JPH03232529A - 分離膜 - 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、工場排水等の浄化のために、排水中に溶解し
ているフェノール、カルボン酸、アルキルベンゼンスル
フオン酸ナトリウム（ＡＢＳ）等の有機物を選択的に吸
着する分離膜に関するものである。

（従来の技術） 昨今、工場排水が外部に漏れ、現場汚染の大きな原因の
一つになっていることが指摘されている。

このため工場排水には、水そのものの性質を改良するこ
と、特にｐＨを調整することと、水中に溶解している物
質を除去することが義務付けられている。しかしながら
ｐＨは比較的容易に中和することができるが、排水中に
懸濁している浮遊物や溶解している重金属、有機物等を
除去することは一般には困難である。

溶解物を除去する方法としては、一般に吸着法が知られ
ている。吸着法は、吸着剤を用いて選択的に目的物質を
吸着する方法である。吸着剤としては、活性炭や、イオ
ン交換樹脂、キレート樹脂等が一般に用いられる。活性
炭は、単位重量当りの表面積が大きいことを利用した物
理吸着によるものであり、このため目的物質の濃度が低
下すると性能が低下するという欠点がある。また吸着量
は活性炭の単位重量当りの表面積と使用される絶対量に
よって決定されるが、吸着が限界量になるとその活性炭
を再生しなければならず、再生に手間がかかる。一方、
イオン交換樹脂、キレート樹脂は化学吸着によるもので
あり、活性炭に比して高性能の吸着剤として用いられて
いるが、処理水の温度、溶質の絶対濃度、共存するイオ
ン、ｐＨ等の環境条件によって性能が支配されるため安
定性に欠け、しかも再生を厳密な管理のもとて行なわな
ければならないという欠点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本件発明者等は既に、ポリビニルピリジン樹脂が排水中
の有機物、特にフェノール等の有機酸の吸着に優れた特
性があることを報告している（エンバイアロンメンタル
　サイエンス　アンド　テクノロジー　１９８０．１４
．ｐ１０８９〜１０９３、「リムーバル　アンド　リカ
バリー　オブオルガニック　ボルータンツ　フロム　ザ
　アクアチック　エンバイアロンメント　２．」　（Ｅ
ＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ　５ＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥ
ＣＨＮＯＬＯＧＹ、　　１９８０　。

１４、　　ｐ１０８９〜１０９３．　　ｒＲｅ＋＋ｏｖ
ａｌ　ａｎｄＲｅｃｏｖｅｒｙ　　ｏｆ　　Ｏｒｇａｎ
ｉｃ　　Ｐｏ１ｌｕｔａｎｔｓ　　ｒｒｏｍ　　ｔｈｅ
＾ｑｕａＬｌｃ　Ｅｎｖｉｒｏｎｏ＋ｅｎｔ、２．Ｊ　
）　）ところでフェノールはイオン交換樹脂の中でも強
塩基性アニオン交換樹脂によって効果的に吸着除去され
ることが知られている。しかし強塩基性アニオン交換樹
脂は吸着処理後に再生するのが困難である。また一般に
アニオン交換樹脂は、フェノールに対する選択的な吸着
能力が小さく、特にナトリウムイオン、カリウムイオン
等の強塩基性の無機塩類が共存すると、フェノールを吸
着する能力が著しく低下する。また塩基を吸着したイオ
ン交換樹脂の再生に当っては、酸−塩基−酸という数回
の複雑な工程を経なければならない。

これに対しポリビニルピリジン樹脂は、フェノール等の
有機酸を選択的に吸着し、しかも共存する強塩基性イオ
ンの影響を受けないという大きな特徴を有している。更
に再生も容易であることが判明した。

