JP3002577B2 - 複合逆浸透膜およびその製造方法 - Google Patents

複合逆浸透膜およびその製造方法

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JP3002577B2 JP3240551A JP24055191A JP3002577B2 JP 3002577 B2 JP3002577 B2 JP 3002577B2 JP 3240551 A JP3240551 A JP 3240551A JP 24055191 A JP24055191 A JP 24055191A JP 3002577 B2 JP3002577 B2 JP 3002577B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体混合物中の成分を
選択的に透過分離するための複合逆浸透膜に関し、詳し
くは、チオエステル結合よりなる高分子鎖を主骨格とす
るポリチオエステルを主構成単位とする超薄膜が、多孔
質支持膜上に形成されてなる複合逆浸透膜、及びその製
造方法に関する。かかる複合逆浸透膜は、超純水の製
造、かん水の脱塩等に好適に用いられ、また染色廃水や
電着塗料廃水等の公害発生原因である汚れ等から、その
中に含まれる汚染源あるいは有効物質を除去回収し、ひ
いては廃水のクローズ化に寄与することができる。
【0002】
【従来の技術】従来、工業的に用いられている半透膜と
しては、例えば、酢酸セルロースからなる非対称構造を
有するロブ型のものが知られている。しかし、このよう
な酢酸セルロースからなる半透膜は、耐加水分解性、耐
微生物性、耐薬品性等において劣り、更に、耐圧性や耐
久性も十分ではないので、高浸透性を有する装置とする
ことが困難であって、用途が自ずから限定されざるを得
なかった。そこで、酢酸セルロースからなる非対称半透
膜の上記したような欠点を解消すべく、近年、例えば芳
香族ポリアミド(米国特許3,567,632 号等)架橋ポリア
ミド酸(特開昭56−3769号等)、ポリベンズイミダゾー
ル(特開昭58−92403 号等)等からなる半透膜が提案さ
れている。 このような重合体からなる半透膜は、前記
酢酸セルロースからなる非対称半透膜の有する欠点の一
部を解消し得るものの、選択分離性や透過性能ではなお
劣っている。そこで、非対称半透膜とは構造の異なる半
透膜として、微多孔性支持膜上に実質的に選択分離性を
有する活性な超薄膜を形成してなる複合半透膜が、例え
ば、米国特許第3,744,642 号、第4,039,440号、第4,25
9,183 号明細書、特開昭55−147106号、特開昭58−2430
3 号、特開昭63−197501号公報等に記載されているよう
に、近年、種々開発されている。 これらの多くは、高
い透水性を得るために、超薄膜がポリアミドやポリ尿素
からなり、一般に、分子内に2以上のアミノ基を有する
多官能アミノ化合物の水溶液と、これら多官能アミノ化
合物の有するアミノ基と反応しうる官能基を分子内に2
以上有する多官能性化合物の炭化水素溶液とを、微多孔
性支持膜上で界面反応させて、支持膜上にポリアミドや
ポリ尿素からなる超薄膜を形成することによって得られ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低圧操
作によってさらに高い透水性と高い脱塩性能とを併せ有
する新規な複合半透膜が求められている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、−SH基を有
する化合物と多官能カルボン酸ハライドから得られるチ
オエステル結合を有する架橋ポリチオエステル、及びか
かる架橋ポリチオエステルと塩基性の部位を有する高分
子とのコンプレックスからなる超薄膜が、多孔質支持膜
上に支持されてなる。即ち本発明は、超薄膜とこれを支
持する多孔質支持膜とからなる複合逆浸透膜において、
上記超薄膜が、下記〔化11〕、及び/又は〔化12〕
【化11】
【化12】 (但し、〔化11〕及び〔化12〕においてR1 、R2及び
3 は酸素原子を有してもよい炭化水素残基、さらに種
々の置換基を有してもよいアシル基、ベンジル基、ある
いはアリール基を示し、R1 の置換基にはさらに一つ以
上の反応に関与した、あるいは未反応の−SH基を有し
