JPH06327952A - 混合溶液の分離方法 - Google Patents
混合溶液の分離方法Info
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- JPH06327952A JPH06327952A JP11729493A JP11729493A JPH06327952A JP H06327952 A JPH06327952 A JP H06327952A JP 11729493 A JP11729493 A JP 11729493A JP 11729493 A JP11729493 A JP 11729493A JP H06327952 A JPH06327952 A JP H06327952A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 気化浸透法で混合溶液を分離するにあたっ
て、分離性能を高める。 【構成】 混合溶液１が導入される溶液室２と減圧室３
との間に混合溶液１に接触されない状態で透過膜４を設
ける。減圧室３を減圧して溶液室２内で発生する混合溶
液１の蒸気を溶液室２から減圧室３へと透過膜４を透過
させることによって混合溶液１を分離する。このように
して混合溶液１を分離するにあたって、透過膜４として
置換アセチレン系ポリマーの膜を用いる。透過膜４は混
合溶液１に直接接触しないために膨潤等で分離性能が低
下することがない。またケイ素を有する置換アセチレン
系ポリマーの膜は微細孔を有しており、分離される液成
分は透過膜の微細孔を通過して減圧室側から溶液室側に
透過される。
て、分離性能を高める。 【構成】 混合溶液１が導入される溶液室２と減圧室３
との間に混合溶液１に接触されない状態で透過膜４を設
ける。減圧室３を減圧して溶液室２内で発生する混合溶
液１の蒸気を溶液室２から減圧室３へと透過膜４を透過
させることによって混合溶液１を分離する。このように
して混合溶液１を分離するにあたって、透過膜４として
置換アセチレン系ポリマーの膜を用いる。透過膜４は混
合溶液１に直接接触しないために膨潤等で分離性能が低
下することがない。またケイ素を有する置換アセチレン
系ポリマーの膜は微細孔を有しており、分離される液成
分は透過膜の微細孔を通過して減圧室側から溶液室側に
透過される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気化浸透法と称される
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。
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−アルコールの混合溶液など、２以上
の液成分が混合された混合溶液を分離する手法の一つと
して浸透気化法が従来から提供されている。この浸透気
化法は図３にその原理を示すように、透過膜４で分離槽
５を上側の溶液室２と下側の減圧室３とに仕切り、溶液
室２内に混合溶液１を導入して透過膜４に混合溶液１を
接触させた状態で減圧室３内を減圧することによって、
混合溶液１中の特定の成分を透過膜４に優先的に浸透拡
散させると共に透過膜４を浸透して透過したこの成分を
透過膜４の減圧室３側の表面から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４を浸透透過させた
成分を捕集することによって混合溶液から特定成分を分
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１が透過膜４に直接接触した状
態にあり、一般に高分子材料で形成される透過膜４は混
合溶液によって膨潤されることが多々ある。そしてこの
ように透過膜４が膨潤される等すると透過膜４の膜機能
が低下し、混合溶液１の分離性能は著しく損なわれるお
それがある。
の液成分が混合された混合溶液を分離する手法の一つと
して浸透気化法が従来から提供されている。この浸透気
化法は図３にその原理を示すように、透過膜４で分離槽
５を上側の溶液室２と下側の減圧室３とに仕切り、溶液
室２内に混合溶液１を導入して透過膜４に混合溶液１を
接触させた状態で減圧室３内を減圧することによって、
混合溶液１中の特定の成分を透過膜４に優先的に浸透拡
散させると共に透過膜４を浸透して透過したこの成分を
透過膜４の減圧室３側の表面から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４を浸透透過させた
成分を捕集することによって混合溶液から特定成分を分
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１が透過膜４に直接接触した状
態にあり、一般に高分子材料で形成される透過膜４は混
合溶液によって膨潤されることが多々ある。そしてこの
ように透過膜４が膨潤される等すると透過膜４の膜機能
が低下し、混合溶液１の分離性能は著しく損なわれるお
それがある。
【０００３】そこで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号等
で既に提供されている。すなわちこの方法は図１にその
原理を示すように、減圧室３と混合溶液１が導入される
溶液室２とを混合溶液１に接触させない状態の透過膜４
で仕切り、減圧室３を減圧して溶液室２内で発生する混
合溶液１の蒸気を透過膜４に浸透させると共に溶液室２
側から減圧室３側へと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１に接しないため
