JPH0411932A - Production of composite membrane - Google Patents

Production of composite membrane

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JPH0411932A
JPH0411932A JP11101990A JP11101990A JPH0411932A JP H0411932 A JPH0411932 A JP H0411932A JP 11101990 A JP11101990 A JP 11101990A JP 11101990 A JP11101990 A JP 11101990A JP H0411932 A JPH0411932 A JP H0411932A
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JP
Japan
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membrane
chitosan
porous
hollow fiber
polymer
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JP11101990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsugi Yamamoto
貢 山本
Fumito Kishimoto
岸本 文都
Kenji Fukuda
憲二 福田
Takashi Tsugita
次田 隆志
Shinya Takeuchi
真也 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KATOKICHI KK
Tokuyama Corp
Original Assignee
KATOKICHI KK
Tokuyama Corp
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PURPOSE:To stably obtain a composite membrane having large separation factor by forming a thin layer comprising natural polysaccharide or its derv. containing a glucoside group in the main chain and containing ionic groups on a polymerized polymer porous film the surface of which is treated for hydrophilicity impartation. CONSTITUTION:In the production process of he composite membrane, first, at least one surface of a polymerized polymer porous film is preliminarily treated for hydrophilicity impartation or roughened. Then on this surface, a thin layer comprising natural polysaccharide or its derv. containing a glucoside group in the main chain and containing ionic groups is formed. The natural polysaccharide or its derv. is, for example, chitosan, alginic acid or derv. of these.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、新規な複合膜の製造方法に関するもので、よ
り詳しくは水−有機液体混合物または有機液体−有機液
体混合物をパーベーパレーション法によって分離するの
に適した複合膜の製造方法を提供するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a novel composite membrane, and more specifically, the present invention relates to a method for producing a novel composite membrane, and more specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a novel composite membrane, and more specifically, it relates to a method for producing a novel composite membrane, and more specifically, it relates to a method for producing a novel composite membrane, and more specifically, it relates to a method for producing a novel composite membrane, and more specifically, it relates to a method for producing a novel composite membrane. The present invention provides a method for manufacturing a composite membrane suitable for separation.

[従来の技術] 一般に水と有機液体との混合物あるいは有機液体−有機
液体混合物から特定の液体成分を分離するための有効な
方法として、パーベーパレーション法が知られている。
[Prior Art] A pervaporation method is generally known as an effective method for separating a specific liquid component from a mixture of water and an organic liquid or an organic liquid-organic liquid mixture.

パーベーパレーション法とは分離膜によって区画された
一方の処理室に液体混合物を供給し、他方の透過蒸気室
を減圧にして、該液体混合物から特定の液体成分を透過
蒸気室に蒸気として取り出す方法である。
The pervaporation method is a method in which a liquid mixture is supplied to one processing chamber divided by a separation membrane, the other permeation vapor chamber is reduced in pressure, and specific liquid components are extracted from the liquid mixture as vapor into the permeation vapor chamber. It is.

このようなパーベーパレーション法に用いる分離膜には
、処理する液体混合物中の特定物質に対する優れた選択
透過性(以下、分離係数ともいう)と単位膜面積、単位
時間当りの透過量(以下、透過流束ともいう)が大きい
ことの二つの性質が要求される。これら二つの特性は、
どの様な作用機構によって得られるのか必ずしも明らか
ではないが、処理する液体混合物における組成成分の極
性の相違、分子量あるいは分子構造、分離膜に存在する
極性の強弱、電荷の相違、分布あるいはミクロに存在す
る孔径や孔径等により定まるものと思われている。
Separation membranes used in such pervaporation methods have excellent permselectivity (hereinafter also referred to as separation coefficient) for specific substances in the liquid mixture to be treated, unit membrane area, and permeation amount per unit time (hereinafter referred to as Two properties are required: a large permeation flux (also called permeation flux). These two characteristics are
Although it is not necessarily clear what kind of action mechanism this is achieved, it may be due to differences in the polarity of the constituent components in the liquid mixture to be processed, molecular weight or molecular structure, strength of polarity present in the separation membrane, difference in charge, distribution, or microscopic presence. It is thought that it is determined by the pore size and the pore diameter.

従来、このパーベーパレーション法に用いる分離膜とし
ては、例えばセルロース系、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、
ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリテトラ
フルオロエチレン、あるいはこれらに類似の共重合体な
どからなる高分子の膜が知られている。特に、水−有機
液体混合物の分離に関しては、以下のような報告がある
。例えば、J、 Polym、 Sci、、 Symp
osium、No。
Conventionally, separation membranes used in this pervaporation method include, for example, cellulose, polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol,
Polymer membranes made of polystyrene, polyester, polyamide, polytetrafluoroethylene, or copolymers similar to these are known. In particular, there are reports as follows regarding separation of water-organic liquid mixtures. For example, J, Polym, Sci, Symp
osium, no.

41.145(19731には、水−メタノール混合液
を七ロフ7y膜を用いて分離した例; J、 Appl
、 Polym。
41.145 (19731 describes an example of separating a water-methanol mixture using a Shichilof 7y membrane; J, Appl.
, Polym.

Sci、、 Vol、26.3223(1981)には
、同じ(グラフト化ポリビニルアルコール膜を用いて水
−メタノル混合液を分離した例などが開示されている。
Sci., Vol. 26.3223 (1981) discloses an example in which a water-methanol mixture was separated using the same grafted polyvinyl alcohol membrane.

また、最近では天然物カチオン性ポリマーであるキトサ
ンを水−アルコール混合液の分離に利用したものとして
、水−エタノール混合液をキトサン−ビニルモノマー重
合体膜を用いて分離した例(特開昭62−4407号公
報)、キトサン系あるいはセルロース系の誘導体を用い
て水−アルコールの分離を行った例(特開昭62−74
03号公報)が報告されている。
Recently, chitosan, which is a natural product cationic polymer, has been used to separate a water-alcohol mixture, and a water-ethanol mixture was separated using a chitosan-vinyl monomer polymer membrane (Japanese Patent Laid-Open No. 62 -4407), an example of water-alcohol separation using chitosan-based or cellulose-based derivatives (JP-A No. 62-74)
No. 03) has been reported.

[発明が解決しようとする問題点] 上記した如き高分子膜は、いずれも透過流束は比較的大
きいものの、分離係数が小さい。そのため、本発明者ら
は既に、水−有機液体の混合物から水を選択的に分離す
ることを主たる目的として、特願昭63−289195
号において分離係数が飛躍的に向上したキトサン系の高
分子膜を提案している。しかし、この高分子膜も、透過
流束かやや不十分であり、工業的に利用するためには膜
面積を太き(する必要があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The above polymer membranes all have a relatively large permeation flux, but a small separation coefficient. Therefore, the present inventors have already filed the patent application No. 63-289195 with the main purpose of selectively separating water from a water-organic liquid mixture.
In this issue, we proposed a chitosan-based polymer membrane with a dramatically improved separation coefficient. However, this polymer membrane also had a somewhat insufficient permeation flux, and for industrial use it was necessary to increase the membrane area.

一般的に透過流束な向上させるためには、高分子の薄膜
を多孔性膜の補強用支持体上に形成させる方法が提案さ
れている。例えば、特開昭61−54205号公報には
、微多孔性の支持股上に特定した高分子の薄層をコーテ
ィングする方法、また特開昭62−7403 、同62
−7404号公報には、カチオン性多PR系膜を、例え
ば微細孔膜などの支持膜上に付着する方法、更に、特開
平2−43929号公報には、熱処理したポリアクリロ
ニトリル、あるいはポリスルホンの限外濾過中空糸にキ
トサンあるいはアルギン酸塩をコーティングする方法が
開示されている。
Generally, in order to improve permeation flux, a method has been proposed in which a thin polymer film is formed on a reinforcing support for a porous membrane. For example, Japanese Patent Application Laid-open No. 61-54205 describes a method of coating a microporous support crotch with a thin layer of a specific polymer;
JP-A-7404 describes a method for attaching a cationic multi-PR membrane onto a support membrane such as a microporous membrane, and JP-A-2-43929 describes a method of attaching a cationic polyPR membrane onto a support membrane such as a microporous membrane. A method of coating outer filtration hollow fibers with chitosan or alginate is disclosed.

