JP2023020053A - composite semipermeable membrane - Google Patents
composite semipermeable membrane Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023020053A JP2023020053A JP2021125205A JP2021125205A JP2023020053A JP 2023020053 A JP2023020053 A JP 2023020053A JP 2021125205 A JP2021125205 A JP 2021125205A JP 2021125205 A JP2021125205 A JP 2021125205A JP 2023020053 A JP2023020053 A JP 2023020053A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite semipermeable
- semipermeable membrane
- formula
- membrane
- separation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Abstract
Description
本発明は、液状混合物の選択的分離に有用な、複合半透膜に関する。 The present invention relates to composite semipermeable membranes useful for selective separation of liquid mixtures.
液状混合物の分離に関して、溶媒(例えば水)に溶解した物質(例えば塩類)を除くための技術には様々なものがあるが、近年、省エネルギーおよび省資源のためのプロセスとして、膜分離法の利用が拡大している。膜分離法に使用される膜には、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜等があり、これらの膜は、例えば塩分、有害物を含んだ水等から飲料水を得る場合や、工業用超純水の製造、排水処理、有価物の回収等に用いられている。 Regarding the separation of liquid mixtures, there are various techniques for removing substances (e.g. salts) dissolved in a solvent (e.g. water). is expanding. Membranes used in membrane separation include microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, reverse osmosis membranes, and the like. It is used for the production of industrial ultrapure water, wastewater treatment, and recovery of valuables.
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、支持膜上に塩類等の分離性能を有する分離機能層を被覆した複合半透膜であり、支持膜上にゲル層とポリマーを架橋した活性層を有するものと、支持膜上でモノマーを重縮合した活性層を有するものとの2種類がある。複合半透膜は、分離機能を担う分離機能層と、分離機能層に強度を付与する支持膜とをそれぞれ独立して選択できるため、分離性能と強度とを両立させることができる。 Most of the reverse osmosis membranes and nanofiltration membranes currently on the market are composite semipermeable membranes in which a support membrane is coated with a separation function layer that has separation performance for salts, etc., and a gel layer and a polymer are placed on the support membrane. There are two types, one having a crosslinked active layer and the other having an active layer formed by polycondensation of monomers on a support film. In the composite semipermeable membrane, the separation function layer that performs the separation function and the support membrane that imparts strength to the separation function layer can be independently selected, so that both separation performance and strength can be achieved.
このような複合半透膜としては種々のものが開示されている。例えば特許文献1には、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを重縮合反応することによって得られる、架橋芳香族ポリアミドからなる分離機能層を、支持膜上に被覆した複合半透膜が開示されている。また、特許文献1には、スルホ化試薬により架橋芳香族ポリアミドにスルホ基を導入することが開示されている。特許文献1には、これによって、透過性能と塩分離性能とを両立し、さらに耐酸化性に優れる複合半透膜が得られると記載されている。
Various composite semipermeable membranes have been disclosed. For example,
本発明は、耐酸化性を備えつつ、耐酸性、耐塩基性がより高められた複合半透膜を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a composite semipermeable membrane having improved acid resistance and base resistance while having oxidation resistance.
上記課題を解決するため、本発明は、支持膜と、架橋芳香族ポリアミドを含有する分離機能層とを備え、前記分離機能層が下記式1で表される部分構造を含む、複合半透膜を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a composite semipermeable membrane comprising a support membrane and a separation functional layer containing a crosslinked aromatic polyamide, wherein the separation functional layer includes a partial structure represented by the following formula 1: I will provide a.
(但し、R1~R11は水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1~10の脂肪族鎖であり、Ar1は置換基を有していてもよい炭素数4~14の芳香族環であり、R12、R13は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~4の脂肪族鎖、又は下記式2で表される構造であり、R12、R13の少なくとも一方は下記式2で表される構造である。)
(where R 1 to R 11 are a hydrogen atom, a halogen atom, or an aliphatic chain having 1 to 10 carbon atoms, and Ar 1 is an optionally substituted aromatic ring having 4 to 14 carbon atoms; and R 12 and R 13 are a hydrogen atom, a halogen atom, an aliphatic chain having 1 to 4 carbon atoms, or a structure represented by the following
(但し、Xは炭素数1~4の脂肪族鎖、又は単結合であり、Y1~Y3はそれぞれ独立にO、OH、又はO-である。また、上記式2中の下記式3は単結合又は二重結合を表す。)
(where X is an aliphatic chain having 1 to 4 carbon atoms or a single bond, and Y 1 to Y 3 are each independently O, OH, or O- . In addition, the following
本発明によれば、優れた塩分離性能と透過性能とを有し、且つ、耐薬品性に優れる複合半透膜を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composite semipermeable membrane which has the outstanding salt separation performance and permeation performance, and is excellent in chemical resistance can be provided.
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited by these.
1.複合半透膜
図1に本実施形態における複合半透膜1の構造を示す。
1. Composite Semipermeable Membrane FIG. 1 shows the structure of a composite
(1-1)支持膜
図1(a)に示すように、複合半透膜1において、支持膜は、基材2および多孔性支持層3を備える。ただし、支持膜はこのような2層構造である必要は無く、1層のみ、または3層以上で構成されていてもよい。支持膜は分離機能層に強度を付与するためのものであり、それ自体は実質的に溶質の分離性能を有さない。
(1-1) Support Membrane As shown in FIG. 1( a ), in the composite
基材2としては、ポリエステル系重合体、ポリアミド系重合体、ポリオレフィン系重合体、及びこれらの混合物又は共重合体からなる布帛が挙げられる。中でも、機械的、熱的に安定性の高いポリエステル系重合体の布帛が好ましい。布帛の形態としては、長繊維不織布や短繊維不織布、さらには織編物を好ましく用いることができる。
Examples of the
多孔性支持層3は、連通した多数の細孔を有する。細孔の孔径や孔径分布は特に限定されないが、例えば、均一な孔径からなる対称構造、又は、一方の面からもう一方の面まで徐々に孔径が大きくなる非対称構造であり、且つ、孔径が小さい側の表面における孔径が、0.1~100nmである、多孔性支持層が好ましい。
The
多孔性支持層3の素材としては、ポリスルホン(以下、「PSf」)、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等の、ホモポリマー又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、硝酸セルロース等、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が挙げられる。中でも、PSf、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等の、ホモポリマー又はコポリマーが好ましく、酢酸セルロース、PSf、ポリフェニレンスルフィドスルホン、又はポリフェニレンスルホンがより好ましく、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、PSfが特に好ましい。
Materials for the
PSfの重量平均分子量(以下、「Mw」)は、10000~200000であることが好ましく、15000~100000であることがより好ましい。PSfのMwが10000以上であることで、多孔性支持層として好ましい機械的強度および耐熱性を得ることができる。一方、PSfのMwが200000以下であることで、多孔性支持層原液の粘度が適切な範囲となり、良好な成形性を実現することができる。 The weight average molecular weight (hereinafter “M w ”) of PSf is preferably 10,000 to 200,000, more preferably 15,000 to 100,000. When the Mw of PSf is 10,000 or more, it is possible to obtain mechanical strength and heat resistance preferable for the porous support layer. On the other hand, when the Mw of PSf is 200,000 or less, the viscosity of the undiluted solution for the porous support layer falls within an appropriate range, and good moldability can be achieved.
基材と多孔性支持層の厚みは、複合半透膜の強度及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。良好な機械的強度及び充填密度を得るため、基材と多孔性支持層の厚みの合計は、30~300μmであることが好ましく、100~220μmであることがより好ましい。また、多孔性支持層の厚みは、20~100μmであることが好ましい。なお、基材と多孔性支持層の厚みは、断面観察で厚み方向に直交する方向(膜の面方向)に20μm間隔で測定した、20点の厚みの平均値を算出することで求めることができる。 The thickness of the substrate and the porous support layer affect the strength of the composite semipermeable membrane and the packing density when it is made into an element. In order to obtain good mechanical strength and packing density, the total thickness of the substrate and the porous support layer is preferably 30-300 μm, more preferably 100-220 μm. Also, the thickness of the porous support layer is preferably 20 to 100 μm. The thickness of the base material and the porous support layer can be obtained by calculating the average value of 20 thicknesses measured at intervals of 20 μm in a direction perpendicular to the thickness direction (surface direction of the film) by cross-sectional observation. can.
(1-2)分離機能層
分離機能層4は、溶質の分離機能を担う層であり、架橋芳香族ポリアミドを含有する。分離機能層4は、架橋芳香族ポリアミドを主成分とすることが好ましい。
(1-2) Separation Function Layer The
架橋芳香族ポリアミドを主成分とするとは、分離機能層中の架橋芳香族ポリアミドが占める割合が50質量%以上であることをいう。分離機能層中の架橋芳香族ポリアミドが占める割合は、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。 Having a crosslinked aromatic polyamide as a main component means that the proportion of the crosslinked aromatic polyamide in the separation functional layer is 50% by mass or more. The proportion of the crosslinked aromatic polyamide in the separation functional layer is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more.
