JPH0554372B2 - - Google Patents

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JPH0554372B2
JPH0554372B2 JP60177069A JP17706985A JPH0554372B2 JP H0554372 B2 JPH0554372 B2 JP H0554372B2 JP 60177069 A JP60177069 A JP 60177069A JP 17706985 A JP17706985 A JP 17706985A JP H0554372 B2 JPH0554372 B2 JP H0554372B2
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hydrophilic polymer
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Daicel Chemical Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (技術の背景) 本発明は新規な構造を有する非対称分離用半透
膜に関するものである。近年、半透膜を用いた分
離技術である逆浸透法や限外過法は各種の分野
において実用化されており、その多様な用途に
夫々適する素材から作られた半透膜が上市されて
いる。特に限外過法に用いられる半透膜の材料
としてよく知られているものにポリアクリロニト
リル系、セルロース系、ポリスルホン系などがあ
る。
これらの膜素材の中で芳香族ポリスルホン系の
膜は機械的強度が大きく、耐熱性、耐薬品性が優
れているものとして注目されてきている。
(従来技術およびその欠点) しかしながら芳香族ポリスルホン系樹脂は親水
性が低く、水に濡れにくい素材であるために、こ
れを素材とした分離用半透膜は親水性素材から成
る分離用半透膜に比べて著しく透水速度が低く、
過効率が悪い。
そこでこれまで芳香族ポリスルホンの分離膜の
透水性能を向上させるべく種々の試みがなされて
来た。
たとえば特開昭58−104940では分子量10万以上
のポリビニルピロリドンを含有するポリスルホン
系分離膜とその製造方法がある。しかしながら10
万以上の分子量を有する親水性ポリマーを製膜用
溶液(ドーブと呼ぶ)に添加するこの方法におい
ては、ドープのポリマー密度を増大させることに
なり、このようなドープから製膜されたポリスル
ホン系分離膜は添加された親水性高分子が膜全体
中にそのまま残存しており、その後の使用におい
ても除去されないため著しく緻密な構造となつて
透水速度はかえつて低下してしまう。
一方、オリゴマー程度の分子量を有するポリエ
チレングリコールをポリスルホン溶液に添加し
て、ドーブとして用いる方法が特開昭54−26283
に開示されている。しかしながらこの方法では製
膜の凝固浴として水を用いており、オリゴマー程
度のポリエチレングリコールでは膜中に残存する
ことなくすべて水中に溶出してしまい、実質的に
ポリスルホン膜の親水性は高められず、著しい透
水速度の向上は望めない。
またジヤーナルオブアブライドポリマーサイエ
ンス20巻(1976)2377〜2394には分子量1万〜4
万のポリビニルピロリドンを親水性高分子として
製膜用ドーブ中に多量に含有させて中空繊維膜の
可紡性の改良を企図した報告がなされているが、
この場合は膜表面には緻密層ができず、本発明の
ような非対称構造にはならない。
(本発明の構成) 本発明者らは上記のような問題を解消して過
効率がよく、しかも透水速度の大きい疏水性高分
子物質を主体とする非対称構造を有する分離用半
膜について鋭意検討した結果、分離用半透膜の膜
厚方向において、緻密層側の膜表面から5μm以内
に親水性高分子が存在し、かつ5μmから裏面まで
はこれが存在しないような新規な構造を有する非
対称分離膜を発明した。
すなわち本発明は「表面が緻密層、裏面が多孔
層である非対称構造を有する疏水性高分子物質を
主体とする分離用半透膜であつて、緻密層側だけ
が該疏水性高分子物質と不溶化処理された親水性
高分子物質との混合物からなることを特徴とする
分離用半透膜。」である。
本発明でいう疏水性高分子としては下記式
()〜()の構造を有する芳香族ポリスルホ
ン系高分子が代表的なものである。
本発明に用いられる不溶化処理される水溶性高
分子としてはポリビニルピロリドンが代表的なも
のであり、ビニルピロリドンを重合して得られる
水溶性高分子で、平均分子量が7万以下、1万以