本発明者らも、これらの方法を採用してパーベーパレー
ション法により有機液体の分離を試みたが、上記した如
くキトサン系の高分子膜を薄膜として、多孔性中空糸膜
の支持体上に形成させた複合膜では、透過流束がなお不
充分であった。特に長時間の使用に際して、複合層の密
着性が不良であり、剥離するなどのため、工業的な実施
が困難であった。
The present inventors also attempted to separate organic liquids by pervaporation using these methods, but as mentioned above, we used a chitosan-based polymer membrane as a thin film on a porous hollow fiber membrane support. The formed composite membrane still had insufficient permeation flux. Especially when used for a long time, the adhesion of the composite layer is poor and peels off, making it difficult to implement on an industrial scale.

したがって、本発明の目的は、特に水−有機液体の混合
物、有機液体−有機液体の混合物をパーベーパレーショ
ン法により分離する場合に、良好な分離性能を有し、か
つ工業的に長時間の使用においても安定な分離膜を得る
ことにある。
Therefore, it is an object of the present invention to have good separation performance and long-term industrial use, especially when separating water-organic liquid mixtures and organic liquid-organic liquid mixtures by the pervaporation method. The objective is to obtain a separation membrane that is also stable.

[問題点を解決するための手段] 本発明者らは、上記した問題点に鑑み、キトサン系の高
分子を用いる複合膜について鋭意研究した。その結果、
予め表面を親木化処理した重合系高分子の多孔性膜にキ
トサン系高分子の薄膜を形成させることにより、目的と
する良好な分離膜が得られることを見出し、本発明を提
供するに至ったものである。
[Means for Solving the Problems] In view of the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research on composite membranes using chitosan-based polymers. the result,
The present inventors have discovered that a desired separation membrane can be obtained by forming a thin film of a chitosan-based polymer on a porous polymeric polymer membrane whose surface has been treated to make the surface of the polymer porous in advance, and have thus come to provide the present invention. It is something that

即ち、本発明は1重合系高分子からなる多孔性膜の少(
とも一方の表面に予め親水性基を付与するか、あるいは
該表面を粗面化し、次いで該表面にグルコシド基を主鎖
に有し且つイオン性基を有する天然多糖類又はその誘導
体からなる薄層を形成させることを特徴とする複合膜の
製造方法である。
That is, the present invention provides a porous film made of a monopolymer polymer.
A thin layer of a natural polysaccharide or a derivative thereof having a glucoside group in its main chain and an ionic group is formed on the surface by adding a hydrophilic group or roughening the surface in advance. This is a method for manufacturing a composite membrane, which is characterized by forming a composite membrane.

本発明に用いる多孔性膜の素材である重合系高分子とし
ては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアク
リロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ臭仕ビニル、ポリ
塩化ビニリデン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン
、ポリ弗化エチレン、ポリ三弗化−塩化エチレン、ポリ
四弗化エチレン、四弗化エチレンと六弗化プロピレンの
共重合体、四弗化エチレンとパーフルオロアルキルビニ
ルエーテルの共重合体、四弗化エチレンと他の含塩素ま
たは含水素フルオロモノマーの共重合体など含弗素重合
体又は共重合体が特に好適である。さらに耐有機溶剤の
観点から、一般にポリオレフィン系重合体又は共重合体
が好ましく、例えば、エチレンとプロピレンの共重合体
で、ランダムあるいはブロック共重合体などが適宜選定
される。
Examples of polymeric polymers that are materials for the porous membrane used in the present invention include polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, and Fluorinated ethylene, polytrifluoro-chlorinated ethylene, polytetrafluoroethylene, copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene, copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether, tetrafluoroethylene Particularly preferred are fluorine-containing polymers or copolymers such as copolymers of and other chlorine-containing or hydrogen-containing fluoromonomers. Furthermore, from the viewpoint of organic solvent resistance, polyolefin polymers or copolymers are generally preferred, and for example, ethylene and propylene copolymers, such as random or block copolymers, are appropriately selected.

このような重合系高分子よりなる本発明の多孔性膜は、
一般に孔径が0.1ないし10μm、多孔率が10ない
し90%、特に20ないし70%の範囲のものが好まし
い。また多孔性膜の形状などは特に制限されず、例えば
平膜、スパイラル状、中空糸、チューブ状など分離膜と
しての使用態様1分離する処理液の種類などに応じ適宜
選択して用いられる。特に該多孔性膜の少くとも一方の
表面部分に緻密層が存在する構造の多孔性膜が好ましく
、更に形状としては一般に厚さが50ないし300um
、内径がo、iないし2mmの中空糸状の多孔性膜が好
適に用いられる。
The porous membrane of the present invention made of such a polymeric polymer is
Generally, those having a pore size of 0.1 to 10 μm and a porosity of 10 to 90%, particularly 20 to 70% are preferred. Further, the shape of the porous membrane is not particularly limited, and may be appropriately selected such as a flat membrane, a spiral shape, a hollow fiber shape, a tube shape, etc. depending on the mode of use as a separation membrane 1 and the type of processing liquid to be separated. In particular, a porous membrane having a structure in which a dense layer exists on at least one surface portion of the porous membrane is preferable, and the shape is generally 50 to 300 um in thickness.
A hollow fiber-like porous membrane having an inner diameter of 0.1 to 2 mm is preferably used.

上記したような重合系高分子よりなる多孔性膜は、従来
公知の製法に準じて得ることができる。
A porous membrane made of a polymeric polymer as described above can be obtained according to a conventionally known manufacturing method.

例えば、適当な溶媒に溶解した重合系高分子の溶液を用
いて、貧溶媒中において所定の形状に相転換する製膜法
により、表面部分に緻密層を有し且つ内部に多孔性層を
有する多孔性膜が得られる。
For example, by using a film-forming method in which a solution of a polymeric polymer dissolved in an appropriate solvent undergoes phase transformation into a predetermined shape in a poor solvent, a film having a dense layer on the surface and a porous layer inside is formed. A porous membrane is obtained.

また、重合系高分子に微細粒の無機物を充填して製膜し
、次いでそのまま、あるいは延伸した後に該無機物を溶
出する方法、重合系高分子に沸点の高い有機溶媒を添加
して製膜し、次いで該有機溶媒を抽出除去する方法、重
合系高分子に異種の線状高分子を混合して製膜し、該異
種の線状高分子を抽出除去する方法などにより、それぞ
れ所望の多孔性膜が得られる。そのほか、重合系高分子
に分解可能な微粉末繊維などを混合して製膜した後、該
微粉末繊維□などを分解除去して多孔性膜とする方法が
ある。具体的には、例えば陽イオン交換樹脂の微粉末を
用いて製膜し、次いで鉄イオン型などにして過酸化水素
で分解する方法、酸化珪素の微粉末を加えて製膜し、弗
酸で分解除去する方法、ガラス繊維のチョップを用いて
製膜し、次いで弗酸で分解する方法などにより多孔性膜
を得ることができる。
In addition, a method in which a polymeric polymer is filled with fine particles of inorganic material to form a film, and then the inorganic material is eluted either directly or after stretching, and a method in which an organic solvent with a high boiling point is added to the polymeric polymer to form a film. Then, the desired porosity is obtained by extracting and removing the organic solvent, forming a film by mixing different types of linear polymers with the polymeric polymer, and extracting and removing the different types of linear polymers. A membrane is obtained. In addition, there is a method in which a polymeric polymer is mixed with decomposable fine powder fibers to form a membrane, and then the fine powder fibers are decomposed and removed to form a porous membrane. Specifically, for example, a film is formed using fine powder of a cation exchange resin, and then the iron ion form is decomposed with hydrogen peroxide, or a film is formed by adding fine powder of silicon oxide, and then a film is formed using hydrofluoric acid. A porous membrane can be obtained by a method of decomposing and removing it, or a method of forming a membrane using chopped glass fibers and then decomposing it with hydrofluoric acid.

本発明の最大の特徴は、前記重合系高分子よりなる多孔
性膜にグルコシド基を主鎖に有し且つイオン性基を有す
る天然多糖類又はその誘導体からなる薄層を形成する際
し、該重合系高分子よりなる多孔性膜の表面を親木化処
理することにある。
The greatest feature of the present invention is that when forming a thin layer made of a natural polysaccharide or a derivative thereof having a glucoside group in its main chain and an ionic group on the porous membrane made of the polymeric polymer, The purpose of this method is to treat the surface of a porous membrane made of a polymeric polymer to make it woody.

