JPH02222424A - Cation selective adsorptive cellular membrane and production thereof - Google Patents

Cation selective adsorptive cellular membrane and production thereof

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Publication number
JPH02222424A
JPH02222424A JP1041824A JP4182489A JPH02222424A JP H02222424 A JPH02222424 A JP H02222424A JP 1041824 A JP1041824 A JP 1041824A JP 4182489 A JP4182489 A JP 4182489A JP H02222424 A JPH02222424 A JP H02222424A
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JP
Japan
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membrane
porous membrane
groups
grafted
cellular membrane
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JP1041824A
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Japanese (ja)
Inventor
Noboru Kubota
昇 久保田
Shoichi Doi
正一 土井
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject cellular membrane useful for adsorbing and removing specific cationic components from liquids, such as normal industrial water, by grafting vinyl acetate onto a substrate membrane, saponifying the grafted polyvinyl acetate and reacting the resultant polyvinyl alcohol with a specified aliphatic carboxylic acid. CONSTITUTION:The objective cellular membrane, obtained by exposing a substrate membrane consisting of a polyolefin or a copolymer of the polyolefin and a halogenated olefin to ionizing radiation, then grafting vinyl acetate onto the resultant substrate membrane in the vapor phase, saponifying the grafted polyvinyl acetate, modifying the saponified polyvinyl acetate to polyvinyl alcohol and subsequently reacting the obtained polyvinyl alcohol with an aliphatic carboxylic acid having at least one or more halogen groups as substituent groups and having neutral hydroxyl groups in an amount of >=0.1 mequiv. based on 1g cellular membrane and carboxyl groups in an amount of >=0.1 mequiv. based on 1g cellular membrane chemically bound through ether bonds and methylene chains to the surfaces of the above-mentioned substrate membrane and pores, 0.01-5mu average pore diameter and 20-90% porosity.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、製薬工業や一般工業において、有用な特定の
カチオン成分(蛋白質、アミノ酸などの有機物成分を含
む)を吸着精製除去するのに好適な選択吸着性親水化膜
及びその製造方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is suitable for adsorption and purification of specific cation components (including organic components such as proteins and amino acids) useful in the pharmaceutical industry and general industry. The present invention relates to a selective adsorption hydrophilic membrane and a method for producing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、特定のカチオンや蛋白質等を吸着精製・除去する
のには、イオン交換樹脂やイオンクロマトグラフィ等が
実験室レベルで使用されてきた。
Conventionally, ion exchange resins, ion chromatography, and the like have been used at the laboratory level to adsorb and purify and remove specific cations, proteins, and the like.

ところが、実際上工業規格レベルで使用する時には、吸
着効率が低く、且つ脱着精製・除去に多(の液を必要と
し、そのスピードも遅く、極めて高価になり過ぎるため
、汎用化されていない現状にある。
However, when actually used at the industrial standard level, the adsorption efficiency is low, a large amount of liquid is required for desorption purification and removal, the speed is slow, and it is extremely expensive, so it is currently not widely used. be.

この問題を解決するために、これらの特定のカチオン成
分を吸着精製し得る膜を用いることが提案されている。
In order to solve this problem, it has been proposed to use a membrane that can adsorb and purify these specific cation components.

想定される膜性の利点は、吸着効率が良いこと、精製効
率・除去効率が高くなること、処理時間が短縮されるこ
となどである。
The expected advantages of membrane properties include better adsorption efficiency, higher purification and removal efficiency, and shorter processing time.

一方、一般にこれらの特定のカチオン成分を吸着精製・
除去するには、カルボキシル基などのカチオン交換機能
性官能基を側鎖に含有するポリマーからなる多孔膜で処
理することが好適であることが知られている。しかしな
がら、膜そのものの非特異的吸着性のために、精製すべ
き特定のカチオン成分の他に、他の成分も吸着され、精
製効率も悪くなる。
On the other hand, these specific cation components are generally purified by adsorption.
It is known that treatment with a porous membrane made of a polymer containing a cation exchange functional group such as a carboxyl group in its side chain is suitable for removal. However, due to the non-specific adsorption properties of the membrane itself, other components are also adsorbed in addition to the specific cation component to be purified, resulting in poor purification efficiency.

特に、工業的規模で利用する時には、多孔膜の骨格゛そ
のものは強靭でなければならず、必然的に疎水性のもの
が好ましいが、その疎水性のゆえに、蛋白質等の非特異
吸着が生じ、精製効率が悪くなってしまう。
In particular, when used on an industrial scale, the skeleton of the porous membrane itself must be strong, and a hydrophobic one is naturally preferable, but due to its hydrophobicity, non-specific adsorption of proteins etc. occurs. Purification efficiency will deteriorate.

これらを改善するためには、疎水性膜そのものを、中性
ヒドロキシル基を有する官能基で親水化しておくことが
好ましい。
In order to improve these problems, it is preferable to make the hydrophobic membrane itself hydrophilic with a functional group having a neutral hydroxyl group.

