JPH0235921A - Pervaporation process for organic substance water solution - Google Patents

Pervaporation process for organic substance water solution

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JPH0235921A
JPH0235921A JP18451688A JP18451688A JPH0235921A JP H0235921 A JPH0235921 A JP H0235921A JP 18451688 A JP18451688 A JP 18451688A JP 18451688 A JP18451688 A JP 18451688A JP H0235921 A JPH0235921 A JP H0235921A
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separation
separation membrane
aromatic
organic
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中谷 政之
Yoshiyuki Sumiyama
住山 芳行
Yoshihiro Kusuki
楠木 喜博
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Abstract

PURPOSE:To separate water efficiently and selectively from organic substance water solution by using an unsymmetrical separation membrane formed with tetracarboxylic acid component and aromatic polyimide made from aromatic diamine component. CONSTITUTION:Tetracarboxylic acid component composed of biphenyl tetracarboxylic acid group as main component and aromatic diamine component containing an aromatic diamine compound, 80% or more of the whole diamine component, represented by the formula II and III (R1, R2=H or CH3), are used. Said components are polymerized and imdated in organic solvent in the presence of an imidating agent at the high or low temperature, to prepare aromatic polyimide in the formula I (a bivalent residual radical of R = diamine compound after removing amino). Said polyimide is included in the ratio of 80% or more at repeating unit. An unsymmerical separation membrane thus manufactured permeation vaporizes water out of organic water solution.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ビフェニルテトラカルボン酸類を主成分と
するテトラカルボン酸成分と特定の芳香族ジアミン化合
物を含有する芳香族ジアミン成分とから得られた芳香族
ポリイミドで形成されている非対称性分離膜(例えば、
平膜、又は中空糸膜なと)を使用して、有機物水溶液を
前記非対称性分離膜に直接に接触させて浸透気化させる
浸透気化法(パーベイバレージョン法)で、有機水溶液
から水分を除去して、有機物を濃縮したり、分離したり
する分離方法に係わる。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is directed to a tetracarboxylic acid component containing biphenyltetracarboxylic acids as a main component and an aromatic diamine component containing a specific aromatic diamine compound. Asymmetric separation membranes made of aromatic polyimide (e.g.
Water is removed from the organic aqueous solution using a pervaporation method (pervaporation method) in which the organic aqueous solution is brought into direct contact with the asymmetric separation membrane and permeabilized using a flat membrane or hollow fiber membrane. It relates to separation methods for concentrating and separating organic substances.

〔従来技術の説明] 従来、有機物水溶液を有機物と水分と分離する方法とし
て、蒸留法が知られている。しかし、蒸留法では、共沸
混合物、あるいは近沸点混合物、熱で化学変化を起こし
易い有機物を分離することは、極めて困難であった。
[Description of Prior Art] Distillation is conventionally known as a method for separating an organic matter aqueous solution into organic matter and water. However, with the distillation method, it is extremely difficult to separate azeotropic mixtures, near-boiling point mixtures, and organic substances that are susceptible to chemical changes due to heat.

これらの問題点を解決するために、分離膜を用いて分離
する方法が研究されている。分離膜を用いて有機物水溶
液を濃縮、分離する方法において、一部の低濃度の有機
物水溶液の濃縮に対しては、有機物水溶液を分離膜と接
触させて特定の液状成分を浸透圧の差で選択的に透過さ
せる逆浸透法が用いられてきた。しかしながら、逆浸透
法は分離液の浸透圧以上の圧力を加える必要があるため
に、浸透圧が高くなる高濃度の有機物水溶液について適
用できないのであり、従って分離可能な有機物水溶液の
濃度範囲に限界がある。
In order to solve these problems, separation methods using separation membranes are being researched. In the method of concentrating and separating organic substance aqueous solutions using a separation membrane, for concentrating some low-concentration organic substance aqueous solutions, the organic substance aqueous solution is brought into contact with the separation membrane and specific liquid components are selected by the difference in osmotic pressure. Reverse osmosis has been used to penetrate the membrane. However, the reverse osmosis method cannot be applied to high-concentration aqueous organic matter solutions where the osmotic pressure is high because it is necessary to apply a pressure higher than the osmotic pressure of the separation liquid.Therefore, there is a limit to the concentration range of organic matter aqueous solutions that can be separated. be.

