JP2745768B2 - Asymmetric separation membrane and pervaporation separation method - Google Patents

Asymmetric separation membrane and pervaporation separation method

Info

Publication number
JP2745768B2
JP2745768B2 JP2082996A JP8299690A JP2745768B2 JP 2745768 B2 JP2745768 B2 JP 2745768B2 JP 2082996 A JP2082996 A JP 2082996A JP 8299690 A JP8299690 A JP 8299690A JP 2745768 B2 JP2745768 B2 JP 2745768B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separation membrane
organic compound
separation
asymmetric
pervaporation
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2082996A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03284335A (en
Inventor
政之 中谷
信 松尾
貫次 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ube Industries Ltd filed Critical Ube Industries Ltd
Priority to JP2082996A priority Critical patent/JP2745768B2/en
Publication of JPH03284335A publication Critical patent/JPH03284335A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2745768B2 publication Critical patent/JP2745768B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸類
を主成分とする芳香族テトラカルボン酸成分と、芳香族
ジアミン化合物とから得られた特定の芳香族ポリイミド
からなる非対称性分離膜(極めて薄い緻密層と比較的厚
い多孔質層とを一体に有している平膜、中空糸膜など)
に係わるものである。
The present invention relates to a specific aromatic polyimide obtained from an aromatic tetracarboxylic acid component containing diphenylsulfonetetracarboxylic acids as a main component and an aromatic diamine compound. Asymmetric separation membrane (flat membrane, hollow fiber membrane, etc., having an extremely thin dense layer and a relatively thick porous layer integrally)
It is related to.

さらに、この発明は、複数の有機物化合物の混合液を
前記の芳香族ポリイミドからなる非対称性分離膜と直接
に接触させて、前記混合液中の少なくとも一種の有機化
合物が前記非対称性分離膜内を選択的に浸透・透過され
ることによって、前記非対称性分離膜を選択的に透過し
た有機化合物を蒸気として分離して回収する、有機化合
物混合液の浸透気化分離法(パーベーパレイション法)
に係わる。
Further, according to the present invention, a mixed solution of a plurality of organic compounds is brought into direct contact with the asymmetric separation membrane made of the aromatic polyimide, and at least one organic compound in the mixed solution flows through the asymmetric separation membrane. A pervaporation separation method of an organic compound mixture (pervaporation method), in which the organic compound selectively permeated and permeated through the asymmetric separation membrane is separated and recovered as vapor.
Related to

〔従来技術の説明〕[Description of Prior Art]

従来、有機化合物混合液を各成分に分離する方法とし
て、蒸留法が知られている。しかし、蒸留法では、共沸
混合物、あるいは近沸点混合物、熱で化学変化を起こし
易い有機化合物を分離することは、極めて困難であっ
た。
Conventionally, a distillation method has been known as a method of separating an organic compound mixed solution into components. However, in the distillation method, it has been extremely difficult to separate an azeotropic mixture, a near-boiling mixture, and an organic compound which is liable to undergo a chemical change by heat.

これらの問題点を解決するために、分離膜を用いて分
離する方法が研究されている。分離膜を用いて有機物水
溶液を濃縮、分離する方法において、一部の低濃度の有
機物水溶液の濃縮に対しては、有機物水溶液を分離膜と
接触させて特定の液状成分を浸透圧の差で選択的に透過
させる逆浸透法が用いられてきた。しかしながら、逆浸
透法は分離液の浸透圧以上の圧力を加える必要があるた
めに、浸透圧が高くなる高濃度の有機物水溶液について
適用できないのであり、従って分離可能な有機物水溶液
の濃度範囲に限界がある。
In order to solve these problems, a method of separating using a separation membrane has been studied. In the method of concentrating and separating an organic substance aqueous solution using a separation membrane, for the concentration of some low-concentration organic substance aqueous solutions, a specific liquid component is selected by the difference in osmotic pressure by bringing the organic substance aqueous solution into contact with the separation membrane. Reverse osmosis, which allows the permeation to occur, has been used. However, since the reverse osmosis method needs to apply a pressure higher than the osmotic pressure of the separated solution, it cannot be applied to a high-concentration aqueous solution of an organic substance having a high osmotic pressure. is there.

最近、従来の分離法と異なる有機化合物混合液の分離
法として、浸透気化法(パーベーパレーション法)が、
新しい分離膜使用の分離法として、注目されつつある。
この浸透気化法は、選択透過性を有する分離膜の一方の
側(供給側)に、分離されるべき有機化合物混合液を液
状のままで供給し、分離膜の供給側と直接に接触させ、
分離膜の他方の側(透過側)を真空又は減圧状態とな
し、その結果、分離膜の供給側から透過側へ選択的に透
過する物質を気体状で取り出し、有機化合物混合液を濃
縮したり、各有機化合物を分離する方法である。
Recently, a pervaporation method (pervaporation method) has been used as a method for separating an organic compound mixture different from the conventional separation method.
A new separation method using a separation membrane is attracting attention.
In this pervaporation method, an organic compound mixed solution to be separated is supplied in a liquid state to one side (supply side) of a selectively permeable separation membrane, and brought into direct contact with the supply side of the separation membrane.
The other side (permeate side) of the separation membrane is set in a vacuum or reduced pressure state. As a result, substances selectively permeating from the supply side to the permeate side of the separation membrane are taken out in gaseous form, and the organic compound mixture is concentrated. And a method of separating each organic compound.

前述の浸透気化法については、従来、多くの提案がな
されている。
Many proposals have been made for the aforementioned pervaporation method.

例えば、ベンゼン−シクロヘキサン混合溶液、又は、
ベンゼン−ヘキサン混合溶液の分離については、特開昭
52−111888号公報に、アイオノマー系高分子膜を使用す
る分離方法、特開昭59−30441号公報に、ポリアミド膜
を使用する分離方法が例示されている。
For example, a benzene-cyclohexane mixed solution, or
The separation of a benzene-hexane mixed solution is described in
JP-A-52-111888 exemplifies a separation method using an ionomer polymer membrane, and JP-A-59-30441 exemplifies a separation method using a polyamide membrane.

