JPH05115761A - 混合溶液の分離方法 - Google Patents
混合溶液の分離方法Info
- Publication number
- JPH05115761A JPH05115761A JP28584191A JP28584191A JPH05115761A JP H05115761 A JPH05115761 A JP H05115761A JP 28584191 A JP28584191 A JP 28584191A JP 28584191 A JP28584191 A JP 28584191A JP H05115761 A JPH05115761 A JP H05115761A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mixed solution
- solution
- liquid
- chamber
- permeable membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 気化浸透法による工法で混合溶液を性能高く
分離し、さらに分離液の透過速度を実用レベルまで高め
る。 【構成】 複数の液成分が混合された混合溶液２の蒸気
を溶液室３から減圧室１へと透過膜４を透過させること
によって、気化浸透法で混合溶液２中の特定の液成分を
分離する。この透過膜４としてシリコーン多孔質膜４ａ
を用いる。混合溶液２中のシリコーンに親和性の高い液
成分はシリコーン多孔質膜４ａの細孔を通過して溶液室
３側から減圧室１側に透過され、液分離をおこなうこと
ができる。非多孔質の透過膜４のように液成分を透過膜
４中に拡散させて浸透させることによって透過させる場
合に比べて、分離される液成分が透過膜４を透過する速
度が極めて速くなる。
分離し、さらに分離液の透過速度を実用レベルまで高め
る。 【構成】 複数の液成分が混合された混合溶液２の蒸気
を溶液室３から減圧室１へと透過膜４を透過させること
によって、気化浸透法で混合溶液２中の特定の液成分を
分離する。この透過膜４としてシリコーン多孔質膜４ａ
を用いる。混合溶液２中のシリコーンに親和性の高い液
成分はシリコーン多孔質膜４ａの細孔を通過して溶液室
３側から減圧室１側に透過され、液分離をおこなうこと
ができる。非多孔質の透過膜４のように液成分を透過膜
４中に拡散させて浸透させることによって透過させる場
合に比べて、分離される液成分が透過膜４を透過する速
度が極めて速くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気化浸透法とも称すべ
き透過膜を用いた混合溶液の分離方法に関するものであ
る。
き透過膜を用いた混合溶液の分離方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】水とアルコールとの混合溶液など、２以
上の液成分が混合された混合溶液からアルコールなど特
定の液成分を透過膜を用いて分離する工法として、浸透
気化法と称される方法が従来から知られている。この浸
透気化法は、槽内を透過膜で上側の溶液室と下側の減圧
室とに仕切り、上側の溶液室内に混合溶液を導入して透
過膜に溶液を接触させた状態で減圧室内を減圧すること
によって、混合溶液中の特定の液成分を透過膜に優先的
に浸透拡散させると共に透過膜を透過したこの液成分を
透過膜の表面から減圧室に気化させるようにしたもので
あり、このようにして透過膜を浸透透過させた減圧室の
成分を捕集することによって混合溶液から特定の液成分
を分離採取することができるのである。しかし、この浸
透気化法においては混合溶液が透過膜に直接接触する状
態にあり、一般に高分子材料で形成される透過膜は混合
溶液によって膨潤されることが多い。そしてこのように
透過膜が膨潤されると透過膜の膜機能が低下し、透過膜
による混合溶液の分離性能は著しく損なわれるおそれが
ある。
上の液成分が混合された混合溶液からアルコールなど特
定の液成分を透過膜を用いて分離する工法として、浸透
気化法と称される方法が従来から知られている。この浸
透気化法は、槽内を透過膜で上側の溶液室と下側の減圧
室とに仕切り、上側の溶液室内に混合溶液を導入して透
過膜に溶液を接触させた状態で減圧室内を減圧すること
によって、混合溶液中の特定の液成分を透過膜に優先的
に浸透拡散させると共に透過膜を透過したこの液成分を
透過膜の表面から減圧室に気化させるようにしたもので
あり、このようにして透過膜を浸透透過させた減圧室の
成分を捕集することによって混合溶液から特定の液成分
を分離採取することができるのである。しかし、この浸
透気化法においては混合溶液が透過膜に直接接触する状
態にあり、一般に高分子材料で形成される透過膜は混合
溶液によって膨潤されることが多い。そしてこのように
透過膜が膨潤されると透過膜の膜機能が低下し、透過膜
による混合溶液の分離性能は著しく損なわれるおそれが
ある。
【０００３】このために本発明者等によって気化浸透法
とも称すべき手法が開発されており、この気化浸透法を
用いた混合溶液の分離方法は特開昭６３−１６２００３
号公報等で既に提供されている。すなわちこの方法は図
３にその原理を示すように、減圧室１と混合溶液２が導
入される溶液室３とを混合溶液２に接触させないように
透過膜４で仕切り、減圧室１を減圧して溶液室３内で発
生する混合溶液２の蒸気を透過膜４に浸透させると共に
溶液室３側から減圧室１側に透過させるようにしたもの
である。この方法では透過膜４は混合溶液２に接しない
ために透過膜４の膨潤による膜機能の低下という問題が
なく、透過膜４による混合溶液２の分離性能を高く得る
ことができるのである。
とも称すべき手法が開発されており、この気化浸透法を
用いた混合溶液の分離方法は特開昭６３−１６２００３
号公報等で既に提供されている。すなわちこの方法は図
３にその原理を示すように、減圧室１と混合溶液２が導
入される溶液室３とを混合溶液２に接触させないように
透過膜４で仕切り、減圧室１を減圧して溶液室３内で発
