JP5637483B2 - 中空糸膜およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【図1】ドナン透析試験装置の模式図である。
【図2】アニオン透析についてのドナン透析試験系を示した模式図である。
【図3】カチオン透析についてのドナン透析試験系を示した模式図である。
【図4】ドナン透析試験における初期濃度勾配(ΔCi/Δt)の求め方を示したグラフである。
【図5】紡糸装置の概略図である。
【図6】 比較例6において作製した中空糸膜エレメントの写真である。
【図7】 比較例6において、中空糸膜の断面をカラー3Dレーザー顕微鏡を用いて撮影した画像である。
【図8】 比較例6において、中空糸膜の断面を走査型電子顕微鏡を用いて撮影した画像である。
【図9】 比較例9において、中空糸膜の断面をカラー3Dレーザー顕微鏡を用いて撮影した画像である。
【図10】 比較例9において、中空糸膜の断面を走査型電子顕微鏡を用いて撮影した画像である。
【図11】 比較例9において、中空糸膜の断面をデジタルマイクロスコープを用いて撮影した画像である。
【図12】比較例1において、中空糸膜の断面をカラー3Dレーザー顕微鏡を用いて撮影した画像である。
【図13】比較例1において、中空糸膜の断面を走査型電子顕微鏡を用いて撮影した画像である。
【図14】 比較例6〜8および比較例1〜4において、架橋処理液中のグルタルアルデヒド濃度(CGA)に対して、NO3 −およびCl−の透過流束Jをプロットしたグラフである。
【図15】 比較例6〜8および比較例1〜4において、架橋処理液中のグルタルアルデヒド濃度(CGA)に対して、Cl−に対するNO3 −の選択係数αをプロットしたグラフである。
【図16】 比較例9〜11および比較例1〜3および5において、架橋処理液中のグルタルアルデヒド濃度(CGA)に対して、Ca2+およびNa+の透過流束Jをプロットしたグラフである。
【図17】 比較例9〜11および比較例1〜3および5において、架橋処理液中のグルタルアルデヒド濃度(CGA)に対して、Na+に対するCa2+の選択係数αをプロットしたグラフである。
【図18】実施例7〜10において、架橋処理液中のグルタルアルデヒド濃度(CGA)に対して、NO3 −およびCl−の透過流束Jをプロットしたグラフである。
【図19】実施例7〜10において、架橋処理液中のグルタルアルデヒド濃度(CGA)に対して、Cl−に対するNO3 −の選択係数αをプロットしたグラフである。
【図20】 比較例12〜15において、NO3 −の透過流束Jに対して、Cl−に対するNO3 −の選択係数αをプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
得られた中空糸膜を、その長さ方向と垂直に2ヶ所で切断し測定試料とした。株式会社キーエンス製カラー3Dレーザー顕微鏡「VK−9700」を用いて、中空糸膜の断面を観察し、その画像を撮影した。また、カラー3Dレーザー顕微鏡画像では、湿潤状態の中空糸膜を観察できるので、得られた画像から、湿潤状態における中空糸膜の内径、外径、および膜厚(d)を算出した。
得られた中空糸膜を、SEMの試料台に乗る大きさに、中空糸膜の長さ方向に垂直に2ヶ所で切断してから、金蒸着を行って測定試料を作製した。金蒸着には、株式会社日立製作所製イオンスパッタ装置「E101 ION SPUTTER」を用いた。このようにして得られた測定試料をSEM装置で観察し、中空糸膜断面の画像を撮影した。ここで、SEM装置として、日本電子株式会社製走査型電子顕微鏡「JSM−T300 SCANNING MICROSCOPE、ASAMI TECHNO GLASS」を用いた。
得られた中空糸膜を、その長さ方向に垂直に2ヶ所で切断し測定試料とした。株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープ「VHX−900」を用いて、中空糸膜の断面を観察し、その画像を撮影した。
