JP2022011547A - Separation membrane and method for producing the same - Google Patents

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正志 鵜澤
Masashi Uzawa
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Abstract

To provide a separation membrane which has a high permeated water amount and is usable for a long period, and a method for producing the same.SOLUTION: A separation membrane has a filtration film and a polymer layer formed on the surface of the filtration film. The polymer layer contains a polymer having an acidic group and a basic compound, and an ion exchange capacity of the polymer layer is more than 2 milli-equivalent/g. A method for producing a separation membrane having a filtration film includes a step of treating the surface of the filtration film using a composition containing a polymer having an acidic group and a basic compound.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、分離膜及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a separation membrane and a method for producing the same.

逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜等の分離膜を用いる膜分離技術は、飲料水の製造分野、半導体等の洗浄用の超純水の製造分野、浄水処理や排水処理等の水処理分野など、様々な分野で利用されている。
このような用途に用いられる分離膜としては、数多くのポリマー材料を用いたものが研究され、様々な膜が開発されている。
例えば、高い透水量を有する分離膜として、多孔性支持膜層と分離活性層とを含み、分離活性層の表面にアニオン系の親水性基を有する有機重合体層を形成した逆浸透複合膜が提案されている(特許文献1参照)。
Membrane separation technology using separation membranes such as reverse osmosis membranes, ultrafiltration membranes, and precision filtration membranes is used in the fields of drinking water, ultrapure water for cleaning semiconductors, and water for water purification and wastewater treatment. It is used in various fields such as the processing field.
As separation membranes used for such applications, those using a large number of polymer materials have been studied, and various membranes have been developed.
For example, a reverse osmosis composite membrane containing a porous support membrane layer and a separation active layer as a separation membrane having a high water permeability and having an organic polymer layer having an anionic hydrophilic group formed on the surface of the separation active layer. It has been proposed (see Patent Document 1).

特開平10-57783号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-75783

しかしながら、特許文献1に記載の逆浸透複合膜は、長期間にわたって使用すると有機重合体層が次第に水に溶けてしまうため、長期間使用するには不向きである。
本発明は、高い透水量を有し、長期間使用できる分離膜及びその製造方法を提供することを目的とする。
However, the reverse osmosis composite membrane described in Patent Document 1 is not suitable for long-term use because the organic polymer layer gradually dissolves in water when used for a long period of time.
An object of the present invention is to provide a separation membrane having a high water permeability and which can be used for a long period of time and a method for producing the same.

本発明者らは鋭意検討した結果、分離膜を構成する濾過膜の表面に、酸性基を有するポリマーを用いてポリマー層を形成することで、透水量が高まることを見出した。
ところで、ポリマー層を水に溶けにくくするためには、ポリマー層のイオン交換容量を下げればよいが、イオン交換容量を下げると塩化ナトリウムの除去率が低下してしまう。そこで、本発明者らはさらに鋭意検討した結果、酸性基を有するポリマーと塩基性化合物とを併用することで、ポリマー層中で塩基性化合物とポリマーの酸性基とでイオン架橋構造が形成され、ポリマー層のイオン交換容量を下げなくてもポリマー層の耐水性が高まり、長期間使用できることを見出し、本発明を完成するに至った。
As a result of diligent studies, the present inventors have found that the amount of water permeation is increased by forming a polymer layer on the surface of the filtration membrane constituting the separation membrane using a polymer having an acidic group.
By the way, in order to make the polymer layer less soluble in water, the ion exchange capacity of the polymer layer may be lowered, but if the ion exchange capacity is lowered, the removal rate of sodium chloride is lowered. Therefore, as a result of further diligent studies, the present inventors have formed an ion-crosslinked structure between the basic compound and the acidic group of the polymer in the polymer layer by using the polymer having an acidic group and the basic compound in combination. It has been found that the water resistance of the polymer layer is increased without lowering the ion exchange capacity of the polymer layer and that the polymer layer can be used for a long period of time, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下の態様を有する。
[1] 濾過膜と、前記濾過膜の表面に形成されたポリマー層とを有する分離膜であって、
前記ポリマー層は、酸性基を有するポリマーと、塩基性化合物とを含み、
前記ポリマー層のイオン交換容量が2ミリ当量/g超である、分離膜。
[2] 前記酸性基を有するポリマーが、下記一般式(5)で表される単位を有する、前記[1]の分離膜。
That is, the present invention has the following aspects.
[1] A separation membrane having a filtration membrane and a polymer layer formed on the surface of the filtration membrane.
The polymer layer contains a polymer having an acidic group and a basic compound.
A separation membrane in which the ion exchange capacity of the polymer layer is more than 2 milliequivalent / g.
[2] The separation membrane of the above [1], wherein the polymer having an acidic group has a unit represented by the following general formula (5).

Figure 2022011547000001
Figure 2022011547000001

式(5)中、R18~R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルコキシ基、酸性基、ヒドロキシ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を表し、R18~R21のうちの少なくとも1つは酸性基である。 In the formula (5), R 18 to R 21 each independently have a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, and a linear or branched alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms. It represents an acidic group, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, and at least one of R 18 to R 21 is an acidic group.

[3] 濾過膜を備えた分離膜の製造方法であって、
酸性基を有するポリマーと、塩基性化合物とを含む組成物を用いて、前記濾過膜の表面を処理する工程を有する、分離膜の製造方法。
[4] 前記酸性基を有するポリマーが、下記一般式(5)で表される単位を有する、前記[3]の分離膜の製造方法。
[3] A method for producing a separation membrane provided with a filtration membrane.
A method for producing a separation membrane, which comprises a step of treating the surface of the filtration membrane using a composition containing a polymer having an acidic group and a basic compound.
[4] The method for producing a separation membrane according to the above [3], wherein the polymer having an acidic group has a unit represented by the following general formula (5).

Figure 2022011547000002
Figure 2022011547000002

式(5)中、R18~R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルコキシ基、酸性基、ヒドロキシ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を表し、R18~R21のうちの少なくとも1つは酸性基である。 In the formula (5), R 18 to R 21 each independently have a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, and a linear or branched alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms. It represents an acidic group, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, and at least one of R 18 to R 21 is an acidic group.

本発明によれば、高い透水量を有し、長期間使用できる分離膜及びその製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a separation membrane having a high water permeability and which can be used for a long period of time and a method for producing the same.

以下、本発明を詳細に説明する。以下の実施の形態は、本発明を説明するための単なる例示であって、本発明をこの実施の形態にのみ限定することは意図されない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、様々な態様で実施することが可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The following embodiments are merely exemplary to illustrate the invention and are not intended to limit the invention to this embodiment alone. The present invention can be carried out in various embodiments as long as it does not deviate from the gist thereof.

なお、本明細書において「溶解性」とは、単なる水、塩基及び塩基性塩の少なくとも一方を含む水、酸を含む水、水と水溶性有機溶媒との混合物のうちの1つ以上の溶媒10g(液温25℃)に、0.1g以上均一に溶解することを意味する。
また、本明細書において「質量平均分子量」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によって測定される質量平均分子量(ポリスチレンスルホン酸ナトリウム換算)である。
In addition, in this specification, "solubility" means mere water, water containing at least one of a base and a basic salt, water containing an acid, and one or more solvents of a mixture of water and a water-soluble organic solvent. It means that 0.1 g or more is uniformly dissolved in 10 g (liquid temperature 25 ° C.).
Further, in the present specification, the "mass average molecular weight" is a mass average molecular weight (in terms of sodium polystyrene sulfonate) measured by gel permeation chromatography (GPC).

[分離膜]
本発明の分離膜は、濾過膜と、濾過膜の表面に形成されたポリマー層とを有する。
なお、本発明では、濾過膜とポリマー層との位置関係を明確にするために「濾過膜の表面に」と表現しているが、ポリマー層の一部が濾過膜の内部に含浸している場合もある。
[Separation membrane]
The separation membrane of the present invention has a filtration membrane and a polymer layer formed on the surface of the filtration membrane.
In the present invention, "on the surface of the filtration membrane" is expressed in order to clarify the positional relationship between the filtration membrane and the polymer layer, but a part of the polymer layer is impregnated inside the filtration membrane. In some cases.

<濾過膜>
濾過膜としては、逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜等に用いられる多孔質膜が挙げられる。
濾過膜の材質としては、例えばセルロース、セルロースアセテート、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンなどが挙げられる。
濾過膜の形態としては特に制限されず、中空糸膜、平膜など、用途に応じた形状をとすることができる。
<Filtration membrane>
Examples of the filtration membrane include a porous membrane used for a reverse osmosis membrane, an ultrafiltration membrane, a microfiltration membrane and the like.
Examples of the material of the filter membrane include cellulose, cellulose acetate, polysulfone, polypropylene, polyester, polyethersulfone, polyvinylidene fluoride, nylon and the like.
The form of the filtration membrane is not particularly limited, and a hollow fiber membrane, a flat membrane, or the like can be formed according to the application.

濾過膜には、濾過膜を補強するための支持体(例えば、編紐や組紐等の繊維状物)を設けてもよい。例えば濾過膜の形態が中空糸膜である場合、中空状の支持体上に多孔質膜を形成したものを濾過膜としてもよい。
濾過膜としては、市販品を用いることができ、例えば市販のポリプロピレン濾過膜やポリエーテルスルホン濾過膜などが挙げられる。
The filtration membrane may be provided with a support (for example, a fibrous material such as a braid or braid) for reinforcing the filtration membrane. For example, when the form of the filtration membrane is a hollow fiber membrane, a membrane having a porous membrane formed on a hollow support may be used as the filtration membrane.
As the filtration membrane, a commercially available product can be used, and examples thereof include a commercially available polypropylene filtration membrane and a polyether sulfone filtration membrane.

