JPH0531336A - 中空糸複合膜の親水化方法 - Google Patents

中空糸複合膜の親水化方法

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JPH0531336A
JPH0531336A JP19051691A JP19051691A JPH0531336A JP H0531336 A JPH0531336 A JP H0531336A JP 19051691 A JP19051691 A JP 19051691A JP 19051691 A JP19051691 A JP 19051691A JP H0531336 A JPH0531336 A JP H0531336A
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JP
Japan
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membrane
composite membrane
hollow fiber
hollow yarn
water permeability
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Withdrawn
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JP19051691A
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English (en)
Inventor
Satoshi Yanase
聡 柳瀬
Noboru Kubota
昇 久保田
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 中空糸複合膜を効果的に親水化し、透水能を
向上させる。 【構成】 スルホン化ポリマーが積層した中空糸複合膜
の外表面および/又は内表面に加圧下で、アルコールま
たはその水溶液を接触させる。 【効果】 膜の阻止率を低下させることなく、透水量を
大きくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、種々の膜分離プロセス
に利用可能な、中空糸複合膜の親水化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】中空糸膜は、モジュールにした際のサニ
タリー性が高く、小さな容積中に大きな膜面積を封入す
ることができ、さらには膜面の通液線速による溶質の除
去効果すなわち、耐ファウリング性が大きいため種々の
膜分離プロセスに利用されてきた。超純水の製造、自動
車用電着塗料の回収、医薬・食品分野における生産物の
精製・濃縮はその主な例であるが、これらの分野におけ
る技術が高度になるにつれて、膜に要求される性能も高
度化してくる。この要求に答えるため、近年、複合膜の
研究が盛んに行なわれている。
【0003】複合膜は、通常の非対称膜と比較して、高
い溶質の阻止率を持ちながら、なおかつ高い透水能を保
持するという特徴を持っているため、効率的な分離を行
なうことができる。中空糸状の複合膜についての報告
は、特開昭57−7202号公報、特開昭63−248
409号公報、特開平2−2842号公報などに見るこ
とができる。複合膜は、基材膜上に、分離機能を持たせ
た、例えば、ポリマ−の積層物などからなる活性層を形
成させたものであるが、中空糸膜の場合は中空糸の外表
面、内表面のいずれにも活性層を形成させることが可能
である。また、活性層を形成させる方法も種々知られて
おり、モノマ−重合法、界面重合法、コーティング法な
どがあげられるが、このうちコーティング法は、工程が
簡便であり、中空糸膜を基材膜とした複合膜の作製には
好適である。
【0004】コーティング法は、活性層となるポリマ−
を溶剤に溶解させて基材膜の表面上に塗付した後、溶剤
を蒸発させて活性層を形成させる方法である。活性層と
なるポリマ−と基材膜の組合せは種々考えられるが、こ
れまでに最も報告が多いのはスルホン酸基を有したスル
ホン化ポリマ−と、耐熱性エンジニアリングプラスティ
ックより成る多孔質基材膜との組合せである。例えば、
活性層のポリマ−として、スルホン化ポリフェニレンエ
ーテル、このポリマーのコーティング溶剤としてブチル
セルソルブ、及び基材膜としてポリスルホン限外濾過膜
を用いて中空糸複合膜を得ることができる(特開昭63
−229109号公報)。
【0005】しかしながらコーティング法においては、
溶剤を蒸発させる工程で長時間にわたり膜を空気中に放
置するため、通常、基材膜中に含浸されている膜の乾燥
防止剤(主にグリセリン)が蒸発してしまい、膜の透水
能が低下するという問題が生じる。とりわけ通液中膜の
内部に気泡がとり残された場合、これらの気泡は水中で
なかなか膜から抜け出ないため、この部分は通液不能と
