JPH04284832A

JPH04284832A - 無機塩含有両性界面活性剤溶液の電気透析方法

Info

Publication number: JPH04284832A
Application number: JP3049301A
Authority: JP
Inventors: Takao Matsui; 松井　多嘉夫
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1992-10-09

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無機塩含有両性界面活性
剤溶液の電気透析方法に関する。両性界面活性剤は、各
種の洗剤、染色助剤、帯電防止剤、或いはシャンプーな
ど多岐にわたって使用されているが、その製造工程にお
いて塩化ナトリウムなどの無機塩が副生物として生成す
る場合が多い。これらの無機塩類を除去することは、界
面活性剤の純度及び品質の向上のために重要である。本
発明は、これらの目的に用いる電気透析方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電気透析法は、種々のバリエーションは
あるものの、基本は陽イオン交換膜（選択的に陽イオン
を透過し、陰イオンの透過を阻止する膜）及び陰イオン
交換膜（選択的に陰イオンを透過し、陽イオンの透過を
阻止する膜）を交互に配列し、直流電流を流すことによ
り、陽イオン交換膜の陰極側に陽イオンを、陰イオン交
換膜の陽極側に陰イオンを排除し、従って陰極側の陽イ
オン交換膜と、陽極側の陰イオン交換膜で挟まれて形成
される室の電解質液から脱塩が実現される。この陽イオ
ン交換膜と陰イオン交換膜を交互に多数配列すると、こ
れらの膜によって挟まれた室が一つおきに脱塩される室
となり、一方その隣の室はイオンが集められ、濃縮が起
こる室となる。即ち、電気透析では、多数対の陽イオン
交換膜と陰イオン交換膜を交互に用い、脱塩室と濃縮室
が交互に形成される。上記脱塩室に例えば有機物と無機
塩を同時に含む溶液を供給すると脱塩が行われることか
ら、減塩醤油の製造、ホエーの脱塩、医薬品やその原料
の精製のための脱塩をはじめ、広範囲に利用されている
。また、脱塩室に供給する溶液中の塩分は、濃厚な塩溶
液として濃縮室に回収できるため、海水の濃縮（製塩工
業）、廃液からの有用塩分の回収などにも利用される。また、特殊な電気透析方法として、特公昭５１−９０１
６号公報に報告されているように、中性膜と陽イオン交
換膜とを組み合わせた糖液の脱塩方法がある。これは、
陰イオン交換膜の代わりに中性膜を用いることで膜の有
機汚染を受けることなく糖液から脱塩できることに特徴
のある方法である。

【０００３】しかし、両性界面活性剤溶液の精製のため
の脱塩目的では前述の陽イオン交換膜と陰イオン交換膜
とを用いた電気透析法は利用されていない。この方法は
特開昭６０−１９３９５４号公報に提案されてはいるも
のの、特に陰イオン交換膜が有機汚染を受けるため透析
サイクルの進行と共に膜性能が徐々に劣化し、汚染が著
しい場合には比較的短期間で膜が著しく膨潤したり、あ
るいは破損するに至り、いずれの場合も実用が困難であ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電気
透析による無機塩含有両性界面活性剤溶液の脱塩方法を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、中性膜とイ
オン交換膜とを組み合わせたＥＤ法について研究を重ね
た結果、保水量が０．０５ｍｌ／ｇ〜２．０ｍｌ／ｇの
親水性中性膜には、両性界面活性剤に対し、強い耐久性
を有するとともに、両性界面活性剤の透過阻止性能に優
れていることを見出し、本発明に至った。

【０００６】すなわち、本発明は、膜の保水量が０．０
５ｍｌ／ｇ乾燥樹脂以上、２．０ｍｌ／ｇ乾燥樹脂以下
である親水性、中性膜と陽イオン交換膜とを用いた電気
透析によって、無機塩を含有する両性界面活性剤溶液か
ら無機塩を除去する電気透析方法である。本発明は、無
機塩分を含む両性界面活性剤溶液から無機塩のみを選択
的に除去でき、且つ長期に亘って安定に運転することが
可能となるのである。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明者
は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を組み合わせた電
気透析における両性界面活性剤からの脱塩について詳細
に調査した結果、両性界面活性剤の種類によって程度に
差はあるものの特に陰イオン交換膜が有機汚染を受け易
く、透析サイクルの進行とともに膜性能が徐々に劣化し
たり、あるいは膜が膨潤し、やがては破損することをつ
きとめた。この陰イオン交換膜の劣化は溶液のｐＨが両
性界面活性剤の等電点ｐＨより高い場合には顕著である
が、等電点ｐＨより低い場合にも生じることが判明した
。

