JP3114985B2 - Separation membrane for water-soluble organic substances - Google Patents

Separation membrane for water-soluble organic substances

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JP3114985B2 JP02209042A JP20904290A JP3114985B2 JP 3114985 B2 JP3114985 B2 JP 3114985B2 JP 02209042 A JP02209042 A JP 02209042A JP 20904290 A JP20904290 A JP 20904290A JP 3114985 B2 JP3114985 B2 JP 3114985B2
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水溶性有機物の分離膜に関する。更に詳しく
はパーベーパレーション法(以下PV法と略す)分離及び
蒸気透過法分離に極めて好適な水選択透過性の分離膜に
関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a separation membrane for a water-soluble organic substance. More particularly, the present invention relates to a water-permeable separation membrane which is extremely suitable for pervaporation (hereinafter abbreviated as PV) separation and vapor permeation separation.

尚PV法及び蒸気透過法とは適当な高分子膜を境として
膜の一方の供給側(又は1次側ともいう)に有機系混合
物(普通は水と有機物の混合物)の液体又は蒸気を導
き、膜の他方(透過側又は2次側)を減圧にするか、又
は不活性ガスを流すことにより高分子膜の両面に目的成
分の分圧差を設け、この分圧差によって目的成分を1次
側から2次側へ透過させて気化状態で取り出す分離方法
である。本発明の場合は水を高分子膜を通して1次側か
ら2次側へ透過させるものである。そしてこの方法に於
いて1次側へ混合蒸気を供給する方法が蒸気透過法であ
り、混合液体を供給する方法がPV法である。
In the PV method and the vapor permeation method, a liquid or vapor of an organic mixture (usually a mixture of water and an organic substance) is introduced to one supply side (or also referred to as a primary side) of a membrane with an appropriate polymer membrane as a boundary. By reducing the pressure on the other side (permeation side or secondary side) of the membrane or by flowing an inert gas, a partial pressure difference of the target component is provided on both surfaces of the polymer membrane, and the target component is converted into the primary side by the partial pressure difference. This is a separation method in which the gas is allowed to pass through to the secondary side and be taken out in a vaporized state. In the case of the present invention, water permeates from the primary side to the secondary side through the polymer membrane. In this method, a method of supplying a mixed vapor to the primary side is a vapor permeation method, and a method of supplying a mixed liquid is a PV method.

〔従来の技術〕 PV法、蒸気透過法は通常の蒸留法では分離が困難な有
機系混合物を分離・濃縮する方法として注目を集めてい
る。このような有機系混合物とは、共沸混合物を形成す
るもの、成分の沸点が近似しているもの、また熱にて変
性し易い化合物を含んでいるものであり、具体的には、
メタノール−水系、エタノール−水系、イソプロパノー
ル−水系のようなアルコール−水系混合物、アセトン−
水系のようなケトン−水系混合物、酢酸−水系のような
有機酸−水系混合物などがある。通常の蒸留法では分離
できないこのような水−有機物混合物もPV法や蒸気透過
法を用いれば選択的に水又は有機物を透過させ、有機物
を分離することが可能となる。
[Prior Art] The PV method and the vapor permeation method have attracted attention as a method for separating and concentrating an organic mixture which is difficult to separate by a normal distillation method. Such an organic mixture is one that forms an azeotropic mixture, one in which the boiling points of the components are similar, and one that contains a compound that is easily denatured by heat.
Alcohol-water mixtures such as methanol-water system, ethanol-water system, isopropanol-water system, acetone-
There are a ketone-water mixture such as an aqueous system, and an organic acid-water mixture such as an acetic acid-water system. Such a water-organic mixture which cannot be separated by a normal distillation method can selectively permeate water or an organic substance by using a PV method or a vapor permeation method, thereby separating the organic substance.