なり、有効膜面積を減らす原因ともなるものと推定され
る。
【0006】このため中空糸複合膜における効果的な親
水化方法の開発が強く望まれていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決し、中空糸複合膜の効果的な親水化方法を提供す
るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、基材膜となる
中空糸膜の内表面または/及び外表面に、スルホン化ポ
リマ−が積層して成る中空糸複合膜において、膜の外表
面および内表面に、加圧下でアルコールまたはその水溶
液を接触させることを特徴とする中空糸複合膜の親水化
方法である。
【0009】以下、本発明を詳しく説明する。この処理
を施した膜は、処理を施さない膜と比較して、溶質の阻
止率を低下させることなしに高い透水能を示すようにな
る。この理由は、膜中にとり残された気泡が本発明にお
ける処理を施すことによって水と置換し、膜の通液抵抗
が低下するためであると推定される。
【0010】本発明における中空糸複合膜とは、中空糸
膜の内表面または/及び外表面に、スルホン化ポリマ−
より成る層が積層したものを指す。基材膜となる中空糸
膜としては、本発明における処理に対しての耐久性を持
つものであれば、糸径・膜厚・孔径・素材は特に限定さ
れるものではないが、機械的強度に優れ、高い耐熱性を
有した、主鎖中に芳香環を含む耐熱型のエンジニアリン
グプラスティックより成る中空糸状限外濾過膜が好適で
あり、その中でもポリスルホンより成る中空糸膜は特に
好ましい。
【0011】この基材膜の内表面または/及び外表面に
積層されるスルホン化ポリマ−は、機械的強度と耐熱性
にすぐれたものとして耐熱型のエンジニアリングプラス
ティックをスルホン化したものを用いることが好まし
く、スルホン化ポリフェニレンエーテル、スルホン化ポ
リスルホン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホ
ン化ポリエーテルイミドなどがあげられる。これらスル
ホン化ポリマ−を基材膜に積層する方法としては、例え
ばポリマ−を適当な溶剤に溶かしてコーティング液と
し、基材膜の内表面または/及び外表面に塗付した後、
溶剤を蒸発させることにより中空糸複合膜を得ることも
できる。とりわけポリスルホンより成る基材膜に、スル
ホン化ポリフェニレンエーテルを積層させた中空糸複合
膜はブチルセルソルブをコーティング溶剤として種々の
膜性能を持った複合膜を得ることができ、本発明による
効果を十分に発現し得る。この時、ポリマ−のスルホン
化度は高すぎるとポリマ−が水溶性になって十分な耐久
性を示さなくなるためイオン交換容量が乾燥樹脂1グラ
ムあたり3.0ミリ当量以下、好ましくは2.0ミリ当
量以下のポリフェニレンエーテルを用いるのがよい。
【0012】こうして得られた中空糸複合膜の外表面お
よび/又は内表面に、加圧下でアルコールまたはその水
溶液を接触させることが本発明の特徴であり、この処理
によって膜を効果的に親水化できる。なお、ここで云う
加圧下とは膜が通常おかれている状態よりも高い圧力下
におかれることを示し、流路中に取りつけられた圧力計
にかかるゲージ圧を加圧下の圧力とする。膜の外表面お
よび/又は内表面に加圧下でアルコールまたはその水溶
液を接触させる方法としては中空糸複合膜を1本づつ処
理してもよいが、通常の膜プロセスに用いられるように
中空糸膜を束ねてケースに封入したモジュールの形で処
理するのが効率的である。この際、モジュールの1次側
(中空糸膜の内表面側)と2次側(中空糸膜の外表面
側)をアルコルまたはその水溶液で満たし、ポンプやエ
アーで加圧すればよい。
【0013】加圧の際の条件としては加圧時間、圧力、
温度、アルコール水溶液の濃度を調整することができる
が本発明におけるスルホン化ポリマ−はアルコールおよ
びその水溶液に長時間接触していると変性を受けるため
処理時間としては1時間以内、好ましくは30分以内に
おさえるのが良い。加圧の際の圧力は、高い圧力で処理
するほど短かい処理時間ですむため、通常1〜15kg
/cm2 、好ましくは3〜8kg/cm2 の範囲が適当
である。なお、ここでの圧力(kg/cm2 )はポンプ
から膜へ送液したときのポンプの圧力計の示す圧力を指
している。通常25〜50℃、好ましくは30〜40℃
の範囲で処理するのが適当である。アルコール水溶液の
濃度は大きくなるほど効果的で、汎用性の高いメタノー
ル、エタノール、イソプロパノールを用いるのであれば
90%以上の水溶液で処理するのが好ましい。
【0014】なお、処理する際に膜の内表面側と外表面
側の圧力は同じである必要はなく、差圧を持たせてもよ
い。ただしこれらの諸条件は膜の乾燥の程度と耐熱・耐
圧強度によって選択されるべきものであり、特に限定さ
れるものでない。以上の処理を中空糸複合膜に施すこと
によって溶質の阻止率を低下させずに透水能を向上させ