中空糸膜の測定試料を、株式会社島津製作所製小型卓上試験機「EZ−Test500N」を用いて、湿潤状態での中空糸膜の引張強伸度とヤング率を測定した。試長約35mmの試料をグリップに挟み、標点間距離20mmで10mm/分の一定速度で試料破断まで引張りを行った。測定は25℃で行い、湿潤時と乾燥時の引張強度をそれぞれ測定した。測定した値から、最大応力、最大強度、伸度、ヤング率を算出した。また、中空糸膜は破断時の断面積を測定することは難しいので、最大応力としては、初期断面積のみを加味した公称応力を用いた。最大応力は下式により算出した。
最大応力(公称応力)=Sb÷A0
ここでSbは破断時の応力で、A0は膜初期断面積である。
ドナン透過試験装置の模式図を図1に示した。図1において、左側の循環ラインが中空糸膜の外部を通る溶液(以後、「外部溶液」という)の流れを、右側の循環ラインが中空糸膜の内部を通る溶液(以後、「内部溶液」という)の流れを示す。中空糸膜の内部溶液として、除去対象イオンを3×10−4Mの濃度で含む水溶液を全内部溶液量が200mLになるように、また、中空糸膜の外部溶液として、除去対象イオンを3×10−4Mの濃度で、かつ、駆動力イオンを0.1Mの濃度で含む水溶液を全外部溶液量が800mLになるように仕込んだ。透過試験プロセスは並流で行い、内部溶液と外部溶液はそれぞれ送液ポンプを用いて循環させた。ドナン透析試験は25℃の温度下で行った。試験開始後、所定時間に内部溶液をサンプリングし、内部溶液中の除去対象イオンおよび駆動力イオンの濃度をそれぞれイオンクロマトグラフを用いて測定した。図4に示すようなイオン濃度の時間変化のグラフの傾きを直線近似で求め、初期濃度勾配(ΔCi/Δt)を算出した。
Ji=V×ΔCi/(S×Δt)
ここで、iはa(除去対象イオン)またはb(駆動力イオン)である。
選択係数αは、次式で定義される。
α=(na×Ja)/(nb×Jb)
・Ji:成分iの透過流束[mol・m−2・s−1]
・α:選択係数
・V:内部溶液の体積[m3]
・S:有効膜面積(本実施例においては中空糸の内表面積を用いた)[cm2]
・ΔCi/Δt:初期濃度勾配[mol・dm−3・s−1]
・ni:成分iのイオンの価数
(カチオン性中空糸(C−HF−1)膜の作製)
(紡糸原液の作製)
ポリアリルアミン塩酸塩(PAAm)とポリビニルアルコール(PVA)をPAAm:PVA=3:7の重量比で、合計100g秤量し、また、PVA−124に対して4重量%のホウ酸と、2重量%の酢酸を秤量し、これらを650gの脱イオン水に入れ、90〜100℃で4時間以上加熱溶解させることにより紡糸原液を得た。ここで、PAAmとしては、日東紡績株式会社製「PAAm:PAA−HCL−10S」を用いた。当該「PAAm」の重量平均分子量は約8万である。また、当該PVAとしては、株式会社クラレ製「PVA−124」を用いた。当該「PVA−124」の重合度は2400、ビニルアルコール単位のけん化度は98.5モル%である。
内部および外部凝固液は、脱イオン水800gに対して、水酸化ナトリウム20gおよび硫酸ナトリウム180gを加えて作製した。外部凝固液は、凝固浴中に入れて用いた。
酸性浴溶液は、脱イオン水800gに対して、硫酸20gおよび硫酸ナトリウム300gを加えて作製した。
洗浄溶液は、脱イオン水800gに対して、硫酸ナトリウム360gを加えて作製した。
乾湿式紡糸によって中空糸膜を作製した。紡糸装置の概略図を図5に示す。環状ノズルは、外径が2.0mm、内径が0.4mmのものを用いた。上記で作製した紡糸原液をタンクに仕込んだ後、脱泡のため約1時間静置させた。紡糸原液の温度が紡糸中80℃となるようにタンクを加熱した。凝固浴中の外部凝固液と同じ組成の凝固液を、内部凝固液として用いた。内部および外部凝固液とも25℃で使用した。
こうして得られた中空糸膜を凝固浴から取り出し、型枠に中空糸膜を巻き取り固定した。中空糸膜を型枠に固定した状態で、架橋の切断のため酸性浴溶液中に5分間浸した。次にホウ酸や酸を除去するために洗浄溶液に浸した。作製した中空糸膜は飽和硫酸ナトリウム水溶液中で保存した。
上記で得られた中空糸膜を軽くエタノールに潜らせることにより、中空糸膜についている塩を取り除いた後、型枠に巻き取り固定した。固定した中空糸膜を、減圧状態で80℃のオーブン中で5時間乾燥させた。その後、減圧状態において、160℃で10分間熱処理を行った。熱処理後、型枠から中空糸膜を取り、飽和硫酸ナトリウム水溶液中に保存した。
