent bond.

導入されるフッ素原子をもつ化合物の構造、種類等については、上述したとおりである。 The structure, type, etc. of the compound having a fluorine atom to be introduced are as described above.

この工程として、フッ素原子をもつ化合物を含む溶液を、ポリアミド表面に接触させる方法が好適に用いられる。このとき、ポリアミド表面の官能基と、フッ素原子をもつ化合物に含まれる官能基とが反応によって共有結合を形成させることができる。分離機能層にフッ素原子をもつ化合物を含む溶液を接触させる方法は特に限定されず、例えば、複合半透膜全体をフッ素原子をもつ化合物を含む溶液中に浸漬してもよいし、フッ素原子をもつ化合物を含む溶液を複合半透膜表面にスプレーしてもよく、ポリアミドとフッ素原子をもつ化合物が接触するのであれば、その方法は限定されない。 As this step, a method of bringing a solution containing a compound having a fluorine atom into contact with the surface of the polyamide is preferably used. At this time, the functional group on the surface of the polyamide and the functional group contained in the compound having a fluorine atom can form a covalent bond by a reaction. The method of contacting the separation functional layer with the solution containing the compound having a fluorine atom is not particularly limited. For example, the entire composite semipermeable membrane may be immersed in the solution containing the compound having a fluorine atom, or the fluorine atom may be immersed. A solution containing the compound having a compound may be sprayed on the surface of the composite semipermeable membrane, and the method is not limited as long as the polyamide and the compound having a fluorine atom come into contact with each other.

ポリアミド表面に接触させるフッ素原子をもつ化合物は単独であっても数種混合して用いてもよい。 The compound having a fluorine atom to be brought into contact with the surface of the polyamide may be used alone or in combination of several kinds.

フッ素原子をもつ化合物は、重量濃度で100ppm以上10,000ppm以下の溶液として使用するのが好ましい。フッ素原子をもつ化合物の濃度が100ppm以上であれば、ポリアミド上にフッ素原子をもつ化合物の層を十分に形成させることができる。一方で、10,000ppmを超えるとフッ素原子をもつ化合物の層が厚くなるため、造水量が低下する。より好ましくは200ppm以上7,000ppm以下、さらに好ましくは500ppm以上5,000ppm以下である。 The compound having a fluorine atom is preferably used as a solution having a weight concentration of 100 ppm or more and 10,000 ppm or less. When the concentration of the compound having a fluorine atom is 100 ppm or more, a layer of the compound having a fluorine atom can be sufficiently formed on the polyamide. On the other hand, if it exceeds 10,000 ppm, the layer of the compound having a fluorine atom becomes thick, so that the amount of water produced decreases. It is more preferably 200 ppm or more and 7,000 ppm or less, and further preferably 500 ppm or more and 5,000 ppm or less.

また、フッ素原子をもつ化合物の溶液には必要に応じて他の化合物を混合することもできる。例えば、カルボキシ基を有するフッ素原子をもつ化合物を用い、ポリアミド表面のアミノ基と反応させてアミド結合を形成させる際や、ヒドロキシ基を有するフッ素原子をもつ化合物を用い、ポリアミド表面のカルボキシ基と反応させてエステル結合を形成させる際に縮合剤を添加してもよい。縮合剤とはカルボキシ基を活性化させ、アミノ基またはヒドロキシ基との縮合反応を進行する化合物を指す。水中でカルボキシ基の活性化が可能な化合物として、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、1,3−ビス(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イルメチル)カルボジイミド、及び4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリド(以下、DMT−MMという)が挙げられる。これらの化合物の中でも、縮合反応時の安定性、及び縮合反応後の副生成物の毒性の低さなどから、DMT−MMが特に好ましく用いられる。 Further, other compounds can be mixed with the solution of the compound having a fluorine atom, if necessary. For example, when a compound having a fluorine atom having a carboxy group is used and reacted with an amino group on the surface of polyamide to form an amide bond, or when a compound having a fluorine atom having a hydroxy group is used and reacted with a carboxy group on the surface of polyamide. A condensing agent may be added when forming an ester bond. The condensing agent refers to a compound that activates a carboxy group and proceeds with a condensation reaction with an amino group or a hydroxy group. Compounds capable of activating the carboxy group in water include 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride and 1,3-bis (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-). Examples thereof include ylmethyl) carbodiimide and 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazine-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride (hereinafter referred to as DMT-MM). Among these compounds, DMT-MM is particularly preferably used because of its stability during the condensation reaction and low toxicity of by-products after the condensation reaction.