<ポリマー層>
ポリマー層は、濾過膜の表面に形成される層であり、酸性基を有するポリマー(以下、「ポリマー(A)」ともいう。)と、塩基性化合物(B)とを含む。
ポリマー層は、必要に応じて任意成分の1つ以上を含んでいてもよい。
なお、濾過膜の表面とは、被処理水が流入する側の表面のことである。例えば濾過膜の形態が中空糸膜である場合、ポリマー層は濾過膜の外表面に形成される。
<Polymer layer>
The polymer layer is a layer formed on the surface of the filtration membrane, and contains a polymer having an acidic group (hereinafter, also referred to as “polymer (A)”) and a basic compound (B).
The polymer layer may contain one or more of any components, if desired.
The surface of the filtration membrane is the surface on the side where the water to be treated flows. For example, when the form of the filtration membrane is a hollow fiber membrane, the polymer layer is formed on the outer surface of the filtration membrane.

(ポリマー(A))
ポリマー(A)は、酸性基を有するポリマーである。ポリマー層がポリマー(A)を含むことで、濾過膜の表面が親水化され、透水量が高まる。
ポリマー(A)は、一分子中に2種の酸性基を有してもよい。
(Polymer (A))
The polymer (A) is a polymer having an acidic group. When the polymer layer contains the polymer (A), the surface of the filtration membrane is hydrophilized and the amount of water permeation is increased.
The polymer (A) may have two kinds of acidic groups in one molecule.

ポリマー(A)としては、分子内に酸性基を有していれば、本発明の効果を有する限り特に限定されず公知のポリマーを用いることができる。例えば、特開昭61-197633号公報、特開昭63-39916号公報、特開平1-301714号公報、特開平5-504153号公報、特開平5-503953号公報、特開平4-32848号公報、特開平4-328181号公報、特開平6-145386号公報、特開平6-56987号公報、特開平5-226238号公報、特開平5-178989号公報、特開平6-293828号公報、特開平7-118524号公報、特開平6-32845号公報、特開平6-87949号公報、特開平6-256516号公報、特開平7-41756号公報、特開平7-48436号公報、特開平4-268331号公報、特開2014-65898号公報等に示された酸性基を有するポリマーなどが、溶解性の観点から好ましい。 As the polymer (A), a known polymer can be used as long as it has an acidic group in the molecule, as long as it has the effect of the present invention. For example, JP-A-61-197633, JP-A-63-39916, JP-A-1-301714, JP-A-5-504153, JP-A-5-503953, JP-A-4-32848. JP, Japanese Patent Laid-Open No. 4-328181, JP-A-6-145386, JP-A-6-56987, JP-A-5-226238, JP-A-5-1788989, JP-A-6-293828, JP. JP-A-7-118524, JP-A-6-32845, JP-A-6-87949, JP-A-6-256516, JP-A-7-41756, JP-A-7-48436, JP-A. Polymers having an acidic group shown in Japanese Patent Laid-Open No. 4-268331, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-65598 and the like are preferable from the viewpoint of solubility.

ポリマー(A)としては、具体的には、α位若しくはβ位が、スルホン酸基及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも1つの基で置換されたフェニレンビニレン、ビニレン、チエニレン、ピロリレン、フェニレン、イミノフェニレン、イソチアナフテン、フリレン、及びカルバゾリレンからなる群から選ばれた少なくとも1種を繰り返し単位として含む、π共役系ポリマーが挙げられる。
また、前記π共役系ポリマーがイミノフェニレン、及びカルバゾリレンからなる群から選ばれた少なくとも1種の繰り返し単位を含む場合は、前記繰り返し単位の窒素原子上に、スルホン酸基、及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも1つの基を有する、又はスルホン酸基、及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも1つの基で置換されたアルキル基、若しくはエーテル結合を含むアルキル基を前記窒素原子上に有するポリマーが挙げられる。
この中でも、溶解性の観点から、β位がスルホン酸基、及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも1つの基で置換されたチエニレン、ピロリレン、イミノフェニレン、フェニレンビニレン、カルバゾリレン、及びイソチアナフテンからなる群から選ばれた少なくとも1種をモノマーユニット(単位)として有するポリマーが好ましく用いられる。
Specific examples of the polymer (A) include phenylene vinylene, vinylene, thienylene, pyrrolylene, and phenylene in which the α-position or β-position is substituted with at least one group selected from the group consisting of a sulfonic acid group and a carboxy group. , Π-conjugated polymer containing at least one selected from the group consisting of iminophenylene, isothianaften, furylene, and carbazolylen as a repeating unit.
When the π-conjugated polymer contains at least one repeating unit selected from the group consisting of iminophenylene and carbazolylene, the group consisting of a sulfonic acid group and a carboxy group on the nitrogen atom of the repeating unit. An alkyl group having at least one group selected from the above, or an alkyl group substituted with at least one group selected from the group consisting of a sulfonic acid group and a carboxy group, or an alkyl group containing an ether bond is placed on the nitrogen atom. Examples include the polymer having.
Among these, from the viewpoint of solubility, thienylene, pyrrolylene, iminophenylene, phenylene vinylene, carbazolylen, and isotianaften in which the β-position is substituted with at least one group selected from the group consisting of a sulfonic acid group and a carboxy group. A polymer having at least one selected from the group consisting of the above as a monomer unit (unit) is preferably used.

ポリマー(A)は、高い溶解性を発現できる観点から、下記一般式(1)~(4)で表される単位からなる群より選ばれた1種以上のモノマーユニットを、ポリマー(A)を構成する全単位(100mol%)中に20~100mol%含有するポリマーが好ましい。 As the polymer (A), from the viewpoint of exhibiting high solubility, one or more monomer units selected from the group consisting of the units represented by the following general formulas (1) to (4) may be used as the polymer (A). A polymer containing 20 to 100 mol% in all the constituent units (100 mol%) is preferable.

Figure 2022011547000003
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Figure 2022011547000004
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Figure 2022011547000005
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Figure 2022011547000006
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式(1)~(4)中、Xは硫黄原子、又は窒素原子を表し、R~R15は各々独立に、水素原子、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルコキシ基、酸性基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子(-F、-Cl、-Br又は-I)、-N(R16、-NHCOR16、-SR16、-OCOR16、-COOR16、-COR16、-CHO、又は-CNを表す。R16は炭素数1~24のアルキル基、炭素数6~24のアリール基、又は炭素数7~24のアラルキル基を表す。
ただし、一般式(1)のR、Rのうちの少なくとも1つ、一般式(2)のR~Rのうちの少なくとも1つ、一般式(3)のR~R10のうちの少なくとも1つ、一般式(4)のR11~R15のうちの少なくとも1つは、それぞれ酸性基である。
In formulas (1) to (4), X represents a sulfur atom or a nitrogen atom, and R 1 to R 15 are independently hydrogen atoms, linear or branched alkyl groups having 1 to 24 carbon atoms, and carbon. Alkoxy group, acidic group, hydroxy group, nitro group, halogen atom (-F, -Cl, -Br or -I), -N (R 16 ) 2 , -NHCOR 16 of linear or branched chain of number 1 to 24 , -SR 16 , -OCOR 16 , -COOR 16 , -COR 16 , -CHO, or -CN. R 16 represents an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, an aryl group having 6 to 24 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 24 carbon atoms.
However, at least one of R 1 and R 2 of the general formula (1), at least one of R 3 to R 6 of the general formula (2), and R 7 to R 10 of the general formula (3). At least one of them, at least one of R 11 to R 15 of the general formula (4), is an acidic group, respectively.

酸性基としては、スルホン酸基及びカルボキシ基の少なくとも一方であることが好ましい。
スルホン酸基(スルホ基)は、酸の状態(-SOH)で含まれていてもよく、イオンの状態(-SO )で含まれていてもよい。さらに、スルホン酸基には、スルホン酸基を有する置換基(-R17SOH)も含まれる。
一方、カルボキシ基(カルボン酸基)は、酸の状態(-COOH)で含まれていてもよく、イオンの状態(-COO)で含まれていてもよい。さらに、カルボン酸基には、カルボン酸基を有する置換基(-R17COOH)も含まれる。
前記R17は炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルキレン基、炭素数6~24の直鎖若しくは分岐鎖のアリーレン基、又は炭素数7~24の直鎖若しくは分岐鎖のアラルキレン基を表す。
The acidic group is preferably at least one of a sulfonic acid group and a carboxy group.
The sulfonic acid group (sulfo group) may be contained in an acid state (—SO 3 H) or in an ionic state (—SO 3 ). Further, the sulfonic acid group also includes a substituent having a sulfonic acid group (-R 17 SO 3 H).
On the other hand, the carboxy group (carboxylic acid group) may be contained in the acid state (-COOH) or in the ionic state (-COO- ) . Further, the carboxylic acid group also includes a substituent having a carboxylic acid group (-R 17 COOH).
The R 17 contains a linear or branched alkylene group having 1 to 24 carbon atoms, an arylene group having a linear or branched chain having 6 to 24 carbon atoms, or an aralkylene group having a linear or branched chain having 7 to 24 carbon atoms. show.