飽和硫酸ナトリウム水溶液に、グルタルアルデヒド(GA)をその濃度(CGA)が0.01体積%になるように、硫酸とともに加え、架橋処理液を作製した。作製した架橋処理液に、型枠に巻き取り固定した中空糸膜を入れ、25℃で24時間撹拌しながら液を浸透させた。架橋処理後、中空糸膜を取り出した。このようにして作製した、PAAmとPVAの混合物からなるカチオン性中空糸(C−HF−1)膜は純水中に保存した。
中空糸膜を用いてドナン透析試験を行う場合、中空糸膜を固定し装置に組み込んでから行う。装置に組み込みやすいように、中空糸膜を固定したものを中空糸膜エレメントと呼び、中空糸膜エレメントを装置に組み込み、透析できる状態にしたものをモジュールと言う。
得られた中空糸膜の機械的強度、すなわち、最大応力、最大強度、伸度およびヤング率を上記方法により測定した。得られた結果を表2に示す。
得られた中空糸膜の、ドナン透析試験を上記方法により行った。除去対象イオンとしてNO3 −イオン、駆動力イオンとしてCl−イオンを用いた。対カチオンとしては、Na+イオンを用いた。得られた結果を、図14(透過流束)と図15(選択係数)中にプロットした。
比較例6において、架橋処理液中のグルタルアルデヒド濃度を、0.05体積%(比較例7)、0.1体積%(比較例8)となるように変えた以外は比較例6と同様にして中空糸膜を作製した。こうして得られた中空糸膜のドナン透析試験を、比較例6と同様にして行った。得られた結果を、図14と図15中にプロットした。
(アニオン性中空糸(AP−2−HF)膜の作製)
(アニオン性重合体AP−2の合成)
攪拌機、温度センサー、滴下漏斗および還流冷却管を備え付けた6Lセパラブルフラスコに、酢酸ビニル2340g、メタノール640g、および2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムを25質量%含有するメタノール溶液25.7gを仕込み、攪拌下に系内を窒素置換した後、内温を60℃まで上げた。この系に2,2’−アゾビスイソブチロニトリルを1.2g含有するメタノール20gを添加し、重合反応を開始した。重合開始時点より2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムを25質量%含有するメタノール溶液193.2gを系内に添加しながら、2.5時間重合反応を行った後、重合反応を停止した。重合反応を停止した時点における系内の固形分濃度、すなわち、重合反応スラリー全体に対する固形分の含有率は31.0質量%であった。ついで、系内にメタノール蒸気を導入することにより、未反応の酢酸ビニル単量体を追い出し、ビニルエステル共重合体を35質量%含有するメタノール溶液を得た。
比較例6において、カチオン性重合体であるポリアリルアミン塩酸塩(PAAm)とポリビニルアルコール(PVA)の混合物を用いた代わりに、アニオン性重合体である「AP−2」を100gを用いた以外は、比較例6と同様にして、アニオン性中空糸(A−HF)膜であるAP−2−HF膜を作製した。
得られたアニオン性中空糸膜の断面をカラー3Dレーザー顕微鏡を用いて観察し、その画像を撮影した。得られた画像を図9に示す。また、この画像から算出された中空糸膜の内径、外径、膜厚(d)の値を表1に示す。さらに、膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、その画像を撮影した。得られた画像を図10に示す。さらに、作製した中空糸膜の断面形態学を観察するために、中空糸膜の断面をデジタルマイクロスコープを用いて観察した。撮影した画像を図11に示す。この結果から、断面が円形な中空糸膜が作製できていることが確認できた。また、作製した中空糸膜は多孔層を有しておらず、一般的な透過膜のように均一な膜であることが判明した。
得られた中空糸膜の機械的強度、すなわち、最大応力、最大強度、伸度およびヤング率を上記方法により測定した。得られた結果を表2に示す。
こうして得られたアニオン性中空糸膜のドナン透析試験を行った。比較例6において、除去対象イオンとしてNO3 −イオンの代わりにCa2+イオンを用い、駆動力イオンとしてCl−イオンの代わりにNa+イオンを用い、対アニオンとしてCl−イオンを用いた以外は比較例6と同様にして試験を行い、透過流束と選択係数を測定した。得られた結果を、図16(透過流束)と図17(選択係数)中にプロットした。
