JP4730942B2 - モザイク荷電膜及びその製造方法 - Google Patents
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(A)モザイク荷電膜の製造方法であって、以下の工程(1)及び(2):
(1)膜形成ポリマー、該膜形成ポリマーを溶解し得る溶媒、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を混合し、ポリマー溶液に陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を分散させて均一なポリマー分散液を調製する工程
(2)前記ポリマー分散液を基材上に塗布及び延伸し、乾燥して凝固させた後、得られた膜から溶媒を除去し、洗浄する工程
を行うことを特徴とする、モザイク荷電膜の製造方法、並びに
(B)前記製造方法にて得られるモザイク荷電膜
に関する。
まず本発明のモザイク荷電膜の製造方法について説明する。
本発明の第1の実施形態に係るモザイク荷電膜の製造方法では、以下の工程(1)及び(2):
(1)膜形成ポリマー、該膜形成ポリマーを溶解し得る溶媒、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を混合し、ポリマー溶液に陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を分散させて均一なポリマー分散液を調製する工程
(2)前記ポリマー分散液を基材上に塗布及び延伸し、乾燥して凝固させた後、得られた膜から溶媒を除去し、洗浄する工程
が行われる。図1に、本実施形態に係る製造方法の概略を表したフローチャートを示す。かかる図1において、膜形成ポリマーを原料1、溶媒を原料2、陽イオン交換樹脂を原料3、陰イオン交換樹脂を原料4として表す。
{T1/(T1+T2)}×100
は、90重量%以下、さらには85重量%以下、特に80重量%以下であることが好ましい。またイオン交換樹脂の量T1があまりにも少ない場合には、特に得られるモザイク荷電膜の塩透過性が低下する恐れがあるので、イオン交換樹脂の量T1の、該T1と膜形成ポリマーの量T2との総量に対する割合は、5重量%以上、さらには7重量%以上、特に8重量%以上であることが好ましい。
T/V
は、0.2g/mL以上、さらには0.25g/mL以上、特に0.3g/mL以上であることが好ましい。また総量Tがあまりにも多い場合には、ポリマー分散液を調製する際のイオン交換樹脂の分散性や作業性が低下する恐れがあるので、総量Tの、溶媒の量Vに対する割合は、0.8g/mL以下、さらには0.75g/mL以下、特に0.7g/mL以下であることが好ましい。
以下に示す原料1〜4を準備した。原料3及び原料4は、各々表1に示す平均粒子径となるように粉砕し、粉砕イオン交換樹脂として用いた。
原料1(膜形成ポリマー):
ポリスルホン(アルドリッチ(Aldrich)社製、数平均分子量:約22000)
原料2(溶媒):
N−メチル−2−ピロリドン(和光純薬工業(株)製)
原料3(陽イオン交換樹脂):
スルホン酸基含有イオン交換樹脂
(商品名:Amberlite IR−120B、オルガノ(株)製、
イオン交換容量:1.9meq/mL)
原料4(陰イオン交換樹脂):
第4級アンモニウム塩基含有イオン交換樹脂
(商品名:Amberlite IRA−410J、オルガノ(株)製、
イオン交換容量:1.4meq/mL)
図6の概略図に示す拡散透析装置を用い、加圧せずに、実施例1、2、5、6で得られたモザイク荷電膜(有効膜面積:12.56cm2)について塩の拡散透析性の性能評価を行った。かかる拡散透析装置において、容器7と容器8との間がモザイク荷電膜1aで仕切られており、容器8内には電導度計9(型番:WM−50EG、東亜ディーケーケー(株)製)が備えられている。
図8の概略図に示す圧透析測定システムにて、実施例1で得られたモザイク荷電膜(有効膜面積:60cm2)について塩の圧透析性の性能評価を行った。かかる圧透析測定システムにおいて、1aはモザイク荷電膜、10、11は液槽、12は流量計、12aは流量調整弁、13は圧力計、13aは圧力調整弁、14は電導度計、15、16はポンプを示す。
正の荷電性ポリマーとしてポリエチレンイミン(商品名:ポリエチレンイミンP−70、和光純薬工業(株)製、30%ポリエチレンイミン溶液、数平均分子量:約70000)を用い、またポリエチレンイミンの支持体としてポリビニルアルコール(和光純薬工業(株)製、重合度:1000)を用いてイオン選択性表面層を形成した。
図10の概略図に示す電気透析装置を用い、実施例7で得られたモザイク荷電膜(有効膜面積:12.56cm2)についてイオン選択性の性能評価を行った。かかる電気透析装置において、容器17と容器18との間がモザイク荷電膜1bで仕切られており、容器17内には陽極19が、容器18内には陰極20がそれぞれ備えられている。なおモザイク荷電膜1bは、そのイオン選択性表面層が容器17側となるように備えられている。
特開2000−70687号公報(特許文献2)9頁の段落番号[0050]に記載の方法に従って製造された、ポリエステル不織布の支持体からなる、従来のモザイク荷電膜(厚さ:約30μm、有効膜面積:60cm2)について、図8の概略図に示す圧透析測定システムにて、濃度が0.5mol/kgのNaCl水溶液1000mLを用い、圧力を0.5MPaに調整し、試験例2と同様にして塩の圧透析性の性能評価を行った。
2 陽イオン交換樹脂粒子
3 陰イオン交換樹脂粒子
4 膜形成ポリマー
5 膜
6 イオン選択性表面層
7、8、17、18 容器
9、14 電導度計
10、11 液槽
12 流量計
12a 流量調整弁
13 圧力計
13a 圧力調整弁
15、16 ポンプ
19 陽極
20 陰極
21 支持体
Claims (7)
- モザイク荷電膜の製造方法であって、以下の工程(1)及び(2):
(1)膜形成ポリマー、該膜形成ポリマーを溶解し得る溶媒、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を混合し、ポリマー溶液に陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を分散させて均一なポリマー分散液を調製する工程
(2)前記ポリマー分散液を基材上に塗布及び延伸し、乾燥して凝固させた後、得られた膜から溶媒を除去し、洗浄する工程
を行い、
前記陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂が、いずれも平均粒子径が20〜500μmのイオン交換樹脂であり、
得られるモザイク荷電膜は、0.5〜10MPaの圧力下で使用する圧透析用膜である、モザイク荷電膜の製造方法。 - 陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の合計量T1の、該合計量T1と膜形成ポリマーの量T2との総量に対する割合
{T1/(T1+T2)}×100
が、90重量%以下である、請求項1記載の製造方法。 - 陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の合計量と膜形成ポリマーの量との総量Tの、溶媒の量Vに対する割合
T/V
が、0.2〜0.8g/mLである、請求項1または2記載の製造方法。 - 工程(2)に次いで、さらに以下の工程(3):
(3)洗浄した膜の片面に、イオン選択性表面層を設ける工程
を行う、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。 - イオン選択性表面層が荷電性ポリマーを含有したものである、請求項4に記載の製造方法。
- 請求項1〜5いずれかに記載の製造方法にて得られるモザイク荷電膜。
- 透析での適用温度範囲が10〜80℃である、請求項6記載のモザイク荷電膜。
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