JPH07100343A - Polyacrylonitrile hollow fiber membrane and production thereof - Google Patents

Polyacrylonitrile hollow fiber membrane and production thereof

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JPH07100343A
JPH07100343A JP25040493A JP25040493A JPH07100343A JP H07100343 A JPH07100343 A JP H07100343A JP 25040493 A JP25040493 A JP 25040493A JP 25040493 A JP25040493 A JP 25040493A JP H07100343 A JPH07100343 A JP H07100343A
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JP
Japan
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hollow fiber
fiber membrane
polyacrylonitrile
polyacrylonitrile hollow
treated
Prior art date
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Pending
Application number
JP25040493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Noyori
賢 野寄
Toshiyuki Ishizaki
利之 石崎
Yoshinari Fujii
能成 藤井
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPH07100343A publication Critical patent/JPH07100343A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To product a hollow fiber membrane which suppresses heat shrinkage at high temp. and the decrease of permeant volume and mechanical characteristic being a weak point of a membrane conventionally, and low in shrinkage, large in permeant volume and excellent in mechanical characteristic even if used at a treatment of high temp. soln. to be treated or at high temp. sterilization and to provide its production method. CONSTITUTION:The polyacrylonitrile hollow fiber membrane consisting of the dense layer having <=500Angstrom pore size on one surface, forming the porous layer whose pore size is increased from the surface to the other surface and having <=10% degree of shrinkage at the time of being treated with the hot water of 85 deg.C is obtained. And the polyacrylonitrile hollow fiber membrane obtained by fiber-making using the org. solvent soln. of the acrylonitrile polymer having the superhigh degree of polymerization of intrinsic viscosity [eta] of more than 2.0 by dry.wet method is heat treated in the aq. soln. containing a surfactant or a >= bihydric alcohol and at >=70 deg.C and <=110 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はポリアクリロニトリル中
空糸膜およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、
中空糸膜を熱水中で使用しても寸法安定性に優れ、高透
水量で高強力の耐熱性を有する中空糸膜およびその製造
方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polyacrylonitrile hollow fiber membrane and a method for producing the same. For more details,
The present invention relates to a hollow fiber membrane having excellent dimensional stability even when it is used in hot water, having a high water permeability and high heat resistance, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、食品工業、医療分野、電子工業分
野など数々の分野で有用成分の濃縮あるいは、分離・回
収、または造水などに、セルロースアセテート、ポリア
クリロニトリル、ポリオレフィンなどの限外ろ過膜を用
いる方法が検討されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, ultrafiltration membranes such as cellulose acetate, polyacrylonitrile, polyolefin, etc. for concentration, separation / recovery, or water production of useful components in various fields such as food industry, medical field, and electronic industry field. The method of using is being studied.

【0003】限外ろ過膜に要求される性能としては、特
に透水性が大きいこと、溶質の分離能が高いことなどが
挙げられる。また、近年では使用時の汚染や採算性を考
慮して膜を熱水で殺菌したり、被処理液の温度が高いも
のをそのまま濾過することができる膜の開発が求められ
ている。
The performance required for the ultrafiltration membrane is that it has a particularly high water permeability and a high solute separation ability. Further, in recent years, there is a demand for the development of a membrane that can be sterilized with hot water in consideration of contamination during use and profitability and that can be filtered as it is even if the temperature of the liquid to be treated is high.

【0004】ポリアクリロニトリルを用いた限外ろ過膜
はセルロースアセテートより耐薬品性、耐溶剤性など化
学的安定性に優れ、機械的特性も良く疎水性材料であり
ながら水濡れ性が良いという特徴を持つことから、限外
ろ過膜として良く使われ、特公昭60−39404号公
報などに記載されている。ところがこのろ過膜では緻密
層・多孔質層・巨大空孔とからなる傾斜型の膜構造を有
し、優れたろ過能力を有するが高温時の寸法安定性、特
に熱水中での寸法安定性が著しく劣りしかも機械的特性
や透水量の低下も大きいなどの欠点から、用途が限定さ
れているのが現状である。これらの欠点を解消するため
膜を予め温水中で定長熱処理や延伸処理を行って、乾燥
した時の膜の構造変化をなくし、膜性能の低下を押さえ
る試みがなされ提案されている(特公昭56−3549
0号公報、特公昭60−3844号公報)。
Ultrafiltration membranes using polyacrylonitrile are characterized by superior chemical stability such as chemical resistance and solvent resistance to cellulose acetate, good mechanical properties, and hydrophobic properties as well as good water wettability. Since it has, it is often used as an ultrafiltration membrane and is described in Japanese Patent Publication No. 60-39404. However, this filtration membrane has a graded membrane structure consisting of a dense layer, a porous layer, and huge pores, and has excellent filtration capacity, but it has dimensional stability at high temperatures, especially in hot water. However, its use is limited at present due to the drawbacks such as marked deterioration of mechanical properties and a large decrease in water permeability. In order to eliminate these drawbacks, an attempt has been made and proposed to perform a constant length heat treatment or a stretching treatment in hot water in advance to eliminate the structural change of the membrane when dried and suppress the deterioration of the membrane performance (Japanese Patent Publication No. 56-3549
No. 0, Japanese Patent Publication No. 60-3844).