比較例9において、架橋処理液中のグルタルアルデヒド濃度を、0.05体積%(比較例10)、0.1体積%(比較例11)となるように変えた以外は比較例9と同様にして中空糸膜を作製した。こうして得られた中空糸膜のドナン透析試験を、比較例9と同様にして行った。得られた結果を、図16(透過流束)と図17(選択係数)中にプロットした。
(カチオン性中空糸(C−HF−2)膜の作製)
参考例(分子末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の合成)
特許文献1に記載された方法によって、平均分子量1500、けん化度98.5mol%の分子末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール(PVA−1)を合成した。
還流冷却管、攪拌翼を備え付けた5L四つ口セパラブルフラスコに、水2330g、末端にメルカプト基を有するビニルアルコール系重合体(PVA−1)を424g仕込み、攪拌下95℃まで加熱して該ビニルアルコール系重合体を溶解した後、室温まで冷却した。該水溶液に1/2規定の硫酸を添加してpHを3.0に調整した。別に、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド171gを水200gに溶解し、これを先に調製した水溶液に攪拌しながら添加した後、70℃まで加温した。また、水溶液中に30分間窒素をバブリングすることにより、系内を窒素置換した。窒素置換後、上記水溶液に過硫酸カリウムの2.5%水溶液171mLを1.5時間かけて逐次添加してブロック共重合を開始、進行させた後、系内温度を75℃に1時間維持して重合をさらに進行させ、ついで冷却して、固形分濃度17%のPVA−(b)−p−ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド共重合体水溶液を得た。得られた水溶液の一部を乾燥した後、重水に溶解し、400MHzでの1H−NMR測定に付した結果、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド単位の変性量は8モル%であった。また、B型粘度計で測定した4%水溶液粘度は18ミリPa・s(20℃)であった。
比較例6において、カチオン性重合体であるポリアリルアミン塩酸塩(PAAm)とポリビニルアルコール(PVA)の混合物を用いた代わりに、上記のPVA−(b)−p−ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライドブロック共重合体を100gを用いた以外は、比較例6と同様にして紡糸原液を得た。比較例6と同様の乾湿式紡糸によって、得られた紡糸原液からカチオン性中空糸(C−HF−2)膜を作製した。
得られたカチオン性中空糸膜のドナン透析試験を、比較例6と同様に行い、透過流束と選択係数を測定した。得られた結果を、図18(透過流束)と図19(選択係数)中にプロットした。
実施例7において、架橋処理液中のグルタルアルデヒド濃度を、0.05体積%(実施例8)、0.075体積%(実施例9)および0.1体積%(実施例10)となるように変えた以外は実施例7と同様にして中空糸(C−HF−2)膜を作製した。得られた中空糸膜のドナン透析試験を、実施例7と同様にして行った。得られた結果を、図18(透過流束)と図19(選択係数)中にプロットした。
(延伸処理カチオン性中空糸(C−HF−3)膜の作製)
(延伸処理中空糸膜の作製)
比較例6の紡糸原液のポリアリルアミン塩酸塩(PAAm)をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(PDADMAC)に変更し、ポリビニルアルコール(PVA)の量をPDADMAC:PVA=16:84の重量比(変性量:5mol%)となるように変更した以外は、比較例6と同様にして中空糸を作製し、中空糸膜の洗浄を行った。このようにして得られた中空糸膜を一軸延伸機11AO((株)井元製作所)に設置し、チャック間距離を5cmに設定し、温度50℃にて延伸倍率2倍の延伸処理を行い、延伸処理が施された中空糸膜を作製した。
