JPH0817918B2 - 拡散透析方法 - Google Patents

拡散透析方法

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JPH0817918B2
JPH0817918B2 JP63294653A JP29465388A JPH0817918B2 JP H0817918 B2 JPH0817918 B2 JP H0817918B2 JP 63294653 A JP63294653 A JP 63294653A JP 29465388 A JP29465388 A JP 29465388A JP H0817918 B2 JPH0817918 B2 JP H0817918B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/20Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
    • C08J5/22Films, membranes or diaphragms
    • C08J5/2206Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
    • C08J5/2218Synthetic macromolecular compounds
    • C08J5/2231Synthetic macromolecular compounds based on macromolecular compounds obtained by reactions involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C08J5/2243Synthetic macromolecular compounds based on macromolecular compounds obtained by reactions involving unsaturated carbon-to-carbon bonds obtained by introduction of active groups capable of ion-exchange into compounds of the type C08J5/2231
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    • C08J2327/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/04Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08J2327/06Homopolymers or copolymers of vinyl chloride

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸と塩または中性水溶性化合物、水溶性高
分子化合物などの混合溶液から酸を選択的に分離する拡
散透析法に関する。
〔従来技術〕
従来、陰イオン交換膜を拡散透析隔膜として使用し
て、酸含有溶液から酸を選択的に分離する方法として、
例えば、特公昭36-19463号が知られている。これは、陰
イオン交換膜が水素イオンを他の陽イオンないし中性水
溶液化合物などに比べて選択的に良く透過させるという
性質を利用したものである。このような酸の拡散透析に
用いられる陰イオン交換膜としては、酸の透過速度が大
で且つ塩や中性水溶性化合物などの透過速度の小さいこ
とが望ましいのであるが、一般に酸の透過が大きければ
塩や中性水溶性化合物などの他の溶存物の透過も比較的
大である。これら欠点を補った方法として、特公昭54-1
7587号には、表面または表層部に複数個の反応性基を有
する化合物と反応させた陰イオン交換膜を拡散透析に用
いる酸の分離方法が示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記した特公昭54-17587号の拡散透析
法は、かなり有効であるが、陰イオン交換膜の表面処理
に有機化合物を取扱うために若干難しいところがあり、
また酸の分離性能においても一段の向上が望まれる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、上記した問題および要望に鑑み鋭意研
究の結果、表面を予め特定処理して得た改質陰イオン交
換膜を拡散透析に用いた結果、酸の拡散定数の低下がほ
とんどなく且つ塩、中性水溶性化合物などの拡散定数が
極めて小さくなることを見出し、本発明を提案するに至
ったものである。即ち、本発明はハロアルキル基を有す
る均質イオン交換膜母体の表面に電離性放射線を照射
し、次いで該イオン交換膜母体のハロアルキル基を陰イ
オン交換基に交換することにより、膜表層部に緻密な構
造を形成させた改質陰イオン交換膜を用いることを特徴
とする酸を選択的に分離する拡散透析方法である。
本発明における用いる改質陰イオン交換膜の製法を下
記する。ハロアルキル基を有する均質陰イオン交換膜母
体は、一般に予めハロアルキル基を有するモノマーを単
独の重合あるいはこれと共重合可能な他のモノマーとの
共重合を行う方法、またはハロアルキル基の導入に適し
たモノマーの重合体あるいはその共重合体に後処理によ
りハロアルキル基を導入する方法によって得られる実質
的に均一にハロアルキル基が分布する均質な樹脂(後述
