JP2597777B2 - Separation method of mixed solution - Google Patents

Separation method of mixed solution

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JP2597777B2
JP2597777B2 JP3285841A JP28584191A JP2597777B2 JP 2597777 B2 JP2597777 B2 JP 2597777B2 JP 3285841 A JP3285841 A JP 3285841A JP 28584191 A JP28584191 A JP 28584191A JP 2597777 B2 JP2597777 B2 JP 2597777B2
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忠 浦上
喜昭 田中
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リグナイト 株式会社
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、気化浸透法とも称すべ
き透過膜を用いた混合溶液の分離方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for separating a mixed solution using a permeable membrane which may be called a vaporization permeation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】水とアルコールとの混合溶液など、2以
上の液成分が混合された混合溶液からアルコールなど特
定の液成分を透過膜を用いて分離する工法として、浸透
気化法と称される方法が従来から知られている。この浸
透気化法は、槽内を透過膜で上側の溶液室と下側の減圧
室とに仕切り、上側の溶液室内に混合溶液を導入して透
過膜に溶液を接触させた状態で減圧室内を減圧すること
によって、混合溶液中の特定の液成分を透過膜に優先的
に浸透拡散させると共に透過膜を透過したこの液成分を
透過膜の表面から減圧室に気化させるようにしたもので
あり、このようにして透過膜を浸透透過させた減圧室の
成分を捕集することによって混合溶液から特定の液成分
を分離採取することができるのである。しかし、この浸
透気化法においては混合溶液が透過膜に直接接触する状
態にあり、一般に高分子材料で形成される透過膜は混合
溶液によって膨潤されることが多い。そしてこのように
透過膜が膨潤されると透過膜の膜機能が低下し、透過膜
による混合溶液の分離性能は著しく損なわれるおそれが
ある。
2. Description of the Related Art A method for separating a specific liquid component such as alcohol from a mixed solution in which two or more liquid components such as a mixed solution of water and alcohol are mixed by using a permeable membrane is called a pervaporation method. Methods are conventionally known. In this pervaporation method, the inside of the tank is partitioned by a permeable membrane into an upper solution chamber and a lower decompression chamber, and a mixed solution is introduced into the upper solution chamber, and the decompression chamber is brought into contact with the solution to the permeable membrane. By reducing the pressure, a specific liquid component in the mixed solution is preferentially permeated and diffused into the permeable membrane, and the liquid component that has passed through the permeable membrane is vaporized from the surface of the permeable membrane to the decompression chamber, In this way, by collecting the components in the decompression chamber that have been permeated through the permeable membrane, a specific liquid component can be separated and collected from the mixed solution. However, in this pervaporation method, the mixed solution is in direct contact with the permeable membrane, and generally the permeable membrane formed of a polymer material is often swollen by the mixed solution. When the permeable membrane is swollen in this way, the membrane function of the permeable membrane is reduced, and the separation performance of the mixed solution by the permeable membrane may be significantly impaired.

【0003】このために本発明者等によって気化浸透法
とも称すべき手法が開発されており、この気化浸透法を
用いた混合溶液の分離方法は特開昭63−162003
号公報等で既に提供されている。すなわちこの方法は図
3にその原理を示すように、減圧室1と混合溶液2が導
入される溶液室3とを混合溶液2に接触させないように
透過膜4で仕切り、減圧室1を減圧して溶液室3内で発
生する混合溶液2の蒸気を透過膜4に浸透させると共に
溶液室3側から減圧室1側に透過させるようにしたもの
である。この方法では透過膜4は混合溶液2に接しない
ために透過膜4の膨潤による膜機能の低下という問題が
なく、透過膜4による混合溶液2の分離性能を高く得る
ことができるのである。
[0003] For this purpose, the present inventors have developed a technique which can also be referred to as a vaporization and infiltration method. A method for separating a mixed solution using the vaporization and infiltration method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-162003.
It is already provided in Japanese Patent Publication No. That is, in this method, as shown in FIG. 3, the decompression chamber 1 and the solution chamber 3 into which the mixed solution 2 is introduced are separated by the permeable membrane 4 so as not to contact the mixed solution 2, and the decompression chamber 1 is decompressed. Thus, the vapor of the mixed solution 2 generated in the solution chamber 3 is made to permeate the permeable membrane 4 and permeate from the solution chamber 3 side to the decompression chamber 1 side. In this method, since the permeable membrane 4 does not come into contact with the mixed solution 2, there is no problem that the membrane function is deteriorated due to the swelling of the permeable membrane 4, and the separation performance of the mixed solution 2 by the permeable membrane 4 can be improved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のように気化浸透
法においては浸透気化法よりも高い分離性能で混合溶液
2を分離することができるのであるが、浸透気化法と同
様に液成分を透過膜4に拡散させて浸透透過させること
によって分離をおこなうようにしているために、液成分
が透過膜4を透過する速度が遅く、十分な透過速度で透
過膜4に液を透過させて液分離をおこなうことが困難で
あり、液分離の生産性の上で問題があって実用が難しい
ものであった。
As described above, in the vaporization permeation method, the mixed solution 2 can be separated with a higher separation performance than the pervaporation method. Since the separation is performed by diffusing and permeating and permeating through the membrane 4, the speed at which the liquid component permeates the permeable membrane 4 is slow, and the liquid is permeated through the permeable membrane 4 at a sufficient permeation speed to perform liquid separation. However, there is a problem in productivity of liquid separation, and practical use is difficult.

