JP7342528B2 - Composite semipermeable membrane and method for manufacturing composite semipermeable membrane - Google Patents

Composite semipermeable membrane and method for manufacturing composite semipermeable membrane Download PDF

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Description

本発明は、液状混合物の選択的分離に有用な複合半透膜に関する。本発明によって得られる複合半透膜は、例えば海水またはかん水の淡水化に好適に用いることができる。 The present invention relates to composite semipermeable membranes useful for selective separation of liquid mixtures. The composite semipermeable membrane obtained by the present invention can be suitably used, for example, for desalination of seawater or brine.

混合物の分離に関して、溶媒(例えば水)に溶解した物質(例えば塩類)を除くための技術には様々なものがあるが、近年、省エネルギーおよび省資源のためのプロセスとして膜分離法の利用が拡大している。 Regarding the separation of mixtures, there are various techniques for removing substances (e.g., salts) dissolved in a solvent (e.g., water), but in recent years, the use of membrane separation methods has expanded as a process for saving energy and resources. are doing.

膜分離法に使用される膜には、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などがあり、これらの膜は、例えば海水、かん水、有害物を含んだ水などから飲料水を得る場合、または工業用超純水の製造、排水処理、有価物の回収などに用いられている。 Membranes used in membrane separation methods include microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, and reverse osmosis membranes. It is used to obtain water, produce industrial ultrapure water, treat wastewater, recover valuable materials, etc.

現在市販されている逆浸透膜およびナノろ過膜の大部分は複合半透膜であり、微多孔性支持膜上にゲル層とポリマーを架橋した活性層を有するものと、微多孔性支持膜上でモノマーを重縮合した活性層を有するものとの2種類がある。 Most of the reverse osmosis membranes and nanofiltration membranes currently on the market are composite semipermeable membranes; some have a gel layer and an active layer made of cross-linked polymers on a microporous support membrane, and others have a gel layer and an active layer made of crosslinked polymers on a microporous support membrane. There are two types: one has an active layer made by polycondensing monomers, and the other has an active layer.

なかでも、多官能性アミンと多官能性酸ハロゲン化物との重縮合反応によって得られる架橋ポリアミドからなる分離機能層を多孔性支持膜上に被覆して得られる複合半透膜(特許文献1)は、透水性および除去性の高い分離膜として広く用いられている。 Among them, a composite semipermeable membrane obtained by coating a porous support membrane with a separation functional layer made of a crosslinked polyamide obtained by a polycondensation reaction of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide (Patent Document 1) is widely used as a separation membrane with high water permeability and removability.

日本国特開2001-79372号公報Japanese Patent Application Publication No. 2001-79372

しかしながら、膜運転時の省エネルギー化のニーズが高まっており、複合半透膜の透水性は従来に対しさらに高める必要がある。一方で、膜の透水性を高めるとそれに伴い除去性が低下する問題がある。 However, there is a growing need for energy saving during membrane operation, and the water permeability of composite semipermeable membranes needs to be further increased compared to conventional membranes. On the other hand, there is a problem in that when the water permeability of the membrane is increased, the removability is decreased accordingly.

本発明は、膜の除去性を維持しつつも透水性を大幅に向上させるために以下の構成をとる。
〔1〕基材と、前記基材上に位置する多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に位置する分離機能層とを備えた複合半透膜であって、
前記分離機能層は脂肪族アミンおよび芳香族アミンと多官能性酸ハロゲン化物との界面重縮合によって形成されるポリアミドを含有し、
前記ポリアミドを構成する芳香環炭素に結合した水素量Aと非芳香環炭素に結合した水素量Bが以下の式を満たす複合半透膜。
0.015≦ B/(A+B)≦ 0.15
〔2〕前記分離機能層がひだ構造を持ち、前記ひだ構造における凸部高さの中間値が80nm以上であり、
前記ひだ構造における凸部厚みの中間値が8 nm以上15 nm以下である〔1〕に記載の複合半透膜。
〔3〕基材と、前記基材上に位置する多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に位置する分離機能層とを備えた複合半透膜の製造方法であって、
前記多孔性支持層上に分離機能層を形成する工程を備え、
前記工程は、

前記多官能性アミン水溶液が含有する多官能性アミンは、脂肪族アミンおよび芳香族アミンであり、
多官能アミン水溶液に含まれる脂肪族アミンおよび芳香族アミンの量が、
0.01≦脂肪族アミン〔mol〕/(芳香族アミン+脂肪族アミン) 〔mol〕<0.1
を満たす複合半透膜の製造方法。
〔4〕前記脂肪族アミンがピペラジン誘導体である〔3〕に記載の複合半透膜の製造方法。
〔5〕前記芳香族アミンがm-フェニレンジアミンである〔3〕または〔4〕に記載の複合半透膜の製造方法。
The present invention takes the following configuration in order to significantly improve the water permeability while maintaining the removability of the membrane.
[1] A composite semipermeable membrane comprising a base material, a porous support layer located on the base material, and a separation functional layer located on the porous support layer,
The separation functional layer contains a polyamide formed by interfacial polycondensation of an aliphatic amine and an aromatic amine with a polyfunctional acid halide,
A composite semipermeable membrane in which an amount A of hydrogen bonded to aromatic ring carbon and an amount B of hydrogen bonded to non-aromatic ring carbon constituting the polyamide satisfy the following formula.
0.015≦B/(A+B)≦0.15
[2] The separation functional layer has a pleated structure, and the median height of the convex portions in the pleated structure is 80 nm or more,
The composite semipermeable membrane according to [1], wherein the median thickness of the convex portions in the pleated structure is 8 nm or more and 15 nm or less.
[3] A method for producing a composite semipermeable membrane comprising a base material, a porous support layer located on the base material, and a separation functional layer located on the porous support layer, the method comprising:
comprising a step of forming a separation functional layer on the porous support layer,
The process includes:

The polyfunctional amine contained in the polyfunctional amine aqueous solution is an aliphatic amine and an aromatic amine,
The amount of aliphatic amine and aromatic amine contained in the polyfunctional amine aqueous solution is
0.01≦aliphatic amine [mol]/(aromatic amine + aliphatic amine) [mol]<0.1
A method for manufacturing a composite semipermeable membrane that satisfies the following.
[4] The method for producing a composite semipermeable membrane according to [3], wherein the aliphatic amine is a piperazine derivative.
[5] The method for producing a composite semipermeable membrane according to [3] or [4], wherein the aromatic amine is m-phenylenediamine.

本発明の複合半透膜は、分離機能層の主成分であるポリアミドを構成する芳香環炭素に結合した水素量Aと非芳香環炭素に結合した水素量Bが0.015≦ B/(A+B)≦ 0.15を満たすことで、高い透水性と実用的な除去率を両立するのに適したひだ構造をとることができる。 In the composite semipermeable membrane of the present invention, the amount of hydrogen A bonded to the aromatic ring carbon constituting the polyamide, which is the main component of the separation functional layer, and the amount B of hydrogen bonded to the non-aromatic ring carbon are 0.015≦B/(A+B )≦0.15, a pleat structure suitable for achieving both high water permeability and a practical removal rate can be obtained.

1.複合半透膜
(1-1)微多孔性支持膜
本発明において微多孔性支持膜は、実質的にイオン等の分離性能を有さず、実質的に分離性能を有する後述の分離機能層に強度を与えるためのものである。微多孔性支持膜の孔のサイズおよび分布は特に限定されないが、例えば、均一で微細な孔、あるいは分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面まで徐々に大きな微細孔をもち、かつ、分離機能層が形成される側の表面で微細孔の大きさが0.1nm以上100nm以下であるような微多孔性支持膜が好ましい。
1. Composite Semipermeable Membrane (1-1) Microporous Support Membrane In the present invention, the microporous support membrane does not substantially have separation performance for ions, etc., but has a separation function layer described below that has substantial separation performance. It is meant to give strength. The size and distribution of the pores in the microporous support membrane are not particularly limited; In addition, a microporous support film having a microporous size of 0.1 nm or more and 100 nm or less on the surface on which the separation functional layer is formed is preferable.

本発明において、微多孔性支持膜は、基材とその上に形成された多孔性支持体から構成される。 In the present invention, the microporous support membrane is composed of a base material and a porous support formed thereon.

(1-1-1)基材
上記基材としては、例えば、ポリエステルまたは芳香族ポリアミドから選ばれる少なくとも一種を主成分とする布帛が例示される。
(1-1-1) Substrate The above-mentioned substrate is exemplified by a fabric whose main component is at least one selected from polyester and aromatic polyamide.

基材に用いられる布帛としては、長繊維不織布または短繊維不織布を好ましく用いることができる。基材には、基材上に高分子重合体の溶液を流延した際にそれが過浸透により裏抜けしたり、基材と多孔性支持体が剥離したり、さらには基材の毛羽立ち等により膜の不均一化またはピンホール等の欠点が生じたりすることがないような優れた製膜性が要求される。そのため、基材には長繊維不織布をより好ましく用いることができる。 As the fabric used for the base material, long fiber nonwoven fabric or short fiber nonwoven fabric can be preferably used. When a high-molecular polymer solution is cast onto the base material, it may bleed through due to excessive penetration, the base material may peel from the porous support, or even the base material may become fluffy. Excellent film forming properties are required that do not cause defects such as non-uniformity or pinholes in the film. Therefore, a long fiber nonwoven fabric can be more preferably used as the base material.