これに対して、浸透圧の影響を受けない分離法として、
浸透気化法(バーベーパレイジョン法)が、新しい分離
膜使用の分離法として、注目されつつある。この浸透気
化法は、分離膜の一方の側に、分離されるべき有機水溶
液を液状のままで供給し、分離膜の供給側と接触させ、
分離膜の他方の側を真空又は減圧状態となし、その結果
、分離膜の供給側から他方の側(透過側)へ選択的に透
過する物質(水分など)を気体状で取り出し、有機物水
溶液を濃縮したり、有機物と水分などとを分離する方法
である。
On the other hand, as a separation method that is not affected by osmotic pressure,
The pervaporation method is attracting attention as a new separation method using separation membranes. In this pervaporation method, the organic aqueous solution to be separated is supplied in liquid form to one side of the separation membrane, and brought into contact with the supply side of the separation membrane.
The other side of the separation membrane is placed in a vacuum or reduced pressure state, and as a result, the substances (such as water) that selectively permeate from the supply side of the separation membrane to the other side (permeation side) are extracted in gaseous form, and the aqueous organic matter solution is extracted. This is a method of concentrating or separating organic matter from moisture.

前述の浸透気化法についは、従来、多(の提案がなされ
ている。
Regarding the above-mentioned pervaporation method, many proposals have been made in the past.

例えば、エタノール水溶液の浸透気化法による分離につ
いては、耐熱性の低いセルロースアセテート製の均一膜
を使用する例が、アメリカ特許第2953502号明細
書などに開示されている。
For example, regarding the separation of an aqueous ethanol solution by pervaporation, an example of using a uniform membrane made of cellulose acetate, which has low heat resistance, is disclosed in US Pat. No. 2,953,502.

〔解決すべき問題点〕[Problems to be solved]

しかしながら、公知の方法では、水などの透過速度が小
さかったり、有機物と水との選択的な分離性能が不充分
であったりするという問題点、ならびに、分離膜の耐熱
性および耐水性が充分でな(耐久性が不充分であったり
して、種々の有機物水溶液の浸透気化法を工業的に実施
することが、極めて困難であった。
However, the known methods have problems such as low permeation rate for water, insufficient selective separation performance between organic matter and water, and insufficient heat resistance and water resistance of the separation membrane. (Due to insufficient durability, it has been extremely difficult to industrially implement the pervaporation method of various organic substance aqueous solutions.

この発明の目的は、非対称性分離膜を使用する有機物水
溶液の浸透気化法において、公知の浸透気化法における
欠点もな(、有機物水溶液から水などを効率的および選
択的に分離することができる工業的な浸透気化分離法を
提供することである。
The purpose of the present invention is to provide an industrial method for pervaporating an aqueous solution of organic matter using an asymmetric separation membrane, which is capable of efficiently and selectively separating water from an aqueous solution of an organic matter, without the drawbacks of known pervaporation methods. The purpose of this invention is to provide a pervaporative separation method.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明は、有機物水溶液を、耐熱性重合体からなる非
対称性分離膜と接触させ、有機物水溶液から主として水
分を浸透気化させる浸透気化分離法において、前記の耐
熱性重合体が、 一般式I %の割合で有する芳香族ポリイミドから形成されていて
、しかも、選択的な分離性能に直接的に係わる極めて薄
い均質層と、その均質層の支持を行っている比較的厚い
ポーラスな多孔質層とを一体に有していて、有機物水溶
液中の水分を選択的に透過させる性能を有する、例えば
、平膜状、中空糸状などの形状の非対称性分離膜である
The present invention provides a pervaporation separation method in which an aqueous solution of an organic substance is brought into contact with an asymmetric separation membrane made of a heat-resistant polymer to mainly pervaporate water from the aqueous solution of an organic substance. It integrates an extremely thin homogeneous layer made of aromatic polyimide with a relatively high ratio of aromatic polyimide, which is directly related to selective separation performance, and a relatively thick porous layer that supports the homogeneous layer. It is an asymmetric separation membrane having a flat membrane shape, a hollow fiber shape, etc., and having the ability to selectively permeate water in an organic substance aqueous solution.

