JPH0626651B2 - 液体混合物の分離方法 - Google Patents
液体混合物の分離方法Info
- Publication number
- JPH0626651B2 JPH0626651B2 JP61068560A JP6856086A JPH0626651B2 JP H0626651 B2 JPH0626651 B2 JP H0626651B2 JP 61068560 A JP61068560 A JP 61068560A JP 6856086 A JP6856086 A JP 6856086A JP H0626651 B2 JPH0626651 B2 JP H0626651B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- membrane
- separation
- liquid
- liquid mixture
- separating
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発余は、液体混合物の分離方法、詳しくは有機液体と
水との混合物（以後有機液体／水の混合物と略記）から
有機液体を優先的に透過させる分離方法に関するもので
ある。
水との混合物（以後有機液体／水の混合物と略記）から
有機液体を優先的に透過させる分離方法に関するもので
ある。
（従来技術） 従来揮発性有機液体／水の混合物から揮発性有機液体を
膜により分離濃縮する方法として浸透気化法（pervapor
ation）が提案されている。これは分離膜を介して片側
に分離される対象である揮発性有機液体／水の混合物を
流し、もう一方側をポンプにより真空に引くもしくは不
活性ガスをキヤリアとして流すことにより膜透過物を蒸
気として得、透過物を冷却することにより捕集する方法
である。
膜により分離濃縮する方法として浸透気化法（pervapor
ation）が提案されている。これは分離膜を介して片側
に分離される対象である揮発性有機液体／水の混合物を
流し、もう一方側をポンプにより真空に引くもしくは不
活性ガスをキヤリアとして流すことにより膜透過物を蒸
気として得、透過物を冷却することにより捕集する方法
である。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら難分離性揮発性有機液体／水の混合物の代
表例であるエタノール（EtOH）／水 系についてはEtOH
を優先的に透過させる膜は数少なく、既知のものではシ
リコーンゴム膜（特開昭５２−６８０７８号、膜７ ３
５３（１９８２）参照）が有名であり、その他では最近
ポリトリメチルシリルプロピン膜（特開昭６０−７５３
０６号参照）やポリフルオロアルキルアクリレートグラ
フトポリスチレンをコートしたシリコーン膜（Polymer
Preprints Japan 34(７)１８４１（１９８５）参照）が
報告されているが、いずれも透過性能が充分でないかも
しくは膜の作成に高度の技術を要するかで高い透過性能
の膜は一般的には得られにくいのが現状である。
表例であるエタノール（EtOH）／水 系についてはEtOH
を優先的に透過させる膜は数少なく、既知のものではシ
リコーンゴム膜（特開昭５２−６８０７８号、膜７ ３
５３（１９８２）参照）が有名であり、その他では最近
ポリトリメチルシリルプロピン膜（特開昭６０−７５３
０６号参照）やポリフルオロアルキルアクリレートグラ
フトポリスチレンをコートしたシリコーン膜（Polymer
Preprints Japan 34(７)１８４１（１９８５）参照）が
報告されているが、いずれも透過性能が充分でないかも
しくは膜の作成に高度の技術を要するかで高い透過性能
の膜は一般的には得られにくいのが現状である。
またより高い分離性能を持つ分離膜材料開発にはきわめ
て時間がかかる。
て時間がかかる。
上記に鑑み本発明はこのような問題点を解消するため開
発されたものである。
発されたものである。
即ち本発明者は、分離膜の性能それ自体を高める方向で
はなく、より一般的に得られる外部のエネルギーを浸透
気化分離に利用し、膜分離における性能向上を一般的に
再現しやすい方法で実現させることによつて、巧妙な合
成による膜材料開発の結果得られる膜分離性能の向上と
ほぼ同等の効果を持たせることが出来ることとなるので
実用上きわめて意義深いものとなると考えた。
はなく、より一般的に得られる外部のエネルギーを浸透
気化分離に利用し、膜分離における性能向上を一般的に
再現しやすい方法で実現させることによつて、巧妙な合
成による膜材料開発の結果得られる膜分離性能の向上と
ほぼ同等の効果を持たせることが出来ることとなるので
実用上きわめて意義深いものとなると考えた。
一般的な外部エネルギーとして最も手近に考えられるの
が電場のエネルギーである。一方ほとんどの分子は分子
中で電気的に分極していることが知られている。また分
子をはさんで両側に交番電場を与えてやると電位の交代
に従つて分子が配向することもよく知られた事実であ
る。