しかしながら、公知の有機化合物混合液の分離方法で
は、パーベーパレーション法に使用されている分離膜
は、透過速度が小さかったり、有機化合物混合液中の少
なくとも一種の有機化合物を選択的に透過させることが
充分にできないような選択分離性しか有していなかった
りするという問題点、あるいは、公知のパーベーパレー
ション法に使用されている分離膜は、耐熱性、または、
耐溶剤性が充分ではなく、種々の有機化合物混合液の浸
透気化法による分離を工業的に長時間、実施することが
極めて困難であった。
However, in the known separation method of an organic compound mixture, the separation membrane used in the pervaporation method has a low permeation rate or selectively permeates at least one organic compound in the organic compound mixture. The problem is that it has only selective separation such that it cannot be sufficiently, or the separation membrane used in the known pervaporation method has heat resistance, or
Solvent resistance was not sufficient, and it was extremely difficult to carry out separation of various organic compound liquid mixtures by pervaporation for an industrially long time.

〔解決すべき問題点〕[Problems to be solved]

この発明の目的は、前記の浸透気化法に好適に使用す
ることができる新規な芳香族ポリイミド製の非対称性分
離膜を新たに提供すること、およびその非対称性分離膜
を使用する有機化合物混合液の浸透気化法において、公
知の浸透気化法における欠点もなく、有機化合物混合液
から少なくとも一種の有機化合物を、効率的および選択
的に浸透気化法で分離することができ、しかも、工業的
に長期間実施できる浸透気化分離方法を提供することで
ある。
An object of the present invention is to provide a novel aromatic polyimide asymmetric separation membrane which can be suitably used in the above-mentioned pervaporation method, and an organic compound mixed solution using the asymmetric separation membrane. In a pervaporation method, at least one organic compound can be efficiently and selectively separated from an organic compound mixed solution by a pervaporation method without disadvantages of a known pervaporation method. It is an object of the present invention to provide a pervaporation separation method that can be carried out for a period of time.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

第1の発明は、一般式 〔但し、一般式(I)において、Aは芳香族ジアミンか
らアミノ基を除いた2価の芳香族残基である〕で示され
る反復単位を40モル%以上有し、そして、その残部が一
般式 〔但し、一般式(II)において、Bは芳香族ジアミンか
らアミノ基を除いた2価の芳香族残基である〕で示され
る反復単位である、芳香族ポリイミドで形成されている
非対称性分離膜に関する。
The first invention has a general formula [However, in the general formula (I), A is a divalent aromatic residue obtained by removing an amino group from an aromatic diamine.] formula [However, in the general formula (II), B is a divalent aromatic residue obtained by removing an amino group from an aromatic diamine], which is an asymmetric separation formed of an aromatic polyimide. About the membrane.

また、第2の発明は、前記の耐熱性の非対称性分離膜
の片面に、有機化合物混合液を直接に接触させて、有機
化合物混合液中の少なくとも一種の有機化合物が、前記
非対称性分離膜内を選択的に浸透・透過されることによ
って、前記非対称性分離膜を透過した有機化合物を蒸気
として分離することを特徴とする有機化合物混合液の浸
透気化分離方法に関する。
Further, the second invention is characterized in that an organic compound mixture is brought into direct contact with one surface of the heat-resistant asymmetric separation membrane, and at least one organic compound in the organic compound mixture is mixed with the asymmetric separation membrane. The present invention relates to a method for pervaporation / separation of an organic compound mixed liquid, characterized in that an organic compound permeated through the asymmetric separation membrane is separated as vapor by selectively permeating and permeating the inside.

以下、この発明の各要件についてさらに詳しく説明す
る。
Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in more detail.

本発明の非対称性分離膜の形成に使用される芳香族ポ
リイミドは、一般式 で示される芳香族テトラカルボン酸二無水物またはその
誘導体(そのテトラカルボン酸、その酸の低級アルコー
ルエステル化物など)を40モル%以上、特に45〜100モ
ル%含有し、そして、その残部がビフェニルテトラカル
ボン酸類である芳香族テトラカルボン酸成分と、 芳香族ジアミン化合物、特にベンゼン環を2個以上有
する芳香族ジアミンを主成分として(好ましくは60モル
%以上、特に80モル%以上)含有する芳香族ジアミン成
分とを、略等モル重合およびイミド化して得られる、フ
ェノール系の有機溶媒などに可溶性である高分子量の芳
香族ポリイミドである。
The aromatic polyimide used for forming the asymmetric separation membrane of the present invention has a general formula Containing at least 40 mol%, particularly 45 to 100 mol%, of an aromatic tetracarboxylic dianhydride or a derivative thereof (the tetracarboxylic acid, a lower alcohol ester of the acid, etc.), and the remainder is biphenyl An aromatic tetracarboxylic acid component which is a tetracarboxylic acid, and an aromatic diamine compound, particularly an aromatic diamine having at least two benzene rings (preferably at least 60 mol%, especially at least 80 mol%) It is a high molecular weight aromatic polyimide which is obtained by substantially equimolar polymerization and imidation of an aromatic diamine component and is soluble in a phenolic organic solvent or the like.

この発明において非対称性分離膜の製造に使用される
可溶性の芳香族ポリイミドは、前記の一般式(I)で示
される反復単位が50〜100モル%であることが特に好ま
しく、また、特に、一般式(I)で示される反復単位が
70〜100モル%、特に80〜100モル%であることが、非対
称性分離膜の製膜性および紡糸性がよいという点におい
てさらに好ましい。
In the present invention, the soluble aromatic polyimide used for producing the asymmetric separation membrane preferably has a repeating unit represented by the above general formula (I) in an amount of 50 to 100 mol%, and in particular, The repeating unit represented by the formula (I) is
It is more preferably from 70 to 100 mol%, particularly from 80 to 100 mol%, in that the film forming property and spinnability of the asymmetric separation membrane are good.