前記の一般式Iで示される芳香族ポリイミドは、例えば
、ビフェニルテトラカルボン酸類を主成分とする(好ま
しくは、少なくとも80モル%、特に好ましくは90〜
100モル%含有する)テトラカルボン酸成分と、前記
の一般式■および■で示される芳香族ジアミン化合物か
らなる群から選ばれた少なくとも一種のジアミン化合物
を全ジアミン成分に対して少なくとも80モル%の割合
、好ましくは85〜100モル%、特に好ましくは90
〜100モル%の割合で含有する芳香族ジアミン成分と
を、有機溶媒中で、高温下で、あるいは低温でイミド化
剤の存在下に、重合およびイミド化することによって得
ることができる。
The aromatic polyimide represented by the above general formula I, for example, contains biphenyltetracarboxylic acids as a main component (preferably at least 80 mol%, particularly preferably 90 to 90% by mole).
At least 80 mol% of at least one diamine compound selected from the group consisting of a tetracarboxylic acid component (containing 100 mol%) and an aromatic diamine compound represented by the general formulas (1) and (2) above, based on the total diamine component. proportion, preferably 85 to 100 mol%, particularly preferably 90
It can be obtained by polymerizing and imidizing an aromatic diamine component containing in a proportion of 100 mol % at a high temperature or at a low temperature in the presence of an imidizing agent.

〔ただし、Rは、ジアミン化合物のアミノ基を除いた二
価の残基であり、前記ジアミン化合物は、および、一般
式■ (ただし、R1及びR2は、水素又はメチル基である)
で示されるジアミン化合物からなる群から選ばれた少な
くとも一種の芳香族ジアミン化合物である。〕で示され
る反復単位を80%以上の割合で有する芳香族ポリイミ
ドであること特徴とする有機物水溶液の浸透気化分離法
に関する。
[However, R is a divalent residue other than the amino group of the diamine compound, and the diamine compound has the following formula: (However, R1 and R2 are hydrogen or a methyl group.)
At least one aromatic diamine compound selected from the group consisting of diamine compounds represented by: This invention relates to a method for pervaporative separation of an aqueous solution of organic matter, characterized in that the aromatic polyimide has 80% or more of repeating units represented by the following.

以下、この発明の各要件についてさらに詳しく説明する
Each requirement of the present invention will be explained in more detail below.

この発明において使用する非対称性分離膜は、前述の一
般式■で示される反復単位を、全主鎖結合単位に対して
、80%以上、特に90〜100前記のビフェニルテト
ラカルボン酸類としては、2.3.3°、4°−又は3
.3’、4.4°−ビフェニルテトラカルボン酸又はそ
の酸二無水物、あるいは、その酸の低級アルコールエス
テル化物等を挙げることができる。この発明では使用さ
れる非対称性分離膜を構成する芳香族ポリイミドとして
は、3.3’、4.4’ビフエニルテトラカルボン酸二
無水物を主成分とする芳香族テトラカルボン酸成分と、
前述のジアミン成分とから得られた前記一般式■で示さ
れる芳香族ポリイミドが、分離膜の製膜性、分離膜の分
離性能、耐水性(耐久性)、機械的強度、耐熱性などに
おいて、好ましい。
The asymmetric separation membrane used in the present invention contains repeating units represented by the above-mentioned general formula (1) in an amount of 80% or more, particularly 90 to 100%, of the total main chain bonding units, and the above-mentioned biphenyltetracarboxylic acids having 2 .3.3°, 4°- or 3
.. Examples include 3',4.4°-biphenyltetracarboxylic acid, its acid dianhydride, and lower alcohol esters of the acid. The aromatic polyimide constituting the asymmetric separation membrane used in this invention includes an aromatic tetracarboxylic acid component whose main component is 3.3', 4.4' biphenyltetracarboxylic dianhydride;
The aromatic polyimide represented by the general formula (2) obtained from the above-mentioned diamine component has excellent properties in terms of separation membrane formability, separation performance, water resistance (durability), mechanical strength, heat resistance, etc. preferable.

前述の芳香族ポリイミドの製法において前記のビフェニ
ルテトラカルボン酸類と共に使用することのできるテト
ラカルボン酸成分としては、ピロメリット酸、3,3“
、4,4°−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸、3
.3’、4.4°−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、
又はそれらの酸二無水物などを挙げることができる。
Examples of tetracarboxylic acid components that can be used together with the above-mentioned biphenyltetracarboxylic acids in the above-mentioned method for producing aromatic polyimide include pyromellitic acid, 3,3"
, 4,4°-biphenyl ether tetracarboxylic acid, 3
.. 3', 4.4°-benzophenonetetracarboxylic acid,
or their acid dianhydrides.