酸性基の一部又は全部は、塩を形成していてもよい。
酸性基の塩としては、スルホン酸基又はカルボン酸基のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、又は置換アンモニウム塩などが挙げられる。
アルカリ金属塩としては、例えば硫酸リチウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム及びこれらの骨格を有する誘導体などが挙げられる。
アルカリ土類金属塩としては、例えばマグネシウム塩、カルシウム塩などが挙げられる。
置換アンモニウム塩としては、例えば脂肪族アンモニウム塩、飽和脂環式アンモニウム塩、不飽和脂環式アンモニウム塩などが挙げられる。
脂肪族アンモニウム塩としては、例えばメチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、エチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、メチルエチルアンモニウム、ジエチルメチルアンモニウム、ジメチルエチルアンモニウム、プロピルアンモニウム、ジプロピルアンモニウム、イソプロピルアンモニウム、ジイソプロピルアンモニウム、ブチルアンモニウム、ジブチルアンモニウム、メチルプロピルアンモニウム、エチルプロピルアンモニウム、メチルイソプロピルアンモニウム、エチルイソプロピルアンモニウム、メチルブチルアンモニウム、エチルブチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラメチロールアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラn-ブチルアンモニウム、テトラsec-ブチルアンモニウム、テトラt-ブチルアンモニウムなどが挙げられる。
飽和脂環式アンモニウム塩としては、例えばピペリジニウム、ピロリジニウム、モルホリニウム、ピペラジニウム及びこれらの骨格を有する誘導体などが挙げられる。
不飽和脂環式アンモニウム塩としては、例えばピリジニウム、α-ピコリニウム、β-ピコリニウム、γ-ピコリニウム、キノリニウム、イソキノリニウム、ピロリニウム、及びこれらの骨格を有する誘導体などが挙げられる。
Some or all of the acidic groups may form salts.
Examples of the salt of the acidic group include an alkali metal salt of a sulfonic acid group or a carboxylic acid group, an alkaline earth metal salt, an ammonium salt, a substituted ammonium salt and the like.
Examples of the alkali metal salt include lithium sulfate, lithium carbonate, lithium hydroxide, sodium sulfate, sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium sulfate, potassium carbonate, potassium hydroxide and derivatives having a skeleton thereof.
Examples of the alkaline earth metal salt include magnesium salt and calcium salt.
Examples of the substituted ammonium salt include an aliphatic ammonium salt, a saturated alicyclic ammonium salt, and an unsaturated alicyclic ammonium salt.
Examples of the aliphatic ammonium salt include methylammonium, dimethylammonium, trimethylammonium, ethylammonium, diethylammonium, triethylammonium, methylethylammonium, diethylmethylammonium, dimethylethylammonium, propylammonium, dipropylammonium, isopropylammonium, and diisopropylammonium. , Butylammonium, dibutylammonium, methylpropylammonium, ethylpropylammonium, methylisopropylammonium, ethylisopropylammonium, methylbutylammonium, ethylbutylammonium, tetramethylammonium, tetramethylolammonium, tetraethylammonium, tetran-butylammonium, tetrasec -Butylammonium, tetrat-butylammonium and the like can be mentioned.
Examples of the saturated alicyclic ammonium salt include piperidinium, pyrrolidinium, morpholinium, piperazinium and derivatives having a skeleton thereof.
Examples of unsaturated alicyclic ammonium salts include pyridinium, α-picolinium, β-picolinium, γ-picolinium, quinolinium, isoquinolinium, pyrrolinium, and derivatives having a skeleton thereof.

ポリマー(A)としては、上記一般式(4)で表される単位を有することが好ましく、その中でも特に、溶解性により優れる観点から、下記一般式(5)で表される単位を有することがより好ましい。 The polymer (A) preferably has a unit represented by the above general formula (4), and among them, particularly from the viewpoint of being more excellent in solubility, it may have a unit represented by the following general formula (5). More preferred.

Figure 2022011547000007
Figure 2022011547000007

式(5)中、R18~R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルコキシ基、酸性基、ヒドロキシ基、ニトロ基、又はハロゲン原子(-F、-Cl、-Br又は-I)を表す。また、R18~R21のうちの少なくとも1つは酸性基である。 In the formula (5), R 18 to R 21 each independently have a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, and a linear or branched alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms. Represents an acidic group, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom (-F, -Cl, -Br or -I). Further, at least one of R 18 to R 21 is an acidic group.

前記一般式(5)で表される単位としては、製造が容易な点で、R18~R21のうち、いずれか1つが炭素数1~4の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基であり、他のいずれか1つがスルホン酸基であり、残りが水素であるものが好ましい。 As the unit represented by the general formula (5), any one of R 18 to R 21 is a linear or branched alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms because it is easy to manufacture. It is preferable that any one of the other is a sulfonic acid group and the rest is hydrogen.

ポリマー(A)は、pHに関係なく水及び有機溶媒への溶解性に優れる観点から、ポリマー(A)を構成する全単位(100mol%)のうち、前記一般式(5)で表される単位を10~100mol%含有することが好ましく、50~100mol%含有することがより好ましく、100mol%含有することが特に好ましい。
また、ポリマー(A)は、前記一般式(5)で表される単位を1分子中に10以上含有することが好ましい。
The polymer (A) is a unit represented by the general formula (5) among all the units (100 mol%) constituting the polymer (A) from the viewpoint of excellent solubility in water and organic solvents regardless of pH. Is preferably contained in an amount of 10 to 100 mol%, more preferably 50 to 100 mol%, and particularly preferably 100 mol%.
Further, the polymer (A) preferably contains 10 or more units represented by the general formula (5) in one molecule.

また、分離膜の透水量がより向上する観点から、ポリマー(A)において、ポリマー中の芳香環の総数に対する、酸性基が結合した芳香環の数は、50%以上であることが好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましく、100%が最も好ましい。
ポリマー中の芳香環の総数に対する、酸性基が結合した芳香環の数は、ポリマー(A)製造時の、モノマーの仕込み比から算出した値のことを指す。
Further, from the viewpoint of further improving the water permeability of the separation membrane, in the polymer (A), the number of aromatic rings to which acidic groups are bonded is preferably 50% or more with respect to the total number of aromatic rings in the polymer, and is 70. % Or more is more preferable, 80% or more is further preferable, 90% or more is particularly preferable, and 100% is most preferable.
The number of aromatic rings to which an acidic group is bonded with respect to the total number of aromatic rings in the polymer refers to a value calculated from the charging ratio of the monomers at the time of producing the polymer (A).

また、ポリマー(A)において、モノマーユニットの芳香環上の酸性基以外の置換基は、モノマーへの反応性付与の観点から電子供与性基が好ましく、具体的には、炭素数1~24のアルキル基、炭素数1~24のアルコキシ基、ハロゲン基(-F、-Cl、-Br又はI)等が好ましく、このうち、電子供与性の観点から、炭素数1~24のアルコキシ基であることが最も好ましい。 Further, in the polymer (A), the substituent other than the acidic group on the aromatic ring of the monomer unit is preferably an electron donating group from the viewpoint of imparting reactivity to the monomer, and specifically, has 1 to 24 carbon atoms. Alkyl groups, alkoxy groups having 1 to 24 carbon atoms, halogen groups (-F, -Cl, -Br or I) and the like are preferable, and among these, an alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms is preferable from the viewpoint of electron donating. Is most preferable.

さらに、ポリマー(A)は、前記一般式(5)で表される単位以外の構成単位として、本発明の効果に影響を及ぼさない限り、チオフェン、ピロール、フェニレン、ビニレン、二価の不飽和基、二価の飽和基からなる群より選ばれる1種以上の単位を含んでいてもよい。 Further, the polymer (A) is a structural unit other than the unit represented by the general formula (5), and is a thiophene, pyrrole, phenylene, vinylene, or divalent unsaturated group as long as it does not affect the effect of the present invention. , It may contain one or more units selected from the group consisting of divalent saturated groups.

ポリマー(A)としては、高い溶解性と透水量を発現できる観点から、下記一般式(6)で表される構造を有する化合物であることが好ましく、下記一般式(6)で表される構造を有する化合物の中でも、ポリ(2-スルホ-5-メトキシ-1,4-イミノフェニレン)、ポリ(2-メトキシアニリン-5-スルホン酸)が特に好ましい。 The polymer (A) is preferably a compound having a structure represented by the following general formula (6), and is preferably a compound represented by the following general formula (6), from the viewpoint of exhibiting high solubility and water permeability. Among the compounds having the above, poly (2-sulfo-5-methoxy-1,4-iminophenylene) and poly (2-methoxyaniline-5-sulfonic acid) are particularly preferable.

Figure 2022011547000008
Figure 2022011547000008

式(6)中、R22~R37は、各々独立に、水素原子、炭素数1~4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、炭素数1~4の直鎖若しくは分岐鎖のアルコキシ基、酸性基、ヒドロキシ基、ニトロ基、又はハロゲン原子(-F、-Cl、-Br又はI)を表す。また、R22~R37のうち少なくとも1つは酸性基である。また、nは重合度を示す。本発明においては、nは5~2500の整数であることが好ましい。 In the formula (6), R 22 to R 37 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and the like. Represents an acidic group, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom (-F, -Cl, -Br or I). Further, at least one of R 22 to R 37 is an acidic group. Further, n indicates the degree of polymerization. In the present invention, n is preferably an integer of 5 to 2500.

ポリマー(A)に含有される酸性基の少なくとも一部は、遊離酸型であることが望ましい。 It is desirable that at least a part of the acidic groups contained in the polymer (A) is in the free acid type.

ポリマー(A)の質量平均分子量は、GPCのポリスチレンスルホン酸ナトリウム換算で、溶解性及び成膜性の観点から、1000~100万が好ましく、1500~80万がより好ましく、2000~50万がさらに好ましく、2000~10万が特に好ましい。ポリマー(A)の質量平均分子量が1000未満の場合、溶解性には優れるものの、成膜性が不足する場合がある。一方、質量平均分子量が100万を超える場合、溶解性が不充分な場合がある。
ここで、「成膜性」とは、ハジキ等が無い均一な膜となる性質のことを指し、ガラス上へのスピンコート等の方法で評価することができる。
The mass average molecular weight of the polymer (A) is preferably 10 to 1 million, more preferably 15 to 800,000, and further 20 to 500,000 in terms of sodium polystyrene sulfonate of GPC from the viewpoint of solubility and film forming property. It is preferable, and 2000 to 100,000 is particularly preferable. When the mass average molecular weight of the polymer (A) is less than 1000, the solubility is excellent, but the film forming property may be insufficient. On the other hand, when the mass average molecular weight exceeds 1 million, the solubility may be insufficient.
Here, the "film-forming property" refers to the property of forming a uniform film without repellency and the like, and can be evaluated by a method such as spin coating on glass.