前記の芳香族ポリイミドは、例えば、芳香族テトラカ
ルボン酸成分と、芳香族ジアミン成分とを、フェノール
系有機溶媒中に均一に溶解させて、その溶液を約150〜2
50℃の高温に加熱するか、あるいは、約10〜100℃程度
の低温でイミド化剤の存在下に反応させるかして、前記
溶液中の両成分を重合およびイミド化することによって
製造することができる。
The aromatic polyimide, for example, an aromatic tetracarboxylic acid component, an aromatic diamine component, uniformly dissolved in a phenolic organic solvent, the solution is about 150 to 2
Heating to a high temperature of 50 ° C., or reacting at a low temperature of about 10 to 100 ° C. in the presence of an imidizing agent, and polymerizing and imidizing both components in the solution. Can be.

前記一般式(III)で示される芳香族テトラカルボン
酸二無水物としては、2,3,3′,4′−ジフェニルスルホ
ンテトラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ジフェニ
ルスルホンテトラカルボン酸二無水物などを挙げること
ができる。
Examples of the aromatic tetracarboxylic dianhydride represented by the general formula (III) include 2,3,3 ', 4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride and 3,3', 4,4'-diphenyl Sulfonetetracarboxylic dianhydride and the like can be mentioned.

前記のビフェニルテトラカルボン酸類としては、2,3,
3′,4′−又は3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン
酸又はそれらの酸二無水物、あるいは、それらの酸の塩
または低級アルコールエステル化物等を挙げることがで
きる。
As the biphenyltetracarboxylic acids, 2,3,
3 ', 4'- or 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid or an acid dianhydride thereof, or a salt or lower alcohol ester of the acid.

前記の芳香族テトラカルボン酸成分は、前記の一般式
(III)で示される芳香族テトラカルボン酸二無水物ま
たはその誘導体およびビフェニルテトラカルボン酸類と
共に、ピロメリット酸又はその酸二無水物、2,2−ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン又はその酸二
無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン又
はその酸二無水物、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸又はその酸二無水物、あるいは、3,3′,4,
4′−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸又はその酸
二無水物が、少ない割合(全芳香族テトラカルボン酸成
分に対して20モル%以下、特に10モル%以下の割合)で
あれば、併用されていてもよい。
The aromatic tetracarboxylic acid component includes pyromellitic acid or an acid dianhydride thereof, together with an aromatic tetracarboxylic dianhydride or a derivative thereof represented by the general formula (III) and biphenyltetracarboxylic acids. 2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane or its acid dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane or its acid dianhydride, 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetra Carboxylic acid or its acid dianhydride, or 3,3 ', 4,
If 4'-diphenyl ether tetracarboxylic acid or its acid dianhydride is used in a small proportion (a proportion of 20 mol% or less, especially 10 mol% or less based on the total aromatic tetracarboxylic acid component), it may be used in combination. Good.

前記ベンゼン環を2個以上有する芳香族ジアミン化合
物としては、例えば、4,4′−ジアミノジフェニルエー
テル、3,4′−ジアミノジフェニエーテル、3,3′−ジア
ミノエーテルなどのジアミノジフェニルエーテル類、o
−ジアニシジン、o−トリジン、m−トリジンなどのジ
アミノビフェニル類、ジアミノジフェニルチオエーテル
類、ジアミノジフェニルスルホン類、ジアミノジベンゾ
チオフェン類、ジアミノチオキサンテン類、ジアミノジ
フェニルアルカン(メタンまたはプロパン)類などの
『ベンゼン環を2個有する芳香族ジアミン化合物』、あ
るいは、ジ(アミノフェノキシ)ベンゼン類、ジ(アミ
ノフェニル)ベンゼン類などの『ベンゼン環を3個有す
る芳香族ジアミン化合物』、ジ〔(アミノフェノキシ)
フェニル〕アルカン類、ジ〔(アミノフェノキシ)フェ
ニル〕スルホン類、ジ(アミノフェノキシ)ビフェニル
類などの『ベンゼン環を4個有する芳香族ジアミンなど
を挙げることができる。
Examples of the aromatic diamine compound having two or more benzene rings include diaminodiphenyl ethers such as 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, and 3,3'-diamino ether;
A "benzene ring" such as diaminobiphenyls such as dianisidine, o-tolidine, m-tolidine, diaminodiphenylthioethers, diaminodiphenylsulfones, diaminodibenzothiophenes, diaminothioxanthenes, and diaminodiphenylalkanes (methane or propane); Aromatic diamine compounds having two benzene rings "such as di (aminophenoxy) benzenes, di (aminophenyl) benzenes, etc .; di [(aminophenoxy)
Examples include "aromatic diamines having four benzene rings" such as phenyl] alkanes, di [(aminophenoxy) phenyl] sulfones, and di (aminophenoxy) biphenyls.

なお、芳香族ジアミン成分は、m−フェニレンジアミ
ン、p−フェニレンジアミンなどのフェニレンジアミン
が少ない割合(好ましくは15モル%以下、特に好ましく
は10モル%以下の割合)で含有されていてもよく、また
3,5−ジアミノ安息香酸、2,6−ジアミノ安息香酸などの
ジアミノ安息香酸、又は、アルキルベンゼンジアミン類
などが、少ない割合(好ましくは30モル%以下、特に20
モル%以下の割合)で含有されていてもよい。
The aromatic diamine component may contain a small amount of phenylenediamine such as m-phenylenediamine and p-phenylenediamine (preferably at most 15 mol%, particularly preferably at most 10 mol%), Also
Diaminobenzoic acid such as 3,5-diaminobenzoic acid and 2,6-diaminobenzoic acid, or alkylbenzenediamines in a small proportion (preferably 30 mol% or less, particularly 20 mol% or less)
Mol% or less).