前記の芳香族ポリイミドの製法において、テトラカルボ
ン酸中のビフェニルテトラカルボン酸類の含有割合が余
りに少なくなり過ぎると、得られた芳香族ポリイミドは
、一般式■で示される芳香族ポリイミドではなくなり、
そして、耐水性の低下したものとなってしまい、その結
果、耐水性の低い芳香族ポリイミドからなる非対称性分
離膜は有機物水溶液の浸透気化法による分離に使用する
場合に耐久性が低下するので、適当ではない。
In the above method for producing aromatic polyimide, if the content of biphenyltetracarboxylic acids in the tetracarboxylic acid becomes too low, the resulting aromatic polyimide will no longer be the aromatic polyimide represented by the general formula (2).
As a result, the durability of the asymmetric separation membrane made of aromatic polyimide, which has low water resistance, decreases when it is used for the separation of organic substance aqueous solutions by pervaporation. It's not appropriate.

また、前記のジアミン成分としては、一般式■及び■で
示されるジアミン化合物からなる群から選ばれた少なく
とも一種のジアミン化合物、好ましくは二種以上のジア
ミン化合物の混合物を、全ジアミン成分に対して、少な
くとも80モル%、好ましくは85〜100モル%、特
に好ましくは90〜100モル%の割合で含有している
ものである。
In addition, as the diamine component, at least one diamine compound selected from the group consisting of diamine compounds represented by general formulas (1) and (2), preferably a mixture of two or more diamine compounds, is added to the total diamine component. , at least 80 mol%, preferably 85 to 100 mol%, particularly preferably 90 to 100 mol%.

前記のジアミン成分として、前記の一般式■及び■で示
されるジアミン化合物からなる群から選ばれた二種以上
のジアミン化合物を含有する場合には、その含有されて
いる一般式■又は■で示されるジアミン化合物の少なく
とも1つが、全ジアミン成分に対して、約20〜80モ
ル%の割合の範囲内で含有れていて、そして、一般式■
及び■で示されるジアミン化合物の合計量が、全ジアミ
ン成分に対して少なくとも80・モル%、特に85〜1
00モル%、さらに好ましくは90〜100モル%の割
合となる量であることが好ましい。
When the diamine component contains two or more diamine compounds selected from the group consisting of the diamine compounds represented by the general formulas (1) and (2), the diamine components represented by the general formula (1) or (2) contained therein at least one of the diamine compounds represented by formula (1) is contained in a proportion of about 20 to 80 mol% based on the total diamine components, and
The total amount of diamine compounds represented by
The amount is preferably 00 mol%, more preferably 90 to 100 mol%.

前記のジアミン成分として使用される一般式■で示され
る芳香族ジアミン化合物としては、3,3゜−ジアミノ
ジフェニルメタン、4,4”−ジアミノジフェニルメタ
ンなどのジフェニルメタン系のジアミン化合物、また、
2.2−ビス〔4−アミノフヱニル〕プロパン、2.2
−ビス〔3−アミノフェニル〕プロパン、2.2−ビス
(3,4−ジアミノジフェニル)プロパンなどの2.2
−ビスフェニルプロパン系のジアミン化合物などを挙げ
ることができる。
Examples of the aromatic diamine compound represented by the general formula (1) used as the diamine component include diphenylmethane-based diamine compounds such as 3,3°-diaminodiphenylmethane and 4,4''-diaminodiphenylmethane;
2.2-bis[4-aminophenyl]propane, 2.2
-bis[3-aminophenyl]propane, 2.2-bis(3,4-diaminodiphenyl)propane, etc.
Examples include -bisphenylpropane-based diamine compounds.

さらに、前記ジアミン成分として使用される一般弐■で
示される芳香族ジアミン化合物としては、3.3′−ジ
アミノジフェニルエーテル、4.4’−ジアミノジフェ
ニルエーテル 3.4”−ジアミノジフェニルエーテル
などのジフェニルエーテル系のジアミン化合物を挙げる
ことができる。
Furthermore, as the aromatic diamine compound represented by general 2) used as the diamine component, diphenyl ether-based diamines such as 3.3'-diaminodiphenyl ether, 4.4'-diaminodiphenyl ether, 3.4"-diaminodiphenyl ether, etc. Compounds can be mentioned.