PV法や蒸気透過法による水溶性有機物の分離に使用す
る水選択透過性の膜については、従来米国特許にてポリ
ビニルアルコール系膜及びポリアクリロニトリル系膜が
開示され、それ以来国内特許でも数多くの膜が開示され
てきた。それらの膜の代表的なものを挙げると、再生セ
ルロース系、ポリビニルアルコール系、酢酸セルロース
系、デキストリン系、キトサン系、ポリエチレンイミン
系及びこれらの高分子化合物にスルホン酸基やカルボン
酸基などのイオン交換基を導入した膜などである。
Regarding water-permeable membranes used for the separation of water-soluble organic substances by the PV method or the vapor permeation method, polyvinyl alcohol-based membranes and polyacrylonitrile-based membranes have been disclosed in U.S. patents, and many membranes have been patented in Japan since then. Has been disclosed. Representative examples of these membranes include regenerated cellulose, polyvinyl alcohol, cellulose acetate, dextrin, chitosan, polyethyleneimine, and polymers such as sulfonic acid groups and carboxylic acid groups. Such as a membrane into which an exchange group has been introduced.

この種の膜には第1に水に対する選択透過性が大きい
ことと、第2には液の透過量が大きいことが要請され
る。水に対する選択透過性は下記式で表される分離係数
αH20によって評価され、これが大きい程分離性が良
い。
First, this type of membrane is required to have high permselectivity to water, and second, to have a high liquid permeation amount. The permselectivity to water is evaluated by a separation coefficient α H20 represented by the following equation, and the larger the value, the better the separation.

液の透過量は透過速度=f(kg/m2・h)によって膜
面積1m2当たり1時間に透過した液量(kg)で表され
る。fも大きい程性能の良い膜となる。
The permeation amount of the liquid is represented by the permeation amount (kg) per hour per 1 m 2 of the membrane area, based on the permeation speed = f (kg / m 2 · h). The larger the value of f, the better the performance of the film.

分離係数も透過速度も1次側の濃度と温度及び2次側
圧力によって大きく影響されるので、それらの条件は一
定にして膜性能の評価を行わなければならない。
Since both the separation coefficient and the permeation rate are greatly affected by the concentration and temperature on the primary side and the pressure on the secondary side, it is necessary to evaluate the membrane performance while keeping these conditions constant.

水選択透過性膜として、前記の如く多種類のものが現
在までに開示されて来ている。しかしそれらの膜は一般
的に分離係数が小さすぎるか、若しくは透過速度が小さ
いため実用的でないという欠点を有する。
As described above, various types of water selectively permeable membranes have been disclosed. However, these membranes generally have the disadvantage that their separation factors are too low or their permeation rates are too low to be practical.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明が解決しようとする課題は、PV法・蒸気透過法
により水溶性有機物の水を選択的に透過させるに際し使
用される分離膜として、分離係数が大きくて且つ透過速
度も充分大きい分離膜を開発することである。
The problem to be solved by the present invention is to use a separation membrane having a large separation coefficient and a sufficiently high permeation speed as a separation membrane used for selectively permeating water of a water-soluble organic substance by a PV method and a vapor permeation method. It is to develop.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明者らは上記課題を解決するため鋭意研究を重ね
た結果、再生セルロース層とポリビニルアルコール層を
有効に組み合わせた分離膜が、水溶性有機物の系に於い
て水の分離係数を著しく向上せしめ得られると共に、且
つ透過速度も充分高く維持できることを見出し本発明を
完成するに至った。即ち、本発明は分離層が再生セルロ
ース層とポリビニルアルコール層の2層からなることを
特徴とする水選択透過性の水溶性有機物用の分離膜に係
る。
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, a separation membrane that effectively combines a regenerated cellulose layer and a polyvinyl alcohol layer has significantly improved the water separation coefficient in a water-soluble organic substance system. The present invention was found to be able to be obtained and the transmission speed could be maintained sufficiently high, and the present invention was completed. That is, the present invention relates to a separation membrane for water-soluble organic substances having a water-selective permeability, wherein the separation layer comprises two layers of a regenerated cellulose layer and a polyvinyl alcohol layer.

〔発明の作用並びに構成〕 本発明による膜はPV法又は蒸気透過法でアルコール−
水混合物、ケトン−水混合物、有機酸−水混合物から水
を分離するのに極めて適している。
[Operation and Configuration of the Invention]
It is very suitable for separating water from water mixtures, ketone-water mixtures, organic acid-water mixtures.

