JPH0565213B2 - - Google Patents

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JPH0565213B2
JPH0565213B2 JP63265068A JP26506888A JPH0565213B2 JP H0565213 B2 JPH0565213 B2 JP H0565213B2 JP 63265068 A JP63265068 A JP 63265068A JP 26506888 A JP26506888 A JP 26506888A JP H0565213 B2 JPH0565213 B2 JP H0565213B2
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JP
Japan
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composite semipermeable
semipermeable membrane
weight
membrane
acid halide
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JP63265068A
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Tatsuro Sasaki
Hideo Fujimaki
Tadahiro Uemura
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明は、逆浸透膜として有用な複合半透膜に
関する。特に半導体製造に用いられる超純水の製
造、カン水の脱塩、有効物質の回収、廃水のクロ
ーズド化に寄与することができる。 [従来技術] 従来、電子工業用超純水製造、カン水の淡水
化、海水の淡水化、有価物の回収、下水の再利用
など、工業的に使用されている逆浸透膜には酢酸
セルロースから作つた非対称膜として、例えば米
国特許第3133132号明細書および第3133137号明細
書に記載されたロブ型膜がある。しかし、この酢
酸セルロース膜は操作圧力が30Kg/cm2以上が必要
なため電子工業用超純水製造やカン水の淡水化分
野では造水コストが高くなり、また耐加水分解
性、耐微生物性に問題があつた。 これらの欠点を補う新しい素材に関する研究は
米国、日本を中心に盛んに行われてきたが、芳香
属ポリアミド、ポリアミドヒドラジド(米国特許
第3567632号明細書)、ポリアミド酸(特開昭55−
37282号公報)、架橋ポリアミド酸(特公昭56−
3769号公報)、ポリイミダゾピロロン、ポリスル
ホンアミド、ポリベンズイミダゾール、ポリベン
ズイミダゾロン、ポリアリーレンオキシドなど、
その一部の欠点を改良する素材は得られていもの
の、選択分離性あるいは透過性などの面ではロブ
型酢酸セルロース膜より劣つている。 一方、ロブ型とは型を異にする半透膜として微
多孔性支持膜に実質的に膜性能を司る超薄膜(活
性層)を被覆した複合半透膜が開発されてきた。
複合膜においては、活性層と微多孔性支持膜を
各々の用途に最適な素材を選ぶ事が可能となり、
活性層を薄くすることによつて飛躍的に造水量を
向上させることができるなどの利点がある。現在
のところ、酢酸セルロース膜を上回る脱塩性能と
造水量を有する架橋アラミドを活性層とする複合
半透膜が出現している(例えば、米国特許第
4277344号明細書および第4761234号明細書)。と
ころが、このタイプの膜は非常に高い脱塩性能を
有するものの、プロセス上非常に重要である殺菌
において汎用的に用いられる塩素に対する耐久性
は酢酸セルロース膜に及ばなかつた。この欠点は
電子工業用超純水製造、カン水の淡水化、海水の
淡水化などの比較的大型のプラントでは高度な前
処理工程によつて解消することができ、現在逆浸
透膜の主流になりつつあるが、小型超純水製造機
器、家庭用浄水器用途のように塩素が含まれる水
道水を供給水とする小型設備の分野、排水処理用
途のように塩素の投入が必要な分野においてはす
ぐに活性層が変化し、脱塩率が低下して上記膜を
用いることが困難であるか、あるいは造水コスト
を高くするという問題があつた。すなわち、次の
特性を有する複合逆浸透膜の開発が必要となつ
た。 (i) 酢酸セルロース膜並の耐塩素性 (ii) 低操作圧力(通常15Kg/cm2以下)で運転可能
な水透過性(高造水量) (iii) 酢酸セルロース膜並の高脱塩率 これらの特性を満たすべく最近種々の検討がな
されてきた。そして近年、耐塩素性のある膜とし
て活性層にピペラジンポリアミドを用いた複合膜
が提案され注目された(例えば、特表昭56−
500062号公報、米国特許第4259183号明細書、PB
レポート80−127574、PBレポート288387)。この
膜は耐塩素性が良好で常時塩素添加殺菌が可能で
あり、かつ低圧で高造水量を有するものである。
この後もピペラジン系ポリアミド素材を用いた複
合膜の検討が進み、脱塩率、造水量とも向上させ
た逆浸透膜が開発された(例えば、特開昭62−
20160号公報、米国特許第4758343号明細書、米国
特許第4857363号明細書)。しかし、これらの膜は
食塩(塩化ナトリウム)の排除率が前者で50%程
度、後者が70〜80%程度と高くなく、硬水の軟水
化などの用途には適するものの、脱塩用途で実用
上問題があり、特に、超純水の製造用途にはこの
低脱塩率あるいはこれに由来する有機成分除去能
力に問題があつた。 また、ポリピペラジンアミド素材を用い高脱塩
膜を指向した逆浸透膜の検討が進められた(特開
昭62−49909号公報)、この膜は製造方法を改良
し、脱塩率を90%程度にまで向上させたものであ
るが、95%程度の脱塩率を有する酢酸セルロース
膜には及ばず、脱塩用途には不足であつた。 一方、同じく耐塩素性を有する膜としてポリエ
チレンジアミンアミド膜が提案された(例えば、
特開昭58−24303号公報、特開昭59−26101号公
報、特開昭59−179103号公報、PBレポート83−
243170)。この膜は酢酸セルロース膜並の高脱塩
性を有するものの、水透過性に乏しく、ある程度
の造水量を得るためには30Kg/cm2以上の高い操作
圧を必要とするため、上記酢酸セルロース膜の性
能を上回るものではなかつた。水透過性を改良す
るため、ピペラジンとエチレンジアミンをアミン
組成とした共重合素材も検討されたが、高脱塩と
高造水量を両立させることはできなかつた。 [発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、良好な耐塩素性、低操作圧力
においても十分な水透過性、高い脱塩率と分離性
能を有する高性能逆浸透膜およびその製造方法を
提供することである。 [課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明は下記の構
成からなる。 (1) 微多孔性支持膜と該支持膜を被覆する超薄膜
からなる複合半透膜において、超薄膜がピペラ
ジンとエチレンジアミンを2官能酸ハライドで
重縮合したポリアミドを主成分としてなり、か
つ、ピペラジンポリアミドの構成単位に対する
エチレンジアミンポリアミドの構成単位のモル
比率が0.01以上、0.25以下であり、さらに、操
作圧10Kg/cm2における造水量が0.8m3/m2・日
以上、1.5m3/m2・日以下、0.05重量%の食塩
水の食塩排除率が90%以上、99%以下の性能を
発現することを特徴とする複合半透膜。 (2) 上記1に記載の複合半透膜を製造する方法で
あつて、微多孔性支持膜に、ピペラジンとエチ
レンジアミンを有し、かつ式[]で示される
化合物を0.01重量%以上、1.0重量%以下含有
する水溶液を被覆し、次に主として2官能酸ハ
ライドからなる有機溶媒溶液を被覆し、界面重
縮合反応により、活性層となるポリアミドを形
成させることを特徴とする複合半透膜の製造方
法。 (式中、A、A′はベンゼン環、ナフタレン環を
表し、アルキル基を有しても良い。Xは−O−、
−CH2−を表す。) 本願発明者らは、鋭意研究の結果、ピペラジン
とエチレンジアミンをアミン成分とし2官能酸ハ
ライドと反応させて得られる共重合ポリアミドを
主成分とする超薄膜(活性層)を有する複合半透
膜において、ピペラジンとエチレンジアミンの組
成比をある範囲にし、アミン成分に特定の添加剤
を混合することにより、脱塩率と造水量ともに良
好な逆浸透膜が得られ、かつ膜性能の均一性が高
められることを見出だし、本発明を完成した。 本発明の複合半透膜は微多孔性支持膜を被覆す
る超薄膜(活性層)の主成分が二官能酸ハライド
で重縮合した共重合ポリアミド、すなわち、下式
で表されるポリピペラジンアミド[]、ポリエ
チレンジアミンアミド[]の共重合ポリアミド
からなる。 (式中Rは、置換もしくは非置換の芳香族炭化水