が電場のエネルギーである。一方ほとんどの分子は分子
中で電気的に分極していることが知られている。また分
子をはさんで両側に交番電場を与えてやると電位の交代
に従つて分子が配向することもよく知られた事実であ
る。
そこで揮発性有機液体／水の分離に交番電場による分子
の配向力の差を適用することによつて膜性能を向上する
ことを考えて検討した結果本発明を完成するに至つたも
のである。
の配向力の差を適用することによつて膜性能を向上する
ことを考えて検討した結果本発明を完成するに至つたも
のである。
（問題点を解決するための手段） 即ち本発明は、揮発性有機液体／水 の混合物から揮発
性有機液体を優先的に透過させる膜分離において、炭酸
塩からなる電解質を添加した該混合物の供給液中と膜の
透過側とに一対の電極を配置し、膜を介した該一対の電
極に高周波電場を印加しながら浸透気化分離を行なうこ
とを特徴とする液体混合物の分離方法である。
性有機液体を優先的に透過させる膜分離において、炭酸
塩からなる電解質を添加した該混合物の供給液中と膜の
透過側とに一対の電極を配置し、膜を介した該一対の電
極に高周波電場を印加しながら浸透気化分離を行なうこ
とを特徴とする液体混合物の分離方法である。
以下詳細に本発明を例示の図面に就いて詳述する。
本発明は前述の如く揮発性有機液体／水の混合物から有
機液体を優先的に透過させる浸透気化分離方法であつ
て、浸透気化分離膜を介してその両側から高周波電場を
印加させる。
機液体を優先的に透過させる浸透気化分離方法であつ
て、浸透気化分離膜を介してその両側から高周波電場を
印加させる。
分離膜に対する高周波電場の印加方法はその周波数によ
り種々考えられるが、本発明方法で用いる１〜100MHzの
周波数域では通常の銅線ケーブルでの伝送が可能であ
る。銅線ケーブルによる伝送は伝送路として導波管、同
軸管などを用いるよりも装置構成がたやすく、実際的な
使用においては有利となると考えられる。
り種々考えられるが、本発明方法で用いる１〜100MHzの
周波数域では通常の銅線ケーブルでの伝送が可能であ
る。銅線ケーブルによる伝送は伝送路として導波管、同
軸管などを用いるよりも装置構成がたやすく、実際的な
使用においては有利となると考えられる。
第１図に本発明方法で使用した浸透気化実験セルの構成
を示す。膜(1)を介して片側（供給側）に分離されるべ
き揮発性有機液体／水の混合物を供給液(2)として流
し、もう一方側（透過側）にN2ガスなどの不活性ガス
(3)を流して透過物を蒸気として得コールドトラツプ(4)
で冷却して捕集する。
を示す。膜(1)を介して片側（供給側）に分離されるべ
き揮発性有機液体／水の混合物を供給液(2)として流
し、もう一方側（透過側）にN2ガスなどの不活性ガス
(3)を流して透過物を蒸気として得コールドトラツプ(4)
で冷却して捕集する。
課電用電極は供給側には供給液中に配置し液中課電(5)
とした。供給液中には電解質としてあとで述べる無機塩
を添加した。透過側電極(6)は、分離膜面のできるかぎ
り大面積に課電できるのが望ましく、かつ課電の効率を
上げるために分離膜に密着して設置されねばならない。
しかしながら膜透過をさまたげる構造であつてはなら
ず、そのため金属多孔質体を電極兼膜支持体として用い
るのが良い。金属多孔質体は分離膜を支持するに充分な
強度を持ちかつその孔径が膜透過をさまたげない範囲に
おいてできるかぎり小さいものが望ましいが、実際的に
は孔径０．１μｍ〜１mmの範囲で選択するのがよい。具
体的には住友電工製の発泡金属セルメツト（商品名）が
挙げられる。
とした。供給液中には電解質としてあとで述べる無機塩
を添加した。透過側電極(6)は、分離膜面のできるかぎ
り大面積に課電できるのが望ましく、かつ課電の効率を
上げるために分離膜に密着して設置されねばならない。
しかしながら膜透過をさまたげる構造であつてはなら
ず、そのため金属多孔質体を電極兼膜支持体として用い
るのが良い。金属多孔質体は分離膜を支持するに充分な
強度を持ちかつその孔径が膜透過をさまたげない範囲に
おいてできるかぎり小さいものが望ましいが、実際的に
は孔径０．１μｍ〜１mmの範囲で選択するのがよい。具
体的には住友電工製の発泡金属セルメツト（商品名）が
挙げられる。
なお第１図中(7)は高周波発振器、(8)、(9)はセル本
体、(10)は絶縁体、(11)、(12)はＯリングである。
体、(10)は絶縁体、(11)、(12)はＯリングである。
（作用） 分離透過性能向上のための高周波電場についてはその周
波数が低すぎると性能向上効果が認められなくなり、高
すぎると銅線ケーブルでの伝送が困難となるので、１〜
100MHzの範囲が望ましく、さらには１０MHz近辺が良好
である。パワーは大きいほど効果が大きくなるが分離膜
を破壊しない範囲がその上限となるが、膜の種類によつ
ても適用できるパワーの値は異なつてくる。また同パワ
ーでは周波数が下がるほど効果は小さくなつてくる。
波数が低すぎると性能向上効果が認められなくなり、高