本発明の分離層は再生セルロース層とポリビニルアル
コール層からなることを基本としている。
The separation layer of the present invention is basically composed of a regenerated cellulose layer and a polyvinyl alcohol layer.

ここで用いる再生セルロース層はセルロースザントゲ
ン酸ソーダ溶液(ビスコース溶液)やその他のセルロー
ス溶液、例えば銅アンモニア、銅エチレンジアミン等の
金属錯体の水溶液にセルロースを溶解した溶液、各種ア
ミン系溶媒にセルロースを溶解した溶液などから得るこ
とができるが、一般的にはビスコース溶液から得る方法
が好ましい。分離膜はその構成材料が水によっても対象
とする有機物によっても溶解したり、変質しないことが
必要であるが、再生セルロース膜は化学的に安定で、水
に不溶であり、また通常の有機溶剤にも不溶である上、
高い水選択透過性を有しているので分離層に適してい
る。
The regenerated cellulose layer used here is prepared by dissolving cellulose in an aqueous solution of a metal complex such as copper ammonia, copper ethylenediamine, or the like, or cellulose in a variety of amine solvents. Although it can be obtained from a dissolved solution or the like, a method of obtaining from a viscose solution is generally preferable. It is necessary that the constituent material of the separation membrane is not dissolved or degraded by water or the target organic matter, but the regenerated cellulose membrane is chemically stable, insoluble in water, and a common organic solvent. Is insoluble in
Suitable for a separation layer because of its high water permeability.

本発明の再生セルロース層は上記溶液をダイから押し
出し適当な処理を行うことにより膜状に成形したもので
も構わないし、支持膜としての多孔性フィルム例えばポ
リアクリロニトリルやポリスルホン、ポリエチレン等の
多孔性フィルム上へ塗布して形成したものでも構わな
い。またその他ビスコース法から得られる汎用再生セル
ロースフィルムであるセロハンをそのまま利用すること
も可能である。
The regenerated cellulose layer of the present invention may be formed into a membrane by extruding the above solution from a die and performing an appropriate treatment, or may be formed on a porous film such as polyacrylonitrile, polysulfone, or polyethylene as a support membrane. It may be formed by coating on a substrate. In addition, cellophane, which is a general-purpose regenerated cellulose film obtained from the viscose method, can be used as it is.

再生セルロース層の厚みは2〜25μm、好ましくは3
〜10μmである。2μmに達しないと膜の均一性が損な
われ、ピンホール等の欠陥が生じやすく、膜性能が不安
定になる。しかも低粘度低濃度液から作成されるため機
械的にも弱い膜となる。25μmより大きくなると透過速
度が小さくなりすぎ実用的ではない。セルロースの重合
度は特に限定しないが、通常は100〜500程度である。
The thickness of the regenerated cellulose layer is 2 to 25 μm, preferably 3
1010 μm. If the thickness does not reach 2 μm, the uniformity of the film is impaired, defects such as pinholes are likely to occur, and the film performance becomes unstable. Moreover, since it is made from a low-viscosity, low-concentration liquid, the film becomes mechanically weak. If it is larger than 25 μm, the transmission speed becomes too small and is not practical. The degree of polymerization of cellulose is not particularly limited, but is usually about 100 to 500.

100未満の場合膜の機械的強度が弱くなる傾向があ
り、また500より大きくなると高粘度溶液となりすぎ、
作成した膜厚の均一性が悪くなることがあり、惹いては
性能が変動し易くなることがある。
If it is less than 100, the mechanical strength of the film tends to be weak, and if it is more than 500, it becomes a high viscosity solution,
The uniformity of the formed film thickness may be deteriorated, and the performance may be easily fluctuated.

本発明のポリビニルアルコール層はポリビニルアルコ
ール溶液、一般的には水溶液を前記再生セルロース膜上
へ塗布することによって得られる。ポリビニルアルコー
ル層も再生セルロース層と同様に化学的に安定であり、
通常の有機溶剤には不溶である。しかしポリビニルアル
コール層は徐々に水に溶解していくため何らかの架橋処
理を施して水に不溶とする必要がある。
The polyvinyl alcohol layer of the present invention is obtained by applying a polyvinyl alcohol solution, generally an aqueous solution, onto the regenerated cellulose membrane. The polyvinyl alcohol layer is also chemically stable like the regenerated cellulose layer,
It is insoluble in ordinary organic solvents. However, since the polyvinyl alcohol layer gradually dissolves in water, it is necessary to perform some kind of crosslinking treatment to make it insoluble in water.