最近、疎水性膜に一方において、中性ヒドロキシル基を
有し、部分的に親水性基を有する化合物でコーティング
し、その後、カチオン交換機能性官能基を付加させる方
法が見出されているが、物理的付加のために、工業的使
用時に最低必要な耐アルカリ性がなく、繰り返し使用が
殆ど不可能で、且つ物理的な付加物の部分脱離が起こり
、大規模スケール又は繰り返し使用が出来ない。
Recently, a method has been discovered in which a hydrophobic membrane is coated on the one hand with a compound having a neutral hydroxyl group and partially a hydrophilic group, and then a cation exchange functional group is added. Due to physical addition, it does not have the minimum alkali resistance required for industrial use, and repeated use is almost impossible, and partial desorption of the physical adduct occurs, making large-scale or repeated use impossible.

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

本発明は、前記特定のカチオンなどの吸着精製・除去に
好適な新規な選択吸着性多孔膜及びその製造方法を提供
すること′を課題とする。
An object of the present invention is to provide a novel selectively adsorbent porous membrane suitable for adsorption purification and removal of the above-mentioned specific cations, and a method for producing the same.

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

この発明は、 (1)  ポリオレフィン、またはオレフィンとハロゲ
ン化オレフィンの共重合体からなる基材膜の膜表面およ
び孔の表面に、多孔膜1g当り0.1 ミリ当量以上の
中性ヒドロキシル基と、エーテル結合およびメチレン鎖
を介して多孔膜1g当り0.1 ミリ当量以上のカルボ
キシル基が化学結合されている平均孔径0.01〜5μ
、空孔率20〜90%であるカチオン選択吸着性多孔膜
、および (2)  ポリオレフィン、またはオレフィンとハロゲ
ン化オレフィンの共重合体からなる基材膜に、電離性放
射線を照射したのち気相中で酢酸ビニルをグラフトし、
グラフトされたポリ酢酸ビニルをケン化してポリビニル
アルコールへ変性させたのちに、置換基として少なくと
もlう以上のハロゲン基を有する脂肪族カルボン酸を反
応させることを特徴とする、中性ヒドロキシル基と、エ
ーテル結合とメチレン鎖を介したカルボキシル基とを有
するカチオン選択吸着性多孔膜の製造方法に関するもの
である。
This invention provides: (1) neutral hydroxyl groups of 0.1 milliequivalent or more per 1 g of porous membrane on the membrane surface and pore surface of a base membrane made of polyolefin or a copolymer of olefin and halogenated olefin; An average pore diameter of 0.01 to 5μ with which more than 0.1 milliequivalent carboxyl groups are chemically bonded per gram of porous membrane through ether bonds and methylene chains.
, a cation-selective adsorption porous membrane with a porosity of 20 to 90%, and (2) a base membrane made of a polyolefin or a copolymer of an olefin and a halogenated olefin, which are irradiated with ionizing radiation and then exposed to a gas phase. grafted vinyl acetate with
A neutral hydroxyl group characterized by saponifying the grafted polyvinyl acetate to modify it into polyvinyl alcohol, and then reacting it with an aliphatic carboxylic acid having at least 1 or more halogen groups as a substituent; The present invention relates to a method for producing a cation-selective adsorption porous membrane having an ether bond and a carboxyl group via a methylene chain.

この発明に用いられる多孔質の基材膜の材質は、ポリオ
レフィン又は、オレフィンとハロゲン化オレフィンとの
共重合体から構成されていて、疎水性を有することが必
要である。これは基材膜の機械的性質の保持のために必
要である。
The material of the porous base membrane used in this invention is composed of polyolefin or a copolymer of olefin and halogenated olefin, and must have hydrophobicity. This is necessary to maintain the mechanical properties of the base film.

ポリオレフィン、オレフィンとハロゲン化オレフィンと
の共重合体としては、具体例には、例えばポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリブチレンなどのオレフィンの単
独重合体又はそれら2種以上の重合体混合物;エチレン
、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセンなどのオレ
フィンの2種以上の共重合体;および前記オレフィンの
1種又は2種以上とテトラフルオロエチレン、クロロト
リフルオロエチレンなどのハロゲン化オレフィンとの共
重合体などがあげられる。
Specific examples of polyolefins and copolymers of olefins and halogenated olefins include homopolymers of olefins such as polyethylene, polypropylene, and polybutylene, or mixtures of two or more thereof; ethylene, propylene, butene, and pentene. , copolymers of two or more olefins such as hexene; and copolymers of one or more of the above olefins with halogenated olefins such as tetrafluoroethylene and chlorotrifluoroethylene.

基材膜の孔は、種々の成形加工手段によって得ることが
できる。延伸法や、電子線照射後に化学処理するいわゆ
るエツチング法などにより得られる直孔貫通型の孔より
も、たとえば特公昭4〇−957号公報、特公昭47−
17460号公報および特公昭59−37292号公報
に示されたミクロ相分離法や混合抽出法などにより形成
される三次元網目構造からなる孔が好ましい。また、基
材膜の孔の大きさ、空孔率は、目的とする選択吸着性多
孔膜のそれよりもやや大きいものが採用される。
The pores in the base membrane can be obtained by various shaping techniques. For example, Japanese Patent Publication No. 40-957, Japanese Patent Publication No. 47-1982,
Pores having a three-dimensional network structure formed by the microphase separation method or mixed extraction method disclosed in Japanese Patent Publication No. 17460 and Japanese Patent Publication No. 59-37292 are preferred. In addition, the pore size and porosity of the base membrane are slightly larger than those of the target selectively adsorbent porous membrane.

基材膜の形状、大きさは、目的とする選択吸着性多孔膜
の要求にあわせて、平膜状、チューブ状、中空糸膜状の
なかから適当なものが選ばれる。
The shape and size of the base membrane are appropriately selected from among flat membranes, tubes, and hollow fiber membranes, depending on the requirements of the desired selective adsorption porous membrane.

本発明の選択吸着性多孔膜は、基材膜の表面及び孔の表
面に、中性ヒドロキシル基及びカルボキシル基が化学結
合されたものである。本発明中、たんに多孔膜といえば
、この「膜の表面および孔の表面に中性ヒドロキシル基
とカルボキシル基が化学結合された選択吸着性多孔膜」
をさす。
The selective adsorption porous membrane of the present invention has neutral hydroxyl groups and carboxyl groups chemically bonded to the surface of the base membrane and the surfaces of the pores. In the present invention, the term "selective adsorption porous membrane in which neutral hydroxyl groups and carboxyl groups are chemically bonded to the surface of the membrane and the surfaces of the pores" refers to the porous membrane.
point to

ここで、「膜の表面及び孔の表面」とは、膜の表面と、
膜内部の孔の表面のことをいう。
Here, "the surface of the membrane and the surface of the pores" refers to the surface of the membrane,
Refers to the surface of the pores inside the membrane.

中性ヒドロキシル基は、多孔膜1g当り0.1ミリ当量
以上結合されている。中性ヒドロキシル基とは、具体的
には、脂肪族系炭化水素等に直接結合した水酸基をいい
、ベンゼン核に直接結合したものを除く。中性ヒドロキ
シル基は、フィード液を変性させることなく、多孔膜へ
の有機物蛋白質の非特異的吸着を阻止するのに必要であ
り、基材膜への結合量もその抑制効果上決定される。し
かしながら、中性ヒドロキシル基が多孔膜1g当り0.
1ミリ当量未満しか結合されていない場合は、蛋白質の
非特異的吸着を充分に阻止することができない。一方中
性ヒドロキシル基が多すぎると孔を閉塞することがあり
、好ましくない。好ましくは、多孔膜1g当り0.1〜
20ミリ当量、さらに好ましくは多孔膜1g当り 0.
1〜10ミリ当量の範囲から選ばれる。
The neutral hydroxyl groups are bonded in an amount of 0.1 milliequivalent or more per gram of the porous membrane. Specifically, the neutral hydroxyl group refers to a hydroxyl group directly bonded to an aliphatic hydrocarbon or the like, excluding those directly bonded to a benzene nucleus. The neutral hydroxyl group is necessary to prevent non-specific adsorption of organic proteins to the porous membrane without denaturing the feed liquid, and the amount of the neutral hydroxyl group bound to the base membrane is determined by its suppressive effect. However, the number of neutral hydroxyl groups per gram of porous membrane is 0.
If less than 1 milliequivalent is bound, nonspecific adsorption of protein cannot be sufficiently prevented. On the other hand, if there are too many neutral hydroxyl groups, the pores may be blocked, which is not preferable. Preferably, 0.1 to 1 g of porous membrane
20 milliequivalents, more preferably 0.0 per gram of porous membrane.
It is selected from the range of 1 to 10 milliequivalents.

カルボキシル基は、必ずエーテル結合とメチレン鎖を介
して基材膜のポリマー骨格に化学的に結合している。エ
ーテル結合やメチレン鎖は化学的に安定であり、エステ
ル結合などを介した場合よりも耐酸性、耐アルカリ性等
にすぐれている。
The carboxyl group is always chemically bonded to the polymer skeleton of the base film via an ether bond and a methylene chain. Ether bonds and methylene chains are chemically stable and have better acid resistance, alkali resistance, etc. than ester bonds.

化学構造式で示される基であるが、本発明ではカルボキ
シル基から水素原子がとれて、マイナスの荷電をもった
一CO〇−のカルボキシレート基も含めてカルボキシル
基と呼ぶ。この両者は通常、下記の例のようにpHの変
化等によって容易に可逆的に相互に変化しうるものであ
り、両者の区別を厳密に行う必要はない。(@東京化学
同人発行「モリソンボイド有機化学(中)第3版JP7
26(1977)参照) カルボン酸    カルボキシレート カルボキシル基は多孔膜1g当り0.1ミリ当量以上で
なければ、ねらいとする機能が充分に発揮されない。し
かしながら、この発明で特定したカチオン交換基が多す
ぎると孔が閉塞することがあり、好ましくない。好まし
くは、カルボキシル基の量は、多孔膜1g当り0.1〜
20ミリ当量、さらに好ましくは多孔膜1g当り0.1
〜10ミリ当量の範囲から選ばれる。
Although it is a group represented by a chemical structural formula, in the present invention, a carboxyl group includes a negatively charged 1CO〇-carboxylate group in which a hydrogen atom is removed from a carboxyl group. Generally, these two substances can be easily and reversibly changed into each other by changes in pH, etc., as shown in the example below, and it is not necessary to strictly distinguish between the two substances. (@Tokyo Kagaku Doujin Publishing “Morrison Boyd Organic Chemistry (Middle) 3rd edition JP7
26 (1977)) Carboxylic acid carboxylate carboxyl groups must be present in an amount of 0.1 milliequivalent or more per 1 g of the porous membrane to fully exhibit the intended function. However, if there are too many cation exchange groups specified in this invention, the pores may become clogged, which is not preferable. Preferably, the amount of carboxyl groups is 0.1 to 1 g per 1 g of porous membrane.
20 milliequivalents, more preferably 0.1 per gram of porous membrane.
~10 milliequivalents.

中性ヒドロキシル基と、エーテル結合とメチレン鎖を介
したカルボキシル基は、同一の側鎖に含有されて基材膜
に結合されていてもよいし、別々の側鎖で基材膜に結合
されていてもよい。
The neutral hydroxyl group and the carboxyl group via an ether bond and a methylene chain may be contained in the same side chain and bonded to the base film, or may be bonded to the base film through separate side chains. You can.

ここで、それぞれの基の結合率は、膜のかなりマクロ的
な重量を基準にした値のことであり、例えば、膜表面の
一部、または膜内部の一部だけを対象とした値のことで
はない。多孔膜において基材膜の優れた機械的性質を保
持させるには、できるだけ孔の表面に、より優先的に前
記側基を反応付加(グラフト)させたほうが有利である
。従って、ここで言うそれぞれの基の結合率の意味は、
膜の全体にわたって平均的に加味測定された値を示して
おり、ご(微視的な観点での結合率を意味していない。
Here, the bonding rate of each group is a value based on the fairly macroscopic weight of the membrane, for example, a value that targets only a part of the membrane surface or a part of the inside of the membrane. isn't it. In order to maintain the excellent mechanical properties of the base membrane in a porous membrane, it is advantageous to reactively add (graft) the side groups to the surface of the pores as preferentially as possible. Therefore, the meaning of the bonding rate of each group here is:
The values shown are average values measured over the entire membrane, and do not represent the binding rate from a microscopic perspective.

中性ヒドロキシル基やカルボキシル基、さらにはエーテ
ル結合やメチレン鎖の検出は、赤外分光法(IR)や核
磁気共鳴分光法(NMR)等を用いて行うことができる
。(@東京化学同人発行「有機化合物のスペクトルによ
る同定法J  (1976)参照) なお、基材膜へ結合された中性ヒドロキシル基の定量は
、膜をピリジン溶媒中で無水酢酸と反応させ、消費した
無水酢酸の量または膜の重量増加量から求められる。
Detection of neutral hydroxyl groups, carboxyl groups, ether bonds, and methylene chains can be performed using infrared spectroscopy (IR), nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), or the like. (Refer to ``Spectral Identification Method J of Organic Compounds J (1976), published by @Tokyo Kagaku Dojin.) The neutral hydroxyl groups bonded to the base film can be quantified by reacting the membrane with acetic anhydride in a pyridine solvent, It is determined from the amount of acetic anhydride used or the weight increase of the membrane.

また、基材膜へ結合されたカルボキシル基の定量は、カ
ルボキシル基は弱酸性基であるから、従来公知の、例え
ば、■化学工業社発行「増補実用イオン交換J  (1
984)  167〜174頁に記載の弱酸性基の定量
方法(弱酸性陽イオン交換樹脂のイオン交換容量の定量
方法)と同じようにして、滴定法で行なうことができる
。即ち、その概略を示せば、■膜を酸水溶液中に入れて
カルボキシル基を全て−COOH型にしておき、■膜を
純水で洗浄して余分の酸を洗い出し、■膜をアルカリ水
溶液中、例えば水酸化ナトリウム水溶液中に入れてカル
ボキシル基と COOH+ N ao H→COON a+ Ht O
なる反応を起こさせる。そしてこの反応で消費された水
酸化ナトリウム水溶液中の水酸化ナトリウムの量を、酸
による水酸化ナトリウム水溶液の中和滴定で求めること
により、カルボキシル基の量を知ることができる。
In addition, since carboxyl groups are weakly acidic groups, the amount of carboxyl groups bonded to the base membrane can be determined using conventional methods such as ``Augmented Practical Ion Exchange J (1), published by Kagaku Kogyo Co., Ltd.
984) It can be carried out by a titration method in the same manner as the method for quantifying weakly acidic groups (method for quantifying ion exchange capacity of weakly acidic cation exchange resin) described on pages 167 to 174. That is, to give an outline of the process, 1) place the membrane in an aqueous acid solution and change all the carboxyl groups to -COOH type, 2) wash the membrane with pure water to remove excess acid, 2) place the membrane in an aqueous alkaline solution, For example, in a sodium hydroxide aqueous solution, the carboxyl group and COOH+ N ao H → COON a+ Ht O
cause a reaction. The amount of carboxyl groups can be determined by determining the amount of sodium hydroxide in the aqueous sodium hydroxide solution consumed in this reaction by neutralization titration of the aqueous sodium hydroxide solution with an acid.

本発明のカチオン選択吸着性多孔膜は、平均孔径が0.
01〜5μの範囲にあることが、カチオン吸着速度と液
の透過速度の点で好ましい。さらに好ましくは0.01
〜1μの範囲がよい。
The cation selective adsorption porous membrane of the present invention has an average pore diameter of 0.
It is preferable that the particle diameter is in the range of 0.01 to 5.mu. from the viewpoint of cation adsorption rate and liquid permeation rate. More preferably 0.01
A range of ~1μ is preferable.

ここで平均孔径とは、ASTMF 316−70に記載
されている方法による値を示しており、通常エアーフロ
ー法と呼ばれ、空気圧を変えて乾燥膜と湿潤膜の空気透
過流束を測定し、その比から求めるものである。
The average pore diameter here refers to the value obtained by the method described in ASTM F 316-70, which is usually called the air flow method, in which the air permeation flux of dry membranes and wet membranes is measured by changing the air pressure. It is determined from that ratio.

空孔率は20〜90%の範囲にあることが好ましく、5
0〜90%の範囲がさらに好ましい。ここで空孔率とは
、あらかじめ多孔膜を水等の液体に浸漬し、そののち乾
燥されて、その前後の重量変化から′測定したものであ
る。
The porosity is preferably in the range of 20 to 90%, and 5
A range of 0 to 90% is more preferred. Here, the porosity is measured by immersing the porous membrane in a liquid such as water in advance, then drying it, and measuring the weight change before and after that.

空孔率が本発明の範囲以外においては、それぞれ透過速
度、機械的性質等の点で好ましくない。
If the porosity is outside the range of the present invention, it is not preferable in terms of permeation rate, mechanical properties, etc.

多孔膜の形状は、平膜状、チューブ状、中空糸膜状のい
ずれでもよいが、特に本発明の目的には、内径0.05
〜lOM、厚さ0.05〜51)Imの形状を有する中
空糸条のものを用いるのが効率上好ましい。
The shape of the porous membrane may be a flat membrane, a tube, or a hollow fiber membrane, but particularly for the purpose of the present invention, an inner diameter of 0.05
From the viewpoint of efficiency, it is preferable to use a hollow fiber having a shape of ~lOM and a thickness of 0.05 to 51) Im.

前記本発明の選択吸着性多孔膜は種々の方法で製造する
ことが出来るが、反応の制御及び経済性の点で有利な1
つの方法は、ポリオレフィン又はオレフィンとハロゲン
化オレフィンとの共重合体からなる基材膜に電離性放射
線を照射した後、気相中で酢酸ビニルをグラフトし、そ
の後、ケン化反応によってグラフトした側鎖を化学的に
変性させ、その後、置換基として少なくとも1つ以上の
ハロゲン基を有する脂肪族カルボン酸を反応させること
を特徴とする方法である。
The selective adsorption porous membrane of the present invention can be produced by various methods, but one method is advantageous in terms of reaction control and economical efficiency.
One method is to irradiate a base film made of polyolefin or a copolymer of olefin and halogenated olefin with ionizing radiation, then graft vinyl acetate in the gas phase, and then use a saponification reaction to graft the grafted side chains. This method is characterized by chemically modifying the compound and then reacting it with an aliphatic carboxylic acid having at least one halogen group as a substituent.

基材膜への電離性放射線の照射は、通常真空中または不
活性ガス中で行われる。電離性放射線としては、電子線
またはγ線が好ましく用いられる。
Irradiation of the base film with ionizing radiation is usually performed in vacuum or in an inert gas. As the ionizing radiation, electron beams or gamma rays are preferably used.

ついで、基材膜へ酢酸ビニルを気相中でグラフトし、基
材膜の表面および孔の表面にポリ酢酸ビニルを結合させ
る。
Next, vinyl acetate is grafted onto the base film in a gas phase to bond polyvinyl acetate to the surface of the base film and the surfaces of the pores.

グラフトされたポリ酢酸ビニルをケン化し、ポリビニル
アルコールに変性させるが、ケン化は通常のケン化反応
により行う。
The grafted polyvinyl acetate is saponified and modified into polyvinyl alcohol, and the saponification is carried out by a normal saponification reaction.

つぎに、置換基として少なくとも1つ以上のハロゲン基
を有する脂肪族カルボン酸と反応させる。
Next, it is reacted with an aliphatic carboxylic acid having at least one halogen group as a substituent.

この脂肪族カルボン酸としては、モノクロロ酢酸、ジク
ロロ酢酸、トリクロロ酢酸、モノブロモ酢酸、モノヨー
ド酢酸、モノブロモプロピオン酸、ジブロモプロピオン
酸、ブロモコハク酸、ジブロモコハク酸やこれらのアル
カリ金属塩など、市販の試薬を用いることができる。 
この反応は、通常、用いる脂肪族カルボン酸を溶解させ
つる溶媒中で行うことができる。また、この反応はアル
カリの存在下で進みやすく、水酸化ナトリウムや水酸化
カリウムなどのアルカリを必要に応じて加えることがで
きる。
As the aliphatic carboxylic acid, commercially available reagents such as monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, monobromoacetic acid, monoiodoacetic acid, monobromopropionic acid, dibromopropionic acid, bromosuccinic acid, dibromosuccinic acid, and their alkali metal salts can be used. Can be used.
This reaction can usually be carried out in a solvent that dissolves the aliphatic carboxylic acid used. Further, this reaction tends to proceed in the presence of an alkali, and an alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be added as necessary.

好ましい反応の例としては、10重量パーセントないし
飽和のモノクロロ酢酸水溶液に含浸されたポリビニルア
ルコールグラフト多孔質膜を、この膜に含浸されている
モノクロロ酢酸の全重量の2分の1以上の重量の水酸化
ナトリウムを含む水溶液中へ入れ、30〜100°Cで
数分ないし12時間反応させる。この反応工程を繰り返
すことにより、膜へのカルボキシル基の導入量を増すこ
ともできる。
As an example of a preferred reaction, a polyvinyl alcohol grafted porous membrane impregnated with a 10 weight percent to saturated aqueous monochloroacetic acid solution is treated with water in an amount equal to or more than half the total weight of the monochloroacetic acid impregnated into the membrane. Pour into an aqueous solution containing sodium oxide and react at 30 to 100°C for several minutes to 12 hours. By repeating this reaction step, the amount of carboxyl groups introduced into the membrane can be increased.

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説
明する。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

実施例1 微粉珪酸にプシルVN3LP) 22゜1重量部、ジオ
クチルフタレート(DOP) 55.4重量部、ポリエ
チレン樹脂粉末[旭化成5H−800グレード]22.
5重量部の組成物を予備混合した後、30 ミI) 2
軸押出し機内で内径1.9mm、厚み0.60mmの中
空糸状に押出した後、1,1.1〜トリクロルエタン〔
クロロセンVG(商品名)〕中に60分間浸漬し、DO
Pを抽出した。さらに温度60℃の苛性ソーダ40%水
溶液中に約20分間浸漬して微粉珪酸を抽出した後、水
洗、乾燥した。
Example 1 Finely powdered silicic acid, Psil VN3LP) 22° 1 part by weight, dioctyl phthalate (DOP) 55.4 parts by weight, polyethylene resin powder [Asahi Kasei 5H-800 grade] 22.
After premixing 5 parts by weight of the composition, 30 mI) 2
After extruding into hollow fibers with an inner diameter of 1.9 mm and a thickness of 0.60 mm in a axial extruder, 1,1.1~trichloroethane [
chlorocene VG (trade name)] for 60 minutes, and then
P was extracted. Further, it was immersed in a 40% aqueous solution of caustic soda at a temperature of 60° C. for about 20 minutes to extract fine powder silicic acid, followed by washing with water and drying.

得られた多孔質膜 に電子加速器(加圧電圧1.5 M
ev 、電子線電流1 mA)を用いて窒素雰囲気下で
電子線を20 Mrad照射した後、気相中で酢酸ビニ
ルをグラフトした。
The obtained porous membrane was subjected to an electron accelerator (pressure voltage: 1.5 M).
After irradiation with an electron beam of 20 Mrad in a nitrogen atmosphere using an electron beam current of 1 mA), vinyl acetate was grafted in the gas phase.

次に、前記グラフト多孔質膜をINカセイソーダで80
℃で10時間反応させ、完全に反応が終了していること
を重量の減少で確認した。
Next, the grafted porous membrane was treated with IN caustic soda for 80 minutes.
The reaction was carried out at ℃ for 10 hours, and complete reaction was confirmed by a decrease in weight.

このようにして得られたポリビニルアルコールグラフト
多孔質膜の中性ヒドロキシル基含有量は、ポリビニルア
ルコールグラフト多孔質膜tg当り5.2ミリ当量であ
った。
The neutral hydroxyl group content of the polyvinyl alcohol grafted porous membrane thus obtained was 5.2 milliequivalents per tg of the polyvinyl alcohol grafted porous membrane.

このポリビニルアルコールグラフト多孔質膜50gを7
5重量パーセントのモノクロロ酢酸水溶液700g中に
室温で約30分間浸漬した。次いで膜をモノクロロ酢酸
水溶液中から引き上げ、直ちに別途用意しておいた、9
0℃の50重量パーセントの水酸化ナトリウム水溶液1
000g中へ投入した。90〜100℃にて約20分間
反応させた後、水洗した。得られた多孔膜の、多孔膜1
g当りの中性ヒドロキシル基結合量は4.6ミリ当量、
カルボキシル基結合量は0.4ミリ当量、空孔率は70
%、平均孔径は0.35μmであった。
50g of this polyvinyl alcohol grafted porous membrane
It was immersed in 700 g of a 5 weight percent monochloroacetic acid aqueous solution at room temperature for about 30 minutes. Next, the membrane was pulled out of the monochloroacetic acid aqueous solution and immediately prepared separately, 9.
50% by weight aqueous sodium hydroxide solution at 0°C 1
000g. After reacting at 90 to 100°C for about 20 minutes, it was washed with water. Porous membrane 1 of the obtained porous membrane
The amount of neutral hydroxyl group bonded per g is 4.6 milliequivalents,
The amount of carboxyl group bonded is 0.4 milliequivalent, the porosity is 70
%, and the average pore size was 0.35 μm.

実施例2 実施例1で得られた多孔膜50gを、再び75重量パー
セントのモノクロロ酢酸水溶液700g中に室温で約3
0分間浸漬した。次いでこの膜をモノクロロ酢酸水溶液
中から引き上げ、ただちに別途用意しておいた90℃の
50重量パーセントの水酸化ナトリウム水溶液1. O
OOg中へ投入した。
Example 2 50 g of the porous membrane obtained in Example 1 was again added to 700 g of a 75 weight percent monochloroacetic acid aqueous solution at room temperature for about 30 g.
It was immersed for 0 minutes. Next, this membrane was pulled out of the monochloroacetic acid aqueous solution and immediately added to a separately prepared 50% by weight aqueous sodium hydroxide solution at 90°C. O
It was poured into OOg.

90〜100℃にて約20分間反応させた後、水洗した
。得られた多孔膜の、多孔膜1g当りの中性ヒドロキシ
ル基結合量は3.9ミリ当量、カルボキシル基結合量は
0.8ミリ当量、空孔率は70%、平均孔径は0.35
μmであった。
After reacting at 90 to 100°C for about 20 minutes, it was washed with water. The amount of neutral hydroxyl groups bound per 1 g of porous membrane of the obtained porous membrane was 3.9 milliequivalents, the amount of carboxyl groups bound was 0.8 milliequivalents, the porosity was 70%, and the average pore diameter was 0.35.
It was μm.

このカチオン選択吸着性多孔膜を用いて、膜面積1rr
rのモジュールを作製し、チトクローム0600 pp
mを含む液(pH8,4)を20f/hr・rr?の速
度で濾過した。20分間濾過したときのが液中のチトク
ロームCの濃度は0.51)I)mであった。
Using this cation selective adsorption porous membrane, the membrane area is 1rr.
Create a module of r and cytochrome 0600 pp
20f/hr・rr? filtered at a speed of The concentration of cytochrome C in the solution after filtration for 20 minutes was 0.51)I)m.

こうして1時間濾過したのち、モジュール内の液を抜い
た。pH14のアルカリ性水溶液を上記モジュ−ル供給
し、炉液を採取した。炉液中に回収されたチトクローム
Cの量は、モジュール中に吸着されていたと計算される
量の96%であった。
After filtration in this manner for 1 hour, the liquid in the module was drained. An alkaline aqueous solution with a pH of 14 was supplied to the module, and the furnace liquid was collected. The amount of cytochrome C recovered in the furnace fluid was 96% of the amount calculated to have been adsorbed in the module.

また、上記モジュールをpH14のアルカリ性水溶液で
洗浄した後、前記と同じ条件でチトクロームC溶液(p
H8,4)の濾過を行なったところ、炉液中のチトクロ
ームCの濃度は0.6ppmであり、アルカリ水洗後も
有効に吸着効果が働いていることがわかる。
In addition, after washing the above module with an alkaline aqueous solution of pH 14, a cytochrome C solution (p
When H8,4) was filtered, the concentration of cytochrome C in the furnace liquid was 0.6 ppm, indicating that the adsorption effect was effective even after washing with alkaline water.

なお、同様な操作を1001回繰り返した後も、吸着効
果は実質的にほとんど変わらなかった。
Note that even after repeating the same operation 1001 times, the adsorption effect remained virtually unchanged.

比較例 実施例1および2のカチオン選択吸着性多孔膜を製造す
る途中で得られるポリビニルアルコールグラフト多孔質
膜(中性ヒドロキシル基結合量は、ポリビニルアルコー
ルグラフト多孔質膜1g当り5.2ミlJ当量、空孔率
70%、平均孔径0.37μ)を用いて、膜面積1Mの
モジュールを作製した。)このモジュールを用いて、実
施例2と同条件でチトクロームCを含む液を濾過したと
ころ、炉液中のチトクロームCの濃度は597 ppm
であった。
Comparative Example The polyvinyl alcohol grafted porous membrane obtained during the production of the cation selective adsorption porous membrane of Examples 1 and 2 (the amount of neutral hydroxyl groups bonded is 5.2 ml J equivalent per 1 g of the polyvinyl alcohol grafted porous membrane). , a porosity of 70%, and an average pore diameter of 0.37μ), a module with a membrane area of 1M was produced. ) When a liquid containing cytochrome C was filtered using this module under the same conditions as in Example 2, the concentration of cytochrome C in the furnace liquid was 597 ppm.
Met.