に透過膜４の膨潤による膜機能の低下等の問題がなく、
混合溶液１の分離性能を高めることができるのである。
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号等
で既に提供されている。すなわちこの方法は図１にその
原理を示すように、減圧室３と混合溶液１が導入される
溶液室２とを混合溶液１に接触させない状態の透過膜４
で仕切り、減圧室３を減圧して溶液室２内で発生する混
合溶液１の蒸気を透過膜４に浸透させると共に溶液室２
側から減圧室３側へと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１に接しないため
に透過膜４の膨潤による膜機能の低下等の問題がなく、
混合溶液１の分離性能を高め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
法は従来の浸透気化法よりも高い分離性能で混合溶液１
を分離することができる。しかしこの気化浸透法におい
ても透過膜４自体の性能の影響を大きく受けるものであ
り、透過膜４によっては分離性能が十分でない場合もあ
る。
法は従来の浸透気化法よりも高い分離性能で混合溶液１
を分離することができる。しかしこの気化浸透法におい
ても透過膜４自体の性能の影響を大きく受けるものであ
り、透過膜４によっては分離性能が十分でない場合もあ
る。
【０００５】従って本発明は、気化浸透法においてさら
に特定の透過膜４を選定することによって混合溶液１の
分離性能を高めることを目的とするものである。
に特定の透過膜４を選定することによって混合溶液１の
分離性能を高め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】本発明は、混合溶液１が
導入される溶液室２と減圧室３との間に混合溶液１に接
触されない状態で透過膜４を設け、減圧室３を減圧して
溶液室２内で発生する混合溶液１の蒸気を溶液室２から
減圧室３へと透過膜４を透過させることによって混合溶
液１を分離するにあたって、透過膜４として置換アセチ
レン系ポリマーの膜を用いることを特徴とするものであ
る。
導入される溶液室２と減圧室３との間に混合溶液１に接
触されない状態で透過膜４を設け、減圧室３を減圧して
溶液室２内で発生する混合溶液１の蒸気を溶液室２から
減圧室３へと透過膜４を透過させることによって混合溶
液１を分離するにあたって、透過膜４として置換アセチ
レン系ポリマーの膜を用いることを特徴とするものであ
る。
【０００７】また本発明にあって、溶液室２内の混合溶
液１を加熱すると共に透過膜４を混合溶液１の加熱温度
よりも低温に保持しながら、混合溶液１の分離をおこな
うことができる。さらに本発明にあって、置換アセチレ
ン系ポリマーとしてポリ（１−アルキルジメチルシリル
−１−プロピン）を用いることができる。
液１を加熱すると共に透過膜４を混合溶液１の加熱温度
よりも低温に保持しながら、混合溶液１の分離をおこな
うことができる。さらに本発明にあって、置換アセチレ
ン系ポリマーとしてポリ（１−アルキルジメチルシリル
−１−プロピン）を用いることができる。
【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。図１は既
述のように本発明の気化浸透法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３と下側の溶液室２とに仕切り、溶液室２内に導
入される混合溶液１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１が接触しないよ
うにしてあり、減圧室３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。混合溶液１としては醗酵アル
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、２以上の液成分が混合さ
れたものが用いられるものである。
述のように本発明の気化浸透法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３と下側の溶液室２とに仕切り、溶液室２内に導
入される混合溶液１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１が接触しないよ
うにしてあり、減圧室３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。混合溶液１としては醗酵アル
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、２以上の液成分が混合さ
れたものが用いられるものである。
【０００９】そして本発明では、透過膜４としてケイ素
を有する置換アセチレン系ポリマーの膜を用いる。この
ケイ素を有する置換アセチレン系ポリマーは一般構造式
が次の（Ａ）式で示されるものである。
を有する置換アセチレン系ポリマーの膜を用いる。この
ケイ素を有する置換アセチレン系ポリマーは一般構造式
が次の（Ａ）式で示されるものである。
【００１０】
【化１】
【００１１】（Ａ）式のＲは特に限定されるものではな
いが、ケイ素を有する置換アセチレン系ポリマーの具体
例としては次のものを例示することができる。
いが、ケイ素を有する置換アセチレン系ポリマーの具体
例としては次のものを例示することができる。
【００１２】