【0005】しかしながら、これらの提案は定長あるい
は緊張下での熱処理であり、高温で使用した時の熱収縮
が大きいなどの欠点があり、要求特性を十分満たしてい
るとはいえない。
However, these proposals are heat treatments under a fixed length or under tension, and have the drawbacks of large thermal shrinkage when used at high temperatures, and cannot be said to sufficiently satisfy the required characteristics.

【0006】また、特開平3−143534号公報には
界面活性剤を含む多孔質膜が提案されている。これは、
膜を乾燥しても透水性が低下しないもので、モジュール
化する際ウレタン系あるいはエポキシ系接着剤の発泡を
押さえるため中空糸膜を乾燥しても水濡れ性が悪くなら
ないため透水性が低下しないという効果がある。しか
し、この場合も熱水中での寸法安定性が劣るという欠点
を解消することはできない。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 3-143534 proposes a porous film containing a surfactant. this is,
The water permeability does not decrease even when the membrane is dried, and the water permeability does not deteriorate because the water wettability does not deteriorate even when the hollow fiber membrane is dried because it suppresses the foaming of the urethane or epoxy adhesive when modularized. There is an effect. However, even in this case, it is not possible to eliminate the drawback that the dimensional stability in hot water is poor.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
膜の欠点である高温時の熱収縮性の低下を押さえ、被処
理溶液の温度が高いものや、高温殺菌しても熱収縮が小
さい中空糸膜および製法を提供することにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention suppresses the decrease in heat shrinkage at high temperature, which is a drawback of the conventional film, and has a high temperature of the solution to be treated and a small heat shrinkage even when sterilized at high temperature. It is to provide a hollow fiber membrane and a manufacturing method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するため鋭意検討した結果本発明に到達した。
Means for Solving the Problems The present inventors have arrived at the present invention as a result of extensive studies to solve the above problems.

【0009】本発明は次の構成を有する。The present invention has the following configuration.

【0010】「(1) 一方の表層が500オングストロー
ム以下の孔径を有する緻密層からなり、該表層からもう
一方の表層にかけて孔径が大きくなる多孔質層を形成
し、85℃の熱水で処理した時の収縮率が10%以下で
あることを特徴とするポリアクリロニトリル中空糸膜。
"(1) One surface layer is a dense layer having a pore size of 500 angstroms or less, and a porous layer having a larger pore size from the surface layer to the other surface layer is formed and treated with hot water at 85 ° C. A polyacrylonitrile hollow fiber membrane having a shrinkage rate of 10% or less.

【0011】(2) 極限粘度[η]が2.0以上の超高重
合度のアクリロニトリル重合体の有機溶媒溶液を用いて
乾湿式法により製糸したポリアクリニリトル中空糸膜
を、界面活性剤または2価以上のアルコールを含む、7
0℃以上、110℃以下の水溶液で、熱処理することを
特徴とするポリアクリロニトリル中空糸膜の製造方
法。」 以下本発明を詳細に説明する。
(2) A polyacrylinitol hollow fiber membrane produced by a dry-wet method using an organic solvent solution of an acrylonitrile polymer having an intrinsic viscosity [η] of 2.0 or more and an ultrahigh degree of polymerization is treated with a surfactant or a surfactant. 7 including dihydric or higher alcohol
A method for producing a polyacrylonitrile hollow fiber membrane, which comprises performing a heat treatment with an aqueous solution of 0 ° C or higher and 110 ° C or lower. The present invention will be described in detail below.

【0012】本発明のポリアクリロニトリル中空糸膜
は、片面の表層が緻密層で、さらに膜の該表面から他面
にかけて細孔の孔径が大きくなる傾斜型多孔質層からな
る。緻密層は孔径が500オングストローム(以下Aと
いう)以下であるが特に、50〜300Aがろ過性能の
点で好ましい。本発明において、膜の片面から他面に進
むに従って孔径の大きくなる傾斜型多孔質膜層を形成す
る。その孔径の範囲は、500〜50000Aであるこ
とが好ましく、特に1000〜20000Aであること
が好ましい。本発明の中空糸膜は、熱処理の効果を十分
に発揮できるため特に、実質上巨大空孔を含まない方が
好ましい。ここにいう巨大空孔とは、5μm以上さらに
は10μm以上の直径を有する空洞をいう。
In the polyacrylonitrile hollow fiber membrane of the present invention, the surface layer on one side is a dense layer, and further the gradient type porous layer in which the pore size of the pores increases from the surface to the other side of the membrane. The dense layer has a pore diameter of 500 angstroms (hereinafter referred to as A) or less, but 50 to 300 A is particularly preferable in terms of filtration performance. In the present invention, a graded porous membrane layer whose pore diameter increases from one side to the other side of the membrane is formed. The range of the pore size is preferably 500 to 50000A, and particularly preferably 1000 to 20000A. Since the hollow fiber membrane of the present invention can sufficiently exhibit the effect of heat treatment, it is particularly preferable that it does not substantially contain giant pores. The huge pores referred to here are cavities having a diameter of 5 μm or more, further 10 μm or more.