フッ素原子をもつ化合物と縮合剤とを含む溶液中の縮合剤の濃度は、活性化させるカルボキシ基濃度より高ければ特に限定されず、反応性基との縮合に十分な効果を得ることができる。 The concentration of the condensing agent in the solution containing the compound having a fluorine atom and the condensing agent is not particularly limited as long as it is higher than the concentration of the carboxy group to be activated, and a sufficient effect can be obtained for condensation with the reactive group.

ステップ(c)では、親水性高分子をポリアミド表面に導入する。親水性高分子もフッ素原子をもつ化合物同様、弱い結合や相互作用で導入すると薬液洗浄等により容易に脱離するため、共有結合で導入されていることが好ましい。 In step (c), a hydrophilic polymer is introduced into the polyamide surface. Like the compound having a fluorine atom, the hydrophilic polymer is easily desorbed by chemical washing or the like when introduced by a weak bond or interaction, so that it is preferably introduced by a covalent bond.

導入される親水性高分子の構造、種類等については、上述したとおりである。 The structure, type, etc. of the hydrophilic polymer to be introduced are as described above.

この工程として、親水性高分子を含む水溶液を、ポリアミド表面に接触させる方法が好適に用いられる。このとき、ポリアミド表面の官能基と、親水性高分子に含まれる官能基とが反応によって共有結合を形成させることができる。分離機能層に親水性高分子を含む水溶液を接触させる方法は特に限定されず、例えば、複合半透膜全体を親水性高分子を含む水溶液中に浸漬してもよいし、親水性高分子を含む水溶液を複合半透膜表面にスプレーしてもよく、ポリアミドと親水性高分子が接触するのであれば、その方法は限定されない。 As this step, a method of bringing an aqueous solution containing a hydrophilic polymer into contact with the surface of the polyamide is preferably used. At this time, the functional group on the surface of the polyamide and the functional group contained in the hydrophilic polymer can form a covalent bond by a reaction. The method of bringing the aqueous solution containing the hydrophilic polymer into contact with the separation functional layer is not particularly limited. For example, the entire composite semipermeable membrane may be immersed in the aqueous solution containing the hydrophilic polymer, or the hydrophilic polymer may be used. The aqueous solution containing the mixture may be sprayed on the surface of the composite semipermeable membrane, and the method is not limited as long as the polyamide and the hydrophilic polymer come into contact with each other.

ポリアミド表面に接触させる親水性高分子は単独であっても数種混合して用いてもよい。 The hydrophilic polymer to be brought into contact with the surface of the polyamide may be used alone or in combination of several kinds.

親水性高分子は、重量濃度で10ppm以上10,000ppm以下の水溶液として使用するのが好ましい。親水性高分子の濃度が10ppm以上であれば、ポリアミド上に親水性高分子の層を十分に形成させることができる。一方で、10,000ppmを超えると親水性高分子の層が厚くなるため、造水量が低下する。より好ましくは20ppm以上7,000ppm以下、さらに好ましくは50ppm以上5,000ppm以下である。 The hydrophilic polymer is preferably used as an aqueous solution having a weight concentration of 10 ppm or more and 10,000 ppm or less. When the concentration of the hydrophilic polymer is 10 ppm or more, a layer of the hydrophilic polymer can be sufficiently formed on the polyamide. On the other hand, if it exceeds 10,000 ppm, the layer of the hydrophilic polymer becomes thick, so that the amount of water produced decreases. It is more preferably 20 ppm or more and 7,000 ppm or less, and further preferably 50 ppm or more and 5,000 ppm or less.

また、親水性高分子の水溶液には必要に応じて他の化合物を混合することもできる。例えば、カルボキシ基を有する親水性高分子を用い、ポリアミド表面のアミノ基と反応させてアミド結合を形成させる際や、アミノ基を有する親水性高分子を用い、ポリアミド表面のカルボキシ基と反応させてエステル結合を形成させる際に縮合剤を添加してもよい。縮合剤は前述のものを好適に用いることができる。 Further, other compounds can be mixed with the aqueous solution of the hydrophilic polymer, if necessary. For example, when a hydrophilic polymer having a carboxy group is used and reacted with an amino group on the surface of the polyamide to form an amide bond, or when a hydrophilic polymer having an amino group is used and reacted with a carboxy group on the surface of the polyamide. A condensing agent may be added when forming the ester bond. As the condensing agent, the above-mentioned one can be preferably used.

親水性高分子と縮合剤とを含む水溶液のpHは2以上12以下であることが好ましい。水溶液のpHを上記範囲内とすることで、酸やアルカリによる膜の劣化を抑制し、複合半透膜の塩除去性能を維持することが出来る。また、親水性高分子がカルボキシ基等の酸性基を多く有する場合は、ポリアミド中のカルボキシ基の解離で生じた負荷電によってポリアミドと親水性高分子の接触頻度が低下するため、より好ましくはpH6以下、さらに好ましくはpH5以下である。一方、親水性高分子がアミノ基等の塩基性基を多く含む場合は、アミノ基の求核性を向上させるため、より好ましくはpH9以上、さらに好ましくはpH10以上である。 The pH of the aqueous solution containing the hydrophilic polymer and the condensing agent is preferably 2 or more and 12 or less. By setting the pH of the aqueous solution within the above range, deterioration of the membrane due to acid or alkali can be suppressed, and the salt removal performance of the composite semipermeable membrane can be maintained. Further, when the hydrophilic polymer has many acidic groups such as carboxy groups, the frequency of contact between the polyamide and the hydrophilic polymer decreases due to the load electric force generated by the dissociation of the carboxy groups in the polyamide, so that pH 6 is more preferable. Hereinafter, the pH is more preferably 5 or less. On the other hand, when the hydrophilic polymer contains a large amount of basic groups such as amino groups, the pH is more preferably 9 or more, still more preferably 10 or more in order to improve the nucleophilicity of the amino groups.

その他の化合物として、ポリアミド表面と親水性高分子の反応を促進するため、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、リン酸ナトリウムなどのアルカリ性金属化合物を添加してもよい。また、ポリアミド中に残存する、水と非混和性の有機溶媒や、多官能酸ハロゲン化物や多官能アミン化合物などのモノマー、及びこれらモノマーの反応で生じたオリゴマーなどを除去するために、ドデシル硫酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸ナトリウムなどの界面活性剤を添加することも好ましい。
3.複合半透膜の利用
本発明の複合半透膜は、プラスチックネットなどの原水流路材と、トリコットなどの透過水流路材と、必要に応じて耐圧性を高めるためのフィルムと共に、多数の孔を穿設した筒状の集水管の周りに巻回され、スパイラル型の複合半透膜エレメントとして好適に用いられる。さらに、このエレメントを直列または並列に接続して圧力容器に収納した複合半透膜モジュールとすることもできる。
As other compounds, alkaline metal compounds such as sodium carbonate, sodium hydroxide, and sodium phosphate may be added in order to promote the reaction between the polyamide surface and the hydrophilic polymer. Further, in order to remove the organic solvent immiscible with water, the monomers such as polyfunctional acid halides and polyfunctional amine compounds, and the oligomers generated by the reaction of these monomers remaining in the polyamide, dodecyl sulfate It is also preferable to add a surfactant such as sodium or sodium benzenesulfonate.
3. 3. Utilization of Composite Semipermeable Membrane The composite semipermeable membrane of the present invention has a large number of holes together with a raw water flow path material such as a plastic net, a permeation water flow path material such as a tricot, and a film for increasing pressure resistance as required. Is wound around a tubular water collecting pipe, and is suitably used as a spiral type composite semipermeable membrane element. Further, the elements can be connected in series or in parallel to form a composite semipermeable membrane module housed in a pressure vessel.

また、上記の複合半透膜やそのエレメント、モジュールは、それらに原水を供給するポンプや、その原水を前処理する装置などと組み合わせて、流体分離装置を構成することができる。この分離装置を用いることにより、原水を飲料水などの透過水と膜を透過しなかった濃縮水とに分離して、目的にあった水を得ることができる。 In addition, the above-mentioned composite semipermeable membrane, its elements, and modules can be combined with a pump for supplying raw water to them, a device for pretreating the raw water, and the like to form a fluid separation device. By using this separation device, raw water can be separated into permeated water such as drinking water and concentrated water that has not permeated the membrane, and water suitable for the purpose can be obtained.