前記のジアミン成分として、一般式■及び/又は■と共
に使用することができる他の芳香族ジアミン化合物とし
ては、例えば、 (a)1.4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン
、1.4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1
.3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1.3
−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンなどのビス(
フェノキシ)ベンゼン系のジアミン化合物、■)ビス(
4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビ
ス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル
などのビス(4−(フェノキシ)フェニル〕エーテル系
のジアミン化合物、(C)ビス(4−(4−アミノフェ
ノキシ)フェニル〕メタン、2,2−ビス(4−(4−
アミノフェノキシ)フェニル〕プロパンなどのビス(4
−(フェノキシ)フェニル〕アルカン系のジアミン化合
物、(d) o−)リジン、m−)リジンなどのビフヱ
ニル系のジアミン化合物 (e)m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミ
ンなどのフェニレンジアミン系のジアミン化合物などを
挙げることができる。
Other aromatic diamine compounds that can be used as the diamine component in conjunction with general formula (1) and/or (2) include, for example, (a) 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,4- Bis(3-aminophenoxy)benzene, 1
.. 3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1.3
- Bis( such as bis(3-aminophenoxy)benzene)
phenoxy) benzene-based diamine compound, ■) bis(
Bis(4-(phenoxy)phenyl)ether-based diamine compounds such as 4-(4-aminophenoxy)phenyl]ether, bis(4-(3-aminophenoxy)phenyl)ether, (C)bis(4-( 4-aminophenoxy)phenyl]methane, 2,2-bis(4-(4-
Bis(4) such as aminophenoxy)phenyl]propane
-(phenoxy)phenyl]alkane-based diamine compounds; (d) o-) lysine, m-) biphenyl-based diamine compounds such as lysine; (e) phenylenediamine-based diamines such as m-phenylenediamine and p-phenylenediamine; Examples include compounds.

この発明においては、前記一般式■で示される芳香族ポ
リイミドは、一般式I中のRを形成するためのジアミン
化合物が、4,4”−ジアミノジフェニルメタン、及び
4.4′−ジアミノジフェニルエーテル選ばれたジアミ
ン化合物、特に好ましくは二種のジアミン化合物である
ことが好ましい。
In the present invention, in the aromatic polyimide represented by the general formula (1), the diamine compound for forming R in the general formula (I) is selected from 4,4''-diaminodiphenylmethane and 4,4'-diaminodiphenyl ether. It is preferable to use two types of diamine compounds, particularly preferably two types of diamine compounds.

この発明において使用される前記一般式Iで示される芳
香族ポリイミドからなる非対称性分離膜は、ポリイミド
溶液の薄膜(平膜状、中空糸状)を流延、又は押出しに
よって形成し、次いで、その薄膜を比較的低温の凝固液
と接触してその薄膜を凝固させて平膜状又は中空糸状の
非対称性分離膜を形成する湿式製膜法で製造することが
でき、例えば、特開昭56−21602号、特開昭56
−157435号公報などに記載されているような従来
公知の製膜方法によって製造することができる。
The asymmetric separation membrane made of aromatic polyimide represented by the general formula I used in this invention is formed by casting or extruding a thin film (flat film shape, hollow fiber shape) of a polyimide solution, and then forming the thin film by casting or extrusion. It can be produced by a wet membrane forming method in which a flat membrane or hollow fiber asymmetric separation membrane is formed by contacting with a relatively low temperature coagulation liquid to solidify the thin film. No., Japanese Patent Application Publication No. 1983
It can be manufactured by a conventionally known film forming method such as that described in Japanese Patent No. -157435.

この発明の浸透気化分離法は、 (a)  前記の一般式Iで示される芳香族ポリイミド
からなる非対称性分離膜(平膜状、中空糸状)が内蔵さ
れている分離膜モジュールに、有機物水溶液を供給し、
そして、有機物水溶液を分離膜モジュール内の前記非対
称性分離膜の供給側と直接に接触させ、 (b)  前記非対称性分離膜の透過側を、必要であれ
ば、分離膜モジュールの外部に設置された減圧ポンプな
どと連結して減圧状態として、前記の供給された有機物
水溶液から、前記非対称性分離膜を介して、主として水
分を浸透気化させて、(C)  最後に、非対称性分離
膜の未透過側(供給側)から分離膜モジュールの外部へ
、濃縮された有機物液を取り出して回収し、同時に、非
対称性分離膜の透過側から分離膜モジュールの外部へ、
水分の含有割合の高い透過蒸気(透過物)を取り出し、
必要であればその透過蒸気(透過物)を冷却し凝縮して
回収するのである。
The pervaporation separation method of the present invention includes: (a) An aqueous organic substance solution is introduced into a separation membrane module incorporating an asymmetric separation membrane (flat membrane shape, hollow fiber shape) made of aromatic polyimide represented by the general formula I above. supply,
and (b) bringing the organic substance aqueous solution into direct contact with the supply side of the asymmetric separation membrane in the separation membrane module, and (b) bringing the permeate side of the asymmetric separation membrane into direct contact with the feed side of the asymmetric separation membrane, if necessary. (C) Finally, water is mainly permeated through the asymmetric separation membrane from the supplied organic aqueous solution under reduced pressure by connecting it to a vacuum pump or the like. The concentrated organic liquid is taken out and collected from the permeate side (supply side) to the outside of the separation membrane module, and at the same time, from the permeate side of the asymmetric separation membrane to the outside of the separation membrane module.
The permeated vapor (permeate) with a high moisture content is extracted,
If necessary, the permeated vapor (permeate) is cooled, condensed, and recovered.