この架橋処理はポリビニルアルコール水溶液中に架橋
剤を添加することによって行われ、架橋剤が添加された
水溶液を再生セルロース膜上へ塗布し、比較的高温で加
熱乾燥・熱処理を行うことによってなされる。この用途
に使われる架橋剤としては、従来から使用されてきたも
のが使用され、例えばジカルボン酸、ジハロゲン化物、
アルデヒド又はジアルデヒドなどが挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。代表例としてはマレイン
酸を例示でき、ポリビニルアルコールに対してマレイン
酸を数重量%添加したポリビニルアルコール水溶液を再
生セルロース膜上に塗布し、150℃にて乾燥熱処理を行
えばこの膜は水に不溶性となる。また本発明に於いては
架橋剤を使用せず、架橋効果のあるモノマーとの共重合
体である変性ポリビニルアルコールを使用することもで
き、この水溶液を再生セルロース膜に塗布し、乾燥熱処
理しても水不溶性のポリビニルアルコール膜が得られ
る。この種の変性ポリビニルアルコールとしては無水マ
レイン酸などの共重合体も使用することができる。
This cross-linking treatment is performed by adding a cross-linking agent to an aqueous solution of polyvinyl alcohol, applying the aqueous solution to which the cross-linking agent is added onto a regenerated cellulose membrane, and performing heat drying and heat treatment at a relatively high temperature. As the cross-linking agent used for this purpose, those conventionally used are used, for example, dicarboxylic acid, dihalide,
Examples include, but are not limited to, aldehydes or dialdehydes. A typical example is maleic acid. If a polyvinyl alcohol aqueous solution containing several weight% of maleic acid with respect to polyvinyl alcohol is applied on the regenerated cellulose membrane and dried and heat-treated at 150 ° C., the membrane becomes insoluble in water. Becomes Further, in the present invention, a modified polyvinyl alcohol which is a copolymer with a monomer having a crosslinking effect can be used without using a crosslinking agent, and this aqueous solution is applied to a regenerated cellulose membrane, and dried and heat-treated. A water-insoluble polyvinyl alcohol film is also obtained. Copolymers such as maleic anhydride can also be used as this type of modified polyvinyl alcohol.

再生セルロース膜上へポリビニルアルコール水溶液を
塗布する際に塗布液の粘度が低すぎる場合、再生セルロ
ース膜が水で膨潤し、均一な厚みの膜とならず、その分
離性能に悪影響を及ぼすことがあるので、塗布液の粘度
は塗布液が再生セルロース膜中へ全面的には浸透してい
かず、表面近傍に留まって膜を形成する程度となし、且
つ塗布後は素早く乾燥を仕上げるようにするのが好まし
い。
If the viscosity of the coating solution is too low when applying the aqueous polyvinyl alcohol solution onto the regenerated cellulose membrane, the regenerated cellulose membrane swells with water, does not become a film having a uniform thickness, and may adversely affect its separation performance. Therefore, the viscosity of the coating solution should be such that the coating solution does not completely penetrate into the regenerated cellulose film, stays near the surface to form a film, and finish the drying quickly after coating. preferable.

また予め再生セルロース膜を水で充分膨潤させておき
その上へポリビニルアルコール水溶液を塗布し、その後
乾燥・熱処理する手段も均一な分離性能を出すには有効
である。
In addition, a means for preliminarily swelling the regenerated cellulose membrane with water, applying an aqueous polyvinyl alcohol solution thereon, and then drying and heat-treating is also effective for achieving uniform separation performance.