長繊維不織布としては、熱可塑性連続フィラメントより構成される長繊維不織布などが挙げられる。基材が長繊維不織布からなることにより、短繊維不織布を用いたときに起こる、毛羽立ちによって生じる高分子溶液流延時の不均一化または膜欠点を抑制することができる。また、複合半透膜を連続製膜する工程においては、基材の製膜方向に張力がかけられることからも、基材としては、寸法安定性に優れる長繊維不織布を用いることが好ましい。 Examples of the long-fiber nonwoven fabric include long-fiber nonwoven fabrics made of continuous thermoplastic filaments. Since the base material is made of a long fiber nonwoven fabric, it is possible to suppress nonuniformity or film defects during polymer solution casting caused by fluffing, which occur when a short fiber nonwoven fabric is used. Furthermore, in the process of continuously forming a composite semipermeable membrane, since tension is applied to the base material in the film forming direction, it is preferable to use a long fiber nonwoven fabric with excellent dimensional stability as the base material.

基材の通気度は2.0cc/cm/sec以上であることが好ましい。通気度がこの範囲だと、複合半透膜の透過水量が高くなる。これは、微多孔性支持膜を形成する工程で、基材上に高分子重合体を流延し、凝固浴に浸漬した際に、基材側からの非溶媒置換速度が速くなることで多孔性支持体の内部構造が変化し、その後の分離機能層を形成する工程においてモノマーの保持量または拡散速度に影響を及ぼすためと考えられる。 The air permeability of the base material is preferably 2.0 cc/cm 2 /sec or more. When the air permeability is within this range, the amount of water permeated through the composite semipermeable membrane will be high. This is a process to form a microporous support membrane, and when a high molecular weight polymer is cast onto a base material and immersed in a coagulation bath, the rate of non-solvent replacement from the base material side increases, resulting in porosity. This is thought to be because the internal structure of the support changes, which affects the amount of monomer retained or the diffusion rate in the subsequent step of forming a separation functional layer.

なお、通気度はJIS L1096(2010)に基づき、フラジール形試験機によって測定できる。例えば、200mm×200mmの大きさに基材を切り出し、サンプルとする。このサンプルをフラジール形試験機に取り付け、傾斜形気圧計が125Paの圧力になるように吸込みファン及び空気孔を調整し、このときの垂直形気圧計の示す圧力と使用した空気孔の種類から基材を通過する空気量、すなわち通気度を算出することができる。フラジール形試験機は、カトーテック株式会社製KES-F8-AP1などが使用できる。 Note that the air permeability can be measured using a Frazier type tester based on JIS L1096 (2010). For example, a base material is cut out to a size of 200 mm x 200 mm and used as a sample. This sample was attached to a Frazier type tester, and the suction fan and air hole were adjusted so that the pressure on the inclined barometer was 125 Pa. Based on the pressure indicated by the vertical barometer and the type of air hole used, The amount of air passing through the material, that is, the air permeability, can be calculated. As the Frazier type tester, KES-F8-AP1 manufactured by Kato Tech Co., Ltd., etc. can be used.

また、基材の厚みは、10μm以上200μm以下の範囲内にあることが好ましく、より好ましくは30μm以上120μm以下の範囲内である。 Further, the thickness of the base material is preferably in the range of 10 μm or more and 200 μm or less, more preferably 30 μm or more and 120 μm or less.

(1-1-2)多孔性支持体
本発明における多孔性支持体は、上記基材上に位置する。
(1-1-2) Porous support The porous support in the present invention is located on the above-mentioned base material.

多孔性支持体の素材としては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリエステル、セルロース系ポリマー、ビニルポリマー、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンオキシドなどのホモポリマーあるいはコポリマーを単独であるいはブレンドして使用することができる。 Porous support materials include homopolymers or copolymers such as polysulfone, polyethersulfone, polyamide, polyester, cellulose polymer, vinyl polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfone, and polyphenylene oxide, either singly or in a blend. can be used.

ここでセルロース系ポリマーとしては、酢酸セルロース、硝酸セルロースなど、ビニルポリマーとしてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリルなどが使用できる。 Here, examples of the cellulose polymer include cellulose acetate and cellulose nitrate, and examples of the vinyl polymer include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, and polyacrylonitrile.

中でもポリスルホン、ポリアミド、ポリエステル、酢酸セルロース、硝酸セルロース、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホンなどのホモポリマーまたはコポリマーが好ましい。ポリスルホン、酢酸セルロース及びポリ塩化ビニル、またはそれらを混合したものがより好ましく使用され、化学的、機械的、熱的に安定性の高いポリスルホンを使用するのが特に好ましい。 Among these, homopolymers or copolymers such as polysulfone, polyamide, polyester, cellulose acetate, cellulose nitrate, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyphenylene sulfide, and polyphenylene sulfide sulfone are preferred. Polysulfone, cellulose acetate, polyvinyl chloride, or a mixture thereof is more preferably used, and polysulfone, which has high chemical, mechanical, and thermal stability, is particularly preferably used.

また、多孔性支持体の厚みは、10~200μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは20~100μmの範囲内である。多孔性支持体の厚みが10μm以上であることで、良好な耐圧性が得られると共に、欠点のない均一な支持膜を得ることができるので、このような多孔性支持体を備える複合半透膜は、良好な塩除去性能を示すことができる。多孔性支持体の厚みが200μm以下であることで、製造時の未反応物質の残存量が増加せず、透過水量が低下することによる耐薬品性の低下を防ぐことができる。 Further, the thickness of the porous support is preferably within the range of 10 to 200 μm, more preferably within the range of 20 to 100 μm. When the thickness of the porous support is 10 μm or more, good pressure resistance can be obtained, and a uniform support membrane without defects can be obtained. can show good salt removal performance. When the thickness of the porous support is 200 μm or less, the amount of unreacted substances remaining during production does not increase, and it is possible to prevent a decrease in chemical resistance due to a decrease in the amount of permeated water.

上記基材に上記多孔性支持体を形成した微多孔性支持膜の厚みは、複合半透膜の強度およびそれをエレメントにしたときの充填密度に影響を与える。本発明の複合半透膜が、十分な機械的強度および充填密度を得るためには、微多孔性支持膜(基材と多孔性支持膜の合計)の厚みは30~300μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは50~250μmの範囲内である。 The thickness of the microporous support membrane formed by forming the porous support on the base material influences the strength of the composite semipermeable membrane and the packing density when it is used as an element. In order for the composite semipermeable membrane of the present invention to obtain sufficient mechanical strength and packing density, the thickness of the microporous support membrane (total of the base material and porous support membrane) is within the range of 30 to 300 μm. It is preferably within the range of 50 to 250 μm.

微多孔性支持膜の形態は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡及び原子間顕微鏡等により観察できる。例えば走査型電子顕微鏡で観察するのであれば、基材から多孔性支持体を剥がした後、これを凍結割断法で切断して断面観察のサンプルとする。このサンプルに白金または白金-パラジウムまたは四塩化ルテニウム、好ましくは四塩化ルテニウムを薄くコーティングして3~6kVの加速電圧で、高分解能電界放射型走査電子顕微鏡(UHR-FE-SEM)で観察する。高分解能電界放射型走査電子顕微鏡は、日立製S-900型電子顕微鏡などが使用できる。 The morphology of the microporous support membrane can be observed using a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, an atomic microscope, or the like. For example, when observing with a scanning electron microscope, the porous support is peeled off from the base material and then cut using a freeze-fracture method to obtain a sample for cross-sectional observation. The sample is thinly coated with platinum or platinum-palladium or ruthenium tetrachloride, preferably ruthenium tetrachloride, and observed under a high-resolution field emission scanning electron microscope (UHR-FE-SEM) at an accelerating voltage of 3 to 6 kV. As a high-resolution field emission scanning electron microscope, a Hitachi S-900 model electron microscope or the like can be used.

本発明に使用する微多孔性支持膜は、ミリポア社製“ミリポアフィルターVSWP”(商品名)または、東洋濾紙社製“ウルトラフィルターUK10”(商品名)のような各種市販材料から選択することもできるが、“オフィス・オブ・セイリーン・ウォーター・リサーチ・アンド・ディベロップメント・プログレス・レポート”No.359(1968)に記載された方法に従って製造することもできる。 The microporous support membrane used in the present invention may be selected from various commercially available materials such as "Millipore Filter VSWP" (trade name) manufactured by Millipore Corporation or "Ultra Filter UK10" (trade name) manufactured by Toyo Roshi Co., Ltd. Yes, but “Office of Saline Water Research and Development Progress Report” No. 359 (1968).

上記基材および多孔性支持体、複合半透膜の厚みは、デジタルシックネスゲージによって測定することができる。また、後述する分離機能層の厚みは微多孔性支持膜と比較して非常に薄いので、複合半透膜の厚みを微多孔性支持膜の厚みとみなすこともできる。従って、複合半透膜の厚みをデジタルシックネスゲージで測定し、複合半透膜の厚みから基材の厚みを引くことで、多孔性支持体の厚みを簡易的に算出することができる。デジタルシックネスゲージとしては、尾崎製作所株式会社のPEACOCKなどが使用できる。デジタルシックネスゲージを用いる場合は、20箇所について厚みを測定して平均値を算出する。 The thickness of the base material, porous support, and composite semipermeable membrane can be measured using a digital thickness gauge. Furthermore, since the thickness of the separation functional layer described later is very thin compared to the microporous support membrane, the thickness of the composite semipermeable membrane can also be regarded as the thickness of the microporous support membrane. Therefore, the thickness of the porous support can be easily calculated by measuring the thickness of the composite semipermeable membrane with a digital thickness gauge and subtracting the thickness of the base material from the thickness of the composite semipermeable membrane. As a digital thickness gauge, PEACOCK manufactured by Ozaki Seisakusho Co., Ltd., etc. can be used. When using a digital thickness gauge, the thickness is measured at 20 locations and the average value is calculated.