すぎると銅線ケーブルでの伝送が困難となるので、１〜
100MHzの範囲が望ましく、さらには１０MHz近辺が良好
である。パワーは大きいほど効果が大きくなるが分離膜
を破壊しない範囲がその上限となるが、膜の種類によつ
ても適用できるパワーの値は異なつてくる。また同パワ
ーでは周波数が下がるほど効果は小さくなつてくる。
無機塩の添加は電解質としての役割に加えて塩析による
効果を同時に利用しようとするものである。エタノール
（EtOH）／水などの揮発性有機液体／水の混合物に無機
塩を高濃度に溶解すると混合液中の水素結合が破壊さ
れ、有機液体の相対的蒸気圧が増大し、浸透気化分離に
おいて有機液体を優先的に透過させやすくなる。
効果を同時に利用しようとするものである。エタノール
（EtOH）／水などの揮発性有機液体／水の混合物に無機
塩を高濃度に溶解すると混合液中の水素結合が破壊さ
れ、有機液体の相対的蒸気圧が増大し、浸透気化分離に
おいて有機液体を優先的に透過させやすくなる。
従つて当塩析効果を高周波電場の印加に併用することに
よつて分離性能の向上を一層大きくすることができる。
塩析効果に用いる無機塩としては種々のものを検討した
結果、アルカリ金属の炭酸塩（Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs
2CO3）が良好であり、特にK2CO3とRb2CO3が最良であつ
た。Rb2CO3は高価であることもあつて実際的にはK2CO3
が最も有望なものとなる。
よつて分離性能の向上を一層大きくすることができる。
塩析効果に用いる無機塩としては種々のものを検討した
結果、アルカリ金属の炭酸塩（Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs
2CO3）が良好であり、特にK2CO3とRb2CO3が最良であつ
た。Rb2CO3は高価であることもあつて実際的にはK2CO3
が最も有望なものとなる。
本発明分離方法に使用する分離膜としては揮発性有機液
体／水の混合物から有機液体を優先的に透過する緻密膜
であれば良く、シリコーンゴム膜、有機シリコーンモノ
マーからのプラズマ重合膜などが使用できる。一方多孔
膜では高周波電場の印加が充分には行なえず、課電によ
る効果は現れにくい。
体／水の混合物から有機液体を優先的に透過する緻密膜
であれば良く、シリコーンゴム膜、有機シリコーンモノ
マーからのプラズマ重合膜などが使用できる。一方多孔
膜では高周波電場の印加が充分には行なえず、課電によ
る効果は現れにくい。
（実施例） 以下に本発明の理解を助けるため実施例を述べる。
（実施例１） 透過実験に用いたセルの構造は第１図に示すものであ
る。膜の透過側の膜支持体を兼ねた金属多孔質体電極と
供給液側の液中課電用電極間に１０MHzの高周波電場約
２０Ｗを加え、エタノール／水 混合液の透過実験を行
なつた。
る。膜の透過側の膜支持体を兼ねた金属多孔質体電極と
供給液側の液中課電用電極間に１０MHzの高周波電場約
２０Ｗを加え、エタノール／水 混合液の透過実験を行
なつた。
膜としてはポリプロピレン多孔膜（ジユラガード（商品
名）2400ポリプラスチツクス社製）上にヘキサメチルジ
シロキサンをプラズマ重合したものを使用した。供給液
には炭酸カリウムを２mol／添加した。その結果高周
波電場を印加した時の透過特性値は高周波電場を印加し
なかつた時の特性値と比較して透過速度で１．２倍、分
離係数で1.3倍となつた（第１表No.１参照）。
名）2400ポリプラスチツクス社製）上にヘキサメチルジ
シロキサンをプラズマ重合したものを使用した。供給液
には炭酸カリウムを２mol／添加した。その結果高周
波電場を印加した時の透過特性値は高周波電場を印加し
なかつた時の特性値と比較して透過速度で１．２倍、分
離係数で1.3倍となつた（第１表No.１参照）。
（実施例２） 添加する炭酸カリウムの濃度を2.5mol/とした他は実
施例１と同様の実験を行なつた結果、高周波電場を印加
した時の透過特性値は高周波電場を印加しなかつた時の
特性値と比較して透過速度で１．２倍、分離係数で１．
５倍となつた（第１表No.２参照）。
施例１と同様の実験を行なつた結果、高周波電場を印加
した時の透過特性値は高周波電場を印加しなかつた時の
特性値と比較して透過速度で１．２倍、分離係数で１．
５倍となつた（第１表No.２参照）。
（発明の効果） 以上の様に本発明の分離方法によれば下記の様な利点が
ある。
ある。
既存の分離膜の分離性能を１．３〜１．５倍向上させ
ることができる。
ることができる。
高度な分離膜作成技術が不用である。即ち膜分離性能
向上を一般的な型で実現できる。
向上を一般的な型で実現できる。
第１図は本発明の液体混合物の分離方法を説明するため
の課電透過実験用セルを例示している。 (1)……膜、(2)……供給液（混合液）、 (3)……不活性ガス、(4)……トラツプ、 (5),(6)……課電用電極、(7)……高周波発振器、 (8)……セル本体（上側）、(9)……セル本体（下側）、 (10)……絶縁体、(11),(12)……Ｏリング (13)……金属多孔質体