ポリビニルアルコール層の厚みは、0.5〜15μmで、
好ましくは1〜6μmである。0.5μm未満では再生セ
ルロース層の場合と同様な理由で均一性がなくなり、機
械的強度も低下する。15μmより大きくなると透過速度
が小さくなりすぎて実用的でない。用いるポリビニルア
ルコールの重合度は適当な膜形成能と膜強度があるもの
であれば特に限定されない。ケン化度は耐水性を少しで
も上げる意味からできるだけ高いケン化度のものが好ま
しいが特に限定されない。
The thickness of the polyvinyl alcohol layer is 0.5 to 15 μm,
Preferably it is 1 to 6 μm. If it is less than 0.5 μm, uniformity is lost for the same reason as in the case of the regenerated cellulose layer, and mechanical strength is also reduced. If it is larger than 15 μm, the transmission speed becomes too small, which is not practical. The degree of polymerization of the polyvinyl alcohol used is not particularly limited as long as it has appropriate film-forming ability and film strength. The saponification degree is preferably as high as possible from the viewpoint of increasing the water resistance even slightly, but is not particularly limited.

次に本発明の分離膜の全体の構成を図面に基づいて説
明する。第1図の分離膜はセロハンのような再生セルロ
ース層(2)上にポリビニルアルコール又は変性ポリビ
ニルアルコールの水溶液を塗布し、乾燥・熱処理し形成
した層(1)である。
Next, the overall configuration of the separation membrane of the present invention will be described with reference to the drawings. The separation membrane in FIG. 1 is a layer (1) formed by applying an aqueous solution of polyvinyl alcohol or modified polyvinyl alcohol on a regenerated cellulose layer (2) such as cellophane, followed by drying and heat treatment.

第2図は第1図の膜をポリアクリロニトリル等の機械
的強度の優れた多孔性支持膜(3)上にラミネートした
形態の分離膜であり、ポリビニルアルコールを塗布した
再生セルロース層(2)を多孔性支持膜(3)にラミネ
ートしても構わないし、再生セルロース層(2)を多孔
性支持膜(3)にラミネートしてから、再生セルロース
層(2)上に塗布法にてポリビニルアルコール層(1)
を形成しても構わない。
FIG. 2 shows a separation membrane in which the membrane of FIG. 1 is laminated on a porous support membrane (3) having excellent mechanical strength, such as polyacrylonitrile, and a regenerated cellulose layer (2) coated with polyvinyl alcohol is used. It may be laminated on the porous support film (3), or the regenerated cellulose layer (2) may be laminated on the porous support film (3), and then a polyvinyl alcohol layer may be applied on the regenerated cellulose layer (2) by a coating method. (1)
May be formed.

第3図はセルロース溶液を多孔性支持膜(3)上に塗
布し、その後適当な処理を行い、再生セルロース膜を形
成し、その上へ塗布法にてポリビニルアルコール層
(1)を重ねた形の分離膜である。本発明は第1〜3図
のどの構成となっても構わない。また形態も平膜状、中
空糸状、スパイラル状等いかなるものでも構わない。
FIG. 3 shows a form in which a cellulose solution is applied on a porous support membrane (3), and then an appropriate treatment is performed to form a regenerated cellulose membrane, on which a polyvinyl alcohol layer (1) is applied by a coating method. Is a separation membrane. The present invention may have any of the configurations shown in FIGS. The shape may be any shape such as a flat membrane, a hollow fiber, and a spiral.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

〈分離実験の説明〉 第4図に示す実験装置を用い、エタノール−水系とイ
ソプロパノール−水系にて蒸気透過法とPV法の膜分離実
験を行った。PV法では1次側を混合液で満たし、蒸気透
過法では混合液の平衡蒸気で満たし、夫々ファン又はポ
ンプにて撹拌した。実験条件は1次側への供給アルコー
ル濃度を90重量%、温度を50℃とし、2次側圧力を2Tor
rとした。膜の取り付けはポリビニルアルコール層が2
次側になるようにした。膜の有効面積は約90cm2であ
る。この条件で水選択透過型のアルコール〜水分離実験
を行い、結果を、分離係数及び透過速度で評価した。但
し、分離係数=▲αH20 アルコール▼であり、また透過
速度=f(kg/m2・h)である。
<Explanation of Separation Experiment> Using the experimental apparatus shown in FIG. 4, membrane separation experiments of a vapor permeation method and a PV method were performed in an ethanol-water system and an isopropanol-water system. In the PV method, the primary side was filled with the mixture, and in the vapor permeation method, the mixture was filled with the equilibrium vapor of the mixture, and the mixture was stirred with a fan or a pump, respectively. The experimental conditions were as follows: the concentration of alcohol supplied to the primary side was 90% by weight, the temperature was 50 ° C, and the secondary side pressure was 2 Torr.
r. Attach the membrane with 2 polyvinyl alcohol layers
The next side. The effective area of the membrane is about 90 cm 2 . Under these conditions, a water selective permeation type alcohol-water separation experiment was performed, and the results were evaluated by a separation coefficient and a permeation rate. However, the separation coefficient = ▲ α H20 alcohol ▼ and the permeation rate = f (kg / m 2 · h).