なお、基材および多孔性支持体、複合半透膜の厚みを上述した顕微鏡で測定してもよい。1つのサンプルについて任意の5箇所における断面観察の電子顕微鏡写真から厚みを測定し、平均値を算出することで厚みが求められる。なお、本発明における厚みおよび孔径は平均値を意味するものである。 Note that the thicknesses of the base material, porous support, and composite semipermeable membrane may be measured using the above-mentioned microscope. The thickness is determined by measuring the thickness of one sample from electron micrographs of cross-sectional observations at five arbitrary locations and calculating the average value. Note that the thickness and pore diameter in the present invention mean average values.

(1-2)分離機能層
本発明の複合半透膜において、実質的にイオン等の分離性能を有するのは、分離機能層である。分離機能層は凹部と凸部が繰り返される、ひだ構造を形成する。凸部が高いほど表面積が大きくなるため有効膜面積が大きくなり、透水性は向上する。
(1-2) Separation Functional Layer In the composite semipermeable membrane of the present invention, it is the separation function layer that substantially has the ability to separate ions and the like. The separation functional layer forms a pleated structure in which concave portions and convex portions are repeated. The higher the convex portions, the larger the surface area, which increases the effective membrane area and improves water permeability.

本発明においては分離機能層の凸部の高さの中間値は、80nm以上、好ましくは90nm以上である。また、分離機能層の凸部の高さの中間値は、好ましくは1000nm以下であり、より好ましくは800nm以下である。凸部の高さの中間値が80m以上であることで、十分な透水性を備えた複合半透膜を容易に得ることができる。また、凸部の高さの中間値が1000nm以下であることにより、複合半透膜を高圧で運転して使用する際にも凸部が潰れることなく、安定した膜性能を得ることができる。 In the present invention, the median height of the convex portions of the separation functional layer is 80 nm or more, preferably 90 nm or more. Further, the median height of the convex portions of the separation functional layer is preferably 1000 nm or less, more preferably 800 nm or less. When the median height of the convex portions is 80 m or more, a composite semipermeable membrane with sufficient water permeability can be easily obtained. Further, since the median height of the convex portions is 1000 nm or less, stable membrane performance can be obtained without crushing the convex portions even when the composite semipermeable membrane is operated and used at high pressure.

また本発明においては分離機能層の凸部の厚さの中間値は、15nm以下、好ましくは13nm以下である。また凸部の厚さの中間値は8nm以上が好ましい。凸部の厚さの中間値が15 nmであることで十分な透水性を備えた複合半透膜を容易に得ることができ、凸部の厚さの中間値が8 nm以上であることで実用的な塩除去率と運転時の圧力に対する物理的耐久性を保つことができる。 Further, in the present invention, the median thickness of the convex portions of the separation functional layer is 15 nm or less, preferably 13 nm or less. Further, the intermediate value of the thickness of the convex portion is preferably 8 nm or more. When the median thickness of the protrusions is 15 nm, a composite semipermeable membrane with sufficient water permeability can be easily obtained, and when the median thickness of the protrusions is 8 nm or more, it is possible to easily obtain a composite semipermeable membrane with sufficient water permeability. A practical salt removal rate and physical durability against operating pressure can be maintained.

ここで、本発明における分離機能層の凸部とは、10点平均面粗さの5分の1以上の高さの凸部のことをいう。10点平均面粗さとは、次のような算出方法で得られる値である。まず電子顕微鏡により、膜面に垂直な方向の断面を下記の倍率で観察する。得られた断面画像には、分離機能層(図1に符号“1”で示す。)の表面が凸部と凹部が連続的に繰り返される、ひだ構造の曲線として表れる。この曲線について、ISO4287:1997に基づき定義される粗さ曲線を求める。上記粗さ曲線の平均線の方向に2.0μmの幅で断面画像を抜き取る(図1)。 Here, the convex portion of the separation functional layer in the present invention refers to a convex portion having a height of one-fifth or more of the 10-point average surface roughness. The 10-point average surface roughness is a value obtained by the following calculation method. First, a cross section in the direction perpendicular to the membrane surface is observed using an electron microscope at the following magnification. In the obtained cross-sectional image, the surface of the separation functional layer (indicated by the symbol "1" in FIG. 1) appears as a curved line with a pleated structure in which convex portions and concave portions are continuously repeated. For this curve, a roughness curve defined based on ISO4287:1997 is determined. A cross-sectional image with a width of 2.0 μm is extracted in the direction of the average line of the roughness curve (FIG. 1).

なお、平均線とは、ISO4287:1997に基づき定義される直線であり、測定長さにおいて、平均線と粗さ曲線とで囲まれる領域の面積の合計が平均線の上下で等しくなるように描かれる直線である。 Note that the average line is a straight line defined based on ISO4287:1997, and is drawn so that the total area of the area surrounded by the average line and the roughness curve is equal above and below the average line in the measurement length. It is a straight line.

抜き取った幅2.0μmの画像において、上記平均線を基準線として、分離機能層における凸部の高さと、凹部の深さをそれぞれ測定する。最も高い凸部から徐々に高さが低くなって5番目の高さまでの5つの凸部の高さH1~H5の絶対値について平均値を算出し、最も深い凹部から徐々に深さが浅くなって5番目の深さまでの5つの凹部の深さD1~D5の絶対値について平均値を算出して、さらに、得られた2つの平均値の絶対値の和を算出する。こうして得られた和が、10点平均面粗さである。 In the sampled image having a width of 2.0 μm, the height of the convex portion and the depth of the concave portion in the separation functional layer are measured using the average line as a reference line. The average value is calculated for the absolute values of the heights H1 to H5 of the five convex portions, which gradually decrease in height from the highest convex portion to the fifth height, and the depth gradually decreases from the deepest concave portion. Then, the average value of the absolute values of the depths D1 to D5 of the five recesses up to the fifth depth is calculated, and then the sum of the absolute values of the two obtained average values is calculated. The sum obtained in this way is the 10-point average surface roughness.

そして、凸部の高さの中間値は、透過型電子顕微鏡により、測定することができる。 Then, the intermediate value of the height of the convex portion can be measured using a transmission electron microscope.

まず、透過型電子顕微鏡(TEM)用の超薄切片作製のため、サンプルを水溶性高分子で包埋する。水溶性高分子としては、サンプルの形状を保持できるものであればよく、例えばPVA等を用いることができる。次に、断面観察を容易にするためにOsOで染色し、これをウルトラミクロトームで切断して超薄切片を作製する。得られた超薄切片を、TEMを用いて断面写真を撮影する。凸部高さは、断面写真を画像解析ソフトに読み込み、解析を行うか、スケールなどにより直接測定できる。凸部の高さは、10点平均面粗さの5分の1以上の高さを有する凸部について測定される値である。 First, in order to prepare ultrathin sections for transmission electron microscopy (TEM), a sample is embedded in a water-soluble polymer. Any water-soluble polymer may be used as long as it can maintain the shape of the sample, and for example, PVA or the like can be used. Next, to facilitate cross-sectional observation, it is stained with OsO 4 and cut with an ultramicrotome to prepare ultrathin sections. A cross-sectional photograph of the obtained ultra-thin section is taken using a TEM. The height of the convex portion can be measured directly by reading a cross-sectional photograph into image analysis software and analyzing it, or by using a scale. The height of the convex portion is a value measured for a convex portion having a height of one-fifth or more of the 10-point average surface roughness.

凸部の高さの中間値は次のようにして測定される。複合半透膜において、任意の10箇所の断面を観察したときに、各断面において、上述の10点平均面粗さの5分の1以上である凸部の高さを測定する。さらに、10箇所の断面についての算出結果に基づいて、中間値を算出することで凸部高さ中間値を求めることができる。ここで、各断面は、上記粗さ曲線の平均線の方向において、2.0μmの幅を有する。 The intermediate value of the height of the convex portion is measured as follows. In the composite semipermeable membrane, when cross sections at ten arbitrary locations are observed, the height of the convex portions, which is one-fifth or more of the above-mentioned 10-point average surface roughness, is measured in each cross section. Furthermore, the intermediate value of the height of the convex portion can be determined by calculating the intermediate value based on the calculation results for the cross sections at 10 locations. Here, each cross section has a width of 2.0 μm in the direction of the average line of the roughness curve.

凸部の厚さの中間値は、ひだ構造の外表面から内表面までの最短距離を少なくとも50箇所の測定値より算出する。算出は20,000~100,000倍のTEMの断面写真をスケールなどにより直接測定することにより行われる。 The intermediate value of the thickness of the convex portion is calculated from measurements of the shortest distance from the outer surface to the inner surface of the pleat structure at at least 50 locations. Calculation is performed by directly measuring a TEM cross-sectional photograph with a magnification of 20,000 to 100,000 times using a scale.

本発明における分離機能層は、ポリアミドを主成分とする薄膜を含有する。分離機能層を構成するポリアミドは、例えば、多官能性アミンと多官能性酸ハロゲン化物との界面重縮合反応により形成することができる。ここで、多官能性アミンまたは多官能性酸ハロゲン化物の少なくとも一方が3官能以上の化合物を含んでいることが好ましい。 The separation functional layer in the present invention contains a thin film containing polyamide as a main component. The polyamide constituting the separation functional layer can be formed, for example, by an interfacial polycondensation reaction between a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide. Here, it is preferable that at least one of the polyfunctional amine or the polyfunctional acid halide contains a trifunctional or higher functional compound.

ここで、多官能性アミンとは、一分子中に少なくとも2個の第一級アミノ基および/または第二級アミノ基を有し、そのアミノ基のうち少なくとも1つは第一級アミノ基であるアミンをいう。 Here, a polyfunctional amine has at least two primary amino groups and/or secondary amino groups in one molecule, and at least one of the amino groups is a primary amino group. Refers to a certain amine.