ることが可能となる。
【0015】
【実施例】以下に本発明を実施例によってより詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定さ
れるものではない。
【0016】
【実施例1】乾燥防止のためのグリセリンを含んだポリ
スルホン製の中空糸状限外濾過膜(内径1.3mm、外
径2.1mm)の内表面側中空部へ、スルホン化ポリフ
ェニレンエーテル(イオン交換容量1.2ミリ当量/乾
燥樹脂1グラム)の0.25重量%ブチルセルソルブ溶
液を充填した後、これを排除し、空気中で48時間風乾
して内圧式の中空糸複合膜を得た。さらにこの膜を15
0本束ねてケースに封入し、長さ25cmのモジュール
を作製した。圧力1kg/cm2 で純水を60分間濾過
してグリセリンと残留しているブチルセルソルブを洗い
流した後、内圧式圧力1kg/cm2 、液温25℃でベ
ータシクロデキストリン(分子量1135)の500p
pm溶液を濾過したところ透水量0.75m3 /m2
日、阻止率27%であった。
【0017】このモジュールの1次側(内表面側)と2
次側(外表面側)に90%のエタノール水溶液を封入
し、ポンプで1次側、2次側ともに30℃、5kg/c
2 の圧力で10分間加圧した。この後、モジュールを
よく水洗しエタノールを除去し、再び同じ条件で500
ppmのベータシクロデキストリン溶液の評価を行なっ
たところ、透水量1.03m3 /m2 ・日、阻止率27
%であり、阻止率は変化せずに透水能が向上した。
【0018】
【実施例2】加圧の際の圧力を1次側5.5kg/cm
2 、2次側4.5kg/cm2 として処理する以外は、
実施例1と同様の処理を行ない、処理前後の膜性能を評
価したところ、処理前の透水量0.75m3 /m2
日、阻止率27%、処理後の透水量1.10m3 /m2
・日、阻止率27%であり、阻止率は変化せずに透水能
が向上した。
【0019】
【実施例3】実施例1と同様の条件で基材膜の外表面側
へコーティングを施し、空気中で48時間乾燥させて外
圧式の中空糸複合膜を得た。さらにこの膜を150本束
ねてケースに封入した長さ25cmのモジュールを作製
した。圧力1kg/cm2 で純水を60分間濾過してグ
リセリンと残留しているブチルセルソルブを洗い流した
後、外圧式圧力1kg/cm2 、液温25℃でベータシ
クロデキストリン(分子量1135)の500ppm溶
液を濾過したところ透水量0.62m3 /m2 ・日、阻
止率30%であった。
【0020】このモジュールの1次側および2次側へ9
0%のエタノール水溶液を封入し、ポンプで1次側、2
次側ともに30℃、5kg/cm2 の圧力で5分間加圧
した。この後モジュールをよく水洗しエタノールを除去
し、再び同じ条件で500PPmのベータシクロデキス
トリン溶液の評価を行なったところ、透水量1.00m
3 /m2 ・日、阻止率30%であり、阻止率は変化せず
に透水能が向上した。
【0021】
【比較例1】実施例1において加圧の際の圧力をかけず
に同様の処理を行なったところ、処理前の透水量0.7
5m3 /m2 ・日、阻止率27%、処理後の透水量0.
77m3 /m2 ・日、阻止率27%で透水能は向上しな
かった。
【0022】
【比較例2】実施例1において90%のエタノール水溶
液のかわりに純水を用いて同様の処理を行なったとこ
ろ、処理前の透水量0.75m3 /m2 ・日、阻止率2
7%、処理後の透水量0.79m3 /m2 ・日、阻止率
27%で透水能は向上しなかった。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、中空糸複合膜を効果的
に親水化でき、溶質の阻止率を低下させずに透水能を向
上させることができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 基材膜となる中空糸膜の内表面または/
    及び外表面にスルホン化ポリマ−が積層されて成る中空
    糸複合膜において、膜の外表面および内表面に加圧下で
    アルコールまたはその水溶液を接触させることを特徴と
    する中空糸複合膜の親水化方法。
JP19051691A 1991-07-31 1991-07-31 中空糸複合膜の親水化方法 Withdrawn JPH0531336A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101068999B1 (ko) * 2008-11-25 2011-09-30 한국화학연구원 수열 안정성이 향상된 금속/세라믹 복합막의 제조방법
KR20140084003A (ko) 2011-09-28 2014-07-04 도레이 카부시키가이샤 중공사막 모듈의 친수화 방법

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Effective date: 19981008