流体分離装置の操作圧力は高い方が塩除去率は向上するが、運転に必要なエネルギーも増加すること、また、複合半透膜の耐久性を考慮すると、複合半透膜に被処理水を透過する際の操作圧力は0.1MPa以上、10MPa以下が好ましい。供給水温度は高くなると塩除去率が低下するが、低くなるに従い膜透過流束も減少するので、5℃以上、45℃以下が好ましい。また、供給水pHは、高くなると海水などの高塩濃度の供給水の場合、マグネシウムなどのスケールが発生する恐れがあり、また、高pH運転による膜の劣化が懸念されるため、中性領域での運転が好ましい。 The higher the operating pressure of the fluid separator, the higher the salt removal rate, but the energy required for operation also increases, and considering the durability of the composite semipermeable membrane, water to be treated is applied to the composite semipermeable membrane. The operating pressure for permeation is preferably 0.1 MPa or more and 10 MPa or less. The salt removal rate decreases as the supply water temperature increases, but the membrane permeation flux also decreases as the temperature decreases, so 5 ° C or higher and 45 ° C or lower are preferable. Further, when the pH of the supply water becomes high, in the case of supply water having a high salt concentration such as seawater, scales such as magnesium may be generated, and there is a concern that the membrane may be deteriorated due to high pH operation. It is preferable to operate in.

本発明に係る複合半透膜によって処理される原水としては、海水、かん水、排水等の500mg/L〜100g/LのTDS(Total Dissolved Solids:総溶解固形分)を含有する液状混合物が挙げられる。一般に、TDSは総溶解固形分量を指し、「質量÷体積」あるいは「重量比」で表される。定義によれば、0.45ミクロンのフィルターで濾過した溶液を39.5〜40.5℃の温度で蒸発させた残留物の重さから算出できるが、より簡便には実用塩分(S)から換算する。 Examples of the raw water treated by the composite semipermeable membrane according to the present invention include liquid mixtures containing 500 mg / L to 100 g / L of TDS (Total Dissolved Solids) such as seawater, brackish water, and wastewater. .. Generally, TDS refers to the total amount of dissolved solids and is expressed as "mass ÷ volume" or "weight ratio". According to the definition, it can be calculated from the weight of the residue obtained by evaporating the solution filtered through the 0.45 micron filter at a temperature of 39.5 to 40.5 ° C., but more simply from the practical salinity (S). Convert.

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
(NaCl除去率)
複合半透膜に、温度25℃、pH7、塩化ナトリウム濃度32,000ppmに調整した評価水を操作圧力5.5MPaで供給して膜ろ過処理を行なった。供給水および透過水の電気伝導度を東亜電波工業株式会社製電気伝導度計で測定して、それぞれの実用塩分、すなわちNaCl濃度を得た。こうして得られたNaCl濃度および下記式に基づいて、NaCl除去率を算出した。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(NaCl removal rate)
Evaluation water adjusted to a temperature of 25 ° C., pH 7 and a sodium chloride concentration of 32,000 ppm was supplied to the composite semipermeable membrane at an operating pressure of 5.5 MPa to perform a membrane filtration treatment. The electric conductivity of the supplied water and the permeated water was measured with an electric conductivity meter manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd. to obtain the respective practical salt content, that is, the NaCl concentration. The NaCl removal rate was calculated based on the NaCl concentration thus obtained and the following formula.

NaCl除去率(%)=100×{1−(透過水中のNaCl濃度/供給水中のNaCl濃度)}
(ホウ素除去率)
前項の試験において、供給水および透過水中のホウ素濃度をICP発光分析装置で分析し、次の式から求めた。
NaCl removal rate (%) = 100 × {1- (NaCl concentration in permeated water / NaCl concentration in feed water)}
(Boron removal rate)
In the test of the previous section, the boron concentration in the supplied water and the permeated water was analyzed by an ICP emission spectrometer and calculated from the following formula.