分離機能層は、上記式1で表される部分構造を含む。上記式1において、R12、R13の少なくとも一方は上記式2で表される構造である。また、上記式1において、R13は上記式2で表される構造であることが好ましい。上記式2で表される構造としては、例えば、スルホ基、スルホメチル基、スルホエチル基、スルホプロピル基、スルホイソプロピル基、スルホブチル基、スルホイソブチル基等が挙げられる。
The separation functional layer includes a partial structure represented by Formula 1 above. In
上記式2で表される構造は、Y1~Y3のいずれかの部位が中性の水中で電離することにより、置換基全体として負電荷を帯びる。この結果、高い親水性を奏することによる優れた透水性能と、除去対象物である塩を構成する陰イオンとのクーロン反発による優れた塩分離性能とを両立する複合半透膜を得ることができる。
In the structure represented by the
また、本発明者らは鋭意検討した結果、架橋芳香族ポリアミドのアミノ基、特に末端アミノ基が酸化劣化の起点であること、及び、アミノ基、アミド基や芳香族環の電子密度を低下させることで酸化劣化を抑制できることを見出した。上記式1において、R12、R13の少なくとも一方が上記式2で表される電子求引性を有する構造であることで、アミノ基、アミド基や芳香族環の電子密度が低下し、次亜塩素酸をはじめとする酸化剤との反応性が抑制された、優れた耐酸化性を有する複合半透膜を得ることができる。
In addition, as a result of intensive studies by the present inventors, the amino group of the crosslinked aromatic polyamide, particularly the terminal amino group, is the starting point of oxidative deterioration, and that the electron density of the amino group, the amide group, and the aromatic ring is reduced. It was found that oxidative deterioration can be suppressed by In the
上記式2で表される構造は、上記式1におけるR12、R13の少なくとも一方、すなわち、架橋芳香族ポリアミドのアミド基、又はアミノ基に対するm位に存在する。
The structure represented by Formula 2 is present at the m-position relative to at least one of R 12 and R 13 in
特許文献1には、重合後の架橋芳香族ポリアミドに、1,3-プロパンスルトンのような試薬を反応させる方法が記載されている。しかしながら、一般に、アミド基及びアミノ基はo,p配向性であるため、この方法では、置換基はアミド基、又はアミノ基に対するo,p位に導入される。さらに、この方法では、重合後の架橋芳香族ポリアミドに試薬を反応させるため、置換基は主に試薬が接触する分離機能層表面付近に導入され、分離機能層全体に均一に上記式2で表される構造を導入することが困難である。
また、特許文献1には、2,4-ジアミノベンゼンスルホン酸のような、アミノ基のo,p位に上記式2で表される構造を有する多官能芳香族アミンを、多官能芳香族酸クロリドと重合する方法が記載されている。しかしながら、この方法では、多官能芳香族アミンの構造に由来して、上記式2で表される構造はアミド基、又はアミノ基に対するo,p位に導入される。さらに、この方法では、アミノ基のo位に存在する置換基の立体障害によりアミノ基の反応性が低下するため、十分な重合度を有する架橋芳香族ポリアミドを得ることが困難である。
Further, in
一方、本発明では、下記式4で表されるアミノ基のm位に上記式2で表される構造を有する多官能芳香族アミンを、多官能芳香族酸クロリドと重合することで、十分な重合度を有し、かつ上記式1で表される部分構造が分離機能層全体に分布する複合半透膜を得ることができる。
On the other hand, in the present invention, by polymerizing a polyfunctional aromatic amine having a structure represented by the
(但し、Xは炭素数1~4の脂肪族鎖、又は単結合であり、Y1~Y3はそれぞれ独立にO、OH、又はO-であり、R14~R18は水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1~10の脂肪族鎖である。また、上記式4中の上記式3は単結合又は二重結合を表す。)
上記式2で表される構造が、架橋芳香族ポリアミドのアミド基に対するo,p位に存在すると、アミド基に隣接する上記式2で表される構造中の水酸基との隣接基効果により、酸性又は塩基性条件下でアミド基の加水分解が促進される。このため、運転中に膜面に付着して透過性能を低下させるファウリング物質等を除去する目的で、酸や塩基による薬液洗浄を行うと、分離性能が低下するという問題が生じる。
(where X is an aliphatic chain having 1 to 4 carbon atoms or a single bond, Y 1 to Y 3 are each independently O, OH or O- , R 14 to R 18 are hydrogen atoms, halogen atom, or an aliphatic chain having 1 to 10 carbon atoms, and the
When the structure represented by the
一方、上記式2で表される構造が、架橋芳香族ポリアミドのアミド基に対するm位に存在することで、上記式2で表される構造中の水酸基がアミド基から離れた位置に存在するため、酸性又は塩基性条件下でもアミド基は加水分解されにくい。これにより、繰り返しの薬液洗浄後も分離性能を維持する、優れた耐酸性、耐塩基性を有する複合半透膜を得ることができる。
On the other hand, since the structure represented by the
上記式2のXは炭素数1~4の脂肪族鎖、又は単結合である。上記式2のXは炭素数1~2の脂肪族鎖、又は単結合であることが好ましく、炭素数2の脂肪族鎖、又は単結合であることがより好ましい。上記式2のXが炭素数1以上の脂肪族鎖であることで、高い親水性を有する官能基が芳香族環に束縛されず自由回転することができるため、より優れた透過性能を有する複合半透膜を得ることができる。一方、上記式2のXが炭素数4以下の脂肪族鎖であることで、疎水的な構造の割合が多くなりすぎず、優れた透過性能を有する複合半透膜を得ることができる。また、上記式2のXが単結合である、すなわち、電子求引性を有する官能基が芳香族環に直接結合することで、アミノ基、アミド基や芳香族環の電子密度がより低下し、次亜塩素酸をはじめとする酸化剤との反応性が抑制された、優れた耐酸化性を有する複合半透膜を得ることができる。上記式2のXは、求める複合半透膜の透過性能、耐酸化性等の特性に応じて適宜選択することができる。
X in
分離機能層表面の硫黄原子数/窒素原子数Aは、0.005≦A≦0.55であることが好ましく、0.01≦A≦0.4であることがより好ましく、0.05≦A≦0.33であることがさらに好ましい。Aが0.005以上であることで、分離機能層表面に上記式1で表される部分構造が十分に存在し、親水性による透水性能、クーロン反発による塩分離性能、アミノ基、アミド基や芳香族環の電子密度低下による耐酸化性、及び耐酸性、耐塩基性を両立する複合半透膜を得ることができる。一方、多官能芳香族アミンとしてアミノ基のm位に上記式2で表される構造を有する多官能芳香族アミンのみを用いる場合、Aは0.5程度になるが、中性の水接触下において負に荷電する置換基同士のクーロン反発による、分離機能層の孔径拡大にともなう複合半透膜の分離性能の低下を防ぐため、上記式2で表される構造を有さない多官能芳香族アミンを配合し、Aの値を適宜調整することがより好ましい。
The number of sulfur atoms/the number of nitrogen atoms A on the surface of the separation functional layer is preferably 0.005≦A≦0.55, more preferably 0.01≦A≦0.4, and 0.05≦ More preferably, A≦0.33. When A is 0.005 or more, the partial structure represented by the
また、分離機能層全体の硫黄原子数/窒素原子数Bは、0.5≦B/A≦2.0であることが好ましく、0.6≦B/A≦1.7であることがより好ましく、0.8≦B/A≦1.3であることがさらに好ましい。B/Aが上記範囲にあることで、分離機能層の全体に均一に上記式1で表される部分構造が分布しているため、中性の水接触下において負に荷電する置換基同士のクーロン反発による、分離機能層の孔径拡大にともなう複合半透膜の分離性能の低下を抑制しつつ、優れた透水性能、塩分離性能、耐酸化性、及び耐酸性、耐塩基性を発揮する複合半透膜を得ることができる。
Further, the number of sulfur atoms/number of nitrogen atoms B in the entire separation functional layer is preferably 0.5≦B/A≦2.0, more preferably 0.6≦B/A≦1.7. Preferably, 0.8≤B/A≤1.3 is more preferable. When B/A is in the above range, the partial structure represented by the
分離機能層の形状や厚みは、分離性能及び透過性能に影響を与える。図1(b)に示すように、分離機能層は複数の凸部42と凹部43とを備えるひだ状の薄膜41を含むことが好ましい。分離機能層がひだ状の薄膜を有することで、平面構造と比較して分離機能層の表面積を大幅に向上させることができる。その結果、分離性能を維持しつつ、分離機能層の表面積に比例して透過性能を向上させることができる。凸部42内部(薄膜41と多孔性支持層3との間)は空隙である。
The shape and thickness of the separation functional layer affect separation performance and permeation performance. As shown in FIG. 1B, the separation functional layer preferably includes a pleated
分離機能層の二乗平均平方根高さRqは60~300nmであることが好ましく、80~280nmであることがより好ましく、100~260nmであることがさらに好ましい。Rqが60nm以上であることで、大きな分離機能層の表面積に比例して、良好な透過性能を有する複合半透膜を得ることができる。一方、Rqが300nm以下であることで、海水淡水化用途等における高圧運転条件下でも、ひだ状の薄膜の形状を維持する複合半透膜を得ることができる。 The root mean square height R q of the separation functional layer is preferably 60 to 300 nm, more preferably 80 to 280 nm, even more preferably 100 to 260 nm. When Rq is 60 nm or more, it is possible to obtain a composite semipermeable membrane having good permeation performance in proportion to the large surface area of the separation functional layer. On the other hand, when R q is 300 nm or less, it is possible to obtain a composite semipermeable membrane that maintains the shape of a pleated thin film even under high-pressure operating conditions in seawater desalination applications.