この発明において使用される芳香族ポリイミドからな
る非対称性分離膜は、芳香族ポリイミドのフェノール系
溶媒溶液を使用して、その溶液の薄膜(平膜状、中空糸
状)を、流延法、押出し法などによって形成し、次い
で、その薄膜を比較的低温の凝固液と接触させてその薄
膜を凝固させて平膜状又は中空糸状の非対称性分離膜を
形成する湿式製膜法で製造することができ、例えば、特
開昭56−21602号、特開昭56−157435号公報などに記載
されているような従来公知の製膜方法によって製造する
ことができる。
The asymmetric separation membrane comprising an aromatic polyimide used in the present invention is obtained by casting a thin film (flat membrane or hollow fiber) of the solution using a phenol-based solvent solution of the aromatic polyimide by a casting method or an extrusion method. Then, the thin film is brought into contact with a relatively low-temperature coagulating liquid to solidify the thin film to form a flat membrane-like or hollow fiber-like asymmetric separation membrane. For example, it can be produced by a conventionally known film forming method as described in JP-A-56-21602 and JP-A-56-157435.

前記の非対称性分離膜の製造法において、湿式製膜法
で製造された非対称性分離膜は、適当な有機溶媒(例え
ば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノー
ルなどの低級アルコール類、および、n−ヘキサン、n
−ヘプタン、オクタン、シクロヘキサンなどの脂肪族又
は脂環式炭化水素溶媒など)で洗浄し、さらに、充分に
乾燥した後、さらに、窒素、空気などの気体の雰囲気
下、約150〜400℃、特に180〜350℃の温度で1秒〜20時
間程度の熱処理またはエージング処理をすることが適当
である。前記の熱処理が250℃以上の高温で充分に行わ
れる場合には、非対称性分離膜を形成している芳香族ポ
リイミドが一部熱架橋されて、特に溶媒に対して、不溶
化したり、膨潤しなくなったりして、耐薬品性、耐久性
が向上するので好ましい。
In the above-mentioned method for producing an asymmetric separation membrane, the asymmetric separation membrane produced by a wet membrane formation method may be a suitable organic solvent (for example, lower alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, and n-hexane). , N
-Washed with an aliphatic or alicyclic hydrocarbon solvent such as heptane, octane, cyclohexane, etc.), further dried sufficiently, and further, under an atmosphere of a gas such as nitrogen or air, at about 150 to 400 ° C, especially It is appropriate to perform a heat treatment or an aging treatment at a temperature of 180 to 350 ° C. for about 1 second to 20 hours. When the heat treatment is sufficiently performed at a high temperature of 250 ° C. or higher, the aromatic polyimide forming the asymmetric separation membrane is partially thermally crosslinked, and particularly becomes insoluble or swells in a solvent. It is preferable because it disappears and chemical resistance and durability are improved.

この発明で使用する非対称性分離膜は、厚さが約0.00
1〜5μmの均質層(緻密層)と、厚さが約10〜2000μ
mの多孔質層とを連続的に一体に有する平膜状分離膜、
中空糸分離膜などであればよい。
The asymmetric separation membrane used in the present invention has a thickness of about 0.00
1-5μm homogeneous layer (dense layer) and thickness about 10-2000μ
m having a porous layer continuously and integrally with a porous layer,
A hollow fiber separation membrane or the like may be used.

この発明の非対称性分離膜は、水素、ヘリウム、一酸
化炭素、炭酸ガス、メタンなどガスの混合ガスをその膜
の片面に供給することによって、透過側から少なくとも
一種のガスを選択的に得るような、混合ガスのガス分離
を行うことができ、例えば、この発明の非対称性分離膜
は、測定温度;25℃、および測定圧力;1〜2kg/cm2である
測定条件で、それぞれ純ガスを用いてガス透過性能を測
定した場合に、そのヘリウムガスの透過速度(PHe)が
約0.1〜10×10-4cm3(STP)/cm2・sec・cmHgであって、
分離性能〔ヘリウムガスの透過速度と6フッ化硫黄ガス
の透過速度との比(PHe/PSF6)〕が3〜20程度のガス分
離性能を示す。
The asymmetric separation membrane of the present invention supplies a mixed gas of a gas such as hydrogen, helium, carbon monoxide, carbon dioxide, and methane to one surface of the membrane to selectively obtain at least one gas from the permeation side. It is possible to perform gas separation of a mixed gas.For example, the asymmetric separation membrane of the present invention can be used to separate pure gas under measurement conditions of a measurement temperature of 25 ° C., and a measurement pressure of 1 to 2 kg / cm 2. When the gas permeation performance was measured using the helium gas, the permeation speed (PHe) of the helium gas was about 0.1 to 10 × 10 −4 cm 3 (STP) / cm 2 · sec · cmHg,
The separation performance [the ratio of the permeation rate of helium gas to the permeation rate of sulfur hexafluoride gas (PHe / PSF 6 )] indicates gas separation performance of about 3 to 20.

この発明の非対称性分離膜は、有機化合物混合液を使
用して浸透気化分離を行った場合に、選択的に透過する
有機化合物の透過量Qが、約0.1kg/m2・Hr以上、特に約
0.2〜5kg/m2・Hr程度であって、透過した有機化合物と
透過しなかった有機化合物との分離性能(後で述べる分
離係数α)が、5以上、特に10〜10000、さらに15〜900
0程度であることが好ましい。
The asymmetric separation membrane of the present invention has a permeation amount Q of an organic compound which selectively permeates when a pervaporation separation is performed using an organic compound mixed solution, and the permeation amount Q of the selectively permeating organic compound is about 0.1 kg / m 2. about
It is about 0.2 to 5 kg / m 2 · Hr, and the separation performance (separation coefficient α to be described later) between the permeated organic compound and the non-permeated organic compound is 5 or more, particularly 10 to 10,000, and further 15 to 900.
It is preferably about 0.