の課電透過実験用セルを例示している。 (1)……膜、(2)……供給液（混合液）、 (3)……不活性ガス、(4)……トラツプ、 (5),(6)……課電用電極、(7)……高周波発振器、 (8)……セル本体（上側）、(9)……セル本体（下側）、 (10)……絶縁体、(11),(12)……Ｏリング (13)……金属多孔質体
Claims (5)
- 【請求項１】揮発性有機液体と水との混合物から揮発性
有機液体を優先的に透過させる膜分離において、炭酸塩
からなる電解質を添加した該混合物の供給液中と膜の透
過側とに一対の電極を配置し、膜を介した該一対の電極
に高周波電場を印加しながら浸透気化分離を行うことを
特徴とする液体混合物の分離方法。 - 【請求項２】炭酸塩からなる電解質を用い、かつ0.5mol
/以上の濃度に添加する特許請求の範囲第(1)項記載の
液体混合物の分離方法。 - 【請求項３】炭酸カリウムを電解質として用いる特許請
求の範囲第(1)項ないし(2)項記載の液体混合物の分離方
法。 - 【請求項４】１〜100MHzの周波数の高周波電場を印加す
る特許請求の範囲第(1)項記載の液体混合物の分離方
法。 - 【請求項５】膜の透過側電極として金属多孔質体を用い
る特許請求の範囲第(1)項記載の液体混合物の分離方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068560A JPH0626651B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 液体混合物の分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068560A JPH0626651B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 液体混合物の分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62225209A JPS62225209A (ja) | 1987-10-03 |
| JPH0626651B2 true JPH0626651B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=13377267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61068560A Expired - Lifetime JPH0626651B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 液体混合物の分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0626651B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2566584B2 (ja) * | 1987-09-10 | 1996-12-25 | 三菱電機株式会社 | 気体レーザ装置 |
| JP2826346B2 (ja) * | 1989-08-07 | 1998-11-18 | 株式会社日立製作所 | 耐放射線性多孔質高分子膜及び膜分離装置 |
| RU2753404C1 (ru) * | 2020-10-22 | 2021-08-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") | Способ разделения компонентов раствора |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5895502A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-06-07 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 溶液分離装置 |
| JPS60209291A (ja) * | 1984-04-03 | 1985-10-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 水溶性有機化合物の分離方法 |
| JPS61404A (ja) * | 1984-06-14 | 1986-01-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 水−有機液体混合物の分離方法 |
-
1986
- 1986-03-28 JP JP61068560A patent/JPH0626651B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62225209A (ja) | 1987-10-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |