JPH1087854A - Bipolar film - Google Patents

Bipolar film

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JPH1087854A
JPH1087854A JP24607196A JP24607196A JPH1087854A JP H1087854 A JPH1087854 A JP H1087854A JP 24607196 A JP24607196 A JP 24607196A JP 24607196 A JP24607196 A JP 24607196A JP H1087854 A JPH1087854 A JP H1087854A
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JP
Japan
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intermediate layer
layer
resin
fine particles
anion exchange
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JP24607196A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Yamamura
晃一 山村
Saburo Okamoto
三郎 岡本
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain bipolar film having a high mechanical strength and exhibiting a low water dissociation voltage and a high current efficiency at a high current density by using a specific intermediate layer in forming a bipolar film having an intermediate layer sandwiched between an anion-exchange layer and a cation-exchange layer. SOLUTION: This bipolar film has an anion-exchange layer, an intermediate layer, and a cation-exchange layer formed in this order, and the intermediate layer contains fine metal oxide particles, fine anion-exchange resin particles, and a resin having no ion-exchange group. An oxide of group IVA metal (e.g. titanium oxide or zirconium oxide) is suitably used as a typical example of the metal oxide. A sintered oxide is pref. This film is obtd. by dispersing the fine metal oxide particles, the fine anion-exchange resin particles, and the resin having no ion-exchange group in a solvent, applying the resultant dispersion to an anion-exchange film, drying the applied dispersion to form an intermediate layer, and forming a cation-exchange layer on the intermediate layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水を分解して水素
イオンと水酸イオンを生成し、中性塩から酸或は塩基を
製造するために用いられるバイポーラ膜に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bipolar membrane used for producing hydrogen or hydroxyl ions by decomposing water to produce an acid or a base from a neutral salt.

【0002】[0002]

【従来の技術】バイポーラ膜に関する提案は、V.J.
Frillete(J.Phys.Chem.60,4
35(1956))の報告以来、過去30年以上にわた
って数多くなされている。例えば、アニオン交換膜とカ
チオン交換膜をイオン交換性接着材で接合したもの(特
公昭34−3961号公報)、アニオン交換膜とカチオ
ン交換膜を微粉の強塩基性のアニオン交換樹脂、あるい
は強酸性のカチオン交換樹脂と熱可塑性樹脂のペースト
性混合物を塗布し、圧着させたもの(特公昭35−14
531号公報)、カチオン交換膜に部分重合したビニル
ピリジンとエポキシ樹脂との混合物を塗布し、その硬化
中に放射線照射をおこなったもの(特公昭38−166
38号公報)等がある。しかし、これらのバイポーラ膜
は、低い電流密度でありながら、膜の水解離の電圧が高
く、工業上魅力のないものであった。
2. Description of the Related Art A proposal for a bipolar film is disclosed in V.S. J.
Frillet (J. Phys. Chem. 60, 4)
35 (1956)), many have been made over the past 30 years. For example, an anion exchange membrane and a cation exchange membrane bonded with an ion exchange adhesive (Japanese Patent Publication No. 34-3961), an anion exchange membrane and a cation exchange membrane are formed of a finely powdered strong basic anion exchange resin, or a strongly acidic A paste-like mixture of a cation exchange resin and a thermoplastic resin is coated and pressed (Japanese Patent Publication No. 35-14 / 1978).
No. 531), a mixture obtained by applying a mixture of partially polymerized vinyl pyridine and an epoxy resin to a cation exchange membrane and irradiating the mixture during curing (Japanese Patent Publication No. 38-166).
No. 38). However, these bipolar membranes, although having a low current density, have a high water dissociation voltage and are not industrially attractive.

【0003】また、単一シートの片側からアニオン透過
性もしくは、カチオン透過性を付与し、もう片側から、
その反対電荷のイオン透過性を付与したバイポーラ膜
(特公昭60−31860号公報)、イオン交換基導入
に適した官能基を有する高分子膜状物を被覆フィルムで
覆い、一体物をスルホン化処理したのち、被覆フィルム
を剥離した後に、その剥離した面にアニオン交換基を導
入したバイポーラ膜の製造方法(特公平1−14251
号公報)等、の提案がある。しかしながら、これらは、
交換基導入時の反応制御が難しく、工業規模の大きな膜
の製造が困難であったり、高い電流効率を得られないこ
とがあり、工業的に有用なものとはいえない。
Further, an anion permeability or a cation permeability is provided from one side of a single sheet, and from the other side,
A bipolar membrane having the opposite charge of ion permeability (Japanese Patent Publication No. 60-31860), a polymer film having a functional group suitable for introducing an ion-exchange group is covered with a coating film, and the monolith is subjected to a sulfonation treatment. Then, after the coating film was peeled off, a method for producing a bipolar membrane having an anion exchange group introduced into the peeled surface (Japanese Patent Publication No. 14251/1991)
Publication). However, these are
It is difficult to control the reaction at the time of introducing the exchange group, it is difficult to produce a large-scale membrane on an industrial scale, or high current efficiency cannot be obtained.