【0005】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、気化浸透法による工法で高い分離性能を保持しつ
つ分離液の透過速度を実用レベルまで高めることができ
るようにすることを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to make it possible to increase the permeation speed of a separated liquid to a practical level while maintaining high separation performance by a method based on vaporization and infiltration. It is assumed that.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る混合溶液の
分離方法は、複数の液成分が混合された混合溶液2が導
入される溶液室3と減圧室1との間に混合溶液2が接触
されない状態で透過膜4を設け、減圧室1を減圧して溶
液室3内で発生する混合溶液2の蒸気を溶液室3側から
減圧室1側へと透過膜4を透過させることによって、混
合溶液2中の特定の液成分を分離するにあたって、透過
膜4としてシリコーン多孔質膜4aを用いると共に、溶
液室3内にガスの供給をおこなうことを特徴とするもの
である。
According to the method for separating a mixed solution according to the present invention, a mixed solution 2 is placed between a solution chamber 3 into which a mixed solution 2 in which a plurality of liquid components are mixed and a reduced-pressure chamber 1. The permeable membrane 4 is provided in a non-contact state, and the pressure of the decompression chamber 1 is reduced to allow the vapor of the mixed solution 2 generated in the solution chamber 3 to pass through the permeable membrane 4 from the solution chamber 3 side to the decompression chamber 1 side. In separating a specific liquid component from the mixed solution 2, a silicone porous membrane 4 a is used as the permeable membrane 4 , and
It is characterized in that gas is supplied into the liquid chamber 3 .

【0007】以下本発明を詳細に説明する。図1は既述
の気化浸透法に基づく本発明による液分離の原理装置の
一例を示すものであり、透過膜4で分離槽5を上側の減
圧室1と下側の溶液室3とに仕切り、溶液室3内に導入
される混合溶液2の液面と透過膜4の下面との間に空間
を形成させて透過膜4には混合溶液2が接触しないよう
にしてあり、減圧室1には真空ポンプなどを接続して減
圧するようにしてある。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. FIG. 1 shows an example of a principle apparatus for liquid separation according to the present invention based on the above-described vaporization and permeation method, in which a separation tank 5 is divided into an upper decompression chamber 1 and a lower solution chamber 3 by a permeable membrane 4. A space is formed between the liquid surface of the mixed solution 2 introduced into the solution chamber 3 and the lower surface of the permeable membrane 4 so that the mixed solution 2 does not come into contact with the permeable membrane 4. Is connected to a vacuum pump or the like to reduce the pressure.

【0008】本発明において上記透過膜4としては、表
裏に連通する多数の細孔を有するシリコーン多孔質膜4
aが用いられる。このシリコーン多孔質膜4aとしては
連通する細孔を有するシリコーン樹脂の膜であれば特に
制限されることなく使用することができるが、例えば特
願平3−171190号として本出願人等によって提供
されたもの、すなわち水分の除去によってエラストマー
を形成する水性のオルガノポリシロキサンエマルジョン
を冷凍して凍結し、これを解凍することなく水を昇華さ
せて乾燥することによって作成したものを用いることが
できる。またシリコーン多孔質膜4aは細孔の大きさ
が、その平均直径が1×10−3μ〜5μの範囲のもの
を用いるのが好ましい。細孔の大きさがこれよりも大き
いと、シリコーン多孔質膜4aによって液分離の作用を
受けないで細孔を通過してしまう成分が多くなって、液
の分離性能を高く得ることができなくなるものであり、
また逆に細孔の大きさがこれよりも小さいと、液成分は
細孔を容易に通過することができなくなって、分離液の
透過速度を実用レベルにまで高めることができなくなる
ものである。ここで本出願において細孔の直径は、細孔
の面積と同じ面積の円を想定したときのこの円の直径と
して定義されるものであり、平均直径は各細孔の直径の
平均値として定義されるものである。またこの多孔質膜
の表面積に占める細孔の面積の割合、すなわち空孔率は
5%以上のものを用いるのが好ましい。空孔率がこれよ
り低いと、液成分の透過量が少なくなって分離液の透過
速度を実用レベルにまで高めることが難しくなる。
In the present invention, the permeable membrane 4 is a silicone porous membrane 4 having a large number of pores communicating with each other.
a is used. As the silicone porous membrane 4a, any silicone resin membrane having communicating pores can be used without any particular limitation. For example, it is provided by the present applicant as Japanese Patent Application No. 3-171190. That is, an aqueous organopolysiloxane emulsion which forms an elastomer by removing water can be used by freezing and freezing, and then sublimating and drying water without thawing the emulsion. Further, it is preferable to use the silicone porous membrane 4a having pores having an average diameter in a range of 1 × 10 −3 μm to 5 μm. If the size of the pores is larger than this, the number of components that pass through the pores without being affected by liquid separation by the silicone porous membrane 4a increases, and it becomes impossible to obtain high liquid separation performance. Things,
Conversely, if the size of the pores is smaller than this, the liquid component cannot easily pass through the pores, and the permeation rate of the separated liquid cannot be increased to a practical level. Here, in the present application, the diameter of the pore is defined as the diameter of this circle assuming a circle having the same area as the area of the pore, and the average diameter is defined as the average value of the diameter of each pore. Is what is done. Further, it is preferable to use a porous membrane having a ratio of pore area to the surface area, that is, a porosity of 5% or more. If the porosity is lower than this, the permeation amount of the liquid component is reduced, and it becomes difficult to increase the permeation rate of the separated liquid to a practical level.