【化２】
【００１３】本発明ではケイ素を有する置換アセチレン
系ポリマーとしてはこれらのうち、式（１）〜（６）の
ポリ（１−アルキルジメチルシリル−１−プロピン）が
特に好ましい。ケイ素を有する置換アセチレン系ポリマ
ーによって透過膜４を作成するにあたっては、ケイ素を
有する置換アセチレン系ポリマーを溶剤に溶かし、これ
を流延して溶剤を蒸発させることによって容易におこな
うことができる。このケイ素を有する置換アセチレン系
ポリマーの透過膜４を用いることによって、混合溶液１
中の複数の液成分のうち、最も透過膜４に対する親和性
の高い液成分を選択的に分離することができるものであ
る。ケイ素を有する置換アセチレン系ポリマーの透過膜
４は一般的に水よりもアルコールに対する親和性が高い
ので、水−アルコール混合溶液からアルコールを選択的
に分離することができる。
系ポリマーとしてはこれらのうち、式（１）〜（６）の
ポリ（１−アルキルジメチルシリル−１−プロピン）が
特に好ましい。ケイ素を有する置換アセチレン系ポリマ
ーによって透過膜４を作成するにあたっては、ケイ素を
有する置換アセチレン系ポリマーを溶剤に溶かし、これ
を流延して溶剤を蒸発させることによって容易におこな
うことができる。このケイ素を有する置換アセチレン系
ポリマーの透過膜４を用いることによって、混合溶液１
中の複数の液成分のうち、最も透過膜４に対する親和性
の高い液成分を選択的に分離することができるものであ
る。ケイ素を有する置換アセチレン系ポリマーの透過膜
４は一般的に水よりもアルコールに対する親和性が高い
ので、水−アルコール混合溶液からアルコールを選択的
に分離することができる。
【００１４】しかして図１の装置において、透過膜４と
してケイ素を有する置換アセチレン系ポリマーの膜を用
い、減圧室３内を減圧すると、溶液室２内において混合
溶液１から蒸発される蒸気が透過膜４に接触すると透過
膜４に浸透して拡散され、この蒸気は減圧室３のほうが
溶液室２内よりも高い減圧状態にあるために透過膜４を
透過して減圧室３側に至り、透過膜４の表面から減圧室
３内に気化する。このとき透過膜４は混合溶液１の蒸気
中の成分のうち透過膜４と親和性の高い成分を優先的に
浸透させて拡散させるものであり、従って蒸気のうち透
過膜４と親和性の高い成分が優先的に透過膜４を透過す
ることになり、減圧室３側に至った液は透過膜４に対す
る親和性の高い成分の濃度が高められることになる。例
えば混合溶液１として水−エタノール溶液を使用して水
とエタノールとを分離する場合、ケイ素を有する置換ア
セチレン系ポリマーの透過膜４はエタノールを優先的に
透過させるので、減圧室３に至った液はエタノール濃度
が高められることになり、エタノール成分を濃度高く分
離した状態で減圧室３から回収することができるのであ
る。
してケイ素を有する置換アセチレン系ポリマーの膜を用
い、減圧室３内を減圧すると、溶液室２内において混合
溶液１から蒸発される蒸気が透過膜４に接触すると透過
膜４に浸透して拡散され、この蒸気は減圧室３のほうが
溶液室２内よりも高い減圧状態にあるために透過膜４を
透過して減圧室３側に至り、透過膜４の表面から減圧室
３内に気化する。このとき透過膜４は混合溶液１の蒸気
中の成分のうち透過膜４と親和性の高い成分を優先的に
浸透させて拡散させるものであり、従って蒸気のうち透
過膜４と親和性の高い成分が優先的に透過膜４を透過す
ることになり、減圧室３側に至った液は透過膜４に対す
る親和性の高い成分の濃度が高められることになる。例
えば混合溶液１として水−エタノール溶液を使用して水
とエタノールとを分離する場合、ケイ素を有する置換ア
セチレン系ポリマーの透過膜４はエタノールを優先的に
透過させるので、減圧室３に至った液はエタノール濃度
が高められることになり、エタノール成分を濃度高く分
離した状態で減圧室３から回収することができるのであ
る。
【００１５】そしてこのように気化浸透法の工法でケイ
素を有する置換アセチレン系ポリマーの透過膜４を用い
ると、高い分離性能で液分離をおこなうことができるも
のであり、特に注目すべきは透過膜４を液が透過する速
度を極めて高く得ることができるということである。透
過膜４として例えばポリジメチルシロキサン（シリコ
ン）膜を用いた場合よりも透過速度は一般に１００倍前
後の高い速度を得ることができ、本発明では実用的なレ
ベルの透過速度にまで達しているものである。ケイ素を
有する置換アセチレン系ポリマーの透過膜４は、走査型
電子顕微鏡による観察によってポリマー粒子間に１〜２
ｎｍ程度の微細孔が存在することが確認されており、液
はこのポリマー粒子間の微細孔を通過して透過膜４内を
浸透透過していると考えられるものであり、シリコン膜
等のように膜を構成するポリマーの分子間を液分子が浸
透する場合に比べて遙に高い透過速度を得ることができ
る理由はここにあるものと考えられる。ちなみに、図１
の装置において減圧室３内を減圧すると、溶液室２内も
減圧状態になり、この点からもケイ素を有する置換アセ
チレン系ポリマーの透過膜４には微細孔が存在すること
が確認される。
素を有する置換アセチレン系ポリマーの透過膜４を用い
ると、高い分離性能で液分離をおこなうことができるも
のであり、特に注目すべきは透過膜４を液が透過する速
度を極めて高く得ることができるということである。透
過膜４として例えばポリジメチルシロキサン（シリコ
ン）膜を用いた場合よりも透過速度は一般に１００倍前
後の高い速度を得ることができ、本発明では実用的なレ
ベルの透過速度にまで達しているものである。ケイ素を