該親水化処理の手段は該多孔性膜の少くとも一方の表面
に予め親水性基を付与するか、あるいは該表面を粗面化
する方法によって実施される。かかる代表的な手段を例
示すれば、例えば、界面活性剤溶液に多孔性膜を浸透し
て処理する方法、紫外線を必要により光増感剤の存在下
に酸素やアンモニア等の雰囲気中で照射する方法;コロ
ナ放電処理する方法;火炎処理、重クロム酸混液のよう
な浸食性の試薬によって表面を処理する方法等がある。
The hydrophilic treatment is carried out by providing a hydrophilic group in advance to at least one surface of the porous membrane, or by roughening the surface. Typical examples of such methods include, for example, a method in which a porous membrane is treated by infiltrating a surfactant solution, and irradiation with ultraviolet rays in an atmosphere of oxygen, ammonia, etc. in the presence of a photosensitizer if necessary. Methods: corona discharge treatment; flame treatment; surface treatment with an erosive reagent such as dichromic acid mixture; etc.

これらの方法についてより具体的に説明すれば下記の通
りである。
A more specific explanation of these methods is as follows.

界面活性剤による処理法では、陽イオン性、陰イオン性
または非イオン性の界面活性剤が、多孔性膜の高分子材
質に応じて選定し用いられる。例えば、多孔性膜がポリ
オレフィン系の材質の場合は、非イオン性の界面活性剤
が好適に用いられる。
In the treatment method using a surfactant, a cationic, anionic or nonionic surfactant is selected and used depending on the polymer material of the porous membrane. For example, if the porous membrane is made of polyolefin material, a nonionic surfactant is preferably used.

一般に界面活性剤の0.旧ないし5%の水溶液、有機溶
媒溶液、あるいは水−有機溶媒の混合溶液に多孔性膜を
浸漬し、充分に多孔性膜の表層部に該界面活性剤を吸着
させたのち、取り出し、必要によっては洗浄し、次いで
、風乾、あるいは強制的に乾燥したのち、場合によって
は若干の水分を含有した状態で供せられる。
Generally 0.0% of surfactant. The porous membrane is immersed in an old to 5% aqueous solution, an organic solvent solution, or a mixed solution of water and an organic solvent, and after the surfactant is sufficiently adsorbed on the surface layer of the porous membrane, it is taken out and soaked as necessary. is washed, then air-dried or force-dried, and then served in a state that contains some moisture depending on the case.

紫外線による多孔性重合体の表面処理は、平膜の場合に
は光源から出来るだけ均一に照射出来るように紫外線ラ
ンプを配列するか、あるいは反射鏡を用いて膜面上に均
一に照射されるようにする。また、中空糸膜のような場
合には、全表面に均一に紫外線が照射出来るように装置
上の工夫をすればよい。紫外線を照射する雰囲気は、空
気中、酸素中、窒素、アンモニアガス雰囲気など、処理
する高分子材質の種類に応じて適宜に選定すればよい。
For surface treatment of porous polymers with ultraviolet rays, in the case of flat films, it is necessary to arrange ultraviolet lamps so that the light source can irradiate the film as uniformly as possible, or to use a reflector to ensure that the irradiation is uniform on the film surface. Make it. Further, in the case of a hollow fiber membrane, the device may be devised so that the entire surface can be uniformly irradiated with ultraviolet rays. The atmosphere in which ultraviolet rays are irradiated may be appropriately selected depending on the type of polymer material to be treated, such as air, oxygen, nitrogen, or ammonia gas atmosphere.

一般に紫外線照射によって、多孔性膜における高分子鎖
上の水素原子が脱離して二重結合、カルボニル結合、カ
ルボン酸基、アミノ基、水酸基などが形成され、該多孔
性膜の表層部に親水性が賦与される。従って、この際、
必要に応じて光増感剤を共存させて紫外線を照射するこ
とによってラジカルの発生が促進されるようにすること
ができる。光増感剤としては、例えばベンゾフェノン、
ミヒラーケトンなどのケトン基ばか従来公知の光増感性
の基を有する化合物が何ら制限な(用いられる。このよ
うな光増感剤は、使用する多孔性高分子の種類に応じて
適宜選定すればよい。紫外線の照射量は、一般にII)
oLh/cm2ないし300 mLh/cm”の範囲の
照射が好ましく、20mLh/cm2ないし100 m
W−h/cm2の範囲が特に好ましい。
Generally, when UV irradiation is applied, hydrogen atoms on polymer chains in a porous membrane are detached to form double bonds, carbonyl bonds, carboxylic acid groups, amino groups, hydroxyl groups, etc., and the surface layer of the porous membrane becomes hydrophilic. will be granted. Therefore, at this time,
If necessary, the generation of radicals can be promoted by irradiating ultraviolet rays in the presence of a photosensitizer. Examples of photosensitizers include benzophenone,
Compounds having a ketone group such as Michler's ketone or a conventionally known photosensitizing group can be used without any restrictions.Such photosensitizers may be selected as appropriate depending on the type of porous polymer used. .The amount of UV irradiation is generally II)
Irradiation in the range of 20 mLh/cm2 to 100 m is preferable.
A range of W-h/cm2 is particularly preferred.

コロナ放電による処理法としては、通常高分子のフィル
ムを処理するときに用いられている手段がそのまま採用
することができる。また中空糸膜を親水化処理する場合
は、中空糸膜の形状に合せたコロナ放電処理装置を用い
て、連続あるいは繰り返し実施することも出来る。この
コロナ放電処理の条件は、多孔性膜高分子の材質によっ
て異なるため、−概には決定されず、一般に空気中、酸
素中、窒素中、アンモニアガス中、亜硫酸ガス中などの
処理雰囲気や目的に応じて決定される。工業的にコロナ
放電処理する場合は、空気中で実施し、多孔性膜高分子
の表層部にカルボニル基、カルボン酸基、水酸基等が多
く生じる条件を選定することが望ましい。
As the treatment method using corona discharge, the means normally used when treating polymeric films can be used as is. In addition, when the hollow fiber membrane is subjected to hydrophilic treatment, the treatment can be carried out continuously or repeatedly using a corona discharge treatment device that matches the shape of the hollow fiber membrane. The conditions for this corona discharge treatment vary depending on the material of the porous membrane polymer, so they are not generally determined, and are generally used in a treatment atmosphere such as air, oxygen, nitrogen, ammonia gas, sulfur dioxide gas, etc., and the purpose of the treatment. Determined accordingly. When corona discharge treatment is carried out industrially, it is desirable to carry out the treatment in air and to select conditions under which many carbonyl groups, carboxylic acid groups, hydroxyl groups, etc. are generated in the surface layer of the porous membrane polymer.

また、重クロム酸のような侵食性の溶媒中に浸漬して多
孔性高分子の表層部を侵食し、水酸基、カルボン酸基な
どを形成することも有効である。
It is also effective to immerse the porous polymer in an corrosive solvent such as dichromic acid to erode the surface layer of the porous polymer to form hydroxyl groups, carboxylic acid groups, and the like.

具体的には、重クロム酸と硫酸の混合液、硝酸、過塩素
酸などが多孔性高分子の表層部を親水化するのに有効で
ある。また濃硫酸、クロルスルホン酸、有機アミン類な
どで表面処理するような、明らかにイオン交換性の親水
基が導入される処理も好結果をもたらす。特に多孔性膜
が含フツ素系高分子から構成されている場合は、該多孔
性膜の表面部分を親水化処理することが不可欠であり、
その具体的な方法としては、例えばナトリウムナフ′タ
リン、カリウムナフタリンによる表層部のエツチング、
リチウムアミドによる表面処理、にFISO3C1によ
る処理など従来公知のフッ素系高分子の化学処理法がい
ずれも好適に適用される。
Specifically, a mixed solution of dichromic acid and sulfuric acid, nitric acid, perchloric acid, and the like are effective for making the surface layer of the porous polymer hydrophilic. Treatments that clearly introduce ion-exchangeable hydrophilic groups, such as surface treatment with concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, or organic amines, also bring good results. In particular, when the porous membrane is composed of a fluorine-containing polymer, it is essential to perform a hydrophilic treatment on the surface of the porous membrane.
Specific methods include, for example, etching the surface layer with sodium naphthalene or potassium naphthalene;
Any of the conventionally known chemical treatment methods for fluoropolymer, such as surface treatment with lithium amide and treatment with FISO3C1, can be suitably applied.

さらにまた、多孔性膜の親水化処理としては。Furthermore, as a hydrophilic treatment for a porous membrane.