ホウ素除去率(%)=100×{1−(透過水中のホウ素濃度/供給水中のホウ素濃度)

(透過水量)
前項の試験において、供給水(NaCl水溶液)の膜透過水量を測定し、膜面1平方メートル当たり、1日の透水量(立方メートル)に換算した値を膜透過流束(m/m/日)とした。
(水接触角測定)
複合半透膜を40℃で12時間真空乾燥させ、接触角測定装置(協和界面科学株式会社製DM−301)を用いて、分離膜機能層に付着している気泡接触角を測定した。測定は、水滴が0.5〜2.0μLのものを対象としてN=3回で測定した。このとき、水滴の供給はシリンジ針を用いて行った。各比較例、実施例で作製した複合半透膜の水接触角は表1に示す値であった。
(X線光電子分光測定)
X線光電子分光測定は以下の手順で行うことができる。得られた複合半透膜を室温・真空下で乾燥し、X線光電子分光測定によるワイドスキャン分析にて、0eV以上1400eV以下の範囲に検出される元素の組成分析をおこなった。米国SSI社製X線光電子分光測定装置SSX−100を用い、励起X線としてアルミニウム Kα1線、Kα2線(1486.6eV)、X線出力を10kV 20mV、光電子脱出角度を30°の条件で測定し、異なる膜位置での測定を3回繰り返し行い、その平均値を測定値とした。
(複合半透膜の作製)
(比較例1)
長繊維からなるポリエステル不織布(通気度2.0cc/cm/sec)上にポリスルホン(PSf)の15.0重量%DMF溶液を25℃の条件下でキャストし、ただちに純水中に浸漬して5分間放置することによって、多孔性支持層の厚みが40μmである支持膜を作製した。
Boron removal rate (%) = 100 × {1- (boron concentration in permeated water / boron concentration in feed water)
}
(Amount of permeated water)
In the test of the previous section, the amount of water permeated through the membrane of the supplied water (Aqueous NaCl solution) was measured, and the value converted to the amount of water permeated per day (cubic meter) per square meter of the membrane surface was converted into the permeated membrane flux (m 3 / m 2 / day). ).
(Water contact angle measurement)
The composite semipermeable membrane was vacuum-dried at 40 ° C. for 12 hours, and the bubble contact angle adhering to the separation membrane functional layer was measured using a contact angle measuring device (DM-301 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). The measurement was carried out at N = 3 times for those having 0.5 to 2.0 μL of water droplets. At this time, the water droplets were supplied using a syringe needle. The water contact angles of the composite semipermeable membranes prepared in each Comparative Example and Example were the values shown in Table 1.
(X-ray photoelectron spectroscopy)
X-ray photoelectron spectroscopy can be performed by the following procedure. The obtained composite semipermeable membrane was dried at room temperature and under vacuum, and the composition of the elements detected in the range of 0 eV or more and 1400 eV or less was analyzed by wide scan analysis by X-ray photoelectron spectroscopy. Using the X-ray photoelectron spectroscopy measuring device SSX-100 manufactured by SSI of the United States, aluminum Kα1 line and Kα2 line (1486.6 eV) were measured as excitation X-rays, the X-ray output was 10 kV 20 mV, and the photoelectron escape angle was 30 °. , The measurement at different film positions was repeated three times, and the average value was taken as the measured value.
(Preparation of composite semipermeable membrane)
(Comparative Example 1)
A 15.0 wt% DMF solution of polysulfone (PSf) was cast on a polyester non-woven fabric (breathability 2.0 cc / cm 2 / sec) made of long fibers under the condition of 25 ° C., and immediately immersed in pure water. By leaving it to stand for 5 minutes, a support film having a porous support layer having a thickness of 40 μm was prepared.