【0009】そして本発明にあって混合溶液としては、
例えば醗酵アルコールからアルコールを濃縮分離する場
合における水とアルコールとの混合溶液など、シリコー
ンに対する親和性の低い液成分とシリコーンに対する親
和性の高い液成分が混合されたものを用いるものであ
り、混合溶液からシリコーンに対する親和性の高い液成
を分離することができる。
In the present invention, the mixed solution is
For example, a mixed solution of definitive water and alcohol in the case of concentration and separation of alcohol from the fermentation alcohol, silicone
Liquid components with low affinity for
Use a mixture of highly compatible liquid components.
Liquid solution with high affinity for silicone
Minutes can be separated.

【0010】しかして図1の装置において、減圧室1内
を減圧するとシリコーン多孔質膜4aの細孔を通して溶
液室3内も減圧状態になり、溶液室3内において混合溶
液2から各液成分の蒸気が発生し、各液成分の蒸気がシ
リコーン多孔質膜4aに至る。ここで、シリコーン多孔
質膜4aに至った各液成分の蒸気のうち、シリコーンと
親和性の高い液成分、例えばアルコールはシリコーン多
孔質膜4aの表面に親和して細孔を容易に通過し、シリ
コーン多孔質膜4aを溶液室3側から減圧室1側へと容
易に透過するが、シリコーンと親和性の低い液成分、例
えば水はシリコーン多孔質膜4aの表面にはじかれて細
孔を通過し難く、シリコーン多孔質膜4aを溶液室3側
から減圧室1側へと容易に透過することができない。こ
のようにして、混合溶液2中の各液成分のうちシリコー
ンと親和性の高い液成分を優先的にシリコーン多孔質4
を透過させて、混合溶液2から所定の液成分を分離して
この液成分の濃度が高い液を得ることができるものであ
る。このとき、必要とする液成分をシリコーン多孔質膜
4aを透過させて液分離する場合には減圧室1に至った
液を回収すればよく、逆に不要な液成分をシリコーン多
孔質4を透過させて液分離することによって必要とする
液を溶液室3内に残す場合にはこの液を溶液室3内から
回収すればよい。
In the apparatus shown in FIG. 1, when the pressure in the decompression chamber 1 is reduced, the pressure in the solution chamber 3 is also reduced through the pores of the silicone porous membrane 4a. Vapor is generated, and the vapor of each liquid component reaches the silicone porous membrane 4a. Here, of the vapors of the respective liquid components that have reached the silicone porous membrane 4a, a liquid component having a high affinity for silicone , for example, alcohol, has an affinity for the surface of the silicone porous membrane 4a and easily passes through the pores, A liquid component that easily permeates the silicone porous membrane 4a from the solution chamber 3 side to the decompression chamber 1 side but has low affinity for silicone , for example
The example water hardly passes through the pores is repelled by the surface of the silicone porous film 4a, it can not be easily transmitted through the silicone porous film 4a from the solution chamber 3 side to the vacuum chamber 1 side. In this way, the liquid component having a high affinity for silicone among the liquid components in the mixed solution 2 is preferentially used for the silicone porous material 4.
To separate a predetermined liquid component from the mixed solution 2
A liquid having a high concentration of the liquid component can be obtained. At this time, the necessary liquid components are
When the liquid was separated by passing through 4a, it reached the decompression chamber 1
It is sufficient to collect the liquid, and conversely, unnecessary liquid components
Required by permeating porous material 4 and separating liquid
When leaving the solution in the solution chamber 3, the solution is removed from the solution chamber 3.
You only have to collect it.

【0011】そしてこのように気化浸透法の工法におい
てシリコーン多孔質膜4aを用いて液分離をおこなうに
あたって、分離される液成分はシリコーン多孔質膜4a
の細孔を通過して溶液室3側から減圧室1側に透過され
る。従って既述の特開昭63−162003号公報等に
おいて気化浸透法で用いる非多孔質の透過膜のように液
成分を透過膜中に拡散させて浸透させることによって透
過させる場合に比べて、分離される液成分がシリコーン
多孔質膜4aを透過する速度は極めて速くなり、実用的
なレベルの透過速度を得ることが可能になるのである。
When liquid separation is performed using the silicone porous membrane 4a in the vaporization and infiltration method, the liquid component to be separated is the silicone porous membrane 4a.
Then, the light is transmitted from the solution chamber 3 side to the decompression chamber 1 side through the fine pores. Therefore, compared with the case where the liquid component is diffused into the permeable membrane and permeated by diffusing the liquid component as in the case of the non-porous permeable membrane used in the vaporization permeation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-162003, etc. The speed at which the liquid component passes through the silicone porous membrane 4a is extremely high, and a practical level of permeation speed can be obtained.

