JPH0634908B2 - 有機化合物・水系混合物の膜分離法 - Google Patents
有機化合物・水系混合物の膜分離法Info
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- JPH0634908B2 JPH0634908B2 JP62271044A JP27104487A JPH0634908B2 JP H0634908 B2 JPH0634908 B2 JP H0634908B2 JP 62271044 A JP62271044 A JP 62271044A JP 27104487 A JP27104487 A JP 27104487A JP H0634908 B2 JPH0634908 B2 JP H0634908B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、含水エタノールのような有機化合物・水系
混合物を膜分離処理して、有機化合物を濃縮、分離、脱
水する方法に関する。
混合物を膜分離処理して、有機化合物を濃縮、分離、脱
水する方法に関する。
従来の技術 従来、有機化合物・水系の混合物から当該有機化合物を
濃縮、分離、脱水する方法としては、蒸留のように気液
平衡関係を利用する物理化学的手法や、シリカゲル、Ｌ
ｉＢｒ、ＬｉＣｌなどの吸水性物質を用いる化学的手法
が主として行なわれていた。
濃縮、分離、脱水する方法としては、蒸留のように気液
平衡関係を利用する物理化学的手法や、シリカゲル、Ｌ
ｉＢｒ、ＬｉＣｌなどの吸水性物質を用いる化学的手法
が主として行なわれていた。
しかし、これらの方法はいずれもつぎのような問題を有
していた。
していた。
まず、上述の物理化学的手法の場合について説明する。
第１図にエタノール・水系の気液平衡関係（系の圧力７
６０mmHg）と、酢酸・水系の気液平衡関係（系の圧力４
００mmHg）とをそれぞれ示す。いま蒸留でこれら２つの
系の各成分をそれぞれ濃縮・分離しようとすると、エタ
ノール・水系においては第１図中のＡ点に共沸点が存在
するため、蒸留塔の段数を増加させても、この混合物は
共沸点の濃度までしか濃縮されない。また酢酸・水系混
合物の場合、気液間の組成比があまり大きく変化しない
ため、蒸留塔での濃縮には非常に多くの階数が必要であ
り、そのため設備費および装置の運転費が高くついた。
第１図にエタノール・水系の気液平衡関係（系の圧力７
６０mmHg）と、酢酸・水系の気液平衡関係（系の圧力４
００mmHg）とをそれぞれ示す。いま蒸留でこれら２つの
系の各成分をそれぞれ濃縮・分離しようとすると、エタ
ノール・水系においては第１図中のＡ点に共沸点が存在
するため、蒸留塔の段数を増加させても、この混合物は
共沸点の濃度までしか濃縮されない。また酢酸・水系混
合物の場合、気液間の組成比があまり大きく変化しない
ため、蒸留塔での濃縮には非常に多くの階数が必要であ
り、そのため設備費および装置の運転費が高くついた。
一方、上述の化学的手法の場合においては、エタノール
・水系のように化学的性質に多くの類似点を有する成分
系では、一方の成分（ここでは水）のみを除去すること
は極めて困難であった。さらに系に添加されたＬｉＢ
ｒ、ＬｉＣｌなどの吸水性物質を除去する工程が必要と
なる上に、連続操作とするためには、吸収ないし吸着し
た水分を脱着させて、吸水性物質を再生する工程が必要
となり、工程がはなはだ複雑なものとなった。
・水系のように化学的性質に多くの類似点を有する成分
系では、一方の成分（ここでは水）のみを除去すること
は極めて困難であった。さらに系に添加されたＬｉＢ
ｒ、ＬｉＣｌなどの吸水性物質を除去する工程が必要と
なる上に、連続操作とするためには、吸収ないし吸着し
た水分を脱着させて、吸水性物質を再生する工程が必要
となり、工程がはなはだ複雑なものとなった。
この発明は、上述の如き実情に鑑み、上記物理化学的手
法および化学的手法の各問題点をすべて解決して、有機
化合物・水系混合物から有機化合物を簡便な操作で安価
に濃縮、分離さらには脱水する方法を提供することを目
的とする。
法および化学的手法の各問題点をすべて解決して、有機
化合物・水系混合物から有機化合物を簡便な操作で安価
に濃縮、分離さらには脱水する方法を提供することを目
的とする。
問題点の解決手段 この発明は、上記目的の達成のために、親水性の膜を用
いて有機化合物・水系混合物を蒸気透過法により膜分離
処理することを特徴とする。
いて有機化合物・水系混合物を蒸気透過法により膜分離
処理することを特徴とする。
この発明において、親水性の膜としては、セロファン膜
が用いられる。
が用いられる。
また対象となる有機化合物・水系混合物の代表的な例と
しては、メタノール・水系、エタノール・水系、プロパ
ノール・水系のようなアルコール・水系混合物、アセト
ン・水系のようなケトン・水系混合物、酢酸・水系のよ
うな有機酸・水系混合物が処理される。
しては、メタノール・水系、エタノール・水系、プロパ
ノール・水系のようなアルコール・水系混合物、アセト
ン・水系のようなケトン・水系混合物、酢酸・水系のよ
うな有機酸・水系混合物が処理される。
この発明による膜分離法は、広範な濃度範囲の有機化合
物・水系混合物に適用でき、アルコール・水系、ケトン
・水系については全濃度範囲を対象とする。
物・水系混合物に適用でき、アルコール・水系、ケトン
・水系については全濃度範囲を対象とする。