【0013】本発明のポリアクリロニトリル中空糸膜の
透水量としては、0.04〜0.10m3 /m2 ・hで
あることが好ましい。85℃の熱水で処理した時の収縮
率は10%以下であることが必要である。収縮率が大き
いと、両端を接着剤で固定してモジュール化して熱水を
通水した時などに、破断等の恐れがあるからである。7
%以下が好ましく、特に3%以下が好ましい。さらに、
85℃の熱水で処理した時の透水量は、低下率が20%
以下であることが好ましい。透水量の低下は、処理量が
減少し膜の耐久性が低下する、また、処理効率が悪くな
り、装置の大型化を招くなどの傾向があるため、10%
以下、特に5%以下が好ましい。また、本発明のポリア
クリロニトリル中空糸膜は、ビジュール化工程でのハン
ドリング性および使用時の耐久性から、伸度が80〜1
50%、強力が、60〜150g/本の範囲であること
が好ましい。
The water permeability of the polyacrylonitrile hollow fiber membrane of the present invention is preferably 0.04 to 0.10 m 3 / m 2 · h. The shrinkage rate when treated with hot water at 85 ° C. is required to be 10% or less. This is because if the shrinkage rate is large, there is a risk of breakage when hot water is passed through by fixing both ends with an adhesive to form a module. 7
% Or less is preferable, and 3% or less is particularly preferable. further,
When treated with hot water at 85 ° C, the rate of decrease is 20%.
The following is preferable. A decrease in the amount of water permeation tends to result in a decrease in the amount of treatment, which lowers the durability of the membrane, and inferior treatment efficiency, which leads to an increase in the size of the device.
It is particularly preferably 5% or less. In addition, the polyacrylonitrile hollow fiber membrane of the present invention has an elongation of 80 to 1 from the viewpoint of handleability in the step of forming a bijoule and durability during use.
The 50% strength is preferably in the range of 60 to 150 g / piece.

【0014】本発明のポリアクリロニトリルにおいて、
極限粘度[η]は、該ポリアクリロニトリル中空糸膜の
構造を決定する上で重要であり、2.0以上の超高重合
度のアクリロニトリル、好ましくは2.5〜3.6、さ
らに好ましくは2.9〜3.3である特定の重合度を有
するポリマが用いられる。
In the polyacrylonitrile of the present invention,
The intrinsic viscosity [η] is important in determining the structure of the polyacrylonitrile hollow fiber membrane, and is an acrylonitrile having an ultrahigh degree of polymerization of 2.0 or more, preferably 2.5 to 3.6, more preferably 2 Polymers with a specific degree of polymerization of 0.9 to 3.3 are used.

【0015】また、本発明で使用するポリマは、アクリ
ロニトリル100モル%の重合体であるのが特に好まし
いが、共重合性を有するビニル化合物を5モル%以下、
好ましくは1モル%以下を含む共重合体であっても良
い。
Further, the polymer used in the present invention is particularly preferably a polymer of 100 mol% of acrylonitrile, but 5 mol% or less of a vinyl compound having copolymerizability,
The copolymer may preferably contain 1 mol% or less.

【0016】本発明のポリアクリロニトリル中空糸膜
は、通常公知の乾湿式法で製糸した後、特定の溶液中で
弛緩熱処理することによってはじめて得られるもので、
例えば以下の方法で製造することができる。
The polyacrylonitrile hollow fiber membrane of the present invention is obtained by spinning the fiber by a generally known dry-wet method and then subjecting it to relaxation heat treatment in a specific solution.
For example, it can be manufactured by the following method.

【0017】ポリアクリロニトリル13重量%ジメチル
スルホキシド(以下DMSOと略称する)溶液を、中空
糸膜用ノズルを用い、内部注入液にDMSO80重量%
水溶液を使用して中空糸膜を製造し、次いで水洗する。
該中空糸膜中に含まれる残存DMSOの濃度はあまり高
いと効果が少なくなるため5%以下が好ましく、特に1
%以下が好ましい。
Polyacrylonitrile 13% by weight dimethylsulfoxide (hereinafter referred to as DMSO) solution was used as a hollow fiber membrane nozzle, and 80% by weight of DMSO was used as an internal injection liquid.
A hollow fiber membrane is produced using an aqueous solution and then washed with water.
If the concentration of residual DMSO contained in the hollow fiber membrane is too high, the effect will be reduced, so 5% or less is preferable, and particularly 1
% Or less is preferable.

【0018】得られた中空糸膜を界面活性剤または2価
以上のアルコールを含む70〜110℃の溶液に浸漬し
て処理する。70℃未満では効果がなく、110℃を越
えると膜が損傷するためである。さらに好ましくは、7
5〜100℃である。
The obtained hollow fiber membrane is treated by immersing it in a solution containing a surfactant or a divalent or higher alcohol at 70 to 110 ° C. This is because if the temperature is lower than 70 ° C, there is no effect, and if the temperature exceeds 110 ° C, the film is damaged. More preferably, 7
It is 5 to 100 ° C.

【0019】多価アルコールとしては、エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコー
ル、グリセリン、ペンテトール、ヘキシトールなどが挙
げられ、これらは1種であっても、2種以上含んでいて
もよい。
Examples of the polyhydric alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, tetramethylene glycol, glycerin, pentetol and hexitol. These may be used alone or in combination of two or more.

【0020】モジュール化工程での接着剤の発泡やハン
ドリング性を考慮すると界面活性剤を用いるのが好まし
い。
Considering the foaming and handling of the adhesive in the modularization process, it is preferable to use a surfactant.

【0021】界面活性剤は、陰イオン界面活性剤、陽イ
オン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性
剤のいずれでも良い。例えば、陰イオン界面活性剤とし
ては脂肪酸石鹸、N−アシルアミノ酸塩などのカルボン
酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタ
レンスルホン酸塩などのスルホン酸塩、高級アルコール
硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩などの硫酸エ
ステル塩、アルキルエーテルリン酸エステル塩、アルキ
ルリン酸エステル塩などのリン酸エステル塩を挙げるこ
とができる。陽イオン界面活性剤としては、脂肪族アミ
ン類、脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム
塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリ
ニウム塩などを挙げることができる。両性界面活性剤と
してはカルボキシベタイン型、スルホベタイン型、アミ
ノカルボン酸塩、イミダゾリン誘導体などを挙げること
ができる。非イオン性界面活性剤としてはポリオキシエ
チレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキル
フェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロ
ピレンブロックポリマなどのエーテル型、ポリオキシエ
チレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン
ソルビタン脂肪酸エステルなどのエーテルエステル型、
ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリグリセリ
ン脂肪酸エステルなどのエステル型、脂肪族アルカノー
ルアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキ
シエチレアルキルアミンなどの含窒素型などを挙げるこ
とができる。これらの中でも使い易さ、価格などの点
で、アルキルベゼンスルホン酸ソーダ、高級アルコール
硫酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、脂肪族4級ア
ンモニウム塩、ベンザルコニウム塩などの陽イオン界面
活性剤が好ましく、特にドデシル硫酸ソーダが好まし
い。
The surfactant may be any of an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant and a nonionic surfactant. For example, as the anionic surfactant, fatty acid soap, carboxylate such as N-acyl amino acid salt, sulfonate such as alkylbenzene sulfonate, alkylnaphthalene sulfonate, higher alcohol sulfate ester salt, alkyl ether sulfate salt, Examples thereof include sulfuric acid ester salts such as polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfuric acid salts, phosphoric acid ester salts such as alkyl ether phosphoric acid ester salts and alkyl phosphoric acid ester salts. Examples of the cationic surfactant include aliphatic amines, aliphatic quaternary ammonium salts, benzalkonium salts, benzethonium chloride, pyridinium salts and imidazolinium salts. Examples of the amphoteric surfactant include carboxybetaine type, sulfobetaine type, aminocarboxylic acid salts, imidazoline derivatives and the like. Nonionic surfactants include ether types such as polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene block polymer, and ethers such as polyoxyethylene glycerin fatty acid ester and polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester. Ester type,
Examples thereof include ester type such as polyethylene glycol fatty acid ester and polyglycerin fatty acid ester, and nitrogen-containing type such as aliphatic alkanolamide, polyoxyethylene fatty acid amide and polyoxyethylalkylamine. Among these, in view of ease of use and price, anionic surfactants such as sodium alkylbezene sulfonate and higher alcohol sulfate, cationic surfactants such as aliphatic quaternary ammonium salt and benzalkonium salt Is preferred, and sodium dodecyl sulfate is particularly preferred.

【0022】界面活性剤、多価アルコールの濃度は特に
限定しないが、あまり高いと中空糸膜の柔軟性が低くな
り、このため強・伸度の低下を招き、さらに処理価格が
高くなる、中空糸膜への付着量が多くなり使用する際の
洗浄に時間がかかるなどの傾向がある。一方、少な過ぎ
ると効果が不充分となるため、2〜90重量%であるこ
とが好ましく、さらには、3〜50重量%であることが
好ましく、5〜30重量%が特に好ましい。処理する時
間は、長過ぎると中空糸膜の劣化や透水量の低下を招
き、短いと効果が十分発揮できないため、0.5〜10
時間であることが好ましく、さらに好ましくは1〜5時
間である。
The concentrations of the surfactant and the polyhydric alcohol are not particularly limited, but if the concentration is too high, the flexibility of the hollow fiber membrane becomes low, resulting in a decrease in strength / elongation, which further increases the processing cost. There is a tendency that the amount of adhesion to the thread film is large and it takes time to wash when using. On the other hand, if the amount is too small, the effect will be insufficient, so the amount is preferably 2 to 90% by weight, more preferably 3 to 50% by weight, and particularly preferably 5 to 30% by weight. If the treatment time is too long, the hollow fiber membrane is deteriorated or the water permeation rate is lowered, and if the treatment time is too short, the effect cannot be sufficiently exerted.
It is preferably time, and more preferably 1 to 5 hours.

【0023】熱処理方法としては、界面活性剤および多
価アルコールを含む系であれば乾熱・湿熱いずれでも可
能であるが湿熱処理の方が効果の点で好ましい。湿熱処
理は例えば、溶液に中空糸膜を浸漬し所定温度とするバ
ッチ処理法、該水溶液中に中空糸膜を一定速度で通過さ
せる連続処理法などが挙げられる。連続法の場合には、
収縮率を一定値とすることが好ましい。一般に、収縮率
は温度によって変わるが一旦熱処理し固定されれば、そ
れ以下の温度では最早収縮しない。このため本発明で
は、処理温度の平衡収縮率に見合う分だけ弛緩させて熱
処理することが特に好ましい。
The heat treatment method may be either dry heat or wet heat as long as it is a system containing a surfactant and a polyhydric alcohol, but wet heat treatment is preferable in terms of its effect. Examples of the wet heat treatment include a batch treatment method in which a hollow fiber membrane is immersed in a solution to a predetermined temperature, and a continuous treatment method in which the hollow fiber membrane is passed through the aqueous solution at a constant rate. In case of continuous method,
It is preferable that the shrinkage ratio is a constant value. In general, the shrinkage rate changes with temperature, but once heat-treated and fixed, it will no longer shrink at temperatures below that. Therefore, in the present invention, it is particularly preferable that the heat treatment is performed by relaxing the heat treatment by an amount commensurate with the equilibrium shrinkage rate of the treatment temperature.

【0024】本発明の水溶液において用いられる水とし
ては、特に限定されるものではないが、不純物や異物等
を含まないものが好ましく超純水、蒸留水、中空糸膜や
逆浸透膜透過水などが好ましい。
The water used in the aqueous solution of the present invention is not particularly limited, but water containing no impurities or foreign substances is preferred, and ultrapure water, distilled water, hollow fiber membranes, reverse osmosis membrane permeate water, etc. Is preferred.

【0025】本発明の中空糸膜の外径は、あまり小さい
と強度が劣りしかも透水量が減少する傾向があり、大き
過ぎると柔軟性やハンドリング性が不充分となる傾向が
あるため、200〜1300μmの範囲であることが好
ましく、さらに好ましくは300〜1000μmであ
る。内径は、あまり小さいと膜の外側から内側に処理液
を透過させる場合透過液の抵抗が大きくなる傾向があ
り、膜の内側から外側に処理液を透過させる場合被処理
液の抵抗が大きくなる傾向がある。また、大き過ぎると
膜圧が薄くなり耐久性が劣りやすくなるため、100〜
1000μmであることが好ましく、さらに好ましくは
150〜700μmである。膜厚は耐久性などの点で2
0〜300μmであることが好ましく、さらに好ましく
は30〜200μmである。
If the outer diameter of the hollow fiber membrane of the present invention is too small, the strength tends to be poor and the water permeation rate tends to decrease, and if it is too large, the flexibility and handling properties tend to be inadequate. The thickness is preferably in the range of 1300 μm, more preferably 300 to 1000 μm. If the inner diameter is too small, the resistance of the permeate tends to increase when the treatment liquid permeates from the outside to the inside of the membrane, and the resistance of the treated liquid tends to increase when the treatment liquid permeates from the inside to the outside of the membrane. There is. On the other hand, if it is too large, the membrane pressure becomes thin and the durability tends to be poor.
The thickness is preferably 1000 μm, more preferably 150 to 700 μm. The film thickness is 2 in terms of durability etc.
The thickness is preferably 0 to 300 μm, more preferably 30 to 200 μm.

【0026】本発明の中空糸膜は、内表面が緻密で外側
に向かって孔径に大きくなるものと、外表面が緻密で内
側に向かって孔径の大きくなるものとがあるが、これら
は用途によって使い分けることができる。例えば前者
は、内圧ろ過、特に内圧クロスフローろ過に好適であ
り、超純水製造、薬液の精製などに用いられる。後者
は、外圧ろ過、特に外圧全ろ過に好適であり、原子力発
電所の復水や廃水の浄化に用いられる。
The hollow fiber membranes of the present invention include those having a dense inner surface and a larger pore diameter toward the outside, and those having a dense outer surface and a larger pore diameter toward the inner side. Can be used properly. For example, the former is suitable for internal pressure filtration, particularly internal pressure cross-flow filtration, and is used for ultrapure water production, chemical liquid purification, and the like. The latter is suitable for external pressure filtration, especially external pressure total filtration, and is used for condensate and wastewater purification of nuclear power plants.

【0027】本発明の実施態様としては、中空糸膜をガ
ラス製、金属製、プラスチック製などのパイプに充填
し、中空糸膜の少なくとも一端を集束しウレタン系など
の接着剤で固定して中空糸膜モジュールとして用いる方
法が好ましいが、特に限定するものではなく、用途に応
じた公知の任意の方法で使用することができる。
According to an embodiment of the present invention, a hollow fiber membrane is filled in a pipe made of glass, metal, plastic or the like, and at least one end of the hollow fiber membrane is bundled and fixed with an adhesive such as a urethane-based hollow fiber. A method of using as a thread film module is preferable, but it is not particularly limited, and a known arbitrary method depending on the application can be used.

【0028】以下に実施例を示すが、本発明はこれに限
定されるものではない。
Examples will be shown below, but the present invention is not limited thereto.

【0029】[0029]

【実施例】本発明実施例においては、各性能について下
記のとおり評価した。
EXAMPLES In the examples of the present invention, each performance was evaluated as follows.

【0030】(1) 透水量 温度25℃、ろ過差圧=0.5kg/cm2 の条件で、
外圧全ろ過で純水を通水し、その透過水量を単位時間
(h)、単位面積(m2 )で換算して求めた値。 (2) 極限粘度 Jounal of Polymer Science
(A−1)第6巻、第147〜157(1968)に記
載されている測定法に準じてジメチルホルムアミドを溶
媒に使用し、30℃で測定した。
(1) Water permeation rate Under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a filtration differential pressure = 0.5 kg / cm 2 ,
A value obtained by passing pure water through external pressure total filtration and converting the amount of permeated water into a unit time (h) and a unit area (m 2 ). (2) Intrinsic Viscosity Journal of Polymer Science
(A-1) According to the measuring method described in Volume 6, 147 to 157 (1968), dimethylformamide was used as a solvent, and the measurement was performed at 30 ° C.

【0031】(3) 強力、伸度 TENSILON/RTM−100(東洋ボールドウィ
ン社製)を使用して、試料長50mm、引張り速度50
mm/分で、切断時の中空糸膜1本当たりの強力および
伸度を測定した。
(3) Strength and Elongation Using TENSILON / RTM-100 (manufactured by Toyo Baldwin Co., Ltd.), sample length 50 mm, pulling speed 50
The strength and elongation per hollow fiber membrane at the time of cutting were measured in mm / min.

【0032】(4) 収縮率(ΔS) 長さL0の中空糸膜を、非緊張下で85℃の水に1時間
浸漬した後の長さをL1とした時に、次式で表される値
である。
(4) Shrinkage rate (ΔS) A value expressed by the following equation, where L1 is the length of a hollow fiber membrane having a length L0 after being immersed in water at 85 ° C. for 1 hour without tension. Is.

【0033】 ΔS(%)={(L0−L1)/L0}×100 実施例1〜5 アクリロニトリルをDMSO中で重合して[η]=3.
2の重合体を得た。これを希釈して重合体濃度14重量
%の紡糸原液とした。次いで内径0.25mm、スリッ
ト幅0.1mmの芯鞘型中空糸用口金を用いて鞘部より
この紡糸原液を3.2g/分の速度で吐出し、芯部より
DMSO82重量%水溶液を凝固液として注入した。口
金温度は60℃で、吐出した糸条を一旦空気中(室温)
を150mm通過させた後、60℃のDMSO15重量
%水溶液からなる凝固浴中へ導いて凝固させ、40℃の
水中で洗浄した後80℃の水中で処理し巻き取った。得
られた中空糸膜は、外径487μm、内径360μm、
膜厚65μmで、膜構造は最外層に100〜300Aの
孔径の緻密層を持ち、膜内部に行くに従って孔径が大き
くなるが、1〜2μmまでの大きさであった。巨大マク
ロボイドは認められなかった。
ΔS (%) = {(L0-L1) / L0} × 100 Examples 1 to 5 Acrylonitrile was polymerized in DMSO to obtain [η] = 3.
A polymer of 2 was obtained. This was diluted to obtain a spinning dope having a polymer concentration of 14% by weight. Then, using a core-sheath type hollow fiber mouthpiece having an inner diameter of 0.25 mm and a slit width of 0.1 mm, this spinning stock solution was discharged from the sheath portion at a rate of 3.2 g / min, and a DMSO 82 wt% aqueous solution was coagulated from the core portion. Injected as. The spinneret temperature is 60 ° C, and the discharged yarn is once in air (room temperature)
Of 150% by weight of DMSO, the solution was introduced into a coagulation bath consisting of a 15% by weight DMSO aqueous solution at 60 ° C. for coagulation, washed in water at 40 ° C., treated in water at 80 ° C. and wound up. The obtained hollow fiber membrane had an outer diameter of 487 μm, an inner diameter of 360 μm,
The film thickness was 65 μm, and the film structure had a dense layer with a pore size of 100 to 300 A in the outermost layer, and the pore size increased toward the inside of the film, but the size was up to 1 to 2 μm. No giant macrovoids were found.

【0034】得られた中空糸膜2500本を1束にし
て、1300mmに切断した後、10重量%のドデシル
硫酸ソーダ(実施例1)、塩化ベンザルコニウム(実施
例2)、グリセリン(実施例3)、エチレングリコール
(実施例4)、プロピレングリコール(実施例5)各々
の水溶液(蒸留水使用)を調整し、内径45mm、長さ
1400mmのガラス管にそれぞれ1750mlを入れ
た中に浸漬した。これを、95℃の恒温水槽に投入して
5時間処理した後取り出した。
The 2500 hollow fiber membranes thus obtained were bundled and cut into 1300 mm, and then 10% by weight of sodium dodecyl sulfate (Example 1), benzalkonium chloride (Example 2) and glycerin (Example) 3), ethylene glycol (Example 4) and propylene glycol (Example 5) were each prepared as an aqueous solution (using distilled water) and immersed in a glass tube having an inner diameter of 45 mm and a length of 1400 mm containing 1750 ml. This was put into a constant temperature water bath at 95 ° C., treated for 5 hours, and then taken out.

【0035】得られた中空糸膜の膜構造は、最外層に1
00〜250Aの孔径の緻密層を持ち、膜内部に行くに
従って孔径が大きくなる傾斜型多孔質膜であった。この
時の中空糸膜の特性を表1に示した。
The membrane structure of the obtained hollow fiber membrane is 1 in the outermost layer.
It was a graded porous membrane having a dense layer with a pore size of 00 to 250 A and having a pore size increasing toward the inside of the membrane. The properties of the hollow fiber membrane at this time are shown in Table 1.