生する混合溶液２の蒸気を透過膜４に浸透させると共に
溶液室３側から減圧室１側に透過させるようにしたもの
である。この方法では透過膜４は混合溶液２に接しない
ために透過膜４の膨潤による膜機能の低下という問題が
なく、透過膜４による混合溶液２の分離性能を高く得る
ことができるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように気化浸透
法においては浸透気化法よりも高い分離性能で混合溶液
２を分離することができるのであるが、浸透気化法と同
様に液成分を透過膜４に拡散させて浸透透過させること
によって分離をおこなうようにしているために、液成分
が透過膜４を透過する速度が遅く、十分な透過速度で透
過膜４に液を透過させて液分離をおこなうことが困難で
あり、液分離の生産性の上で問題があって実用が難しい
ものであった。
法においては浸透気化法よりも高い分離性能で混合溶液
２を分離することができるのであるが、浸透気化法と同
様に液成分を透過膜４に拡散させて浸透透過させること
によって分離をおこなうようにしているために、液成分
が透過膜４を透過する速度が遅く、十分な透過速度で透
過膜４に液を透過させて液分離をおこなうことが困難で
あり、液分離の生産性の上で問題があって実用が難しい
ものであった。
【０００５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、気化浸透法による工法で分離液の透過速度を実用
レベルまで高めることができるようにすることを目的と
するものである。
あり、気化浸透法による工法で分離液の透過速度を実用
レベルまで高めることができるようにすることを目的と
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る混合溶液の
分離方法は、複数の液成分が混合された混合溶液２が導
入される溶液室３と減圧室１との間に混合溶液２が接触
されない状態で透過膜４を設け、減圧室１を減圧して溶
液室３内で発生する混合溶液２の蒸気を溶液室３側から
減圧室１側へと透過膜４を透過させることによって、混
合溶液２中の特定の液成分を分離するにあたって、透過
膜４としてシリコーン多孔質膜４ａを用いることを特徴
とするものである。
分離方法は、複数の液成分が混合された混合溶液２が導
入される溶液室３と減圧室１との間に混合溶液２が接触
されない状態で透過膜４を設け、減圧室１を減圧して溶
液室３内で発生する混合溶液２の蒸気を溶液室３側から
減圧室１側へと透過膜４を透過させることによって、混
合溶液２中の特定の液成分を分離するにあたって、透過
膜４としてシリコーン多孔質膜４ａを用いることを特徴
とするものである。
【０００７】以下本発明を詳細に説明する。図１は既述
の気化浸透法に基づく本発明による液分離の原理装置の
一例を示すものであり、透過膜４で分離槽５を上側の減
圧室１と下側の溶液室３とに仕切り、溶液室３内に導入
される混合溶液２の液面と透過膜４の下面との間に空間
を形成させて透過膜４には混合溶液２が接触しないよう
にしてあり、減圧室１には真空ポンプなどを接続して減
圧するようにしてある。
の気化浸透法に基づく本発明による液分離の原理装置の
一例を示すものであり、透過膜４で分離槽５を上側の減
圧室１と下側の溶液室３とに仕切り、溶液室３内に導入
される混合溶液２の液面と透過膜４の下面との間に空間
を形成させて透過膜４には混合溶液２が接触しないよう
にしてあり、減圧室１には真空ポンプなどを接続して減
圧するようにしてある。
【０００８】本発明において上記透過膜４としては、表
裏に連通する多数の細孔を有するシリコーン多孔質膜４
ａが用いられる。このシリコーン多孔質膜４ａとしては
連通する細孔を有するシリコーン樹脂の膜であれば特に
制限されることなく使用することができるが、例えば特
願平３−１７１１９０号として本出願人等によって提供
されたもの、すなわち水分の除去によってエラストマー
を形成する水性のオルガノポリシロキサンエマルジョン
を冷凍して凍結し、これを解凍することなく水を昇華さ
せて乾燥することによって作成したものを用いることが
できる。またシリコーン多孔質膜４ａは細孔の大きさ
が、その平均直径が１×１０-3μ〜５μの範囲のものを
用いるのが好ましい。細孔の大きさがこれよりも大きい
と、シリコーン多孔質膜４ａによって液分離の作用を受
けないで細孔を通過してしまう成分が多くなって、液の
分離性能を高く得ることができなくなるものであり、ま
た逆に細孔の大きさがこれよりも小さいと、液成分は細
孔を容易に通過することができなくなって、分離液の透
過速度を実用レベルにまで高めることができなくなるも
のである。ここで本出願において細孔の直径は、細孔の
面積と同じ面積の円を想定したときのこの円の直径とし
て定義されるものであり、平均直径は各細孔の直径の平
均値として定義されるものである。またこの多孔質膜の
表面積に占める細孔の面積の割合、すなわち空孔率は５
％以上のものを用いるのが好ましい。空孔率がこれより
低いと、液成分の透過量が少なくなって分離液の透過速
度を実用レベルにまで高めることが難しくなる。
裏に連通する多数の細孔を有するシリコーン多孔質膜４
ａが用いられる。このシリコーン多孔質膜４ａとしては
連通する細孔を有するシリコーン樹脂の膜であれば特に
制限されることなく使用することができるが、例えば特
願平３−１７１１９０号として本出願人等によって提供
されたもの、すなわち水分の除去によってエラストマー
を形成する水性のオルガノポリシロキサンエマルジョン
を冷凍して凍結し、これを解凍することなく水を昇華さ
せて乾燥することによって作成したものを用いることが
できる。またシリコーン多孔質膜４ａは細孔の大きさ
が、その平均直径が１×１０-3μ〜５μの範囲のものを
用いるのが好ましい。細孔の大きさがこれよりも大きい
と、シリコーン多孔質膜４ａによって液分離の作用を受
けないで細孔を通過してしまう成分が多くなって、液の
分離性能を高く得ることができなくなるものであり、ま
た逆に細孔の大きさがこれよりも小さいと、液成分は細
