JPH02229534A - 水選択透過性加水分解膜 - Google Patents

水選択透過性加水分解膜

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JPH02229534A
JPH02229534A JP30336887A JP30336887A JPH02229534A JP H02229534 A JPH02229534 A JP H02229534A JP 30336887 A JP30336887 A JP 30336887A JP 30336887 A JP30336887 A JP 30336887A JP H02229534 A JPH02229534 A JP H02229534A
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water
permeation
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Michio Tsuyumoto
美智男 露本
Yasushi Maeda
恭志 前田
Hiroki Karakane
博樹 唐金
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TSUUSHIYOUSANGIYOUSHIYOU KISO SANGIYOUKIYOKUCHIYOU
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TSUUSHIYOUSANGIYOUSHIYOU KISO SANGIYOUKIYOKUCHIYOU
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  • Artificial Filaments (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

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】 〔技術分野〕 本発明は浸透気化法、又は蒸気透過法による水選択透過
膜だけでなく、逆浸透や空気の除湿膜といウた、広範囲
な水選択透過膜に関するものである。また、膜形聾は平
膜、中空糸膜、ヂューブ膜等のいずれでもよく、用途に
よって任意に決めることができる。
〔・従来技術および問題点〕
膜を用いての低濃度有機物水溶液の濃縮に関しては、逆
浸透法が実用化されてきた。しかしながら、逆浸透法は
分離液の浸透圧以上の圧力を分離膜に加える必要がある
ため、浸透圧が高くなる高濃度水溶液に対しては適用不
可能であり、従って分離できる溶液の濃度に限界がある
。これに対して、浸透圧の影響を受けない分離法である
浸透気化法及び蒸気透過法が新しい分離法として脚光を
分離物質を気体状で膜透過させる方法であり、蒸気透過
法とは、膜の一次側への供給が混合蒸気である点が浸透
気化法と異なるものである。膜透過物質は、透過蒸気を
冷却、凝縮することによって採取することができる。浸
透気化法についてはこれまでに多くの研究例が報告され
ている。例えば、米国特許3,750,735及び米国
特許4,067,805には、活性アニオン基を有した
ポリマーによる存機物/水の分離の例があり、米国特許
2,953,502及び米国特許3,035,060に
は、それぞれセルロースアセテート膜及びポリビニルア
ルコール模を用いたエタノール/水の分離例がある。ま
た、日本においても、特開昭59−109,204号に
セルロースアセテート膜及びポリビニルアルコール膜、
特開昭59−55,305号にボリエチレンイミン系架
橋膜がある。しかしながら、これら特許に記載された膜
が発現する分離性能、とりわけ透過速度が低く、実用性
に又は、アルカリによる解重合、菌による分解など、天
然の高分子化合物に不可避の問題が潜在し、耐久性、耐
薬品性などは期待できない。また、透過速度、分離係数
が共に優れた膜としては、カルボキシル基を有する素材
を主成分とした特願昭62=011337や特願昭62
−165285等が挙げられる。しかしながら、これら
例示した特許の多くは、実用化するに際して、透過速度
を高めるためにコーティング等の薄膜化の技術が必要と
されるが、微粒子その他の不純物等に起因するディフェ
クトやコート層の割れの問題等のために実際に実施する
ことは困難であった。
本発明の目的は、コーティング等の薄膜化の技術を用い