この発明では、分離膜モジュールへ供給される有機物水
溶液は、約25〜120°C1特に好ましくは50〜1
00°C程度に加熱されていることが好ましい。
In this invention, the organic aqueous solution supplied to the separation membrane module is about 25 to 120°C, particularly preferably 50 to 1
It is preferable that the temperature be heated to about 00°C.

前記の分離膜モジヱール内の非対称性分離膜の透過側は
、有機物水溶液の浸透気化分離を行う際に、200トー
ル以下、特に好ましくは、100トール以下に減圧され
ていることが好ましい。
The pressure on the permeate side of the asymmetric separation membrane in the separation membrane module is preferably reduced to 200 torr or less, particularly preferably 100 torr or less, when performing pervaporation separation of the organic aqueous solution.

この発明の分離法における有機物水溶液の浸透気化法を
適用することができる有機物としては、メタノール、エ
タノール、n−プロパツール、イソプロパツール、n−
ブタノール、5ec−ブタノール、tert−ブタノー
ル、エチレングリコールなどの脂肪族アルコール、シク
ロヘキサノールなどの脂環式アルコール、ベンジルアル
コールなどの芳香族アルコール、ギ酸、酢酸、プロピオ
ン酸、酪酸なの有機カルボン酸、酢酸ブチル、酢酸エチ
ル、マロン酸エステルなどの有機酸エステル、アセトン
、メチルエチルケトンなどのケトン類、テトラヒドロフ
ラン、ジオキサンなどの環状エーテル類を挙げることが
でき、それらの二種以上の混合物であってもよい。
Examples of organic substances to which the pervaporation method of an aqueous organic substance solution in the separation method of the present invention can be applied include methanol, ethanol, n-propertool, isopropertool, and n-propertool.
Aliphatic alcohols such as butanol, 5ec-butanol, tert-butanol, ethylene glycol, alicyclic alcohols such as cyclohexanol, aromatic alcohols such as benzyl alcohol, organic carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, and butyric acid, butyl acetate , organic acid esters such as ethyl acetate and malonic acid ester, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, and may be a mixture of two or more thereof.

前記の分離膜モジュールは、特に限定されるものではな
いが、例えば、特に限定されるものではないが、プレー
トアンドフレーム型モジュール、スパイラル型モジュー
ル、中空糸膜型モジュールなどであることが好ましい。
The separation membrane module described above is not particularly limited, but is preferably, for example, a plate-and-frame type module, a spiral type module, a hollow fiber membrane type module, etc., although it is not particularly limited.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の浸透気化分離法に関する実施例、およ
び比較例を示し、さらに詳しくこの発明を説明する。
EXAMPLES Hereinafter, examples and comparative examples regarding the pervaporative separation method of the present invention will be shown, and the present invention will be explained in more detail.

実施例および比較例において、透過速度Qおよび分離係
数αは、膜を透過した気化成分を冷却・凝縮させて採集
し、その重量を測定し、そして、凝縮液中に内部標準と
して、脱水n−プロパツールを加え、TCD−ガスクロ
マトグラフィーによって水と有機物との重量比が測定さ
れ、次に示す計算式によって算出された。
In the Examples and Comparative Examples, the permeation rate Q and the separation coefficient α are determined by cooling and condensing the vaporized components that have passed through the membrane, measuring their weight, and adding dehydrated n- Propatool was added, and the weight ratio of water to organic matter was measured by TCD-gas chromatography, and calculated using the formula shown below.

