JPH01281101A - 膜分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は逆浸透膜を用いて、溶液中に含まれるたとえば
一糖頚と三糖類の分離、あるいは−糖類と三糖類の分離
等のように、分子量の相違する有機成分を相互に分離し
たり、あるいは溶液中に含まれる塩化ナトリウムと硫酸
マグネシウム等のように分子量が相違する無機成分を相
互に分離したりする場合等に適用できる膜分離方法に関
するものである。

〈従来の技術〉 従来からたとえばグルコース等の一糖類とサッカロース
等の二ｍＭを分離する場合、工業的に実施されている方
法として、モノキュラシーブや合成吸着剤やイオン交換
樹脂等の充填剤に対する選択吸着性の相違を利用したク
ロマト分離の手法が用いられている。

当該クロマト分離の手法を用いるクロマト分離装置は処
理容量に対して装置の規模が大きくなる傾向にあり、か
つ充填剤の汚染等の要因から適当な時期に回生処理をし
たり、あるいは充填剤を再充填したりする必要があるの
で、設備費やランニングコストが高く、さらに設置面積
をかなり広く必要とし、かつ操作が複雑である等の問題
点がある。

したがってこのような問題点を解決するものとして、逆
浸透膜の各成分の排除率の相違を利用して逆漫遇膜装置
で二成分を分離しようとすることが考慮されている。

すなわちたとえばグルコースとサッカロースの排除率に
顕著な差を有する逆浸透膜が存在すれば、これを用いる
ことにより、透過液側に一方の成分を、非透過液側に他
方の成分を流出させることにより連続的に膜分離するこ
とが可能となり、従来のクロマト分離装置と比較して設
備費、ランニングコストを大幅に削減でき、さらに設置
面積も少なくてすみ、かつ分離操作を極めて簡単にする
ことができる。

ところが逆浸透膜を用いる上述の分離方法は今のところ
理論上のことであり、実用化されていない。とういうの
は、現時点ではたとえばグルコースとサッカロースの分
離に用い得るような、両者の排除率に顕著な差を有する
逆浸透膜が出現していない。

したがって上記した理論に基づく逆浸透膜による成分分
離の開発の方向は、分離すべき両成分に対する排除率に
顕著な差を有する逆浸透膜の製造に目が向けられている
のが現状である。

しかしながら種々の成分に対する分離に応じて、その目
的に合致する逆浸透膜を開発するためには、膨大な開発
費と時間を要するので、−朝一夕に各種の用途に応じた
逆浸透膜が出現するはずもない。

〈解決しようとする問題点〉 本発明は上述した現状に鑑みてなされたもので・現在市
販されている一般的用途に使用されている逆浸透膜を用
いて、特定の外的要因を加えることにより、当該逆浸透
膜の性質を変化させ、溶液中の二成分を効果的に分離す
ることができる膜分離方法を提供することを目的とする
ものである。

〈問題点を解決するための手段〉 上述した目的を達成するためになされた本発明による膜
分離方法は、塩化ナトリウムの排除率が９５％以下の逆
浸透膜を用いて、相互に分子量の相違するＡ成分とＢ成
分とが溶解されていて、少なくともいずれか一方の成分
の分子量が１，０００以下である溶液から、Ａ成分とＢ
成分とを分離するにあたり、当該溶液に極性溶媒を溶解
させてＡ成分とＢ成分との分離性を向上させることを特
徴とする膜分離方法である。

以下に本発明の詳細な説明する。

〈作用〉 本発明者は市販されている塩化ナトリウムの排除率が９
５％以下のいわゆる中脱塩率もしくは低脱塩率の逆浸透
膜を用いて、たとえばグルコースとサッカロースの分離
を試みたところ、グルコースとサツカロ−を含む溶液に
極性溶媒を溶解させて逆浸透膜処理すると、両者の分離
性が飛躍的に向上することを知見した。

極性溶媒を溶解させて逆浸透膜処理すると、いかなる理
由により分離性が向上するのか、今のところ明確なる理
論的根拠は得られていないが、極性溶媒の存在により何
等かの理由によって、使用する逆浸透膜のもともと有す
る性質が変化するものと推察される。

本発明は上記知見に基づ（ものであり、本発明方法によ
って従来ではその目的に使用できなかった市販の逆浸透
膜を種々の物質の分離に用いることができるようになっ
たのである。

本発明は基本的には、溶液中に含まれている分子量の相
違するＡ成分とＢ成分を分離するにあたり、溶液中に極
性溶媒を溶解することにより、分子量の小さい成分を逆
浸透膜に透過させ、分子量の大きい成分を逆浸透膜で排
°除し、分子量の小さい成分を多量に含む液を透過液と
して得るとともに、分子量の大きい成分を多量に含む液
を非透過液として得ることにより、両成分を分離するも
のである。