本発明のポリアミド分離機能層は芳香環炭素に結合した水素量Aと非芳香環炭素に結合した水素量Bが以下の式を満たすものである。
0.015≦ B/(A+B)≦ 0.15
界面重縮合の際に、非芳香環炭素が存在することによって電子的、立体的要因により重縮合反応速度をマイルドにすることができる。
In the polyamide separation functional layer of the present invention, the amount A of hydrogen bonded to carbon atoms in an aromatic ring and the amount B bonded to carbon atoms in a non-aromatic ring satisfy the following formula.
0.015≦B/(A+B)≦0.15
During interfacial polycondensation, the presence of the non-aromatic ring carbon can make the polycondensation reaction rate mild due to electronic and steric factors.

特に重縮合反応速度を適度に低下させ、芳香環炭素に結合した水素量Aと非芳香環炭素に結合した水素量Bが上記範囲にあるポリアミド分離機能層は、凸部が膜の透水性を十分に発現するのに適した高さへの成長を継続しつつ、凸部内部の反応による膨潤は抑制されるため厚みが小さくなることで、膜の除去性を実用的に維持しつつも極めて高い透水性を発現する膜となることが分かった。 In particular, in a polyamide separation functional layer that moderately reduces the polycondensation reaction rate and has an amount A of hydrogen bonded to aromatic ring carbons and an amount B of hydrogen bonded to non-aromatic ring carbons within the above range, the convex portions improve the water permeability of the membrane. While it continues to grow to a height suitable for sufficient expression, swelling due to reactions inside the convex portion is suppressed, resulting in a thinner film, which maintains practical removability while maintaining extremely high film removability. It was found that the membrane exhibits high water permeability.

芳香環炭素に結合した水素量Aと非芳香環炭素に結合した水素量Bは例えば以下のように求める。 The amount A of hydrogen bonded to carbon atoms in the aromatic ring and the amount B bonded to carbon atoms in the non-aromatic ring are determined, for example, as follows.

まず複合半透膜から物理的に基材を剥離させ、支持層を溶解可能な溶媒、例えばジクロロメタンなどを用い分離機能層を抽出する。得られた分離機能層50 mgに対し6規定以上の水酸化ナトリウム水溶液2mLを加え、耐圧容器に収めた後、120℃で1時間以上加熱する。得られた溶液を、塩酸などを用い強酸性にしたのちろ過を行い、ろ液を乾固させたものを重クロロホルムに溶解させH NMR測定を行う。得られたスペクトルにおける化学シフト6~9.5 ppmのピーク積分値を芳香環炭素に結合した水素量A、0.7~4 ppmのピーク積分値を非芳香環炭素に結合した水素量Bとする。 First, the base material is physically peeled off from the composite semipermeable membrane, and the separation functional layer is extracted using a solvent that can dissolve the support layer, such as dichloromethane. Add 2 mL of a 6N or higher aqueous sodium hydroxide solution to 50 mg of the obtained separation functional layer, place in a pressure-resistant container, and heat at 120°C for 1 hour or more. The resulting solution is made strongly acidic using hydrochloric acid or the like, then filtered, and the filtrate is dried and dissolved in deuterated chloroform and subjected to 1 H NMR measurement. In the obtained spectrum, the peak integrated value of the chemical shift of 6 to 9.5 ppm is defined as the amount A of hydrogen bonded to the aromatic ring carbon, and the peak integrated value of the chemical shift of 0.7 to 4 ppm is defined as the amount B of hydrogen bonded to the non-aromatic ring carbon.

本発明におけるポリアミドを構成する多官能性アミンは、脂肪族アミンおよび芳香族アミンをそれぞれ含む。脂肪族アミンとしては例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ピペラジン、1,3-ジアミノシクロヘキサン、1,2-ジアミノシクロへキサン、1,4-ジアミノシクロへキサンおよびそれらの誘導体を挙げることができるが、特に複合半透膜の性能を向上させるものとして、ピペラジンの2、3、5、6位のいずれか一つ以上に置換基を有するピペラジン誘導体が特に好ましい。 The polyfunctional amines constituting the polyamide in the present invention include aliphatic amines and aromatic amines, respectively. Examples of aliphatic amines include ethylenediamine, propylenediamine, piperazine, 1,3-diaminocyclohexane, 1,2-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane and derivatives thereof, but in particular Piperazine derivatives having a substituent at one or more of the 2-, 3-, 5-, and 6-positions of piperazine are particularly preferred for improving the performance of the composite semipermeable membrane.

芳香族アミンとしては例えば、2個のアミノ基がオルト位またはメタ位、パラ位のいずれかの位置関係でベンゼン環に結合したフェニレンジアミン、キシリレンジアミン、1,3,5-トリアミノベンゼン、1,2,4-トリアミノベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸、3-アミノベンジルアミン、4-アミノベンジルアミンなどを挙げることができ、中でも、膜の選択分離性および透過性、耐熱性を考慮すると、一分子中に2~4個の第一級アミノ基および/または第二級アミノ基を有する芳香族多官能アミンであることが好ましい。このような多官能芳香族アミンとしては、例えば、m-フェニレンジアミン(以下、m-PDAと記す)、p-フェニレンジアミン、1,3,5-トリアミノベンゼン等が好適に用いられる。中でも、入手の容易性または取り扱いのしやすさから、m-PDAを用いることがより好ましい。 Examples of aromatic amines include phenylene diamine, xylylene diamine, 1,3,5-triaminobenzene, in which two amino groups are bonded to the benzene ring at either the ortho, meta, or para positions; Examples include 1,2,4-triaminobenzene, 3,5-diaminobenzoic acid, 3-aminobenzylamine, and 4-aminobenzylamine. Considering this, it is preferable to use an aromatic polyfunctional amine having 2 to 4 primary amino groups and/or secondary amino groups in one molecule. As such polyfunctional aromatic amines, for example, m-phenylenediamine (hereinafter referred to as m-PDA), p-phenylenediamine, 1,3,5-triaminobenzene, etc. are preferably used. Among these, it is more preferable to use m-PDA because of its ease of availability and handling.

多官能性酸ハロゲン化物とは、一分子中に少なくとも2個のハロゲン化カルボニル基を有する酸ハロゲン化物をいう。例えば、3官能酸ハロゲン化物としては、例えば、トリメシン酸クロリド、1,3,5-シクロヘキサントリカルボン酸トリクロリド、1,2,4-シクロブタントリカルボン酸トリクロリドなどを挙げることができる。 The polyfunctional acid halide refers to an acid halide having at least two halogenated carbonyl groups in one molecule. For example, examples of the trifunctional acid halide include trimesic acid chloride, 1,3,5-cyclohexanetricarboxylic acid trichloride, and 1,2,4-cyclobutanetricarboxylic acid trichloride.

2官能酸ハロゲン化物としては、例えば、ビフェニルジカルボン酸ジクロリド、アゾベンゼンジカルボン酸ジクロリド、テレフタル酸クロリド、イソフタル酸クロリド、ナフタレンジカルボン酸クロリドなどの芳香族2官能酸ハロゲン化物、アジポイルクロリド、セバコイルクロリドなどの脂肪族2官能酸ハロゲン化物、シクロペンタンジカルボン酸ジクロリド、シクロヘキサンジカルボン酸ジクロリド、テトラヒドロフランジカルボン酸ジクロリドなどの脂環式2官能酸ハロゲン化物を挙げることができる。 Examples of difunctional acid halides include aromatic difunctional acid halides such as biphenyldicarboxylic acid dichloride, azobenzenedicarboxylic acid dichloride, terephthalic acid chloride, isophthalic acid chloride, and naphthalenedicarboxylic acid chloride, adipoyl chloride, and sebacoyl chloride. Examples include aliphatic bifunctional acid halides such as cyclopentanedicarboxylic acid dichloride, cyclohexanedicarboxylic acid dichloride, and tetrahydrofurandicarboxylic acid dichloride.

多官能性アミンとの反応性を考慮すると、多官能性酸ハロゲン化物は多官能性酸塩化物であることが好ましく、また、膜の選択分離性、耐熱性を考慮すると、一分子中に2~4個の塩化カルボニル基を有する多官能性芳香族酸塩化物であることが好ましい。中でも、入手の容易性または取り扱いのしやすさの観点から、トリメシン酸クロリドを用いるとより好ましい。これらの多官能性酸ハロゲン化物は、単独で用いても、2種以上を同時に用いてもよい。 Considering the reactivity with polyfunctional amines, the polyfunctional acid halide is preferably a polyfunctional acid chloride, and considering the selective separation property and heat resistance of the membrane, it is preferable that the polyfunctional acid halide contains 2 A polyfunctional aromatic acid chloride having ~4 carbonyl chloride groups is preferred. Among these, it is more preferable to use trimesic acid chloride from the viewpoint of ease of availability or handling. These polyfunctional acid halides may be used alone or in combination of two or more.

2.複合半透膜の製造方法
次に、本発明の複合半透膜の製造方法について説明する。
2. Method for manufacturing a composite semipermeable membrane Next, a method for manufacturing a composite semipermeable membrane of the present invention will be described.

(2-1)支持膜の形成工程
支持膜の形成工程は、基材に高分子溶液を塗布する工程及び高分子溶液を塗布した前記基材を凝固浴に浸漬させて高分子を凝固させる工程を含む。
(2-1) Support film formation process The support film formation process includes a process of applying a polymer solution to a base material and a process of immersing the base material coated with the polymer solution in a coagulation bath to solidify the polymer. including.

基材に高分子溶液を塗布する工程において、高分子溶液は、多孔性支持層の成分である高分子を、その高分子の良溶媒に溶解して調製する。 In the step of applying the polymer solution to the substrate, the polymer solution is prepared by dissolving a polymer, which is a component of the porous support layer, in a good solvent for the polymer.