この発明の浸透気化分離法は、 (a) 前述の芳香族ポリイミドからなる非対称性分離
膜(平膜状、中空糸状)が内蔵されている分離膜モジュ
ールに、有機化合物混合液を供給し、そして、有機化合
物混合液を分離膜モジュール内の前記非対称性分離膜の
供給側と直接に接触させ、 (b) 前記非対称性分離膜の透過側を、必要であれ
ば、キャリヤーガス(スイープガス)を流しながら、あ
るいは、分離膜モジュールの外部に設置された減圧ポン
プなどと連結して減圧状態としておき、前記の供給され
た有機化合物混合液から、前記非対称性分離膜を介し
て、少なくとも一種の有機化合物を選択的に浸透・透過
させて気化させて分離し、 (c) 最後に、前記の非対称性分離膜の未透過側(供
給側)から分離膜モジュールの外部へ、前記分離膜を透
過しなかった濃縮された残部の有機化合物の溶液を取り
出して回収し、同時に、非対称性分離膜の透過側から分
離膜モジュールの外部へ、前記の分離膜を選択的に透過
した有機化合物の透過蒸気(透過物)を取り出し、必要
であればその透過蒸気(透過物)を冷却し凝縮して回収
するのである。
The pervaporation separation method of the present invention comprises the steps of: (a) supplying an organic compound mixed solution to a separation membrane module having a built-in asymmetric separation membrane (flat membrane, hollow fiber) made of the aromatic polyimide described above; Contacting the organic compound mixture directly with the supply side of the asymmetric separation membrane in the separation membrane module, and (b) supplying the carrier gas (sweep gas) to the permeate side of the asymmetric separation membrane if necessary. While flowing, or in a decompressed state by connecting to a decompression pump or the like installed outside the separation membrane module, from the supplied organic compound mixed solution, through the asymmetric separation membrane, at least one kind of organic (C) finally, separating the compound from the non-permeate side (supply side) of the asymmetric separation membrane to the outside of the separation membrane module. The solution of the concentrated remaining organic compound which did not permeate is taken out and recovered, and at the same time, the permeation of the organic compound selectively permeating the separation membrane from the permeation side of the asymmetric separation membrane to the outside of the separation membrane module. The vapor (permeate) is taken out, and if necessary, the permeate vapor (permeate) is cooled, condensed and recovered.

この発明の分離法では、分離膜モジュールへ供給され
る有機化合物混合液は、約0〜120℃、特に好ましくは2
0〜100℃程度の温度であることが好ましい。
In the separation method of the present invention, the organic compound mixed solution supplied to the separation membrane module is about 0 to 120 ° C, particularly preferably 2 to 120 ° C.
It is preferable that the temperature is about 0 to 100 ° C.

この発明の分離法では、分離方法に適用される圧力
が、通常、分離膜の透過側の圧を供給側の圧よりも低圧
とし、供給側の圧を大気圧〜60kg/cm2、好ましくは大気
圧〜30kg/cm2とすることが好ましい。
In the separation method of the present invention, the pressure applied to the separation method is generally set such that the pressure on the permeation side of the separation membrane is lower than the pressure on the supply side, and the pressure on the supply side is atmospheric pressure to 60 kg / cm 2 , preferably It is preferable that the pressure be from atmospheric pressure to 30 kg / cm 2 .

前記の分離膜モジュール内の非対称性分離膜の透過側
は、有機化合物混合液の浸透気化分離を行う際に、スイ
ープガスを流すか、または、減圧状態とすればよいが、
その減圧状態は、大気圧より低圧となっていればよく、
特に好ましくは約200トール以下、さらに好ましくは100
トール以下に減圧されていることが好ましい。
The permeation side of the asymmetric separation membrane in the separation membrane module, when performing the pervaporation separation of the organic compound mixed solution, a sweep gas is flowed, or may be in a reduced pressure state,
The reduced pressure state only needs to be lower than the atmospheric pressure,
Particularly preferably about 200 Torr or less, more preferably 100
It is preferable that the pressure is reduced to not more than Torr.

この発明における有機化合物混合液の浸透気化方法を
適用することができる有機化合物混合液としては、種々
の有機化合物の組み合わせがあるが、例えば、各有機化
合物に共沸点が存在するために通常の蒸留法では分離で
きない有機化合物同士の混合物、各有機化合物の沸点が
相互に接近しているために蒸留分離が非常に難しい有機
化合物同士の混合物の場合などに特に有効である。
As the organic compound mixture to which the method of permeating and vaporizing the organic compound mixture in the present invention can be applied, there are various combinations of organic compounds.For example, since each organic compound has an azeotropic point, ordinary distillation is performed. This is particularly effective in the case of a mixture of organic compounds which cannot be separated by the method or a mixture of organic compounds which are very difficult to separate by distillation because the boiling points of the organic compounds are close to each other.

また、有機化合物混合液はその全てが相互に均一に溶
解していてもよいし、一部が溶解度を越えて分離して懸
濁状態になっていてもかまわない。ただし、有機化合物
を含む混合液は、その混合状態で浸透気化分離を行う際
の温度および圧の条件下において、液状であることが必
要である。
Further, all of the organic compound mixed solutions may be uniformly dissolved in each other, or a part of them may be separated and suspended in excess of the solubility. However, the mixed liquid containing the organic compound needs to be liquid under the conditions of temperature and pressure when performing pervaporation separation in the mixed state.