次に、この支持膜を2.8重量%のm−PDA水溶液に浸漬した後、余分な水溶液を除去し、さらに0.14重量%のTMCとなるように溶解したn−デカン溶液を多孔性支持層の表面が完全に濡れるように塗布した。次に膜から余分な溶液を除去するために、膜を垂直にして液切りを行って、送風機を使い25℃の空気を吹き付けて乾燥させた後、80℃の純水で洗浄した。このようにして得られた複合半透膜の膜性能を測定したところ、表1に示す値であった。
(比較例2)
比較例1で得られた複合半透膜を、1H,1H−ヘプタフルオロブチルアミンを1500ppmとなるよう調整した溶液に25℃で1時間接触させ、送風機を使い25℃の空気を吹き付けて乾燥させた後、水洗し、比較例2の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(比較例3)
比較例1で得られた複合半透膜を、1H,1H−トリデカフルオロヘプチルアミン
を30000ppmとなるよう調整した溶液に25℃で1時間接触させ、送風機を使い25℃の空気を吹き付けて乾燥させた後、水洗し、比較例3の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(比較例4)
比較例1で得られた複合半透膜を、パーフルオロヘキサン酸を6000ppm、ポリアクリル酸を400ppm、DMT−MMを12000ppmとなるよう調整した溶液に、25℃で1時間接触させた後、水洗し、比較例4の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(比較例5)
ハンツマン社JEFFAMINE(ED−2003)を水中に溶解させ、パーフルオロブトキシエトキシアセチルフルオライドを同じモル比となるよう投入し、25℃で1時間攪拌して反応液Aを得た。前記反応液Aをポリマー重量10000ppmとなるよう調整した溶液に、比較例1で得られた複合半透膜を、25℃で1時間接触させた後、水洗し、比較例5の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(比較例6)
ポリエチレンイミン(Mw70,000)2500ppm、パーフルオロ−3,6,9−トリオキサウンデカン−1,11−ジオイックアシッド5000ppmを水中に溶解させ、DMT−MM5000ppmとなるよう投入し、25℃で1時間攪拌して反応液Bを得た。前記反応液BにDMT−MMを1000ppmとなるよう投入し、比較例1で得られた複合半透膜を、25℃で1時間接触させた後、水洗し、比較例6の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(比較例7)
比較例1で得られた複合半透膜を、ポリアクリル酸を150ppm、DMT−MMを1500ppmとなるよう調整した溶液に、25℃で1時間接触させた後、水洗し、比較例7の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(比較例8)
比較例1で得られた複合半透膜を、ポリエチレンイミンを100ppm、DMT−MMを1500ppmとなるよう調整した溶液に、25℃で1時間接触させた後、水洗し、比較例8の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(比較例9)
比較例7で得られた複合半透膜を、1H,1H−ヘプタフルオロブチルアミンを1000ppm、DMT−MMを3000ppmとなるよう調整した溶液に、25℃で1時間接触させた後、水洗し、比較例9の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(比較例10)
比較例7で得られた複合半透膜を、1H,1H−トリデカフルオロヘプチルアミン
を8000ppm、DMT−MMを10000ppmとなるよう調整した溶液に、25℃で1時間接触させた後、水洗し、比較例10の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(実施例1)
比較例1で得られた複合半透膜を、1H,1H−ヘプタフルオロブチルアミンを3000ppmとなるよう調整した溶液に25℃で1時間接触させ、送風機を使い25℃の空気を吹き付けて乾燥させた後、水洗し、実施例1の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(実施例2)
比較例1で得られた複合半透膜を、1H,1H−トリデカフルオロヘプチルアミンを6000ppmとなるよう調整した溶液に25℃で1時間接触させ、送風機を使い25℃の空気を吹き付けて乾燥させた後、水洗し、実施例2の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(実施例3)
比較例1で得られた複合半透膜を、1H,1H−トリデカフルオロヘプチルアミンを20000ppmとなるよう調整した溶液に25℃で1時間接触させ、送風機を使い25℃の空気を吹き付けて乾燥させた後、水洗し、実施例3の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(実施例4)
比較例7で得られた複合半透膜を、1H,1H−ヘプタフルオロブチルアミンを2000ppm、DMT−MMを5000ppmとなるよう調整した溶液に、25℃で1時間接触させた後、水洗し、実施例4の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(実施例5)
比較例7で得られた複合半透膜を、1H,1H−トリデカフルオロヘプチルアミンを5000ppm、DMT−MMを10000ppmとなるよう調整した溶液に、25℃で1時間接触させた後、水洗し、実施例5の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(実施例6)
比較例7で得られた複合半透膜を、1H,1H−トリデカフルオロヘプチルアミンを10000ppm、DMT−MMを20000ppmとなるよう調整した溶液に、25℃で1時間接触させた後、水洗し、実施例6の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(実施例7)
比較例7で得られた複合半透膜を、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9−トリオキサデカン−1−オールを8000ppm、DMT−MMを15000ppmとなるよう調整した溶液に、25℃で1時間接触させた後、水洗し、実施例7の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
(実施例8)
比較例8で得られた複合半透膜を、パーフルオロヘキサン酸を5000ppm、DMT−MMを10000ppmとなるよう調整した溶液に、25℃で1時間接触させた後、水洗し、実施例8の複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価したところ、膜性能は表1に示す値であった。
Next, after immersing this support membrane in a 2.8% by weight m-PDA aqueous solution, the excess aqueous solution was removed, and the n-decane solution dissolved so as to have a TMC of 0.14% by weight was made porous. It was applied so that the surface of the support layer was completely wet. Next, in order to remove the excess solution from the membrane, the membrane was vertically drained, blown with air at 25 ° C. for drying, and then washed with pure water at 80 ° C. When the membrane performance of the composite semipermeable membrane thus obtained was measured, it was the value shown in Table 1.
(Comparative Example 2)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 was brought into contact with a solution prepared to have 1H, 1H-heptafluorobutylamine at 1500 ppm for 1 hour at 25 ° C., and air was blown at 25 ° C. to dry it using a blower. Then, it was washed with water to obtain a composite semipermeable membrane of Comparative Example 2. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Comparative Example 3)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 is brought into contact with a solution prepared by adjusting 1H, 1H-tridecafluoroheptylamine to 30000 ppm at 25 ° C. for 1 hour, and dried by blowing air at 25 ° C. using a blower. After that, it was washed with water to obtain a composite semipermeable membrane of Comparative Example 3. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Comparative Example 4)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 is brought into contact with a solution adjusted to have perfluorohexanoic acid at 6000 ppm, polyacrylic acid at 400 ppm, and DMT-MM at 12000 ppm for 1 hour at 25 ° C., and then washed with water. Then, the composite semipermeable membrane of Comparative Example 4 was obtained. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Comparative Example 5)
JEFFAMINE (ED-2003) manufactured by Huntsman Co., Ltd. was dissolved in water, perfluorobutoxyethoxyacetylfluoride was added so as to have the same molar ratio, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 1 hour to obtain a reaction solution A. The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 was brought into contact with a solution prepared by adjusting the reaction solution A to a polymer weight of 10000 ppm at 25 ° C. for 1 hour, washed with water, and the composite semipermeable membrane of Comparative Example 5 was washed. Got When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Comparative Example 6)