有する置換アセチレン系ポリマーの透過膜４は、走査型
電子顕微鏡による観察によってポリマー粒子間に１〜２
ｎｍ程度の微細孔が存在することが確認されており、液
はこのポリマー粒子間の微細孔を通過して透過膜４内を
浸透透過していると考えられるものであり、シリコン膜
等のように膜を構成するポリマーの分子間を液分子が浸
透する場合に比べて遙に高い透過速度を得ることができ
る理由はここにあるものと考えられる。ちなみに、図１
の装置において減圧室３内を減圧すると、溶液室２内も
減圧状態になり、この点からもケイ素を有する置換アセ
チレン系ポリマーの透過膜４には微細孔が存在すること
が確認される。
【００１６】図２は気化浸透法による液分離の原理装置
の改良された一例を示すものであり、このものでは溶液
室２内の混合溶液１を加熱すると共に透過膜４を冷却す
るようにしてある。混合溶液１の加熱は溶液室２を加熱
浴７に浸漬しておこなう他、溶液室２の外周に加熱ジャ
ケットを取り付けたり、溶液室２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。透過膜４の冷却は、例えば透過膜４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。この冷却は透
過膜４の温度が溶液室２の混合溶液１の液温より低く保
つことができるものであればよい。また、この図２の装
置で液分離をおこなう場合には、混合溶液１として沸点
の異なる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
するものであり、さらにケイ素を有する置換アセチレン
系ポリマーの透過膜４に対して親和性の高い液成分が混
合溶液２中で最も沸点の低い成分となっているものを用
いるものである。
の改良された一例を示すものであり、このものでは溶液
室２内の混合溶液１を加熱すると共に透過膜４を冷却す
るようにしてある。混合溶液１の加熱は溶液室２を加熱
浴７に浸漬しておこなう他、溶液室２の外周に加熱ジャ
ケットを取り付けたり、溶液室２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。透過膜４の冷却は、例えば透過膜４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。この冷却は透
過膜４の温度が溶液室２の混合溶液１の液温より低く保
つことができるものであればよい。また、この図２の装
置で液分離をおこなう場合には、混合溶液１として沸点
の異なる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
するものであり、さらにケイ素を有する置換アセチレン
系ポリマーの透過膜４に対して親和性の高い液成分が混
合溶液２中で最も沸点の低い成分となっているものを用
いるものである。
【００１７】このものにあって、減圧室３を減圧すると
共に溶液室２内の混合溶液１を加熱すると、混合溶液１
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、透過膜４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、そしてこの沸点の低い液成分が選択的
に透過膜４を優先して透過されるために、透過膜４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１の分離性能を高めることができるのである。し
かもこのとき、上記のように透過膜４を冷却することに
よって、混合溶液１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２において混
合溶液１から蒸発した蒸気がこの透過膜４に至ると、透
過膜４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透過膜４の微細孔を
より透過し難くなると共に、これに伴って沸点の低い液
成分が透過膜４の微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
１を加熱すると共に透過膜４を冷却することによって、
透過膜４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る。
共に溶液室２内の混合溶液１を加熱すると、混合溶液１
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、透過膜４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、そしてこの沸点の低い液成分が選択的
に透過膜４を優先して透過されるために、透過膜４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１の分離性能を高めることができるのである。し
かもこのとき、上記のように透過膜４を冷却することに
よって、混合溶液１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２において混
合溶液１から蒸発した蒸気がこの透過膜４に至ると、透
過膜４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透過膜４の微細孔を
より透過し難くなると共に、これに伴って沸点の低い液
成分が透過膜４の微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