市販の塩化ナトリウムの排除率が９５％以下の逆浸透膜
においては、上述した性質、すなわち分子量の小さい物
質を透過させ、分子量の大きい物質を排除する性質を、
もともと多少なりとも有しているが、しかしながらこの
差は微小であるので、両者の分離にそのまま用いること
は不可能であった。

ところがここに極性溶媒を溶解させるとその差が顕著と
なり、両者を効果的に分離可能となったのである。

本発明に用いる極性溶媒は、処理しようとする溶液中に
溶解するものでなければならず、通常はメタノール、エ
タノール、イソプロパツール等の低級アルコールあるい
はアセトン、アセトニトリル等の有機溶媒が用いられる
。なお極性溶媒の溶解量が多ければ多い程、分離性の差
がより顕著となる傾向にあるが、あまり多量に用いると
それだけ分離コストが向上し、また使用する逆浸透膜の
劣化も増加するので、これらを総合的に判断してその溶
解量を決定する必要がある。

また使用する逆浸透膜としては、塩化ナトリウムの排除
率が９５％以下、好ましくは当該排除率が８０％ないし
５０％前後のものが適しており、たとえば海水淡水化等
に用いられている、いわゆる高説塩率の逆浸透膜は本発
明に用いることは困難である。

すなわち塩化ナトリウムの排除率が９６％以上の逆浸透
膜は、もともと塩類含有水から塩類を排除して脱塩水を
得る目的に用いられるものであるから、水板外の物質を
透過させる性質を当初からほとんど有しておらず、した
がってこのような逆浸透膜を本発明に応用することは難
しい。なお塩化ナトリウムの排除率が９５％以下の逆浸
透膜であれば、平膜状、管腔状、スパイラル状、フォロ
ーファイバー状等、種々の形状の逆浸透膜を用いること
ができ、また逆浸透膜の材質も特に限定されない。

次に本発明方法によって分離しようとする成分について
説明すると、基本的には相対的に分子量の小さい成分を
逆浸透膜に透過させ、相対的に分子量の大きい成分を逆
浸透膜に透過させないで分離するのであるから、分離し
ようとする両成分の分子量が相違していることが必要で
あり、同じ分子量あるいは近似する分子量を有する成分
どうしを分離することは困難である。

また一方の成分を逆浸透膜に透過させるのであるから、
透過させるべき成分の分子量はなるべく小さい方が有利
であり、たとえ本発明方法を駆使したとしても分子量１
．０００以上の成分を逆浸透膜に透過させることは難し
い。

したがって分離しようとするＡ成分およびＢ成分の内、
少なくとも一方の成分の分子量は１．０ＯＯ以下である
ことを必要とする。

なおＡ成分、Ｂ成分ともに分子量が１，０００以下であ
る場合、Ａ成分とＢ成分の分子量が相違していれば本発
明が適用できることは言うまでもない。

なお分離しようとするＡ成分、Ｂ成分としては、それぞ
れ単一の両成分に限定されるものでなく、分子量が近似
している成分どうしをひとまとめにして成分群とし、た
とえばＡ成分群とＢ成分群、あるいはＡ成分群とＢ成分
（単独成分）、あるいはＡ成分（単独成分）とＢ成分群
等を相互に分離することも本発明の技術範囲に含まれる
。

本発明により、たとえば分子量の相対的に小さいグルコ
ースと分子量の相対的に大きいサッカロースとを含む溶
液を逆浸透膜処理することにより、両成分を効果的に分
離できる。すなわち塩化ナトリウムの排除率が約５０％
の逆浸透膜を用いて当該溶液をそのまま逆浸透膜処理し
た場合は、両成分の排除率にそれ程差がないので、両成
分を分離することができないが、当該溶液に極性溶媒と
してエタノールを１０〜３０％溶解させると両成分の排
除率に顕著な差が生じ、分子量の小さいグルコースの排
除率のみが小さくなり、グルコースが選択的に逆浸透膜
に透過し、両成分を分離することが可能となる。

また本発明は分離しようとする物質が有機物質に限定さ
れず、たとえば分子量が相対的に小さく、−価の無機塩
である塩化す）　ＩＪウムと、分子量が相対的に大きく
、二価の無機塩である硫酸ナトリウムとを含む溶液を逆
浸透膜処理することにより、両成分を効果的に分離する
ことができる。すなわち塩化ナトリウムの排除率が約６
０％の逆浸透膜を用いて当該溶液にエタノール、イソプ
ロパツール、アセトニトリル等の極性溶媒を溶解させて
逆浸透膜処理すると、いずれの溶媒を加えた場合も、塩
化ナトリウムの排除率が相対的に小さくなり、塩化ナト
リウムが逆浸透膜により透過し易くなるので、両成分を
分離することが可能となる。