但し第4図中(10)は分離膜、(11)はファン、(1
2)はモーター、(13)はクーラー、(14)はポンプ、
(15)はクーラー、(16)はトラップ、(17)はポンプ
を示す。
However, in FIG. 4, (10) is a separation membrane, (11) is a fan, (1)
2) is a motor, (13) is a cooler, (14) is a pump,
(15) shows a cooler, (16) shows a trap, and (17) shows a pump.

実施例1 溶解パルプを原料としてセルロース濃度9.0%、苛性
ソーダ濃度6.1%(いずれも重量%)で粘度が20℃にて5
000cpのビスコース液を調製した。該ビスコース液を長
さ40cmの2枚のステンレス板を約80μmの空隙を有する
ように組合わせて作成したスリットより、硫酸濃度150g
/、硫酸ナトリウム濃度200g/、温度45℃の凝固浴中
へ押し出し、その後セロハン製造工程と同じ再生浴、温
度水洗浴、水洗浴の処理浴を順次通過させ、薬品処理及
び洗浄を行い、この後多筒式乾燥器にて乾燥させ、厚さ
約6μmの再生セルロース膜を得た。
Example 1 Using dissolved pulp as a raw material, a cellulose concentration of 9.0%, a caustic soda concentration of 6.1% (both by weight) and a viscosity of 5% at 20 ° C.
A 000 cp viscose solution was prepared. The slit made by combining the viscose liquid with two stainless plates having a length of 40 cm so as to have a gap of about 80 μm, the sulfuric acid concentration was 150 g.
/, Extruded into a coagulation bath with a sodium sulfate concentration of 200 g / and a temperature of 45 ° C, and then passed sequentially through the same regenerating bath, temperature washing bath, and washing bath as in the cellophane manufacturing process, followed by chemical treatment and washing. It was dried in a multi-cylinder dryer to obtain a regenerated cellulose membrane having a thickness of about 6 μm.

次に重合度2000、ケン化度99〜100%のポリビニルア
ルコールを85℃の温水へ溶解し、濃度70g/のポリビニ
ルアルコール溶液を作成し、冷却後該ポリビニルアルコ
ール溶液中にポリビニルアルコール当たり5重量%のマ
レイン酸を溶解し、架橋剤入りポリビニルアルコール溶
液を得た。
Next, polyvinyl alcohol having a polymerization degree of 2000 and a saponification degree of 99 to 100% is dissolved in hot water at 85 ° C. to prepare a polyvinyl alcohol solution having a concentration of 70 g /. After cooling, the polyvinyl alcohol solution contains 5% by weight per polyvinyl alcohol. Was dissolved to obtain a polyvinyl alcohol solution containing a crosslinking agent.

該架橋剤入りポリビニルアルコール溶液をマイヤーバ
ーを用いて上記再生セルロース膜上へ塗布し、その後15
0℃の熱風乾燥器中で1時間乾燥・熱処理して再生セル
ロース膜厚6μm、架橋ポリビニルアルコール膜厚約3
μmの合計約9μmの厚みを持った再生セルロース層と
ポリビニルアルコール層の2層からなる分離膜を得た。
この膜を用いて前記分離実験を行った。結果を以下に記
す。
The cross-linking agent-containing polyvinyl alcohol solution was applied onto the regenerated cellulose membrane using a Meyer bar, and then 15
Dried and heat-treated in a hot air dryer at 0 ° C for 1 hour, and regenerated cellulose film thickness 6 µm, cross-linked polyvinyl alcohol film thickness about 3
A separation membrane consisting of a regenerated cellulose layer and a polyvinyl alcohol layer having a total thickness of about 9 μm was obtained.
The separation experiment was performed using this membrane. The results are described below.