【0012】また図1の液分離装置では溶液室3内に空
気等のガスを導入することができるようにしてある。例
えば図1に示すようにコック9等を設けたパイプ10を
シリコーン多孔質膜4aと混合溶液2の液面との間に導
入するように溶液室3内に接続し、コック9を開いて空
気等のガスをパイプ10から供給することによって、溶
液室3内に空気等のガスを導入することができるもので
ある。溶液室3内に供給するガスとしては空気の他に窒
素ガスなど各種のものを用いることができるものであ
り、特に限定されるものではない。しかして、上記のよ
うに減圧室1を減圧して液分離の操作をおこなうにあた
って、さらにコック9を開いてパイプ10から空気等の
ガスを溶液室3に供給しながら液分離の操作をおこなう
ことによって、混合溶液2の分離性能を高めることがで
きるものである。分離性能が高まる理由は明らかではな
いが、例えば次のように考えることができる。すなわ
ち、溶液室3に供給される空気等のガスは減圧室1が減
圧されているためにシリコーン多孔質膜4aの細孔を通
過して減圧室1へと移流することになるが、空気等のガ
スの分子は一般に混合溶液2の蒸気の粒子よりもはるか
に小さいためにシリコーン多孔質膜4aの細孔に容易に
入り込んで通過することになり、この結果混合溶液2の
蒸気の各液成分はガスの分子に邪魔されてシリコーン多
孔質膜4aの細孔に入り難くなって蒸気はシリコーン多
孔質膜4aの近傍に滞留し、シリコーン多孔質膜4aに
よる液の分離作用を蒸気の各液成分が十分に受けること
になって、混合溶液2を分離する性能が高まるのではな
いかと考えられる。このように溶液室3内にガスを供給
することによって、シリコーン多孔質膜4aを透過させ
て分離する液成分の濃度を高めることができることにな
るのであり、ガスの供給量を多くするとこれに伴って分
離性能が高まり、シリコーン多孔質膜4aを透過する液
成分の濃度も高めることができる。しかし、ガスの供給
量を多くするに従って液成分がシリコーン多孔質膜4a
を透過する速度が遅くなり、透過速度を高く保つことが
できなくなる。このために、ガスの供給量はシリコーン
多孔質膜4aにおける液の分離性能と透過速度のバラン
スを考慮し設定するのが好ましい。
In the liquid separating apparatus shown in FIG. 1, a gas such as air can be introduced into the solution chamber 3. For example, as shown in FIG. 1 , a pipe 10 provided with a cock 9 and the like is connected to the inside of the solution chamber 3 so as to be introduced between the silicone porous membrane 4a and the liquid surface of the mixed solution 2, and the cock 9 is opened to open air. By supplying such a gas from the pipe 10, a gas such as air can be introduced into the solution chamber 3. The gas to be supplied into the solution chamber 3 is not limited to air, and various gases such as nitrogen gas can be used, and are not particularly limited. In performing the liquid separation operation by reducing the pressure in the decompression chamber 1 as described above, the cock 9 is further opened and the liquid separation operation is performed while gas such as air is supplied from the pipe 10 to the solution chamber 3. Thereby, the separation performance of the mixed solution 2 can be improved. Although the reason why the separation performance is enhanced is not clear, it can be considered as follows, for example. That is, the gas such as air supplied to the solution chamber 3 passes through the pores of the silicone porous membrane 4a and moves to the decompression chamber 1 because the decompression chamber 1 is depressurized. Gas molecules are generally much smaller than the vapor particles of the mixed solution 2 and easily penetrate and pass through the pores of the silicone porous membrane 4a. As a result, each liquid component of the vapor of the mixed solution 2 Is difficult to enter the pores of the silicone porous membrane 4a due to gas molecules and the vapor stays in the vicinity of the silicone porous membrane 4a, and separates the liquid by the silicone porous membrane 4a. , It is considered that the performance of separating the mixed solution 2 is enhanced. By supplying the gas into the solution chamber 3 in this manner, the concentration of the liquid component to be permeated and separated through the silicone porous membrane 4a can be increased. As a result, the separation performance is enhanced, and the concentration of the liquid component permeating the silicone porous membrane 4a can be increased. However, as the gas supply amount is increased, the liquid component becomes
The transmission speed becomes slow, and the transmission speed cannot be kept high. For this reason, the gas supply amount is preferably set in consideration of the balance between the liquid separation performance and the permeation speed in the silicone porous membrane 4a.

【0013】また、減圧室1を減圧することによってシ
リコーン多孔質膜4aを通して溶液室3内も減圧状態に
なっており、この減圧状態にある溶液室3内にガスを供
給すると、ガスは溶液室3内で急激に膨張をする。そし
てガスが急激に膨張すると断熱膨張になるために溶液室
3内の熱が吸収され、混合溶液2から蒸発する蒸気が溶
液室3において冷却され、蒸気は凝縮し易い状態にな
り、混合溶液2の蒸気がシリコーン多孔質膜4aを通過
する速度を遅くすることができる。このようにガスの断
熱膨張による冷却作用によっても、シリコーン多孔質膜
4aによる液の分離作用を混合溶液2の蒸気の各液成分
が十分に受け、混合溶液2を分離する性能が高まるので
はないかということも考えられる。
Further , by reducing the pressure in the pressure reducing chamber 1,
The interior of the solution chamber 3 is also evacuated through the cone porous membrane 4a.
Gas is supplied into the solution chamber 3 in a reduced pressure state.
When supplied, the gas expands rapidly in the solution chamber 3. Soshi
When the gas expands rapidly, the solution chamber
3 absorbs the heat and evaporates from the mixed solution 2
The liquid is cooled in the liquid chamber 3 and the vapor is in a state where it is easily condensed.
And the vapor of the mixed solution 2 passes through the silicone porous membrane 4a.
Can be slowed down. In this way, the gas
Silicone porous membrane can be cooled by thermal expansion
4a is used to separate the liquid components from each other,
And the ability to separate the mixed solution 2 increases,
It is also conceivable that there is not.