Polyethylenimine (Mw70,000) 2500 ppm and perfluoro-3,6,9-trioxaundecane-1,11-dioic acid 5000 ppm were dissolved in water and added to DMT-MM 5000 ppm for 1 hour at 25 ° C. The mixture was stirred to obtain a reaction solution B. DMT-MM was added to the reaction solution B at a concentration of 1000 ppm, and the composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 was contacted at 25 ° C. for 1 hour, washed with water, and the composite semipermeable membrane of Comparative Example 6 was washed. Got When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Comparative Example 7)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 was brought into contact with a solution adjusted so that polyacrylic acid was 150 ppm and DMT-MM was 1500 ppm at 25 ° C. for 1 hour, and then washed with water, and the composite of Comparative Example 7 was combined. A semipermeable membrane was obtained. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Comparative Example 8)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 was contacted with a solution adjusted to have polyethyleneimine at 100 ppm and DMT-MM at 1500 ppm at 25 ° C. for 1 hour, washed with water, and the composite semipermeable membrane of Comparative Example 8 was washed. A semipermeable membrane was obtained. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Comparative Example 9)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 7 was contacted with a solution adjusted to have 1H, 1H-heptafluorobutylamine at 1000 ppm and DMT-MM at 3000 ppm for 1 hour at 25 ° C., washed with water, and compared. The composite semipermeable membrane of Example 9 was obtained. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Comparative Example 10)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 7 was contacted with a solution adjusted to have 1H, 1H-tridecafluoroheptylamine at 8000 ppm and DMT-MM at 10000 ppm for 1 hour at 25 ° C., and then washed with water. , A composite semipermeable membrane of Comparative Example 10 was obtained. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Example 1)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 was brought into contact with a solution prepared to have 1H, 1H-heptafluorobutylamine at 3000 ppm for 1 hour at 25 ° C., and air was blown at 25 ° C. to dry it using a blower. After that, it was washed with water to obtain a composite semipermeable membrane of Example 1. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Example 2)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 is brought into contact with a solution prepared by adjusting 1H, 1H-tridecafluoroheptylamine to 6000 ppm at 25 ° C. for 1 hour, and dried by blowing air at 25 ° C. using a blower. After that, it was washed with water to obtain a composite semipermeable membrane of Example 2. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Example 3)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 is brought into contact with a solution prepared by adjusting 1H, 1H-tridecafluoroheptylamine to 20000 ppm at 25 ° C. for 1 hour, and dried by blowing air at 25 ° C. using a blower. After that, it was washed with water to obtain a composite semipermeable membrane of Example 3. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Example 4)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 7 was contacted with a solution adjusted to have 1H, 1H-heptafluorobutylamine at 2000 ppm and DMT-MM at 5000 ppm for 1 hour at 25 ° C., washed with water, and carried out. The composite semipermeable membrane of Example 4 was obtained. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Example 5)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 7 was contacted with a solution adjusted to have 1H, 1H-tridecafluoroheptylamine at 5000 ppm and DMT-MM at 10000 ppm for 1 hour at 25 ° C., and then washed with water. , A composite semipermeable membrane of Example 5 was obtained. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Example 6)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 7 was contacted with a solution adjusted to 1H, 1H-tridecafluoroheptylamine at 10000 ppm and DMT-MM at 20000 ppm for 1 hour at 25 ° C., and then washed with water. , A composite semipermeable membrane of Example 6 was obtained. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Example 7)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 7 was added to a solution prepared so that 1H, 1H-perfluoro-3,6,9-trioxadecane-1-ol was 8000 ppm and DMT-MM was 15000 ppm. After contacting at ° C. for 1 hour, the mixture was washed with water to obtain a composite semipermeable membrane of Example 7. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.
(Example 8)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 8 was brought into contact with a solution adjusted to have perfluorohexanoic acid at 5000 ppm and DMT-MM at 10000 ppm at 25 ° C. for 1 hour, and then washed with water. A composite semipermeable membrane was obtained. When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated, the membrane performance was the value shown in Table 1.