てもよく、R2 には、さらに一つ以上の反応に関与し
た、あるいは未反応のカルボン酸又はカルボン酸ハライ
ドを有してもよい。 また、Xはその少なくとも一部は
直接結合を表して他の構成単位における〔化13〕と結合
する架橋点となり、他は−OM、又は〔化14〕を表す。
【化13】
【化14】 但し、Mは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、又はアンモニウム基を示す。)で表される、チオエ
ステル結合からなる架橋高分子を主構成単位とする超薄
膜であることを特徴とする複合逆浸透膜を提供する。
【0005】本発明における超薄膜は、上記の如く〔化
11〕及び/又は〔化12〕で表されるチオエステル結合か
らなる架橋高分子を主構成単位とするものである。
【0006】本発明の複合逆浸透膜は、下記〔化15〕か
らなる−SH基を有する化合物から選ばれる少なくとも
一種の化合物を含有する、
【化15】 (但し、〔化15〕において、R4 は水素、又は酸素原子
を含んでもよい炭素数1〜4の低級アルキル基を示し、
5 は酸素原子を有してもよい炭化水素残基、種々の置
換基を有してもよいアシル基、ベンジル基、あるいはア
リール基を示す。)もしくは上記化合物〔化15〕中の酸
性基である−SH基の少なくとも一つが高分子中の塩基
性の部位と塩を形成して存在する水溶液と、下記〔化1
6〕及び/又は〔化17〕で表されるカルボン酸ハライド
から選ばれる少なくとも一種の化合物を含有する水非混
和性有機溶剤溶液とを、
【化16】
【化17】 (但し、〔化16〕及び〔化17〕においてR2 及びR3
酸素原子を有してもよい炭化水素基、さらに種々の置換
基を有してもよいアシル基、ベンジル基、あるいはアリ
ール基を示し、Yは塩素、臭素、ヨウ素、あるいはフッ
素を示す。また、R2 にはさらに1つ以上のカルボン酸
ハライドを有してもよい。) 多孔質支持膜上で接触させて、界面重縮合により多孔質
支持膜上に架橋ポリチオエステル、もしくは塩基性の部
位を有する高分子膜とコンプレックスを形成してなるポ
リチオエステルからなる超薄膜を形成させることによっ
て得られる。この際、高分子の塩基性部位と多官能カル
ボン酸ハライドとが反応してもよい。
【0007】本発明において、上記〔化15〕で表される
−SH基を有する化合物としては、任意の位置に2以上
の−SH基を有するものであればよく、また、−SH基
以外の置換基を有していてもよい。 例えば、1,3-ベン
ゼンジチオール、1,2-ベンゼンジチオール、エタンジチ
オール等が好ましく用いられる。 これらは単独で用い
られてもよく、混合物として用いてもよい。また−SH
基との塩形成が可能な塩基性部位を有する高分子として
は、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等が好まし
く用いられる。また本発明によれば、−SH基を2つ以
上含む化合物と共に、m−又はp−フェニレンジアミ
ン、キシリレンジアミンなどのような芳香族多官能アミ
ンも用いることができる。
【0008】本発明において、上記〔化16〕で表される
多官能酸ハライドとしては、例えば、トリメシン酸ハラ
イドや1,3,5-シクロヘキサントリカルボン酸等が好まし
く用いられる。 また〔化17〕で表される多官能酸ハラ
イドとしては、例えば、テレフタル酸ハライド、イソフ
タル酸ハライド、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸ハラ
イド、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸ハライド等のジ
ハライドが好ましく用いられ、特にテレフタル酸ハライ
ド、イソフタル酸ハライドが好ましい。
【0009】前記の如く、本発明の複合逆浸透膜は、
〔化15〕で表される化合物を含有する水溶液を、多孔質
支持膜上に塗布し、次いで、多官能酸ハライドを含有す
る水非混和性有機溶剤溶液を塗布し、水溶液との界面に
て重縮合を行って、支持膜上にチオエステル結合からな
る架橋高分子を主構成単位とする超薄膜を生成させ、必
要に応じて、加熱処理を行うことによって得ることがで
きる。多官能酸ハライドを含有する水非混和性有機溶剤
溶液を調整するための有機溶剤としては、用いる酸ハラ