実施例 つぎに、この発明の実施例について具体的に説明する。
親水性の分離膜としてセロファン膜（膜厚約１９μｍ、
有効膜面積約９０cm2）を用い、エタノール・水系混合
物を蒸気状態で膜の１次側へ供給し、温度５０℃および
２次側圧力２Ｔorr の条件下で、上記混合物を蒸気透過
法により膜分離処理した。
有効膜面積約９０cm2）を用い、エタノール・水系混合
物を蒸気状態で膜の１次側へ供給し、温度５０℃および
２次側圧力２Ｔorr の条件下で、上記混合物を蒸気透過
法により膜分離処理した。
１次側組成と２次側組成の関係を第２図に示し、１次側
組成と透過速度の関係を第３図に示す。
組成と透過速度の関係を第３図に示す。
また比較のために、セロファン膜を用いて上記と同じ条
件でつぎのようにパーベーパレーション法（ＰＶ法）を
行なった。すなわち上記混合物を膜の一次側へ大気圧下
で溶液状態で供給しかつ２次側を減圧状態にして膜分離
を行なった。この結果をやはり第２図および第３図に示
す。
件でつぎのようにパーベーパレーション法（ＰＶ法）を
行なった。すなわち上記混合物を膜の一次側へ大気圧下
で溶液状態で供給しかつ２次側を減圧状態にして膜分離
を行なった。この結果をやはり第２図および第３図に示
す。
１次側組成と２次側組成の関係を示す第２図から明らか
なように、セロファン膜を用いた場合、ＰＶ法および蒸
気透過法ともに曲線は対角線より下方にあり、水がエタ
ノールよりも全組成において選択的に膜を透過し、とく
に蒸気透過法においては、水透過の選択性が高いことが
顕著に示されている。
なように、セロファン膜を用いた場合、ＰＶ法および蒸
気透過法ともに曲線は対角線より下方にあり、水がエタ
ノールよりも全組成において選択的に膜を透過し、とく
に蒸気透過法においては、水透過の選択性が高いことが
顕著に示されている。
また透過速度を１次側組成に対して表示した第３図から
明らかなように、透過速度は全組成においてＰＶ法の場
合の方が蒸気透過法の場合より大きい値を示している。
明らかなように、透過速度は全組成においてＰＶ法の場
合の方が蒸気透過法の場合より大きい値を示している。
第２図を第１図と比較すると明らかなように、膜分離と
りわけ蒸気透過法においてはエタノール・水系における
共沸点が解消しているので、簡単にエタノールを９０wt
% 以上の濃度に濃縮し、さらに無水化することが可能と
なる。蒸気透過法においてこのように分離性能が優れて
いる理由としては、エタノール・水系の混合物を１次側
および２次側ともに蒸気の状態で扱うため、混合物の各
成分間の相互作用（具体的には水素結合）が弱められ、
各成分と膜との親和性の差異が明確に表われ易いこと、
および蒸気の状態では液体の状態に比較して混合物の密
度が小さくなるため、膜の膨潤が抑制されて膜の透過選
択性が顕著に高くなることなどが推測される。
りわけ蒸気透過法においてはエタノール・水系における
共沸点が解消しているので、簡単にエタノールを９０wt
% 以上の濃度に濃縮し、さらに無水化することが可能と
なる。蒸気透過法においてこのように分離性能が優れて
いる理由としては、エタノール・水系の混合物を１次側
および２次側ともに蒸気の状態で扱うため、混合物の各
成分間の相互作用（具体的には水素結合）が弱められ、
各成分と膜との親和性の差異が明確に表われ易いこと、
および蒸気の状態では液体の状態に比較して混合物の密
度が小さくなるため、膜の膨潤が抑制されて膜の透過選
択性が顕著に高くなることなどが推測される。
なお、比較のために、分離膜をセロファン膜からシリコ
ーンゴム膜に取替えて、上記と同じ条件で、上記透過法
およびＰＶ法を行なった。この結果を第２図に示す。同
図から明らかなように、シリコーンゴム膜を用いた場
合、ＰＶ法ではエタノールの透過選択性が示されてはい
るが、この選択性はセロファン膜使用の場合の選択性に
比べて劣っている。また蒸気透過法においては透過選択
性はほとんどない。この理由は、水とエタノールの分子
の大きさをみると、エタノールの方が大きいため、大き
い方の分子を選択的に膜透過させようとするところに原
理的に困難度があるためと推測される。
ーンゴム膜に取替えて、上記と同じ条件で、上記透過法
およびＰＶ法を行なった。この結果を第２図に示す。同
図から明らかなように、シリコーンゴム膜を用いた場
合、ＰＶ法ではエタノールの透過選択性が示されてはい
るが、この選択性はセロファン膜使用の場合の選択性に
比べて劣っている。また蒸気透過法においては透過選択
性はほとんどない。この理由は、水とエタノールの分子
の大きさをみると、エタノールの方が大きいため、大き
い方の分子を選択的に膜透過させようとするところに原
理的に困難度があるためと推測される。
発明の効果 この発明によれば、親水性の膜を用いて有機化合物・水
系混合物を蒸気透過法により膜分離処理するので、膜の
膨潤を抑制して膜の透過選択性を著しく高めることがで
きる。
系混合物を蒸気透過法により膜分離処理するので、膜の
膨潤を抑制して膜の透過選択性を著しく高めることがで
きる。
したがって本書冒頭で述べたような蒸留による場合の多
大な設備費および装置の運転費や、吸水性物質を用いる
化学的方法の場合の吸水性物質の除去および再生の工程
を全く必要とすることなく、有機化合物・水系混合物か
ら有機化合物を簡便な操作で安価に濃縮、分離さらには
脱水することができる。
大な設備費および装置の運転費や、吸水性物質を用いる
化学的方法の場合の吸水性物質の除去および再生の工程