また、実施例2と同条件で膜をアルカリ水洗したのち、
再び実施例2と同条件でチトクロームCを含む液を濾過
したところ、炉液中のチトクロームCの濃度は595 
ppmであった。比較例膜の非吸着効果はアルカリ洗浄
後も実質的にほとんど変わらなかった。
In addition, after washing the membrane with alkaline water under the same conditions as in Example 2,
When the liquid containing cytochrome C was filtered again under the same conditions as in Example 2, the concentration of cytochrome C in the furnace liquid was 595.
It was ppm. The non-adsorption effect of the comparative membrane remained virtually unchanged even after alkaline cleaning.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の多孔膜は特定成分の吸着膜として、醗酵・製薬
工業界、一般工業用水の液中から特定のカチオン成分(
蛋白質、アミノ酸などの有機成分を含む)を吸着・除去
する、あるいは吸着・精製回収する用途によって従来の
工業用膜に見られなかった効果を発揮することが可能で
あって、その利益もはかりしれない。
The porous membrane of the present invention can be used as a specific component adsorption membrane to absorb specific cation components (
Depending on the application, such as adsorption and removal, or adsorption and purification and recovery of organic components (including organic components such as proteins and amino acids), it is possible to exhibit effects not seen in conventional industrial membranes, and the benefits are also immeasurable. do not have.

特許出願人 旭化成工業株式会社Patent applicant: Asahi Kasei Industries, Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ポリオレフィン、またはオレフィンとハロゲン化
オレフィンの共重合体からなる基材膜の膜表面および孔
の表面に、多孔膜1g当り0.1ミリ当量以上の中性ヒ
ドロキシル基と、エーテル結合およびメチレン鎖を介し
て多孔膜1g当り0.1ミリ当量以上のカルボキシル基
が化学結合されている平均孔径0.01〜5μ、空孔率
20〜90%であるカチオン選択吸着性多孔膜
(1) Neutral hydroxyl groups of 0.1 milliequivalent or more per 1 g of porous membrane, ether bonds, and methylene A cation-selective adsorption porous membrane with an average pore diameter of 0.01-5μ and a porosity of 20-90%, in which 0.1 milliequivalent or more carboxyl groups are chemically bonded per gram of porous membrane through chains.
(2)多孔膜が内径0.1〜10mm、厚さ0.05〜
5mmの中空糸状である請求項1記載の選択吸着性多孔
(2) The porous membrane has an inner diameter of 0.1-10 mm and a thickness of 0.05-10 mm.
The selective adsorption porous membrane according to claim 1, which has a hollow fiber shape of 5 mm.
(3)ポリオレフィン、またはオレフィンとハロゲン化
オレフィンの共重合体からなる基材膜に、電離性放射線
を照射したのち気相中で酢酸ビニルをグラフトし、グラ
フトされたポリ酢酸ビニルをケン化してポリビニルアル
コールへ変性させたのちに、置換基として少なくとも1
つ以上のハロゲン基を有する脂肪族カルボン酸を反応さ
せることを特徴とする、中性ヒドロキシル基と、エーテ
ル結合とメチレン鎖を介したカルボキシル基とを有する
カチオン選択吸着性多孔膜の製造方法
(3) After irradiating a base film made of polyolefin or a copolymer of olefin and halogenated olefin with ionizing radiation, vinyl acetate is grafted in the gas phase, and the grafted polyvinyl acetate is saponified to form polyvinyl acetate. After denaturation to alcohol, at least one substituent
A method for producing a cation-selective adsorption porous membrane having a neutral hydroxyl group and a carboxyl group via an ether bond and a methylene chain, the method comprising reacting an aliphatic carboxylic acid having three or more halogen groups.
(4)基材膜が三次元網目構造を有し、膜形状が内径0
.1〜10mm、厚さ0.05〜5mmの中空糸状であ
る請求項3記載の選択吸着性多孔膜の製造方法
(4) The base film has a three-dimensional network structure, and the film shape has an inner diameter of 0.
.. 4. The method for producing a selective adsorption porous membrane according to claim 3, wherein the membrane has a hollow fiber shape of 1 to 10 mm and a thickness of 0.05 to 5 mm.
JP1041824A 1988-06-13 1989-02-23 Cation selective adsorptive cellular membrane and production thereof Pending JPH02222424A (en)

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CA000601656A CA1314666C (en) 1988-06-13 1989-06-02 Selectively ion-adsorptive, porous membrane
US07/363,939 US5064866A (en) 1988-06-13 1989-06-09 Selectively ion-adsorptive, porous membrane having side chains containing both a neutral hydroxyl group and an ion exchange group
DE89110489T DE68908617T2 (en) 1988-06-13 1989-06-09 Selectively ion-adsorbing, porous membrane.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2006025352A1 (en) * 2004-08-30 2008-05-08 東レ株式会社 Fractionation device

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