即ちポリビニルピリジン樹脂に吸着されたフェノールは
水酸化カリウム等の塩基性水溶液に接触させることによ
り容易に樹脂から遊離する。これはポリビニルピリジン
樹脂の弱塩基性によって吸着されているフェノールが樹
脂よりも塩基性の強い雰囲気に出会うとそちらへ移動す
ることを示している。表１は、ＫＯＨ水溶液の濃度と再
生率（フェノールの除去率）との関係を示す。

［表１］ 表１から明らかなように、ポリビニルピリジン樹脂は１
．０％程度のＫＯＨ水溶液に１０分間程度浸漬するだけ
で容易に再生される。なお塩基性水溶液に溶解したフェ
ノールは濃度が適当な値になると濃縮して取出すことが
できる。

ところでこのポリビニルピリジン樹脂は一般に「可溶性
ポリビニルピリジン樹脂」と呼ばれ、水には不溶である
が、アルコール等の有機溶媒には容易に溶解するという
特性を有している。このためポリビニルピリジン樹脂は
通常はアルコール溶液として保存される。従って保存、
取扱いが面倒である。また本発明で使用されるポリビニ
ルピリジン樹脂の分子構造は線型である。即ち非常に短
い繊維状の単位構造である。このため線型ポリビニルピ
リジン樹脂は集合化させることが困難であり、従って膜
化させることにより吸着性能の向上を図ることができな
かった。

本発明は、上記のような良好な特性を有するポリビニル
ピリジン樹脂を膜化させることにより、吸着性能が良好
で、保存、取扱いが容易な分離膜を提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の分離膜は、ポリビニルピリジン樹脂を所定の有
機溶媒に溶解させ、多孔性高分子からなる膜に含浸させ
てなることを特徴とするものである。

ポリビニルピリジン樹脂は次のようにして得られる。即
ちビニルピリジンのモノマーとアルコールを混合し、こ
れに重合開始剤、例えば２．２−−アゾビスイソブチロ
ニトリル、過酸化ペンゾイル等を添加し、窒素雰囲気中
にて攪拌すると、ポリビニルピリジン樹脂が沈澱物とし
て得られる。

得られたポリビニルピリジン樹脂を所定の有機溶媒例え
ばアルコールに溶解すると、粘調な液体となる。これに
多孔性高分子からなる膜を浸漬させると、膜にポリビニ
ルピリジン樹脂が含浸される。こうして分離膜か得られ
る。

多孔性高分子としては、例えばポリ塩化ビニル、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、テフロン等が用いられる。

（作用） ポリビニルピリジン樹脂は何機溶媒に溶解した状態で多
孔性高分子からなる膜に含浸されている。

このためフェノール等の台機物を自白゛する溶液が上記
膜を通過する際の抵抗は、固形状、ビーズ状のポリビニ
ルピリジン樹脂を通過する際に比して小さくなる。従っ
てフェノール−９の有機物を吸着する性能は向上する。

またポリビニルピリジン樹脂は膜の状態で存在している
ので、保存、取扱いが容易である。乾燥状態で保存して
も問題はない。

（発明の効果） 本発明の分離膜は、ポリビニルピリジン樹脂を所定の有
機溶媒に溶解させ、多孔性高分子からなる膜に含浸させ
てなるので、有機物、特にフェノール等の有機酸を良好
に吸着するというポリビニルピリジン樹脂の特性を生が
しつつ、従来の固形状、ビーズ状のポリビニルピリジン
樹脂を用いた場合に比して吸着性能を向上させることが
でき、また保存、取扱いを容易なものにできる。

（実施例） ［第１実施例］ 撹拌機、還流冷却器、ガス導入管を備えた三つロフラス
コに、ビニルピリジンのモノマーとエタノールを入れて
混合し、これに重合開始剤である２、２−−アゾビスイ
ソブチロニトリルを添加し、窒素雰囲気下、８０〜９０
”Ｃで、数時間攪拌して重合反応を行なわせた。イオン
交換水で重合反応を停止させ、得られた沈澱物を水洗し
乾燥した後、アルコールに溶解させた。こうして得られ
たポリビニルピリジン樹脂の２０％アルコール溶液に、
多孔度５０？ｏ、平均口径５０μ（口径性／ｌ１１０〜
２５０μ）のポリ塩化ビニル樹脂焼結薄膜を浸漬した。