素) 本発明の目的を達成するためにはポリピペラジ
ンアミドの構成単位[]に対するポリエチレン
ジアミンアミドの構成単位[]のモル比率が
0.01以上、0.25以下でなければならない。式
[]の構成単位に対する式[]の構成単位の
モル比率が0.01以下となると水透過性が増し、脱
塩率が低くなる傾向を示し、式[]の構成単位
に対する式[]の構成単位のモル比率が0.25以
上となるとこの逆の傾向を示す。 本発明において、超薄膜層(活性層)は微多孔
性支持膜にピペラジンとエチレンジアミンを含有
する水溶液を塗布し、次に2官能酸ハライドを含
有した溶液を塗布し、該アミノ化合物との界面重
縮合反応により形成されるが、超薄膜の強度、不
溶性を増すため3官能以上の酸ハライドによる架
橋ポリアミドを共重合することが好ましい。 2官能酸ハライドは置換および/または無置換
芳香環を有するものが好ましい。芳香族の置換基
および置換位置は特に限定されるものではなく、
一般に存在しないほうが好ましいが、性能に悪影
響を与えない範囲の置換器としてはメチル、エチ
ル基に代表される低級アルキル基、メトキシ基、
エトキシ基、スルホン酸基、カルボ酸基、フツ
素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン、ニトロ
基などから任意に選ぶことができる。 置換基の位置は特に限定されるものではない
が、好ましくは立体的に込み合わない位置が良
い。 好ましい2官能酸ハライドとしては、例えば、
テレフタル酸ハライド、イソフタル酸ハライド、
ナフタレンジカルボン酸ハライド、ジフエニルジ
カルボン酸ハライド、ピリジンジカルボン酸ハラ
イド、ベンゼンジスルホン酸ハライド、クロロス
ルホニルイソフタル酸ハライドがあげられる。 しかし、複合逆浸透膜の性能面から考慮すると
2官能酸ハライドはテレフタル酸ハライドかイソ
フタル酸ハライドが好ましく、さらに好ましくは
テレフタル酸ハライドが良い。 また、上述したように超薄膜の強度、不溶性を
増すため3官能以上の酸ハライドによる架橋ポリ
アミドを含むことが好ましく、例えば、トリメシ
ン酸ハライド、ベンゾフエノンテトラカルボン酸
ハライド、トリメツト酸ハライド、ピロメツト酸
ハライドなどの芳香族系多官能酸ハラゲン化物が
挙げられるが、膜性能や製膜性を考慮するとトリ
メシン酸ハライドが好ましい。 この3官能以上の酸ハライドは官能基の一つが
アミド結合を形成せず、例えば、カルボン酸基と
なつていても良い。 なお、3官能以上の酸ハライドと2官能酸ハラ
イドに対するモル比率は、好ましくは0.1〜1.0、
より好ましくは0.15〜0.7である。 上述のアミンと酸ハライドとの界面重縮合反応
により形成される超薄膜(活性層)の厚みは5n
m〜1000nmの間で任意に選ぶことができるが、
薄ければ欠点を生じやすく、厚ければ水透過性が
低下するため、そのバランスから10nm〜300nm
が好ましい。 本発明において、微多孔性支持膜は実質的には
分離性能を有さない層であり、実質的に分離性能
を有する超薄膜層(活性層)に強度を与えるため
に用いられるものであり、均一な微細な孔あるい
は片面からもう一方の面まで徐々に大きな微細な
孔をもつていて、その微細孔の大きさはその片面
の表面が100nm以下であるような構造の支持膜
が好ましい。上記の微多孔性支持膜は、ミリポア
社製“ミリポアフイルターVSWP”(商品名)
や、東洋ろ紙社製“ウルトラフイルターUK10”
(商品名)のような各種市販材料から選択するこ
ともできるが、通常は、“オフイス・オブ・セイ
リーン・ウオーター・リサーチ・アンド・デイベ
ロツプメント・プログレス・レポート”No.359
(1968)に記載された方法に従つて製造できる。
その素材にはポリスルホン、酢酸セルロース、硝
酸セルロース、ポリ塩化ビニル透のホモポリマー
あるいはブレンドしたものが通常使用されるが、
化学的、機械的、熱的に安全性の高いポリスルホ
ンを使用するのが好ましい。例えば、ポリスルホ
ンのジメチルホルムアミド(DMF)溶液を密に
織つたポリエステル布あるいは不織布の上に一定
の厚さに注型し、それをドデシル硫酸ソーダ0.5
重量%およびDMF2重量%を含む水溶液中で湿式
凝固させることによつて、表面の大部分が直径数
十nm以下の微細な孔を有した微多孔性支持膜が
得られる。 次に、製膜方法について説明する。 製膜の最初の工程で上記微多孔性支持膜にピペ
ラジンとエチレンジアミンを含有する水溶液(以
下組成物(A)と言う)を被覆するが、被覆の方法は
組成物(A)をコーテイングするほかに微多孔性支持
膜を浸漬しても良い。 この組成物(A)中のピペラジンとエチレンジアミ
ンの濃度は1〜10重量%が好ましいが、濃度が低
すぎると膜欠点を生じやすく、高すぎると複合半
透膜の水透化性が低下するため、さらに好ましく
は2〜6重量%である。ピペラジンとエチレンジ
アミンの組成比は、ポリピペラジンアミドの構成
単位に対するポリエチレンジアミンアミドの構成
単位のモル比率が0.01以上、0.25以下となるよう
に組成物中に含有すれば良く、ピペラジン1重量
部に対してエチレンジアミン0.007〜0.17重量部
である、上述したようにエチレンジアミンの濃度
が低ければ脱塩率が低くなり、濃度が高ければ複
合半透膜の水透過性が低下するため、さらに好ま
しくはエチレンジアミン0.05〜0.1重量部である。 また、式[]で表される化合物を組成物に添
加すると組成物の塗布性、複合膜の造水量が向上
するため好ましい。 (式中、A、A′はベンゼン環、ナフタレン環を
表し、アルキル基を有しても良い。Xは−O−、
−CH2−を表す。) 式[]で表される化合物は−X−、または他
のジラジカルで橋かけされ、2〜5量体になつて
いても良く、それらの混合物でも良い。 式[]で表される化合物の濃度は特に限定さ
れるものではないが、組成物に多く含まれると製
膜後に活性層の剥離が生じやすくなるため、1.0
重量%以下が好ましい。式[]で現される化合
物としては例えば以下のようものがあげられる。 (Rは−C12H25などの長鎖アルキル基) アルキル基は実際上ドデジル基以外のアルキル
基が混合しても良く、また2つ以上であつても良
い。上記の化合物を混合して用いることも可能で
ある。 この内、最も高性能な複合膜を与える式[]
で現される化合物としては があげられる。 さらに、組成物(A)にアルカリ性金属化合物を添
加しても良く、これは活性層を形成させるための
重合反応が起こる際に、発生する塩酸の補足剤と
して効果がある。この様なアルカリ性金属化合物
としてはナトリウム、カリウムなどの水酸化物や
弱塩基性塩があり、例えば、リン酸三ナトリウム
が好ましい一例としてあげられる。 組成物(A)の微多孔性支持膜表面上への濡れ性を
向上させ、組成物(A)が均一に付着できるように界
面活性剤を添加すると効果があり、中でもアニオ
ン系の界面活性剤が好ましい。ドデシル硫酸ナト
リウム、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム
などから選ぶことができるが、上記に示した構造
を持つアルキリジフエニルエーテルジスルホン酸
ナトリウムが良好な膜性能を得るうえで有効であ
る。また、組成物に微多孔性支持膜を劣化させな
い水溶性有機溶媒を加えても良い。 組成物(A)を微多孔性支持膜に被覆した後、余分
な組成物(A)を除去するために液切り工程を設ける
の一般的である。液切りの方法としては、例えば
膜面を垂直芳香に保持して自然流下させる方法、
エアブローする方法などがある。 次に組成物(A)を被覆した微多孔性支持膜を風乾
させる。その方法としては例えば上記のように余
分な組成物(A)を除去したのちも膜面を垂直方向に
保持を続け室温で乾燥させる方法などがある。乾
燥の程度としては微多孔性支持膜上に水溶液(組
成物(A))がみられなくなる程度で良い。水溶液
(組成物(A))の溜まりまたは水滴が存在すると水
溶液の上に活性層が形成される恐れがある。ま
た、温風による乾燥も可能であるが、乾燥が過剰
になると膜性能の再現性が損なわれたり、水透過
性が低くくなるので注意が必要である。温風の温
度は40〜150℃の範囲で、乾燥時間はその方法、
すなわち熱の導入法または乾燥機の型式によつて
乾燥速度が異なるので、それらに合わせて30秒〜
60分間の範囲で選択する。 次に工程で、主として2官能酸ハライドからな
る、水と非混和性の有機溶媒溶液を塗布し、in
situでアミン類と酸ハライドとの界面重縮合反応
によつて、活性層であるポリアミドを形成させ、
余分な多官能酸ハライドの有機溶媒溶液を液切り
で除去したのち、室温で放置して風乾し、複合半
透膜を得る。 酸ハライドの濃度は得に限定されるものではな
いが、少なすぎると架橋ポリアミドからなる活性
層の形成が不十分となり欠点になる可能性があ
り、多いとコスト面から不利であるため、0.1〜
0.5重量%程度が好ましい。 酸ハライドからなる水と非混和性の有機溶媒溶