する基材を用いる場合における該基材部分は除く)より
なる膜状母体である。前者の方法によって得られる代表
例は、ハロメチルスチレンの重合体あるいはこれとスチ
レンやジビニルベンゼンとの共重合体である。また、後
者の方法によって得られる代表例は、スチレン,ビニル
トルエンなどの重合体あるいはこれとジビニルベンゼン
やジビニルスルホンとの共重合体を、ルイス酸の存在下
にハロアルキルエーテル溶液によってハロアルキル化す
る方法、塩化水素およびアルデヒドによってハロアルキ
ル化する方法など通常のハロアルキル化、特にハロメチ
ル化して得られる。
さらに、ハロアルキル基を有する陰イオン交換膜母体
の製法について具体的に示すと、スチレン−ジビニルベ
ンゼンに適当な線状高分子を溶解させるか溶解させず
に、これをフイルム,布,網などの膜状基材に塗布ある
いは含浸させて重合後、常法によりハロアルキル化する
方法;スチレン−ジビニルベンゼンなどのモノマーに適
当な微粉状高分子化合物、例えばポリエチレン,ポリプ
ロピレン,ポリ塩化ビニル,弗素樹脂などを加えて懸濁
液とし、さらに必要に応じて線状高分子物を溶解したペ
ースト状混合物を基材へ塗布後に重合、あるいはそのま
ま塊状重合した後に切削、または二枚の平板間において
重合して膜状物を得た後、ハロアルキル基を導入する方
法;スチレン−ブタジエンのラテックスを膜状基材に付
着せしめて乾燥後に一部架橋せしめてハロアルキル化す
る方法など、従来の陰イオン交換膜における中間体の製
法が特に制限なく用いられる。また、例えばクロルメチ
ルスチレンなどのハロアルキルモノマーの線状重合体と
他の不活性な線状高分子を共通の溶媒に溶解してフイル
ム状にキャストした後、該溶媒を飛散させる方法、ハロ
アルキルモノマーを用いて前記したと同様にペースト状
混合物を調製して基材に塗布した後、重合する方法、塊
状重合した後に切削する方法、平板間で重合する方法、
あるいはフイルムに含浸重合する方法などが採用され
る。この場合、ハロアルキルモノマーに加えてジビニル
ベンゼン,ジビニルスルホン,ブタジエンなどの架橋剤
を併せ用いること、また共重合可能な他のモノマーを用
いてもよい。
本発明に用いる改質陰イオン交換膜は、上記した如き
ハロアルキル基を有するイオン交換膜母体の表面に予め
電離性放射線を照射して処理することが極めて重要であ
り、かくして得られた陰イオン交換膜を拡散透析に用い
ることにより、酸の拡散定数が大きく且つ塩、中性水溶
性化合物などの拡散定数の極めて小さな結果を得ること
ができる。即ち、本発明によれば、ハロアルキル基を有
するイオン交換膜母体の表面に電離性放射線を照射する
だけの簡便な方法により、得られた改質陰イオン交換膜
は拡散透析法において酸の拡散定数を未処理の膜と比べ
て、ほとんど低下させることなく、かつ塩,中性水溶性
化合物などの拡散定数を約1/10に低下させることができ
る。
上記した改質陰イオン交換膜の製造において用いられ
る電離性放射線としては、例えばプラズマ,紫外線,X
線,ガンマー線,電子線などの線源が挙げられるが、好
ましくはプラズマ,水銀ランプなどによる紫外線,電子
線などが簡便である。また、電離性放射線の照射は、雰
囲気として真空中,空気中,あるいは窒素,ヘリウム,
アルゴンなどの不活性気体中で実施してもよく、また連
線的でも間歇的に実施してもよい。かかる電離性放射線
の照射量が多過ぎる場合には、得られる陰イオン交換膜
の酸の拡散定数が多少減少する。したがって、電離性放
射線の照射量および照射時間は、線源およびその強度に
応じて、予め実験により得られる陰イオン交換膜の酸の
拡散定数の減少を勘案して決定すればよいが、一般に数
分〜数十分の照射時間で本発明の目的を達成することが
出来る。
次に、上記の電離性放射線を照射し処理されたハロア
ルキル基が残存するイオン交換膜母体に、陰イオン交換
基を導入することにより、目的とする改質陰イオン交換
膜を得ることが出来る。このような陰イオン交換基の導
入には、従来公知の陰イオン交換基が公知の方法を用い
て導入される。即ち、陰イオン交換基としては、例えば
-NH2,=NH,≡Nなどのアミノ基またはイミノ基,第四
級アンモニウム塩基のほか第三級スルホニウム塩基,第
四級ホスホニウム塩基,アルソニウム塩基,スチボニウ
ム塩基などが挙げられるが、水溶液において正の電荷を
有するものであれば特に制限されない。また、かかる陰
イオン交換基の導入は、例えばイオン交換膜母体をアン
モニアまたは第一級〜第三級アミンの水溶液に浸漬する
ことによって、アミノ基,イミノ基または第四級アンモ
ニウム塩基を導入し得るし、さらに前者に第四級化剤に
よって第四級アンモニウムにすることが出来る。同様
に、スルホニウム塩基の導入はイオン交換膜母体をトリ
フェニルホスフィンの溶液中に浸漬処理すればよく、ま
たスルホニウム塩基の場合は硫化メチルと反応させれば
容易に導入し得る。
本発明の拡散透析方法は、前記のようにして得られた
表面処理された改質陰イオン交換膜を用いて従来公知の
方法に従い容易に実施することができる。すなわち、表
面処理された改質陰イオン交換膜を隔膜とし、その一方
の側の膜面に被処理材としての酸と塩、中性有機物など
他の溶存物との混合溶液を接触させ、そして、他方の側
の膜面に水あるいは水素イオンの拡散を受け得る他の液
体を接触させればよい。
この場合、膜の両側の液体は静置させておくこともで
きるし、同方向あるいは逆方法に流動させることもでき
る。そして、このとき使用できる酸の種類としては、塩