１を加熱すると共に透過膜４を冷却することによって、
透過膜４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る。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例によって例証する。 （実施例１）１−トリメチルシリル−１−プロピン（チ
ッソ株式会社製）１７ミリリットルを精製トルエン４０
ミリリットルに溶解し、凍結脱気した（試料液Ａとす
る）。また塩化タルタン（ＴａＣｌ5 ）７１ミリリット
ルを精製トルエン６ミリリットルに溶解し、凍結脱気し
た（試料液Ｂとする）。さらに精製トルエン１容量部と
精製メタノール９容量部を混合して試料液Ｃを調製し
た。
ッソ株式会社製）１７ミリリットルを精製トルエン４０
ミリリットルに溶解し、凍結脱気した（試料液Ａとす
る）。また塩化タルタン（ＴａＣｌ5 ）７１ミリリット
ルを精製トルエン６ミリリットルに溶解し、凍結脱気し
た（試料液Ｂとする）。さらに精製トルエン１容量部と
精製メタノール９容量部を混合して試料液Ｃを調製し
た。
【００１９】上記試料液Ａと試料液Ｂをそれぞれ８０℃
に加熱した後、試料液Ａと試料液Ｂを混合して封管中で
８０℃の加熱温度を維持することによって、塩化タルタ
ンを触媒として重合反応をおこなった。３時間経過後、
試料液Ｃを１０００ミリリットル添加して、メタノール
を反応停止剤として反応を停止させた。次に、重合物を
濾過して乾燥することによって、ポリ（１−トリメチル
シリル−１−プロピン）〔前記の化学構造式（１）のも
の：以下ＰＴＭＳＰと略称する〕を得た。得られたＰＴ
ＭＳＰの分子量は、重量平均分子量が６×１０6 、数平
均分子量が４×１０5 であった。
に加熱した後、試料液Ａと試料液Ｂを混合して封管中で
８０℃の加熱温度を維持することによって、塩化タルタ
ンを触媒として重合反応をおこなった。３時間経過後、
試料液Ｃを１０００ミリリットル添加して、メタノール
を反応停止剤として反応を停止させた。次に、重合物を
濾過して乾燥することによって、ポリ（１−トリメチル
シリル−１−プロピン）〔前記の化学構造式（１）のも
の：以下ＰＴＭＳＰと略称する〕を得た。得られたＰＴ
ＭＳＰの分子量は、重量平均分子量が６×１０6 、数平
均分子量が４×１０5 であった。
【００２０】このようにして得られたＰＴＭＳＰ１ｇを
精製トルエン４９ｇに溶解し、これを製膜用ガラス板上
に流延し、１週間自然乾燥することによって、厚さ３８
μｍの膜を得た。このＰＴＭＳＰの膜を透過膜として用
い、図１に示す装置で混合溶液を分離した。混合溶液と
しては表１に示す１重量％、５重量％、１０重量％、３
０重量％、７０重量％の濃度でエタノールを含む水−エ
タノール溶液を用い、混合溶液の温度４０℃、透過膜の
周辺温度４０℃に調整すると共に、減圧室を０．０１Ｔ
ｏｒｒに減圧して混合溶液の分離操作をおこない、減圧
室で捕集される透過液を回収した。
精製トルエン４９ｇに溶解し、これを製膜用ガラス板上
に流延し、１週間自然乾燥することによって、厚さ３８
μｍの膜を得た。このＰＴＭＳＰの膜を透過膜として用
い、図１に示す装置で混合溶液を分離した。混合溶液と
しては表１に示す１重量％、５重量％、１０重量％、３
０重量％、７０重量％の濃度でエタノールを含む水−エ
タノール溶液を用い、混合溶液の温度４０℃、透過膜の
周辺温度４０℃に調整すると共に、減圧室を０．０１Ｔ
ｏｒｒに減圧して混合溶液の分離操作をおこない、減圧
室で捕集される透過液を回収した。
【００２１】このようにして減圧室から回収した透過液
のエタノール濃度を測定すると共に透過液が透過膜を透
過する速度を透過速度として測定した。さらに回収した
透過液のエタノールの分離係数αEtOHを算出した。この
分離係数αEtOHは次の式から算出される。 αEtOH＝（ＹEtOH／ＹH2O ）／（ＸEtOH／ＸH2O ） ここでＸEtOHとＸH2O 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、ＹEtOHとＹH2O
は減圧室で捕集された透過液のエタノールの重量分率と
水の重量分率であり、従ってαEtOH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。透過液の透過速度、透過液のエタノール濃度、
分離係数αEtOHを表１に示した。また混合溶液のエタノ
ール濃度と透過液のエタノール濃度の関係を図１のグラ
フに示す。
のエタノール濃度を測定すると共に透過液が透過膜を透
過する速度を透過速度として測定した。さらに回収した
透過液のエタノールの分離係数αEtOHを算出した。この
分離係数αEtOHは次の式から算出される。 αEtOH＝（ＹEtOH／ＹH2O ）／（ＸEtOH／ＸH2O ） ここでＸEtOHとＸH2O 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、ＹEtOHとＹH2O
は減圧室で捕集された透過液のエタノールの重量分率と
水の重量分率であり、従ってαEtOH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。透過液の透過速度、透過液のエタノール濃度、
分離係数αEtOHを表１に示した。また混合溶液のエタノ
ール濃度と透過液のエタノール濃度の関係を図１のグラ
フに示す。
【００２２】（比較例１）シリコーン（信越化学工業株
式会社製「ＫＥ１０」）７ｇに硬化剤（信越化学工業株
