JPH03245828A - 半透膜の処理方法 - 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） 本発明は液状混合物の成分を選択的に透過分離する゛μ
透表面関する。さらに詳細には含窒素重合体からなる逆
浸透膜をカチオン性の有機物で処理することにより該膜
の排除効率を改善する方法に関する。

（従来の技術） 脱法による液状４シ合物の分離、濃縮は蒸留等の分離技
術に較へ省エネルギー法であり、かつ物質の状態変化を
伴わないことから、宋ｌトの濃縮、ビール酵素の分離等
の食品分子Ｆ１／Ｆｉ水及びカン水の淡水化による飲料
水、工業用水等の製造、電子工業における超純水の製造
や、医薬品工業や医療分野における無菌水の製造等の水
精製分野、あるいは「業廃水からの有価物の回収といっ
た多分野において幅広く利用され、特に近年急激な発展
をみた。

液状混合物の平衡浸透圧より過剰の静水圧を該混合物に
適用し、その混合物のより透過しやすい成分、通常は水
をより透過しにくい成分、通常は塩より優先して、正常
な浸透流れとは逆に膜を強制的に透過させる逆浸透の原
理は古くから知られている。この逆浸透に供される膜、
すなわち逆浸透膜による分離を工業的に可能ならしめた
のは、Ｌｏｅｂ−５ｏｕｒｉｒａｊａｎによる非対称膜
の開発であり、これは、同一素材により、半透性を有す
る薄い緻密な表面活性層上それを支える比較的厚い多孔
質層からなる二層構造を形成させた膜である。

一般に、逆浸透Ｉｌ！２性能と呼ばれるものは、４つに
人別でき、それらは塩の除去率、水の透過流量、それに
耐圧密化性である。これらはそれぞれに相反関係にあり
、例えば、塩の除去率を向［−させれば水の透過流−１
は減少し、また水の透過流量を向トさせようとすると耐
圧密化性が悪化する。従っテコれら３つの性能の至適バ
ランスを有する膜を製造することか膜開発の目標となっ
ている。

上記した膜性能のうち、塩の除去率は膜素材に影響され
ることはもちろんであるか、膜構造的には、表面緻密層
の緻密度に依存し、水の透過流量は表面緻密層の有効厚
に反比例する。従って、膜の表面緻密層をより緻密によ
り薄くすることが逆浸透膜の高性能化につながる。

しかしながら、非対称性の逆浸透膜の場合には、表面緻
密層の薄膜化か困難であり、また、うまく薄膜化できた
としても同時に緻密度も低下してしまい、塩の除去性能
が低ドしてしまうという欠点があった。

また、非対称性の逆浸透膜ばかりでなく、表面ｍ密層を
形成する素材き多孔質支持層を形成する素材とをそれぞ
れ機能別に分は別々に最適化して得ることのできる逆浸
透複合膜においても、膜の強度はその大部分か多孔質で
あるため、他の高分子成型物に較へて小さく、表面緻密
層も多孔質支持層に較べ、極めて薄いため、膜は流体分
離素子としての組立て時、或いは加圧下での使用時の摩
擦専で損傷を受は易く、性能低下の要因となる可能性が
ある。

実際膜を分離膜ｒへの組立て時、及び使用時、膜表面の
損傷によって性能が低下することも少なくない。また、
これら膜素材は一般に高分子化合物からなっており、使
用時の薬品による劣化も多く、製膜時の性能を安定に保
持することは困難であった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、水の透過流はを向りさせるために表面緻密層
の緻密度が低下し塩の除去性能か低ドした非対称性逆浸
透膜に対し、水の透過流量を著しく低下させることなく
塩の除去性能を向」、させ、ひいては塩の除去性能と水
の透過／にけとのバランスを向−卜させることを目的と
している。

本発明の他の［］的は、分離膜を分離膜Ｙとしての組立
て時、或いは使用時において、分離性能の低下した分離
素子、又は分離性能の不１−分な分離膜の水の透過流量
を著しく低下させることなく、分離性能を向卜させるこ
とである。

木発明者は−Ｉ−記の事実に鑑み鋭意研究の結果本発明
に至った。

（課題を解決するための手段） 即ち、本発明は、０．２％の食塩水に対し５０％以りの
排除率を何する含窒素重合体からなる半透膜に、分子内
に少なくとも１つのカチオン性基をイ１′する４１機物
の溶液と接触させ、１亥半表面表面りに該有機物を吸着
させることからなる半透膜の排除効率の改り方法により
、在来技術の問題点を悉く克服したものである。

本発明による排除効率の改１ｆ−ｆ法は、０．２％の食
塩水に対し、５０％以−１−の排除率を有する含窒素重
合体からなる半透膜に対し、持に有効である。

ここていう含窒素重合体とは、アミ７基とアミ７基と縮
合反応する反応基との縮合基を介する重合体のことであ
り、かかる縮合基の例としてはアミド基、オキサミド基
、ヒドラジド基、セミカルバジド基等が挙げられる。