イドをよく溶解し、他方、用いる多孔質支持膜を溶解し
ない有機溶剤であればよく、例えば、n−ヘキサン、シ
クロヘキサン等の炭化水素溶剤、トリクロロトリフルオ
ロエタン等のハロゲン化炭化水素が用いられるが、特
に、n−ヘキサンが好ましく用いられる。〔化15〕で表
される2つ以上の−SH基を有する化合物、又はこれと
塩基性の部位を有する高分子との混合系を含有する水溶
液、及び多官能酸ハライドを含有する有機溶剤溶液にお
いて、それらの濃度は、特に限定されるものではない
が、通常、0.1 〜10重量%、好ましくは0.5 〜5重量%
の範囲である。
【0010】本発明においては、〔化15〕で表される化
合物と多官能酸ハライドとは、支持膜上で室温にて容易
に界面重縮合反応するが、必要に応じて、反応を促進さ
せ、或いは溶剤を除去し、或いは形成される超薄膜の支
持膜からの剥離を防止するために、50〜150 ℃に加熱し
てもよい。また、この時、混合した高分子の塩基性の部
位、例えば、1級及び2級アミンと多官能酸ハライドが
反応してもよいし、これらの高分子とポリチオエステル
とが共重合化してもよい。また、−SH基を有する化合
物を含有する水溶液中に、塩基性の部位を有する高分子
を添加し、多官能酸ハライドを有する水非混和性有機溶
剤溶液とを多孔質支持膜上で界面重縮合させることで、
チオエステル結合からなる架橋高分子と塩基性部位を有
する高分子とがコンプレックスを形成してもよい。
【0011】
【発明の効果】本発明による複合逆浸透膜は、チオエス
テル結合を主鎖骨格に有するポリチオエステル、及びこ
れと塩基性の部位を有する高分子とのコンプレックスか
らなる超薄膜が多孔質支持膜上に形成されてなり、液体
混合物中の成分を選択的に透過分離するために好適に用
いることができる。 特に、本発明による複合逆浸透膜
は、低圧下での操作において、高い透水性能と高い脱塩
性能を有し、例えば、かん水、海水等の脱塩による淡水
化や、半導体の製造に必要とされる超純水の製造等に好
適に用いることができる。
【0012】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
なお、多孔質支持膜としては、ポリスルホン製限外濾過
膜を用いた。 得られた複合逆浸透膜の性能は、操作圧
力15kg/cm2、温度25℃にて塩化ナトリウム1500ppm を含
有する水溶液を15時間処理した後、透水速度及び塩化ナ
トリウム除去率を測定した。塩化ナトリウム除去率は、
通常の電導度測定によった。
【0013】実施例1 1,3-ベンゼンジチオール2重量%、ラウリル硫酸ナトリ
ウム0.3 重量%、トリエチルアミン2重量%、カンファ
ースルホン酸4重量%を含む水溶液を、ポリビニルアル
コール0.2 重量%水溶液でpH11に調整し、この溶液を
ポリスルホン膜に数秒間接触させ数分間液切りした。
このようにして得られた1,3-ベンゼンジチオールで被覆
された支持膜の表面を、トリメソイルクロライド(塩化
ベンゼン1,3,5 トリカルボン酸)0.25重量%のヘキサン
溶液と接触させた。 その後、該被覆支持膜を120 ℃の
熱風乾燥器の中で5分間保持して複合逆浸透膜を得た。
得られた複合逆浸透膜の性能は、脱塩率90%、透水速度
0.1t/m2日であった。
【0014】実施例2 1,3-ベンゼンジチオール1重量%を含む水溶液にポリエ
チレンイミンを添加してpH11.0に調整し、この溶液をポ
リスルホン膜に数秒間接触させ数分間液切りした。 そ
の後は実施例1と同様にして得られた複合逆浸透膜の性
能は、脱塩率98%、透水速度0.15t/m2日であった。
【0015】実施例3 ポリエチレンイミンを添加してpHを10に調整した以外
は、実施例2と同様にして得られた複合逆浸透膜の性能
は、脱塩率95%、透水速度0.18t/m2日であった。
【0016】実施例4 ポリエチレンイミンを添加してpHを10.5に調整した以外
は、実施例3と同様にして得られた複合逆浸透膜の性能
は、脱塩率98%、透水速度0.22t/m2日であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 71/66 WPI(DIALOG)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超薄膜とこれを支持する多孔質支持膜と