井対杯江分爵腺の服閏槓(爪) 参考例1〜10 第1表に示す仕込み比からなる酸成分とジアミン成分と
を略等モル使用して、パラクロフェノールの有機極性溶
媒中で、第1表に示す重合温度および重合時間で、重合
およびイミド化して芳香族ポリイミド溶液を製造した。
Clothes pins (claws) of the glands of the well and Haie bunshaku Reference examples 1 to 10 Using approximately equal moles of the acid component and the diamine component consisting of the charging ratio shown in Table 1, parachlorophenol was prepared in an organic polar solvent. Then, polymerization and imidization were carried out at the polymerization temperature and polymerization time shown in Table 1 to produce an aromatic polyimide solution.

前述のようにして生成した各芳香族ポリイミド溶液のポ
リマー濃度および溶液粘度(loO”cの回転粘度;ボ
イズ)を第1表にそれぞれ示す。
Table 1 shows the polymer concentration and solution viscosity (rotational viscosity of loO"c; voids) of each aromatic polyimide solution produced as described above.

前述のようにして得られた芳香族ポリイミド溶液を使用
して、第2表に示す凝固液および中空糸の引取り速度に
よる湿式製膜法で、第2表に示す形状(中空糸の内径お
よび膜厚)を有する芳香族ポリイミドからなる非対称性
の中空糸分離膜をそれぞれ製造した。
Using the aromatic polyimide solution obtained as described above, a wet film forming method was performed using the coagulating liquid and hollow fiber take-up speed shown in Table 2, and the shape (inner diameter and hollow fiber diameter) shown in Table 2 was applied. Asymmetric hollow fiber separation membranes made of aromatic polyimide having different membrane thicknesses were manufactured.

実施例1〜8および比較例1〜2 各参考例で製造された非対称性中空糸分離膜を4本束ね
て糸束を形成し、その糸束の一方の端部をエポキシ樹脂
で封止し、第2表に示す有効膜面積を有する中空糸束エ
レメントを作成し、有機物水溶液を供給する導入口と、
未透過物の取り出し口および透過物の取り出し口を有す
る容器内へ前記中空系束エレメントを内設して、分離膜
モジュールを製造した。
Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 2 Four asymmetric hollow fiber separation membranes produced in each reference example were bundled to form a yarn bundle, and one end of the yarn bundle was sealed with epoxy resin. , an inlet for preparing a hollow fiber bundle element having an effective membrane area shown in Table 2 and supplying an aqueous organic substance solution;
A separation membrane module was manufactured by placing the hollow bundle element inside a container having an outlet for unpermeated matter and an outlet for permeated matter.

実施例9 参考例1で製造された中空糸膜をさらに270°Cで熱
処理し、その中空糸膜を使用したほかは実施例1と同様
にして分離膜モジュールを製造した。
Example 9 A separation membrane module was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the hollow fiber membrane manufactured in Reference Example 1 was further heat-treated at 270°C, and the hollow fiber membrane was used.

前述の各実施例で製造された分離膜モジュールへ、第2
表に示す組成、供給量および温度の有機物水溶液を供給
し、分離膜モジュール内の中空糸膜エレメントの中空糸
内部を3トール以下の減圧状態で、浸透気化を行い、透
過物を冷却し、回収した。
To the separation membrane module manufactured in each of the above examples, the second
An aqueous organic matter solution with the composition, supply amount, and temperature shown in the table is supplied, and the inside of the hollow fiber of the hollow fiber membrane element in the separation membrane module is permeated under a reduced pressure of 3 torr or less, and the permeate is cooled and recovered. did.

その浸透気化における透過速度Qおよび水分と有機物と
の分離係数αを第2表に示す。
Table 2 shows the permeation rate Q in pervaporation and the separation coefficient α between water and organic matter.

また、各参考例で製造した中空糸分離膜について、次に
示す耐熱水試験をそれぞれ行い、その試験の結果を第2
表に示した。
In addition, the following hot water resistance tests were conducted on the hollow fiber separation membranes manufactured in each reference example, and the results of the tests were used in the second test.
Shown in the table.