【0014】以上のようにして液分離の操作をおこなう
にあたって、溶液室3内の混合溶液2を加熱すると共に
シリコーン多孔質膜4aを冷却するのが好ましい。図1
ように混合溶液2の加熱は溶液室3を加熱浴7に浸漬
しておこなう他、溶液室3の外周に加熱ジャケットを取
り付けたり、溶液室3内にヒータを取り付けたり、さら
には分離槽5の全体を加熱したり、任意の方法でおこな
うことができる。この加熱は、少なくとも分離槽5が置
かれている雰囲気温度よりも高い温度に混合溶液2を昇
温させるようにすればよく、加熱の温度は何等規制され
ない。シリコーン多孔質膜4aの冷却は、例えばシリコ
ーン多孔質膜4aの周囲にジャケット8を取り付けてジ
ャケット8に冷媒を通すことによっておこなうことがで
きる。この冷却はシリコーン多孔質膜4aの温度が溶液
室3の混合溶液2の液温より低く保つことができるもの
であればよい。このように混合溶液2を加熱すると共に
シリコーン多孔質膜4aを冷却しながら液の分離操作を
おこなう場合には、混合溶液2として沸点が異なり、且
つ沸点の低い液成分がシリコーンと親和性が高いと共に
沸点の高い成分がシリコーンと親和性が低い2以上の液
成分が混合されたもの、例えば水とエタノール(沸点7
8.3℃)との混合溶液2や水とメタノール(沸点6
4.1℃)との混合溶液2などを使用するものである。
In performing the liquid separation operation as described above, it is preferable to heat the mixed solution 2 in the solution chamber 3 and cool the silicone porous membrane 4a. FIG.
In addition to heating the mixed solution 2 by dipping the solution chamber 3 in the heating bath 7, a heating jacket is attached to the outer periphery of the solution chamber 3, a heater is installed in the solution chamber 3, and the separation tank 5 is heated. Can be heated by any method or by any method. This heating may be performed by raising the temperature of the mixed solution 2 to at least a temperature higher than the ambient temperature in which the separation tank 5 is placed, and the heating temperature is not limited at all. Cooling of the silicone porous membrane 4a can be performed, for example, by attaching a jacket 8 around the silicone porous membrane 4a and passing a coolant through the jacket 8. This cooling may be performed as long as the temperature of the silicone porous membrane 4a can be kept lower than the temperature of the mixed solution 2 in the solution chamber 3. When the liquid separating operation is performed while heating the mixed solution 2 and cooling the silicone porous membrane 4a as described above, the liquid component having a different boiling point and a lower boiling point as the mixed solution 2 has a higher affinity for silicone. A mixture of two or more liquid components having a high boiling point and a low affinity for silicone, such as water and ethanol (boiling point 7
8.3 ° C.) and water and methanol (boiling point 6
(4.1 ° C.).

【0015】このものにあって、減圧室1を減圧して液
分離の操作をおこなうにあたって、上記のように溶液室
3内の混合溶液2を加熱すると、混合溶液2の各成分の
うち沸点の低い液成分が蒸発され易いために、シリコー
ン多孔質膜4aに達する蒸気は沸点の低い液成分の濃度
が高くなっており、そして沸点の低い液成分はシリコー
ンに親和性があるためにこの沸点の低い液体がシリコー
ン多孔質膜4aを優先して透過されることになり、シリ
コーン多孔質膜4aを透過させて分離する液成分の濃度
を高めることができ、混合溶液2の分離性能を高めるこ
とができる。しかもこのとき、上記のようにシリコーン
多孔質膜4aを冷却することによって、混合溶液2の分
離性能を一層高めることができる。その理由は明らかで
はないが、溶液室3において混合溶液2から蒸発した蒸
気がこのシリコーン多孔質膜4aに至ると、シリコーン
多孔質膜4aによる冷却作用で蒸気中の沸点の高い液成
分は沸点の低い液成分よりも凝縮され易く、従って沸点
の高い液成分は会合され易くなって分子の集合形態が大
きくなり、この結果、沸点の高い液成分はシリコーン多
孔質膜4aの細孔をより透過し難くなると共に、これに
伴って沸点の低い液成分がシリコーン多孔質膜4aの細
孔をより優先して透過されることになるためであると予
想される。このように混合溶液2を加熱すると共にシリ
コーン多孔質膜4aを冷却することによって、シリコー
ン多孔質膜4aを透過させて分離する液成分の濃度を高
めることができるのである。このとき、このようにシリ
コーン多孔質膜4aを冷却して液分離の操作をおこなう
にあたって、シリコーン多孔質膜4aには混合溶液2を
加熱して蒸発された蒸気が作用するためにシリコーン多
孔質膜4aはこの蒸気で加熱されてしまい、シリコーン
多孔質膜4aを冷却することによる効果を十分に得るこ
とができなくなるが、上記のように溶液室3に空気等の
ガスを供給することによってこのガスでシリコーン多孔
質膜4aを冷却することができる。
In this apparatus, when the mixed solution 2 in the solution chamber 3 is heated as described above in performing the liquid separation operation by reducing the pressure in the reduced pressure chamber 1, the boiling point of the components of the mixed solution 2 is reduced. The vapor arriving at the silicone porous membrane 4a has a high concentration of the liquid component having a low boiling point because the liquid component having a low boiling point is easily evaporated, and the liquid component having a low boiling point has an affinity for silicone. The low liquid is transmitted preferentially through the silicone porous membrane 4a, so that the concentration of the liquid component permeating and separating through the silicone porous membrane 4a can be increased, and the separation performance of the mixed solution 2 can be improved. it can. Moreover, at this time, the performance of separating the mixed solution 2 can be further improved by cooling the silicone porous membrane 4a as described above. Although the reason is not clear, when the vapor evaporated from the mixed solution 2 in the solution chamber 3 reaches the silicone porous membrane 4a, the liquid component having a high boiling point in the vapor is cooled by the cooling action of the silicone porous membrane 4a. The liquid component having a higher boiling point is more easily condensed than the liquid component having a lower boiling point, so that the liquid component having a higher boiling point is more likely to be associated and the aggregated form of the molecules becomes larger. It is expected that the liquid component having a low boiling point will permeate through the pores of the silicone porous membrane 4a more preferentially. By heating the mixed solution 2 and cooling the silicone porous membrane 4a in this manner, the concentration of the liquid component that permeates and separates through the silicone porous membrane 4a can be increased. At this time, when the silicone porous membrane 4a is cooled and the liquid separation operation is performed, the mixed solution 2 is heated and evaporated vapor acts on the silicone porous membrane 4a. 4a is heated by this vapor, and the effect of cooling the silicone porous membrane 4a cannot be sufficiently obtained. However, by supplying gas such as air to the solution chamber 3 as described above, Thus, the silicone porous membrane 4a can be cooled.