高分子溶液塗布時の高分子溶液の温度は、高分子としてポリスルホンを用いる場合、10℃以上60℃以下であることが好ましい。高分子溶液の温度が、この範囲内であれば、高分子が析出することがなく、高分子溶液が基材の繊維間にまで充分含浸したのち固化される。その結果、アンカー効果により多孔性支持層が基材に強固に接合し、良好な支持膜を得ることができる。なお、高分子溶液の好ましい温度範囲は、用いる高分子の種類または、所望の溶液粘度等によって適宜調整することができる。 When polysulfone is used as the polymer, the temperature of the polymer solution during application of the polymer solution is preferably 10° C. or more and 60° C. or less. If the temperature of the polymer solution is within this range, the polymer will not precipitate, and the polymer solution will solidify after sufficiently impregnating between the fibers of the base material. As a result, the porous support layer is firmly bonded to the base material due to the anchor effect, and a good support film can be obtained. Note that the preferred temperature range of the polymer solution can be adjusted as appropriate depending on the type of polymer used, the desired solution viscosity, and the like.

基材上に高分子溶液を塗布した後、凝固浴に浸漬させるまでの時間は、0.1秒以上5秒以下であることが好ましい。凝固浴に浸漬するまでの時間がこの範囲であれば、高分子を含む有機溶媒溶液が基材の繊維間にまで充分含浸したのち固化される。なお、凝固浴に浸漬するまでの時間の好ましい範囲は、用いる高分子溶液の種類または、所望の溶液粘度等によって適宜調整することができる。 The time from when the polymer solution is applied to the substrate until it is immersed in the coagulation bath is preferably 0.1 seconds or more and 5 seconds or less. If the time until immersion in the coagulation bath is within this range, the organic solvent solution containing the polymer will sufficiently impregnate between the fibers of the base material and then solidify. Note that the preferred range of time until immersion in the coagulation bath can be adjusted as appropriate depending on the type of polymer solution used, the desired solution viscosity, and the like.

凝固浴としては、通常水が使われるが、多孔性支持層の成分である高分子を溶解しないものであればよい。凝固浴の組成によって得られる支持膜の膜形態が変化し、それによって得られる複合半透膜も変化する。凝固浴の温度は、-20℃以上100℃以下が好ましく、さらに好ましくは10℃以上50℃以下である。凝固浴の温度がこの範囲以内であれば、熱運動による凝固浴面の振動が激しくならず、膜形成後の膜表面の平滑性が保たれる。また、凝固浴の温度がこの範囲内であれば、凝固速度が適当で、製膜性が良好である。 Water is usually used as the coagulation bath, but any coagulation bath may be used as long as it does not dissolve the polymer that is a component of the porous support layer. Depending on the composition of the coagulation bath, the morphology of the support membrane obtained changes, and thereby the composite semipermeable membrane obtained also changes. The temperature of the coagulation bath is preferably -20°C or more and 100°C or less, more preferably 10°C or more and 50°C or less. If the temperature of the coagulation bath is within this range, the surface of the coagulation bath will not vibrate violently due to thermal motion, and the smoothness of the film surface after film formation will be maintained. Moreover, if the temperature of the coagulation bath is within this range, the coagulation rate will be appropriate and the film forming property will be good.

次に、このようにして得られた支持膜を、膜中に残存する溶媒を除去するために熱水洗浄する。このときの熱水の温度は40℃以上100℃以下が好ましく、さらに好ましくは60℃以上95℃以下である。熱水の温度がこの範囲内であれば、支持膜の収縮度が大きくならず、透過水量が良好である。また、熱水の温度がこの範囲内であれば、洗浄効果が十分である。 Next, the support membrane thus obtained is washed with hot water to remove the solvent remaining in the membrane. The temperature of the hot water at this time is preferably 40°C or more and 100°C or less, more preferably 60°C or more and 95°C or less. If the temperature of the hot water is within this range, the degree of shrinkage of the support membrane will not increase and the amount of permeated water will be good. Further, if the temperature of the hot water is within this range, the cleaning effect will be sufficient.

(2-2)分離機能層の形成工程
半透膜を構成する分離機能層は、例えば、上記の多官能アミンを含有する水溶液と、多
官能酸ハロゲン化物を含有する、水と非混和性の有機溶媒溶液とを用い、微多孔性支持膜
の表面で界面重縮合を行うことによりその骨格を形成できる。
(2-2) Formation step of separation functional layer The separation functional layer constituting the semipermeable membrane can be formed using, for example, an aqueous solution containing the above-mentioned polyfunctional amine and a water-immiscible material containing a polyfunctional acid halide. The skeleton can be formed by performing interfacial polycondensation on the surface of the microporous support membrane using an organic solvent solution.

ここで、多官能アミン水溶液における多官能アミンの濃度は脂肪族アミンと芳香族アミンを合計が0.1~10重量%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは0.5~5.0重量%の範囲内である。多官能アミンの濃度をこの範囲内とすることで適度に反応を進行させることができ、一方、分離機能層が過度に厚くならず十分な透水性を確保できる。また、脂肪族アミンと芳香族アミンの割合は、脂肪族アミン〔mol〕/(芳香族アミン+脂肪族アミン) 〔mol〕が0.01以上0.1未満を満たすことが好ましい。前記割合が0.01未満であると膜の透水性を有意に向上させるのに不十分であり、0.1以上であると分離機能層の凸部高さが小さくなることで、逆に膜の透水性を低下する方向に働くためである。 Here, the concentration of the polyfunctional amine in the polyfunctional amine aqueous solution is preferably such that the total amount of aliphatic amine and aromatic amine is within the range of 0.1 to 10% by weight, more preferably within the range of 0.5 to 5.0% by weight. be. By setting the concentration of the polyfunctional amine within this range, the reaction can proceed appropriately, while ensuring sufficient water permeability without making the separation functional layer excessively thick. Further, the ratio of aliphatic amine to aromatic amine is preferably such that the ratio of aliphatic amine [mol]/(aromatic amine + aliphatic amine) [mol] satisfies 0.01 or more and less than 0.1. If the ratio is less than 0.01, it is insufficient to significantly improve the water permeability of the membrane, and if it is more than 0.1, the height of the convex portion of the separation functional layer becomes smaller, which will conversely reduce the water permeability of the membrane. This is because it works in the direction of decreasing.

多官能アミン水溶液には、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との反応を妨害しないものであれば、界面活性剤や有機溶媒、アルカリ性化合物、酸化防止剤などが含まれていてもよい。界面活性剤は、微多孔性支持膜表面の濡れ性を向上させ、多官能アミン水溶液と有機溶媒との間の界面張力を減少させる効果がある。有機溶媒は界面重縮合反応の触媒として働くことがあり、添加することにより界面重縮合反応を効率よく行える場合がある。 The polyfunctional amine aqueous solution may contain a surfactant, an organic solvent, an alkaline compound, an antioxidant, etc. as long as they do not interfere with the reaction between the polyfunctional amine and the polyfunctional acid halide. The surfactant has the effect of improving the wettability of the surface of the microporous support membrane and reducing the interfacial tension between the polyfunctional amine aqueous solution and the organic solvent. The organic solvent may act as a catalyst for the interfacial polycondensation reaction, and by adding the organic solvent, the interfacial polycondensation reaction may be carried out efficiently.

界面重縮合を微多孔性支持膜上で行うために、まず、上述の多官能アミン水溶液を微多孔性支持膜に接触させる。接触は、微多孔性支持膜面上に均一にかつ連続的に行うことが好ましい。具体的には、例えば、多官能アミン水溶液を微多孔性支持膜にコーティングする方法や微多孔性支持膜を多官能アミン水溶液に浸漬する方法を挙げることができる。微多孔性支持膜と多官能アミン水溶液との接触時間は、1秒~10分間の範囲内であることが好ましく、10秒~3分間の範囲内であるとさらに好ましい。 In order to perform interfacial polycondensation on the microporous support membrane, first, the above-mentioned polyfunctional amine aqueous solution is brought into contact with the microporous support membrane. The contact is preferably carried out uniformly and continuously on the surface of the microporous support membrane. Specifically, examples include a method of coating a microporous support membrane with a polyfunctional amine aqueous solution and a method of immersing a microporous support membrane in a polyfunctional amine aqueous solution. The contact time between the microporous support membrane and the polyfunctional amine aqueous solution is preferably within the range of 1 second to 10 minutes, more preferably within the range of 10 seconds to 3 minutes.

多官能アミン水溶液を微多孔性支持膜に接触させたあとは、膜上に液滴が残らないように十分に液切りするのが好ましい。膜形成後に膜欠点の原因となる液滴が残らないので膜性能の低下を招きにくい。液切りの方法としては、たとえば、特開平2-78428号公報に記載されているように、多官能アミン水溶液接触後の微多孔性支持膜を垂直方向に把持して過剰の水溶液を自然流下させる方法や、エアーノズルから窒素などの風を吹き付け、強制的に液切りする方法などを用いることができる。また、液切り後、膜面を乾燥させ、水溶液の水の一部を除去することもできる。 After the polyfunctional amine aqueous solution is brought into contact with the microporous support membrane, it is preferable to drain the solution sufficiently so that no droplets remain on the membrane. Since no droplets that cause film defects remain after the film is formed, the film performance is less likely to deteriorate. As a method of draining the liquid, for example, as described in JP-A-2-78428, the microporous support membrane after contact with the polyfunctional amine aqueous solution is gripped vertically and the excess aqueous solution is allowed to flow down by gravity. method, or a method of forcibly draining the liquid by blowing nitrogen or other air from an air nozzle. Further, after draining, the membrane surface can be dried to remove part of the water in the aqueous solution.