共沸点が存在する有機化合物の混合液としては、例え
ば、ベンゼン/シクロヘキサン、ベンゼン/ノルマルヘ
キサン、メタノール/アセトン、ベンゼン/メタノー
ル、アセトン/クロロホルム(トリクロロメタン)、エ
タノール/シクロヘキサン、ブタノール/シクロヘキサ
ン、クロロホルム/ノルマルヘキサン、エタノール/ベ
ンゼン、エタノール/トルエン、キシレン異性体混合液
などの混合液を挙げることができる。
Examples of a mixture of organic compounds having an azeotropic point include benzene / cyclohexane, benzene / normal hexane, methanol / acetone, benzene / methanol, acetone / chloroform (trichloromethane), ethanol / cyclohexane, butanol / cyclohexane, and chloroform / A mixed solution such as normal hexane, ethanol / benzene, ethanol / toluene, and a mixed solution of xylene isomers can be used.

また、沸点の差が約20℃以下、特に10℃以下であって
沸点が相互に近接している有機化合物混合液としては、
例えば、エチルベンゼン/スチレン、パラクロルエチル
ベンゼン/パラクロルスチレン、トルエン/メチルシク
ロヘキサン、ブタジエン/ブテン類、ブタジエン/ブタ
ン類、ノルマルブテン−1/イソブテンなどが挙げられ
る。
Further, as an organic compound mixed solution having a boiling point difference of about 20 ° C. or less, particularly 10 ° C. or less and having boiling points close to each other,
Examples include ethylbenzene / styrene, parachloroethylbenzene / parachlorostyrene, toluene / methylcyclohexane, butadiene / butenes, butadiene / butanes, and normal butene-1 / isobutene.

前記の有機化合物混合液は、上記のような二成分系の
混合液ばかりでなく、三成分系以上の多成分系の混合液
であっても適用することが可能である。
The above-mentioned organic compound mixture can be applied not only to the above-mentioned two-component mixture but also to a three-component or more multi-component mixture.

本発明の浸透気化分離法では、前記の有機化合物混合
液の組成比は、特に限定されるものではなく、任意の割
合の有機化合物の混合液を分離又は濃縮することができ
る。
In the pervaporation separation method of the present invention, the composition ratio of the organic compound mixture is not particularly limited, and an arbitrary ratio of the organic compound mixture can be separated or concentrated.

前記の分離膜モジュールの構造、形式などは、特に限
定されるものではないが、例えば、特に限定されるもの
ではないが、プレートアンドフレーム型モジュール、ス
パイラル型モジュール、中空糸膜型モジュールなどであ
ることが好ましい。
The structure, type, and the like of the separation membrane module are not particularly limited. For example, although not particularly limited, a plate-and-frame module, a spiral module, a hollow fiber membrane module, and the like can be used. Is preferred.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の非対称性分離膜、およびその分離膜
を使用する浸透気化分離法に関する実施例を示し、さら
に詳しくこの発明を説明する。
Hereinafter, examples of the asymmetric separation membrane of the present invention and a pervaporation separation method using the separation membrane will be shown, and the present invention will be described in more detail.

実施例において、透過速度Qおよび分離係数αは、膜
を透過した気化成分を冷却・凝縮させて採集し、その重
量を測定し、そして、凝縮液中に内部標準液を加え、TC
D−ガスクロマトグラフィーによって有機化合物Xおよ
びYの重量比が測定され、次に示す計算式によって算出
された。
In the examples, the permeation rate Q and the separation coefficient α were determined by cooling and condensing the vaporized components that passed through the membrane, weighing the collected components, adding an internal standard solution to the condensed liquid,
The weight ratio of the organic compounds X and Y was measured by D-gas chromatography, and calculated by the following formula.

実施例において、芳香族テトラカルボン酸成分および
芳香族ジアミン成分に使用される各化合物の略記号を以
下に示す。
In the examples, abbreviations of the compounds used for the aromatic tetracarboxylic acid component and the aromatic diamine component are shown below.

〔芳香族テトラカルボン酸成分〕(Aromatic tetracarboxylic acid component)

s−BPDA;3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二
無水物 DSDA;3,3′,4,4′−ジフェニルスルホンテトラカル
ボン酸二無水物 〔芳香族ジアミン化合物〕 DADE;4,4′−ジアミノジフェニルエーテル DADM;4,4′−ジアミノジフェニルメタン TSN ;2,8−ジメチル−3,7−ジアミノジベンゾチオフェ
ン−5,5−ジオキサイド、2,6−ジメチル−3,7−ジアミ
ノジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド、4,6−ジメ
チル−3,7−ジアミノジベンゾチオフェン−5,5−ジオキ
サイドの異性体混合物 BAPB;4,4′−ジ(4−アミノフェノキシ)ビフェニル DABA;3,5−ジアミノ安息香酸 実施例1〜6 第1表に示す仕込み比(組成 モル%)からなる酸成
分とジアミン成分とを略等モル使用して、パラクロフェ
ノールの有機極性溶媒中で、第1表に示す重合温度およ
び重合時間で、重合およびイミド化して芳香族ポリイミ
ド溶液を製造した。
s-BPDA; 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride DSDA; 3,3', 4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride (aromatic diamine compound) DADE; 4 4,4'-Diaminodiphenyl ether DADM; 4,4'-Diaminodiphenylmethane TSN; 2,8-Dimethyl-3,7-diaminodibenzothiophene-5,5-dioxide, 2,6-Dimethyl-3,7-diaminodibenzo Mixture of isomers of thiophene-5,5-dioxide, 4,6-dimethyl-3,7-diaminodibenzothiophene-5,5-dioxide BAPB; 4,4′-di (4-aminophenoxy) biphenyl DABA; 3,5-Diaminobenzoic acid Examples 1 to 6 Using substantially equimolar amounts of an acid component and a diamine component having a charge ratio (composition mol%) shown in Table 1, in an organic polar solvent of paraclophenol, At the polymerization temperature and polymerization time shown in Table 1, the polymerization and Was produced aromatic polyimide solution was imidization.