液を塗布する時間は界面重縮合反応の速度を考慮
すると10秒程度で十分であるが均一に超薄膜(活
性層)を形成させるため、30秒以上が好ましい。 また、有機溶媒とは、水と非混和性であり、か
つ酸ハライドを溶解し微多孔性支持膜を破壊しな
いことが必要であり、界面重縮合により架橋ポリ
アミドを形成し得るものであればいずれであつて
も良い。好ましい例としては、炭化水素化合物、
シクロヘキサン、トリクロロトリフロロエタンな
どが挙げられるが、反応速度、溶媒の揮発性から
は好ましくはn−ヘキサン、トリクロロトリフロ
ロエタンから選ばれ、引火性という安全上の問題
を考慮するとさらに好ましくはトリクロロトリフ
ロロエタンである。 上記のように得られた複合半透膜はこのままで
も使用できるが、水洗などによつて未反応残存物
を取り除くことが好ましい。 次に本発明に関する特性の測定法についてまと
めて記載する。 (i) 排除率 溶質を含む水溶液を膜に透過させたとき、排
除率は渦式によつて示される。 排除率(%)=(1−透過水濃度/原水濃度)×10
0 溶液の塩濃度は電気伝導度の測定により、有
機物の濃度は示差屈折計またはTOC計によつ
た。 (ii) 造水量(水透過速度) 造水量は、25℃において、膜を透過する水の
重量を時間と共に測定し、1m2あたり24時間で
何m3であるか換算したものである。 [実施例] 参考例 タテ30cmヨコ20cmの大きさのポリエステリ繊維
からなるタフタ(タテ糸、ヨコ糸とも150デニー
ルのマルチフイラメント糸、織密度タテ90本/イ
ンチ、ヨコ67本/インチ、厚さ160μ)をガラス
板上に固定し、その上にポリスルホン(ユニオ
ン・カーバイト社製のUdel−P3500)の16重量%
ジメチルホルムアミド(DMF)溶液を200μの厚
みで室温(20℃)でキヤストし、ただちに純水中
に浸漬して5分間放置することによつて繊維補強
ポリスルホン支持膜(以下FR−PS支持膜と略
す)を作製する。このようにして得られたFR−
PS支持間(厚さ210〜215μ)の純水透過係数は、
圧力1Kg/cm2、温度25℃で測定して0.005〜0.01
g/cm2・sec・atmであつた。 実施例 1 FR−PS支持膜にピペラジン2.0重量%、エチレ
ンジアミン0.2重量%、ドデシルジフエニルエー
テルジスルホン酸ナトリウム0.1重量%、リン酸
三ナトリウム1.0重量%を有する組成物を1分間
塗布した。該支持膜を垂直方向に立て、支持膜表
面から余分な水溶液を取除いた後、70℃で30秒間
乾燥した。次にテレフタル酸クロライド0.18重量
%、トリメシン酸クロライド0.12重量%を含有す
るトリクロロトリフルオロエタン溶液を表面が完
全に濡れるように塗布し、次に膜を垂直にして余
分な溶液を液切りして除去した後、蒸留水で洗浄
した。 このようにして得られた複合半透膜をPH6.5に
調整した500ppm食塩水を原水とし、10Kg/cm2
25℃の条件下で逆浸透テストを行つた。 その結果、塩排除率96.0%、水透過速度0.83
m3/m2・日の性能を示した。 引き続き、原水として0.1%イソプロピルアル
コール水溶液に変更し、同様の条件下で逆浸透テ
ストを行つた。その結果、56%の排除率を示し
た。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a composite semipermeable membrane useful as a reverse osmosis membrane. In particular, it can contribute to the production of ultrapure water used in semiconductor manufacturing, the desalination of canned water, the recovery of effective substances, and the closure of wastewater. [Prior art] Cellulose acetate has been used in reverse osmosis membranes that have been used industrially for producing ultrapure water for the electronics industry, desalinating canned water, desalinating seawater, recovering valuables, and reusing sewage. Examples of asymmetric membranes made from the above include the lobe-type membranes described in US Pat. Nos. 3,133,132 and 3,133,137. However, this cellulose acetate membrane requires an operating pressure of 30 kg/cm 2 or more, which increases the cost of water production in the fields of ultrapure water production for the electronics industry and the desalination of plain water, and also has poor hydrolysis and microbial resistance. There was a problem. Research into new materials to compensate for these shortcomings has been actively conducted mainly in the United States and Japan, but examples include aromatic polyamide, polyamide hydrazide (U.S. Pat. No. 3,567,632), polyamic acid (Japanese Patent Application Laid-Open No.
37282 Publication), crosslinked polyamic acid (Special Publication No. 1986-
3769), polyimidazopyrrolone, polysulfonamide, polybenzimidazole, polybenzimidazolone, polyarylene oxide, etc.
Although a material that improves some of its drawbacks has not been obtained, it is inferior to lobbed cellulose acetate membranes in terms of selective separation and permeability. On the other hand, a composite semipermeable membrane has been developed, which is a type of semipermeable membrane different from the lobe type, in which a microporous support membrane is coated with an ultra-thin membrane (active layer) that substantially controls membrane performance.
For composite membranes, it is now possible to select the optimal material for the active layer and microporous support membrane for each application.
There are advantages such as the ability to dramatically improve the amount of water produced by making the active layer thinner. At present, composite semipermeable membranes with cross-linked aramid active layers that have desalination performance and water generation capacity superior to cellulose acetate membranes have appeared (for example, U.S. Patent No.
4277344 and 4761234). However, although this type of membrane has very high desalination performance, it is not as durable against chlorine, which is commonly used in sterilization, which is extremely important in the process, as cellulose acetate membranes. This drawback can be overcome by advanced pretreatment processes in relatively large-scale plants such as ultrapure water production for the electronics industry, can water desalination, and seawater desalination, and reverse osmosis membranes are now mainstream. However, in the field of small ultra-pure water production equipment, small equipment that uses tap water containing chlorine as water supply, such as home water purifiers, and fields that require the input of chlorine, such as wastewater treatment. The problem is that the active layer quickly changes and the salt removal rate decreases, making it difficult to use the membrane or increasing the cost of water production. That is, it became necessary to develop a composite reverse osmosis membrane having the following characteristics. (i) Chlorine resistance comparable to cellulose acetate membrane (ii) Water permeability (high water production) that can be operated at low operating pressure (usually 15 kg/cm 2 or less) (iii) High salt removal rate comparable to cellulose acetate membrane Recently, various studies have been made to satisfy the characteristics of . In recent years, composite membranes using piperazine polyamide in the active layer have been proposed as chlorine-resistant membranes and have attracted attention (for example,
500062, U.S. Patent No. 4259183, PB
Report 80−127574, PB Report 288387). This membrane has good chlorine resistance, can be sterilized by constant addition of chlorine, and can produce a high amount of water at low pressure.
After this, research into composite membranes using piperazine-based polyamide materials progressed, and a reverse osmosis membrane with improved salt removal rate and water production capacity was developed (for example,
20160, US Pat. No. 4,758,343, US Pat. No. 4,857,363). However, these membranes have a low rejection rate of common salt (sodium chloride), about 50% for the former and about 70-80% for the latter, and although they are suitable for applications such as softening hard water, they are not practical for desalination applications. There are problems, particularly in applications for producing ultrapure water, such as this low desalination rate or the resulting ability to remove organic components. In addition, research has progressed on a reverse osmosis membrane that uses polypiperazine amide material and aims to achieve a high salt removal rate (Japanese Patent Application Laid-open No. 62-49909).This membrane has an improved manufacturing method and has a salt removal rate of 90%. However, it was not as good as the cellulose acetate membrane, which has a desalination rate of about 95%, and was insufficient for desalination purposes. On the other hand, polyethylene diamine amide membranes have been proposed as membranes that also have chlorine resistance (for example,
JP-A-58-24303, JP-A-59-26101, JP-A-59-179103, PB Report 83-
243170). Although this membrane has high desalination properties comparable to cellulose acetate membrane, it has poor water permeability and requires a high operating pressure of 30 kg/cm 2 or more to produce a certain amount of water. The performance was not superior to that of . In order to improve water permeability, a copolymer material with an amine composition of piperazine and ethylenediamine was also considered, but it was not possible to achieve both high desalination and high water production. [Problems to be Solved by the Invention] The purpose of the present invention is to provide a high-performance reverse osmosis membrane that has good chlorine resistance, sufficient water permeability even at low operating pressures, high salt removal rate and separation performance, and a method for producing the same. The goal is to provide the following. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration. (1) In a composite semipermeable membrane consisting of a microporous support membrane and an ultra-thin membrane covering the support membrane, the ultra-thin membrane is mainly composed of polyamide obtained by polycondensing piperazine and ethylenediamine with a difunctional acid halide, and The molar ratio of the structural units of ethylenediamine polyamide to the structural units of polyamide is 0.01 or more and 0.25 or less, and the amount of water produced at an operating pressure of 10 Kg/cm 2 is 0.8 m 3 /m 2 ·day or more, 1.5 m 3 /m 2 - A composite semipermeable membrane characterized by exhibiting a salt rejection rate of 90% or more and 99% or less in 0.05% by weight saline solution. (2) A method for producing a composite semipermeable membrane according to 1 above, wherein the microporous support membrane contains piperazine and ethylenediamine and contains 0.01% by weight or more of a compound represented by the formula [] at 1.0% by weight. % or less, and then coated with an organic solvent solution mainly consisting of a difunctional acid halide, and an interfacial polycondensation reaction to form a polyamide as an active layer. Method. (In the formula, A and A' represent a benzene ring or a naphthalene ring, and may have an alkyl group. X is -O-,
−CH 2 −. ) As a result of intensive research, the inventors of the present application have developed a composite semipermeable membrane having an ultra-thin membrane (active layer) mainly composed of a copolyamide obtained by reacting piperazine and ethylenediamine as amine components with a bifunctional acid halide. By adjusting the composition ratio of piperazine and ethylenediamine within a certain range and mixing specific additives with the amine component, a reverse osmosis membrane with good salt removal rate and water production amount can be obtained, and the uniformity of membrane performance can be improved. They discovered this and completed the present invention. In the composite semipermeable membrane of the present invention, the main component of the ultra-thin membrane (active layer) covering the microporous support membrane is a copolyamide polycondensed with a bifunctional acid halide, that is, a polypiperazine amide represented by the following formula [ ], polyethylene diamine amide [ ]. (In the formula, R is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon.) In order to achieve the object of the present invention, the molar ratio of the structural unit [ ] of polyethylenediamine amide to the structural unit [ ] of polypiperazine amide is
Must be greater than or equal to 0.01 and less than or equal to 0.25. When the molar ratio of the structural unit of formula [] to the structural unit of formula [] is 0.01 or less, water permeability increases and the desalination rate tends to decrease. When the molar ratio of is 0.25 or more, the opposite tendency is shown. In the present invention, the ultra-thin film layer (active layer) is formed by applying an aqueous solution containing piperazine and ethylenediamine to a microporous support membrane, and then applying a solution containing a difunctional acid halide to form an interfacial layer with the amino compound. Although it is formed by a condensation reaction, it is preferable to copolymerize a crosslinked polyamide using a trifunctional or higher functional acid halide in order to increase the strength and insolubility of the ultra-thin film. The difunctional acid halide preferably has a substituted and/or unsubstituted aromatic ring. Aromatic substituents and substitution positions are not particularly limited,
Although it is generally preferable that the substituent is not present, examples of substituents that do not adversely affect performance include lower alkyl groups such as methyl and ethyl groups, methoxy groups,
It can be arbitrarily selected from ethoxy groups, sulfonic acid groups, carboxylic acid groups, halogens such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine, and nitro groups. The position of the substituent is not particularly limited, but preferably a position that does not cause steric interference. Preferred bifunctional acid halides include, for example:
Terephthalic acid halide, isophthalic acid halide,
Examples include naphthalenedicarboxylic acid halide, diphenyldicarboxylic acid halide, pyridinedicarboxylic acid halide, benzenedisulfonic acid halide, and chlorosulfonylisophthalic acid halide. However, in view of the performance of the composite reverse osmosis membrane, the bifunctional acid halide is preferably terephthalic acid halide or isophthalic acid halide, and more preferably terephthalic acid halide. Further, as mentioned above, in order to increase the strength and insolubility of the ultra-thin film, it is preferable to include a crosslinked polyamide using a trifunctional or higher functional acid halide, such as trimesic acid halide, benzophenone tetracarboxylic acid halide, trimethic acid halide, pyromethic acid halide, etc. Examples include aromatic polyfunctional acid halides such as halides, but trimesic acid halide is preferred in consideration of membrane performance and film formability. One of the functional groups in this trifunctional or more functional acid halide does not form an amide bond and may be, for example, a carboxylic acid group. Note that the molar ratio of the trifunctional or higher functional acid halide to the bifunctional acid halide is preferably 0.1 to 1.0,
More preferably it is 0.15 to 0.7. The thickness of the ultra-thin film (active layer) formed by the above-mentioned interfacial polycondensation reaction between amine and acid halide is 5n.
It can be arbitrarily selected between m and 1000 nm, but
If it is thin, it will easily cause defects, and if it is thick, water permeability will decrease, so from the viewpoint of balance, the thickness should be between 10nm and 300nm.
is preferred. In the present invention, the microporous support membrane is a layer that does not substantially have separation performance, and is used to impart strength to an ultra-thin film layer (active layer) that substantially has separation performance, Preferably, the support film has a structure in which it has uniform fine pores or gradually larger fine pores from one side to the other, and the size of the fine pores is 100 nm or less on one side. The above microporous support membrane is “Millipore Filter VSWP” (trade name) manufactured by Millipore.
``Ultra Filter UK10'' manufactured by Toyo Roshi Co., Ltd.
You can choose from a variety of commercially available materials, such as (trade name), but typically "Office of Saline Water Research and Development Progress Report" No. 359.
(1968).
The materials typically used are homopolymers or blends of polysulfone, cellulose acetate, cellulose nitrate, and polyvinyl chloride.
It is preferable to use polysulfone, which has high chemical, mechanical, and thermal safety. For example, a solution of polysulfone in dimethylformamide (DMF) is cast onto a tightly woven polyester cloth or non-woven cloth to a certain thickness, and then 0.5
By wet coagulation in an aqueous solution containing 2% by weight and 2% by weight of DMF, a microporous support membrane in which most of the surface has fine pores with a diameter of several tens of nanometers or less can be obtained. Next, the film forming method will be explained. In the first step of membrane formation, the microporous support membrane is coated with an aqueous solution containing piperazine and ethylenediamine (hereinafter referred to as composition (A)). A microporous support membrane may also be immersed. The concentration of piperazine and ethylenediamine in this composition (A) is preferably 1 to 10% by weight, but if the concentration is too low, membrane defects are likely to occur, and if it is too high, the water permeability of the composite semipermeable membrane will decrease. , more preferably 2 to 6% by weight. The composition ratio of piperazine and ethylenediamine may be such that the molar ratio of the structural units of polyethylenediamine amide to the structural units of polypiperazine amide is 0.01 or more and 0.25 or less. Ethylenediamine is 0.007 to 0.17 parts by weight, and as mentioned above, if the concentration of ethylenediamine is low, the salt removal rate will be low, and if the concentration is high, the water permeability of the composite semipermeable membrane will be reduced, so ethylenediamine is more preferably 0.05 to 0.1. Parts by weight. Further, it is preferable to add a compound represented by the formula [] to the composition because it improves the coating properties of the composition and the amount of water produced in the composite membrane. (In the formula, A and A' represent a benzene ring or a naphthalene ring, and may have an alkyl group. X is -O-,
−CH 2 −. ) The compound represented by the formula [] may be cross-linked with -X- or other diradical to form a dimer to a pentamer, or may be a mixture thereof. The concentration of the compound represented by the formula [] is not particularly limited, but if it is included in a large amount in the composition, the active layer is likely to peel off after film formation, so it should be 1.0
It is preferably less than % by weight. Examples of the compound represented by the formula [ ] include the following. (R is a long chain alkyl group such as -C 12 H 25 ) In practice, the alkyl group may include a mixture of alkyl groups other than dodecyl group, or may include two or more alkyl groups. It is also possible to use a mixture of the above compounds. Among these, the formula that gives the highest performance composite membrane []
As a compound expressed by can be given. Furthermore, an alkaline metal compound may be added to the composition (A), which is effective as a scavenger for hydrochloric acid generated during the polymerization reaction for forming the active layer. Such alkaline metal compounds include hydroxides and weakly basic salts of sodium, potassium, etc., and trisodium phosphate is a preferred example. It is effective to add a surfactant to improve the wettability of the composition (A) onto the surface of the microporous support membrane so that the composition (A) can adhere uniformly. Among them, anionic surfactants are effective. is preferred. It can be selected from sodium dodecyl sulfate, sodium alkylbenzene sulfonate, etc., but sodium alkyl diphenyl ether disulfonate having the structure shown above is effective in obtaining good membrane performance. Further, a water-soluble organic solvent that does not deteriorate the microporous support membrane may be added to the composition. After coating the microporous support membrane with the composition (A), a draining step is generally provided to remove excess composition (A). Examples of methods for draining liquid include, for example, holding the membrane surface vertically and letting it flow naturally;
There are methods such as air blowing. Next, the microporous support membrane coated with composition (A) is air-dried. As a method for this, for example, after removing the excess composition (A) as described above, the film surface is continued to be held vertically and dried at room temperature. The degree of drying may be such that no aqueous solution (composition (A)) is seen on the microporous support membrane. If there are pools or droplets of the aqueous solution (composition (A)), there is a risk that an active layer will be formed on top of the aqueous solution. Drying with hot air is also possible, but care must be taken because excessive drying may impair the reproducibility of membrane performance and reduce water permeability. The temperature of hot air is in the range of 40-150℃, and the drying time is according to the method,
In other words, the drying speed varies depending on the heat introduction method and the type of dryer, so adjust the drying speed from 30 seconds to
Select within 60 minutes. Next, in the process, a water-immiscible organic solvent solution consisting mainly of difunctional acid halides is applied and in
A polyamide, which is an active layer, is formed by an interfacial polycondensation reaction between amines and acid halides in situ.
After removing the excess organic solvent solution of the polyfunctional acid halide by draining, the membrane is left to stand at room temperature and air-dried to obtain a composite semipermeable membrane. The concentration of the acid halide is not particularly limited, but if it is too low, the formation of the active layer made of crosslinked polyamide will be insufficient, which may be a drawback, and if it is too high, it is disadvantageous from a cost standpoint, so it should be 0.1 to
About 0.5% by weight is preferable. Considering the speed of the interfacial polycondensation reaction, approximately 10 seconds is sufficient for applying the water-immiscible organic solvent solution of acid halide, but in order to uniformly form an ultra-thin film (active layer), 30 seconds is sufficient. The above is preferable. In addition, the organic solvent is any solvent as long as it is immiscible with water, dissolves the acid halide and does not destroy the microporous support membrane, and can form a crosslinked polyamide through interfacial polycondensation. It's okay to be. Preferred examples include hydrocarbon compounds,
Examples include cyclohexane and trichlorotrifluoroethane, but in terms of reaction rate and solvent volatility, n-hexane and trichlorotrifluoroethane are preferably selected, and trichlorotrifluoroethane is more preferably selected from n-hexane and trichlorotrifluoroethane in view of the safety issue of flammability. It is fluoroethane. Although the composite semipermeable membrane obtained as described above can be used as is, it is preferable to remove unreacted residues by washing with water or the like. Next, methods for measuring characteristics related to the present invention will be summarized. (i) Rejection rate When an aqueous solution containing a solute is permeated through a membrane, the rejection rate is expressed by the vortex equation. Rejection rate (%) = (1 - permeated water concentration / raw water concentration) x 10
0 The salt concentration of the solution was determined by measuring electrical conductivity, and the concentration of organic matter was determined by a differential refractometer or TOC meter. (ii) Amount of water produced (water permeation rate) The amount of water produced is determined by measuring the weight of water passing through the membrane over time at 25°C, and converting it to the number of m 3 per 1 m 2 in 24 hours. [Example] Reference example Taffeta made of polyester fibers measuring 30cm in length and 20cm in width (multifilament yarn of 150 denier in both warp and weft, weaving density: 90 pieces/inch vertically, 67 pieces/inch horizontally, thickness 160μ) ) was fixed on a glass plate, and 16% by weight of polysulfone (Udel-P3500 manufactured by Union Carbide) was placed on top of it.
A fiber-reinforced polysulfone support membrane (hereinafter abbreviated as FR-PS support membrane) was formed by casting dimethylformamide (DMF) solution to a thickness of 200μ at room temperature (20℃), immediately immersing it in pure water, and leaving it for 5 minutes. ). FR− obtained in this way
The pure water permeability coefficient between PS supports (thickness 210~215μ) is
0.005 to 0.01 when measured at a pressure of 1Kg/cm 2 and a temperature of 25℃
g/ cm2・sec・atm. Example 1 A composition having 2.0% by weight of piperazine, 0.2% by weight of ethylenediamine, 0.1% by weight of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate, and 1.0% by weight of trisodium phosphate was applied to a FR-PS support membrane for 1 minute. The support membrane was stood vertically, and after removing excess aqueous solution from the surface of the support membrane, it was dried at 70°C for 30 seconds. Next, apply a trichlorotrifluoroethane solution containing 0.18% by weight of terephthalic acid chloride and 0.12% by weight of trimesic acid chloride so that the surface is completely wet, and then remove the excess solution by turning the membrane vertically. After that, it was washed with distilled water. Using the thus obtained composite semipermeable membrane as raw water, 500 ppm saline solution adjusted to pH 6.5, 10 Kg/cm 2 ,
Reverse osmosis tests were conducted at 25°C. As a result, salt rejection rate is 96.0%, water permeation rate is 0.83
It showed a performance of m 3 /m 2 ·day. Subsequently, the raw water was changed to 0.1% isopropyl alcohol aqueous solution and a reverse osmosis test was conducted under the same conditions. The results showed an exclusion rate of 56%.

【式】 ドデシルジフエニルエーテルジスルホン酸ナト
リウム 実施例 2 実施例1の組成物中のエチレンジアミンを0.1
重量%とし、他は実施例1と同様に製膜し、逆浸
透テストを行つた。その結果、塩排除率95.5%、
水透過速度1.00m3/m2・日の性能を示した。 実施例 3 実施例2の組成物中のドデジルジフエルエーテ
ルジスルホン酸ナトリウムを下式に示すメチレン
ビス(ナフタレンスルホン酸ナトリウム)に変更
し他は実施例1と同様に製膜し、逆浸透テストを
行つた。その結果、塩排除率95.9%、水透過速度
0.90m3/m2・日の性能を示した。
[Formula] Sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate Example 2 Ethylenediamine in the composition of Example 1 was 0.1
% by weight, a film was formed in the same manner as in Example 1, and a reverse osmosis test was conducted. As a result, the salt rejection rate was 95.5%,
It exhibited a water permeation rate of 1.00m 3 /m 2 ·day. Example 3 A film was formed in the same manner as in Example 1 except that sodium dodecyl diphenelether disulfonate in the composition of Example 2 was changed to methylene bis(sodium naphthalene sulfonate) shown in the following formula, and a reverse osmosis test was conducted. I went. As a result, salt rejection rate is 95.9%, water permeation rate
It showed a performance of 0.90m 3 /m 2 ·day.

【式】 実施例 4 実施例1の組成物を用い、FR−PS支持膜に1
分間塗布した。該支持膜を垂直方向に立て、支持
膜表面から余分な水溶液を取り除いた後、80℃で
30秒乾燥した。次にテレフタル酸クロライド0.24
重量%、トリメシン酸クロライド0.06重量%を含
有するトリクロロフルオロエタン溶液を表面が完
全に濡れるように塗布し、次に膜を垂直にして余
分な溶液を液切りして除去した後、蒸留水で洗浄
した。逆浸透テストの結果、脱塩率92.9%、水透
過速度1.25m3/m2・日の性能を示した。 実施例 5 FR−PS支持膜にピペラジン2.0重量%、エチレ
ンジアミン0.2重量%、メチレンビス(ナフタレ
ンスルホン酸ナトリウム)0.1重量%、ドデジル
ジフエニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.04
重量%、リン酸三ナトリウム1.0重量%を有する
組成物を1分間塗布した。該支持膜を垂直方向に
立て、支持膜表面から余分な水溶液を取除いた
後、80℃で30秒間乾燥した。次にテレフタル酸ク
ロライド0.30重量%、トリメシン酸クロライド
0.20重量%を含有するトリクロロトリフルオロエ
タン溶液を表面が完全に濡れるように塗布し1分
間保持した。次に膜を垂直にして余分な溶液を液
切りして除去した後、蒸留水で洗浄した。 このようにして得られた複合半透膜をPH6.5に
調整した500ppm食塩水を原水とし、10Kg/cm2
25℃の条件下で逆浸透テストを行つた。 その結果、脱塩率は95.7%、水透過速度0.92
m3/m2・日の性能を示した。 比較例 1 ピペラジン1.0重量%、ドデシルフエニルエー
テルジスルホン酸ナトリウム0.1重量%、リン酸
三ナトリウム1.0重量%を有する組成物を用いた
以外は実施例1と同様の方法で製膜し、逆浸透テ
ストを行つた。その結果、脱塩率は66.0%、水透
過速度1.57m2/m2・日の性能を示した。 比較例 2 ピペラジン2.0重量%、ドデジルジフエニルエ
ーテルジスルホン酸ナトリウム0.1重量%、リン
酸三ナトリウム1.0重量%を有する組成物とテレ
フタル酸クロライド0.30重量%、トリメシン酸ク
ロライド0.20重量%を含有するトリクロロトリフ
ルオロエタン溶液を用い、実施例1と同様に製膜
し、PH6.5に調整した500ppm食塩水を原水とし、
10Kg/cm2、25℃の条件下で逆浸透テストを行つ
た。逆浸透テストを行つた。その結果、脱塩率
87.0%、水透過速度1.58m3/m2・日の性能を示し
た。 実施例 6〜8 実施例5において組成物を支持膜に塗布し、余
分な組成物を取除いた後、乾燥を70、90、100℃
で行い、後は同様に製膜した。PH6.5に調整した
500ppm食塩水を原水とし、10Kg/cm2、25℃の条
件下で逆浸透テストを行い、表1に示す性能を得
た。
[Formula] Example 4 Using the composition of Example 1, 1
Applied for minutes. After standing the support membrane vertically and removing excess aqueous solution from the surface of the support membrane, it was incubated at 80°C.
Dry for 30 seconds. Then terephthalic acid chloride 0.24
% by weight, and a trichlorofluoroethane solution containing 0.06% by weight of trimesic acid chloride was applied so that the surface was completely wetted, the membrane was then held vertically and excess solution was drained off, and then washed with distilled water. did. The reverse osmosis test results showed a salt removal rate of 92.9% and a water permeation rate of 1.25 m 3 /m 2 ·day. Example 5 2.0% by weight of piperazine, 0.2% by weight of ethylenediamine, 0.1% by weight of methylene bis(sodium naphthalene sulfonate), and 0.04% by weight of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate in the FR-PS support membrane.
% by weight, 1.0% by weight of trisodium phosphate was applied for 1 minute. The support membrane was stood vertically, and after removing excess aqueous solution from the surface of the support membrane, it was dried at 80° C. for 30 seconds. Next, terephthalic acid chloride 0.30% by weight, trimesic acid chloride
A trichlorotrifluoroethane solution containing 0.20% by weight was applied so that the surface was completely wetted and maintained for 1 minute. Next, the membrane was turned vertically to remove excess solution by draining, and then washed with distilled water. Using the thus obtained composite semipermeable membrane as raw water, 500 ppm saline solution adjusted to pH 6.5, 10 Kg/cm 2 ,
Reverse osmosis tests were conducted at 25°C. As a result, desalination rate is 95.7%, water permeation rate is 0.92
It showed a performance of m 3 /m 2 ·day. Comparative Example 1 A membrane was formed in the same manner as in Example 1 except that a composition containing 1.0% by weight of piperazine, 0.1% by weight of sodium dodecyl phenyl ether disulfonate, and 1.0% by weight of trisodium phosphate was used, and a reverse osmosis test was performed. I went to As a result, the salt removal rate was 66.0%, and the water permeation rate was 1.57 m 2 /m 2 ·day. Comparative Example 2 A composition containing 2.0% by weight of piperazine, 0.1% by weight of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate, and 1.0% by weight of trisodium phosphate, and a composition containing 0.30% by weight of terephthalic acid chloride and 0.20% by weight of trimesic acid chloride. A film was formed using a fluoroethane solution in the same manner as in Example 1, and 500 ppm saline solution adjusted to pH 6.5 was used as raw water.