式会社製「キャタリストＲＡ」）０．２５ｇ、ベンゼン
４９ｇを混合し、これを攪拌した後に製膜用ステンレス
板上に流延し、６時間自然乾燥することによって、厚さ
１００μｍのシリコーンゴム膜を得た。このシリコーン
ゴム膜を透過膜として用い、実施例１と同様にして１０
％濃度でエタノールを含む水−エタノール溶液を分離
し、減圧室で捕集される透過液を回収した。透過液の透
過速度、透過液のエタノール濃度、分離係数αEtOHを表
１に示した。
式会社製「ＫＥ１０」）７ｇに硬化剤（信越化学工業株
式会社製「キャタリストＲＡ」）０．２５ｇ、ベンゼン
４９ｇを混合し、これを攪拌した後に製膜用ステンレス
板上に流延し、６時間自然乾燥することによって、厚さ
１００μｍのシリコーンゴム膜を得た。このシリコーン
ゴム膜を透過膜として用い、実施例１と同様にして１０
％濃度でエタノールを含む水−エタノール溶液を分離
し、減圧室で捕集される透過液を回収した。透過液の透
過速度、透過液のエタノール濃度、分離係数αEtOHを表
１に示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１にみられるように、ＰＴＭＳＰ膜を気
化浸透法の透過膜として用いた実施例１のものは、シリ
コーンゴム膜を気化浸透法の透過膜として用いた比較例
１のものよりも透過液のエタノール濃度が高いと共に分
離係数が高く、さらに透過速度に大きな差があることが
確認される。 （実施例２）実施例１で得たＰＴＭＳＰの膜を透過膜と
して用い、図２に示す装置で混合溶液を分離した。混合
溶液としては表１に示す１重量％、５重量％、１０重量
％、３０重量％、７０重量％の濃度でエタノールを含む
水−エタノール溶液を用い、混合溶液の温度を４０℃に
加熱すると共に透過膜を冷却して透過膜の周辺の温度を
２０℃に調整し、減圧室を０．０１Ｔｏｒｒに減圧する
ことによって混合溶液の分離操作をおこない、減圧室で
捕集される透過液を回収した。
化浸透法の透過膜として用いた実施例１のものは、シリ
コーンゴム膜を気化浸透法の透過膜として用いた比較例
１のものよりも透過液のエタノール濃度が高いと共に分
離係数が高く、さらに透過速度に大きな差があることが
確認される。 （実施例２）実施例１で得たＰＴＭＳＰの膜を透過膜と
して用い、図２に示す装置で混合溶液を分離した。混合
溶液としては表１に示す１重量％、５重量％、１０重量
％、３０重量％、７０重量％の濃度でエタノールを含む
水−エタノール溶液を用い、混合溶液の温度を４０℃に
加熱すると共に透過膜を冷却して透過膜の周辺の温度を
２０℃に調整し、減圧室を０．０１Ｔｏｒｒに減圧する
ことによって混合溶液の分離操作をおこない、減圧室で
捕集される透過液を回収した。
【００２５】この透過液の透過速度、透過液のエタノー
ル濃度、分離係数αEtOHを表２に示す。また混合溶液の
エタノール濃度と透過液のエタノール濃度の関係を図４
のグラフに示す。
ル濃度、分離係数αEtOHを表２に示す。また混合溶液の
エタノール濃度と透過液のエタノール濃度の関係を図４
のグラフに示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】表１と表２の比較、及び図４のグラフでの
比較にみられるように、混合溶液の温度と透過膜の温度
が同じ実施例１のものよりも、混合溶液を加熱すると共
に透過膜を冷却するようにした実施例２のもののほう
が、透過液のエタノール濃度が高いと共に分離係数が高
いことが確認される。 （実施例３）実施例１で得たＰＴＭＳＰ膜を透過膜とし
て用い、混合溶液として１０重量％の濃度でエタノール
を含む水−エタノール溶液を用い、混合溶液の温度を４
０℃に加熱すると共に透過膜の周辺の温度が表３のよう
になるように透過膜を温度調整し、減圧室を０．０１Ｔ
ｏｒｒに減圧することによって混合溶液の分離操作をお
こない、減圧室で捕集される透過液を回収した。
比較にみられるように、混合溶液の温度と透過膜の温度
が同じ実施例１のものよりも、混合溶液を加熱すると共
に透過膜を冷却するようにした実施例２のもののほう
が、透過液のエタノール濃度が高いと共に分離係数が高
いことが確認される。 （実施例３）実施例１で得たＰＴＭＳＰ膜を透過膜とし
て用い、混合溶液として１０重量％の濃度でエタノール
を含む水−エタノール溶液を用い、混合溶液の温度を４
０℃に加熱すると共に透過膜の周辺の温度が表３のよう
になるように透過膜を温度調整し、減圧室を０．０１Ｔ
ｏｒｒに減圧することによって混合溶液の分離操作をお
こない、減圧室で捕集される透過液を回収した。
【００２８】この透過液の透過速度、透過液のエタノー
ル濃度、分離係数αEtOHを表３に示す。また透過膜の温
度と透過液のエタノール濃度の関係を図５のグラフに示
す。
ル濃度、分離係数αEtOHを表３に示す。また透過膜の温
度と透過液のエタノール濃度の関係を図５のグラフに示
す。
【００２９】
【表３】
【００３０】（比較例２）比較例１で得たテフロン膜を
透過膜として用い、また混合溶液として１０重量％の濃
度でエタノールを含む水−エタノール溶液を用い、混合
溶液の温度を４０℃に加熱すると共に透過膜の周辺の温
度が表４のようになるように透過膜を温度調整し、減圧
室を０．０１Ｔｏｒｒに減圧することによって混合溶液
の分離操作をおこない、減圧室で捕集される透過液を回
収した。この透過液の透過速度、透過液のエタノール濃
度、分離係数αEtOHを表４に示した。
透過膜として用い、また混合溶液として１０重量％の濃
度でエタノールを含む水−エタノール溶液を用い、混合