該多孔性膜の表面を粗面化即ち微細な凹凸をつけること
も好ましい結果を与える。具体的には、例えば平膜、中
空糸を製造し、巻取る際にそれのガイドロールに凹凸を
作り、これに平膜、中空糸を接触させることによって凹
凸を得る。このように膜状物を凹凸のあるものに接触さ
せて凹凸を形成する方法以外にも、膜状物に凹凸面を形
成しつるような粒子を付着、圧着させる方法などもあげ
られ、いずれの方法によるかは目的に応じて適宜選定さ
れる。
Roughening the surface of the porous membrane, that is, providing fine irregularities, also gives favorable results. Specifically, for example, a flat membrane or a hollow fiber is manufactured, and upon winding, an unevenness is created on a guide roll thereof, and the unevenness is obtained by bringing the flat membrane or hollow fiber into contact with this. In addition to the method of bringing a film-like material into contact with an uneven surface to form an uneven surface, there are also methods such as forming an uneven surface on a film-like material and attaching and pressing particles like particles. The method is appropriately selected depending on the purpose.

その他、一般に高分子の表面処理に用いられる技術、火
炎処理なども有効である。
In addition, techniques generally used for surface treatment of polymers, such as flame treatment, are also effective.

本発明において前記多孔性膜の少くとも一方の表面に薄
層を形成する素材は、グルコキシド基を主鎖に有し且つ
イオン性基を有する天然多糖類又はその誘導体である。
In the present invention, the material forming the thin layer on at least one surface of the porous membrane is a natural polysaccharide or a derivative thereof having a glucoxide group in its main chain and an ionic group.

上記イオン性基は使用態様下に、例えば水溶液中あるい
は有機溶媒中で、正の電荷または負の電荷を生じる官能
基であれば特に限定されず、公知のものが採用される。
The above-mentioned ionic group is not particularly limited as long as it is a functional group that generates a positive charge or a negative charge depending on the mode of use, for example, in an aqueous solution or an organic solvent, and known ones can be employed.

桟表的なものを具体的に例示すれば、正の電荷のものと
しては、−級一、級−および三級−アミン、第四級アン
モニウム塩基、第三級スルホニウム塩基、第四級ホスホ
ニウム塩基、コバルチジニウム塩基等であり、負の電荷
のものとしてはスルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基
、亜リン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基、チ
オール基、フェノール性水酸基、パーフルオロ三級アル
コール等である。
To give specific examples of positively charged ones, -class primary, class- and tertiary-amines, quaternary ammonium bases, tertiary sulfonium bases, quaternary phosphonium bases. , cobaltidinium base, etc., and negatively charged ones include sulfonic acid groups, carboxylic acid groups, phosphoric acid groups, phosphorous acid groups, sulfuric ester groups, phosphoric ester groups, thiol groups, phenolic hydroxyl groups, perfluorinated hydroxyl groups, etc. grade alcohol, etc.

本発明で用いる天然多糖類又はその誘導体は、前記のよ
うにグルコシド基を主鎖に有し且つイオン性基を有する
ものであれば特に制限されるものではなく、公知のもの
が使用出来る。一般に最も好適に使用される代表的なも
のを例示すれば次の通りである。
The natural polysaccharide or its derivative used in the present invention is not particularly limited as long as it has a glucoside group in its main chain and an ionic group as described above, and known polysaccharides can be used. Typical examples that are generally most suitably used are as follows.

グルコシド基を有し且つカチオン性基を有する高分子と
しては、例えばえび、かに、昆虫など天然に存在するキ
チンを加水分解して、アセチル基を全であるいは、部分
的に除去したキトサン、及びその誘導体、例えばキトサ
ンのアミノ基を利用して化学反応により架橋したもの、
負の電荷を導入したもの、不活性化したもの、別の水酸
基等の親木基を導入したものなどが好適に用いられる。
Examples of polymers having glucoside groups and cationic groups include chitosan, which is obtained by hydrolyzing chitin naturally occurring in shrimp, crabs, insects, etc., and removing all or part of the acetyl groups; Its derivatives, such as those crosslinked by chemical reaction using the amino groups of chitosan,
Those into which a negative charge has been introduced, those which have been inactivated, and those into which a parent group such as another hydroxyl group has been introduced are preferably used.

また、グルコシド基を有し且つアニオン性基を有する高
分子としては、例えばアルギン酸、ペクチン酸などの天
然多糖類、それらの誘導体が好適に用いられる。さらに
また、キトサンとアルギン酸とを用いてポリイオンコン
プレックスを形成したもの、キトサンの薄膜上にアルギ
ン酸の薄膜を形成した複層のM膜、その逆の複層を形成
したもの、三層以上を形成したものなど各種の態様で有
効に用いられる。
Further, as the polymer having a glucoside group and an anionic group, for example, natural polysaccharides such as alginic acid and pectic acid, and derivatives thereof are preferably used. Furthermore, a polyion complex was formed using chitosan and alginic acid, a multilayer M film in which a thin film of alginic acid was formed on a thin film of chitosan, a film in which a multilayer film was formed on the contrary, and a film in which three or more layers were formed. It is effectively used in various aspects such as things.

本発明で使用する前記天然多糖類又はその誘導体は、多
孔性膜の少くとも一方の表面に薄層を形成出来るもので
あれば、分子量については特に限定されないが、一般に
は3000ないし100万の範囲のものから選ぶことが
好ましく、分子量8万ないし14万のキトサンが特に好
ましい。
The molecular weight of the natural polysaccharide or its derivative used in the present invention is not particularly limited as long as it can form a thin layer on at least one surface of the porous membrane, but it is generally in the range of 3,000 to 1,000,000. Chitosan having a molecular weight of 80,000 to 140,000 is particularly preferred.

本発明における多孔性膜の少くとも一方の表面に、前記
天然多糖類又はその誘導体の薄層を多孔性膜の少くとも
一方の表面に形成させる方法は特に限定されるものでは
ないが、最も一般的に利用される方法を例示すると、多
孔性膜の表面に前記天然多糖類又はその誘導体を溶解し
た溶液を塗布し溶媒を除去する方法:該溶液に多孔性膜
を浸漬する方法;或いはこれらの方法の繰り返し操作等
によって所望の厚さの複合膜とすればよい。また般には
上記溶液の調整は天然多糖類などの種類、分子量などに
よって異なるが、通常溶液の濃度を3ないし12重量%
の範囲で、塗布または浸漬に適した粘度に調整するとよ
い。更にまた該多孔性膜の表層部に形成させる薄層の厚
みは、使用目的、使用態様等によって異なるが一般には
0.旧ないし10umの範囲から選ぶと好適である。
The method of forming a thin layer of the natural polysaccharide or its derivative on at least one surface of the porous membrane in the present invention is not particularly limited, but is the most common method. Examples of methods commonly used include: applying a solution in which the natural polysaccharide or its derivative is dissolved on the surface of a porous membrane and removing the solvent; immersing the porous membrane in the solution; A composite film having a desired thickness may be obtained by repeating the method or the like. In general, the preparation of the above solution varies depending on the type of natural polysaccharide, molecular weight, etc., but usually the concentration of the solution is 3 to 12% by weight.
The viscosity should be adjusted within the range suitable for coating or dipping. Furthermore, the thickness of the thin layer formed on the surface layer of the porous membrane varies depending on the purpose and manner of use, but is generally 0. It is preferable to select from a range of 10 μm to 10 μm.

本発明においては、多孔性膜の表面にグルコシド基を主
鎖に有し且つイオン性基を有する天然多糖類又はその誘
導体の薄層を形成させた後、必要に応じて、例えばグル
タルアルデヒドなどの架橋剤を用いて架橋処理すること
が好ましい。
In the present invention, after forming a thin layer of a natural polysaccharide or a derivative thereof having a glucoside group in its main chain and an ionic group on the surface of a porous membrane, if necessary, for example, glutaraldehyde etc. It is preferable to carry out crosslinking treatment using a crosslinking agent.

本発明により得られる複合膜は、特にパーベーパレーシ
ョン法における分離膜として、特に水と有機液体の混合
溶液から脱水を実施するために極めて有効である。例え
ば、平膜の場合は、フィルタープレース型の熱交換器の
ようなものに組み込んで、必要によりこれを多数積層し
て使用するか、あるいはスパイラル型にして用いること
もできる。また、中空糸、チューブ状の場合は、ハウジ
ング中にいれて両端をポツティングして固定し該中空糸
の内側に分離する混合液を流し、外側に減圧にして用い
ること、あるいは、中空糸の外側に分離する混合液を流
し、内側を減圧にして用いることも、分離目的によって
適宜選定して使用することかできる。特に中空糸の場合
は、グルコシド基を主鎖に有し且つイオン性基を結合し
た天然多F類又1よその誘導体を、多孔性膜である中空
系の外側に薄層として形成させた膜が、パーベーパレー
ション法における分離膜として長期にわたって安定して
好結果が得られる。
The composite membrane obtained by the present invention is particularly effective as a separation membrane in a pervaporation method, particularly for dehydrating a mixed solution of water and organic liquid. For example, in the case of a flat membrane, it can be incorporated into something like a filter place type heat exchanger, and if necessary, it can be used by laminating a large number of membranes, or it can be used in a spiral type. In addition, in the case of hollow fibers or tubes, it is possible to put them in a housing and fix them by potting both ends, and to flow the mixture to be separated inside the hollow fibers and apply a vacuum to the outside. The mixed liquid to be separated may be passed through the chamber and the inside pressure may be reduced, or the chamber may be appropriately selected and used depending on the purpose of separation. In particular, in the case of hollow fibers, a membrane is formed by forming a thin layer on the outside of a hollow system that is a porous membrane, using a derivative of natural polyF or 1 having a glucoside group in its main chain and an ionic group bonded to it. However, as a separation membrane in the pervaporation method, good results can be obtained stably over a long period of time.