孔を容易に通過することができなくなって、分離液の透
過速度を実用レベルにまで高めることができなくなるも
のである。ここで本出願において細孔の直径は、細孔の
面積と同じ面積の円を想定したときのこの円の直径とし
て定義されるものであり、平均直径は各細孔の直径の平
均値として定義されるものである。またこの多孔質膜の
表面積に占める細孔の面積の割合、すなわち空孔率は５
％以上のものを用いるのが好ましい。空孔率がこれより
低いと、液成分の透過量が少なくなって分離液の透過速
度を実用レベルにまで高めることが難しくなる。
【０００９】そして本発明にあって混合溶液としては、
例えば醗酵アルコールからアルコールを濃縮分離する場
合における水とアルコールとの混合溶液など、シリコー
ンに対する親和性の低い液成分とシリコーンに対する親
和性の高い液成分が混合されたものを用いるものであ
り、混合溶液からシリコーンに対する親和性の高い液成
分を分離することができる。
例えば醗酵アルコールからアルコールを濃縮分離する場
合における水とアルコールとの混合溶液など、シリコー
ンに対する親和性の低い液成分とシリコーンに対する親
和性の高い液成分が混合されたものを用いるものであ
り、混合溶液からシリコーンに対する親和性の高い液成
分を分離することができる。
【００１０】しかして図１の装置において、減圧室１内
を減圧するとシリコーン多孔質膜４ａの細孔を通して溶
液室３内も減圧状態になり、溶液室３内において混合溶
液２から各液成分の蒸気が発生し、各液成分の蒸気がシ
リコーン多孔質膜４ａに至る。ここで、シリコーン多孔
質膜４ａに至った各液成分の蒸気のうち、シリコーンと
親和性の高い液成分、例えばアルコールはシリコーン多
孔質膜４ａの表面に親和して細孔を容易に通過し、シリ
コーン多孔質膜４ａを溶液室３側から減圧室１側へと容
易に透過するが、シリコーンと親和性の低い液成分、例
えば水はシリコーン多孔質膜４ａの表面にはじかれて細
孔を通過し難く、シリコーン多孔質膜４ａを溶液室３側
から減圧室１側へと容易に透過することができない。こ
のようにして、混合溶液２中の各液成分のうちシリコー
ンと親和性の高い液成分を優先的にシリコーン多孔質４
を透過させて、混合溶液２から所定の液成分を分離して
この液成分の濃度が高い液を得ることができるものであ
る。このとき、必要とする液成分をシリコーン多孔質膜
４ａを透過させて液分離する場合には減圧室１に至った
液を回収すればよく、逆に不要な液成分をシリコーン多
孔質４を透過させて液分離することによって必要とする
液を溶液室３内に残す場合にはこの液を溶液室３内から
回収すればよい。
を減圧するとシリコーン多孔質膜４ａの細孔を通して溶
液室３内も減圧状態になり、溶液室３内において混合溶
液２から各液成分の蒸気が発生し、各液成分の蒸気がシ
リコーン多孔質膜４ａに至る。ここで、シリコーン多孔
質膜４ａに至った各液成分の蒸気のうち、シリコーンと
親和性の高い液成分、例えばアルコールはシリコーン多
孔質膜４ａの表面に親和して細孔を容易に通過し、シリ
コーン多孔質膜４ａを溶液室３側から減圧室１側へと容
易に透過するが、シリコーンと親和性の低い液成分、例
えば水はシリコーン多孔質膜４ａの表面にはじかれて細
孔を通過し難く、シリコーン多孔質膜４ａを溶液室３側
から減圧室１側へと容易に透過することができない。こ
のようにして、混合溶液２中の各液成分のうちシリコー
ンと親和性の高い液成分を優先的にシリコーン多孔質４
を透過させて、混合溶液２から所定の液成分を分離して
この液成分の濃度が高い液を得ることができるものであ
る。このとき、必要とする液成分をシリコーン多孔質膜
４ａを透過させて液分離する場合には減圧室１に至った
液を回収すればよく、逆に不要な液成分をシリコーン多
孔質４を透過させて液分離することによって必要とする
液を溶液室３内に残す場合にはこの液を溶液室３内から
回収すればよい。
【００１１】そしてこのように気化浸透法の工法におい
てシリコーン多孔質膜４ａを用いて液分離をおこなうに
あたって、分離される液成分はシリコーン多孔質膜４ａ
の細孔を通過して溶液室３側から減圧室１側に透過され
る。従って既述の特開昭６３−１６２００３号公報等に
おいて気化浸透法で用いる非多孔質の透過膜のように液
成分を透過膜中に拡散させて浸透させることによって透
過させる場合に比べて、分離される液成分がシリコーン
多孔質膜４ａを透過する速度は極めて速くなり、実用的
なレベルの透過速度を得ることが可能になるのである。
てシリコーン多孔質膜４ａを用いて液分離をおこなうに
あたって、分離される液成分はシリコーン多孔質膜４ａ
の細孔を通過して溶液室３側から減圧室１側に透過され
る。従って既述の特開昭６３−１６２００３号公報等に
おいて気化浸透法で用いる非多孔質の透過膜のように液
成分を透過膜中に拡散させて浸透させることによって透
過させる場合に比べて、分離される液成分がシリコーン
多孔質膜４ａを透過する速度は極めて速くなり、実用的
なレベルの透過速度を得ることが可能になるのである。
【００１２】図２は本発明において用いることのできる
液分離装置の他の態様を示すものであり、溶液室３内に
空気等のガスを導入することができるようにしてある。
例えば図２に示すようにコック９等を設けたパイプ１０
をシリコーン多孔質膜４ａと混合溶液２の液面との間に
導入するように溶液室３内に接続し、コック９を開いて
空気等のガスをパイプ１０から供給することによって、
溶液室３内に空気等のガスを導入することができるもの
である。溶液室３内に供給するガスとしては空気の他に
窒素ガスなど各種のものを用いることができるものであ
り、特に限定されるものではない。この図２の装置で
は、上記のように減圧室１を減圧して液分離の操作をお
こなうにあたって、さらにコック９を開いてパイプ１０
から空気等のガスを溶液室３に供給しながら液分離の操
作をおこなうことによって、混合溶液２の分離性能を高
めることができるものである。分離性能が高まる理由は
明らかではないが、例えば次のように考えることができ