【0016】[0016]

【実施例】次に、本発明を実施例によって例証する。(実施例) ジメチルポリシロキサンエマルジョンとして東レ・ダウ
コーニング・シリコーン株式会社製の水性シリコーンゴ
ム液「SE−1980」を用いた。このジメチルポリシ
ロキサンエマルジョンの性状は、外観:乳白色液状、固
形分:45重量%、溶媒:水、エマルジョン粒子径:
0.5〜1.0μm、pH=11である。
The present invention will now be illustrated by examples. (Example) An aqueous silicone rubber liquid "SE-1980" manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. was used as a dimethylpolysiloxane emulsion. The properties of this dimethylpolysiloxane emulsion are as follows: appearance: milky white liquid, solid content: 45% by weight, solvent: water, emulsion particle diameter:
0.5-1.0 μm, pH = 11.

【0017】のジメチルポリシロキサンエマルジョン
を先ず50Torrの減圧下20分間放置して脱泡した
後、直径95mmφ、深さ15mmのテフロン製ペトリ
皿に厚み2mmになるように流し込み、ペトリ皿の上面
の開口をアルミニウム箔で密閉し、この試料を−6℃の
温度で3時間、予備冷却した。次にこの試料を−25℃
の冷凍機に入れて15時間冷却することによってジメチ
ルポリシロキサンエマルジョンを凍結させた。この後、
試料を冷凍機から取り出してタイテック社製凍結乾燥機
「VD−80」の真空チャンバーに入れ、減圧度0.0
5Torr、コールドトラップ温度−80℃の条件で、
解凍することなく6時間真空乾燥することによって、厚
み2mmのシリコーン多孔質膜を得た。このシリコーン
多孔質膜は平均径が70μmの多数の気泡が平均径3μ
mの孔で連通する連続気泡を有するものであった。
[0017] After standing to defoaming dimethyl polysiloxane emulsion first under reduced pressure of 50 Torr 20 minutes this poured so as to thickness 2mm a Teflon Petri dish having a diameter of 95Mmfai, depth 15 mm, the upper surface of the petri dish The opening was sealed with aluminum foil and the sample was pre-cooled at a temperature of -6 ° C for 3 hours. Next, this sample was cooled to
The dimethylpolysiloxane emulsion was frozen by cooling in a refrigerator for 15 hours. After this,
The sample was taken out of the refrigerator and placed in a vacuum chamber of a freeze-dryer “VD-80” manufactured by Taitec Co., Ltd.
Under the conditions of 5 Torr and cold trap temperature of -80 ° C,
By vacuum drying for 6 hours without thawing, a silicone porous membrane having a thickness of 2 mm was obtained. This silicone porous membrane has a large number of bubbles having an average diameter of 70 μm and an average diameter of 3 μm.
m had open cells communicating with each other.

【0018】そしてこのシリコーン多孔質膜4aを用い
ると共に混合溶液2として10重量%のエタノールを含
む水−エタノール溶液100ccを用い、減圧室1の容
積が100cc、溶液室3の容積が350cc、シリコ
ーン多孔質膜4aの有効面積が20cm に形成された
図1の装置で、溶液室3内の混合溶液2を40℃の加熱
浴7で加熱すると共にシリコーン多孔質膜4aを0℃の
ジャケット8で冷却し、溶液室3に室温(25℃)の空
気を180cc/minの供給量でパイプ10から供給
しつつ、減圧室1を10 −1 Torrに減圧作動させた
真空ポンプで減圧することによって、液の分離操作をお
こない、減圧室1においてエタノールの濃度が高められ
た液を捕集して回収した。
Using the silicone porous membrane 4a and 100cc of a water-ethanol solution containing 10% by weight of ethanol as the mixed solution 2,
The volume is 100 cc, the volume of the solution chamber 3 is 350 cc,
The mixed solution 2 in the solution chamber 3 is heated by a heating bath 7 at 40 ° C. and the silicone porous film 4a is formed using the apparatus of FIG. 1 in which the effective area of the porous membrane 4a is formed to 20 cm 2 . Is cooled by the jacket 8 at 0 ° C., and the solution room 3 is emptied at room temperature (25 ° C.).
Air is supplied from pipe 10 at a supply rate of 180 cc / min.
And the pressure in the decompression chamber 1 was reduced to 10 −1 Torr.
By depressurizing with a vacuum pump , a liquid separating operation was performed, and a liquid in which the concentration of ethanol was increased in the decompression chamber 1 was collected and collected.

【0019】(比較例) 実施例 で得たシリコーン多孔質膜4aを用いると共に混
合溶液2として10重量%のエタノールを含む水−エタ
ノール溶液を用い、図2の装置で、溶液室3内の混合溶
液2を40℃の加熱浴7で加熱すると共にシリコーン多
孔質膜4aを0℃のジャケット8で冷却し減圧室1を
10−1Torrの条件減圧することによって、液の
分離操作をおこない、減圧室1においてエタノールの濃
度が高められた液を捕集して回収した。
(Comparative Example) Using the silicone porous membrane 4 a obtained in the example and a water-ethanol solution containing 10% by weight of ethanol as the mixed solution 2, mixing in the solution chamber 3 was performed using the apparatus shown in FIG. The solution 2 is heated by a heating bath 7 at 40 ° C., the silicone porous membrane 4 a is cooled by a jacket 8 at 0 ° C., and the decompression chamber 1 is depressurized under a condition of 10 −1 Torr, thereby performing a liquid separating operation. Then, the liquid in which the concentration of ethanol was increased in the decompression chamber 1 was collected and collected.

【0020】(従来例) 透過膜として非多孔質のポリジメチルシロキサンフィル
ム(東レダウコーニング社製「SE−9520」)を用
いた。あとは比較例と同様にして液分離操作をおこな
い、減圧室1においてエタノールの濃度が高められた液
を捕集して回収した。
(Conventional Example) A non-porous polydimethylsiloxane film (“SE-9520” manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) was used as a permeable membrane. Thereafter, a liquid separation operation was performed in the same manner as in the comparative example, and a liquid having a higher concentration of ethanol was collected and collected in the decompression chamber 1.

【0021】実施例、比較例及び従来例において減圧室
から回収した液のエタノールの濃度を透過液濃度として
測定すると共にこの液が透過膜を透過する速度を透過速
度として測定し、さらにエタノールの分離係数αを測定
した。この分離係数αは次式で定義されるものである。 α=(Y/Y)/(X/X) 式中XとXは溶液室に導入される混合溶液のエタノ
ールの重量分率と水の重量分率を、YとYは減圧室
で捕集された溶液のエタノールの重量分率と水の重量分
率をそれぞれ示すものであり、従ってαが1以上の数値
であると、透過膜を透過する液はエタノールの分量が水
の分量よりも大きいということになり、αの数値が大き
い程エタノールが優先的に透過膜を透過するということ
を意味する。これらの測定結果を「表1」に示す。
In Examples , Comparative Examples and Conventional Examples , the concentration of ethanol in the liquid recovered from the decompression chamber was measured as the concentration of the permeate, and the speed at which this liquid permeated through the permeable membrane was measured as the permeation speed. The coefficient α was measured. The separation coefficient α is defined by the following equation. α = (Y 1 / Y 2 ) / (X 1 / X 2 ) where X 1 and X 2 represent the weight fraction of ethanol and water in the mixed solution introduced into the solution chamber, and Y 1 Y 2 is shows the weight fraction and weight fraction of water in the ethanol solution was collected by vacuum chamber, respectively, thus the α is 1 or more numeric, liquid passes through the permeable membrane of ethanol This means that the amount is larger than the amount of water, and a larger value of α means that ethanol preferentially permeates the permeable membrane. Table 1 shows the results of these measurements.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】「表1」にみられるように、非多孔質の透
過膜を用いた従来例のものでは分離係数は良好であるが
透過速度が著しく低いために実用化は困難である。これ
に対してシリコーン多孔質の透過膜を用いた実施例のも
のでは透過速度は実用的な高いレベルになっている。ま
た空気の供給をおこなわない比較例のものでは透過液濃
度や分離係数が低いために実用化が困難であるが、空気
の供給をおこなうようにした実施例のものでは、透過液
濃度や分離係数は実用的な高いレベルを保持している。
このように、実施例のものでは実用的な高いレベルの透
過速度と分離性能が得られることが確認される。
As can be seen from Table 1, the conventional example using a non-porous permeable membrane has a good separation coefficient, but its permeation speed is extremely low, so that practical use is difficult. On the other hand, in the embodiment using the silicone porous permeable membrane,
Therefore, the transmission speed is at a practically high level. Ma
In the case of the comparative example in which air supply was not performed,
Practical application is difficult due to low temperature and low separation coefficient.
In the embodiment in which the supply of
Concentrations and separation factors remain at practically high levels.
As described above, the embodiment has a practically high level of transparency.
It is confirmed that overspeed and separation performance can be obtained .

【0024】[0024]

【発明の効果】上記のように本発明は、透過膜としてシ
リコーン多孔質膜を用いようにしているので、シリコ
ーン多孔質膜に至った混合溶液の各液成分の蒸気のう
ち、シリコーンに親和性の高い特定の液成分はシリコー
ン多孔質膜の表面に親和して細孔を容易に透過するが、
シリコーンに親和性の低い他の液成分はシリコーン多孔
質膜の表面にはじかれて細孔を透過し難く、シリコーン
多孔質膜によって混合溶液から所定の液成分を分離する
ことができるものであり、しかも分離れる液成分はシ
リコーン多孔質膜の細孔を通過して減圧室側から溶液室
側に透過されるものであって、非多孔質の透過膜のよう
に液成分を透過膜中に拡散させて浸透させることによっ
て透過させる場合に比べて、分離される液成分がシリコ
ーン多孔質膜を透過する速度は極めて速くなり、実用的
なレベルの透過速度を得ることができるものである。
The present invention as described above according to the present invention, since as Ru a silicone porous membrane as a permeable membrane, of the vapor of each liquid component of the mixed solution reaches the silicon porous membrane affinity to silicone The specific liquid component with high affinity has an affinity for the surface of the silicone porous membrane and easily penetrates the pores,
Other liquid components having low affinity for silicone are repelled by the surface of the silicone porous membrane and are hardly permeated through the pores, and the silicone porous membrane can separate a predetermined liquid component from the mixed solution. The liquid component to be separated passes through the pores of the silicone porous membrane and is transmitted from the decompression chamber side to the solution chamber side, and the liquid component is separated like a non-porous permeable membrane. Compared to the case of permeating by diffusing and permeating through a permeable membrane, the speed at which the separated liquid component permeates the silicone porous membrane is extremely high, and a practical level of permeation speed can be obtained. It is.

【0025】また本発明にあっては、溶液室内にガスの
供給をおこなうようにしたので、一般に混合溶液の蒸気
の粒子よりもはるかに小さいガスの分子はシリコーン多
孔質膜の細孔に容易に入り込んで減圧されている減圧室
へと通過すると共に、混合溶液の蒸気はこのガスの分子
に邪魔されてシリコーン多孔質膜の細孔に入り難くなっ
て、混合溶液の蒸気がシリコーン多孔質を通過する速度
を遅くすることができるものであり、しかも、減圧室を
減圧することによってシリコーン多孔質膜を通して溶液
室内も減圧状態になっており、この減圧状態にある溶液
室内にガスの供給をおこなうと、ガスは溶液室内で急激
に膨張をすると共にこの断熱膨張によって溶液室内の熱
を吸収し、混合溶液から蒸発した蒸気は溶液室において
冷却されて凝縮し易い状態になって、混合溶液の蒸気が
シリコーン多孔質を通過する速度を遅くすることができ
るものであり、ガスの分子による邪魔作用とガスの断熱
膨張による冷却作用が相まって、シリコーン多孔質膜に
よる液の分離作用を混合溶液の蒸気の各液成分が十分に
受けるようにすることができ、シリコーン多孔質膜を用
いることによる実用的なレベルの透過速度を維持しつ
つ、混合溶液を分離する性能を高いレベルで保持する
とができるものである。
In the present invention, since gas is supplied into the solution chamber, gas molecules much smaller than the vapor particles of the mixed solution generally easily enter the pores of the silicone porous membrane. As the gas enters and passes through the decompression chamber, the vapor of the mixed solution becomes a molecule of this gas.
It is difficult to enter the pores of the silicone porous membrane
The rate at which the vapor of the mixed solution passes through the silicone porous
And reduce the pressure in the decompression chamber.
Solution through silicone porous membrane by reducing pressure
The chamber is also under reduced pressure, and the solution under this reduced pressure
When gas is supplied to the room, the gas is rapidly
And the heat inside the solution chamber
Vapors from the mixed solution are absorbed in the solution chamber.
The mixture is cooled and becomes easily condensed,
Can slow down the speed of passing through silicone porous
It is a disturbing effect of gas molecules and gas insulation
Cooling action by expansion combined with silicone porous membrane
The liquid separation effect of each mixed component vapor
Can be used with a silicone porous membrane
To maintain a practical level of transmission speed
One, a mixed solution in which it is and this <br/> holding performance for separating a high level.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明で用いる気化浸透法による液分離の原理
装置の改良例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an improved example of a principle device for liquid separation by a vaporization permeation method used in the present invention.

【図2】比較例で用いた気化浸透法による液分離の原理
装置を示す断面図である。
FIG. 2 Principle of liquid separation by vaporization permeation method used in Comparative Example
It is sectional drawing which shows an apparatus .

【図3】気化浸透法による液分離の原理装置を示す断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a principle device of liquid separation by a vaporization permeation method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 減圧室 2 混合溶液 3 溶液室 4a シリコーン多孔質膜 1 decompression chamber 2 mixed solution 3 solution chamber 4a Silicone porous membrane

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の液成分が混合された混合溶液が導
入される溶液室と減圧室との間に混合溶液に接触されな
い状態で透過膜を設け、減圧室を減圧して溶液室内で発
生する混合溶液の蒸気を溶液室側から減圧室側へと透過
膜を透過させることによって、混合溶液中の特定の液成
分を分離するにあたって、透過膜としてシリコーン多孔
質膜を用いると共に、溶液室内にガスの供給をおこなう
ことを特徴とする混合溶液の分離方法。
1. A permeable membrane is provided between a solution chamber into which a mixed solution containing a plurality of liquid components is introduced and a decompression chamber without being brought into contact with the mixed solution, and the decompression chamber is depressurized and generated in the solution chamber. When a specific liquid component in the mixed solution is separated by allowing the vapor of the mixed solution to pass through the permeable membrane from the solution chamber to the decompression chamber, a silicone porous membrane is used as the permeable membrane, and A method for separating a mixed solution , comprising supplying a gas .
【請求項2】 混合溶液として水−アルコール溶液を用
いることを特徴とする請求項1に記載の混合溶液の分離
方法。
2. A water-alcohol solution is used as a mixed solution.
The method for separating a mixed solution according to claim 1, wherein
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