上のものが最適である。平均分子量が7万を越え
ると、前述したごとく膜のポリマー密度が大きく
なりすぎて透水速度はかえつて低下してしまう。
また7万以下の平均分子量でもオリゴマー程度
の、すなわち数千のオーダーの分子量では水溶性
が高すぎて、製膜過程における水中への浸漬でほ
とんど完全に抽出されてしまい、膜の親水化およ
び透水性能は改善されない。
次に本発明の一実施態様として疏水性高分子が
芳香族ポリスルホンであり、親水性高分子が不溶
化処理されたポリビニルピロリドンである事例に
ついて詳細に説明する。
本発明の分離用半透膜の前駆体膜を製造するた
めのドーブ組成としては、ドーブの総重量に対し
不溶化処理されてないポリビニルピロリドンが3
重量%以下含有されていることが望ましい。3重
量%を越えると膜構造の破壊が認められるように
なり不都合である。
また本発明に用いるドーブ中の不溶化処理され
てない親水性ポリマーと疏水性ポリマーをあわせ
た総ポリマー重量をドーブの総重量に対して10〜
30重量%になるように極性有機溶剤に溶解させる
ことが望ましい。
極性有機溶剤としては、例えばN,N−ジメチ
ルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスル
ホキシド、スルホラン、2−ピロリドン、ヘキサ
メチルホスホルアミド等を例示することができる
が、特にこれらに限定されるものではない。また
このような極性有機溶剤に、疏水性ポリマーある
いは不溶化処理されてない親水ポリマーのどちら
か一方の非溶剤を添加したり、あるいは電解質な
どを添加したりすることもできる。
以上説明してきたドーブから本発明の非対称分
離用半透膜の前駆体膜を製膜するにあたつては、
従来から用いられている非対称分離用半透膜の製
造方法を採用することができる。
シート状あるいは管状に分離膜を形成させるに
は、シート状あるいは管状の適当な支持体(たと
えばガラス板あるいは管、不織布、布など)上に
ドーブを厚さ数十ミクロン〜数百ミクロンの範囲
で適当な方法により流延し、しかる後に凝固剤浴
に浸漬してゾルーゲル相変換による非対称膜を製
造する。また公知方法でドーブを中空糸状成形ノ
ズルを経て紡糸することにより、非対称の中空糸
状膜の製造が可能である。
製膜に用いられる凝固剤としては芳香族ポリス
ルホンの非溶剤であり、極性有機溶剤と混ざりや
すい、例えば水、食塩や界面活性剤などの電解質
の水溶液、極性有機溶剤の希薄水溶液あるいは芳
香族ポリスルホンの非溶剤又はその水溶液などが
例示されるが、特に一般的には水が用いられる。
以上述べて来た製膜法によつて得られた非対称
膜は、そのままでも分離用半透膜として使用可能
であり、また膜構造も本発明の分離用半透膜の基
本構造、すなわち表面緻密層のみが疏水性高分子
と親水性高分子の混合物から成る非対称構造とな
つている。しかしながらこの膜では本質的に親水
性高分子が不溶化されていない為、高温の熱水あ
るいは溶剤による洗浄にさらしたり、長期間の水
処理に使用した場合膜中の親水性高分子が徐々に
溶出して親水性が低下し、過性能も低下すると
いう不都合を生じる。
そこで本発明の分離用半透膜とする為には上記
の前駆体膜を、膜中の親水性高分子が不溶化する
条件で不溶化処理する必要がある。
不溶化処理としては、ポリビニルピロリドンを
用いた場合には前駆体膜を強塩基や過硫酸塩の水
溶液に浸漬して90〜100℃で加熱するなど、公知
のポリビニルピロリドンの不溶化処理条件で前駆
体膜を処理する方法が挙げられるが、その他の架
橋剤や放射線照射等の方法を用いてもよい。
(本発明による効果) このようにして製造された本発明の分離用半透
膜は、膜表面側が極度に親水化されており、かつ
この親水性が熱水洗浄や長期間の水処理によつて
もほとんど低下することなく、従つて初期の高透
水性が損われないという特徴を有する。しかも芳
香族ポリスルホンの特徴である優れた耐熱性、耐
薬品性は維持されているので、従来の親水性高分
子ベースの分離用半透膜、例えばセルロースアセ
テートからなる分離用半透膜が耐えられなかつた
ような過酷な条件下の膜分離操作に有効に使用す
ることができる。
次に実施例により本発明を具体的に説明する
が、純水透水係数(Lp),Lpの経時低下率(β)、
および卵白アルブミンの排除率(R0)はそれぞ
れ Lp=25℃の純水の透水量(m3)/有効膜面積(m2)×
透水時間(日)×過圧力(Kg/cm2) (但し過10分後のLp値をL0 P、7時間後のLP
値をL7 Pとする。) β=L0 P−L7 P/L0 P×100, およびR0=(1−透過水中の卵白アルブミン