    からなる複合逆浸透膜において、上記超薄膜が、下記
    〔化1〕、及び/又は〔化2〕 【化1】 【化2】 (但し、〔化1〕及び〔化2〕においてR1 、R2 及び
    3 は酸素原子を含んでもよい炭化水素残基、さらに種
    々の置換基を有してもよいアシル基、ベンジル基、ある
    いはアリール基を示し、R1 の置換基にはさらに一つ以
    上の反応に関与した、あるいは未反応の−SH基を有し
    てもよく、R2 には、さらに一つ以上の反応に関与し
    た、あるいは未反応のカルボン酸又はカルボン酸ハライ
    ドを有してもよい。 また、Xはその少なくとも一部は
    直接結合を表して他の構成単位における〔化3〕と結合
    する架橋点となり、他は−OM、又は〔化4〕を表す。 【化3】 【化4】 但し、Mは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属
    を示す。)で表される、チオエステル結合からなる架橋
    高分子を主構成単位とする超薄膜であることを特徴とす
    る複合逆浸透膜。
  2. 【請求項2】 超薄膜とこれを支持する多孔質支持膜と
    からなる複合逆浸透膜において、該超薄膜が塩基性の部
    位を有する高分子とコンプレックスを形成してなる請求
    項1記載の複合逆浸透膜。
  3. 【請求項3】 超薄膜とこれを支持する多孔質支持膜と
    からなる複合逆浸透膜の製造方法において、下記〔化
    5〕からなる化合物から選ばれる少なくとも一種の化合
    物を含有する水溶液と、 【化5】 (但し、〔化5〕において、R1 は酸素原子を有しても
    よい炭化水素残基、さらに種々の置換基を有してもよい
    アシル基、ベンジル基、あるいはアリール基を示す。
    1 の置換基にはさらに一つ以上の−SH基を有しても
    よい。) 下記〔化6〕及び/又は〔化7〕で表されるカルボン酸
    ハライドから選ばれる少なくとも一種の化合物を含有す
    る水非混和性有機溶剤溶液とを、 【化6】 【化7】 (但し、〔化6〕及び〔化7〕においてR2 及びR3
    酸素原子を有してもよい炭化水素基、さらに種々の置換
    基を有してもよいアシル基、ベンジル基、あるいはアリ
    ール基を示し、Yは塩素、臭素、ヨウ素、あるいはフッ
    素を示す。 また、R2 にはさらに一つ以上のカルボン
    酸ハライドを有してもよい。) 前記多孔質支持膜上で接触させて、界面重縮合により多
    孔質支持膜上にチオエステル結合とからなる架橋高分子
    を主構成単位とする超薄膜を生成させることを特徴とす
    る複合逆浸透膜の製造方法。
  4. 【請求項4】 超薄膜とこれを支持する多孔質支持膜と
    からなる複合逆浸透膜の製造方法において、下記〔化
    8〕からなる化合物 【化8】 (但し、〔化8〕において、R1 は酸素原子を有しても
    よい炭化水素残基、さらに種々の置換基を有してもよい
    アシル基、ベンジル基、あるいはアリール基を示す。
    1 の置換基にはさらに一つ以上の−SH基を有しても
    よい。)から選ばれる少なくとも一種の化合物と、塩基
    性の部位を有する少なくとも一種の高分子とを含有する
    水溶液と、下記〔化9〕及び/又は〔化10〕で表され
    るカルボン酸ハライドから選ばれる少なくとも一種の化
    合物を含有する水非混和性有機溶剤溶液とを、 【化9】 【化10】 (但し、〔化9〕及び〔化10〕においてR2 及びR3
    酸素原子を有してもよい炭化水素基、さらに種々の置換
    基を有してもよいアシル基、ベンジル基、あるいはアリ
    ール基を示し、Yは塩素、臭素、ヨウ素、あるいはフッ
    素を示す。 また、R2 にはさらに一つ以上のカルボン
    酸ハライドを有してもよい。) 前記多孔質支持膜上で接触させて、界面重縮合により多
    孔質支持膜上にチオエステル結合とからなる架橋高分子
    と塩基性の部位を有する高分子のコンプレックスからな
    る超薄膜を生成させることを特徴とする複合逆浸透膜の
    製造方法。
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