また、上記薄膜の厚みTの平均値は10~20nmであることが好ましく、11~16nmであることがより好ましい。Tの平均値が10nm以上であることで、良好な分離性能を有する複合半透膜を得ることができる。一方、Tの平均値が20nm以下であることで、良好な透過性能を有する複合半透膜を得ることができる。 The average thickness T of the thin film is preferably 10 to 20 nm, more preferably 11 to 16 nm. When the average value of T is 10 nm or more, a composite semipermeable membrane having good separation performance can be obtained. On the other hand, when the average value of T is 20 nm or less, a composite semipermeable membrane having good permeability can be obtained.
分離対象物質が複合半透膜内部に浸透することを防ぐため、分離機能層は、複合半透膜の表面側に配置されていることが好ましく、且つ、ろ過一次側に配置されていることがより好ましい。 In order to prevent the substance to be separated from penetrating into the composite semipermeable membrane, the separation functional layer is preferably arranged on the surface side of the composite semipermeable membrane and is arranged on the primary filtration side. more preferred.
(1-3)NaCl除去率、ホウ素除去率、膜透過流束
複合半透膜は、NaCl除去率が99.70%以上であることが好ましく、99.75%以上であることがより好ましく、99.80%以上であることがさらに好ましい。また、ホウ素除去率が80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましい。さらに、膜透過流束が0.70m3/m2/日以上であることが好ましく、0.90m3/m2/日以上であることがより好ましく、1.10m3/m2/日以上であることがさらに好ましい。複合半透膜の膜性能がこれらの範囲内であることで、海水淡水化用途の分離膜として好ましく用いることができる。
(1-3) NaCl removal rate, boron removal rate, membrane permeation flux The composite semipermeable membrane preferably has an NaCl removal rate of 99.70% or more, more preferably 99.75% or more, More preferably, it is 99.80% or more. Also, the boron removal rate is preferably 80% or more, more preferably 85% or more. Furthermore, the membrane permeation flux is preferably 0.70 m 3 /m 2 /day or more, more preferably 0.90 m 3 /m 2 /day or more, and 1.10 m 3 /m 2 /day or more. is more preferable. When the membrane performance of the composite semipermeable membrane is within these ranges, it can be preferably used as a separation membrane for seawater desalination.
また、複合半透膜は、塩素接触後のNaCl除去率が99.40%以上であることが好ましく、99.50%以上であることがより好ましく、99.60%以上であることがさらに好ましい。また、塩素接触後のホウ素除去率が70%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。複合半透膜の塩素接触後の膜性能がこれらの範囲内であることで、塩素漏洩による酸化劣化リスクの低い複合半透膜として好ましく用いることができる。塩素接触の条件は実施例で述べる。 In addition, the composite semipermeable membrane preferably has a NaCl removal rate after contact with chlorine of 99.40% or more, more preferably 99.50% or more, and even more preferably 99.60% or more. . Further, the boron removal rate after contact with chlorine is preferably 70% or more, more preferably 75% or more, and even more preferably 80% or more. When the membrane performance of the composite semipermeable membrane after contact with chlorine is within these ranges, it can be preferably used as a composite semipermeable membrane with a low risk of oxidation deterioration due to leakage of chlorine. Conditions for chlorine contact are described in the Examples.
また、複合半透膜は、酸又は塩基接触後のNaCl除去率が99.50%以上であることが好ましく、99.60%以上であることがより好ましく、99.75%以上であることがさらに好ましい。また、酸又は塩基接触後のホウ素除去率が70%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。複合半透膜の酸又は塩基接触後の膜性能がこれらの範囲内であることで、繰り返しの薬液洗浄後も分離性能を維持する複合半透膜として好ましく用いることができる。酸又は塩基接触の条件は実施例で述べる。 In addition, the composite semipermeable membrane preferably has a NaCl removal rate of 99.50% or higher, more preferably 99.60% or higher, and more preferably 99.75% or higher after being contacted with an acid or base. More preferred. Also, the boron removal rate after contact with acid or base is preferably 70% or more, more preferably 75% or more, and even more preferably 80% or more. When the membrane performance of the composite semipermeable membrane after contact with acid or base is within these ranges, it can be preferably used as a composite semipermeable membrane that maintains separation performance even after repeated washing with a chemical solution. Conditions for acid or base contact are described in the Examples.
2.複合半透膜の製造方法
本発明の複合半透膜の製造方法は、上述した所望の特徴を満たす複合半透膜が得られれば特に限定されないが、例えば、以下の方法で製造することができる。
2. Method for Producing Composite Semipermeable Membrane The method for producing the composite semipermeable membrane of the present invention is not particularly limited as long as the composite semipermeable membrane satisfying the desired characteristics described above can be obtained. .
(2-1)支持膜の製膜
支持膜の製膜方法としては、公知の方法が好適に利用できる。以下、多孔性支持層の素材としてPSfを用いる場合を例にとって述べる。
(2-1) Formation of Supporting Membrane As a method for forming the supporting membrane, a known method can be suitably used. An example of using PSf as the material of the porous support layer will be described below.
まず、PSfを、PSfの良溶媒に溶解し、多孔性支持層原液を調製する。PSfの良溶媒としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド(以下、「DMF」)が好ましい。 First, PSf is dissolved in a good solvent for PSf to prepare a porous support layer undiluted solution. As a good solvent for PSf, for example, N,N-dimethylformamide (hereinafter “DMF”) is preferable.
多孔性支持層原液中のPSfの濃度は、10~25質量%であることが好ましく、12~20質量%であることがより好ましい。多孔性支持層原液中のPSfの濃度がこの範囲内であることで、得られる多孔性支持層の強度と透過性能とを両立することができる。なお、多孔性支持層原液中の素材の濃度の好ましい範囲は、用いる素材、良溶媒等によって適宜調整することができる。 The concentration of PSf in the undiluted solution for the porous support layer is preferably 10 to 25% by mass, more preferably 12 to 20% by mass. When the concentration of PSf in the undiluted solution for the porous support layer is within this range, both strength and permeability of the resulting porous support layer can be achieved. The preferable range of the concentration of the material in the undiluted solution for the porous support layer can be appropriately adjusted depending on the material used, the good solvent, and the like.
次に、得られた多孔性支持層原液を、基材表面に塗布し、PSfの非溶媒を含む凝固浴に浸漬する。 Next, the obtained undiluted solution for the porous support layer is applied to the substrate surface and immersed in a coagulation bath containing a PSf non-solvent.
凝固浴に含まれるPSfの非溶媒としては、例えば、水が好ましい。基材表面に塗布した多孔性支持層原液を、PSfの非溶媒を含む凝固浴に接触させることで、非溶媒誘起相分離によって多孔性支持層原液が凝固し、基材表面に多孔性支持層が形成した支持膜を得ることができる。 Water, for example, is preferable as a non-solvent for PSf contained in the coagulation bath. The undiluted solution of the porous support layer applied to the substrate surface is brought into contact with a coagulation bath containing a PSf non-solvent, whereby the undiluted porous support layer is coagulated by non-solvent-induced phase separation, forming a porous support layer on the substrate surface. can obtain a support film formed by
凝固浴は、PSfの非溶媒のみで構成されていてもよいが、多孔性支持層原液を凝固可能な範囲で、PSfの良溶媒を含んでいてもよい。 The coagulation bath may be composed only of a non-solvent for PSf, but may contain a good solvent for PSf to the extent that the undiluted solution of the porous support layer can be coagulated.
得られた支持膜を、分離機能層の形成の前に洗浄することで、膜中に残存する溶媒を除去してもよい。 The obtained support membrane may be washed before forming the separation functional layer to remove the solvent remaining in the membrane.
(2-2)分離機能層の重合工程
架橋芳香族ポリアミドを含有する分離機能層の形成方法について、「(2-1)支持膜の製膜」で得られた支持膜上で、多官能芳香族アミンと多官能芳香族酸クロリドとを重合して固化させる方法を例にとって述べる。重合方法としては、生産性、性能の観点から界面重合法が最も好ましい。以下、界面重合の工程について説明する。
(2-2) Polymerization step of separation functional layer Regarding the method of forming a separation functional layer containing a crosslinked aromatic polyamide, a polyfunctional aromatic A method of polymerizing and solidifying a group amine and a polyfunctional aromatic acid chloride will be described as an example. As the polymerization method, the interfacial polymerization method is most preferable from the viewpoint of productivity and performance. The process of interfacial polymerization will be described below.