ポリマー(A)は、例えば重合溶媒及び酸化剤の存在下、ポリマー(A)の原料モノマーを重合することで得られる。
以下に、ポリマー(A)の製造方法の一例について説明する。
The polymer (A) can be obtained, for example, by polymerizing the raw material monomer of the polymer (A) in the presence of a polymerization solvent and an oxidizing agent.
Hereinafter, an example of a method for producing the polymer (A) will be described.

<<ポリマー(A)の製造方法>>
ポリマー(A)の製造方法は、重合溶媒及び酸化剤の存在下、ポリマー(A)の原料モノマーを重合する工程(重合工程)を含む。
<< Manufacturing method of polymer (A) >>
The method for producing the polymer (A) includes a step (polymerization step) of polymerizing the raw material monomer of the polymer (A) in the presence of a polymerization solvent and an oxidizing agent.

重合工程は、重合溶媒及び酸化剤の存在下、ポリマー(A)の原料モノマーを重合する工程である。
原料モノマーの具体例としては、上述したモノマーユニットの由来となる重合性単量体が挙げられ、具体的には酸性基置換アニリン、そのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩及び置換アンモニウム塩からなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
酸性基置換アニリンとしては、例えば酸性基としてスルホン酸基を有するスルホン酸基置換アニリンが挙げられる。
スルホン酸基置換アニリンとして代表的なものは、アミノベンゼンスルホン酸類であり、具体的にはo-,m-,p-アミノベンゼンスルホン酸、アニリン-2,6-ジスルホン酸、アニリン-2,5-ジスルホン酸、アニリン-3,5-ジスルホン酸、アニリン-2,4-ジスルホン酸、アニリン-3,4-ジスルホン酸などが好ましく用いられる。
The polymerization step is a step of polymerizing the raw material monomer of the polymer (A) in the presence of a polymerization solvent and an oxidizing agent.
Specific examples of the raw material monomer include the polymerizable monomer from which the above-mentioned monomer unit is derived, and specifically, an acidic group-substituted aniline, an alkali metal salt thereof, an alkaline earth metal salt, an ammonium salt and a substituted ammonium. At least one selected from the group consisting of salts is mentioned.
Examples of the acidic group-substituted aniline include a sulfonic acid group-substituted aniline having a sulfonic acid group as an acidic group.
Typical sulfonic acid group-substituted aniline is aminobenzenesulfonic acid, specifically o-, m-, p-aminobenzenesulfonic acid, aniline-2,6-disulfonic acid, aniline-2,5. -Disulfonic acid, aniline-3,5-disulfonic acid, aniline-2,4-disulfonic acid, aniline-3,4-disulfonic acid and the like are preferably used.

アミノベンゼンスルホン酸類以外のスルホン酸基置換アニリンとしては、例えばメチルアミノベンゼンスルホン酸、エチルアミノベンゼンスルホン酸、n-プロピルアミノベンゼンスルホン酸、iso-プロピルアミノベンゼンスルホン酸、n-ブチルアミノベンゼンスルホン酸、sec-ブチルアミノベンゼンスルホン酸、t-ブチルアミノベンゼンスルホン酸等のアルキル基置換アミノベンゼンスルホン酸類;メトキシアミノベンゼンスルホン酸(例えば2-メトキシアニリン-5-スルホン酸、2-メトキシアニリン-3-スルホン酸、3-メトキシアニリン-2-スルホン酸、3-メトキシアニリン-5-スルホン酸等)、エトキシアミノベンゼンスルホン酸、プロポキシアミノベンゼンスルホン酸等のアルコキシ基置換アミノベンゼンスルホン酸類;ヒドロキシ基置換アミノベンゼンスルホン酸類;ニトロ基置換アミノベンゼンスルホン酸類;フルオロアミノベンゼンスルホン酸、クロロアミノベンゼンスルホン酸、ブロムアミノベンゼンスルホン酸等のハロゲン置換アミノベンゼンスルホン酸類などを挙げることができる。
これらの中では、溶解性に特に優れるポリマー(A)が得られる点で、アルキル基置換アミノベンゼンスルホン酸類、アルコキシ基置換アミノベンゼンスルホン酸類、ヒドロキシ基置換アミノベンゼンスルホン酸類、又はハロゲン置換アミノベンゼンスルホン酸類が好ましく、製造が容易な点で、アルコキシ基置換アミノベンゼンスルホン酸類、そのアルカリ金属塩、アンモニウム塩及び置換アンモニウム塩が特に好ましい。
これらのスルホン酸基置換アニリンは、いずれか1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
Examples of the sulfonic acid group-substituted aniline other than aminobenzene sulfonic acids include methylaminobenzenesulfonic acid, ethylaminobenzenesulfonic acid, n-propylaminobenzenesulfonic acid, iso-propylaminobenzenesulfonic acid, and n-butylaminobenzenesulfonic acid. , Se-butylaminobenzenesulfonic acid, t-butylaminobenzenesulfonic acid and other alkyl group substituted aminobenzenesulfonic acids; methoxyaminobenzenesulfonic acid (eg 2-methoxyaniline-5-sulfonic acid, 2-methoxyaniline-3- Sulfonic acid, 3-methoxyaniline-2-sulfonic acid, 3-methoxyaniline-5-sulfonic acid, etc.), ethoxyaminobenzenesulfonic acid, propoxyaminobenzenesulfonic acid and other alkoxy group-substituted aminobenzenesulfonic acids; hydroxy group-substituted amino Examples thereof include benzenesulfonic acids; nitro group-substituted aminobenzenesulfonic acids; halogen-substituted aminobenzenesulfonic acids such as fluoroaminobenzenesulfonic acid, chloroaminobenzenesulfonic acid, and bromaminobenzenesulfonic acid.
Among these, alkyl group-substituted aminobenzene sulfonic acids, alkoxy group-substituted aminobenzene sulfonic acids, hydroxy group-substituted aminobenzene sulfonic acids, or halogen-substituted aminobenzene sulfonic acids can be obtained in that the polymer (A) having particularly excellent solubility can be obtained. Acids are preferable, and alkoxy group-substituted aminobenzenesulfonic acids, alkali metal salts thereof, ammonium salts and substituted ammonium salts thereof are particularly preferable because they are easy to produce.
Any one of these sulfonic acid group-substituted anilines may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used at an arbitrary ratio.

重合溶媒としては、水、有機溶媒、水と有機溶媒との混合溶媒などが挙げられる。
水としては、水道水、イオン交換水、純水、超純水、蒸留水などが挙げられる。
有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール等のアルコール類;アセトン、エチルイソブチルケトン等のケトン類;エチレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル等のエチレングリコール類;プロピレングリコール、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル等のプロピレングリコール類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド類;N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン等のピロリドン類などが挙げられる。
重合溶媒としては、水、又は水と有機溶媒との混合溶媒が好ましい。
なお、重合溶媒として水と有機溶媒との混合溶媒を用いる場合、これらの質量比(水/有機溶媒)は1/100~100/1であることが好ましく、2/100~100/2であることがより好ましい。
Examples of the polymerization solvent include water, an organic solvent, and a mixed solvent of water and an organic solvent.
Examples of water include tap water, ion-exchanged water, pure water, ultrapure water, distilled water and the like.
Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, 2-butanol and tert-butanol; ketones such as acetone and ethyl isobutyl ketone; ethylene glycol and ethylene glycol. Ethylene glycols such as methyl ether; propylene glycols such as propylene glycol, propylene glycol methyl ether, propylene glycol ethyl ether, propylene glycol butyl ether and propylene glycol propyl ether; N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and the like. Amids; Examples thereof include pyrrolidones such as N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone.
As the polymerization solvent, water or a mixed solvent of water and an organic solvent is preferable.
When a mixed solvent of water and an organic solvent is used as the polymerization solvent, the mass ratio (water / organic solvent) thereof is preferably 1/100 to 100/1, and 2/100 to 100/2. Is more preferable.

酸化剤としては、標準電極電位が0.6V以上である酸化剤であれば限定はないが、例えばペルオキソ二硫酸、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸カリウム等のペルオキソ二硫酸類;過酸化水素などが挙げられる。
これらの酸化剤は、いずれか1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
The oxidizing agent is not limited as long as it has a standard electrode potential of 0.6 V or more, but peroxodisulfates such as peroxodisulfate, ammonium peroxodisulfate, sodium peroxodisulfate, and potassium peroxodisulfate; Examples include hydrogen peroxide.
Any one of these oxidizing agents may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used at an arbitrary ratio.