前述のようにして生成した各芳香族ポリイミド溶液の
ポリマー濃度および溶液粘度(100℃の回転粘度;ポイ
ズ)を第1表にそれぞれ示す。
Table 1 shows the polymer concentration and solution viscosity (rotational viscosity at 100 ° C .; poise) of each aromatic polyimide solution produced as described above.

前述のようにして得られた芳香族ポリイミド溶液を使
用して、第1表に示す組成の凝固液(エタノール、0
℃)、並びに中空糸の引取り速度10m/分による湿式製膜
法を行った後、アルコール及び脂肪族炭化水素(n−ヘ
キサン)で洗浄し、乾燥して、第1表に示す熱処理温度
で60分間熱処理し、第1表に示す形状(中空糸の内径お
よび膜厚)を有する芳香族ポリイミドからなる非対称性
の中空糸分離膜をそれぞれ製造した。
Using the aromatic polyimide solution obtained as described above, a coagulating solution (ethanol, 0
C), and a wet film formation method at a hollow fiber take-up speed of 10 m / min., Followed by washing with an alcohol and an aliphatic hydrocarbon (n-hexane), drying, and heating at a heat treatment temperature shown in Table 1. Heat treatment was performed for 60 minutes to produce an asymmetric hollow fiber separation membrane made of an aromatic polyimide having the shape (inner diameter and thickness of the hollow fiber) shown in Table 1 respectively.

実施例7〜12 実施例1〜6で製造された長さ7.5cmの非対称性中空
糸分離膜をそれぞれ4本づつ束ねて糸束を形成し、それ
らの糸束の一方の端部をエポキシ樹脂で封止し、中空糸
束エレメントをそれぞれ作成し、有機化合物混合液を供
給する導入口と、未透過物の取り出し口および透過物の
取り出し口を有する容器内へ前記中空糸束エレメントを
内設して、分離膜モジュールをそれぞれ製造した。
Examples 7 to 12 Four asymmetric hollow fiber separation membranes each having a length of 7.5 cm produced in Examples 1 to 6 were bundled together to form a yarn bundle, and one end of each of the yarn bundles was epoxy resin. The hollow fiber bundle element is formed in a container having an inlet for supplying the organic compound mixed solution, a non-permeate outlet, and a permeate outlet, respectively. Thus, separation membrane modules were manufactured.

前記の分離膜モジュールへ第2表に示す組成、および
温度の有機化合物混合液を供給し、分離膜モジュール内
の中空糸エレメントの中空糸内部を3トール以下の減圧
状態で、浸透気化を行い、透過物蒸気を冷却し、回収し
た。
An organic compound mixed solution having the composition and temperature shown in Table 2 is supplied to the separation membrane module, and the inside of the hollow fiber of the hollow fiber element in the separation membrane module is subjected to pervaporation under a reduced pressure of 3 Torr or less, The permeate vapor was cooled and collected.

その浸透気化における透過速度Qおよび各有機化合物
の分離係数αを第2表に示す。
Table 2 shows the permeation rate Q and the separation coefficient α of each organic compound in the pervaporation.

実施例13 実施例5で製造した非対称性中空糸分離膜を、エタノ
ールとシクロヘキサンとの混合液(重量比が1:1であ
る)からなる処理溶剤中で、130℃で20時間浸漬する処
理を行った。前述の処理を行った非対称性の中空糸分離
膜を30℃で20時間乾燥した後、実施例5と同様にして、
分離膜モジュールをそれぞれ製造し、その分離膜モジュ
ールについて第2表に示す有機化合物混合液での分離性
能を測定した。
Example 13 A process in which the asymmetric hollow fiber separation membrane produced in Example 5 was immersed in a treatment solvent composed of a mixture of ethanol and cyclohexane (weight ratio is 1: 1) at 130 ° C. for 20 hours. went. After drying the asymmetric hollow fiber separation membrane subjected to the above treatment at 30 ° C. for 20 hours, in the same manner as in Example 5,
Separation membrane modules were manufactured, and the separation performance of the separation membrane modules in an organic compound mixed solution shown in Table 2 was measured.

その結果を第2表に示す。 Table 2 shows the results.

実施例14〜19 実施例1〜6で得られた非対称性の中空糸分離膜を使
用して、実施例7と同様にしてガス分離膜モジュールを
それぞれ製造した。
Examples 14 to 19 Using the asymmetric hollow fiber separation membranes obtained in Examples 1 to 6, gas separation membrane modules were produced in the same manner as in Example 7.

前述のようにして製造された各ガス分離膜モジュール
に、1〜2kg/cm2のヘリウムガム、または、6フッ化硫
黄ガスを、25℃で供給して、それぞれのガス分離膜モジ
ュールのガス透過速度をそれぞれ測定した。その結果を
第3表に示す。
Helium gum or sulfur hexafluoride gas of 1 to 2 kg / cm 2 is supplied to each of the gas separation membrane modules manufactured as described above at 25 ° C., and gas permeation of each gas separation membrane module is performed. The speed was measured respectively. Table 3 shows the results.