【0036】熱処理して得られたポリアクリロニトリル
中空糸膜の耐熱性を評価するため、水洗した後20cm
に切断した。該ポリアクリロニトリル中空糸膜20本で
ガラス管モジュールを作り、85℃の熱水で1時間処理
した後、透水量を測定した。同様にして2、3、4、5
回処理した時の透水量を測定した。
In order to evaluate the heat resistance of the polyacrylonitrile hollow fiber membrane obtained by heat treatment, 20 cm after washing with water
Disconnected. A glass tube module was made of 20 polyacrylonitrile hollow fiber membranes, treated with hot water at 85 ° C. for 1 hour, and then the water permeation amount was measured. Similarly, 2, 3, 4, 5
The amount of water permeation during the treatment was measured.

【0037】また、中空糸膜を30cmに切断し非緊張
下、85℃の熱水で5時間浸漬した後の収縮率を測定し
た。結果を表2に示した。
Further, the shrinkage rate was measured after the hollow fiber membrane was cut into 30 cm and immersed in hot water at 85 ° C. for 5 hours under no tension. The results are shown in Table 2.

【0038】熱処理後の透水量が大きく、耐熱性試験の
結果、いずれの場合も透水量の低下はほとんどなく、収
縮率も極めて小さいものであった。また、強伸度特性も
問題ないものであった。
The amount of water permeation after the heat treatment was large, and as a result of the heat resistance test, there was almost no decrease in the amount of water permeation and the shrinkage rate was extremely small. Further, the strength and elongation characteristics were also satisfactory.

【0039】実施例6〜8 実施例1〜5と同様にして得られた中空糸膜2500本
を1束にして、1300mmに切断した後、10重量%
のドデシル硫酸ソーダを調整し、内径45mm、長さ1
400mmのガラス管にそれぞれ1750mlを入れた
中に浸漬した。これを、70℃(実施例6)、80℃
(実施例7)、90℃(実施例8)の恒温水槽に投入し
て5時間処理した後取り出した。
Examples 6 to 8 2500 hollow fiber membranes obtained in the same manner as in Examples 1 to 5 were bundled and cut into 1300 mm, and then 10% by weight.
Adjust the sodium dodecyl sulphate of 45mm, inner diameter 45mm, length 1
The glass tube of 400 mm was immersed in 1750 ml of each. This, 70 ℃ (Example 6), 80 ℃
(Example 7) The sample was placed in a constant temperature water bath at 90 ° C (Example 8), treated for 5 hours, and then taken out.

【0040】この時の収縮率は、それぞれ3%、1%、
0%であり、いずれも極めて小さいことがわかった。
The shrinkage at this time is 3%, 1%,
It was 0%, and it was found that both were extremely small.

【0041】比較例1 実施例1の中で、95℃での熱処理液に蒸留水を用いた
以外は、まったく同様に処理した。この時の中空糸膜の
特性を表1に示した。得られたポリアクリロニトリル中
空糸膜を、実施例と同様に評価した。結果を表2に示し
た。
Comparative Example 1 The same treatment as in Example 1 was carried out except that distilled water was used as the heat treatment liquid at 95 ° C. The properties of the hollow fiber membrane at this time are shown in Table 1. The obtained polyacrylonitrile hollow fiber membrane was evaluated in the same manner as in Examples. The results are shown in Table 2.

【0042】耐熱性評価試験の結果、透水量の低下、収
縮率は小さいが、中空糸膜自体の透水量が極めて低い。
As a result of the heat resistance evaluation test, the water permeability decreased and the shrinkage rate was small, but the water permeability of the hollow fiber membrane itself was extremely low.

【0043】比較例2 95℃での熱処理を行わないで、実施例1と同様に耐熱
性を評価した。
Comparative Example 2 The heat resistance was evaluated in the same manner as in Example 1 without performing the heat treatment at 95 ° C.

【0044】結果を表2に示した。The results are shown in Table 2.

【0045】中空糸膜自体の透水量は比較的大きいが、
収縮率が極めて大きく、両端を接着してモジュール化す
るため評価中中空糸膜が、一部破断したものがあった。
The water permeability of the hollow fiber membrane itself is relatively large,
Since the shrinkage rate was extremely large and both ends were adhered to form a module, some hollow fiber membranes were broken during evaluation.

【0046】比較例3 実施例1〜5と同様にして得られた中空糸膜2500本
を1束にして、1300mmに切断した後、10重量%
のドデシル硫酸ソーダを調整し、内径45mm、長さ1
400mmのガラス管にそれぞれ1750mlを入れた
中に浸漬した。これを、50℃の恒温水槽に投入して5
時間処理した後取り出した。
Comparative Example 3 2500 hollow fiber membranes obtained in the same manner as in Examples 1 to 5 were bundled into a bundle, cut into 1300 mm, and then 10% by weight.
Adjust the sodium dodecyl sulphate of 45mm, inner diameter 45mm, length 1
The glass tube of 400 mm was immersed in 1750 ml of each. Put this in a constant temperature water bath at 50 ° C and
It was taken out after the time treatment.