[発明の効果] 本発明によれば、工業的に長期間の使用において、安定
して大きい分離係数を有し、且つ透過流束の大きいパー
ベーパレーション用分離膜が得られるので、産業上の有
用性が極めて大きいものである。
[Effects of the Invention] According to the present invention, it is possible to obtain a separation membrane for pervaporation that stably has a large separation coefficient and a large permeation flux during long-term industrial use. It is extremely useful.

[実施例] 以下、本発明の内容を具体的に実施例によって説明する
が、本発明の内容は以下の実施例によって限定されるも
のでない。
[Examples] Hereinafter, the contents of the present invention will be specifically explained by examples, but the contents of the present invention are not limited to the following examples.

(なお、実施例中の配合量の部は重量部を表わす) 実施例1 ポリ三弗化−塩化エチレン樹脂(ダイキンT業社製、ダ
イフロンM−300)53.4部、微粉状の珪酸(徳山
曹達社製、トリシール) 26.7部、クロロトリフル
オロエチレンのオリゴマー〔ダイキン社製、ダイフロイ
ル#20)60部、シリコンオイル(商品名KF−96
)60部を混合して、これをホモジナイザーによって充
分に撹拌したのちに充分に混練してペレットとした。
(In addition, parts in the blending amount in the examples represent parts by weight) Example 1 53.4 parts of polytrifluoro-chlorinated ethylene resin (Daiflon M-300, manufactured by Daikin T Gyo Co., Ltd.), fine powder silicic acid ( Tokuyama Soda Co., Ltd., Trisil) 26.7 parts, chlorotrifluoroethylene oligomer (Daikin Co., Ltd., Daifloyl #20) 60 parts, silicone oil (trade name KF-96)
) were mixed, sufficiently stirred with a homogenizer, and then sufficiently kneaded to form pellets.

このペレットを用いて外径2.5mm、内径1.5mm
の中空糸製造用二重管ノズルの外管より押出して、中空
糸を製造した。次いで、この中空糸を1.1.1− ト
リクロロトリフルオロエタン中に16時間浸漬して溶出
成分を抽出除去した後、さらに50%の苛性ソーダ水溶
液中に浸漬して微粉状珪酸を渚解抽出除去したところ、
平均孔径0.25μmで気孔率75%の多孔性中空糸が
得られた。
Using this pellet, the outer diameter is 2.5 mm and the inner diameter is 1.5 mm.
Hollow fibers were manufactured by extrusion from the outer tube of a double tube nozzle for manufacturing hollow fibers. Next, this hollow fiber was immersed in 1.1.1-trichlorotrifluoroethane for 16 hours to extract and remove the eluted components, and then further immersed in a 50% aqueous solution of caustic soda to remove the fine powdered silicic acid by extraction. Then,
A porous hollow fiber with an average pore diameter of 0.25 μm and a porosity of 75% was obtained.

この多孔性中空糸を1.8−ジアザビシクロf5,4.
O1−7−ウンデセンの30%水溶液中に入れて、90
℃で16時間加熱処理することにより該多孔性中空糸の
表層部を親水性とした。なお、この処理した多孔性中空
糸を加圧プレスした後、表面をFTIRによって測定し
たところ、−NH−に基づ(吸収が認められた。
This porous hollow fiber was made of 1,8-diazabicyclo f5,4.
In a 30% aqueous solution of O1-7-undecene, 90
The surface layer of the porous hollow fiber was made hydrophilic by heat treatment at ℃ for 16 hours. In addition, after pressing the treated porous hollow fibers under pressure, the surface was measured by FTIR, and absorption was observed based on -NH-.

次いで、この親水性化処理した中空糸をキトサン(平均
分子量12万、脱アセチル化度90%)をIMの酢酸水
溶液に溶解して調製した3重量%のキトサン水溶液に浸
漬して外表面に付着させたのち、空気中で余分なキトサ
ン液を滴下させ、中和凝固浴(エタノール:水:水酸化
ナトリウム6:3:1)中に1時間浸漬した。その後、
充分に水洗をおこない、グルタルアルデヒドを用い硫酸
触媒存在下で、中空糸の外表面におけるキトサンを架橋
させた。
Next, this hydrophilized hollow fiber was immersed in a 3% by weight chitosan aqueous solution prepared by dissolving chitosan (average molecular weight 120,000, degree of deacetylation 90%) in an IM acetic acid aqueous solution to adhere it to the outer surface. After that, excess chitosan liquid was dropped in the air, and the sample was immersed in a neutralization coagulation bath (ethanol:water:sodium hydroxide 6:3:1) for 1 hour. after that,
After thorough washing with water, the chitosan on the outer surface of the hollow fibers was crosslinked using glutaraldehyde in the presence of a sulfuric acid catalyst.

得られた複合化中空糸膜の表面状態及び断面を走査型電
子顕微鏡で観察したところ、多孔性中空糸膜の外周に均
一な5μmのキトサン層を確認した。
When the surface condition and cross section of the obtained composite hollow fiber membrane were observed using a scanning electron microscope, a uniform chitosan layer of 5 μm in thickness was confirmed on the outer periphery of the porous hollow fiber membrane.

この複合化中空糸膜を15cmに切断したものを10本
束ねガラス管に挿入し、両端を樹脂による端末処理をお
こないモジュール化した。このモジュール化した中空糸
膜の分離装置を用いて、エタノール水溶液をモジュール
下端から中空糸内部に通液し、中空糸外部の圧力2 T
orrにてパーベーパレ〜ジョン法による90wt%、
95wt%エタノール水溶液の55℃における、透過速
度(g/Hr・rn2)と選択分離係数の測定をおこな
った。
This composite hollow fiber membrane was cut into 15 cm pieces and 10 pieces were bundled together and inserted into a glass tube, and both ends were treated with resin to form a module. Using this modular hollow fiber membrane separation device, an ethanol aqueous solution is passed into the hollow fiber from the bottom end of the module, and the pressure outside the hollow fiber is 2 T.
90wt% by pervaporation method at orr,
The permeation rate (g/Hr·rn2) and selective separation coefficient of a 95 wt% ethanol aqueous solution at 55°C were measured.

なお、透過速度(g/Hr・m21は、透過側ガスをド
ライアイス−メタノールトラップで捕集した、単位膜面
積、単位時間当りの透過液の重量である。
Note that the permeation rate (g/Hr·m21) is the weight of the permeate per unit membrane area and unit time, in which the permeate side gas is collected in a dry ice-methanol trap.

また、選択分離係数は、水−エタノール混合液において
は で定義されるものである。
Further, the selective separation coefficient is defined as for a water-ethanol mixed liquid.

式中のX  とxEtOHとは、供給液中のそれぞH)
0 れ水−エタノール混合溶液中の水の重量分率とエタノー
ルの重量分率を、Y  とYELOII”は、そlO れぞれ膜を透過する透過液中の水の重量分率とエタノー
ルの重量分率を示すものであり、ガスクロマトグラフで
それぞれ定量した。
In the formula, X and xEtOH are the respective H) in the feed solution.
0 is the weight fraction of water and the weight fraction of ethanol in the water-ethanol mixed solution, Y and YELOII are the weight fraction of water and the weight of ethanol in the permeate that permeates through the membrane, respectively. It shows the fraction, and each was quantified using a gas chromatograph.