中空糸膜を150°Cの熱水中で20時間、保持した後
、室温下、減圧して乾燥し、そして、パラクロルフェノ
ール(pcp)とオルトクロルフェノール(OCP)と
の混合溶媒(PCP10CP=4/1の重量比)を用い
て、中空糸膜を形成しているポリイミドを溶解し、30
°Cで対数粘度を測定し、その保持率を次に示す計算式
によって算出した。
After holding the hollow fiber membrane in hot water at 150°C for 20 hours, it was dried under reduced pressure at room temperature, and a mixed solvent of parachlorophenol (PCP) and orthochlorophenol (OCP) (PCP10CP= 4/1 weight ratio) to dissolve the polyimide forming the hollow fiber membrane, and
The logarithmic viscosity was measured at °C, and the retention rate was calculated using the formula shown below.

なお、第1表における略号は次の意味を有する。In addition, the abbreviations in Table 1 have the following meanings.

BPDA;3,3°、4,4°−ビフェニルテトラカル
ボン酸二無水物 ETDA;3.3°、4.4”−ビフェニルエーテルテ
トラカルボン酸二無水物 DADE;4,4’−ジアミノジフェニルエーテルDA
DM;4,4°−ジアミノジフェニルメタン341 P
 、2.2− (3,4−ジアミノジフェニル)プロメ
イン BAPP、2.2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ
)フェニル〕プロパン TPE−Q;1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベ
ンゼン TSN ; o−トリジンスルホン PASN;4,4’−ジアミノジフェニルスルホン〔本
発明の作用効果〕 この発明の分離法は、特定の芳香族ポリイミド製の非対
称性分離膜を用いる浸透気化法に係わる分離法であるの
で、種々の存機質物質の水溶液の分離、濃縮に使用する
ことができ、そして、広範囲な濃度の有機物水溶液につ
いて使用可能であって、しかも、充分な耐熱性、耐水性
、耐溶剤性および耐久性を有しており、さらに、高い透
水性と分離性能とを有する特定のポリイミド製の非対称
性膜を使用しているので、長時間、安定した浸透気化法
による分離を行うことができる。
BPDA; 3,3°, 4,4°-biphenyltetracarboxylic dianhydride ETDA; 3.3°, 4.4”-biphenyl ether tetracarboxylic dianhydride DADE; 4,4'-diaminodiphenyl ether DA
DM; 4,4°-diaminodiphenylmethane 341 P
, 2.2-(3,4-diaminodiphenyl)promain BAPP, 2.2-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)propane TPE-Q; 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene TSN; o-tolidine sulfone PASN; 4,4'-diaminodiphenylsulfone [Operations and effects of the present invention] The separation method of the present invention is a separation method related to pervaporation using an asymmetric separation membrane made of a specific aromatic polyimide. Therefore, it can be used for the separation and concentration of aqueous solutions of various organic substances, and can be used for aqueous solutions of organic substances with a wide range of concentrations, and has sufficient heat resistance, water resistance, and solvent resistance. Furthermore, it uses a specific asymmetric membrane made of polyimide that has high water permeability and separation performance, so it can perform stable separation by pervaporation for a long time. can.

特許出願人  宇部興産株式会社Patent applicant: Ube Industries Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 有機物水溶液を、耐熱性重合体からなる非対称性分離膜
と接触させ、有機物水溶液から主として水分を浸透気化
させる浸透気化分離法において、前記の耐熱性重合体が
、 一般式 I ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) 〔ただし、Rは、ジアミン化合物のアミノ基を除いた二
価の残基であり、前記ジアミン化合物は、一般式II ▲数式、化学式、表等があります▼(II) および、一般式III ▲数式、化学式、表等があります▼(III) (ただし、R^1及びR^2は、水素又はメチル基であ
る)で示されるジアミン化合物からなる群から選ばれた
少なくとも一種の芳香族ジアミン化合物である。〕で示
される反復単位を80%以上の割合で有する芳香族ポリ
イミドであることを特徴とする有機物水溶液の浸透気化
分離法。
[Claims] In a pervaporation separation method in which an aqueous solution of an organic substance is brought into contact with an asymmetric separation membrane made of a heat-resistant polymer to mainly pervaporate water from the aqueous solution of an organic substance, the heat-resistant polymer has the general formula I ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (I) [However, R is a divalent residue excluding the amino group of the diamine compound, and the diamine compound has the general formula II ▲Mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (II) and general formula III ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (III) (However, R^1 and R^2 are hydrogen or methyl groups) Consisting of a diamine compound represented by At least one aromatic diamine compound selected from the group consisting of: A method for pervaporative separation of an aqueous solution of organic matter, characterized in that the aromatic polyimide has 80% or more of repeating units represented by the following.
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