A reverse osmosis test was conducted under the conditions of 10Kg/cm 2 and 25°C. I did a reverse osmosis test. As a result, desalination rate
It exhibited a performance of 87.0% and a water permeation rate of 1.58 m 3 /m 2 ·day. Examples 6 to 8 After applying the composition to the support film in Example 5 and removing excess composition, drying was carried out at 70, 90, and 100°C.
The film was formed in the same manner. Adjusted to PH6.5
A reverse osmosis test was conducted using 500 ppm saline as raw water at 10 kg/cm 2 and 25°C, and the performance shown in Table 1 was obtained.

【表】 実施例 9 実施例5においてテレフタル酸クロライドとト
リメシン酸クロライドの重量比は変えずに、合計
濃度を0.3重量%に変え、後は同様に製膜した。
PH6.5に調整した500ppm食塩水を原水とし、10
Kg/cm2、25℃の条件下で逆浸透テストした結果、
脱塩率95.0%、水透過速度1.05m3/m2・日の性能
を示した。 実施例 10、11 実施例5においてテレフタル酸クロタイドとト
リメシン酸クロライドのトリクロロトリフルオロ
エタン溶液を塗布した後、保持する時間を10秒、
20秒に変化させ、後は同様に製膜した。PH6.5に
調整した500ppm食塩水を原水とし、10Kg/cm2
25℃の条件下で逆浸透テストした結果を表2に示
す。
[Table] Example 9 In Example 5, the weight ratio of terephthalic acid chloride and trimesic acid chloride was not changed, but the total concentration was changed to 0.3% by weight, and the film was formed in the same manner.
Use 500ppm saline solution adjusted to PH6.5 as raw water,
As a result of reverse osmosis test under the conditions of Kg/cm 2 and 25℃,
It exhibited a desalination rate of 95.0% and a water permeation rate of 1.05 m 3 /m 2 ·day. Examples 10 and 11 After applying the trichlorotrifluoroethane solution of terephthalic acid crotide and trimesic acid chloride in Example 5, the holding time was 10 seconds,
The time was changed to 20 seconds, and the film was formed in the same manner thereafter. Use 500ppm saline solution adjusted to PH6.5 as raw water, 10Kg/cm 2 ,
Table 2 shows the results of a reverse osmosis test conducted at 25°C.

【表】 実施例 12 実施例3の組成物を用い、FR−PS支持膜に1
分間塗布した。該支持膜を垂直方向に立て、支持
膜表面から余分な水溶液を取除いた後、70℃で30
秒間乾燥した。次にテレフタル酸クラライド0.4
重量%、トリメシン酸クロライド0.1重量%を含
有するトリクロロトリフルオロエタン溶液を表面
が完全に濡れるように塗布し1分間保持した。次
に膜を垂直にして余分な溶液を液切りして除去し
た後、水で充分洗浄した。同様の逆浸透テストの
結果、塩排除率92.8%、水透過速度1.15m3/m2
日の性能を示した。 実施例 13 実施例5の組成物とテレフタル酸クロライド
0.275重量%、トリメシン酸クロライド0.225重量
%を含有するトリクロロトリフルオロエタン溶液
を用い、後は実施例5と同様に製膜し、逆浸透テ
ストを行つた。その結果、塩排除率96.3%、水透
過速度0.81m3/m2・日の性能を示した。 比較例 3 ピペラジン2.0重量%、エチレンジアミン1.2重
量%、ドデシルジフエニルエーテルジスルホン酸
ナトリウム0.1重量%、リン酸三ナトリウム1.0重
量%を有する組成物を用い実施例1と同様に製膜
し、逆浸透テストを行つた。その結果、脱塩率
96.0%、水透過速度0.20m3/m2・日の性能を示し
た。 実施例 14 実施例5で得られた膜を用い、食塩以外にPH
6.5に調整した塩化マグネシウム1500ppm、硫酸
マグネシウム2000ppm、硫酸ナトリウム2000ppm
を原水とし、10Kg/cm2、25℃の条件下で逆浸透テ
ストを行つた。得られた性能を表3に示す。
[Table] Example 12 Using the composition of Example 3, 1
Applied for minutes. After standing the support membrane vertically and removing excess aqueous solution from the surface of the support membrane, it was incubated at 70℃ for 30 minutes.
Dry for seconds. Then terephthalic acid claride 0.4
A trichlorotrifluoroethane solution containing 0.1% by weight of trimesic acid chloride was applied so that the surface was completely wetted and maintained for 1 minute. Next, the membrane was turned vertically to remove excess solution by draining, and then thoroughly washed with water. Similar reverse osmosis test results showed a salt rejection rate of 92.8% and a water permeation rate of 1.15m3 / m2 .
showed the performance of the day. Example 13 Composition of Example 5 and terephthalic acid chloride
Using a trichlorotrifluoroethane solution containing 0.275% by weight and 0.225% by weight of trimesic acid chloride, a membrane was formed in the same manner as in Example 5, and a reverse osmosis test was conducted. The results showed a salt rejection rate of 96.3% and a water permeation rate of 0.81 m 3 /m 2 ·day. Comparative Example 3 A film was formed in the same manner as in Example 1 using a composition containing 2.0% by weight of piperazine, 1.2% by weight of ethylenediamine, 0.1% by weight of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate, and 1.0% by weight of trisodium phosphate, and a reverse osmosis test was performed. I went to As a result, desalination rate
It showed performance of 96.0% and water permeation rate of 0.20m 3 /m 2 ·day. Example 14 Using the membrane obtained in Example 5, PH was added in addition to common salt.
Magnesium chloride 1500ppm, magnesium sulfate 2000ppm, sodium sulfate 2000ppm adjusted to 6.5
Using this as raw water, a reverse osmosis test was conducted under the conditions of 10 kg/cm 2 and 25°C. The obtained performance is shown in Table 3.

【表】 実施例 15 実施例5で得られた膜を用い、同じテスト条件
で原水に次亜塩素酸ナトリウムを加えて残留塩素
を10ppmとし、PHを6.5に調整して600時間運転し
た。塩素添加前後の性能は、塩排除率96.2%が
96.8%、水透過速度0.86m3/m2・日が0.80m3
m2・日であつた。さらに、残留塩素を100ppmに
し、60時間運転を行つたが、塩排除率96.7%、造
水量0.80m3/m2・日と劣化は起こらず、耐塩素性
の良好な膜であつた。 実施例 16 原水を2.0%過酸化素水、PH6.5とし、実施例5
で得られた膜を用い3Kg/cm2、25℃で60時間運転
し、耐過酸化素水性テストを行つた。評価圧10
Kg/cm2、食塩500ppm、PH6.5、25℃の条件で評価
した耐過酸化素水性テスト前後の逆浸透性能はそ
れぞれ脱塩率96.0%が95.9%、水透過速度0.85
m3/m2・日が0.87m3/m2・日と良好な耐性を示し
た。 実施例 17 実施例13で得られた膜を適当な大きさに切り、
塩化メチレン中に浸漬することにより超薄膜を剥
離した。これをガラスフイルターで吸引濾過によ
り濾別した。 このようにして得た試料をC13−NMRスペク
トルで分析した。その結果、テレフタル酸に由来
するユニツトとトリメシン酸に由来するユニツト
のモル比が59:41であり、仕込み比であるトリク
ロロトリフルオロエタン溶液中のモル比61:39と
良く一致した。 [発明の効果] 本発明の複合半透膜は、良好な耐塩素性を有
し、低操作圧力においても高脱塩率と充分な造水
量を供えた逆浸透膜である。したがつて、本発明
の複合半透膜は小型超純水製造機器、家庭用浄水
器用途のように塩素が含まれる水道水を供給水と
する小型設備の分野、廃水処理用途などの様々の
分野で用いることができる。
[Table] Example 15 Using the membrane obtained in Example 5, the membrane was operated for 600 hours under the same test conditions by adding sodium hypochlorite to the raw water to adjust the residual chlorine to 10 ppm and adjusting the pH to 6.5. The performance before and after adding chlorine shows a salt rejection rate of 96.2%.