ずに加水分解という容易な化学的処理によって充分な耐
久性と優れた透過速度及び分離係数を有する水選択透過
性分離膜を得ることにある。
本発明でいう透過速度とは、単位膜面積・単位気体中の
水と有機物との比である。すなわち、a ”= (X 
/Y ) /(X /Y )rテア6。ココテ、X,Y
yp は2成分系での水及び有機物のそれぞれの組成を、また
p及びrは、それぞれ透過及び供給を表わす。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、上記の欠点を解決するために鋭意研究し
た結果、膜素材を加水分解することにより優れた性能を
有する水選択透過膜を見出した。
即ち、本発明は、膜が、加水分解によってカルボキシル
基を生成する素材を主成分とし、該素材中の少な《とも
一部が加水分解により生じたカルボキシル基を有してい
ることを特徴とする水選択透過性加水分解膜に関するも
のである。ここで該素材は、他の素材とのブレンド物ま
たは共重合物であっても差し支えないし、また、架橋さ
れていても模形tI!l.維持の点から好ましいことは
明らかである。膜素材の具体的な例としては、ポリアク
リロ””: ”V/X重 C代表的な方法としては、素材′を製膜した後、酸ま一
一二一 たけアルカリ性溶液に浸漬する方法が挙げられる。
このなかでも特に、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム
、水酸化バリウム等のアルカリ性溶液に浸漬する方法力
で、その加水分解速度と膜形態維持のバランスからいっ
て好ましい。加水分解の度合は、膜素材の種類や、ブレ
ンド物、共重合物、又は、架橋処理物であるなしによっ
ても異なるが、用いる酸、アルカリの種類、濃度、処理
時間によってそれぞれ適度な加水分解度にすることがで
きる。
膜素材を全て加水分解することは、素材により異なるが
、水溶性のゲル状物に変換されてしまうことが多いので
好ましくない。また、加水分解の割合が少ないと分離機
能が低いので好ましくない。
また、膜表面のみを処理液と接触させて加水分解するだ
けでも本発明の目的は達成される。
また、ポリアクリロニトリルのアルカリ性溶液による加
水分解の反応経路については、およそ次↓OH− 加水分解処理を終了すればよい。
適度に加水分解した膜は、カルボキシル基が処理液に応
じて酸型、種々の金属塩型、アミン塩型等の状態となり
、そのままでも水選択透過膜として使用できるが、カチ
オン性ポリマーとポリイオンコンプレックス化する方が
、膜性能の向上及び安定性の面から好ましい。カチオン
性ポリマーの具体的な例としては、ボリエチレンイミン
、ボリアリルアミン、ポリビニルピリジン、主鎖に第4
級アンモニウム塩を含゛むアイオネン型ポリマー等が代
表的である。また、ポリイオンコンプレックス化は、こ
れらの溶液に浸漬するだけで容易に達成される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、従来から市販されている逆浸透膜、限
外f過膜、精密f過膜等をそのまま用いることができ、
高度な技術を要求されるコーティング手段を用いなくて
も、酸又はアルカリ水溶液と生産性が悪くなることや、
クリーンルーム等の特別な施設への投資や維持管理の問
題が生じるが、本発明では、通常の装置で一度に大量に
処理することができるので製造コスト面からも非常に有
利である。本発明による水選択透過性加水分解膜は、浸
透気化法により優れた水選択透過性を示し、種々の有機
物混合溶液からの脱水に使用可能なことはもとより、そ
の特性を生かし蒸気透過、透析、逆浸透、空気の除湿と
いった広範な用途に用いることができる。
〔実施例〕
次に実施例によってこの発明をさらに具体的に説明する
実施例l ポリアクリロニトリル製逆浸透膜であるソルロツクス(
住友化学工業(株)製)を、IN−NaOH水溶液中に
80℃で13分間浸漬して加水分解した。加水実施例2 実施例1で加水分解した膜を、後記の構造を有するアイ
オネン型ポリカチ才ンP C A−107の水溶液中に
1夜浸漬してポリイオンコンプレックス化した。この膜
を実施例lと同条件で水選択透過性を評価した結果、透
過速度0.81kg/m”・hr,分離係数850であ
った。
比較例l ソルロックス膜を、加水分解せずにそのまま用いて、実
施例1と同条件で、水選択透過性を評価した結果、透過
速度4.0kg/m” @ hr、分解係数2.8であ
った。透過速度は大きいものの、ほとんど水゛ソルロツ