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

第1表 実施例2 ポリプロピレン(徳山曹達社製、P N −120、M
 11.2 )のペレット57部、平均粒径1μmの酸
化珪素43部を均一に混合した後、再びペレットを作っ
た。このペレットを中空管状体押し出し用の金型で23
0℃で押出し成型して管状体を作り、これを100℃で
5倍延伸して外径2.5mmおよび内径1.8mmの多
孔性中空糸膜を得た。この得られた中空糸体の表面は、
電子顕微鏡により0.1ないし1μmの延伸方向に長い
孔が観察された。
Table 1 Example 2 Polypropylene (manufactured by Tokuyama Soda Co., Ltd., PN-120, M
After uniformly mixing 57 parts of the pellets of 11.2) and 43 parts of silicon oxide having an average particle size of 1 μm, pellets were made again. This pellet is placed in a mold for extruding a hollow tubular body for 23 minutes.
A tubular body was made by extrusion molding at 0°C, and this was stretched 5 times at 100°C to obtain a porous hollow fiber membrane having an outer diameter of 2.5 mm and an inner diameter of 1.8 mm. The surface of the hollow fiber obtained is
Long pores of 0.1 to 1 μm in the stretching direction were observed using an electron microscope.

このポリプロピレン製の中空糸を春日電機掬製のコロナ
放電処理装置で放電バーとロールの間隙を3.5mmと
して10m/分で中空糸を送り、印加電圧100■、印
加電流6.5mAで処理して親水性化C0OHよりなる
親水性基が付与された。
This polypropylene hollow fiber was fed at a rate of 10 m/min with a gap between the discharge bar and the roll of 3.5 mm using a corona discharge treatment device manufactured by Kasuga Denki Kikki, and was treated with an applied voltage of 100 μ and an applied current of 6.5 mA. A hydrophilic group consisting of hydrophilic C0OH was added.

次いで、キトサン(分子量12万)を酢酸水溶液に溶解
して調製した5%の水溶液中に浸漬して、中空糸の表面
に均一にキトサン溶液を付着せしめ乾燥した。その後、
0,5規定の苛性ソーダ中に浸漬してキトサンの酢酸塩
をキトサンとしたのち、グルタルアルデヒドの10%水
溶液中に50℃で5時間浸漬して表層部のキトサン層を
架橋させた。さらに、これを再び0.5規定の塩酸中に
浸漬した後、乾燥した。
Next, the hollow fibers were immersed in a 5% aqueous solution prepared by dissolving chitosan (molecular weight 120,000) in an acetic acid aqueous solution to uniformly adhere the chitosan solution to the surface of the hollow fibers, and then dried. after that,
The acetate of chitosan was made into chitosan by immersion in 0.5 N caustic soda, and then immersed in a 10% aqueous solution of glutaraldehyde at 50° C. for 5 hours to crosslink the surface chitosan layer. Furthermore, this was again immersed in 0.5N hydrochloric acid and then dried.

このキトサンを塗布した中空糸を用いて、長さ15cI
11のモジュールに作った。即ち、直径3cmのガラス
管中にこれら中空糸を20本人れ、両端をエポキシ樹脂
にて固定し、外側のガラス管の部分に透過蒸気を取り出
す出口を一ヶ設けたバーベパレーション用分離装置を構
成した。この分離装置で中空糸の中に5%の水を含んだ
95%のエタノール溶液を流し、中空糸の外側を減圧に
して、55℃で連続的に脱水実験を実施した。減圧度は
3 Torrであった。その結果、透過液量は0.9k
g/Hr−m”で分離係数は3500であった。
Using this hollow fiber coated with chitosan, a length of 15 cI
It was made into 11 modules. That is, 20 of these hollow fibers were placed in a glass tube with a diameter of 3 cm, both ends were fixed with epoxy resin, and an outlet for taking out the permeated vapor was provided in the outer part of the glass tube to create a separation device for barbeparation. Configured. In this separation device, a 95% ethanol solution containing 5% water was flowed through the hollow fibers, and a dehydration experiment was conducted continuously at 55° C. with reduced pressure on the outside of the hollow fibers. The degree of vacuum was 3 Torr. As a result, the amount of permeated liquid was 0.9k
g/Hr-m" and the separation factor was 3500.

他方、上記の同じポリプロピレン製の中空糸にコロナ放
電処理をしないでキトサン薄膜を形成した以外は同一の
モジュールを製造し、同一条件で水−エタノール水溶液
の脱水実鍵を行った。その結果透過液量は1.3 kg
/Hr−m2で分離係数は220であった。
On the other hand, an identical module was manufactured except that a chitosan thin film was formed on the same polypropylene hollow fiber as described above without corona discharge treatment, and a water-ethanol aqueous solution was dehydrated under the same conditions. As a result, the amount of permeated liquid was 1.3 kg.
/Hr-m2 and the separation factor was 220.

実施例3 未焼結の四弗化エチレン樹脂粉末(ダイキン工業社製、
ポリフロンTFE、ファインパウダー)100部と15
0ないし250℃の沸点を持つ石油留分20部とを密閉
容器に入れて充分に撹拌して混合、分散させた。得られ
た混和物をラム式押出櫟にて押出し、厚さ6mmおよび
巾100mmのストリップとした。このストリップをカ
レンダーロルにて押出方向と同方向及び直角方向にそれ
ぞれ300%延伸して0.1mm厚みのシートとした。
Example 3 Unsintered tetrafluoroethylene resin powder (manufactured by Daikin Industries, Ltd.,
Polyflon TFE, fine powder) 100 parts and 15
20 parts of a petroleum fraction having a boiling point of 0 to 250°C were placed in a closed container and thoroughly stirred to mix and disperse. The resulting mixture was extruded using a ram extruder to form strips with a thickness of 6 mm and a width of 100 mm. This strip was stretched by 300% in the same direction and perpendicular to the extrusion direction using a calendar roll to form a sheet having a thickness of 0.1 mm.

このシートを150ないし200℃の炉中を通して乾燥
した後、押出し方向に25%の割合で延伸して金属ドラ
ムの表面に沿わせて約350℃に加熱して、白色不透明
のポリテトラフルオロエチレンのシートを得た。これを
走査型電子顕微鏡によって膜表面及び断面を観察したと
ころ、連続気孔が存在し、比重0,55および気孔率7
5%のものであった。さらに、この多孔膜をナトリウム
−ナフタリンのテトラヒドロフラン溶液(潤工社製、テ
トラエッチ)に10秒間浸漬したのち、メタノール洗浄
、水洗をした。この処理により膜表面にOH基が付与さ
れた。上記の多孔性膜を分子量が約10万のキトサン酢
酸塩の5%水溶液に浸漬して引き上げ、乾燥した後、一
方の膜面のみを1.0規定の苛性ソーダに10分間接触
させ、直ちに水洗し、苛性ソーダと接触していない膜面
のキトサン薄層を溶解除去した。
After drying this sheet in an oven at 150 to 200°C, it is stretched at a rate of 25% in the extrusion direction and heated to about 350°C along the surface of a metal drum to form a white opaque polytetrafluoroethylene. Got a sheet. When the membrane surface and cross section were observed using a scanning electron microscope, it was found that continuous pores were present, the specific gravity was 0.55, and the porosity was 7.
It was 5%. Further, this porous membrane was immersed in a sodium-naphthalene tetrahydrofuran solution (manufactured by Junkosha, Tetra Etch) for 10 seconds, and then washed with methanol and water. This treatment imparted OH groups to the membrane surface. The above porous membrane was immersed in a 5% aqueous solution of chitosan acetate with a molecular weight of approximately 100,000, pulled up, and dried. Only one membrane surface was brought into contact with 1.0N caustic soda for 10 minutes, and immediately washed with water. , the thin layer of chitosan on the membrane surface not in contact with caustic soda was dissolved and removed.

得られた膜のキトサンの薄層がある面を上にして、平膜
のパーベーパレーション評価用セルに組込んだ。即ち、
直径70mmのステンレス製の焼結多孔板上に濾紙を敷
き、この上に本発明の膜を配し、密封後膜の上部に90
%含水エタノールまたは95%エタノールを配して、下
部を2 mmHgまで減圧にして、60℃でパーベーパ
レーションを実施した。
The obtained membrane was placed in a flat membrane pervaporation evaluation cell with the side with the thin chitosan layer facing up. That is,
A filter paper is placed on a sintered stainless steel porous plate with a diameter of 70 mm, the membrane of the present invention is placed on top of the filter paper, and after sealing, a 90 mm
% aqueous ethanol or 95% ethanol was placed, the lower part was reduced to 2 mmHg, and pervaporation was performed at 60°C.

結果を第2表に示す。なお、膜断面を走査型電子顕微鏡
で観察したところ、キトサン層の厚みは約3μmであっ
た。
The results are shown in Table 2. Note that when the cross section of the membrane was observed using a scanning electron microscope, the thickness of the chitosan layer was approximately 3 μm.