溶液の温度を４０℃に加熱すると共に透過膜の周辺の温
度が表４のようになるように透過膜を温度調整し、減圧
室を０．０１Ｔｏｒｒに減圧することによって混合溶液
の分離操作をおこない、減圧室で捕集される透過液を回
収した。この透過液の透過速度、透過液のエタノール濃
度、分離係数αEtOHを表４に示した。
【００３１】（従来例）実施例１で得たＰＴＭＳＰの膜
を透過膜として用い、図３に示す装置で混合溶液を分離
した。混合溶液としては１０重量％の濃度でエタノール
を含む水−エタノール溶液を用い、混合溶液の温度を４
０℃に加熱すると共に、減圧室を０．０１Ｔｏｒｒに減
圧することによって混合溶液の分離操作をおこない、減
圧室で捕集される透過液を回収した。この透過液の透過
速度、透過液のエタノール濃度、分離係数αEtOHを表４
に示した。
を透過膜として用い、図３に示す装置で混合溶液を分離
した。混合溶液としては１０重量％の濃度でエタノール
を含む水−エタノール溶液を用い、混合溶液の温度を４
０℃に加熱すると共に、減圧室を０．０１Ｔｏｒｒに減
圧することによって混合溶液の分離操作をおこない、減
圧室で捕集される透過液を回収した。この透過液の透過
速度、透過液のエタノール濃度、分離係数αEtOHを表４
に示した。
【００３２】
【表４】
【００３３】表３及び表４の比較から確認されるよう
に、ＰＴＭＳＰ膜を透過膜として用いた実施例３のもの
は、シリコーンゴム膜を透過膜として用いた比較例２の
ものよりも透過液のエタノール濃度が高いと共に分離係
数が高く、また透過速度に大きな差があった。また図５
にみられるように、透過膜を冷却することによって透過
液のエタノール濃度を高めることができることが確認さ
れる。さらに実施例３のものは、ＰＴＭＳＰ膜を浸透気
化法の透過膜として用いた従来例のものと比較して、透
過液のエタノール濃度、分離係数、透過速度のいずれに
おいても優れていることが確認される。
に、ＰＴＭＳＰ膜を透過膜として用いた実施例３のもの
は、シリコーンゴム膜を透過膜として用いた比較例２の
ものよりも透過液のエタノール濃度が高いと共に分離係
数が高く、また透過速度に大きな差があった。また図５
にみられるように、透過膜を冷却することによって透過
液のエタノール濃度を高めることができることが確認さ
れる。さらに実施例３のものは、ＰＴＭＳＰ膜を浸透気
化法の透過膜として用いた従来例のものと比較して、透
過液のエタノール濃度、分離係数、透過速度のいずれに
おいても優れていることが確認される。
【００３４】
【発明の効果】上記のように本発明は、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から減圧室へと透過膜を透
過させることによって混合溶液を分離するにあたって、
透過膜としてケイ素を有する置換アセチレン系ポリマー
の膜を用いるようにしたので、透過膜が混合溶液に直接
接触する場合のような膨潤等で分離性能が低下すること
がなく、混合溶液を分離性能高く分離することができる
ものであり、しかもケイ素を有する置換アセチレン系ポ
リマーの膜は微細孔を有しており、分離される液成分は
透過膜の微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透過膜を透過す
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。
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から減圧室へと透過膜を透
過させることによって混合溶液を分離するにあたって、
透過膜としてケイ素を有する置換アセチレン系ポリマー
の膜を用いるようにしたので、透過膜が混合溶液に直接
接触する場合のような膨潤等で分離性能が低下すること
がなく、混合溶液を分離性能高く分離することができる
ものであり、しかもケイ素を有する置換アセチレン系ポ
リマーの膜は微細孔を有しており、分離される液成分は
透過膜の微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透過膜を透過す
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】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。
【図２】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。
示す断面図である。
【図３】浸透気化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。
【図４】混合溶液のエタノール濃度と透過液のエタノー
ル濃度の関係を示すグラフである。
ル濃度の関係を示すグラフである。
【図５】透過膜の温度と透過液のエタノール濃度の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１ 混合溶液 ２ 溶液室 ３ 減圧室 ４ 透過膜
Claims (3)
- 【請求項１】 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
液室から減圧室へと透過膜を透過させることによって混
合溶液を分離するにあたって、透過膜としてケイ素を有
する置換アセチレン系ポリマーの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】 溶液室内の混合溶液を加熱すると共に透