【0004】一方、バイポーラ膜製造に有用なラミネー
ト構造体で、マトリックスポリマーとその中に分散した
イオン交換樹脂が反対の電荷をもつ界面層(中間層)か
らなるバイポーラ膜(特開昭60−210638号公
報)があるが、膜の水解離の電圧は比較的低いものの、
未だ十分なものとは言えない。さらに、四級アミン基及
び非四級アミン基を含有するマトリックスポリマー中に
微細なカチオン交換樹脂粒子を分散して含む界面層(中
間層)からなるバイポーラ膜(特公表平1−50267
3号公報、米国特許4766161号明細書)などがあ
る。これは、低い水解離電圧電を示すが、非常に微細な
イオン交換樹脂を用いることや、アニオン層形成時のゲ
ル化と乾燥工程の制御が難しく製造が容易でない。更
に、ポリマーを溶媒に溶解し、流延、乾燥して膜を得る
ため、塊状重合して得たものにくらべ、製造上難しく機
械的強度に劣る等の欠点があった。
On the other hand, a laminate structure useful for the production of a bipolar membrane is a bipolar membrane comprising an interface layer (intermediate layer) having a matrix polymer and an ion-exchange resin dispersed therein having opposite charges (JP-A-60-210638). Although the voltage of water dissociation of the membrane is relatively low,
Not enough yet. Further, a bipolar membrane (intermediate layer) comprising an interface layer (intermediate layer) containing fine cation exchange resin particles dispersed in a matrix polymer containing a quaternary amine group and a non-quaternary amine group (Japanese Patent Publication No. 1-50267)
No. 3 and U.S. Pat. No. 4,766,161). Although this shows a low water dissociation voltage, it is difficult to use a very fine ion-exchange resin, and it is difficult to control the gelling and drying steps when forming the anion layer, and it is not easy to manufacture. Furthermore, since a polymer is dissolved in a solvent, cast and dried to obtain a film, it has a drawback that it is difficult to manufacture and has poor mechanical strength as compared with a product obtained by bulk polymerization.

【0005】さらに、バイポーラ膜の高い電気抵抗を下
げる目的で、無機物を利用したものがある。アニオン交
換膜、もしくは、カチオン交換膜を酸化状態の陽イオン
水溶液に浸漬し、アルカリ性水溶液で処理後、二枚の膜
を加温加圧して接合したバイポーラ膜(特表平3−50
5894号公報)、重金属イオンを膜内に存在させたア
ニオン交換膜の表面にカチオン交換基のポリマーの皮膜
を形成したバイポーラ膜(特開平4−63292号公
報)、カチオン交換膜に鉄を含浸した後アニオン交換樹
脂を表面にコーティングしたもの(特開平4−2285
91号公報)等がある。これらの無機物を利用した膜
は、アニオン交換膜とカチオン交換膜との接合体構造で
中間層構造を持たず、無機物を導入した効果は有るもの
の、バイポーラ膜の水解離電圧は、十分に低いものが得
られないという欠点があり、さらに、透析ストッップ時
に十分に水で酸・アルカリを洗浄しないと、再スタート
時に電圧が上昇する欠点があった。また、アニオン交換
膜とカチオン交換膜の間に、金属の水酸化物または酸化
物の難水溶性物を介在させた密接対置型の水スプリッタ
ーシステム(特開平2−131125号公報)がある
が、密接対置しただけでは水解離電圧が高く、かつ、界
面に水の厚い層が形成されやすく水解離電圧が非常に高
くなる欠点があった。
Further, there is a device using an inorganic material for the purpose of lowering the high electric resistance of the bipolar film. An anion exchange membrane or a cation exchange membrane is immersed in an aqueous cation solution in an oxidized state, treated with an alkaline aqueous solution, and then heated and pressurized to join the two membranes.
No. 5894), a bipolar membrane having a polymer film of a cation exchange group formed on the surface of an anion exchange membrane in which heavy metal ions are present in the membrane (JP-A-4-63292), and a cation exchange membrane impregnated with iron. After coating the surface with an anion exchange resin (JP-A-4-2285)
No. 91). Membranes using these inorganic substances have a junction structure of an anion exchange membrane and a cation exchange membrane, do not have an intermediate layer structure, and have the effect of introducing inorganic substances, but the water dissociation voltage of the bipolar membrane is sufficiently low. However, if the acid / alkali is not sufficiently washed with water at the time of the dialysis stop, the voltage increases at the time of restart. In addition, there is a closely opposed water splitter system (JP-A-2-131125) in which a metal hydroxide or a poorly water-soluble oxide is interposed between an anion exchange membrane and a cation exchange membrane. The water dissociation voltage is high only when they are closely placed, and a thick layer of water is easily formed at the interface, and the water dissociation voltage is extremely high.