【０００８】一方、陽イオン交換膜の膜劣化は、陰イオ
ン交換膜に比べて極めて軽微なものであり、特に溶液の
ｐＨが等電点ｐＨより高い場合には殆ど劣化は認められ
なかった。これらｐＨによる膜劣化の程度の差は両性界
面活性剤の酸性基、塩基性基の解離状態の変化に伴うも
のと推定される。

【０００９】即ち、両性界面活性剤は、分子内に４級ア
ンモニウム基に代表される塩基性基と、カルボキシル基
に代表される酸性基の両方を持つところに特徴があるが
、ｐＨの変化に伴い、酸性基、塩基性基の解離状態に変
化が生じ、陰イオン交換膜、陽イオン交換膜への影響に
差が生じるものと推定される。しかし、陽イオン交換膜
が等電点より高いｐＨでは、劣化しないのに対し、陰イ
オン交換膜が低いｐＨでも劣化する理由については明白
ではない。

【００１０】上記の調査結果を基に、中性膜と陽イオン
交換膜を組み合わせた脱塩方法を検討した結果、中性膜
は両性界面活性剤に対し強い耐性を有するばかりでなく
、溶液のｐＨに関りなく両性界面活性剤の透過阻止性能
を有することを見出した。また、中性膜と陽イオン交換
膜を組み合わせた電気透析では、陰イオン交換膜と陽イ
オン交換膜を組み合わせた場合より電流効率は低いので
あるが、むしろ短時間で脱塩が完了することが判明した
。ここで重要なことは、膜の組み合わせとしては、中性
膜と陰イオン交換膜の組み合わせでは効果はなく、中性
膜と陽イオン交換膜を組み合わせることである。

【００１１】本発明で用いられる親水性中性膜はその材
質は限定するものではなく、また、その製造方法を問う
ところではない。例えば分子中にアルコール性の水酸基
、アミド基、エーテル基、アミノ基などの親水性の官能
基を有するものであればよく、ポリビニルアルコール、
セルロース、ポリアクリルアミドなどの架橋重合体が任
意に利用できるのである。またこの膜において０．５ｍ
ｅｑ／ｇ乾燥樹脂以下ならばイオン交換基が存在しても
差し支えない。この範囲では膜は殆ど中性膜として作用
するのである。

【００１２】本発明で用いられる親水性中性膜の保水量
は、０．０５ｍｌ／ｇ乾燥樹脂以上、２．０ｍｌ／ｇ乾
燥樹脂以下であり、好ましくは０．１ｍｌ／ｇ乾燥樹脂
以上、１．０ｍｌ／ｇ乾燥樹脂以下の範囲である。。保
水量が０．０５ｍｌ／ｇ乾燥樹脂以下では親水性中性膜
の抵抗が高すぎるために無機イオンが透過できず、また
保水量が２．０ｍｌ／ｇ乾燥樹脂以上では親水性中性膜
の強度が著しく低下して極めて取扱いにくく実用的でな
い。ここで保水量とは、乾燥した樹脂膜１ｇが膜内に含
み得る水の量を表し、４５℃の温度で２０時間真空乾燥
したときの膜の乾燥重量をＷ０　（ｇ）、その膜を室温
で２４時間以上純水に浸して充分に湿潤させた後に膜の
表面水をろ紙などで除去した時の重量をＷ１　（ｇ）と
すると、（Ｗ１　−Ｗ０　）／Ｗ０　で求められる。

【００１３】さらに膜の厚みは、１０〜１，０００μが
好ましく、さらに好ましくは２０〜５００μの範囲であ
る。また、０．５Ｍ−ＮａＣｌ水溶液中で１，０００Ｈ
ｚの交流を印加したときの電気抵抗は０．４〜４０Ωｃ
ｍ２　の範囲が好ましく、さらに好ましくは１〜２０Ω
ｃｍ２　の範囲である。さらに、親水性中性膜は非多孔
性であることが好ましい。