上記で得られた中空糸膜を軽くエタノールに潜らせることにより、中空糸膜についている塩を取り除いた後、型枠に巻き取り固定した。固定した中空糸膜を、減圧状態で80℃のオーブン中で5時間乾燥させた。その後、減圧状態において、160℃で10分間熱処理を行った。熱処理後、型枠から中空糸膜を取り、飽和硫酸ナトリウム水溶液中に保存した。
飽和硫酸ナトリウム水溶液に、グルタルアルデヒド(GA)をその濃度(CGA)が0.15体積%になるように、硫酸とともに加え、架橋処理液を作製した。作製した架橋処理液に、型枠に巻き取り固定した中空糸膜を入れ、25℃で24時間撹拌しながら液を浸透させた。架橋処理後、中空糸膜を取り出した。このようにして作製した延伸処理後カチオン性中空糸(C−HF−3)膜は純水中に保存した。
こうして得られた延伸中空糸膜のドナン透析試験を比較例6と同様に行い、透過流束と選択係数を測定した。得られた結果を表3に示す。また、硝酸イオンの透過流束と選択係数との関係を、図20に示した。
比較例12において、延伸倍率を3倍(比較例13)、4倍(比較例14)となるように変えた以外は比較例12と同様にして、延伸処理が施された中空糸膜を作製した。得られた中空糸膜のドナン透析試験を、比較例12と同様にして行った。得られた結果を表3に示す。また、比較例12と同様、延伸倍率を変えた場合の硝酸イオンの透過流束と選択係数との関係を図20に示した。
比較例12において、延伸処理を行わなかった以外は比較例12と同様の方法を用いて、未延伸処理の中空糸膜を作製した。得られた中空糸膜のドナン透析試験を、比較例12と同様にして行った。得られた結果を表3に示す。また、この未延伸の中空糸膜についても、比較例12と同様に硝酸イオンの透過流束と選択係数との関係を図20に示した。
(PVA中空糸(N−HF)膜の作製)
(紡糸原液の作製)
比較例6において、ポリアリルアミン塩酸塩(PAAm)とポリビニルアルコール(PVA)の混合物を用いた代わりに、ポリビニルアルコール「PVA−124」を100gを用いた以外は、比較例6と同様にしてPVA中空糸(N−HF)膜であるPVA−HFを作製した。こうして得られたPVA中空糸膜の断面を、比較例6と同様にして、カラー3Dレーザー顕微鏡を用いて観察し画像を得た。得られた画像を図12に示す。また、この画像から算出された中空糸膜の内径、外径、膜厚(d)の値を表1に示す。さらに、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し画像を得た。得られた画像を図13に示す。
得られた中空糸膜の機械的強度、すなわち、最大応力、最大強度、伸度およびヤング率を上記方法により測定した。得られた結果を表2に示す。
こうして得られたPVA中空糸膜のドナン透析試験を、アニオン透析について、除去対象イオンとしてNO3 −イオンを、駆動力イオンとしてCl−イオンを用い、比較例6と同様にして透析試験を行った。得られた結果を図14(透過流束)と図15(選択係数)中にプロットした。また、カチオン透析について、除去対象イオンとしてCa2+イオンを、駆動力イオンとしてNa+イオンを用い、比較例9と同様にしてドナン透析試験を行った。得られた結果を図16(透過流束)と図17(選択係数)中にプロットした。
比較例1において、架橋処理液中のグルタルアルデヒド濃度を、0.05体積%(比較例2)、0.1体積%(比較例3)となるように変えた以外は比較例1と同様にして中空糸膜を作製した。こうして得られたPVA中空糸膜の、アニオン透析についてのドナン透析試験を比較例6と同様にして行った。得られた結果を、図14(透過流束)と図15(選択係数)中にプロットした。また、得られたPVA中空糸膜のカチオン透析についてのドナン透析試験を比較例9と同様にして行った。得られた結果を、図16(透過流束)と図17(選択係数)中にプロットした。