過膜を混合溶液の加熱温度よりも低温に保持することを
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】 ケイ素を有する置換アセチレン系ポリマ
ーとしてポリ（１−アルキルジメチルシリル−１−プロ
ピン）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 |
|---|---|---|---|
| JP11729493A JPH06327952A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 混合溶液の分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11729493A JPH06327952A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 混合溶液の分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06327952A true JPH06327952A (ja) | 1994-11-29 |
Family
ID=14708198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11729493A Pending JPH06327952A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 混合溶液の分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06327952A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008004237A1 (de) * | 2008-01-14 | 2009-07-16 | Ps Prozesstechnik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Filtern |
| CN102716669A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-10-10 | 杨明 | 一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置 |
| CN111675411A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-18 | 王国强 | 一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置及其方法 |
| CN111715076A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-29 | 江南大学 | 一种空气能减压膜蒸馏装置及蒸馏方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022820A (ja) * | 1988-06-15 | 1990-01-08 | Lignyte Co Ltd | 混合溶液の分離方法 |
-
1993
- 1993-05-19 JP JP11729493A patent/JPH06327952A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022820A (ja) * | 1988-06-15 | 1990-01-08 | Lignyte Co Ltd | 混合溶液の分離方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008004237A1 (de) * | 2008-01-14 | 2009-07-16 | Ps Prozesstechnik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Filtern |
| CN102716669A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-10-10 | 杨明 | 一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置 |
| CN111715076A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-29 | 江南大学 | 一种空气能减压膜蒸馏装置及蒸馏方法 |
| CN111715076B (zh) * | 2020-06-11 | 2021-09-28 | 江南大学 | 一种空气能减压膜蒸馏装置及蒸馏方法 |
| CN111675411A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-18 | 王国强 | 一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置及其方法 |
| CN111675411B (zh) * | 2020-06-19 | 2022-05-17 | 宁夏派可威生物科技有限公司 | 一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置及其方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19951205 |