界面重合の工程は、(a)多官能芳香族アミンを含有する水溶液を支持膜に接触させる工程と、(b)多官能芳香族酸クロリドを含有する有機溶媒溶液を、多官能芳香族アミンを含有する水溶液を接触させた支持膜に接触させる工程と、(c)接触後の有機溶媒溶液を液切りする工程と、(d)有機溶媒溶液を液切りした複合半透膜を熱水で洗浄する工程、とを備える。 The step of interfacial polymerization includes (a) a step of bringing an aqueous solution containing a polyfunctional aromatic amine into contact with a support membrane, and (b) an organic solvent solution containing a polyfunctional aromatic acid chloride, and (c) draining the organic solvent solution after contact; (d) washing the composite semipermeable membrane with hot water after draining the organic solvent solution; and a step of performing.
工程(a)において、水溶液は、上記式4で表されるアミノ基のm位に上記式2で表される構造を有する第1の多官能芳香族アミンを少なくとも含有する。第1の多官能芳香族アミンとしては、例えば、3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸、3,5-ジアミノ-2,4,6-トリメチルベンゼンスルホン酸、3,5-ジアミノフェニルメタンスルホン酸、3,5-ジアミノフェニルエタンスルホン酸、3,5-ジアミノフェニルプロパンスルホン酸、3,5-ジアミノフェニルブタンスルホン酸が挙げられる。これらの多官能芳香族アミンを用いることで、分離機能層が上記式1で表される部分構造を含む複合半透膜を得ることができる。
In step (a), the aqueous solution contains at least the first polyfunctional aromatic amine having the structure represented by
また、水溶液は、アミノ基のm位に上記式2で表される構造を有さない第2の多官能芳香族アミンをさらに含有してもよい。第2の多官能芳香族アミンは、アミノ基のm位に式2で表される構造以外の置換基を有してもよいし、m位が水素であってもよい。第2の多官能芳香族アミンとしては、例えば、o-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン(以下、「m-PDA」)、p-フェニレンジアミン、o-キシリレンジアミン、m-キシリレンジアミン、p-キシリレンジアミン、o-ジアミノピリジン、m-ジアミノピリジン、p-ジアミノピリジン等の2個のアミノ基がオルト位やメタ位、パラ位のいずれかの位置関係で芳香族環に結合した多官能芳香族アミン、1,3,5-トリアミノベンゼン、1,2,4-トリアミノベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸、3-アミノベンジルアミン、4-アミノベンジルアミンが挙げられる。
In addition, the aqueous solution may further contain a second polyfunctional aromatic amine that does not have the structure represented by
第1の多官能芳香族アミンに加え、第2の多官能芳香族アミンを併用することで、分離機能層表面の硫黄原子数/窒素原子数Aの値を適宜調整することができる。これにより、中性の水接触下において負に荷電する置換基同士のクーロン反発による、分離機能層の孔径拡大にともなう複合半透膜の分離性能の低下を抑制しつつ、優れた透水性能、塩分離性能、耐酸化性、及び耐酸性、耐塩基性を発揮する複合半透膜を得ることができる。 By using the second polyfunctional aromatic amine together with the first polyfunctional aromatic amine, the ratio of the number of sulfur atoms/the number of nitrogen atoms A on the surface of the separation functional layer can be appropriately adjusted. As a result, the deterioration of the separation performance of the composite semipermeable membrane due to the expansion of the pore size of the separation functional layer due to Coulomb repulsion between the negatively charged substituents under contact with neutral water is suppressed, and excellent water permeability and salt A composite semipermeable membrane exhibiting separation performance, oxidation resistance, acid resistance, and base resistance can be obtained.
水溶液中の第1、第2の多官能芳香族アミンの濃度の合計は、0.1~20質量%であることが好ましく、0.5~15質量%であることがより好ましく、1.0~10質量%であることがさらに好ましい。第1、第2の多官能芳香族アミンの濃度の合計が0.1質量%以上であることで、溶質の分離性能を有する分離機能層を形成することができる。一方、第1、第2の多官能芳香族アミンの濃度の合計が20質量%以下であることで、良好な透過性能を有する分離機能層を形成することができる。 The total concentration of the first and second polyfunctional aromatic amines in the aqueous solution is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 15% by mass, and 1.0 More preferably, it is up to 10% by mass. When the total concentration of the first and second polyfunctional aromatic amines is 0.1% by mass or more, a separation functional layer having solute separation performance can be formed. On the other hand, when the total concentration of the first and second polyfunctional aromatic amines is 20% by mass or less, a separation functional layer having good permeability can be formed.
また、水溶液中の第1、第2の多官能芳香族アミンの濃度の合計に対する、第1の多官能芳香族アミンの濃度の比率は、10~100%であることが好ましく、20~90%であることがより好ましく、30~80%であることがさらに好ましい。第1の多官能芳香族アミンの濃度の比率が10%以上であることで、優れた透水性能、塩分離性能、耐酸化性、及び耐酸性、耐塩基性を発揮する複合半透膜を得ることができる。また、水溶液には、重合を阻害しない範囲であれば、必要に応じて、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。 Further, the ratio of the concentration of the first polyfunctional aromatic amine to the sum of the concentrations of the first and second polyfunctional aromatic amines in the aqueous solution is preferably 10 to 100%, more preferably 20 to 90%. and more preferably 30 to 80%. A composite semipermeable membrane exhibiting excellent water permeability, salt separation performance, oxidation resistance, acid resistance, and base resistance is obtained by setting the concentration ratio of the first polyfunctional aromatic amine to 10% or more. be able to. In addition, the aqueous solution may contain compounds such as surfactants and antioxidants, if necessary, as long as they do not inhibit the polymerization.
水溶液は、支持膜に均一且つ連続的に接触させることが好ましい。具体的には、例えば、支持膜上にン水溶液をコーティングする方法や、支持膜を水溶液に浸漬する方法が挙げられる。支持膜と水溶液との接触時間は、1秒~10分であることが好ましく、3秒~3分であることがより好ましい。 It is preferable that the aqueous solution is brought into uniform and continuous contact with the support membrane. Specifically, for example, a method of coating the supporting membrane with an aqueous solution of phosphorus and a method of immersing the supporting membrane in an aqueous solution can be used. The contact time between the supporting membrane and the aqueous solution is preferably 1 second to 10 minutes, more preferably 3 seconds to 3 minutes.
水溶液を支持膜に接触させた後は、支持膜上に液滴が残らないよう十分に液切りすることが好ましい。十分に液切りすることで、複合半透膜形成後に液滴残存部分が膜欠点となって分離性能が低下することを防ぐことができる。液切りの方法としては、例えば、特許文献1に記載されているように、水溶液接触後の支持膜を垂直方向に把持して過剰の水溶液を自然流下させる方法や、エアーノズルから窒素等の気流を吹き付け、強制的に液切りする方法が挙げられる。また、液切り後、膜面を乾燥させて水溶液の水分を一部除去することもできる。
After bringing the aqueous solution into contact with the support film, it is preferable to drain the solution sufficiently so that no droplets remain on the support film. By sufficiently draining the liquid, it is possible to prevent the drop remaining portion from becoming a membrane defect after forming the composite semipermeable membrane and lowering the separation performance. As a method for removing the liquid, for example, as described in
工程(b)において、多官能芳香族酸クロリドとしては、例えば、トリメシン酸クロリド(以下、「TMC」)、ビフェニルジカルボン酸ジクロリド、アゾベンゼンジカルボン酸ジクロリド、テレフタル酸クロリド、イソフタル酸クロリド、ナフタレンジカルボン酸クロリド、2,5-フランジカルボン酸クロリドが挙げられる。これらの多官能芳香族酸クロリドは、単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。 Examples of the polyfunctional aromatic acid chloride in step (b) include trimesic acid chloride (hereinafter referred to as "TMC"), biphenyldicarboxylic acid dichloride, azobenzenedicarboxylic acid dichloride, terephthalic acid chloride, isophthalic acid chloride, and naphthalenedicarboxylic acid chloride. , 2,5-furandicarboxylic acid chloride. These polyfunctional aromatic acid chlorides may be used alone or in combination of two or more.
有機溶媒は、水と非混和性であり、多官能芳香族酸クロリドを溶解し、支持膜を侵さず、且つ、多官能芳香族アミン及び多官能芳香族酸クロリドに対して不活性であることが好ましい。有機溶媒としては、例えば、n-ノナン、n-デカン、n-ウンデカン、n-ドデカン、イソオクタン、イソデカン、イソドデカン等の炭化水素化合物及びこれらの混合溶媒が挙げられる。 The organic solvent is immiscible with water, dissolves the polyfunctional aromatic acid chloride, does not attack the supporting membrane, and is inert to the polyfunctional aromatic amine and the polyfunctional aromatic acid chloride. is preferred. Examples of organic solvents include hydrocarbon compounds such as n-nonane, n-decane, n-undecane, n-dodecane, isooctane, isodecane, and isododecane, and mixed solvents thereof.
有機溶媒溶液中の多官能芳香族酸クロリドの濃度は、0.01~10質量%であることが好ましく、0.02~4質量%であることがより好ましく、0.03~2質量%であることがさらに好ましい。多官能芳香族酸クロリドの濃度が0.01質量%以上であることで、十分な反応速度で重合を進行させることができる。一方、多官能芳香族酸クロリドの濃度が10質量%以下であることで、重合中の副反応の発生を抑制することができる。また、有機溶媒溶液には、重合を阻害しない範囲であれば、必要に応じて、界面活性剤等の化合物が含まれていてもよい。 The concentration of the polyfunctional aromatic acid chloride in the organic solvent solution is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.02 to 4% by mass, and 0.03 to 2% by mass. It is even more preferable to have When the concentration of the polyfunctional aromatic acid chloride is 0.01% by mass or more, polymerization can proceed at a sufficient reaction rate. On the other hand, when the concentration of the polyfunctional aromatic acid chloride is 10% by mass or less, the occurrence of side reactions during polymerization can be suppressed. In addition, the organic solvent solution may contain a compound such as a surfactant, if necessary, as long as it does not inhibit the polymerization.