蒸気透過法による実験 (イ)エタノール−水系 分離係数: ▲αH20 ETOH▼=3,500 透過速度:f=0.08(kg/m2・h) (ロ)イソプロパノール−水系 分離係数: ▲αH20 IPA▼=6,000 透過速度:f=0.05(kg/m2・h) PV法による実験 イソプロパノール−水系 分離係数: ▲αH20 IPA▼=2,000 透過速度:f=0.15(kg/m2・h) 比較例1 実施例1と同様な操作で約9μm厚の再生セルロース
膜を作成した。この膜を用いて分離実験を行い以下のデ
ータを得た。
Experiment by vapor permeation method (a) Ethanol-water separation coefficient: ▲ α H20 ETOH ▼ = 3,500 Permeation speed: f = 0.08 (kg / m 2 · h) (b) Isopropanol-water separation coefficient: ▲ α H20 IPA ▼ = 6,000 Permeation speed: f = 0.05 (kg / m 2 · h) Experiment by PV method Isopropanol-water system Separation coefficient: ▲ α H20 IPA ▼ = 2,000 Permeation speed: f = 0.15 (kg / m 2 · h) Comparative example 1 In the same manner as in Example 1, a regenerated cellulose membrane having a thickness of about 9 μm was formed. Separation experiments were performed using this membrane to obtain the following data.

蒸気透過法による実験 (イ)エタノール−水系 分離係数: ▲αH20 ETOH▼=200 透過速度:f=0.13(kg/m2・h) (ロ)イソプロパノール−水系 分離係数: ▲αH20 IPA▼=300 透過速度:f=0.10(kg/m2・h) PV法による実験 イソプロパノール−水系 分離係数: ▲αH20 IPA▼=100 透過速度:f=0.24(kg/m2・h) 比較例2 100g/の架橋剤入りポリビニルアルコール溶液をガ
ラス板上に流延し、直ちに熱風乾燥器中で150℃で1時
間乾燥熱処理した。その後冷却してガラス板より剥が
し、厚さ約9μmのポリビニルアルコール膜を得た。こ
の膜を用い分離実験を行い以下のデータを得た。
Experiment by vapor permeation method (a) Ethanol-water system Separation coefficient: ▲ α H20 ETOH ▼ = 200 Permeation speed: f = 0.13 (kg / m 2 · h) (b) Isopropanol-water system Separation coefficient: ▲ α H20 IPA ▼ = 300 Permeation speed: f = 0.10 (kg / m 2 · h) Experiment by PV method Isopropanol-water system Separation coefficient: ▲ α H20 IPA ▼ = 100 Permeation speed: f = 0.24 (kg / m 2 · h) Comparative example 2 100 g The polyvinyl alcohol solution containing a crosslinking agent was cast on a glass plate and immediately dried and heat-treated at 150 ° C. for 1 hour in a hot air drier. Thereafter, the film was cooled and peeled off from the glass plate to obtain a polyvinyl alcohol film having a thickness of about 9 μm. Separation experiments were performed using this membrane to obtain the following data.