実施例4 ポリエチレン(住人化学社製 スミ力センFA201−
0.’MI2)のペレット50部に微粉状の酸化珪素(
粒径1um140部を加え、これにジオクチルフタレー
ト10部を加えて均一に混合してペレットとした。これ
を中空糸成型用の金型から220℃で押し出した後、さ
らに100℃で5倍延伸して外径31I1mおよび内径
2.5mmの多孔性中空糸を得た。次いでこの多孔性中
空糸の外表層部をオゾン発生機(岡野製作所、EO−3
02型)に酸素を供給して1.38mo1%のオゾンを
含んだ空気中に室温で8時間さらしたのちに、水に対す
る接触角を測定したところ、100°から約70°に減
少していた。上記処理により中空糸の外表層部にカルボ
ニル基及びカルボン酸基が付与された。
Example 4 Polyethylene (manufactured by Sumire Kagaku Co., Ltd. Sumirikisen FA201-
0. 50 parts of pellets of 'MI2) and finely powdered silicon oxide (
140 parts of particles having a particle size of 1 um were added thereto, and 10 parts of dioctyl phthalate were added thereto and mixed uniformly to form pellets. This was extruded from a hollow fiber molding die at 220°C, and then further stretched 5 times at 100°C to obtain a porous hollow fiber having an outer diameter of 31I1 m and an inner diameter of 2.5 mm. Next, the outer surface layer of this porous hollow fiber was treated with an ozone generator (Okano Seisakusho, EO-3).
02 type) was supplied with oxygen and exposed to air containing 1.38 mo1% ozone at room temperature for 8 hours, the contact angle with water was measured and found to have decreased from 100° to approximately 70°. . Through the above treatment, carbonyl groups and carboxylic acid groups were added to the outer surface layer of the hollow fibers.

次いで、上記の処理した多孔性中空糸を実施例1と同様
の方法により、その外表面にキトサンの薄層を存在させ
て複合膜を得た。この複合膜を用いて、実施例1と同一
の方法、条件で、水−エタノール水溶液の脱水実験を行
った。その結果を第3表に示す。
Next, a composite membrane was obtained using the above-treated porous hollow fibers in the same manner as in Example 1, with a thin layer of chitosan present on the outer surface of the porous hollow fibers. Using this composite membrane, a dehydration experiment of a water-ethanol aqueous solution was conducted using the same method and conditions as in Example 1. The results are shown in Table 3.

第3表 実施例5 ポリフロンペーパー PA−512(ダイキン工業社製
)をドデシルベンゼンスルホン酸ソーダの2%水溶液に
1時間浸漬した後乾燥した。この処理によりペーパー表
面に−303−基を付与した。次に、アルギン酸ソーダ
の0.01%水溶液を調製して、この中に上記のポリフ
ロンペーパーを浸漬して乾燥し、再び浸漬して乾燥、こ
れを10回(り返した。この膜を青色の紙の上に置いて
、上からメチルアルコールを膜面上に流して、青色の紙
の濡れからピンホールの有無を確認した結果、ピンホー
ルは全く観察されなかった。
Table 3 Example 5 Polyflon paper PA-512 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was immersed in a 2% aqueous solution of sodium dodecylbenzenesulfonate for 1 hour and then dried. This treatment imparted -303- groups to the paper surface. Next, a 0.01% aqueous solution of sodium alginate was prepared, the Polyflon paper was dipped into it, dried, dipped again and dried, and this process was repeated 10 times. The membrane was placed on a sheet of paper, methyl alcohol was poured onto the membrane surface from above, and the presence or absence of pinholes was confirmed from the wetness of the blue paper. As a result, no pinholes were observed.

上記の得られた複合膜を用いて、実施例3で用いたパー
ベーパレーション測定用の分離装置によって、90%の
エタノールを含む水−エタノール溶液の脱水処理を実施
した。その結果、透過液量は0.21kg/Hr−m2
であり、分離係数は28000であった。なお、パーベ
ーパレーションの測定条件は、60℃で3 Torrで
90%エタノール溶液は循環して測定した。
Using the composite membrane obtained above, a water-ethanol solution containing 90% ethanol was dehydrated using the separation device for pervaporation measurement used in Example 3. As a result, the amount of permeated liquid was 0.21 kg/Hr-m2
The separation factor was 28,000. The pervaporation measurement conditions were as follows: 90% ethanol solution was circulated at 60° C. and 3 Torr.

他方、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダで処理してい
ないポリフロンペーパーにアルギン酸ソーダを付着させ
複合膜を用いた以外は、上記と同様に実施したところ、
透過液量は0.51kg/)lr・m2で、分離係数は
120であった。
On the other hand, the same procedure as above was carried out, except that sodium alginate was attached to Polyflon paper that had not been treated with sodium dodecylbenzenesulfonate and a composite membrane was used.
The amount of permeated liquid was 0.51 kg/)lr·m2, and the separation coefficient was 120.

実施例6 実施例2で用いたポリプロピレン製の中空糸をクロルス
ルホン酸1部、エチレンジクロライド2部からなる溶液
に30℃で8時間浸漬して処理した後、水洗、メタノー
ル洗浄を行い乾燥した。この処理した中空糸は、元素分
析したところ、CIの含量が1.2%であった。この処
理により中空糸の表面に一5O□C1基及び−5O3H
基が導入された。
Example 6 The polypropylene hollow fiber used in Example 2 was treated by immersing it in a solution consisting of 1 part of chlorosulfonic acid and 2 parts of ethylene dichloride at 30° C. for 8 hours, followed by washing with water, washing with methanol, and drying. Elemental analysis of the treated hollow fibers revealed that the CI content was 1.2%. Through this treatment, -5O□C1 groups and -5O3H are added to the surface of the hollow fiber.
group was introduced.

次いで、上記の処理した中空糸膜を用いて、実施例1と
同様の方法、および条件でキトサンにより複合化した。
Next, using the above-treated hollow fiber membrane, it was composited with chitosan in the same manner and under the same conditions as in Example 1.

この複合膜を用いて、実施例1と同様に水−エタノール
水溶液の脱水実験を行った。その結果を第4表に示す。
Using this composite membrane, a dehydration experiment of a water-ethanol aqueous solution was conducted in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.

実施例7 ポリプロピレン製の多孔膜(セラニーズ社製、商品名ジ
ュラガート4410)の両面にコロナ放電処理をした。
Example 7 Both sides of a porous membrane made of polypropylene (manufactured by Celanese, trade name: Duragart 4410) were subjected to corona discharge treatment.

即ち、実施例2に用いたと同一のコロナ放電処理装置に
より、放電バーとロールとの間隙を1.5mmで、10
m/分の速度で多孔膜を送り、印加電圧75V、印加電
流6,5A、印加電力4g?、5 Vで処理した。次い
で、この膜を1重量%のアルギン酸ナトリウム水溶液に
浸漬後、風乾させることにより、膜の表裏にそれぞれ膜
厚20Uのアルギン酸ナトリウム膜を有する複合膜を得
た。また、別に同様に膜の表または裏に別々にアルギン
酸ナトリウムを膜厚20μmに複合した膜をそれぞれ得
た。
That is, using the same corona discharge treatment apparatus used in Example 2, the gap between the discharge bar and the roll was 1.5 mm, and 10
Feed the porous membrane at a speed of m/min, applied voltage 75V, applied current 6.5A, applied power 4g? , 5 V. Next, this membrane was immersed in a 1% by weight sodium alginate aqueous solution and air-dried to obtain a composite membrane having sodium alginate membranes each having a thickness of 20 U on the front and back sides of the membrane. Separately, membranes were obtained in which sodium alginate was separately composited onto the front and back sides of the membrane to a thickness of 20 μm.

これらの複合膜を用いて、前実施例と同様に水−エタノ
ール水溶液のパーペーパーレーションによる脱水実験を
行った。それらの結果を第5表に示す。
Using these composite membranes, a dehydration experiment using perpaper ration of a water-ethanol aqueous solution was conducted in the same manner as in the previous example. The results are shown in Table 5.

第5表 実施例8−11 実施例1で用いたと同一のポリ三弗化−塩化エチレン樹
脂製の中空糸で同様に表面を親水化処理した多孔性膜を
用いた。
Table 5 Examples 8-11 A porous membrane made of the same polytrifluoroethylene chloride resin hollow fibers used in Example 1 and whose surface was similarly treated to make it hydrophilic was used.