る。すなわち、溶液室３に供給される空気等のガスは減
圧室１が減圧されているためにシリコーン多孔質膜４ａ
の細孔を通過して減圧室１へと移流することになるが、
空気等のガスの分子は一般に混合溶液２の蒸気の粒子よ
りもはるかに小さいためにシリコーン多孔質膜４ａの細
孔に容易に入り込んで通過することになり、この結果混
合溶液２の蒸気の各液成分はガスの分子に邪魔されてシ
リコーン多孔質膜４ａの細孔に入り難くなって蒸気はシ
リコーン多孔質膜４ａの近傍に滞留し、シリコーン多孔
質膜４ａによる液の分離作用を蒸気の各液成分が十分に
受けることになって、混合溶液２を分離する性能が高ま
るのではないかと考えられる。このように溶液室３内に
ガスを供給することによって、シリコーン多孔質膜４ａ
を透過させて分離する液成分の濃度を高めることができ
ることになるのであり、ガスの供給量を多くするとこれ
に伴って分離性能が高まり、シリコーン多孔質膜４ａを
透過する液成分の濃度も高めることができる。しかし、
ガスの供給量を多くするに従って液成分がシリコーン多
孔質膜４ａを透過する速度が遅くなり、透過速度を高く
保つことができなくなる。このために、ガスの供給量は
シリコーン多孔質膜４ａにおける液の分離性能と透過速
度のバランスを考慮し設定するのが好ましい。
液分離装置の他の態様を示すものであり、溶液室３内に
空気等のガスを導入することができるようにしてある。
例えば図２に示すようにコック９等を設けたパイプ１０
をシリコーン多孔質膜４ａと混合溶液２の液面との間に
導入するように溶液室３内に接続し、コック９を開いて
空気等のガスをパイプ１０から供給することによって、
溶液室３内に空気等のガスを導入することができるもの
である。溶液室３内に供給するガスとしては空気の他に
窒素ガスなど各種のものを用いることができるものであ
り、特に限定されるものではない。この図２の装置で
は、上記のように減圧室１を減圧して液分離の操作をお
こなうにあたって、さらにコック９を開いてパイプ１０
から空気等のガスを溶液室３に供給しながら液分離の操
作をおこなうことによって、混合溶液２の分離性能を高
めることができるものである。分離性能が高まる理由は
明らかではないが、例えば次のように考えることができ
る。すなわち、溶液室３に供給される空気等のガスは減
圧室１が減圧されているためにシリコーン多孔質膜４ａ
の細孔を通過して減圧室１へと移流することになるが、
空気等のガスの分子は一般に混合溶液２の蒸気の粒子よ
りもはるかに小さいためにシリコーン多孔質膜４ａの細
孔に容易に入り込んで通過することになり、この結果混
合溶液２の蒸気の各液成分はガスの分子に邪魔されてシ
リコーン多孔質膜４ａの細孔に入り難くなって蒸気はシ
リコーン多孔質膜４ａの近傍に滞留し、シリコーン多孔
質膜４ａによる液の分離作用を蒸気の各液成分が十分に
受けることになって、混合溶液２を分離する性能が高ま
るのではないかと考えられる。このように溶液室３内に
ガスを供給することによって、シリコーン多孔質膜４ａ
を透過させて分離する液成分の濃度を高めることができ
ることになるのであり、ガスの供給量を多くするとこれ
に伴って分離性能が高まり、シリコーン多孔質膜４ａを
透過する液成分の濃度も高めることができる。しかし、
ガスの供給量を多くするに従って液成分がシリコーン多
孔質膜４ａを透過する速度が遅くなり、透過速度を高く
保つことができなくなる。このために、ガスの供給量は
シリコーン多孔質膜４ａにおける液の分離性能と透過速
度のバランスを考慮し設定するのが好ましい。
【００１３】以上のようにして液分離の操作をおこなう
にあたって、溶液室３内の混合溶液２を加熱すると共に
シリコーン多孔質膜４ａを冷却するのが好ましい。図１
や図２のように混合溶液２の加熱は溶液室３を加熱浴７
に浸漬しておこなう他、溶液室３の外周に加熱ジャケッ
トを取り付けたり、溶液室３内にヒータを取り付けた
り、さらには分離槽５の全体を加熱したり、任意の方法
でおこなうことができる。この加熱は、少なくとも分離
槽５が置かれている雰囲気温度よりも高い温度に混合溶
液２を昇温させるようにすればよく、加熱の温度は何等
規制されない。シリコーン多孔質膜４ａの冷却は、例え
ばシリコーン多孔質膜４ａの周囲にジャケット８を取り
付けてジャケット８に冷媒を通すことによっておこなう
ことができる。この冷却はシリコーン多孔質膜４ａの温
度が溶液室３の混合溶液２の液温より低く保つことがで
きるものであればよい。このように混合溶液２を加熱す
ると共にシリコーン多孔質膜４ａを冷却しながら液の分
離操作をおこなう場合には、混合溶液２として沸点が異
なり、且つ沸点の低い液成分がシリコーンと親和性が高
いと共に沸点の高い成分がシリコーンと親和性が低い２
以上の液成分が混合されたもの、例えば水とエタノール
( 沸点７８. ３℃)との混合溶液２や水とメタノール(
沸点６４. １℃) との混合溶液２などを使用するもので
ある。
にあたって、溶液室３内の混合溶液２を加熱すると共に
シリコーン多孔質膜４ａを冷却するのが好ましい。図１
や図２のように混合溶液２の加熱は溶液室３を加熱浴７
に浸漬しておこなう他、溶液室３の外周に加熱ジャケッ
トを取り付けたり、溶液室３内にヒータを取り付けた
り、さらには分離槽５の全体を加熱したり、任意の方法
でおこなうことができる。この加熱は、少なくとも分離
槽５が置かれている雰囲気温度よりも高い温度に混合溶
液２を昇温させるようにすればよく、加熱の温度は何等
規制されない。シリコーン多孔質膜４ａの冷却は、例え
ばシリコーン多孔質膜４ａの周囲にジャケット８を取り
付けてジャケット８に冷媒を通すことによっておこなう
ことができる。この冷却はシリコーン多孔質膜４ａの温
度が溶液室３の混合溶液２の液温より低く保つことがで
きるものであればよい。このように混合溶液２を加熱す
ると共にシリコーン多孔質膜４ａを冷却しながら液の分
離操作をおこなう場合には、混合溶液２として沸点が異
なり、且つ沸点の低い液成分がシリコーンと親和性が高
いと共に沸点の高い成分がシリコーンと親和性が低い２
以上の液成分が混合されたもの、例えば水とエタノール
( 沸点７８. ３℃)との混合溶液２や水とメタノール(
沸点６４. １℃) との混合溶液２などを使用するもので
ある。
【００１４】このものにあって、減圧室１を減圧して液
分離の操作をおこなうにあたって、上記のように溶液室
３内の混合溶液２を加熱すると、混合溶液２の各成分の
うち沸点の低い液成分が蒸発され易いために、シリコー
ン多孔質膜４ａに達する蒸気は沸点の低い液成分の濃度
が高くなっており、そして沸点の低い液成分はシリコー
ンに親和性があるためにこの沸点の低い液体がシリコー
ン多孔質膜４ａを優先して透過されることになり、シリ
コーン多孔質膜４ａを透過させて分離する液成分の濃度
を高めることができ、混合溶液２の分離性能を高めるこ
とができる。しかもこのとき、上記のようにシリコーン
多孔質膜４ａを冷却することによって、混合溶液２の分
離性能を一層高めることができる。その理由は明らかで
はないが、溶液室３において混合溶液２から蒸発した蒸
気がこのシリコーン多孔質膜４ａに至ると、シリコーン
多孔質膜４ａによる冷却作用で蒸気中の沸点の高い液成
分は沸点の低い液成分よりも凝縮され易く、従って沸点
の高い液成分は会合され易くなって分子の集合形態が大
きくなり、この結果、沸点の高い液成分はシリコーン多
孔質膜４ａの細孔をより透過し難くなると共に、これに
伴って沸点の低い液成分がシリコーン多孔質膜４ａの細
孔をより優先して透過されることになるためであると予
想される。このように混合溶液２を加熱すると共にシリ
コーン多孔質膜４ａを冷却することによって、シリコー
ン多孔質膜４ａを透過させて分離する液成分の濃度を高
めることができるのである。このとき、このようにシリ
コーン多孔質膜４ａを冷却して液分離の操作をおこなう
にあたって、シリコーン多孔質膜４ａには混合溶液２を
加熱して蒸発された蒸気が作用するためにシリコーン多
孔質膜４ａはこの蒸気で加熱されてしまい、シリコーン
多孔質膜４ａを冷却することによる効果を十分に得るこ
とができなくなるが、上記のように溶液室３に空気等の
ガスを供給することによってこのガスでシリコーン多孔
質膜４ａを冷却することができる。
分離の操作をおこなうにあたって、上記のように溶液室
３内の混合溶液２を加熱すると、混合溶液２の各成分の
うち沸点の低い液成分が蒸発され易いために、シリコー
ン多孔質膜４ａに達する蒸気は沸点の低い液成分の濃度
が高くなっており、そして沸点の低い液成分はシリコー
ンに親和性があるためにこの沸点の低い液体がシリコー
ン多孔質膜４ａを優先して透過されることになり、シリ
コーン多孔質膜４ａを透過させて分離する液成分の濃度
を高めることができ、混合溶液２の分離性能を高めるこ
とができる。しかもこのとき、上記のようにシリコーン
多孔質膜４ａを冷却することによって、混合溶液２の分
離性能を一層高めることができる。その理由は明らかで
はないが、溶液室３において混合溶液２から蒸発した蒸
気がこのシリコーン多孔質膜４ａに至ると、シリコーン
多孔質膜４ａによる冷却作用で蒸気中の沸点の高い液成
分は沸点の低い液成分よりも凝縮され易く、従って沸点
の高い液成分は会合され易くなって分子の集合形態が大
きくなり、この結果、沸点の高い液成分はシリコーン多
孔質膜４ａの細孔をより透過し難くなると共に、これに
伴って沸点の低い液成分がシリコーン多孔質膜４ａの細
孔をより優先して透過されることになるためであると予
想される。このように混合溶液２を加熱すると共にシリ
コーン多孔質膜４ａを冷却することによって、シリコー
ン多孔質膜４ａを透過させて分離する液成分の濃度を高
めることができるのである。このとき、このようにシリ
コーン多孔質膜４ａを冷却して液分離の操作をおこなう
にあたって、シリコーン多孔質膜４ａには混合溶液２を
加熱して蒸発された蒸気が作用するためにシリコーン多
孔質膜４ａはこの蒸気で加熱されてしまい、シリコーン
多孔質膜４ａを冷却することによる効果を十分に得るこ
とができなくなるが、上記のように溶液室３に空気等の
ガスを供給することによってこのガスでシリコーン多孔
質膜４ａを冷却することができる。
【００１５】
【実施例】次に、本発明を実施例によって例証する。実施例１ ジメチルポリシロキサンエマルジョンとして東レ・ダウ
コーニング・シリコーン株式会社製の水性シリコーンゴ
ム液「ＳＥ−１９８０」を用いた。このジメチルポリシ
ロキサンエマルジョンの性状は、外観：乳白色液状、固
形分：４５重量％、溶媒：水、エマルジョン粒子径：
０．５〜１．０μｍ、ｐＨ＝１１である。
コーニング・シリコーン株式会社製の水性シリコーンゴ
ム液「ＳＥ−１９８０」を用いた。このジメチルポリシ
ロキサンエマルジョンの性状は、外観：乳白色液状、固
形分：４５重量％、溶媒：水、エマルジョン粒子径：
０．５〜１．０μｍ、ｐＨ＝１１である。
【００１６】まずこのジメチルポリシロキサンエマルジ
ョンを先ず５０Ｔｏｒｒの減圧下２０分間放置して脱泡
した後、直径９５ｍｍφ、深さ１５ｍｍのテフロン製ペ
トリ皿に厚み２ｍｍになるように流し込み、ペトリ皿の
上面の開口をアルミニウム箔で密閉し、この試料を−６
℃の温度で３時間、予備冷却した。次にこの試料を−２
５℃の冷凍機に入れて１５時間冷却することによってジ
メチルポリシロキサンエマルジョンを凍結させた。この
後、試料を冷凍機から取り出してタイテック社製凍結乾
燥機「ＶＤ−８０」の真空チャンバーに入れ、減圧度
０．０５Ｔｏｒｒ、コールドトラップ温度−８０℃の条
件で、解凍することなく６時間真空乾燥することによっ
て、厚み２ｍｍのシリコーン多孔質膜を得た。このシリ
コーン多孔質膜は平均径が７０μｍの多数の気泡が平均
径３μｍの孔で連通する連続気泡を有するものであっ
た。
ョンを先ず５０Ｔｏｒｒの減圧下２０分間放置して脱泡
した後、直径９５ｍｍφ、深さ１５ｍｍのテフロン製ペ
トリ皿に厚み２ｍｍになるように流し込み、ペトリ皿の
上面の開口をアルミニウム箔で密閉し、この試料を−６
℃の温度で３時間、予備冷却した。次にこの試料を−２
５℃の冷凍機に入れて１５時間冷却することによってジ
メチルポリシロキサンエマルジョンを凍結させた。この
後、試料を冷凍機から取り出してタイテック社製凍結乾
燥機「ＶＤ−８０」の真空チャンバーに入れ、減圧度
０．０５Ｔｏｒｒ、コールドトラップ温度−８０℃の条
件で、解凍することなく６時間真空乾燥することによっ
て、厚み２ｍｍのシリコーン多孔質膜を得た。このシリ
コーン多孔質膜は平均径が７０μｍの多数の気泡が平均
径３μｍの孔で連通する連続気泡を有するものであっ
た。
【００１７】そしてこのシリコーン多孔質膜４ａを用い
ると共に混合溶液２として１０重量％のエタノールを含
む水−エタノール溶液を用い、図１の装置で、溶液室３
内の混合溶液２を４０℃の加熱浴７で加熱すると共に透
過膜４を０℃のジャケット８で冷却し、減圧室１を１０
-1Ｔｏｒｒの条件で減圧することによって、液の分離操
作をおこない、減圧室１においてエタノールの濃度が高
められた液を捕集して回収した。
ると共に混合溶液２として１０重量％のエタノールを含
む水−エタノール溶液を用い、図１の装置で、溶液室３
内の混合溶液２を４０℃の加熱浴７で加熱すると共に透
過膜４を０℃のジャケット８で冷却し、減圧室１を１０
-1Ｔｏｒｒの条件で減圧することによって、液の分離操
作をおこない、減圧室１においてエタノールの濃度が高
められた液を捕集して回収した。
【００１８】実施例２ 実施例１で得たシリコーン多孔質膜４ａを用いると共に
混合溶液２として１０重量％のエタノールを含む水−エ
タノール溶液１００ｃｃを用い、減圧室１の容積が１０
０ｃｃ、溶液室３の容積が３５０ｃｃ、シリコーン多孔
質膜４ａの有効面積が２０ｃｍ2 に形成された図２の装
置で、溶液室３内の混合溶液２を４０℃の加熱浴７で加
熱すると共にシリコーン多孔質膜４ａを０℃のジャケッ
ト８で冷却し、溶液室３に室温（２５℃）の空気を１８
０ｃｃ／ｍｉｎの供給量でパイプ１０から供給しつつ、
減圧室１を１０-1Ｔｏｒｒに減圧作動させた真空ポンプ
で減圧することによって、液の分離操作をおこない、減
圧室１においてエタノールの濃度が高められた液を捕集
して回収した。
混合溶液２として１０重量％のエタノールを含む水−エ
タノール溶液１００ｃｃを用い、減圧室１の容積が１０
０ｃｃ、溶液室３の容積が３５０ｃｃ、シリコーン多孔
質膜４ａの有効面積が２０ｃｍ2 に形成された図２の装
置で、溶液室３内の混合溶液２を４０℃の加熱浴７で加
熱すると共にシリコーン多孔質膜４ａを０℃のジャケッ
ト８で冷却し、溶液室３に室温（２５℃）の空気を１８
０ｃｃ／ｍｉｎの供給量でパイプ１０から供給しつつ、
減圧室１を１０-1Ｔｏｒｒに減圧作動させた真空ポンプ
で減圧することによって、液の分離操作をおこない、減
圧室１においてエタノールの濃度が高められた液を捕集
して回収した。
【００１９】比較例 透過膜として非多孔質のポリジメチルシロキサンフィル
ム（東レダウコーニング社製「ＳＥ−９５２０」）を用
いた。あとは実施例１と同様にして液分離操作をおこな
い、減圧室１においてエタノールの濃度が高められた液
を捕集して回収した。
ム（東レダウコーニング社製「ＳＥ−９５２０」）を用
いた。あとは実施例１と同様にして液分離操作をおこな
い、減圧室１においてエタノールの濃度が高められた液
を捕集して回収した。
【００２０】実施例１，２及び比較例において減圧室か
ら回収した液のエタノールの濃度を透過液濃度として測
定すると共にこの液が透過膜を透過する速度を透過速度
として測定し、さらにエタノールの分離係数αを測定し
た。この分離係数αは次式で定義されるものである。 α＝（Ｙ1 ／Ｙ2 ）／（Ｘ1 ／Ｘ2 ） 式中Ｘ1 とＸ2 は溶液室に導入される混合溶液のエタノ
ールの重量分率と水の重量分率を、Ｙ1 とＹ2 は減圧室
で捕集された溶液のエタノールの重量分率と水の重量分
率をそれぞれ示すものであり、従ってαが１以上の数値
であると、透過膜を透過する液はエタノールの分量が水
の分量よりも大きいということになり、αの数値が大き
い程エタノールが優先的に透過膜を透過するということ
を意味する。これらの測定結果を「表１」に示す。
ら回収した液のエタノールの濃度を透過液濃度として測
定すると共にこの液が透過膜を透過する速度を透過速度
として測定し、さらにエタノールの分離係数αを測定し
た。この分離係数αは次式で定義されるものである。 α＝（Ｙ1 ／Ｙ2 ）／（Ｘ1 ／Ｘ2 ） 式中Ｘ1 とＸ2 は溶液室に導入される混合溶液のエタノ
ールの重量分率と水の重量分率を、Ｙ1 とＹ2 は減圧室
で捕集された溶液のエタノールの重量分率と水の重量分
率をそれぞれ示すものであり、従ってαが１以上の数値
であると、透過膜を透過する液はエタノールの分量が水
の分量よりも大きいということになり、αの数値が大き
い程エタノールが優先的に透過膜を透過するということ
を意味する。これらの測定結果を「表１」に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】「表１」にみられるように、非多孔質の透
過膜を用いた比較例のものでは分離係数は良好であるが
透過速度が著しく低いために実用化は困難である。これ
に対して多孔質の透過膜を用いた実施例１のものでは透
過液濃度や分離係数として所定のレベルを得ることがで
きると共に、透過速度が極めて速くなっているために、
実用化が可能である。また多孔質のシリコーン多孔質膜
を用いると共に溶液室への空気の供給をおこなうように
した実施例２のものでは、実施例１のものよりも透過液
濃度を高めることができることが確認される。
過膜を用いた比較例のものでは分離係数は良好であるが
透過速度が著しく低いために実用化は困難である。これ
に対して多孔質の透過膜を用いた実施例１のものでは透
過液濃度や分離係数として所定のレベルを得ることがで
きると共に、透過速度が極めて速くなっているために、
実用化が可能である。また多孔質のシリコーン多孔質膜
を用いると共に溶液室への空気の供給をおこなうように
した実施例２のものでは、実施例１のものよりも透過液
濃度を高めることができることが確認される。
【００２３】
【発明の効果】上記のように本発明は、透過膜としてシ
リコーン多孔質膜を用いるようにしているので、シリコ
ーン多孔質膜に至った混合溶液の各液成分の蒸気のう
ち、シリコーンに親和性の高い特定の液成分はシリコー
ン多孔質膜の表面に親和して細孔を容易に透過するが、
シリコーンに親和性の低い他の液成分はシリコーン多孔
質膜の表面にはじかれて細孔を透過し難く、シリコーン
多孔質膜によって混合溶液から所定の液成分を分離する
ことができるものであり、しかも分離される液成分はシ
リコーン多孔質膜の細孔を通過して減圧室側から溶液室
側に透過されるものであって、非多孔質の透過膜のよう
に液成分を透過膜中に拡散させて浸透させることによっ
て透過させる場合に比べて、分離される液成分がシリコ
ーン多孔質膜を透過する速度は極めて速くなり、実用的
なレベルの透過速度を得ることができるものである。
リコーン多孔質膜を用いるようにしているので、シリコ
ーン多孔質膜に至った混合溶液の各液成分の蒸気のう
ち、シリコーンに親和性の高い特定の液成分はシリコー
ン多孔質膜の表面に親和して細孔を容易に透過するが、
シリコーンに親和性の低い他の液成分はシリコーン多孔
質膜の表面にはじかれて細孔を透過し難く、シリコーン
多孔質膜によって混合溶液から所定の液成分を分離する
ことができるものであり、しかも分離される液成分はシ
リコーン多孔質膜の細孔を通過して減圧室側から溶液室
側に透過されるものであって、非多孔質の透過膜のよう
に液成分を透過膜中に拡散させて浸透させることによっ
て透過させる場合に比べて、分離される液成分がシリコ
ーン多孔質膜を透過する速度は極めて速くなり、実用的
なレベルの透過速度を得ることができるものである。
【図１】本発明で用いる気化浸透法による液分離の原理
装置の改良例を示す断面図である。
装置の改良例を示す断面図である。
【図２】本発明で用いる気化浸透法による液分離の原理
装置の他の改良例を示す断面図である。
装置の他の改良例を示す断面図である。
【図３】気化浸透法による液分離の原理装置を示す断面
図である。
図である。
１ 減圧室 ２ 混合溶液 ３ 溶液室 ４ａ シリコーン多孔質膜
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の液成分が混合された混合溶液が導
入される溶液室と減圧室との間に混合溶液に接触されな
い状態で透過膜を設け、減圧室を減圧して溶液室内で発
生する混合溶液の蒸気を溶液室側から減圧室側へと透過
膜を透過させることによって、混合溶液中の特定の液成
分を分離するにあたって、透過膜としてシリコーン多孔
質膜を用いることを特徴とする混合溶液の分離方法。 - 【請求項２】 溶液室内にガスの供給をおこなうことを
特徴とする請求項１に記載の混合溶液の分離方法。 - 【請求項３】 混合溶液として水−アルコール溶液を用
いることを特徴とする請求項１又は２に記載の混合溶液
の分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3285841A JP2597777B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 混合溶液の分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3285841A JP2597777B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 混合溶液の分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05115761A true JPH05115761A (ja) | 1993-05-14 |
| JP2597777B2 JP2597777B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=17696777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3285841A Expired - Lifetime JP2597777B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 混合溶液の分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2597777B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005066473A (ja) * | 2003-08-25 | 2005-03-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 膜分離方法、膜分離装置および膜モジュール |
| JP2014018116A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Kansai Univ | 発酵濃縮装置および発酵濃縮方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6316001A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶剤の脱水処理法 |
| JPH022820A (ja) * | 1988-06-15 | 1990-01-08 | Lignyte Co Ltd | 混合溶液の分離方法 |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3285841A patent/JP2597777B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6316001A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶剤の脱水処理法 |
| JPH022820A (ja) * | 1988-06-15 | 1990-01-08 | Lignyte Co Ltd | 混合溶液の分離方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005066473A (ja) * | 2003-08-25 | 2005-03-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 膜分離方法、膜分離装置および膜モジュール |
| JP2014018116A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Kansai Univ | 発酵濃縮装置および発酵濃縮方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2597777B2 (ja) | 1997-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4973434A (en) | Immobilized liquid membrane | |
| Favvas et al. | Characterization of highly selective microporous carbon hollow fiber membranes prepared from a commercial co-polyimide precursor | |
| US4983303A (en) | Method of separating a particular component from its liquid solution | |
| Shusen et al. | Asymmetric molecular sieve carbon membranes | |
| Shukla et al. | Process intensification by coupling the Joule effect with pervaporation and sweeping gas membrane distillation | |
| US9339771B2 (en) | Thin film pervaporation membranes | |
| Chiang et al. | Separation of liquid mixtures by using polymer membranes. I. Water–alcohol separation by pervaporation through PVA‐g‐MMA/MA membrane | |
| JPH05115761A (ja) | 混合溶液の分離方法 | |
| Madaeni et al. | The influence of membrane formation parameters on structural morphology and performance of PES/PDMS composite membrane for gas separation | |
| EP0346739B1 (en) | Method for separating a liquid component from a solution containing two or more liquid components | |
| JP5025844B2 (ja) | マイクロ波による膜透過制御方法 | |
| Zhang et al. | Comparative behavior of PVA/PAN and PVA/PES composite pervaporation membranes in the pervaporative dehydration of caprolactam | |
| JP2571887B2 (ja) | キトサン多孔質体の製造方法 | |
| US5628942A (en) | Process for the preparation of asymmetric TPX porous membranes for gas separation | |
| Wang et al. | Effects of pretreatments on morphology and performance of cellulose acetate (formamide type) membranes | |
| JPH0817907B2 (ja) | 混合溶液の分離方法 | |
| US5271846A (en) | Method for separating a liquid component from a solution containing two or more liquid components | |
| JPH0613085B2 (ja) | 揮発性有機液体濃縮液の製造方法 | |
| Cuperus et al. | Characterization of anisotropic UF-membranes: top layer thickness and pore structure | |
| Nejad et al. | Enhancing performance of polyacrylonitrile membranes for pervaporation dehydration of ethanol by tailoring morphology and process parameters | |
| JPH06327952A (ja) | 混合溶液の分離方法 | |
| JPS61408A (ja) | 中空糸複合膜 | |
| JPH04293524A (ja) | 混合溶液の分離方法 | |
| EP2432578A1 (en) | Thin film pervaporation membranes | |
| JPH02174902A (ja) | 隔膜脱気装置および脱気方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19950530 |