蒸気透過法による実験 (イ)エタノール−水系 分離係数: ▲αH20 ETOH▼=350 透過速度:f=0.08(kg/m2・h) (ロ)イソプロパノール−水系 分離係数: ▲αH20 IPA▼=500 透過速度:f=0.07(kg/m2・h) PV法による実験 イソプロパノール−水系 分離係数: ▲αH20 IPA▼=200 透過速度:f=0.20(kg/m2・h) 〔効果〕 以上の例から再生セルロース単独膜やポリビニルアル
コール単独膜に比較して再生セルロース層とポリビニル
アルコール層の2層の組合わせからなる分離膜はその相
乗効果により極めて高い水選択透過性を有し、且つ透過
速度も充分大きく保持されていることがわかる。従って
本発明の分離膜がアルコール・水系に代表される水溶性
有機物の分離に高い性能を発揮することは明らかであ
る。
Experiment using vapor permeation method (a) Ethanol-water separation coefficient: ▲ α H20 ETOH ▼ = 350 Permeation rate: f = 0.08 (kg / m 2 · h) (b) Isopropanol-water separation coefficient: ▲ α H20 IPA ▼ = 500 Permeation speed: f = 0.07 (kg / m 2 · h) Experiment by PV method Isopropanol-water system Separation coefficient: ▲ α H20 IPA ▼ = 200 Permeation speed: f = 0.20 (kg / m 2 · h) [Effect] The separation membrane composed of a combination of a regenerated cellulose layer and a polyvinyl alcohol layer in combination with a regenerated cellulose single membrane or a polyvinyl alcohol single membrane has an extremely high water permselectivity due to the synergistic effect thereof, as compared with the regenerated cellulose single membrane and the polyvinyl alcohol single membrane. It can be seen that the speed is maintained sufficiently high. Therefore, it is clear that the separation membrane of the present invention exerts high performance in separating water-soluble organic substances typified by an alcohol-water system.

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

第1〜3図はいずれも本発明の分離膜の一例を示す説明
図である。また第4図は分離膜の特性を測定する際に使
用した装置の概略説明図である。 (1)……ポリビニルアルコール層 (2)……再生セルロース層 (3)……多孔質支持膜
1 to 3 are explanatory diagrams each showing an example of the separation membrane of the present invention. FIG. 4 is a schematic explanatory view of an apparatus used for measuring the characteristics of the separation membrane. (1) Polyvinyl alcohol layer (2) Regenerated cellulose layer (3) Porous support membrane

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 迫田 直一 兵庫県神戸市東灘区住吉本町1―23―24 (72)発明者 末松 日出雄 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 原田 和夫 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 井上 司朗 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 磯崎 忠造 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−7806(JP,A) 特開 昭64−80401(JP,A) 特開 昭64−38103(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 71/10 B01D 71/38 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor, Naoichi Sakota 1-23-24, Sumiyoshi Honcho, Higashinada-ku, Kobe, Hyogo (72) Inventor, Hideo Suematsu 5-28 Nishikujo, Konohana-ku, Osaka, Osaka Hitachi Inside Shipbuilding Co., Ltd. (72) Kazuo Harada, Inventor 5-3-28 Nishikujo, Konohana-ku, Osaka-shi Osaka Shipbuilding Co., Ltd. (72) Shiro Inoue 5-28, Nishikujo, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka No. Hitachi Zosen Corporation (72) Inventor Chuzo Isozaki 5-28 Nishikujo, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka Hitachi Zosen Corporation (56) References JP-A-63-7806 (JP, A) JP-A-64-80401 (JP, A) JP-A-64-38103 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B01D 71/10 B01D 71/38

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】分離層が再生セルロース層とポリビニルア
ルコール層の2層からなることを特徴とする水溶性有機
物の分離膜。
1. A separation membrane for a water-soluble organic substance, wherein the separation layer comprises two layers, a regenerated cellulose layer and a polyvinyl alcohol layer.
【請求項2】上記分離層が再生セルロース膜上にポリビ
ニルアルコール溶液を塗布して再生した層である請求項
(1)に記載の分離膜。
2. The separation membrane according to claim 1, wherein the separation layer is a layer formed by applying a polyvinyl alcohol solution on a regenerated cellulose membrane and regenerating the same.
【請求項3】上記分離層のポリビニルアルコール層が水
不溶化された架橋ポリビニルアルコール層である請求項
(1)〜(2)に記載の分離膜。
3. The separation membrane according to claim 1, wherein the polyvinyl alcohol layer of the separation layer is a water-insoluble crosslinked polyvinyl alcohol layer.
【請求項4】上記分離層が多孔性支持膜に支持されてい
る請求項(1)〜(3)のいずれかに記載の分離膜。
4. The separation membrane according to claim 1, wherein said separation layer is supported by a porous support membrane.
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