一方、キトサン(平均分子量10〜12万、脱アセチル
化度90%)の粉末をIM−酢酸水溶液中に、それぞれ
1重量%、2重量%、3重量%、5重量%になるように
キトサンドープを調製し、25℃にて一晩撹拌溶解した
。それらの溶液をG−2のガラスフィルターで濾過した
後、アスピレータで減圧脱気をおこない、キトサン水溶
液を調製した。次いで、外表面の親水化処理をおこなっ
た上記の中空糸を、各濃度のキトサン水溶液に浸漬し、
実施例1と同様に架橋反応をおこなった。
On the other hand, chitosan dope powder (average molecular weight 100,000 to 120,000, degree of deacetylation 90%) was added to an IM-acetic acid aqueous solution at a concentration of 1% by weight, 2% by weight, 3% by weight, and 5% by weight, respectively. was prepared and stirred and dissolved overnight at 25°C. After filtering these solutions through a G-2 glass filter, deaeration was performed under reduced pressure using an aspirator to prepare an aqueous chitosan solution. Next, the hollow fibers whose outer surfaces had been subjected to hydrophilic treatment were immersed in chitosan aqueous solutions of various concentrations.
A crosslinking reaction was carried out in the same manner as in Example 1.

これら所定濃度のキトサン水溶液により複合化された中
空糸膜を用いて、それぞれ実施例1と同様に水−エタノ
ール水溶液の脱水実験を行った。
A dehydration experiment of a water-ethanol aqueous solution was conducted in the same manner as in Example 1 using hollow fiber membranes composited with these chitosan aqueous solutions of predetermined concentrations.

それらの結果を第6表に示す。The results are shown in Table 6.

実施例12 ポリふっ化ビニリデン(米国ペンウォルト社製、商品名
Kynar ) 25部、これをジメチルアセトアミド
65部および平均分子量3000のポリエチレングライ
コール10部を混合し、さらに5部のポリオキシエチレ
ンソルビタンモノオレエート(花王アトラス社製、商品
名Tween 80)を加えて均一な溶液とした。この
溶液を40℃に保温して、中空紡糸ノズルからギヤーポ
ンプにて押出し、70℃の温水中に注入して成形した。
Example 12 25 parts of polyvinylidene fluoride (manufactured by Pennwalt Co., USA, trade name Kynar) was mixed with 65 parts of dimethylacetamide and 10 parts of polyethylene glycol having an average molecular weight of 3000, and further 5 parts of polyoxyethylene sorbitan monomer. Oleate (manufactured by Kao Atlas Co., Ltd., trade name Tween 80) was added to form a homogeneous solution. This solution was kept at a temperature of 40° C., extruded from a hollow spinning nozzle with a gear pump, and poured into hot water at 70° C. to be molded.

芯液としては、同じく70℃の温水を用いた。得られた
中空糸は、外径2.5n+mおよび内径2.0+nmで
、断面には多くのボイドが存在し、内表面および外表面
には緻密なスキン層が存在していた。この中空糸を30
%トリメチルアミン水溶液中に浸漬して、60℃で8時
間加熱して、中空糸の表層部にアミノ基を一部導入せし
めた。
Similarly, 70°C warm water was used as the core liquid. The obtained hollow fiber had an outer diameter of 2.5n+m and an inner diameter of 2.0+nm, had many voids in its cross section, and had a dense skin layer on its inner and outer surfaces. 30 pieces of this hollow fiber
% trimethylamine aqueous solution and heated at 60° C. for 8 hours to partially introduce amino groups into the surface layer of the hollow fiber.

次に、この中空糸を分子量約11万のキトサン酢酸塩の
2%水溶液に浸漬した後引きあげて乾燥した。次に、0
.01%のアルギン酸ソーダの水溶液に浸漬し、再び乾
燥した。さらに、同様にキトサン酢酸塩水溶液、アルギ
ン酸ソーダ溶液に交互にくり返し5回浸漬、乾燥を行い
、最後にキトサン酢酸塩に浸漬して乾燥した。
Next, this hollow fiber was immersed in a 2% aqueous solution of chitosan acetate having a molecular weight of about 110,000, and then pulled up and dried. Then 0
.. The sample was immersed in an aqueous solution of 0.01% sodium alginate and dried again. Furthermore, in the same manner, it was repeatedly dipped and dried in an aqueous chitosan acetate solution and a sodium alginate solution five times, and finally dipped in a chitosan acetate solution and dried.

この表層部にキトサン酢酸塩アルギン酸ソーダ塩が層状
に存在するものをグルタルアルデヒド5%と硫酸5%を
含む液に浸漬して、キトサン酸を架橋させた。最後に、
0.5規定の硫酸ソーダ中に平衡にし複合膜とした。
This material, in which chitosan acetate and sodium alginate were present in a layered form on the surface layer, was immersed in a solution containing 5% glutaraldehyde and 5% sulfuric acid to crosslink the chitosanic acid. lastly,
It was equilibrated in 0.5N sodium sulfate to form a composite membrane.

この膜を用いてエタノール80%、メタノール10%、
水10%混合溶液の脱水処理をした。
Using this membrane, 80% ethanol, 10% methanol,
A 10% water mixed solution was dehydrated.

60℃で2 Torrで実施し、透過液量は0.7kg
/Hr−m2で、全アルコール分に対する水の分離係数
は28000であった。
Conducted at 60°C and 2 Torr, permeate volume was 0.7 kg.
/Hr-m2, the separation coefficient of water to total alcohol content was 28,000.

他方、トリメチルアミン処理していない、ポリふっ化ビ
ニリデンの中空糸に同様の薄膜を形成したところ、透過
液量は1.2kg/m2°Hrで分離係数は400であ
った。
On the other hand, when a similar thin film was formed on a hollow fiber of polyvinylidene fluoride that had not been treated with trimethylamine, the permeate amount was 1.2 kg/m2°Hr and the separation coefficient was 400.

実施例13 実施例3において合成したポリテトラフルオロエチレン
の多孔質平膜をガラス板上に置いて、1500番のサン
ドペーパーによって表面を横方向及び縦方向に平均して
研摩した。この表面を走査型電子顕微鏡によって観察し
たところ、約0.1ないし0.2μmの凹凸が膜全体に
均一に観察された。
Example 13 The porous flat membrane of polytetrafluoroethylene synthesized in Example 3 was placed on a glass plate, and the surface was averagely polished in the transverse and longitudinal directions with 1500-grit sandpaper. When this surface was observed using a scanning electron microscope, irregularities of approximately 0.1 to 0.2 μm were observed uniformly over the entire film.

この表面粗面化処理した膜の表面に、実施例3と同様に
して、分子量が約lO万のキトサン酢酸塩の5%水溶液
に浸漬して引き上げ乾燥等全く同様の処理をして、水−
エタノール系のパーベーパレーションを実施した。その
結果を第7表に示す。尚、膜断面を走査型電子顕微鏡で
観察したところ、キトサン層の厚みは約3μmであった
The surface of this surface-roughened membrane was subjected to exactly the same treatment as in Example 3, such as immersing it in a 5% aqueous solution of chitosan acetate having a molecular weight of about 10,000, pulling it up and drying it.
Ethanol-based pervaporation was performed. The results are shown in Table 7. Note that when the cross section of the membrane was observed using a scanning electron microscope, the thickness of the chitosan layer was approximately 3 μm.

第7表Table 7

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)重合系高分子からなる多孔性膜の少くとも一方の
表面に予め親水性基を付与するか、あるいは該表面を粗
面化し、次いで該表面にグルコシド基を主鎖に有し且つ
イオン性基を有する天然多糖類又はその誘導体からなる
薄層を形成させることを特徴とする複合膜の製造方法。
(1) At least one surface of a porous membrane made of a polymeric polymer is given a hydrophilic group in advance or the surface is roughened, and then the surface has a glucoside group in the main chain and an ion 1. A method for producing a composite membrane, which comprises forming a thin layer of a natural polysaccharide or a derivative thereof having a functional group.
(2)天然多糖類又はその誘導体が、キトサン、アルギ
ン酸又はこれらの誘導体である請求項第1項記載の複合
膜の製造方法。
(2) The method for producing a composite membrane according to claim 1, wherein the natural polysaccharide or its derivative is chitosan, alginic acid, or a derivative thereof.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100313661B1 (en) * 1999-10-13 2001-11-15 김충섭 Polyion complex membranes for separation of organic mixtures, and preparation thereof
JP2005218996A (en) * 2004-02-06 2005-08-18 Kurita Water Ind Ltd Nano filtration device and its operation method
JP2008279345A (en) * 2007-05-09 2008-11-20 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc Separation membrane element and method for manufacturing the same

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