酸,硫酸,リン酸,硝酸,ふっ酸,過塩素酸,ベンゼン
スルホン酸など、酸ならばどんなものでもよく、さらに
これらのうち2種以上の酸の混合物でもよい。分離すべ
き酸と混合している物質としては、食塩,塩化第一鉄,
塩化第二鉄,硫酸ナトリウム,硫酸第一鉄,硝酸マグネ
シウム,ベンゼンスルホン酸ソーダなどの有機,無機の
塩,アミノ酸等の両性化合物,アルコール,グリコー
ル,糖類など中性化合物,さらにでんぷんなどの高分子
化合物など水などに可溶性のもので、酸と共存できるも
のなら如何なるものでもよい。
〔作用〕
本発明の作用機構は未だ充分に明らかでないが、電離
性放射線の照射により陰イオン交換膜母体の極く薄い表
層部において、存在するハロアルキル基が分解するとと
もに一部が架橋して該表層部に緻密な構造が形成される
ものと推測される。即ち、緻密な構造の形成の機構は兎
も角、該緻密層は通常1μm乃至数μm程度が好適であ
る。この緻密層の厚みは、処理したイオン交換膜の表層
部を均一に削り取り、該膜の性能を測定し、本発明の特
性がなくなったときの膜の厚さを元の膜の厚さから差し
引くことによって、容易に測定することができる。上記
処理を施すことによって、得られる改質陰イオン交換膜
は、酸はよく透過するが、塩、中性水溶性化合物など
は、ほとんど透過しないという性質を示すものと考えら
れる。
〔効果〕
以上に説明したように、本発明によれば、酸の拡散定
数の低下がほとんどなく、塩、中性水溶性化合物などを
透過させない効果を容易に得ることが出来る。したがっ
て、かかる本発明の改質陰イオン交換膜を用いた酸の拡
散透析において、塩と酸、中性水溶性化合物との分離性
がよくなり、高純度酸の回収が可能となる。従って、工
業的には、本発明の方法を用いる拡散透析方法は、膜面
積の小さな小型のものを使用することが出来るため有利
である。
〔実施例〕
以下、本発明をさらに詳しく説明するために実施例を
挙げるが、本発明は下記の実施例の記載によって何ら限
定されるものではない。
なお、実施例において陰イオン交換膜の各性質は次の
如く測定した。
酸および塩の拡散定数Uは、4N-H2SO4と2N-MgSO4との
1:1混合溶液を有効面積Am2の陰イオン交換膜の片側に
おき、反対側に水をおき、両室の液を1500±100rpmの速
度で、25℃、2時間(透析時間t)はげしく撹拌したと
き;水側に移動したH2SO4とMgSO4のモル数(m)、両室
の酸と塩の濃度差ΔC(mol/l)から次式によって求め
た。
また、緻密な構造を有する表層部の厚さを測定するた
めには、処理したイオン交換膜を水平平滑なガラス板の
上におき、表層部を均一に鋭利な刀で削り、次いで膜の
性能を測定した。
この削ることによって、本発明で示したイオン交換膜
の性能がなくなったときの厚みを元の膜の厚みから差し
ひいて、緻密な構造を有する表層部の厚みδとした。
実施例1 ポリ塩化ビニル微粉末100部、ビニルベンジルクロラ
イド500部、純度50%のジビニルベンゼン70部およびベ
ンゾイルパーオキサイド10部からなる粘稠なペースト状
混合物をポリ塩化ビニル製布に脱気しながら均一に塗布
したのち、両面をセロファンで覆い、80℃で16時間重合
せしめて膜状の高分子物を得た。
この膜状の高分子に、20Wの低圧水銀ランプによって
紫外線をそれぞれ第1表に示す所定の時間で照射した。
次いで、これら膜状物をトリメチルアミン30%水溶液2
とメタノール1(容量比)の中で16時間浸漬して四級ア
ミノ化反応を行わしめた。
得られた各陰イオン交換膜について、拡散定数とその
比と緻密な表層部の厚みを測定した結果を第1表に示し
た。
この結果から、表面処理を施した膜は未処理膜に比べ
て酸の透過は、ほぼ同一であるのに塩の拡散は大幅に低
下していることが分る。
実施例2 実施例1で得た膜状高分子物に3KWの高圧水銀ランプ
により紫外線をそれぞれ第2表に示す所定の時間で照射
した。
次いで、実施例1と同一条件にて四級アミノ化反応を
行った。得られた陰イオン交換膜について、その拡散定
数とその比を測定した結果は第2表に示すとおりであっ
た。
実施例3 実施例1において、紫外線照射の代りに100Wのプラズ
マ処理を1.0Torr(空気)にて、第3表に示す所定の時
間で行った。それ以外は実施例1と同様に行ない得られ
た陰イオン交換膜について、その測定結果を第3表に示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハロアルキル基を有する均質イオン交換膜
    母体の表面に電離性放射線を照射し、次いで該イオン交
    換膜母体のハロアルキル基を陰イオン交換基に交換する
    ことにより、膜表層部に緻密な構造を形成させた改質陰
    イオン交換膜を用いることを特徴とする酸を選択的に分
    離する拡散透析方法。
JP63294653A 1988-11-24 1988-11-24 拡散透析方法 Expired - Lifetime JPH0817918B2 (ja)

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EP0375096A2 (en) 1990-06-27
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EP0375096A3 (en) 1991-01-23
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