【００１４】本発明で用いる親水性中性膜は、上記のよ
うな性能を有するならば均質膜、不均質膜、非対称膜の
いずれでも良い。また、親水性中性膜の機械的強度を改
善するために織布や不織布、あるいは多孔性フィルムで
補強する場合も、補強材を含まない親水性中性膜部の保
水量は前記範囲内であることが重要である。本発明で使
用する陽イオン交換膜は特に限定するものでなく、既に
製塩工業や各種の脱塩の為の電気透析に利用されている
ものが利用できる。

【００１５】被処理液のｐＨは、両性界面活性剤の等電
点より好ましくは０．２〜６、さらに好ましくは０．５
〜５高い値に調整することが好ましい。溶液のｐＨが等
電点近辺または等電点より低い値では陽イオン交換膜の
劣化が生じ易くなるため好ましくなく、一方、大過剰の
苛性アルカリを加えてｐＨを高くしすぎると、脱塩後に
塩酸などの酸を加えて中和することで塩が生成すること
になり、好ましくない。

【００１６】

【実施例】以下、実施例および比較例によって本発明を
詳細に説明する。なお、界面活性剤の回収率、ＮａＣｌ
の除去率、電流効率は、下記数１、２及び３により求め
た。（Ａ）界面活性剤の回収率

【００１７】

【数１】

【００１８】（Ｂ）ＮａＣｌ除去率

【００１９】

【数２】

【００２０】（Ｃ）電流効率

【００２１】

【数３】

【００２２】

【実施例１】平均厚み０．０７５ｍｍのポリビニルアル
コールフィルム（重合度１，５００、ケン化度９０％）
を１７０℃で５分間熱処理した後、１Ｍ−ＮａＯＨ水溶
液に３０℃で６時間浸漬した。得られた親水性中性膜の
保水量は０．５１ｍｌ／ｇ乾燥樹脂、０．５Ｍ−ＮａＣ
ｌ水溶液中での電気抵抗は６．８Ωｃｍ２　であった。

【００２３】有効膜面積４０ｃｍ２　の上記親水性中性
膜及び陽イオン交換膜（旭化成工業（株）製、商品名：
アシプレックスＫ−１０１）を交互に１０枚づつ用いて
、脱塩室数１０、濃縮室数９の、電気透析槽を構成し、
両性界面活性剤と塩化ナトリウムの混合溶液からの塩化
ナトリウムの除去試験を行った。混合溶液として、５．
０％−ＮａＣｌ及び下記化１で表わされるベタイン型両
性界面活性剤（等電点ｐＨ＝７．６）３０％を含む溶液
８００ｇを用い、濃縮液として５００ｍｌの０．１Ｍ−
ＮａＣｌを用いた。また、陽極室及び陰極室には０．５
Ｎ−硫酸ナトリウム水溶液を循環することとし、被処理
液を１Ｍ−ＮａＯＨでｐＨを９．５±０．３に調整しつ
つ１４Ｖの一定電圧で電気透析を行った。その結果、１
８５分後にＮａＣｌの濃度を０．５％まで低減でき、両
性界面活性剤の回収率は９７．６％であった。また、運
転終了後の膜は特に変化は認められなかった。

【００２４】

【化１】

【００２５】

【比較例１】実施例１で用いた親水性中性膜の代わりに
陰イオン交換膜（旭化成工業（株）製、商品名：アシプ
レックスＡ−２０１）を用いる以外は、すべて実施例１
と同じ混合溶液及び条件で電気透析を行った。その結果
、３４０分後にＮａＣｌの濃度を０．５％まで低減でき
、両性界面活性剤の回収率は９３．０％であった。しか
し、運転終了後の陰イオン交換膜の通電部には細かい亀
裂の発生が認められた。

【００２６】

【発明の効果】本発明の電気透析方法は、陰イオン交換
膜と陽イオン交換膜とを用いた従来の方法に比較すると
、両性界面活性剤によって膜が汚染されないため長時間
安定に運転でき、しかも両性界面活性剤を高回収率で回
収できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　膜の保水量が０．０５ｍｌ／ｇ乾燥樹
脂以上、２．０ｍｌ／ｇ乾燥樹脂以下である親水性中性
膜と陽イオン交換膜とを用いた電気透析によって、無機
塩含有両性界面活性剤溶液から無機塩を除去することを
特徴とする電気透析方法。