以上のように、本発明の複合半透膜は、高い除去性と透水性を両立することができる。 As described above, the composite semipermeable membrane of the present invention can achieve both high removability and water permeability.

本発明の複合半透膜を用いれば、原水を飲料水などの透過水と膜を透過しなかった濃縮水とに分離して、目的にあった水を得ることができる。本発明の複合半透膜は、特に、かん水または海水の脱塩に好適に用いることができる。 By using the composite semipermeable membrane of the present invention, raw water can be separated into permeated water such as drinking water and concentrated water that has not permeated the membrane to obtain water suitable for the purpose. The composite semipermeable membrane of the present invention can be particularly preferably used for desalination of brine or seawater.

Claims (4)

基材および多孔性支持層を含む支持膜と、前記多孔性支持層上に設けられた分離機能層を有する複合半透膜であって、前記分離機能層が多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重合物である架橋ポリアミドと、フッ素原子をもつ化合物を有し、下記(A)、(B)を満たす複合半透膜。
(A)前記複合半透膜の前記分離機能層側において、空気中における水の接触角が70°以上100°以下である。
(B)前記複合半透膜の前記分離機能層側からX線を照射することで行われるX線光電子分光測定において、測定される元素中のフッ素原子の割合が8%以上15%以下である。
A composite semipermeable membrane having a support membrane including a base material and a porous support layer and a separation functional layer provided on the porous support layer, wherein the separation functional layer is a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide. A composite semipermeable membrane having a crosslinked polyamide which is a polymer of the above and a compound having a fluorine atom and satisfying the following (A) and (B).
(A) The contact angle of water in air on the separation function layer side of the composite semipermeable membrane is 70 ° or more and 100 ° or less.
(B) In the X-ray photoelectron spectroscopy measurement performed by irradiating X-rays from the separation function layer side of the composite semipermeable membrane, the ratio of fluorine atoms in the measured element is 8% or more and 15% or less. ..
前記フッ素原子をもつ化合物が前記架橋ポリアミドと化学結合されている
請求項1に記載の複合半透膜。
The composite semipermeable membrane according to claim 1, wherein the compound having a fluorine atom is chemically bonded to the crosslinked polyamide.
前記分離機能層が多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重合物である架橋ポリアミドを有する第1の層と、親水性高分子を有する第2の層と、フッ素原子をもつ化合物を有する第3の層からなることを特徴とする
請求項1に記載の複合半透膜。
The separation functional layer has a first layer having a crosslinked polyamide which is a polymer of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, a second layer having a hydrophilic polymer, and a compound having a fluorine atom. The composite semipermeable membrane according to claim 1, wherein the composite semipermeable membrane is composed of three layers.
前記親水性高分子を有する第2の層とフッ素原子をもつ化合物を有する第3の層が異なる組成であることを特徴とする
請求項3に記載の複合半透膜。
The composite semipermeable membrane according to claim 3, wherein the second layer having a hydrophilic polymer and the third layer having a compound having a fluorine atom have different compositions.
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