次いで、多官能アミン水溶液接触後の微多孔性支持膜に、多官能酸ハロゲン化物を含む有機溶媒溶液を接触させ、界面重縮合により架橋ポリアミド分離機能層の骨格を形成させる。
有機溶媒溶液中の多官能酸ハロゲン化物の濃度は、0.01~10重量%の範囲内であると好ましく、0.02~2.0重量%の範囲内であるとさらに好ましい。この範囲内であると反応の進行が遅くならず、副反応が起こりにくい。さらに、この有機溶媒溶液にN,N-ジメチルホルムアミドのようなアシル化触媒を含有させると、界面重縮合が促進され、さらに好ましい。
Next, the microporous support membrane that has been contacted with the polyfunctional amine aqueous solution is brought into contact with an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide to form a skeleton of the crosslinked polyamide separation functional layer through interfacial polycondensation.
The concentration of the polyfunctional acid halide in the organic solvent solution is preferably within the range of 0.01 to 10% by weight, more preferably within the range of 0.02 to 2.0% by weight. Within this range, the progress of the reaction will not be slowed down and side reactions will be less likely to occur. Furthermore, it is more preferable to include an acylation catalyst such as N,N-dimethylformamide in this organic solvent solution, since interfacial polycondensation is promoted.

有機溶媒は、水と非混和性であり、かつ多官能酸ハロゲン化物を溶解し、微多孔性支持膜を破壊しないことが好ましい。また、この有機溶媒は多官能アミンおよび多官能酸ハロゲン化物に対して不活性であるものであればいずれであってもよい。好ましい例としては、液状の炭化水素、トリクロロトリフルオロエタンなどのハロゲン化炭化水素が挙げられるが、オゾン層を破壊しない物質であることや入手のしやすさ、取り扱いの容易さ、取り扱い上の安全性などを考慮すると、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ヘプタデカン、ヘキサデカンなど、シクロオクタン、エチルシクロヘキサン、1-オクテン、1-デセンなどの単体あるいはこれらの混合物が好ましく用いられる。 Preferably, the organic solvent is immiscible with water, dissolves the polyfunctional acid halide, and does not destroy the microporous support membrane. Further, this organic solvent may be any solvent as long as it is inert to polyfunctional amines and polyfunctional acid halides. Preferred examples include liquid hydrocarbons and halogenated hydrocarbons such as trichlorotrifluoroethane, but they are substances that do not deplete the ozone layer, are easy to obtain, are easy to handle, and are safe in handling. In consideration of properties, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, heptadecane, hexadecane, etc., cyclooctane, ethylcyclohexane, 1-octene, 1-decene, etc., singly or in mixtures thereof are preferably used.

多官能酸ハロゲン化物の有機溶媒溶液を、多官能アミン水溶液接触後の微多孔性支持膜と接触させる方法は、前記した多官能アミン水溶液の微多孔性支持膜への被覆方法と同様に行えば良い。 The method of contacting the organic solvent solution of the polyfunctional acid halide with the microporous support membrane after contact with the polyfunctional amine aqueous solution can be carried out in the same manner as the method for coating the microporous support membrane with the polyfunctional amine aqueous solution described above. good.

上述したように、多官能酸ハロゲン化物の有機溶媒溶液を接触させて界面重縮合を行い、微多孔性支持膜上に架橋ポリアミドを含む分離機能層を形成したあとは、余剰の溶媒を液切りするとよい。液切りの方法は、例えば、膜を垂直方向に把持して過剰の有機溶媒を自然流下して除去する方法を用いることができる。この場合、垂直方向に把持する時間としては、1~5分の間にあることが好ましく、1~3分間であるとより好ましい。短すぎると分離機能層が完全に形成せず、長すぎると有機溶媒が過乾燥となり欠点が発生しやすく、性能低下を起こしやすい。 As mentioned above, after contacting an organic solvent solution of a polyfunctional acid halide to perform interfacial polycondensation and forming a separation functional layer containing crosslinked polyamide on a microporous support membrane, excess solvent is drained off. It's good to do that. As a method for draining the liquid, for example, a method can be used in which the membrane is held vertically and the excess organic solvent is removed by gravity. In this case, the time for vertical gripping is preferably between 1 and 5 minutes, more preferably between 1 and 3 minutes. If it is too short, the separation functional layer will not be completely formed, and if it is too long, the organic solvent will be overdried, which will likely cause defects and cause performance deterioration.

(2-3)その他の処理
上述の方法により得られた複合半透膜は、40~100℃の範囲内、好ましくは60~
100℃の範囲内で1~10分間、より好ましくは2~8分間熱水処理する工程などを付加することで、複合半透膜の溶質阻止性能や透水性をより一層向上させることができる。
(2-3) Other treatments The composite semipermeable membrane obtained by the above method is heated within the range of 40 to 100°C, preferably 60 to 100°C.
By adding a step of hot water treatment at 100° C. for 1 to 10 minutes, more preferably 2 to 8 minutes, the solute blocking performance and water permeability of the composite semipermeable membrane can be further improved.

また、本発明で得られる複合半透膜は、熱水処理後に分離機能層上の第一級アミノ基と反応してジアゾニウム塩またはその誘導体を生成する化合物(I)と接触させ、その後前記化合物(I)との反応性をもつ水溶性化合物(II)を接触させる工程を含むことにより、塩除去率をさらに向上させることができる。 Further, the composite semipermeable membrane obtained in the present invention is brought into contact with the compound (I) that reacts with the primary amino group on the separation functional layer to produce a diazonium salt or a derivative thereof after hot water treatment, and then the compound By including the step of bringing into contact a water-soluble compound (II) that is reactive with (I), the salt removal rate can be further improved.

接触させる第一級アミノ基と反応してジアゾニウム塩またはその誘導体を生成する化合物(I)としては、亜硝酸およびその塩、ニトロシル化合物などの水溶液が挙げられる。亜硝酸またはニトロシル化合物の水溶液は気体を発生して分解しやすいので、例えば、亜硝酸塩と酸性溶液との反応によって亜硝酸を逐次生成するのが好ましい。 Examples of the compound (I) that reacts with the primary amino group to be contacted to produce a diazonium salt or a derivative thereof include aqueous solutions of nitrous acid and its salts, nitrosyl compounds, and the like. Since an aqueous solution of nitrous acid or a nitrosyl compound is likely to generate gas and decompose, it is preferable to sequentially generate nitrous acid, for example, by reacting nitrite with an acidic solution.

一般に、亜硝酸塩は水素イオンと反応して亜硝酸(HNO)を生成するが、水溶液のpHが7以下、好ましくは5以下、さらに好ましくは4以下で効率よく生成する。中でも、取り扱いの簡便性から水溶液中で塩酸または硫酸と反応させた亜硝酸ナトリウムの水溶液が特に好ましい。 Generally, nitrite reacts with hydrogen ions to produce nitrous acid (HNO 2 ), which is efficiently produced when the pH of the aqueous solution is 7 or less, preferably 5 or less, more preferably 4 or less. Among these, an aqueous solution of sodium nitrite reacted with hydrochloric acid or sulfuric acid in an aqueous solution is particularly preferred for ease of handling.

前記第一級アミノ基と反応してジアゾニウム塩またはその誘導体を生成する化合物(I)、例えば亜硝酸ナトリウムの濃度は、好ましくは0.01~1重量%の範囲である。この範囲であると十分なジアゾニウム塩またはその誘導体を生成する効果が得られ、溶液の取扱いも容易である。 The concentration of compound (I), such as sodium nitrite, which reacts with the primary amino group to form a diazonium salt or a derivative thereof, is preferably in the range of 0.01 to 1% by weight. Within this range, a sufficient amount of diazonium salt or its derivative can be produced, and the solution can be easily handled.

該化合物の温度は15℃~45℃が好ましい。この範囲だと反応に時間がかかり過ぎることもなく、亜硝酸の分解が早過ぎず取り扱いが容易である。 The temperature of the compound is preferably 15°C to 45°C. Within this range, the reaction does not take too long, and nitrous acid does not decompose too quickly, making it easy to handle.

該化合物との接触時間は、ジアゾニウム塩および/またはその誘導体が生成する時間であればよく、高濃度では短時間で処理が可能であるが、低濃度であると長時間必要である。そのため、上記濃度の溶液では10分間以内であることが好ましく、3分間以内であることがより好ましい。 The contact time with the compound may be as long as it takes for the diazonium salt and/or its derivative to be produced; at high concentrations, the treatment can be carried out in a short period of time, but at low concentrations, a long period of time is required. Therefore, for a solution having the above concentration, the heating time is preferably within 10 minutes, and more preferably within 3 minutes.

また、接触させる方法は特に限定されず、該化合物の溶液を塗布(コーティング)しても、該化合物の溶液に該複合半透膜を浸漬させてもよい。該化合物を溶かす溶媒は該化合物が溶解し、該複合半透膜が侵食されなければ、いかなる溶媒を用いてもかまわない。また、溶液には、第一級アミノ基と試薬との反応を妨害しないものであれば、界面活性剤または酸性化合物、アルカリ性化合物などが含まれていてもよい。 Further, the method of contacting is not particularly limited, and the composite semipermeable membrane may be applied (coated) with a solution of the compound or immersed in a solution of the compound. Any solvent may be used to dissolve the compound as long as it dissolves the compound and does not erode the composite semipermeable membrane. Further, the solution may contain a surfactant, an acidic compound, an alkaline compound, etc. as long as they do not interfere with the reaction between the primary amino group and the reagent.

次に、ジアゾニウム塩またはその誘導体が生成した複合半透膜を、ジアゾニウム塩またはその誘導体と反応する水溶性化合物(II)と接触させる。ここでジアゾニウム塩またはその誘導体と反応する水溶性化合物(II)とは、塩化物イオン、臭化物イオン、シアン化物イオン、ヨウ化物イオン、フッ化ホウ素酸、次亜リン酸、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸イオン、芳香族アミン、フェノール類、硫化水素、チオシアン酸等が挙げられる。 Next, the composite semipermeable membrane produced from the diazonium salt or its derivative is brought into contact with the water-soluble compound (II) that reacts with the diazonium salt or its derivative. The water-soluble compounds (II) that react with diazonium salts or derivatives thereof include chloride ions, bromide ions, cyanide ions, iodide ions, fluoroboric acid, hypophosphorous acid, sodium bisulfite, and sulfite ions. , aromatic amines, phenols, hydrogen sulfide, thiocyanic acid, etc.