〈効果〉 以上説明したように本発明は分子量の相違するＡ成分と
Ｂ成分とが溶解されている溶液を逆浸透膜処理で分離す
るにあたり、当該溶液に極性溶媒を溶解させて逆浸透膜
処理するという簡単な操作で、相対的に分子量の小さい
成分を選択的に逆浸透膜に透過し易くすることができる
ので、たとえば従来のクロマト分離、イオン交換樹脂充
填層を用いるイオン排除分離、透析等にかえて、簡単な
操作で一糖類と多Ｉｌ！類の分離等の有機物質間の分離
、あるいは糖類等の有機物質と無機塩類の分離、あるい
は無機塩類間の分離等の用途に用いることができ、かつ
設備費および設置面積を従来の処理装置よりも小さくす
ることができる。　以下に本発明の効果をより明確とす
るために実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に
限定されるものではない。

実施例１ 平膜式膜分離試験装置で下記のような実験を行った。す
なわち使用した膜は、Ｎａ（１！１，５００ｐｐｍ水溶
液の排除率が５０％の低圧逆浸透膜（フィルムチック社
製のＦＴ−４０）である、操作圧は７．５ｋｇ／ｃｒＡ
で、Ｎ２ガスによる加圧で以下の溶液を逆浸透膜に圧入
した。逆浸透膜に供給する溶液は、グルコース（ＭＷ、
１８０）　、サッカロース（ＭＷ、３４２）の混合水溶
液を用いた。

濃度は各々ｚ、ｏｏｏｐｐｍである。

本発明としてエタノールをそれぞれ５ｗｔ％、ｌ　Ｑｗ
ｔ％、３Ｑｗｔ％の濃度に溶解した溶液と、比較例とし
てエタノールを全く溶解させない溶液とを用い、上述の
条件で逆浸透膜処理した。実験結果を第１表および第２
表に示す。

第１表 第２表 第１表に示した通り、エタノールの濃度を変化させるこ
とによりグルコースの排除率が低下する。

それに比較してサッカロースの排除率の低下は少ない、
したがって、エタノールの添加によりグルコースとサッ
カロースの分離効率は極めて高くなったことが確認され
た。

また第２表に示した通り、本発明により比較的純度の高
いグルコース液が得られる。

実施例２ ＮａＣＩ２１，５００ｐｐｍ水溶液の排除率が６０％の
低圧逆浸透膜である日東電工■製のＮＴＲ−７２５０を
用い、実施例１と同様な平膜式分離試験装置を用い、溶
液として純水に塩化ナトリウムと硫酸マグネシウムをそ
れぞれ１，５００ｐｐｍ溶解させたものを用い、本発明
方法として上記溶液にエタノールを溶解させて、実施例
１と同じ加圧条件で逆浸透膜処理した。また比較例とし
てエタノールを全く溶解させない溶液についても同じよ
うに逆浸透膜処理した。

実験結果を第３表に示す。

第３表 参考例 実施例２と同様な逆浸透膜と平膜式分離試験装置を用い
、純水に塩化ナトリウムを１，５ＱＯｐｐｍ溶解させた
溶液に、極性溶媒としてエタノール、イソプロパツール
、アセトニトリルをそれぞれ溶解させ、実施例１と同じ
加圧条件で逆浸透膜処理し、塩化ナトリウムの排除率を
測定した。なお比較例として溶媒を全く溶解させない溶
液についても同じように逆浸透膜処理した。結果を第４
表に示す。

第４表 なお第１表ないし第４表に示した数値は、いずれもＦｌ
ｕｘは安定した時点のものである。また実施例１．２お
よび参考例を行った後の膜分離性能を測定した結果、ｔ
、ｓｏｏｐｐｍ塩化ナトリウム水溶液における塩化ナト
リウムの排除率は実験前と同様であり、膜分離性能の変
化はなかった。

実施例１．２、参考例の結果から溶液中に含まれる成分
が有機物、無機物を問わず、溶液に各種溶媒を溶解する
ことにより、逆浸透膜の各成分における分離性能を調節
することが可能であることが確認された。

手続補正書（自発） 平成１年６月２２日 特許庁長官　　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 昭和６３年特許願第９８２７９号 ２、発明の名称 膜分離方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　東京都文京区本郷５丁目５番１６号名　称　
　（４４０）　　オルガノ株式会社代表者　　　前　　
１）　容　　克 ４、代理人〒１１３ 置、　８１２−５１５１ ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 明細書中の下記事項を訂正願います。

を「モレキュラシーブ」と訂正する。

２、第５頁７行目に「サツカロ−」とあるのを「サン力
ロース」と訂正する。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　塩化ナトリウムの排除率が９５％以下の逆浸透膜を用
   いて、相互に分子量の相違するＡ成分とＢ成分とが溶解
   されていて、少なくともいずれか一方の成分の分子量が
   １，０００以下である溶液から、Ａ成分とＢ成分を分離
   するにあたり、当該溶液に極性溶媒を溶解させてＡ成分
   とＢ成分との分離性を向上させることを特徴とする膜分
   離方法。