重合工程は、重合溶媒及び酸化剤に加えて、塩基性反応助剤の存在下で原料モノマーを重合してもよい。
塩基性反応助剤としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等の無機塩基;アンモニア;メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチルメチルアミン、エチルジメチルアミン、ジエチルメチルアミン等の脂式アミン類;環式飽和アミン類;ピリジン、α-ピコリン、β-ピコリン、γ-ピコリン、キノリン等の環式不飽和アミン類などが挙げられる。
これらの中では、無機塩基、脂式アミン類、環式不飽和アミン類が好ましく、環式不飽和アミン類がより好ましい。
これらの塩基性反応助剤は、いずれか1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
In the polymerization step, the raw material monomer may be polymerized in the presence of a basic reaction aid in addition to the polymerization solvent and the oxidizing agent.
Examples of the basic reaction aid include inorganic bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide; ammonia; methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylmethylamine, ethyldimethylamine, diethyl. Fatty amines such as methylamine; cyclic saturated amines; cyclic unsaturated amines such as pyridine, α-picolin, β-picolin, γ-picolin, quinoline and the like can be mentioned.
Among these, inorganic bases, fatty amines and cyclic unsaturated amines are preferable, and cyclic unsaturated amines are more preferable.
As these basic reaction aids, any one of them may be used alone, or two or more of them may be mixed and used at an arbitrary ratio.

重合の方法としては、例えば、酸化剤溶液中に原料モノマー溶液を滴下する方法、原料モノマー溶液に酸化剤溶液を滴下する方法、反応容器等に原料モノマー溶液と、酸化剤溶液を同時に滴下する方法などが挙げられる。原料モノマー溶液には、必要に応じて塩基性反応助剤が含まれていてもよい。
酸化剤溶液及び原料モノマー溶液の溶媒としては、上述した重合溶媒を用いることができる。
Examples of the polymerization method include a method of dropping a raw material monomer solution into an oxidizing agent solution, a method of dropping an oxidizing agent solution into a raw material monomer solution, and a method of simultaneously dropping a raw material monomer solution and an oxidizing agent solution into a reaction vessel or the like. And so on. The raw material monomer solution may contain a basic reaction aid, if necessary.
As the solvent of the oxidizing agent solution and the raw material monomer solution, the above-mentioned polymerization solvent can be used.

重合反応の反応温度は、50℃以下が好ましく、-15~40℃がより好ましく、-10~30℃がさらに好ましい。重合反応の反応温度が50℃以下、特に30℃以下であれば、副反応の進行を抑止できる。重合反応の反応温度が-15℃以上であれば、十分な反応速度を維持し、反応時間を短縮できる。 The reaction temperature of the polymerization reaction is preferably 50 ° C. or lower, more preferably −15 to 40 ° C., still more preferably −10 to 30 ° C. When the reaction temperature of the polymerization reaction is 50 ° C. or lower, particularly 30 ° C. or lower, the progress of the side reaction can be suppressed. When the reaction temperature of the polymerization reaction is −15 ° C. or higher, a sufficient reaction rate can be maintained and the reaction time can be shortened.

重合工程により、反応生成物であるポリマー(A)が重合溶媒に溶解又は沈殿した状態で得られる。
反応生成物が重合溶媒に溶解している場合は、重合溶媒を留去して反応生成物を得る。
反応生成物が重合溶媒に沈殿している場合は、遠心分離器等の濾過器により重合溶媒を濾別して反応生成物を得る。
By the polymerization step, the polymer (A) which is a reaction product is obtained in a state of being dissolved or precipitated in a polymerization solvent.
If the reaction product is dissolved in the polymerization solvent, the polymerization solvent is distilled off to obtain a reaction product.
When the reaction product is precipitated in the polymerization solvent, the polymerization solvent is filtered off by a filter such as a centrifuge to obtain a reaction product.

こうして得られた反応生成物を乾燥して、ポリマー(A)として用いてもよいし、必要に応じて反応生成物を精製したものをポリマー(A)として用いてもよい。
反応生成物を精製する方法としては、洗浄溶媒を用いた洗浄法、膜濾過法、イオン交換法、加熱処理による不純物の除去、中和析出などあらゆる方法を用いることができる。
The reaction product thus obtained may be dried and used as the polymer (A), or, if necessary, the purified reaction product may be used as the polymer (A).
As a method for purifying the reaction product, any method such as a washing method using a washing solvent, a membrane filtration method, an ion exchange method, removal of impurities by heat treatment, and neutralization precipitation can be used.

(塩基性化合物(B))
ポリマー層が塩基性化合物(B)を含むことで、ポリマー層中でポリマー(A)と塩基性化合物(B)とがイオン架橋する。具体的には、塩基性化合物(B)とポリマー(A)の酸性基とでイオン架橋構造を形成する。その結果、ポリマー層のイオン交換容量を下げなくてもポリマー層の耐水性が高まり、分離膜を長期間使用することができる。
(Basic compound (B))
When the polymer layer contains the basic compound (B), the polymer (A) and the basic compound (B) are ion-crosslinked in the polymer layer. Specifically, the basic compound (B) and the acidic group of the polymer (A) form an ionic crosslinked structure. As a result, the water resistance of the polymer layer is increased without lowering the ion exchange capacity of the polymer layer, and the separation membrane can be used for a long period of time.

塩基性化合物(B)としては、2つ以上の窒素原子を有する化合物が好ましい。塩基性化合物(B)が2つ以上の窒素原子を有することで、ポリマー(A)と塩基性化合物(B)の2つ以上の窒素原子とで、分子内及び分子間の少なくとも一方において安定なネットワークを形成しやすくなり、ポリマー層の耐水性がより向上する。 As the basic compound (B), a compound having two or more nitrogen atoms is preferable. Since the basic compound (B) has two or more nitrogen atoms, the polymer (A) and the two or more nitrogen atoms of the basic compound (B) are stable in at least one of the molecules and between the molecules. It facilitates the formation of networks and further improves the water resistance of the polymer layer.

塩基性化合物(B)としては、例えば2-アミノピリジン、3-アミノピリジン、4-アミノピリジン;2,6-ジアミノピリジン、2,3-ジアミノピリジン、3,4-ジアミノピリジン;4-ジメチルアミノピリジン、4-ジメチルアミノメチルピリジン、3,4-ビス(ジメチルアミノ)ピリジン等の第3級アミノ基が置換したピリジン誘導体;1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネン(DBN)や、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)、ポリビニルピリジン及びこれらの誘導体;ヒドラジン、メチレンジアミン、エチエンジアミン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノペンタン、ジアミノヘキサン、ジアミノヘプタン等の脂肪族ジアミン類;ビピリジル等の分子内にピリジン環を2個以上有する多価ピリジン化合物;キノリン環を分子内に2つ以上有する多価キノリン化合物;ピロールを分子内に2つ以上有する多価ピロール;ポリアリルアミン等のポリアミン化合物などが挙げられる。
これら塩基性化合物(B)は、いずれか1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
Examples of the basic compound (B) include 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine; 2,6-diaminopyridine, 2,3-diaminopyridine, 3,4-diaminopyridine; 4-dimethylamino. A pyridine derivative substituted with a tertiary amino group such as pyridine, 4-dimethylaminomethylpyridine, 3,4-bis (dimethylamino) pyridine; 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonen (DBN). ), 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene (DBU), polyvinylpyridine and derivatives thereof; hydrazine, methylenediamine, ethiendiamine, diaminopropane, diaminobutane, diaminopentane, diaminohexane , Diaminoheptane and other aliphatic diamines; polyvalent pyridine compounds having two or more pyridine rings in the molecule such as bipyridyl; polyvalent quinoline compounds having two or more quinoline rings in the molecule; two pyrroles in the molecule Polyvalent pyrrole having the above; examples thereof include polyamine compounds such as polyallylamine.
As these basic compounds (B), any one of them may be used alone, or two or more of them may be mixed and used at an arbitrary ratio.

(任意成分)
ポリマー層は、必要に応じて、ポリマー(A)及び塩基性化合物(B)以外の成分(任意成分)を含んでいてもよい。
任意成分としては、例えばバインダー、分散剤、流動性調整剤、界面活性剤、滑剤、紫外線吸収剤、保存安定剤、接着助剤、増粘剤、レベリング剤、帯電防止剤、スリップ剤、有機フィラーなどが挙げられる。
(Optional ingredient)
The polymer layer may contain components (arbitrary components) other than the polymer (A) and the basic compound (B), if necessary.
Optional components include, for example, binders, dispersants, fluidity modifiers, surfactants, lubricants, UV absorbers, storage stabilizers, adhesive aids, thickeners, leveling agents, antistatic agents, slip agents, organic fillers. And so on.

(含有量)
ポリマー層中のポリマー(A)の含有量は、ポリマー層の総質量に対して、0.1質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。
ポリマー(A)の含有量が上記下限値以上であれば、分離膜の透水量がより高まる。
(Content)
The content of the polymer (A) in the polymer layer is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, based on the total mass of the polymer layer.
When the content of the polymer (A) is at least the above lower limit value, the water permeability of the separation membrane is further increased.

塩基性化合物(B)の含有量は、ポリマー(A)100質量部に対して0.1~100質量部が好ましく、1~90質量部がより好ましく、5~80質量部がさらに好ましく、10~70質量部が特に好ましく、20~50質量部が最も好ましい。
塩基性化合物(B)の含有量が上記下限値以上であれば、ポリマー層の耐水性がより向上する。塩基性化合物(B)の含有量が上記上限値以下であれば、分離膜の透水性を良好に維持できる。
The content of the basic compound (B) is preferably 0.1 to 100 parts by mass, more preferably 1 to 90 parts by mass, still more preferably 5 to 80 parts by mass, based on 100 parts by mass of the polymer (A). Up to 70 parts by mass is particularly preferable, and 20 to 50 parts by mass is most preferable.
When the content of the basic compound (B) is at least the above lower limit value, the water resistance of the polymer layer is further improved. When the content of the basic compound (B) is not more than the above upper limit value, the water permeability of the separation membrane can be well maintained.