亜硫酸水素ナトリウム、および亜硫酸イオンと反応させると瞬時に置換反応が起こり、アミノ基がスルホ基に置換される。また、芳香族アミン、フェノール類と接触させることでジアゾカップリング反応が起こり膜面に芳香族を導入することが可能となる。これらの化合物は単一で用いてもよく、複数混合させて用いてもよく、異なる化合物に複数回接触させてもよい。接触させる化合物として、好ましくは亜硫酸水素ナトリウム、および亜硫酸イオンである。 When reacted with sodium bisulfite and sulfite ions, a substitution reaction occurs instantly, and the amino group is replaced with a sulfo group. In addition, when brought into contact with aromatic amines and phenols, a diazo coupling reaction occurs, making it possible to introduce aromatics onto the membrane surface. These compounds may be used alone, or may be used in combination, or may be contacted with different compounds multiple times. Preferred compounds to be contacted are sodium bisulfite and sulfite ions.

ジアゾニウム塩またはその誘導体と反応する水溶性化合物(II)と接触させる濃度と時間は、目的の効果を得るために適宜調節することができる。 The concentration and time of contact with the water-soluble compound (II) that reacts with the diazonium salt or its derivative can be adjusted as appropriate to obtain the desired effect.

ジアゾニウム塩またはその誘導体と反応する水溶性化合物(II)と接触させる温度は10~90℃が好ましい。この温度範囲であると反応が進みやすく、一方ポリマーの収縮による透過水量の低下も起こらない。 The temperature at which the mixture is brought into contact with the water-soluble compound (II) that reacts with the diazonium salt or its derivative is preferably 10 to 90°C. Within this temperature range, the reaction progresses easily, and at the same time, the amount of permeated water does not decrease due to shrinkage of the polymer.

(3)複合半透膜の利用
このように製造される本発明の複合半透膜は、プラスチックネットなどの原水流路材と、トリコットなどの透過水流路材と、必要に応じて耐圧性を高めるためのフィルムと共に、多数の孔を穿設した筒状の集水管の周りに巻回され、スパイラル型の複合半透膜エレメントとして好適に用いられる。さらに、このエレメントを直列または並列に接続して圧力容器に収納した複合半透膜モジュールとすることもできる。
(3) Utilization of composite semipermeable membrane The composite semipermeable membrane of the present invention manufactured in this way is made of raw water channel material such as plastic net, permeated water channel material such as tricot, and pressure resistance as required. It is wound around a cylindrical water collecting pipe with a large number of holes, together with a film for heightening, and is suitably used as a spiral-type composite semipermeable membrane element. Furthermore, these elements can be connected in series or in parallel to form a composite semipermeable membrane module housed in a pressure vessel.

また、上記の複合半透膜およびそのエレメント、モジュールは、それらに原水を供給するポンプまたは、その原水を前処理する装置などと組み合わせて、流体分離装置を構成することができる。この分離装置を用いることにより、原水を飲料水などの透過水と膜を透過しなかった濃縮水とに分離して、目的にあった水を得ることができる。 Further, the above-described composite semipermeable membrane, its elements, and modules can be combined with a pump that supplies raw water to them, a device that pre-treats the raw water, etc. to configure a fluid separation device. By using this separation device, raw water can be separated into permeated water such as drinking water and concentrated water that has not passed through the membrane, and water suitable for the purpose can be obtained.

流体分離装置の操作圧力は高い方が塩除去率は向上するが、運転に必要なエネルギーも増加すること、また、複合半透膜の耐久性を考慮すると、複合半透膜に被処理水を透過する際の操作圧力は、0.15MPa以上、10MPa以下が好ましい。供給水温度は、高くなると塩除去率が低下するが、低くなるにしたがい膜透過流束も減少するので、5℃以上、45℃以下が好ましい。また、供給水pHは、高くなると海水などの高塩濃度の供給水の場合、マグネシウムなどのスケールが発生する恐れがあり、また、高pH運転による膜の劣化が懸念されるため、中性領域での運転が好ましい。 The higher the operating pressure of the fluid separation device, the better the salt removal rate, but the energy required for operation also increases.Also, considering the durability of the composite semipermeable membrane, it is necessary to The operating pressure during permeation is preferably 0.15 MPa or more and 10 MPa or less. As the feed water temperature increases, the salt removal rate decreases, but as it decreases, the membrane permeation flux also decreases, so it is preferably 5° C. or higher and 45° C. or lower. In addition, when the pH of the feed water becomes high, scales such as magnesium may occur in the case of feed water with high salt concentration such as seawater, and there is also a concern that membrane deterioration due to high pH operation may occur. It is preferable to drive at

本発明に係る複合半透膜によって処理される原水としては、例えば、海水、かん水、排水等の50mg/L~100g/Lの塩(Total Dissolved Solids:総溶解固形分)を含有する液状混合物が挙げられる。一般に、塩は総溶解固形分量を指し、「質量÷体積」あるいは「重量比」で表される。定義によれば、0.45ミクロンのフィルターで濾過した溶液を39.5~40.5℃の温度で蒸発させ残留物の重さから算出できるが、より簡便には実用塩分(S)から換算する。 The raw water to be treated by the composite semipermeable membrane of the present invention includes, for example, a liquid mixture containing 50 mg/L to 100 g/L of salt (Total Dissolved Solids) such as seawater, brine, and waste water. Can be mentioned. Generally, salt refers to the total amount of dissolved solids, and is expressed as "mass divided by volume" or "weight ratio". According to the definition, it can be calculated from the weight of the residue obtained by evaporating a solution filtered through a 0.45 micron filter at a temperature of 39.5 to 40.5 degrees Celsius, but it is more easily calculated from the practical salinity (S). do.

以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below, but the present invention is not limited to these Examples in any way.

実施例および比較例における測定は次のとおり行った。 Measurements in Examples and Comparative Examples were performed as follows.

(膜透過流束)
供給水(塩化ナトリウム溶液)の膜透過水量を、膜面1平方メートルあたり、1日あたりの透水量(立方メートル)でもって膜透過流束(m3/m2/d)を表した。
(membrane permeation flux)
The amount of water permeated through the membrane of the feed water (sodium chloride solution) was expressed as the amount of water permeated per day (cubic meters) per square meter of membrane surface (m3/m2/d).

(塩除去率)
温度25℃、pH6.5に調整した500mg/L 塩化ナトリウム(NaCl)水溶液を操作圧力0.5 MPaで複合半透膜に供給し、透過水中の塩濃度を測定した。膜による塩の除去率は次の式から求めた。
塩除去率(%)=100×{1-(透過水中の塩濃度/供給水中の塩濃度)}
(凸部の高さおよびの厚さの中間値の測定)
複合半透膜サンプルをエポキシ樹脂で包埋し、断面観察を容易にするため四酸化オスミ
ウムで染色して、これをウルトラミクロトームで切断し超薄切片を10個作成した。得られた超薄切片について、透過型電子顕微鏡を用いて断面写真を撮影した。観察時の加速電
圧は100kVであり、観察倍率は20,000倍であった。得られた断面写真について、支持膜の膜面方向の幅2.0μmの距離における凸部の数をスケールを用いて測定し、上述したように10点平均面粗さを算出した。この10点平均面粗さに基づいて、10点平均面粗さの5分の1以上の高さを有する部分を凸部として、断面写真中の全ての凸部の高さおよび厚さをスケールで測定し、それぞれの中間値を求めた。
(Salt removal rate)
A 500 mg/L sodium chloride (NaCl) aqueous solution adjusted to a temperature of 25° C. and a pH of 6.5 was supplied to the composite semipermeable membrane at an operating pressure of 0.5 MPa, and the salt concentration in the permeated water was measured. The salt removal rate by the membrane was determined from the following formula.
Salt removal rate (%) = 100 x {1-(salt concentration in permeate water/salt concentration in feed water)}
(Measurement of the intermediate value of the height and thickness of the convex part)
The composite semipermeable membrane sample was embedded in epoxy resin, stained with osmium tetroxide to facilitate cross-sectional observation, and cut with an ultramicrotome to create 10 ultrathin sections. A cross-sectional photograph was taken of the obtained ultrathin section using a transmission electron microscope. The acceleration voltage during observation was 100 kV, and the observation magnification was 20,000 times. Regarding the obtained cross-sectional photograph, the number of convex portions at a distance of 2.0 μm width in the film surface direction of the support film was measured using a scale, and the 10-point average surface roughness was calculated as described above. Based on this 10-point average surface roughness, the height and thickness of all the convex parts in the cross-sectional photograph are scaled, with the part having a height of one-fifth or more of the 10-point average surface roughness as a convex part. were measured, and the respective intermediate values were determined.