96.8%, water permeation rate 0.86m3 / m2・day is 0.80m3 /
It was warm for m 2 days. Furthermore, when the residual chlorine was set to 100 ppm and the membrane was operated for 60 hours, the salt rejection rate was 96.7% and the amount of water produced was 0.80 m 3 /m 2 ·day, with no deterioration and the membrane had good chlorine resistance. Example 16 The raw water was made into 2.0% hydrogen peroxide solution, pH 6.5, and Example 5
Using the membrane obtained in the above, the membrane was operated at 3 kg/cm 2 at 25° C. for 60 hours, and an aqueous peroxide resistance test was conducted. Evaluation pressure 10
Kg/cm 2 , salt 500ppm, PH6.5, reverse osmosis performance before and after an aqueous peroxide test evaluated under the conditions of 96.0% salt removal rate, 95.9% water permeation rate, and 0.85%, respectively.
m 3 /m 2 ·day was 0.87 m 3 /m 2 ·day, showing good resistance. Example 17 The membrane obtained in Example 13 was cut into appropriate sizes,
The ultrathin film was peeled off by immersion in methylene chloride. This was filtered by suction filtration through a glass filter. The sample thus obtained was analyzed by C13 -NMR spectrum. As a result, the molar ratio of units derived from terephthalic acid and units derived from trimesic acid was 59:41, which was in good agreement with the molar ratio of 61:39 in the trichlorotrifluoroethane solution, which was the charging ratio. [Effects of the Invention] The composite semipermeable membrane of the present invention is a reverse osmosis membrane that has good chlorine resistance and provides a high salt removal rate and a sufficient amount of fresh water even at low operating pressures. Therefore, the composite semipermeable membrane of the present invention can be used in various applications such as small ultrapure water production equipment, small equipment that uses tap water containing chlorine as a supply water such as home water purifiers, and wastewater treatment applications. Can be used in the field.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 微多孔性支持膜と該支持膜を被覆する超薄膜
からなる複合半透膜において、超薄膜がピペラジ
ンとエチレンジアミンを2官能酸ハライドで重縮
合したポリアミドを主成分としてなり、かつ、ピ
ペラジンポリアミドの構成単位に対するエチレン
ジアミンポリアミドの構成単位のモル比率が0.01
以上、0.25以下であり、さらに、操作圧10Kg/cm2
における造水量が0.8m3/m2・日以上、1.5m3
m2・日以下、0.05重量%の食塩水の食塩排除率が
90%以上、99%以下の性能を発現することを特徴
とする複合半透膜。 2 ピペラジンとエチレンジアミンを2官能酸ハ
ライドで重縮合したポリアミドが、さらに3官能
酸ハライドで架橋されている請求項1記載の複合
半透膜。 3 微多孔性支持膜がポリスルホンからなる請求
項1記載の複合半透膜。 4 2官能酸ハライドが、テレフタル酸、イソフ
タル酸から選ばれた少なくとも1種である請求項
1記載の複合半透膜。 5 3官能酸ハライドがトリメシン酸からなる請
求項2記載の複合半透膜。 6 請求項1に記載の複合半透膜を製造する方法
であつて、微多孔性支持膜に、ピペラジンとエチ
レンジアミンを有し、かつ式[]で示される化
合物を0.01重量%以上、1.0重量%以下含有する
水溶液を被覆し、次に主として2官能酸ハライド
からなる有機溶媒溶液を被覆し、界面重縮合反応
により、活性層となるポリアミドを形成させるこ
とを特徴とする複合半透膜の製造方法。 (式中、A、A′はベンジン環、ナフタレン環を
表し、アルキル基を有しても良い。Xは−O−、
−CH2−を表す。) 7 水溶液のピペラジンとエチレンジアミンの濃
度の合計が1〜10重量%であることを特徴とする
請求項6記載の複合半透膜の製造方法。 8 2官能酸ハライドが、テレフタル酸、イソフ
タル酸から選ばれた少なくとも1種である請求項
6記載の複合半透膜の製造方法。 9 主として2官能酸ハライドからなる溶液が、
さらにトリメシン酸を含有する請求項6記載の複
合半透膜の製造方法。 10 主として2官能酸ハライドからなる溶液
が、0.1〜0.5重量%の溶液で用いられることを特
徴とする請求項6記載の複合半透膜の製造方法。 11 微多孔性支持膜がポリスルホンからなる請
求項6記載の複合半透膜の製造方法。 12 式[]で示される化合物が、 である請求項6記載の複合半透膜の製造方法。
[Claims] 1. A composite semipermeable membrane consisting of a microporous support membrane and an ultra-thin membrane covering the support membrane, wherein the ultra-thin membrane is mainly composed of polyamide obtained by polycondensing piperazine and ethylenediamine with a difunctional acid halide. , and the molar ratio of the structural units of ethylenediamine polyamide to the structural units of piperazine polyamide is 0.01.
above, 0.25 or below, and the operating pressure is 10Kg/cm 2
The amount of water produced in
m2・day or less, the salt elimination rate of 0.05% by weight saline solution is
A composite semipermeable membrane characterized by a performance of 90% or more and 99% or less. 2. The composite semipermeable membrane according to claim 1, wherein the polyamide obtained by polycondensing piperazine and ethylenediamine with a difunctional acid halide is further crosslinked with a trifunctional acid halide. 3. The composite semipermeable membrane according to claim 1, wherein the microporous support membrane is made of polysulfone. 4. The composite semipermeable membrane according to claim 1, wherein the difunctional acid halide is at least one selected from terephthalic acid and isophthalic acid. 5. The composite semipermeable membrane according to claim 2, wherein the trifunctional acid halide comprises trimesic acid. 6. A method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 1, wherein the microporous support membrane contains piperazine and ethylenediamine and contains 0.01% by weight or more and 1.0% by weight of a compound represented by the formula []. A method for producing a composite semipermeable membrane, comprising: coating with an aqueous solution containing the following, and then coating with an organic solvent solution mainly consisting of a bifunctional acid halide, and forming a polyamide that will become an active layer by interfacial polycondensation reaction. . (In the formula, A and A' represent a benzine ring or a naphthalene ring, and may have an alkyl group. X is -O-,
−CH 2 −. 7. The method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 6, wherein the total concentration of piperazine and ethylenediamine in the aqueous solution is 1 to 10% by weight. 8. The method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 6, wherein the difunctional acid halide is at least one selected from terephthalic acid and isophthalic acid. 9 A solution consisting mainly of difunctional acid halides is
The method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 6, further comprising trimesic acid. 10. The method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 6, wherein the solution mainly consisting of a difunctional acid halide is used at a concentration of 0.1 to 0.5% by weight. 11. The method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 6, wherein the microporous support membrane is made of polysulfone. 12 The compound represented by formula [] is The method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 6.
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