多官能芳香族酸クロリドの有機溶媒溶液の、多官能芳香族アミン水溶液と接触させた支持膜への接触の方法は、多官能芳香族アミン水溶液の支持膜への被覆方法と同様に行えばよい。 The method of contacting the organic solvent solution of the polyfunctional aromatic acid chloride with the support film contacted with the polyfunctional aromatic amine aqueous solution may be carried out in the same manner as the method of coating the support film with the polyfunctional aromatic amine aqueous solution. .
また、必要に応じて、多官能芳香族酸クロリドの有機溶媒溶液を接触させた支持膜を加熱処理してもよい。加熱処理する場合、加熱温度は50~180℃が好ましく、60~160℃がより好ましく、80~150℃がさらに好ましい。加熱時間は反応場である膜面の温度によって最適な時間が異なるが、10秒以上が好ましく、20秒以上がより好ましい。 Moreover, if necessary, the support film contacted with the organic solvent solution of the polyfunctional aromatic acid chloride may be heat-treated. In the case of heat treatment, the heating temperature is preferably 50 to 180°C, more preferably 60 to 160°C, even more preferably 80 to 150°C. The optimum heating time varies depending on the temperature of the film surface, which is the reaction field, but is preferably 10 seconds or longer, more preferably 20 seconds or longer.
工程(c)において、重合反応後の複合半透膜上の有機溶媒溶液を液切りして除去する。液切りの方法としては、例えば、膜を垂直方向に把持して過剰の有機溶媒溶液を自然流下して除去する方法、送風機で風を吹き付けることで有機溶媒を乾燥除去する方法、水とエアーの混合流体で過剰の有機溶媒溶液を除去する方法等が挙げられる。 In step (c), the organic solvent solution on the composite semipermeable membrane after the polymerization reaction is drained and removed. As a method for removing the liquid, for example, a method of removing the excessive organic solvent solution by holding the membrane vertically and allowing it to naturally flow down, a method of drying and removing the organic solvent by blowing air with an air blower, and a method of removing water and air. A method of removing an excess organic solvent solution with a mixed fluid, and the like.
工程(d)において、有機溶媒を除去した複合半透膜を熱水で洗浄する。熱水の温度は40~95℃が好ましく、60~95℃がより好ましい。熱水の温度が40℃以上であることで、膜中に残存する未反応物やオリゴマーを十分に除去することができる。一方、熱水の温度が95℃以下であることで、複合半透膜の収縮度が大きくならず、良好な透過性能を維持することができる。なお、熱水の温度の好ましい範囲は、用いる多官能芳香族アミンや多官能芳香族酸クロリドによって適宜調整することができる。 In step (d), the composite semipermeable membrane from which the organic solvent has been removed is washed with hot water. The temperature of the hot water is preferably 40-95°C, more preferably 60-95°C. When the temperature of the hot water is 40° C. or higher, unreacted substances and oligomers remaining in the film can be sufficiently removed. On the other hand, when the temperature of the hot water is 95° C. or lower, the degree of contraction of the composite semipermeable membrane does not increase, and good permeation performance can be maintained. The preferred temperature range of the hot water can be appropriately adjusted depending on the polyfunctional aromatic amine or polyfunctional aromatic acid chloride used.
上記製造方法により得られる複合半透膜のNaCl除去率は99.60%以上であることが好ましく、99.70%以上であることがより好ましい。また、得られる複合半透膜のホウ素除去率は80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましい。さらに、製造時の膜透過流束が0.50m3/m2/日以上であることが好ましく、0.70m3/m2/日以上であることがより好ましい。複合半透膜の製造時の膜性能がこれらの範囲内であることで、海水淡水化用途の分離膜として好ましく用いることができる。 The NaCl removal rate of the composite semipermeable membrane obtained by the above manufacturing method is preferably 99.60% or more, more preferably 99.70% or more. Moreover, the boron removal rate of the obtained composite semipermeable membrane is preferably 80% or more, more preferably 85% or more. Furthermore, the membrane permeation flux during production is preferably 0.50 m 3 /m 2 /day or more, more preferably 0.70 m 3 /m 2 /day or more. When the membrane performance at the time of production of the composite semipermeable membrane is within these ranges, it can be preferably used as a separation membrane for seawater desalination.
3.複合半透膜の利用
複合半透膜は、プラスチックネット等の供給水流路材と、トリコット等の透過水流路材と、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又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。
3. Use of composite semipermeable membranes Composite semipermeable membranes are composed of feed water channel materials such as plastic nets, permeate water channel materials such as tricot, films to increase pressure resistance as necessary, and a large number of holes. The composite semipermeable membrane element is preferably used as a spiral type composite semipermeable membrane element. Furthermore, a composite semipermeable membrane module in which these elements are connected in series or in parallel and housed in a pressure vessel can also be formed.
また、上記の複合半透膜やそのエレメント、モジュールは、それらに供給水を供給するポンプや、その供給水を前処理する装置等と組み合わせて、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、供給水を飲料水等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。 Further, the composite semipermeable membranes, elements thereof, and modules described above can be combined with a pump for supplying water to them, a device for pretreating the water, and the like to constitute a fluid separation device. By using this separator, it is possible to separate feed water into permeated water such as drinking water and concentrated water that has not permeated the membrane, thereby obtaining desired water.
本発明に係る複合半透膜によって処理される供給水としては、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ろ過した溶液を39.5~40.5℃の温度で蒸発させ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 feed water to be 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 waste water. be done. In general, TDS refers to total 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 after evaporating the solution filtered through a 0.45 micron filter at a temperature of 39.5 to 40.5 ° C, but more easily converted from the practical salinity (S) do.
流体分離装置の操作圧力は高い方が溶質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、0.5~10MPaであることが好ましい。供給水温度は、高くなると溶質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、5~45℃であることが好ましい。また、供給水pHが高くなると、海水等の高溶質濃度の供給水の場合、マグネシウム等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、中性領域での運転であることが好ましい。 The higher the operating pressure of the fluid separation device, the higher the solute removal rate, but the energy required for operation also increases, and considering the durability of the composite semipermeable membrane, The operating pressure during permeation is preferably 0.5 to 10 MPa. The higher the feed water temperature, the lower the solute removal rate, but the lower the feed water temperature, the lower the membrane permeation flux. In addition, when the pH of the feed water increases, scale such as magnesium may occur in the case of feed water with a high solute concentration such as seawater, and there is concern about deterioration of the membrane due to high pH operation. It is preferable to drive at
以下に具体的な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より何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described below with specific examples, but the present invention is not limited to these examples.
本発明の複合半透膜に関する物性値は、以下の方法で測定した。 Physical properties of the composite semipermeable membrane of the present invention were measured by the following methods.
(1)硫黄原子数/窒素原子数
(i)分離機能層表面
複合半透膜を3cm×3cm角に切り出し、90℃の蒸留水で10分洗浄し、乾燥させた。乾燥後の複合半透膜を、分離機能層を測定面として、X線光電子分光法(以下、「XPS」)(PHI製;Quantera SXM)測定し、硫黄原子組成(atomic%)、及び、窒素原子組成(atomic%)を算出し、これらの比を硫黄原子数/窒素原子数Aとした。具体的な測定条件は以下のとおりとした。
(1) Number of Sulfur Atoms/Number of Nitrogen Atoms (i) Separation Functional Layer Surface The composite semipermeable membrane was cut into 3 cm×3 cm squares, washed with distilled water at 90° C. for 10 minutes, and dried. The composite semipermeable membrane after drying is measured by X-ray photoelectron spectroscopy (hereinafter “XPS”) (manufactured by PHI; Quantera SXM) using the separation function layer as a measurement surface, and sulfur atomic composition (atomic%) and nitrogen The atomic composition (atomic %) was calculated, and the ratio of these was defined as the number of sulfur atoms/the number of nitrogen atoms A. Specific measurement conditions were as follows.