こうして多孔度３５９６のポリ塩化ビニル樹脂／ポリビ
ニルピリジン樹脂膜を得た。

この膜を２０００ｐｐｍの濃度のフェノール水溶液に浸
漬したところ、５分後に５０ｐｐｍに低下し、１時間後
には数ｐｐｍ以下まで低下した。

またこの膜を２９６　Ｋ　ＯＨ水溶液に６０秒間浸漬し
たところ、膜中のフェノールは殆んど消失した。

［第２実施例］ 第１実施例と同し反応装置において、ビニルピリジンの
モノマーとメタノールを混合し、これに重合開始剤であ
る過酸化ベンゾイルを添加し、第１実施例と同様の条件
で重合反応を行なわせ、ポリビニルピリジン樹脂のアル
コール溶液を得た。

このアルコール溶液にポリプロピレン不織布を浸漬し、
ポリビニルピリジン樹脂か塗酊されたポリプロピレン不
織重膜を得た。この膜は、不織布を骨剤とし、その間の
所々が薄いポリビニルピリジン樹脂の膜で張られたもの
である。

この膜を２０００ｐｐｍの濃度のフェノール水溶液に浸
漬したところ、５分後に２０ｐｐｍに低下し、１２分後
にはｌｐｐｍ以下まで低下した。

またこの膜を２％ＫＯＨ水溶液に６０秒間浸漬したとこ
ろ、膜中のフェノールは殆んど消失した。

［第３実施例］ 第１実施例で得られたポリビニルピリジン樹脂の２０％
アルコール溶液に、多孔度４８％、平均口径０．８μ（
口径分布０．０２〜１．５μ）のポリエチレン樹脂膜を
浸漬し、多孔度３９％のポリエチレン樹脂／ポリビニル
ピリジン樹脂膜を得た。

この膜を２０００ｐｐｍの濃度のフェノール水溶液に浸
漬したところ、５分後に２５ｐｐｍに低下し、１５分後
にはｌｐｐｍ以下まで低下した。

［第４実施例］ 焼結法で合成されたテフロンシート（多孔度５０％、平
均口径１２μ）をアルキルベンゼンスルフオン酸ナトリ
ウムで表面処理し、これを第１実施例で得られたポリビ
ニルピリジン樹脂の２０％アルコール溶液に浸漬し、多
孔度３４０６のテフロン／ポリビニルピリジン樹脂膜を
得た。

この膜を２０００ｐｐｍの濃度のフェノール水溶液に浸
漬したところ、５分後に７６ｐｐｍに低下し、１５分後
には８ｐｐｍに低下した。

［比較例］ カラム法によるフェノールの吸着法。即ち固形状又はビ
ーズ状のポリビニルピリジン樹脂をカラムに充填し、こ
れにフェノールを含有した水溶液を通過させる。

表２は、比較例（カラム法）による場合と第１ないし第
４実施例（膜性）による場合のフェノール濃度の低下と
時間との関係を示す。

［表２］ カラム法と膜性とは設計が本質的に異なるので、単純な
比較は難しいが、表２から明らかなように、比較例では
、フェノール水溶液の通過抵抗が高く、廃水の浄化に時
間を要したが、実施例では比較例に比して短時間となっ
ている。即ち実施例では比較例に比して優れたフェノー
ル吸着性能が発揮されている。なお第３、第４実施例で
は若干の性能低下が見られるが、これは平均口径が大き
過ぎるためにフェノールが吸着される前に液か通過した
ためと考えられる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリビニルピリジン樹脂を所定の有機溶媒に溶解させ、
   多孔性高分子からなる膜に含浸させてなることを特徴と
   する分離膜。