【0047】この時の収縮率は、12.5%であり熱処
理の効果はほとんどなかった。
At this time, the shrinkage ratio was 12.5%, and the heat treatment had almost no effect.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明のポリアクリロニトリル中空糸膜
は、高温の被処理液を処理した場合でも中空糸膜の収縮
はなく、強度および透水量が低下しないため高温殺菌が
可能となりしかも、処理液の温度によらないで使用でき
ることから、多方面の用途に適用できる。また、一旦被
処理液を冷却する必要もないことから簡便に利用できか
つ、処理費用も安価になる。
EFFECT OF THE INVENTION The polyacrylonitrile hollow fiber membrane of the present invention does not shrink even when a high temperature liquid to be treated is treated, and strength and water permeation amount do not decrease, so high temperature sterilization becomes possible and the treatment liquid Since it can be used without depending on the temperature, it can be applied to various applications. Further, since it is not necessary to cool the liquid to be treated once, it can be easily used and the treatment cost is low.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一方の表層が500オングストローム以下
の孔径を有する緻密層からなり、該表層からもう一方の
表層にかけて孔径が大きくなる多孔質層を形成し、85
℃の熱水で処理した時の収縮率が10%以下であること
を特徴とするポリアクリロニトリル中空糸膜。
1. One surface layer is a dense layer having a pore size of 500 angstroms or less, and a porous layer having a larger pore size is formed from the surface layer to the other surface layer.
A polyacrylonitrile hollow fiber membrane having a shrinkage rate of 10% or less when treated with hot water at ℃.
【請求項2】該中空糸膜の外径が200〜1300μ
m、内径が100〜1000μm、膜厚が20〜300
μmの範囲であることを特徴とする請求項1記載のポリ
アクリロニトリル中空糸膜。
2. The hollow fiber membrane has an outer diameter of 200 to 1300 μm.
m, inner diameter 100 to 1000 μm, film thickness 20 to 300
The polyacrylonitrile hollow fiber membrane according to claim 1, which is in the range of μm.
【請求項3】透水量が0.04〜0.10m3 /m2
hである請求項1記載のポリアクリロニトリル中空糸
膜。
3. A water permeability of 0.04 to 0.10 m 3 / m 2 ·
The polyacrylonitrile hollow fiber membrane according to claim 1, which is h.
【請求項4】該中空糸膜が、実質上巨大空孔を含まない
ことを特徴とする請求項1記載のポリアクリロニトリル
中空糸膜。
4. The polyacrylonitrile hollow fiber membrane according to claim 1, wherein the hollow fiber membrane does not substantially contain giant pores.
【請求項5】85℃の熱水で処理した時の透水量の低下
が20%以下であることを特徴とするポリアクリニトリ
ル中空糸膜。
5. A polyacrylonitrile hollow fiber membrane having a decrease in water permeability of 20% or less when treated with hot water at 85 ° C.
【請求項6】極限粘度[η]が2.0以上の超高重合度
のアクリロニトリル重合体の有機溶媒溶液を用いて乾湿
式法により製糸したポリアクリニリトル中空糸膜を、界
面活性剤または2価以上のアルコールを含む、70℃以
上、110℃以下の水溶液で、熱処理することを特徴と
するポリアクリロニトリル中空糸膜の製造方法。
6. A polyacrylonitrile hollow fiber membrane prepared by a dry-wet method using an organic solvent solution of an acrylonitrile polymer having an intrinsic viscosity [η] of 2.0 or more and an ultrahigh degree of polymerization, and a surfactant or 2 A method for producing a polyacrylonitrile hollow fiber membrane, which comprises heat-treating with an aqueous solution containing a polyhydric alcohol or higher and having a temperature of 70 ° C. or higher and 110 ° C. or lower.
【請求項7】該熱処理を施すに際して、該中空糸膜が弛
緩状態であることを特徴とする請求項6記載のポリアク
リロニトリル中空糸膜の製造方法。
7. The method for producing a polyacrylonitrile hollow fiber membrane according to claim 6, wherein the hollow fiber membrane is in a relaxed state when the heat treatment is performed.
【請求項8】該中空糸膜の外径が200〜1300μ
m、内径が100〜1000μm、膜厚が20〜300
μmの範囲であることを特徴とする請求項6記載のポリ
アクリロニトリル中空糸膜の製造方法。
8. The outer diameter of the hollow fiber membrane is 200 to 1300 μm.
m, inner diameter 100 to 1000 μm, film thickness 20 to 300
The method for producing a polyacrylonitrile hollow fiber membrane according to claim 6, which is in the range of μm.
【請求項9】透水量が0.04〜0.10m3 /m2
hである請求項6記載のポリアクリロニトリル中空糸膜
の製造方法。
9. A water permeability of 0.04 to 0.10 m 3 / m 2 ·
The method for producing a polyacrylonitrile hollow fiber membrane according to claim 6, which is h.
【請求項10】該中空糸膜が、実質上巨大空孔を含まな
いことを特徴とする請求項6記載のポリアクリロニトリ
ル中空糸膜の製造方法。
10. The method for producing a polyacrylonitrile hollow fiber membrane according to claim 6, wherein the hollow fiber membrane does not substantially contain giant pores.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998058728A1 (en) * 1997-06-20 1998-12-30 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Polyacrylonitrile-base hollow-fiber filtration membrane
CN103877870A (en) * 2013-01-30 2014-06-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Total heat exchange membrane with antibacterial and mildewproof functions and total heat exchanger

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