(膜厚)
ポリマー層の膜厚は、0.1~100μmが好ましい。ポリマー層の膜厚が上記下限値以上であれば、透水性がより向上する。ポリマー層の膜厚が上記上限値以下であれば、濾過膜の濾過性能を良好に維持できる。
(Film thickness)
The film thickness of the polymer layer is preferably 0.1 to 100 μm. When the film thickness of the polymer layer is at least the above lower limit value, the water permeability is further improved. When the film thickness of the polymer layer is not more than the above upper limit value, the filtration performance of the filtration membrane can be well maintained.

(イオン交換容量)
ポリマー層のイオン交換容量は、2ミリ当量/g超である。
ポリマー層のイオン交換容量が上記下限値超であれば、塩化ナトリウムの除去率(塩除去率)が高まる。
(Ion exchange capacity)
The ion exchange capacity of the polymer layer is more than 2 milliequivalents / g.
When the ion exchange capacity of the polymer layer exceeds the above lower limit, the removal rate (salt removal rate) of sodium chloride increases.

ポリマー層のイオン交換容量は、以下のようにして求められる。
ポリマー層を形成する前の濾過膜を濃度Xモル/Lの塩化ナトリウム水溶液YmLに10分浸漬した後、濾過し、濾液を濃度Zモル/Lの水酸化ナトリウムで中和滴定し、下記式(i)より濾過膜のイオン交換容量を算出する。
別途、分離膜についても同様に、分離膜を濃度Xモル/Lの塩化ナトリウム水溶液YmLに10分浸漬した後、濾過し、濾液を濃度Zモル/Lの水酸化ナトリウムで中和滴定し、下記式(ii)より分離膜のイオン交換容量を算出する。
下記式(iii)よりポリマー層のイオン交換容量を求める。
濾過膜のイオン交換容量[ミリ当量/g]=(X[モル/L]×Y[mL]-Z[モル/L]×中和滴定に要した水酸化ナトリウムの量[mL])/濾過膜の重量[g] ・・・(i)
分離膜のイオン交換容量[ミリ当量/g]=(X[モル/L]×Y[mL]-Z[モル/L]×中和滴定に要した水酸化ナトリウムの量[mL])/分離膜の重量[g] ・・・(ii)
ポリマー層のイオン交換容量[ミリ当量/g]=分離膜のイオン交換容量-濾過膜のイオン交換容量 ・・・(iii)
The ion exchange capacity of the polymer layer is determined as follows.
The filter membrane before forming the polymer layer was immersed in YmL of a sodium chloride aqueous solution having a concentration of X mol / L for 10 minutes, filtered, and the filtrate was neutralized and titrated with sodium hydroxide having a concentration of Z mol / L. i) Calculate the ion exchange capacity of the filter membrane from.
Separately, for the separation membrane, similarly, the separation membrane is immersed in YmL of sodium chloride aqueous solution having a concentration of X mol / L for 10 minutes, filtered, and the filtrate is neutralized and titrated with sodium hydroxide having a concentration of Z mol / L as described below. The ion exchange capacity of the separation membrane is calculated from equation (ii).
The ion exchange capacity of the polymer layer is obtained from the following formula (iii).
Ion exchange capacity of the filter membrane [milli equivalent / g] = (X [molar / L] x Y [mL] -Z [molar / L] x amount of sodium hydroxide required for neutralization titration [mL]) / filtration Film weight [g] ・ ・ ・ (i)
Ion exchange capacity of separation membrane [milli equivalent / g] = (X [molar / L] x Y [mL] -Z [molar / L] x amount of sodium hydroxide required for neutralization titration [mL]) / separation Membrane weight [g] ・ ・ ・ (ii)
Ion exchange capacity of polymer layer [milli equivalent / g] = ion exchange capacity of separation membrane-ion exchange capacity of filter membrane ... (iii)

<作用効果>
以上説明した本発明の分離膜は、濾過膜の表面にポリマー(A)と塩基性化合物(B)とを含むポリマー層が形成されている。ポリマー層中でポリマー(A)と塩基性化合物(B)とはイオン架橋しており、ポリマー層は耐水性に優れることから、分離膜を長期間使用できる。また、ポリマー層は耐水性に優れるため、ポリマー層のイオン交換容量を下げる必要がなく、2ミリ当量/g超とすることができるので、塩除去率が高い。
また、ポリマー(A)は酸性基を有しているので、分離膜の透水量も高まる。
<Action effect>
In the separation membrane of the present invention described above, a polymer layer containing the polymer (A) and the basic compound (B) is formed on the surface of the filtration membrane. Since the polymer (A) and the basic compound (B) are ion-crosslinked in the polymer layer and the polymer layer has excellent water resistance, the separation membrane can be used for a long period of time. Further, since the polymer layer has excellent water resistance, it is not necessary to reduce the ion exchange capacity of the polymer layer, and the amount can be over 2 mm equivalent / g, so that the salt removal rate is high.
Further, since the polymer (A) has an acidic group, the water permeability of the separation membrane is also increased.

<用途>
本発明の分離膜は、飲料水の製造、半導体等の洗浄用の超純水の製造、浄水処理や排水処理等の水処理などに用いられる分離膜として好適である。
<Use>
The separation membrane of the present invention is suitable as a separation membrane used for the production of drinking water, the production of ultrapure water for cleaning semiconductors and the like, and the water treatment such as water purification treatment and wastewater treatment.

[分離膜の製造方法]
本発明の分離膜は、上述したポリマー(A)と塩基性化合物(B)とを含む組成物(X)を用いて、上述した濾過膜の表面を処理することで得られる。すなわち、本発明の分離膜の製造方法は、ポリマー(A)と塩基性化合物(B)とを含む組成物(X)を用いて、濾過膜の表面を処理する工程(処理工程)を有する。
[Manufacturing method of separation membrane]
The separation membrane of the present invention can be obtained by treating the surface of the above-mentioned filtration membrane with the composition (X) containing the above-mentioned polymer (A) and the basic compound (B). That is, the method for producing a separation membrane of the present invention includes a step (treatment step) of treating the surface of the filter membrane using the composition (X) containing the polymer (A) and the basic compound (B).

組成物(X)は、ポリマー(A)と塩基性化合物(B)とを含む。組成物(X)は、溶剤をさらに含むことが好ましい。また、組成物(X)は、必要に応じて任意成分を含んでいてもよい。
ポリマー(A)、塩基性化合物(B)及び任意成分は、分離膜の説明において先に例示したポリマー(A)、塩基性化合物(B)及び任意成分と同じであるため、これらの説明は省略する。
ポリマー(A)の含有量は、組成物(X)の総質量に対して、0.075~98.9質量%が好ましく、0.1~89.9質量%がより好ましい。ポリマー(A)の含有量が上記範囲内であれば、組成物(X)の濾過膜への塗布性が向上する。
The composition (X) contains the polymer (A) and the basic compound (B). The composition (X) preferably further contains a solvent. Further, the composition (X) may contain an arbitrary component, if necessary.
Since the polymer (A), the basic compound (B) and the optional component are the same as the polymer (A), the basic compound (B) and the optional component exemplified above in the description of the separation membrane, these explanations are omitted. do.
The content of the polymer (A) is preferably 0.075 to 98.9% by mass, more preferably 0.1 to 89.9% by mass, based on the total mass of the composition (X). When the content of the polymer (A) is within the above range, the applicability of the composition (X) to the filtration membrane is improved.

組成物(X)に含まれる溶剤としては、少なくともポリマー(A)を溶解することができる溶剤であれば、本発明の効果を有する限り特に限定はされないが、水、有機溶剤、水と有機溶剤との混合溶剤が挙げられる。
水としては、ポリマー(A)の製造方法の説明において先に例示した重合溶媒のうちの水が挙げられる。
有機溶剤としては、ポリマー(A)の製造方法の説明において先に例示した重合溶媒のうちの有機溶媒が挙げられる。
溶剤として、水と有機溶剤との混合溶剤を用いる場合、これらの質量比(水/有機溶剤)は1/100~100/1であることが好ましく、2/100~100/2であることがより好ましい。
The solvent contained in the composition (X) is not particularly limited as long as it has at least the effect of the present invention as long as it is a solvent capable of dissolving the polymer (A), but water, an organic solvent, water and an organic solvent. A mixed solvent with and can be mentioned.
Examples of water include water among the polymerization solvents exemplified above in the description of the method for producing the polymer (A).
Examples of the organic solvent include organic solvents among the polymerization solvents exemplified above in the description of the method for producing the polymer (A).
When a mixed solvent of water and an organic solvent is used as the solvent, the mass ratio (water / organic solvent) thereof is preferably 1/100 to 100/1, and preferably 2/100 to 100/2. More preferred.

溶剤の含有量は、組成物(X)の総質量に対して、1~99.85質量%が好ましく、10~99.5質量%がより好ましく、50~99.5質量%がさらに好ましい。溶剤の含有量が上記範囲内であれば、組成物(X)の濾過膜への塗布性が向上する。 The content of the solvent is preferably 1 to 99.85% by mass, more preferably 10 to 99.5% by mass, still more preferably 50 to 99.5% by mass, based on the total mass of the composition (X). When the content of the solvent is within the above range, the applicability of the composition (X) to the filtration membrane is improved.

処理工程では、組成物(X)を用いて濾過膜の表面を処理する。具体的な処理方法としては、濾過膜の表面に組成物(X)を塗布した後、加熱する方法が挙げられる。
濾過膜の表面に組成物(X)を塗布する方法としては、一般の塗工に用いられる方法を採用でき、例えばグラビアコーター、ロールコーター、カーテンフローコーター、スピンコーター、バーコーター、リバースコーター、キスコーター、ファンテンコーター、ロッドコーター、エアドクターコーター、ナイフコーター、ブレードコーター、キャストコーター、スクリーンコーター等の塗布方法、スプレーコーティング等の噴霧方法、ディップ等の浸漬方法などが用いられる。
In the treatment step, the surface of the filtration membrane is treated with the composition (X). Specific examples of the treatment method include a method in which the composition (X) is applied to the surface of the filtration membrane and then heated.
As a method of applying the composition (X) to the surface of the filter membrane, a method used for general coating can be adopted, for example, a gravure coater, a roll coater, a curtain flow coater, a spin coater, a bar coater, a reverse coater, and a knife coater. , A coating method such as a fan ten coater, a rod coater, an air doctor coater, a knife coater, a blade coater, a cast coater, a screen coater, a spray method such as a spray coating, and a dipping method such as a dip are used.

加熱温度は、40~120℃が好ましい。
加熱時間は、10秒~100分が好ましい。
なお、組成物(X)が塗布された濾過膜を加熱する代わりに、組成物(X)が塗布された濾過膜を常温(25℃)で1分間~60分間放置してもよい。
The heating temperature is preferably 40 to 120 ° C.
The heating time is preferably 10 seconds to 100 minutes.
Instead of heating the filtration membrane coated with the composition (X), the filtration membrane coated with the composition (X) may be left at room temperature (25 ° C.) for 1 to 60 minutes.

このように、組成物(X)を用いて濾過膜の表面を処理することで、濾過膜の表面にポリマー(A)と塩基性化合物(B)とを含むポリマー層が形成された分離膜が得られる。
このポリマー層中では、ポリマー(A)と塩基性化合物(B)とがイオン架橋しており、ポリマー層は耐水性に優れる。また、ポリマー(A)は酸性基を有しているので、分離膜の透水量も高まる。
よって、本発明の分離膜の製造方法であれば、高い透水量を有し、長期間使用できる分離膜を容易に製造できる。
By treating the surface of the filter membrane with the composition (X) in this way, a separation membrane in which a polymer layer containing the polymer (A) and the basic compound (B) is formed on the surface of the filter membrane is formed. can get.
In this polymer layer, the polymer (A) and the basic compound (B) are ion-crosslinked, and the polymer layer has excellent water resistance. Further, since the polymer (A) has an acidic group, the water permeability of the separation membrane is also increased.
Therefore, according to the method for producing a separation membrane of the present invention, a separation membrane having a high water permeability and can be used for a long period of time can be easily produced.

以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、以下の実施例は本発明の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples do not limit the scope of the present invention.

[測定・評価方法]
<イオン交換容量の測定>
ポリマー層のイオン交換容量を、以下のようにして求めた。
まず、ポリマー層を形成する前の濾過膜2gを濃度1モル/Lの塩化ナトリウム水溶液30mLに10分浸漬した後、濾過し、濾液を濃度0.1モル/Lの水酸化ナトリウムで中和滴定し、下記式(i)より濾過膜のイオン交換容量を算出した。
別途、分離膜についても同様に、分離膜2gを濃度1モル/Lの塩化ナトリウム水溶液30mLに10分浸漬した後、濾過し、濾液を濃度0.1モル/Lの水酸化ナトリウムで中和滴定し、下記式(ii)より分離膜のイオン交換容量を算出した。
下記式(iii)よりポリマー層のイオン交換容量を求めた。
濾過膜のイオン交換容量[ミリ当量/g]=(X[モル/L]×Y[mL]-Z[モル/L]×中和滴定に要した水酸化ナトリウムの量[mL])/濾過膜の重量[g] ・・・(i)
分離膜のイオン交換容量[ミリ当量/g]=(X[モル/L]×Y[mL]-Z[モル/L]×中和滴定に要した水酸化ナトリウムの量[mL])/分離膜の重量[g] ・・・(ii)
ポリマー層のイオン交換容量[ミリ当量/g]=分離膜のイオン交換容量-濾過膜のイオン交換容量 ・・・(iii)
式(i)、(ii)中、「X」は塩化ナトリウムの濃度であり、「Y」は塩化ナトリウムの使用量であり、「Z」は水酸化ナトリウムの濃度である。
[Measurement / evaluation method]
<Measurement of ion exchange capacity>
The ion exchange capacity of the polymer layer was determined as follows.
First, 2 g of the filtration membrane before forming the polymer layer is immersed in 30 mL of a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 1 mol / L for 10 minutes, then filtered, and the filtrate is neutralized and titrated with sodium hydroxide having a concentration of 0.1 mol / L. Then, the ion exchange capacity of the filter membrane was calculated from the following formula (i).
Separately, for the separation membrane, similarly, 2 g of the separation membrane is immersed in 30 mL of a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 1 mol / L for 10 minutes, filtered, and the filtrate is neutralized and titrated with sodium hydroxide having a concentration of 0.1 mol / L. Then, the ion exchange capacity of the separation membrane was calculated from the following formula (ii).
The ion exchange capacity of the polymer layer was determined from the following formula (iii).
Ion exchange capacity of the filter membrane [milli equivalent / g] = (X [molar / L] x Y [mL] -Z [molar / L] x amount of sodium hydroxide required for neutralization titration [mL]) / filtration Film weight [g] ・ ・ ・ (i)
Ion exchange capacity of separation membrane [milli equivalent / g] = (X [molar / L] x Y [mL] -Z [molar / L] x amount of sodium hydroxide required for neutralization titration [mL]) / separation Membrane weight [g] ・ ・ ・ (ii)
Ion exchange capacity of polymer layer [milli equivalent / g] = ion exchange capacity of separation membrane-ion exchange capacity of filter membrane ... (iii)
In the formulas (i) and (ii), "X" is the concentration of sodium chloride, "Y" is the amount of sodium chloride used, and "Z" is the concentration of sodium hydroxide.

<透水量の測定>
分離膜を束ねてプラスチック製のスリーブに挿入した後、熱硬化性樹脂をスリーブに注入し、硬化させて封止した。熱硬化性樹脂で硬化させた分離膜の端部を切断することで分離膜の開口面を得て、外径基準の膜面積が約0.025mの評価用モジュールを作製した。得られた評価用モジュールを供給水タンク、ポンプからなる膜性能試験装置に接続し、以下のようにして透水量を測定した。
濃度が500mg/Lとなるように塩化ナトリウムを水に溶解させて、被処理水を調製した。25℃、圧力1.0MPaの条件で分離膜の外側から内側へ向かって被処理水を連続して送液した。送液を開始してから1時間経過した後、分離膜の開口面より透過水を採取して、電子天秤(株式会社島津製作所製、「LIBROR EB-3200D」)で透過水重量を測定した。透過水重量は、下記式(iv)より25℃での透過水量に換算した。また、下記式(v)より、透水量を算出した。
透過水量[L]=透過水重量[kg]/0.99704[kg/L] ・・・(iv)
透水量[L/m/日]=透過水量[L]/外径基準膜面積[m]/採取時間[分]×(60[分]×24[時間]) ・・・(v)
<Measurement of water permeability>
After bundling the separation membranes and inserting them into a plastic sleeve, thermosetting resin was poured into the sleeves, cured and sealed. An open surface of the separation membrane was obtained by cutting the end portion of the separation membrane cured with a thermosetting resin, and an evaluation module having a membrane area based on the outer diameter of about 0.025 m 2 was produced. The obtained evaluation module was connected to a membrane performance test device consisting of a water supply tank and a pump, and the water permeability was measured as follows.
Sodium chloride was dissolved in water so that the concentration was 500 mg / L to prepare water to be treated. The water to be treated was continuously sent from the outside to the inside of the separation membrane under the conditions of 25 ° C. and a pressure of 1.0 MPa. After 1 hour had passed from the start of the liquid feeding, the permeated water was collected from the opening surface of the separation membrane, and the weight of the permeated water was measured with an electronic balance (“LIBROR EB-3200D” manufactured by Shimadzu Corporation). The permeated water weight was converted into the permeated water amount at 25 ° C. from the following formula (iv). In addition, the amount of water permeation was calculated from the following formula (v).
Permeated water amount [L] = Permeated water weight [kg] /0.99704 [kg / L] ・ ・ ・ (iv)
Permeability [L / m 2 / day] = Permeability [L] / Outer diameter reference membrane area [m 2 ] / Collection time [minutes] x (60 [minutes] x 24 [hours]) ... (v)

算出した透水量から、以下の評価基準にて評価した。
A:透水量が200L/m/日以上である。
B:透水量が200L/m/日未満である。
From the calculated water permeability, evaluation was made according to the following evaluation criteria.
A: The water permeability is 200 L / m 2 / day or more.
B: The water permeability is less than 200 L / m 2 / day.

<塩除去率の測定>
透水量の測定と同様にして、透過水を採取した。
電気伝導率計(東亜ディーケーケー株式会社製、「CM-25R」)を用い、採取した透過水の塩化ナトリウム濃度を測定し、下記式(vi)より塩除去率を求めた。
塩除去率[%]=(1-透過水の塩化ナトリウム濃度[mg/L]/被処理水の塩化ナトリウム濃度[mg/L])×100 ・・・(vi)
<Measurement of salt removal rate>
Permeable water was collected in the same manner as the measurement of the amount of permeation.
Using an electric conductivity meter (manufactured by DKK-TOA CORPORATION, "CM-25R"), the sodium chloride concentration of the collected permeated water was measured, and the salt removal rate was determined from the following formula (vi).
Salt removal rate [%] = (1-sodium chloride concentration of permeated water [mg / L] / sodium chloride concentration of treated water [mg / L]) x 100 ... (vi)

算出した塩除去率から、以下の評価基準にて評価した。
A:塩除去率が70%以上である。
B:塩除去率が70%未満である。
From the calculated salt removal rate, evaluation was made according to the following evaluation criteria.
A: The salt removal rate is 70% or more.
B: The salt removal rate is less than 70%.

<耐水性の評価>
水に分離膜を1時間浸漬させた後、分離膜のポリマー層の溶解(溶出)の具合を目視にて観察し、以下の評価基準にてポリマー層の耐水性を評価した。
A:目視観察にてポリマー層の溶解が認められない。
B:目視観察にてポリマー層の溶解が認められる。
<Evaluation of water resistance>
After immersing the separation membrane in water for 1 hour, the state of dissolution (elution) of the polymer layer of the separation membrane was visually observed, and the water resistance of the polymer layer was evaluated according to the following evaluation criteria.
A: No dissolution of the polymer layer is observed by visual observation.
B: Dissolution of the polymer layer is observed by visual observation.

[ポリマー(A)の製造]
2-メトキシアニリン-5-スルホン酸100mmolを、4mol/L濃度のトリエチルアミン溶液(溶媒:水/アセトニトリル=5/5(質量比))300mLに25℃で溶解し、モノマー溶液を得た。
別途、ペルオキソ二硫酸アンモニウム100mmolを、水/アセトニトリル=5/5(質量比)の溶液に溶解し、酸化剤溶液を得た。
ついで、酸化剤溶液をモノマー溶液に滴下した。滴下終了後、25℃で12時間さらに撹拌した後、反応生成物を遠心濾過器にて濾別した。さらに、反応生成物をメタノールにて洗浄した後、乾燥させ、粉末状のポリマー(A-1)であるポリ(2-メトキシアニリン-5-スルホン酸)を15g得た。
[Manufacturing of polymer (A)]
100 mmol of 2-methoxyaniline-5-sulfonic acid was dissolved in 300 mL of a triethylamine solution (solvent: water / acetonitrile = 5/5 (mass ratio)) having a concentration of 4 mol / L at 25 ° C. to obtain a monomer solution.
Separately, 100 mmol of ammonium peroxodisulfate was dissolved in a solution of water / acetonitrile = 5/5 (mass ratio) to obtain an oxidizing agent solution.
Then, the oxidizing agent solution was added dropwise to the monomer solution. After completion of the dropping, the mixture was further stirred at 25 ° C. for 12 hours, and then the reaction product was filtered off by a centrifugal filter. Further, the reaction product was washed with methanol and then dried to obtain 15 g of poly (2-methoxyaniline-5-sulfonic acid) which is a powdery polymer (A-1).

[実施例1]
ポリマー(A-1)5.5質量部と、ポリビニルピリジン(アルドリッチ社製)1.65質量部と、水分散ポリエステル(三菱ケミカル株式会社製、「ニチゴーポリエスター」)2.85質量部と、溶媒として水390質量部及びエタノール600質量部とを混合し、組成物(X)を調製した。
濾過膜としてポリエーテルスルホンからなる中空状の多孔質膜に組成物(X)を5秒間浸漬させた後、60℃の熱風乾燥機の中で3分間保持して、濾過膜の表面に膜厚2μmのポリマー層が形成された分離膜を得た。得られた分離膜は中空糸膜である。
得られた分離膜について、ポリマー層のイオン交換容量、透水量及び塩除去率を測定し、耐水性を評価した。結果を表1に示す。
[Example 1]
5.5 parts by mass of polymer (A-1), 1.65 parts by mass of polyvinylpyridine (manufactured by Aldrich), 2.85 parts by mass of water-dispersed polyester (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., "Nichigo Polyester"), The composition (X) was prepared by mixing 390 parts by mass of water and 600 parts by mass of ethanol as a solvent.
The composition (X) is immersed in a hollow porous membrane made of polyether sulfone as a filtration membrane for 5 seconds, and then held in a hot air dryer at 60 ° C. for 3 minutes to form a film on the surface of the filtration membrane. A separation membrane having a 2 μm polymer layer formed was obtained. The obtained separation membrane is a hollow fiber membrane.
With respect to the obtained separation membrane, the ion exchange capacity, the amount of water permeation and the salt removal rate of the polymer layer were measured, and the water resistance was evaluated. The results are shown in Table 1.

[実施例2]
水分散ポリエステルを用いなかった以外は、実施例1と同様にして組成物(X)を調製し、分離膜を製造した。
得られた分離膜について、ポリマー層のイオン交換容量、透水量及び塩除去率を測定し、耐水性を評価した。結果を表1に示す。
[Example 2]
The composition (X) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the water-dispersed polyester was not used, and a separation membrane was produced.
With respect to the obtained separation membrane, the ion exchange capacity, the amount of water permeation and the salt removal rate of the polymer layer were measured, and the water resistance was evaluated. The results are shown in Table 1.

[比較例1]
実施例1で用いた濾過膜を分離膜とし、透水量及び塩除去率を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
The filtration membrane used in Example 1 was used as a separation membrane, and the water permeability and the salt removal rate were measured. The results are shown in Table 1.

[比較例2]
ポリビニルピリジンを用いなかった以外は、実施例1と同様にして組成物(X)を調製し、分離膜を製造した。
得られた分離膜について、ポリマー層のイオン交換容量、透水量及び塩除去率を測定し、耐水性を評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
The composition (X) was prepared in the same manner as in Example 1 except that polyvinylpyridine was not used, and a separation membrane was produced.
With respect to the obtained separation membrane, the ion exchange capacity, the amount of water permeation and the salt removal rate of the polymer layer were measured, and the water resistance was evaluated. The results are shown in Table 1.

Figure 2022011547000009
Figure 2022011547000009

表1から明らかなように、各実施例で得られた分離膜は、高い透水量及び塩除去率を有していた。また、ポリマー層の耐水性にも優れ、長時間使用できることが示された。
一方、表面にポリマー層を形成させなかった比較例1の場合、各実施例で得られた分離膜に比べて透水量及び塩除去率が低かった。
ポリビニルピリジンを含まないポリマー層が濾過膜の表面に形成された比較例2の分離膜は、水に浸漬するとポリマー層が溶解してしまい、ポリマー層の耐水性に劣るため、長時間使用するには不向きである。また、比較例2の場合、ポリマー層はポリマー(A)を含むものの、ポリマー層が水に溶解してしまうため、透水量が低かった。さらに、ポリマー層のイオン交換容量は2ミリ当量/g超であるものの、ポリマー層が水に溶解してしまうため、塩除去率が低かった。
As is clear from Table 1, the separation membranes obtained in each example had a high water permeability and a high salt removal rate. It was also shown that the polymer layer has excellent water resistance and can be used for a long time.
On the other hand, in the case of Comparative Example 1 in which the polymer layer was not formed on the surface, the water permeability and the salt removal rate were lower than those of the separation membranes obtained in each example.
The separation membrane of Comparative Example 2 in which a polymer layer containing no polyvinylpyridine is formed on the surface of the filtration membrane is used for a long time because the polymer layer dissolves when immersed in water and the water resistance of the polymer layer is inferior. Is unsuitable. Further, in the case of Comparative Example 2, although the polymer layer contained the polymer (A), the amount of water permeation was low because the polymer layer was dissolved in water. Further, although the ion exchange capacity of the polymer layer was more than 2 milliequivalent / g, the salt removal rate was low because the polymer layer was dissolved in water.

本発明の分離膜は、高い透水量を有し、長期間使用でき、飲料水の製造、半導体等の洗浄用の超純水の製造、浄水処理や排水処理等の水処理などに用いられる分離膜として有用である。 The separation membrane of the present invention has a high water permeability, can be used for a long period of time, and is used for production of drinking water, production of ultrapure water for cleaning semiconductors, water treatment such as water purification treatment and wastewater treatment, and the like. It is useful as a membrane.

Claims (4)

濾過膜と、前記濾過膜の表面に形成されたポリマー層とを有する分離膜であって、
前記ポリマー層は、酸性基を有するポリマーと、塩基性化合物とを含み、
前記ポリマー層のイオン交換容量が2ミリ当量/g超である、分離膜。
A separation membrane having a filtration membrane and a polymer layer formed on the surface of the filtration membrane.
The polymer layer contains a polymer having an acidic group and a basic compound.
A separation membrane in which the ion exchange capacity of the polymer layer is more than 2 milliequivalent / g.
前記酸性基を有するポリマーが、下記一般式(5)で表される単位を有する、請求項1に記載の分離膜。
Figure 2022011547000010
式(5)中、R18~R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルコキシ基、酸性基、ヒドロキシ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を表し、R18~R21のうちの少なくとも1つは酸性基である。
The separation membrane according to claim 1, wherein the polymer having an acidic group has a unit represented by the following general formula (5).
Figure 2022011547000010
In the formula (5), R 18 to R 21 each independently have a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, and a linear or branched alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms. It represents an acidic group, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, and at least one of R 18 to R 21 is an acidic group.
濾過膜を備えた分離膜の製造方法であって、
酸性基を有するポリマーと、塩基性化合物とを含む組成物を用いて、前記濾過膜の表面を処理する工程を有する、分離膜の製造方法。
A method for manufacturing a separation membrane equipped with a filtration membrane.
A method for producing a separation membrane, which comprises a step of treating the surface of the filtration membrane using a composition containing a polymer having an acidic group and a basic compound.
前記酸性基を有するポリマーが、下記一般式(5)で表される単位を有する、請求項3に記載の分離膜の製造方法。
Figure 2022011547000011
式(5)中、R18~R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐鎖のアルコキシ基、酸性基、ヒドロキシ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を表し、R18~R21のうちの少なくとも1つは酸性基である。
The method for producing a separation membrane according to claim 3, wherein the polymer having an acidic group has a unit represented by the following general formula (5).
Figure 2022011547000011
In the formula (5), R 18 to R 21 each independently have a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, and a linear or branched alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms. It represents an acidic group, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, and at least one of R 18 to R 21 is an acidic group.
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