〔本発明の作用効果〕 この発明の非対称性分離膜は、特定の芳香族テトラカ
ルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とから得られた可溶
性の芳香族ポリイミドからなる非対称性分離膜であり、
一般的な混合ガスの濃縮およびガス分離に使用すること
ができるものであり、また、この発明の浸透気化分離法
は、芳香族ポリイミド製の新規な非対称性分離膜を用い
る浸透気化法に係わる分離法であり、種々の有機化合物
の混合液の分離、濃縮に使用することができ、そして、
広範囲な濃度の有機化合物混合液について使用可能であ
って、しかも、充分な耐熱性、耐溶剤性および耐久性を
有しており、さらに、高い分離性能を有する特定のポリ
イミド製の非対称性膜を使用しているので、長時間、安
定した浸透気化法による分離を行うことができる。
(Operation and effect of the present invention) The asymmetric separation membrane of the present invention is an asymmetric separation membrane composed of a soluble aromatic polyimide obtained from a specific aromatic tetracarboxylic acid component and an aromatic diamine component,
It can be used for general gas concentration and gas separation, and the pervaporation separation method of the present invention is a separation method related to a pervaporation method using a novel asymmetric separation membrane made of aromatic polyimide. Method, which can be used for separating and concentrating a mixture of various organic compounds, and
It can be used for a wide range of concentrations of organic compound mixtures, and has sufficient heat resistance, solvent resistance and durability, and has a specific polyimide asymmetric membrane with high separation performance. Since it is used, stable separation by pervaporation can be performed for a long time.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一般式 〔但し、一般式(I)において、Aは芳香族ジアミンか
らアミノ基を除いた2価の芳香族残基である〕で示され
る反復単位を40モル%以上有し、そして、その残部が一
般式 〔但し、一般式(II)において、Bは芳香族ジアミンか
らアミノ基を除いた2価の芳香族残基である〕で示され
る反復単位である、芳香族ポリイミドで形成されている
非対称性分離膜。
(1) General formula [However, in the general formula (I), A is a divalent aromatic residue obtained by removing an amino group from an aromatic diamine.] formula [However, in the general formula (II), B is a divalent aromatic residue obtained by removing an amino group from an aromatic diamine], which is an asymmetric separation formed of an aromatic polyimide. film.
【請求項2】請求項第1項の非対称性分離膜の片面に、
有機化合物混合液を直接に接触させて、有機化合物混合
液中の少なくとも一種の有機化合物が、前記非対称性分
離膜内を選択的に浸透・透過されることによって、前記
非対称性分離膜を透過した有機化合物を蒸気として分離
することを特徴とする有機化合物混合液の浸透気化分離
方法。
2. The one side of the asymmetric separation membrane according to claim 1,
The organic compound mixture was brought into direct contact, and at least one organic compound in the organic compound mixture was selectively permeated and permeated through the asymmetric separation membrane, thereby permeating the asymmetric separation membrane. A pervaporation separation method for an organic compound mixture, comprising separating an organic compound as vapor.
JP2082996A 1990-03-31 1990-03-31 Asymmetric separation membrane and pervaporation separation method Expired - Lifetime JP2745768B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2082996A JP2745768B2 (en) 1990-03-31 1990-03-31 Asymmetric separation membrane and pervaporation separation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2082996A JP2745768B2 (en) 1990-03-31 1990-03-31 Asymmetric separation membrane and pervaporation separation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03284335A JPH03284335A (en) 1991-12-16
JP2745768B2 true JP2745768B2 (en) 1998-04-28

Family

ID=13789837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2082996A Expired - Lifetime JP2745768B2 (en) 1990-03-31 1990-03-31 Asymmetric separation membrane and pervaporation separation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2745768B2 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5785741A (en) 1995-07-17 1998-07-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges, Claude Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
IE80909B1 (en) * 1996-06-14 1999-06-16 Air Liquide An improved process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
US5855647A (en) * 1997-05-15 1999-01-05 American Air Liquide, Inc. Process for recovering SF6 from a gas
US6187077B1 (en) 1998-04-17 2001-02-13 American Air Liquide Inc. Separation of CF4 and C2F6 from a perfluorocompound mixture
JP4102184B2 (en) 2002-03-15 2008-06-18 株式会社東芝 Aluminum negative battery
JP4102183B2 (en) 2002-12-27 2008-06-18 株式会社東芝 battery
US20130043186A1 (en) * 2008-12-19 2013-02-21 Ngk Insulators, Ltd. Method for separating liquid mixture, and device for separating liquid mixture
WO2010070991A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 日本碍子株式会社 Liquid mixture separation membrane, method for changing composition of liquid mixture using same, and device for separating liquid mixture
US8614288B2 (en) * 2011-06-17 2013-12-24 Uop Llc Polyimide gas separation membranes
JP6142730B2 (en) * 2012-09-25 2017-06-07 宇部興産株式会社 Asymmetric hollow fiber gas separation membrane and gas separation method
WO2022059369A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-24 日東電工株式会社 Separation membrane

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03284335A (en) 1991-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0361377B1 (en) Pervaporation method of separating liquid organic compound mixture through aromatic imide polymer asymmetric membrane
CA2431731A1 (en) Copolyimide gas separation membranes
JPH04222832A (en) Polyimide and gas separation material made by using it
JP2745768B2 (en) Asymmetric separation membrane and pervaporation separation method
US4997462A (en) Pervaporation method of selectively separating water from an organic material aqueous solution through aromatic imide polymer asymmetric membrane
WO2012171143A1 (en) Thin film gas separation membranes
JPH0446173B2 (en)
US5322549A (en) Polyimides and gas separation membranes prepared therefrom
JP2841698B2 (en) Separation method of lower alcohol
JP3471918B2 (en) New polyimide gas separation membrane
JPH02222717A (en) Gas separating membrane and separation of gas
JP2745767B2 (en) Separation method of lower alcohol
JP2544229B2 (en) Pervaporation separation method of organic compound mixture
JP2649706B2 (en) Pervaporation separation method of organic mixture
US20160089627A1 (en) Polyimide blend membranes for gas separations
JP2649707B2 (en) Pervaporation of organic compound mixture
JP2611820B2 (en) Asymmetric separation membrane and pervaporation separation method using the separation membrane
JP2649709B2 (en) Pervaporation method of organic compound mixture
US5292963A (en) Process for producing ether compound
JP2782770B2 (en) Pervaporation separation method of organic matter aqueous solution
JP2649708B2 (en) Pervaporation separation method of organic compound mixture
JPS63264121A (en) Polyimide membrane for separating gas
JPH02222716A (en) Gas separating membrane and separation of gas
JP2782769B2 (en) Pervaporation separation method of organic matter aqueous solution
JPH0636857B2 (en) Pervaporation separation method of organic matter aqueous solution

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20061006

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Effective date: 20070223

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02