(芳香環炭素に結合した水素量Aと非芳香環炭素に結合した水素量B)
複合半透膜サンプル2 mから物理的に基材を剥離させ、ジクロロメタンなどを用い分離機能層を抽出した。得られた分離機能層50 mgに対し7規定の水酸化ナトリウム水溶液2mLを加え、耐圧容器に収めた後、120℃で2時間加熱した。得られた溶液を、塩酸を用い強酸性にしたのちろ過を行い、ろ液を乾固させたものを重クロロホルムに溶解させ以下の条件にてH NMR測定を行い、得られたスペクトルにおいて重溶媒由来のピークを除く化学シフト6~9.5 ppmのピーク積分値を芳香環炭素に結合した水素量A、0.7~4 ppmのピーク積分値を非芳香環炭素に結合した水素量Bとした。
使用装置:JNM-ECZ400R(日本電子株式会社製)
測定方法:singleH pulse
観測核:H
観測周波数:399.8MHz
パルス幅:90°、6.8μs
Xポイント数:16384
積算回数:16回
測定温度:22℃
試料回転数:15Hz
(参考例1)
ポリエステル不織布(通気度0.5~1cc/cm2/sec)上にポリスルホンの15.7重量%DMF溶液を200μmの厚みで、室温(25℃)でキャストし、ただちに純水中に浸漬して5分間放置することによって微多孔性支持膜(厚さ210~215μm)を作製した。得られた微多孔性支持膜を20cm四方に切り取り、金属製の枠に固定し、多官能アミン水溶液としてm-PDAの1.8重量%水溶液中に2分間浸漬した。該支持膜を上記水溶液から垂直方向にゆっくりと引き上げ、エアーノズルから窒素を吹き付け支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。その後、TMC0.065重量%を含む25℃のn-デカン溶液25mlを、支持膜の表面が完全に濡れるように枠内に注ぎ込み、n-デカン溶液と支持膜の最初の接触から1分間静置した。次に、膜から余分な溶液を除去するために膜を1分間垂直に保持して液切りし、その後、80℃の熱水で2分間洗浄した。さらに洗浄後の膜を35℃、pH3の0.3重量%亜硝酸ナトリウム水溶液に1分間浸漬させた後、0.1重量%の亜硫酸ナトリウム水溶液に2分間浸漬し、複合半透膜を得た。
(Amount of hydrogen bonded to aromatic ring carbon and hydrogen amount B bonded to non-aromatic ring carbon)
The base material was physically peeled off from a 2 m 2 composite semipermeable membrane sample, and the separation functional layer was extracted using dichloromethane or the like. 2 mL of a 7N aqueous sodium hydroxide solution was added to 50 mg of the obtained separation functional layer, and the mixture was placed in a pressure container and heated at 120° C. for 2 hours. The obtained solution was made strongly acidic using hydrochloric acid, and then filtered. The filtrate was dried and dissolved in deuterated chloroform, and 1 H NMR measurement was performed under the following conditions. The peak integrated value of the chemical shift 6 to 9.5 ppm excluding the peak derived from the solvent was defined as the amount A of hydrogen bonded to the aromatic ring carbon, and the peak integrated value of 0.7 to 4 ppm was defined as the amount B of hydrogen bonded to the non-aromatic ring carbon.
Equipment used: JNM-ECZ400R (manufactured by JEOL Ltd.)
Measurement method: single 1 H pulse
Observation core: 1 H
Observation frequency: 399.8MHz
Pulse width: 90°, 6.8μs
Number of X points: 16384
Accumulation count: 16 times Measurement temperature: 22℃
Sample rotation speed: 15Hz
(Reference example 1)
A 15.7% by weight DMF solution of polysulfone was cast on a polyester nonwoven fabric (air permeability 0.5 to 1 cc/cm2/sec) to a thickness of 200 μm at room temperature (25°C), and immediately immersed in pure water for 5 minutes. A microporous support membrane (thickness: 210 to 215 μm) was prepared by allowing the mixture to stand for a minute. The obtained microporous support membrane was cut into 20 cm square pieces, fixed on a metal frame, and immersed for 2 minutes in a 1.8% by weight aqueous solution of m-PDA as a polyfunctional amine aqueous solution. The support membrane was slowly lifted vertically from the aqueous solution, and nitrogen was blown from an air nozzle to remove excess aqueous solution from the surface of the support membrane. Thereafter, 25 ml of n-decane solution at 25°C containing 0.065% by weight of TMC was poured into the frame so that the surface of the support membrane was completely wetted, and left to stand for 1 minute after the first contact between the n-decane solution and the support membrane. did. Next, the membrane was held vertically for 1 minute to remove excess solution from the membrane, drained, and then washed with 80° C. hot water for 2 minutes. The membrane after washing was further immersed in a 0.3 wt% sodium nitrite aqueous solution at 35°C and pH 3 for 1 minute, and then immersed in a 0.1 wt% sodium sulfite aqueous solution for 2 minutes to obtain a composite semipermeable membrane. .

(比較例1~8、実施例1~6)
多官能アミン水溶液をそれぞれ変更したこと以外は参考例1と同様の方法にて複合半透膜を得た。
(Comparative Examples 1 to 8, Examples 1 to 6)
A composite semipermeable membrane was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that the polyfunctional amine aqueous solution was changed.

それぞれ得られた膜の分離機能層凸部高さ中心値、凸部厚さ中心値、B/(A+B)、複合半透膜性能として膜透過流束、塩除去率を表1に示す。 Table 1 shows the median height of the convex part of the separation functional layer, the median thickness of the convex part, B/(A+B), membrane permeation flux, and salt removal rate as the composite semipermeable membrane performance of each obtained membrane. .

比較例1~6のようにB/(A+B)が0.15より大きい値の膜は凸部高さが参考例1と比較し有意に小さくなり、膜透過流束も低い値となった。また、比較例7にように0.015未満の膜では参考例と比較し凸部構造に大きな変化はなく、膜性能も同等のものであった。一方比較例8ではB/(A+B)が0.015以上0.15以下の値を示したものの、凸部厚さが小さすぎることにより塩除去率が大幅に低下する膜となった。 For membranes with B/(A+B) greater than 0.15, as in Comparative Examples 1 to 6, the height of the convex portion was significantly smaller than that of Reference Example 1, and the membrane permeation flux was also low. In addition, as in Comparative Example 7, in the case of a film with a thickness of less than 0.015, there was no significant change in the convex structure compared to the Reference Example, and the film performance was also the same. On the other hand, in Comparative Example 8, although B/(A+B) showed a value of 0.015 or more and 0.15 or less, the thickness of the convex portion was too small, resulting in a film with a significantly reduced salt removal rate.

Figure 0007342528000001
Figure 0007342528000001

本発明の複合半透膜は、特に海水、かん水の脱塩に好適に用いることができる。
The composite semipermeable membrane of the present invention can be particularly suitably used for desalinating seawater and brine.

Claims (4)

基材と、前記基材上に位置する多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に位置する分離機能層とを備えた複合半透膜であって、
前記分離機能層は脂肪族アミンおよび芳香族アミンと多官能性酸ハロゲン化物との界面重縮合によって形成されるポリアミドを含有し、
前記脂肪族アミンは2、3、5、6位のいずれか一つ以上に置換基を有するピペラジン誘導体であり、
前記ポリアミドを構成する芳香環炭素に結合した水素量Aと非芳香環炭素に結合した水素量Bが以下の式を満たす複合半透膜。
0.015≦ B/(A+B)≦ 0.15
A composite semipermeable membrane comprising a base material, a porous support layer located on the base material, and a separation functional layer located on the porous support layer,
The separation functional layer contains a polyamide formed by interfacial polycondensation of an aliphatic amine and an aromatic amine with a polyfunctional acid halide,
The aliphatic amine is a piperazine derivative having a substituent at one or more of the 2, 3, 5, and 6 positions,
A composite semipermeable membrane in which an amount A of hydrogen bonded to aromatic ring carbon and an amount B of hydrogen bonded to non-aromatic ring carbon constituting the polyamide satisfy the following formula.
0.015≦B/(A+B)≦0.15
前記分離機能層がひだ構造を持ち、前記ひだ構造における凸部高さの中間値が80nm以上であり、
前記ひだ構造における凸部厚みの中間値が8nm以上15nm以下である請求項に記載の複合半透膜。
The separation functional layer has a pleated structure, and the median height of the convex portions in the pleated structure is 80 nm or more,
The composite semipermeable membrane according to claim 1 , wherein the median thickness of the convex portions in the pleated structure is 8 nm or more and 15 nm or less.
基材と、前記基材上に位置する多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に位置する分離機能層とを備えた複合半透膜の製造方法であって、
前記多孔性支持層上に分離機能層を形成する工程を備え、
前記工程は、
前記多孔性支持層上で、多官能性アミン溶液と多官能性酸ハロゲン化物溶液とを接触させることで、界面重縮合反応によりポリアミドの層を形成するステップを備え、
前記多官能性アミン水溶液が含有する多官能性アミンは、脂肪族アミンおよび芳香族アミンであり、
前記脂肪族アミンは2、3、5、6位のいずれか一つ以上に置換基を有するピペラジン誘導体であり、
前記多官能アミン水溶液に含まれる前記脂肪族アミンおよび前記芳香族アミンの量が、
0.01≦脂肪族アミン〔mol〕/(芳香族アミン+脂肪族アミン)〔mol〕<0.1
を満たす、請求項1または2に記載の複合半透膜の製造方法。
A method for producing a composite semipermeable membrane comprising a base material, a porous support layer located on the base material, and a separation functional layer located on the porous support layer, the method comprising:
comprising a step of forming a separation functional layer on the porous support layer,
The process includes:
forming a polyamide layer by interfacial polycondensation reaction by contacting a polyfunctional amine aqueous solution and a polyfunctional acid halide solution on the porous support layer;
The polyfunctional amine contained in the polyfunctional amine aqueous solution is an aliphatic amine and an aromatic amine,
The aliphatic amine is a piperazine derivative having a substituent at one or more of the 2, 3, 5, and 6 positions,
The amounts of the aliphatic amine and the aromatic amine contained in the polyfunctional amine aqueous solution are
0.01≦aliphatic amine [mol]/(aromatic amine + aliphatic amine) [mol] <0.1
The method for manufacturing a composite semipermeable membrane according to claim 1 or 2, which satisfies the following.
前記芳香族アミンがm-フェニレンジアミンである請求項3に記載の複合半透膜の製造方法。
The method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 3, wherein the aromatic amine is m-phenylenediamine.
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