本発明による排除効率の改？ηの機構は、明らかではな
いか、含窒素重合体から得られる半透膜の多くが、その
表面電位が負に荷電しており、カチオン性基を有する有
機物と電気的な相互作用により、結びつくものと考えら
れる。

本発明に用いるカチオン性基を有する何機物としては、
分子量２００以Ｈのものが好ましく、これ以下では有機
物が半透膜を通り抜け、有効な排除効率の改溌が得られ
なかったり、また浸透液をｔｒｉ染してしまうこともあ
り、好ましくない。

カチオン性基としては、４級アミン基、あるいは４級リ
ン酸基などが挙げられるが、取り扱い易さから４級アミ
ノ基かより好ましい。

また、カチオン基をイｒする何機物の構造としては、分
子骨格が＼１！、而性に富むものかより好ましくこのよ
うな有機物の例としてはクリスタルバイオレットやマラ
カイトグリーンといったカチオン系染料や、アルキルツ
メチルベンノルアンモニウムクロリド等、分子内に一つ
以１−のベンゼン核を持つ、かさ高い４級アミン類を挙
げることができる。

本発明によりυ１除効率を改りさせる方法としては〉１
４透膜或いは分離素ｒを、該有機物の溶液に浸漬するこ
とにより行うが、分離素子の場合には、分離操作時に供
給水に連続的に添加するか、又は装置より取り外し、循
環系の別の装置で行うのが一般的である。該有機物溶液
の濃度は処理時間にもよるか、１〜１１０００ｐｐで用
いられ、より好ましくは２〜５０ｐｐｍである。ａ度が
１　ｐｐｍより低いと、性能回復までの処理時間が長く
なり好ましくないが、通常は極めて僅かな４度しか要求
されない。これらのカチオン性自機物は、例えばわずか
数ｐｐｍのイ１゛効処理剤を含むにすぎない溶液から迅
速に吸収され、含窒素重合体からなる゛１′：透膜によ
り強固に保持され、この゛）１透膜の排除効率を改りす
る。かかる効果は゛ト表面をこれらのカチオン性有機物
の溶液に暴露後もその半透膜を逆浸透条件下に維持する
しないにかかわらず、長時間にわたって顕現するがさら
に永続的にその効果を維持するために、ポリビニルエー
テルやボＩＪ　ヒニ／Ｌ。

アルコール、アセトキン基を有するビニル系重合体など
で、本発明により排除効率を改善した半透膜の表面を被
覆するといった公知の方法を利用することができる。

（実施例） 実施例−１、 芳香族ポリアミドであるＮＯＭＥＸ １５重量部をＬｉＣｌ３重量部（ポリマーに対し）を含
むジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）溶液に１００°Ｃ
て溶解し、製膜原液を得た。これをガラス＆上テ厚す２
００ｔｍになるようにキャスティングした後、凝固浴中
で凝固させ、次いで１００’Ｃで２時間乾燥させること
により、非対称性の逆浸透膜を得た。凝固浴の条件（温
度と溶媒濃度）を変更することにより、種々の逆浸透性
能を有する膜を得た。これらの膜を本発明による処理液
に浸漬した結果を表１に示す。

／Ｉｊｌｌ定法は以ドのようである。

逆浸透（ＲＯ）性能測定法 直径１０ｃｍの平膜のＲＯ性能評価セルに実施例１及び
参考例Ｉより得られた゛１′透膜を装置し、供給食塩濃
度０．２％、供給液ン晶度２５°Ｃ１操作圧力３０　ｋ
ｇ　／　ｃｒ？Ｉで逆浸透実験を行いそれらの逆浸透性
能を確認した。また、実施例２に対しても、同一の測定
条件で中空糸型分離素子を用い、逆浸透性能を確認した
。

力千オン性有機物の゛ト透膜表面への吸着確認法実施例
により作成した半透膜をカチオン性有機物（Ｉ）、（ｎ
）の水溶液に所定時間浸漬したところ、とちらの場合に
も収入向か染色され、有機物（Ｉ）あるいは（ＩＩ）か
膜表面に吸着されていることを確認した。

実施例２ 塩除去率が９０％、透水性が１５ｔ／Ｄの芳香族ポリア
ミドの半透性中空繊維膜（外径１６５−１内径８０−）
からなる分離素子に、構造（ＩＩ）のカチオン性有機物
の５　ｐｐｍ水溶液を操作圧力１　ｋｇ／　Ｃａで３０
分間循環させたところ、この分離素子の塩除去率は９６
％まで向上（透水性は１４℃／Ｄ）Ｌ、１００時間連続
運転後もその性能は維持されていた。

（ｎ） （発明の効果） 本発明に係るカチオン性有機物を、含窒素重合体からな
る半透膜に接触させるだけで排除効率か改屏でき、 しかも透水性の低下が小さいことから 排除性と透水性のバランスのとれた高性能な膜を得るこ
とが＝ｉＪ能となった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ０．２％の食塩水に対し、５０％以上の排除率を有する
   含窒素重合体からなる半透膜に分子内に少なくとも１つ
   のカチオン性基を有する有機物の溶液と接触させ、該半
   透膜表面上に該有機物を吸着させることからなる半透膜
   の排除効率の改善方法。