市販の株式会社トクヤマ製アニオン交換膜「ネオセプタAM−1」(平膜)を用い、比較例6と同様の方法にしたがって、アニオン透析についてのドナン透析試験を行った。当該「AM−1」の膜厚は130μmである。得られた、除去対象イオンであるNO3 −イオンおよび駆動力イオンであるCl−イオンの透過流束はそれぞれ、JNO3=4.0×10−6[mol・m−2・s−1]およびJCl=4.5×10−6[mol・m−2・s−1]であった。透過係数αは、0.89であった。これらの値を図14(透過流束)と図15(選択係数)中に示した。
市販の株式会社トクヤマ製カチオン交換膜「ネオセプタCM−1」(平膜)を用い、比較例9で行ったのと同様の方法にしたがって、カチオン透析についてのドナン透析試験を行った。当該「CM−1」の膜厚は140μmである。得られた除去対象イオンであるCa2+イオンおよび駆動力イオンであるNa+イオンの透過流束は、それぞれ、JCa=4.2×10−6[mol・m−2・s−1]およびJNa=8.0×10−6[mol・m−2・s−1]であった。透過係数αは1であった。これらの値を図16(透過流束)と図17(選択係数)中に示した。
Claims (8)
- カチオン性重合体またはアニオン性重合体から選択されるイオン性重合体からなる中空糸膜であって;
該イオン性重合体が、イオン性単量体を重合してなる重合体成分とポリビニルアルコール成分とを含有する、ブロック共重合体からなることを特徴とする中空糸膜。 - 前記イオン性重合体のイオン性単量体含有量が0.1〜50モル%である請求項1に記載の中空糸膜。
- 膜厚が0.1〜500μmである請求項1または2に記載の中空糸膜。
- ドナン透析用中空糸膜である、請求項1〜3のいずれかに記載の中空糸膜。
- カチオン性重合体またはアニオン性重合体から選択されるイオン性重合体からなる中空糸膜の製造方法であって、前記イオン性重合体を含む溶液からなる紡糸原液を環状ノズルから紡出し、凝固液中に導入して凝固させることによって中空糸膜を形成することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の中空糸膜の製造方法。
- 前記紡糸原液を環状ノズルから紡出する際に、環状ノズルに紡糸原液を供給するとともに環状ノズルの内側に凝固液を供給して、紡糸原液と凝固液とを同時に紡出する請求項5に記載の中空糸膜の製造方法。
- 前記中空糸膜を形成した後に、延伸倍率2倍以上で延伸する請求項5または6に記載の中空糸膜の製造方法。
- 前記中空糸膜を形成した後に、熱処理および/または架橋処理を施す請求項5または6に記載の中空糸膜の製造方法。
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JP2006328536A (ja) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Enthone Inc | 電解質のイオン濃度を設定する方法及びその装置 |
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JPS55148210A (en) * | 1979-04-30 | 1980-11-18 | Kuraray Co Ltd | Preparation of hollow ethylene-vinyl alcohol membrane |
JPS58116361A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-11 | 株式会社クラレ | 血液処理膜の製造方法 |
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JP2001515407A (ja) * | 1997-03-14 | 2001-09-18 | コック メンブラン システムズ インコーポレーテッド | 透析膜及びそれらの製造法 |
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JP2006328536A (ja) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Enthone Inc | 電解質のイオン濃度を設定する方法及びその装置 |
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