クス膜を、IN−NaOH水溶液中に80℃で60分間
浸漬して加水分解した。この膜は、過剰にポリアクリル
酸ナトリウムに変換されており、ゲル状物となり膜形態
が壊れていた。
実施例3 ポリアクリロニトリル(DuPont社製)をN,Nー
ジメチルホルムアミドに重量比で1+9の割合で溶解し
たドープを用いて、ポリエステル製織布上に流延厚み2
50μmでキャストした。キャスト後、直ちに水中に浸
漬して凝固させ、ポリアクリロニトリル製平膜を得た。
この膜を、IN−NaOH水溶液中に80℃で24分間
浸漬して加水分解した。加水分解後、膜中の過剰のアル
カリを水で洗浄し、アイオネン型ボリカチオンP C 
A−107の水溶液中に1夜浸漬してポリイオンコンプ
レ)クス化した。実施例lと同条件で水選択透過性を評
価した結果、透過速度0.94kg/tn” ・hr,
分解係数1480であった。
過性を評価した結果、水/エタノールに対してほとんど
分離性能を有していなかった。
実施例4 ポリアクリロニトリル系限外t過膜であるDUY平WA
(ダイセル化学工業社製、ポリアクリロニトリル含有量
約7割)を、IN−NaOH水溶液中に78〜85℃で
30分間浸漬して加水分解した。加水分解後、膜中の過
剰のアルカリを水で洗浄した後、実施例1と同条件で、
水選択透過性を評価した結果、透過速度1.0kg/m
”・hr、分離係数40であった。
比較例4 DUY平膜を加水分解せずに、そのまま用いて、実施例
lと同条件で水選択透過性を評価した結果、この膜は水
/エタノールに対してほとんど分離性能を有していなか
った。
比較例5 DUY平膜を、IN−NaOH水溶液中に78〜85ゲ
ル状物となり膜形態が壊れていた。
実施例5 実施例4で加水分解した膜を、アイオネン型ポリカチオ
ンP C A−107の水溶液中に1夜浸漬してポリイ
オンコンプレックス化した。この膜を実施例lと同条件
で水選択透過性を評価した結果、透過速度1.0kg/
m”−hr、分離係数540であった。
実施例6 DUY平膜を、0.IN −B a(O H )t水溶
液中に78〜85℃で150分間浸漬して加水分解した
。加水分解後、膜中の過剰のアルカリを水で洗浄したの
ち、アイオネン型ポリカチオンP C A−107の水
溶液中に1夜浸漬してポリイオンコンプレックス化した
この膜を実施例1と同条件で、水選択透過性を評価した
結果、透過速度0.7kg/m”−hr,分離係数19
0であった。
特許出願人  通商産業省基礎産業局長手続補正書(自
発) 昭和63年/0月31日

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)膜が、加水分解によってカルボキシル基を生成す
    る素材を主成分とし、該素材中の一部が加水分解により
    生じたカルボキシル基を有していることを特徴とする水
    選択透過性加水分解膜。
  2. (2)素材が、ポリアクリロニトリル系高分子であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の水選択透過
    性加水分解膜。
  3. (3)加水分解により生じたカルボキシル基を有してい
    る素材が、カチオン系ポリマーとポリイオンコンプレッ
    クスを形成していることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項、又は、第2項記載の水選択透過性加水分解膜。
  4. (4)膜が、加水分解によってカルボキシル基を生成す
    る素材を主成分とし、該素材中の一部が加水分解により
    生じたカルボキシル基を有していることを特徴とする水
    選択透過性加水分解膜を製造するに際し、該素材をアル
    カリ性溶液に浸漬して加水分解することを特徴とする水
    選択透過性加水分解膜の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114150435A (zh) * 2021-12-06 2022-03-08 东北林业大学 一种静电纺纳米复合纤维膜及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61125409A (ja) * 1984-11-20 1986-06-13 Mitsubishi Rayon Co Ltd 多孔質ポリオレフィン中空糸の親水化方法

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