濃度/原液中の卵白アルブミン濃度)×100 で定義されたものである。
実施例 1 (1)式の芳香族ポリスルホン(商品名
Victrex300pICI社製)18重量部と平均分子量4
万のポリビニルピロリドン(以下PVPと略す
Aldrich社製)2重量部を2−ピロリドンを主と
する混合溶剤80重量部に溶解した。このドーブの
粘度は25℃で14000センチポイズであつた。これ
をポリエステル不織布上に厚み150μmで流延し、
室温雰囲気で20秒間放置後、10℃の水中に浸漬し
て非対称膜を得た。得られた不織布で補強された
非対称膜をさらに90℃熱水に15分間浸漬し完全に
脱溶剤した。この膜のL0 Pは4.5m3/m2・日・Kg/
cm2、その低下率βは4.2%であつた。またR0は100
%であつた。また元素分析から求めた膜のPVP
含有率は7.2%(N含有率で0.91%)であつた。
この前駆体膜を5重量部の過硫酸アンモニウム
を含む水溶液中に浸漬し90℃に30分間加熱した。
得られた分離用非対称膜のL0 Pは5.5m3/m2・日・
Kg/cm2、その低下率βは3.1%であつた。またR0
は94%であつた。元素分析から求めた膜のN含有
率は0.90%であつた。
実施例 2 実施例1の分離用非対称膜を60重量部のアセト
ンを含む水溶液中に室温で5日間浸漬した。取り
出した膜のN含有率を元素分析で求めると0.85%
であり、膜中のPVPの不溶化はほとんど完全で
あることがわかつた。また膜性能もほとんど変わ
らなかつた。
比較例 1 実施例1の前駆体膜を実施例2と同様に処理し
たところ、膜中のN含有率は0.07%に低下してお
り、膜性能も著しく劣化していた。
比較例 2 PVPを添加せず混合溶剤を82重量部とする以
外は実施例1と同様の方法で製膜し、その後過硫
酸アンモニウム水溶液で実施例1と同様の処理を
行つた。得られた膜のL0 Pは4.8m3/m2・日・Kg/
cm2、R0は100%であつたが、低下率βは27%であ
り、透水速度の経時低下が著しい。この膜のN含
有率は0.06%であつた。
実施例 3 支持体に表面が平滑なガラス板を用いる以外は
実施例1と同様の方法で前駆体膜を製膜した。こ
の補強材のない非対称膜を実施例1と同様に不溶
化処理した。この膜を充分乾燥し、膜表面の全反
射赤外吸収(ATR−IRと略す)スペクトルを測
定したところ第1図が得られた。不溶化した
PVPに由来するカルボニル基の吸収が1700cm-1
に認められる。ところが同じ膜の裏面のATR−
IRスペクトルを測定してみると第2図のように
カルボニル基の吸収が全く認められない。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例3において作製された本発明の
分離用非対称半透膜の表面のATR−IRスペクト
ルである。第2図は同膜の裏面のATR−IRスペ
クトルである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 表面が緻密層、裏面が多孔層である非対称構
    造を有する疏水性高分子物質を主体とする分離用
    半透膜であつて、緻密層側だけが該疏水性高分子
    物質と不溶化処理された親水性高分子物質との混
    合物から成ることを特徴とする分離用半透膜。 2 疏水性高分子が構造式(),()又は
    ()のいずれか1つのくり返し単位を有する芳
    香族ポリスルホンであることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の分離用半透膜。 3 親水性高分子が平均分子量7万以下のポリビ
    ニルピロリドンを不溶化処理したものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の分離用
    半透膜。 4 製膜用溶液として、溶液の総重量に対し0.5
    重量%以上3重量%以下の不溶化処理されていな
    い親水性高分子を含む高分子溶液を用いて湿式製
    膜した後、この膜(前駆体膜と称す)を該親水性
    高分子が不溶化する条件下で処理して該親水性高
    分子を不溶化した特許請求の範囲第1項記載の分
    離用半透膜。
JP60177069A 1985-08-12 1985-08-12 分離用半透膜 Granted JPS6238205A (ja)

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