を全く必要とすることなく、有機化合物・水系混合物か
ら有機化合物を簡便な操作で安価に濃縮、分離さらには
脱水することができる。
また、親水性の膜としてはセロファン膜が用いられるの
で、この発明による膜分離法は、広範な濃度範囲の有機
化合物・水系混合物に適用でき、アルコール・水系、ケ
トン・水系については全濃度範囲を対象とすることがで
きる。
で、この発明による膜分離法は、広範な濃度範囲の有機
化合物・水系混合物に適用でき、アルコール・水系、ケ
トン・水系については全濃度範囲を対象とすることがで
きる。
第１図はエタノール・水系混合物の気液平衡関係と、酢
酸・水系混合物の気液平衡関係とをそれぞれ示すグラフ
である。第２図は膜透過法における１次側組成と２次側
組成の関係を示すグラフである。第３図は膜透過法にお
ける１次側組成と透過速度の関係を示すグラフである。
酸・水系混合物の気液平衡関係とをそれぞれ示すグラフ
である。第２図は膜透過法における１次側組成と２次側
組成の関係を示すグラフである。第３図は膜透過法にお
ける１次側組成と透過速度の関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】親水性の膜としてセロファン膜を用いて有
機化合物・水系混合物を蒸気透過法により膜分離処理す
ることを特徴とする有機化合物・水系混合物の膜分離
法。 - 【請求項２】有機化合物・水系混合物がアルコール・水
系、ケトン・水系、有機酸・水系などの混合物である特
許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】広範な濃度範囲の有機化合物・水系混合物
に適用でき、アルコール・水系、ケトン・水系について
は全濃度範囲を対象とする特許請求の範囲第１または２
項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62271044A JPH0634908B2 (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 有機化合物・水系混合物の膜分離法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62271044A JPH0634908B2 (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 有機化合物・水系混合物の膜分離法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01111419A JPH01111419A (ja) | 1989-04-28 |
| JPH0634908B2 true JPH0634908B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=17494620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62271044A Expired - Lifetime JPH0634908B2 (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 有機化合物・水系混合物の膜分離法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634908B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3936052A1 (de) * | 1989-10-28 | 1991-05-02 | Basf Ag | Verfahren zur trennung eines gemisches aus 1-methoxy-propanol-2 und wasser in seine bestandteile |
| DE4100984A1 (de) * | 1991-01-15 | 1992-07-16 | Basf Ag | Verfahren zur trennung eines gemisches aus wasser, methylethylketon und ethylenglykol-mono-n-butylether in wasser und methylethylketon mit ethylenglykol-mono-n-butylether |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS637806A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-13 | Agency Of Ind Science & Technol | 異方性構造を有する複合膜およびその製造方法 |
| JPS63126506A (ja) * | 1986-11-17 | 1988-05-30 | Agency Of Ind Science & Technol | アニオン性高分子分離膜 |
-
1987
- 1987-10-26 JP JP62271044A patent/JPH0634908B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01111419A (ja) | 1989-04-28 |
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