(ii)分離機能層全体
複合半透膜を計1m2切り出し、90℃の蒸留水で10分洗浄し、乾燥させた。複合半透膜が基材を有する場合、乾燥後の複合半透膜から基材を剥がした。得られた多孔性支持層と分離機能層の2層からなる膜をジクロロメタン中に投入することにより、多孔性支持層を形成するポリマーを溶出させた。分離機能層を主成分とする沈殿物を、多孔性支持層を形成するポリマーが薄層クロマトグラフィーで検出できなくなるまでジクロロメタンで繰り返し洗浄した。洗浄後の沈殿物を凍結乾燥させることで、分離機能層の粉体を得た。得られた粉体をペレット状に成型した。成型後の試料をXPS測定し、硫黄原子組成(atomic%)、及び、窒素原子組成(atomic%)を算出し、これらの比を硫黄原子数/窒素原子数Bとした。具体的な測定条件は以下のとおりとした。
励起X線:monochromatic Al Kα1、2線(1486.6eV)
X線径:0.2mm
XPSにより得られるS2pピークは、硫黄原子の内殻電子に起因する。また、N1sピークは、窒素原子の内殻電子に起因する。S-C由来の成分は169eV、N-C由来の成分は400eV付近に現れる。硫黄原子組成はS-C由来のピーク面積、窒素原子組成はN-C由来のピーク面積から求めた。
(ii) Entire Separation Functional Layer A total of 1 m 2 of the composite semipermeable membrane was cut out, washed with distilled water at 90° C. for 10 minutes, and dried. When the composite semipermeable membrane had a substrate, the substrate was peeled off from the composite semipermeable membrane after drying. The polymer forming the porous support layer was eluted by putting the obtained membrane comprising two layers of the porous support layer and the separation functional layer into dichloromethane. The precipitate containing the separation functional layer as a main component was repeatedly washed with dichloromethane until the polymer forming the porous support layer could no longer be detected by thin layer chromatography. The separated functional layer powder was obtained by freeze-drying the precipitate after washing. The obtained powder was molded into pellets. The sample after molding was subjected to XPS measurement to calculate the sulfur atomic composition (atomic %) and the nitrogen atomic composition (atomic %), and the ratio of these was defined as the number of sulfur atoms/number of nitrogen atoms B. Specific measurement conditions were as follows.
Excitation X-ray: monochromatic Al Kα1, 2 rays (1486.6 eV)
X-ray diameter: 0.2mm
The S2p peak obtained by XPS is attributed to core electrons of sulfur atoms. In addition, the N1s peak originates from inner-shell electrons of nitrogen atoms. The SC-derived component appears at 169 eV, and the NC-derived component appears at around 400 eV. The sulfur atom composition was determined from the SC-derived peak area, and the nitrogen atom composition was determined from the NC-derived peak area.
(2)薄膜の厚みTの平均値
複合半透膜を3cm×3cm角に切り出し、25℃の蒸留水で24時間洗浄した。洗浄後の複合半透膜をエポキシ樹脂で包埋した後、四酸化オスミウムで染色して測定サンプルとした。得られたサンプルを、薄膜断面を観察面として、走査型透過電子顕微鏡(日立製作所製;HD2700)を用いて観察した。倍率100万倍での取得画像を用いて、薄膜外部表面上のある点から内部表面への最短距離を薄膜の厚みTとした。無作為に選択した10個の凸部について、凸部1個に対し5箇所の点の解析を行い、それらの平均値を薄膜の厚みTの平均値とした。
(2) Average value of thickness T of thin film The composite semipermeable membrane was cut into 3 cm x 3 cm squares and washed with distilled water at 25°C for 24 hours. After the washed composite semipermeable membrane was embedded in an epoxy resin, it was stained with osmium tetroxide to obtain a measurement sample. The obtained sample was observed using a scanning transmission electron microscope (manufactured by Hitachi, Ltd.; HD2700) using the thin film cross section as an observation surface. The thickness T of the thin film was defined as the shortest distance from a point on the outer surface of the thin film to the inner surface, using an image acquired at a magnification of 1,000,000. Ten randomly selected convex portions were analyzed at five points per convex portion, and the average value thereof was taken as the average value of the thickness T of the thin film.
(3)分離機能層の二乗平均平方根高さRq
複合半透膜を3cm×3cm角に切り出し、25℃の蒸留水で24時間洗浄した。洗浄後の複合半透膜を、分離機能層を測定面として、蒸留水湿潤状態のまま原子間力顕微鏡(Bruker製;Dimension FastScan)を用いて観察した。得られた分離機能層の凹凸の高さ情報から、二乗平均平方根高さRqを算出した。
(3) Root-mean-square height Rq of separation functional layer
The composite semipermeable membrane was cut into 3 cm×3 cm squares and washed with distilled water at 25° C. for 24 hours. The washed composite semipermeable membrane was observed using an atomic force microscope (Bruker; Dimension FastScan) while still wet with distilled water, using the separation function layer as the measurement surface. The root mean square height Rq was calculated from the obtained height information of the unevenness of the separation functional layer.
走査モード:水中ナノメカニカルマッピング
探針:シリコンカンチレバー(Bruker製;Scan Asyst-Fluid)
最大荷重:5nN
走査範囲:10μm×10μm
走査速度:1Hz
ピクセル数:512×512
測定環境:蒸留水中
測定温度:25℃
(4)重量平均分子量
PSfの重量平均分子量(ポリスチレン換算)を、ゲル浸透クロマトグラフィー(東ソー製;HLC-8022)を用いて測定した。具体的な測定条件は以下のとおりとした。
Scanning mode: Underwater nanomechanical mapping Probe: Silicon cantilever (manufactured by Bruker; Scan Asyst-Fluid)
Maximum load: 5nN
Scanning range: 10 μm×10 μm
Scanning speed: 1Hz
Number of pixels: 512 x 512
Measurement environment: Distilled water Measurement temperature: 25°C
(4) Weight average molecular weight The weight average molecular weight (polystyrene equivalent) of PSf was measured using gel permeation chromatography (manufactured by Tosoh; HLC-8022). Specific measurement conditions were as follows.
カラム:TSK gel SuperHM-H(東ソー製;内径6.0mm、長さ15cm)2本
溶離液:LiBr/N-メチルピロリドン溶液(10mM)
サンプル濃度:0.1質量%
流量:0.5mL/min
温度:40℃
(5)上記式1で表される部分構造、上記式2で表される構造
複合半透膜を計1m2切り出し、90℃の蒸留水で10分洗浄し、乾燥させた。複合半透膜が基材を有する場合、乾燥後の複合半透膜から基材を剥がした。得られた多孔性支持層と分離機能層の2層からなる膜をジクロロメタン中に投入することにより、多孔性支持層を形成するポリマーを溶出させた。分離機能層を主成分とする沈殿物を、多孔性支持層を形成するポリマーが薄層クロマトグラフィーで検出できなくなるまでジクロロメタンで繰り返し洗浄した。洗浄後の沈殿物を凍結乾燥させることで、分離機能層の粉体を得た。
Column: TSK gel SuperHM-H (manufactured by Tosoh; inner diameter 6.0 mm, length 15 cm) 2 Eluent: LiBr/N-methylpyrrolidone solution (10 mM)
Sample concentration: 0.1% by mass
Flow rate: 0.5mL/min
Temperature: 40°C
(5) Partial Structure Represented by
得られた分離機能層の粉体を6M重NaOH水溶液に溶解し、120℃で2時間加熱することによりアミド結合を加水分解し、溶液をろ過して1H-NMR(日本電子製;JNM-ECZ400R)測定した。得られたピークから、上記式1で表される部分構造の有無、上記式2で表される構造を分析した。
The obtained powder of the separation functional layer was dissolved in a 6M heavy NaOH aqueous solution and heated at 120° C. for 2 hours to hydrolyze the amide bond. ECZ400R) was measured. From the obtained peak, the presence or absence of the partial structure represented by
また、加水分解後の溶液をHClにより中和し、溶媒を揮発させ、GC-MS(島津製作所製;GCMS-QP2010)測定した。得られたピークから、上記式1で表される部分構造の有無、上記式2で表される構造を分析した。
Further, the hydrolyzed solution was neutralized with HCl, the solvent was volatilized, and GC-MS (manufactured by Shimadzu Corporation; GCMS-QP2010) was measured. From the obtained peak, the presence or absence of the partial structure represented by
(6)NaCl除去率
複合半透膜に対し、NaCl濃度32,000ppm、ホウ素濃度5ppm、25℃、pH7に調製した評価水を操作圧力5.5MPaで供給して、膜ろ過試験を行なった。評価水及び透過水の電気伝導度をマルチ水質計(東亜ディーケーケー製;MM-60R)により測定し、それぞれのNaCl濃度(実用塩分)を得た。こうして得られたNaCl濃度から、下記式5に基づいて、NaCl除去率(%)を算出した。
(6) NaCl Removal Rate A membrane filtration test was performed by supplying evaluation water prepared to a NaCl concentration of 32,000 ppm, a boron concentration of 5 ppm, 25° C. and pH 7 to the composite semipermeable membrane at an operating pressure of 5.5 MPa. The electrical conductivities of the evaluation water and the permeated water were measured with a multi-water quality meter (manufactured by DKK Toa; MM-60R) to obtain NaCl concentration (practical salinity) for each. From the NaCl concentration thus obtained, the NaCl removal rate (%) was calculated based on Equation 5 below.
NaCl除去率(%)=100×{1-(透過水中のNaCl濃度/評価水中のNaCl濃度)} ・・・(式5)
(7)ホウ素除去率
「(6)NaCl除去率」の膜ろ過試験において、評価水及び透過水中のホウ素濃度をICP発光分析装置(アジレント・テクノロジー製;Agilent 5110)により測定し、下記式6に基づいて、ホウ素除去率(%)を算出した。
ホウ素除去率(%)=100×{1-(透過水中のホウ素濃度/評価水中のホウ素濃度)} ・・・(式6)
(8)膜透過流束
「(6)NaCl除去率」の膜ろ過試験において、透過水量(m3)を測定し、単位膜面積(m2)及び単位時間(日)当たりの数値に換算し、膜透過流束(m3/m2/日)とした。
NaCl removal rate (%)=100×{1−(NaCl concentration in permeated water/NaCl concentration in evaluation water)} (Formula 5)
(7) Boron removal rate In the membrane filtration test of "(6) NaCl removal rate", the boron concentration in the evaluation water and permeated water was measured by an ICP emission spectrometer (manufactured by Agilent Technologies; Agilent 5110). Based on this, the boron removal rate (%) was calculated.
Boron removal rate (%) = 100 × {1-(boron concentration in permeated water/boron concentration in evaluation water)} (Formula 6)
(8) Membrane permeation flux In the membrane filtration test of "(6) NaCl removal rate", the amount of permeated water (m 3 ) was measured and converted into values per unit membrane area (m 2 ) and per unit time (day). , membrane permeation flux (m 3 /m 2 /day).
(9)塩素接触
複合半透膜を、25℃、pH7.0に調製した25mg/L次亜塩素酸ナトリウム水溶液に24時間浸漬した。その後、1000mg/L亜硫酸水素ナトリウム水溶液に10分浸漬し、蒸留水で洗浄した。
(9) Chlorine Contact The composite semipermeable membrane was immersed in a 25 mg/L sodium hypochlorite aqueous solution adjusted to pH 7.0 at 25° C. for 24 hours. After that, it was immersed in a 1000 mg/L sodium hydrogen sulfite aqueous solution for 10 minutes and washed with distilled water.
(10)酸接触
複合半透膜を、25℃、pH1.0に調製した硫酸に24時間浸漬した。その後、蒸留水で洗浄した。
(10) Acid contact The composite semipermeable membrane was immersed in sulfuric acid adjusted to pH 1.0 at 25°C for 24 hours. After that, it was washed with distilled water.
(11)塩基接触
複合半透膜を、25℃、pH13.0に調製した水酸化ナトリウム水溶液に24時間浸漬した。その後、蒸留水で洗浄した。
(11) Base contact The composite semipermeable membrane was immersed in an aqueous sodium hydroxide solution adjusted to pH 13.0 at 25°C for 24 hours. After that, it was washed with distilled water.
実施例及び比較例で用いた複合半透膜の原料を、以下にまとめる。
濃硫酸(富士フイルム和光純薬製)
発煙硝酸(富士フイルム和光純薬製)
m-ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬製)
水酸化カルシウム(富士フイルム和光純薬製)
メタノール(富士フイルム和光純薬製)
パラジウム/炭素(Pd10%、約55%水湿潤品)(東京化成工業製)
N-メチル-2-ピロリドン(富士フイルム和光純薬製)
酢酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬製)
エタノール(富士フイルム和光純薬製)
ビニルスルホン酸ナトリウム(2.3M水溶液)(東京化成工業製)
アリルスルホン酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬製)
PSf(ソルベイスペシャルティポリマーズ製;Udel P-3500、Mw80000)
DMF(富士フイルム和光純薬製)
ポリエステル長繊維不織布(厚み90μm、密度0.42g/cm3)
TMC(富士フイルム和光純薬製)
デカン(富士フイルム和光純薬製)
m-PDA(富士フイルム和光純薬製)
1,3-プロパンスルトン(富士フイルム和光純薬製)
クロロスルホン酸(富士フイルム和光純薬製)
酢酸ブチル(富士フイルム和光純薬製)
次亜塩素酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬製)
亜硫酸水素ナトリウム(富士フイルム和光純薬製)
硫酸(富士フイルム和光純薬製)
水酸化ナトリウム水溶液(富士フイルム和光純薬製)
上記式4で表される構造の多官能芳香族アミンは、以下に示す手順で合成した。
(合成例1:3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウムの合成)
0℃の濃硫酸20mLに発煙硝酸10mLを滴下し、m-ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム5gを添加し、120℃で5時間還流した。冷却後、純水100mLで希釈し、水酸化カルシウム33gを添加し、1時間攪拌した。ロータリーエバポレーターにより溶剤を除去し、得られた固体を60℃のメタノール150mLで洗浄し、熱時ろ過した。パラジウム/炭素(Pd10%、約55%水湿潤品)1.2gを添加し、フラスコ内の気体を水素に置換し、20℃で20時間攪拌した。パラジウム/炭素をセライトろ過により除去し、ロータリーエバポレーターにより溶剤を除去した。得られた残渣を水25mLに溶解し、炭酸ナトリウム5gを加え、室温下、1時間撹拌した。沈殿物をろ過し、ろ液を減圧濃縮した。残渣をメタノールに溶解し、沈殿物をろ過した。ろ液を減圧濃縮し、3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウムを得た。
(合成例2:3,5-ジアミノフェニルエタンスルホン酸の合成)
trans-ビス(アセタト)ビスo-(ジ-o-トルイルホスフィノ)ベンジルジパラジウム(II)242mgのDMF10mLとN-メチル-2-ピロリドン10mL溶液を100℃で10分間撹拌した。反応液に、(5-ブロモ-1,3-フェニレン)ジカルバミン酸ジ-tert-ブチル1.00gと酢酸ナトリウム444mgを加え、さらに10分撹拌した。反応液にビニルスルホン酸ナトリウム(2.3M水溶液)1.68mLを加え、100℃で12時間撹拌した。反応液を冷却し、析出した固体をろ過した。ろ液にエタノール10mLと、パラジウム/炭素(Pd10%、約55%水湿潤品)1.37gを添加し、フラスコ内の気体を水素に置換し、12時間還流した。パラジウム/炭素をセライトろ過により除去し、130℃で減圧加熱乾燥することにより溶剤を除去して、3,5-ジアミノフェニルエタンスルホン酸を得た。
(合成例3:3,5-ジアミノフェニルプロパンスルホン酸の合成)
合成例2のビニルスルホン酸ナトリウムをアリルスルホン酸ナトリウムに変更した以外は合成例2と同様にして、3,5-ジアミノフェニルプロパンスルホン酸を得た。
The raw materials for the composite semipermeable membranes used in Examples and Comparative Examples are summarized below.
Concentrated sulfuric acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries)
Fuming nitric acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries)
Sodium m-nitrobenzenesulfonate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries)
Calcium hydroxide (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries)
Methanol (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries)
Palladium/carbon (10% Pd, about 55% water wet product) (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo)
N-methyl-2-pyrrolidone (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries)
Sodium acetate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries)
Ethanol (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries)
Sodium vinyl sulfonate (2.3M aqueous solution) (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo)
Sodium allylsulfonate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries)
PSf (manufactured by Solvay Specialty Polymers; Udel P-3500, M w 80000)
DMF (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries)
Polyester long fiber nonwoven fabric (thickness 90 μm, density 0.42 g/cm 3 )
TMC (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries)
Decane (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries)
m-PDA (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries)
1,3-propane sultone (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries)
Chlorosulfonic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries)
Butyl acetate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries)
Sodium hypochlorite (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries)
Sodium bisulfite (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries)
Sulfuric acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries)
Sodium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries)
A polyfunctional aromatic amine having a structure represented by
(Synthesis Example 1: Synthesis of
10 mL of fuming nitric acid was added dropwise to 20 mL of concentrated sulfuric acid at 0° C., 5 g of sodium m-nitrobenzenesulfonate was added, and the mixture was refluxed at 120° C. for 5 hours. After cooling, the mixture was diluted with 100 mL of pure water, added with 33 g of calcium hydroxide, and stirred for 1 hour. The solvent was removed by a rotary evaporator, and the resulting solid was washed with 150 mL of methanol at 60° C. and filtered while hot. 1.2 g of palladium/carbon (Pd 10%, about 55% wet with water) was added, the gas in the flask was replaced with hydrogen, and the mixture was stirred at 20° C. for 20 hours. Palladium/carbon was removed by celite filtration and the solvent was removed by rotary evaporation. The resulting residue was dissolved in 25 mL of water, 5 g of sodium carbonate was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The precipitate was filtered and the filtrate was concentrated under reduced pressure. The residue was dissolved in methanol and the precipitate was filtered. The filtrate was concentrated under reduced pressure to obtain
(Synthesis Example 2: Synthesis of 3,5-diaminophenylethanesulfonic acid)
A solution of 242 mg of trans-bis(acetato)bis o-(di-o-toluylphosphino)benzyldipalladium(II) in 10 mL of DMF and 10 mL of N-methyl-2-pyrrolidone was stirred at 100° C. for 10 minutes. 1.00 g of di-tert-butyl (5-bromo-1,3-phenylene)dicarbamate and 444 mg of sodium acetate were added to the reaction solution, and the mixture was further stirred for 10 minutes. 1.68 mL of sodium vinylsulfonate (2.3 M aqueous solution) was added to the reaction solution, and the mixture was stirred at 100° C. for 12 hours. The reaction solution was cooled and the precipitated solid was filtered. 10 mL of ethanol and 1.37 g of palladium/carbon (10% Pd, approximately 55% wet with water) were added to the filtrate, the gas in the flask was replaced with hydrogen, and the mixture was refluxed for 12 hours. Palladium/carbon was removed by Celite filtration, and the solvent was removed by heating and drying under reduced pressure at 130° C. to obtain 3,5-diaminophenylethanesulfonic acid.
(Synthesis Example 3: Synthesis of 3,5-diaminophenylpropanesulfonic acid)
3,5-Diaminophenylpropanesulfonic acid was obtained in the same manner as in Synthesis Example 2 except that sodium vinylsulfonate in Synthesis Example 2 was changed to sodium allylsulfonate.
(実施例1)
PSf15質量%とDMF85質量%を100℃で溶解し、多孔性支持層原液を調製した。この多孔性支持層原液を、ポリエステル長繊維不織布表面に25℃で塗布し、3秒後、25℃の蒸留水からなる凝固浴に30秒浸漬して凝固させ、80℃の熱水で2分洗浄することで、基材表面に多孔性支持層が形成した支持膜を得た。得られた支持膜中の多孔性支持層の厚みは50μmであった。
(Example 1)
15% by mass of PSf and 85% by mass of DMF were dissolved at 100° C. to prepare a stock solution for the porous support layer. This undiluted solution for the porous support layer is applied to the surface of the polyester long fiber nonwoven fabric at 25° C. After 3 seconds, it is immersed in a coagulation bath consisting of distilled water at 25° C. for 30 seconds to solidify, followed by hot water at 80° C. for 2 minutes. By washing, a support film having a porous support layer formed on the substrate surface was obtained. The thickness of the porous support layer in the obtained support film was 50 µm.
次いで、得られた支持膜を3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム6質量%水溶液中に2分浸漬し、該支持膜を垂直方向にゆっくりと引き上げ、エアーノズルから窒素を吹き付けることで、支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。40℃に制御した環境で、TMC0.18質量%を含む40℃のデカン溶液を表面が完全に濡れるように塗布して1分静置し、その後、支持膜を垂直にして余分な溶液を液切りして取り除いた。こうして、支持膜上に架橋芳香族ポリアミドを含有する層を形成し、複合半透膜を得た。最後に、複合半透膜を80℃の熱水で2分洗浄した。得られた複合半透膜を評価した結果を、表1,2に示す。
Next, the obtained support film was immersed in a 6% by mass aqueous solution of
(実施例2)
実施例1の3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム6質量%水溶液を3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム4質量%、m-PDA2質量%水溶液に変更した以外は実施例1と同様にして、複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価した結果を、表1,2に示す。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, except that the 6% by mass aqueous solution of
(実施例3)
実施例1の3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム6質量%水溶液を3,5-ジアミノフェニルエタンスルホン酸6質量%水溶液に変更した以外は実施例1と同様にして、複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価した結果を、表1,2に示す。
(Example 3)
A composite semipermeable membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the 6% by mass aqueous solution of
(実施例4)
実施例1の3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム6質量%水溶液を3,5-ジアミノフェニルエタンスルホン酸4質量%、m-PDA2質量%水溶液に変更した以外は実施例1と同様にして、複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価した結果を、表1,2に示す。
(Example 4)
In the same manner as in Example 1, except that the 6% by mass aqueous solution of
(実施例5)
実施例1の3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム6質量%水溶液を3,5-ジアミノフェニルプロパンスルホン酸6質量%水溶液に変更した以外は実施例1と同様にして、複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価した結果を、表1,2に示す。
(Example 5)
A composite semipermeable membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the 6% by mass aqueous solution of
(実施例6)
実施例1の3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム6質量%水溶液を3,5-ジアミノフェニルプロパンスルホン酸4質量%、m-PDA2質量%水溶液に変更した以外は実施例1と同様にして、複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価した結果を、表1,2に示す。
(Example 6)
In the same manner as in Example 1 except that the 6% by mass aqueous solution of
(比較例1)
実施例1の3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム6質量%水溶液をm-PDA3質量%水溶液に変更した以外は実施例1と同様にして、複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価した結果を、表1,2に示す。
(Comparative example 1)
A composite semipermeable membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the 6% by mass aqueous solution of
(比較例2)
比較例1で得られた複合半透膜を、1,3-プロパンスルトン1質量%水溶液に25℃で24時間浸漬した。該複合半透膜を45℃の蒸留水で10分洗浄し、分離機能層を修飾した複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価した結果を、表1,2に示す。
(Comparative example 2)
The composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 was immersed in a 1% by mass aqueous solution of 1,3-propanesultone at 25° C. for 24 hours. The composite semipermeable membrane was washed with distilled water at 45° C. for 10 minutes to obtain a composite semipermeable membrane with a modified separation function layer. Tables 1 and 2 show the evaluation results of the obtained composite semipermeable membranes.
(比較例3)
比較例1で得られた複合半透膜の分離機能層上に、クロロスルホン酸1質量%の酢酸ブチル溶液をコーティングし、25℃で2分接触させた。該複合半透膜を45℃の蒸留水で10分洗浄し、分離機能層を修飾した複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価した結果を、表1,2に示す。
(Comparative Example 3)
The separation function layer of the composite semipermeable membrane obtained in Comparative Example 1 was coated with a butyl acetate solution containing 1% by mass of chlorosulfonic acid and brought into contact at 25° C. for 2 minutes. The composite semipermeable membrane was washed with distilled water at 45° C. for 10 minutes to obtain a composite semipermeable membrane with a modified separation function layer. Tables 1 and 2 show the evaluation results of the obtained composite semipermeable membranes.
(比較例4)
実施例1の3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム6質量%水溶液を2,4-ジアミノベンゼンスルホン酸6質量%水溶液に変更した以外は実施例1と同様にして、複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価した結果を、表1,2に示す。
(Comparative Example 4)
A composite semipermeable membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the 6% by mass aqueous solution of
(比較例5)
実施例1の3,5-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム6質量%水溶液を2,4-ジアミノベンゼンスルホン酸4質量%、m-PDA2質量%水溶液に変更した以外は実施例1と同様にして、複合半透膜を得た。得られた複合半透膜を評価した結果を、表1,2に示す。
(Comparative Example 5)
Composite was prepared in the same manner as in Example 1 except that the 6% by mass aqueous solution of
Claims (7)
前記分離機能層が下記式1で表される部分構造を含む、複合半透膜。
A composite semipermeable membrane, wherein the separation function layer includes a partial structure represented by Formula 1 below.
The separation function layer includes a pleated thin film having a plurality of protrusions and recesses, the average value of the thickness T of the thin film is 10 to 20 nm, and the root mean square height R q of the separation function layer is 60. The composite semipermeable membrane according to any one of claims 1 to 6, which is ~300 nm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021125205A JP2023020053A (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | composite semipermeable membrane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021125205A JP2023020053A (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | composite semipermeable membrane |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023020053A true JP2023020053A (en) | 2023-02-09 |
Family
ID=85159867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021125205A Pending JP2023020053A (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | composite semipermeable membrane |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023020053A (en) |
-
2021
- 2021-07-30 JP JP2021125205A patent/JP2023020053A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8754139B2 (en) | Polyamide membranes with fluoroalcohol functionality | |
JP6943180B2 (en) | Method for manufacturing composite semipermeable membrane and composite semipermeable membrane | |
KR102289642B1 (en) | Composite semipermeable membrane | |
ES2230011T3 (en) | COMPOSITE MEMBRANE OF REVERSE OSMOSIS AND PRODUCTION METHOD OF THE SAME. | |
EP2759332B1 (en) | Chlorine-resistant highly permeable water-treatment membrane, and method for preparing same | |
CN106457165B (en) | Composite semipermeable membrane | |
KR101394317B1 (en) | High flux reverse osmosis membrane comprising carbodiimide compound and manufacturing method thereof | |
KR20070017740A (en) | Method of manufacturing for aromatic polyamide composite membrane | |
JP2008080187A (en) | Composite semipermeable membrane and use thereof | |
KR20130076498A (en) | Reverse osmosis membrane having ultra hydrophilic layer and method of manufacturing the same | |
JP2017213501A (en) | Composite semipermeable membrane and method for producing composite semipermeable membrane | |
JP2008253906A (en) | Dry composite semipermeable membrane | |
JP6702181B2 (en) | Composite semipermeable membrane | |
JP2023020053A (en) | composite semipermeable membrane | |
JP2009262089A (en) | Manufacturing method of composite semi-permeable membrane | |
JP2010234284A (en) | Composite semipermeable membrane | |
JP6511808B2 (en) | Composite semipermeable membrane | |
RU2492916C1 (en) | Composite polymer membrane for nanofiltration and method of its production | |
KR20110093160A (en) | High flux poly ether sulfone nanofiltration composite membrane and method for producing the same | |
WO2021085599A1 (en) | Composite semi-permeable membrane | |
WO2024048695A1 (en) | Composite semipermeable membrane and method for producing composite semipermeable membrane | |
JP2022184042A (en) | composite semipermeable membrane | |
JP2009220023A (en) | Method for manufacturing composite semi-permeable membrane | |
WO2022138975A1 (en) | Composite semipermeable membrane | |
JP2020138138A (en) | Composite semipermeable membrane |