【0006】また、無機イオン交換体をアニオン交換膜
とカチオン交換膜の界面に存在させたもの(特開平6−
172557号公報、特開平6−172558号公報、
特開平6−263896号公報、欧州特許EP0600
470号明細書、特開平7−11021号公報)があ
る。このような無機イオン交換体を用いたものは、前述
の酸化状態の陽イオン水溶液に浸漬しアルカリ性水溶液
で処理したものより安定なものの、使用している公知の
無機イオン交換体自身が強酸、強アルカリ性の条件下で
は溶解しやすく、バイポーラ膜の透析性能の安定性に欠
ける問題があった。この欠点については、(特開平7−
258878号公報、特開平7−222915号公報)
に開示されるように、長期にわたり安定な性能を示した
り、運転の休止を経ても安定な性能を示すには、これら
の無機イオン交換体を運転中や休止時に再形成する処理
が必要であり、製品への処理剤の混入など、工業上制約
の多いものであった。
Further, an inorganic ion exchanger which is present at the interface between an anion exchange membrane and a cation exchange membrane (Japanese Patent Laid-Open No.
172557, JP-A-6-172558,
JP-A-6-263896, European Patent EP0600
470, JP-A-7-11021). Those using such an inorganic ion exchanger are more stable than those immersed in the cation aqueous solution in the above-mentioned oxidation state and treated with an alkaline aqueous solution, but the known inorganic ion exchanger itself used is a strong acid or strong acid. There is a problem that the dialysis performance of the bipolar membrane is lacking because it is easily dissolved under alkaline conditions. Regarding this drawback, see (
No. 258878, JP-A-7-222915)
As disclosed in, in order to exhibit stable performance over a long period of time, or to exhibit stable performance even after suspension of operation, a process of reforming these inorganic ion exchangers during operation or at rest is necessary. However, there are many industrial restrictions such as mixing of processing agents into products.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、良好な機械
的強度、高電流密度での低水解離電圧、高電流効率を示
すバイポーラ膜を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a bipolar membrane exhibiting good mechanical strength, low water dissociation voltage at high current density, and high current efficiency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、上記の課題は、アニオン交換層とカチオン交換層
の間に中間層を有するバイポーラ膜において、該中間層
が、金属酸化物の微粒子及びアニオン交換基を含む樹脂
の微粒子及びイオン交換基を有しない樹脂を含む構造を
有することを特徴とするバイポーラ膜によって解決でき
ることを見出した。この理由は、明らかではないが、金
属酸化物の微粒子とアニオン交換基を含む樹脂の微粒子
を含む中間層を有することで、水解離の場がこの層内で
形成されるからであると考えられる。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above-mentioned problem has occurred in a bipolar membrane having an intermediate layer between an anion exchange layer and a cation exchange layer. It has been found that the problem can be solved by a bipolar membrane characterized by having a structure containing fine particles of the above and fine particles of a resin containing an anion exchange group and a resin having no ion exchange group. Although the reason is not clear, it is considered that the presence of the intermediate layer containing the fine particles of the metal oxide and the fine particles of the resin containing the anion exchange group causes a water dissociation field to be formed in this layer. .

【0009】即ち、本発明は下記の通りである。 (1)アニオン交換層、中間層、カチオン交換層を順次
有するバイポーラ膜であって、該中間層が、金属酸化物
の微粒子及びアニオン交換基を含む樹脂の微粒子及びイ
オン交換基を有しない樹脂を有するバイポーラ膜。 (2)金属酸化物の微粒子が、IVA族から選ばれた少
なくとも一種の金属の酸化物を含む微粒子である上記
(1)記載のバイポーラ膜。
That is, the present invention is as follows. (1) A bipolar membrane having an anion exchange layer, an intermediate layer, and a cation exchange layer in order, wherein the intermediate layer is made of a metal oxide fine particle, a resin fine particle containing an anion exchange group, and a resin having no ion exchange group. Having a bipolar membrane. (2) The bipolar film according to the above (1), wherein the metal oxide fine particles are fine particles containing an oxide of at least one metal selected from Group IVA.

【0010】本発明でいう中間層とは、図1における2
に示すように、アニオン交換層1とカチオン交換層3の
間に位置する層のことであり、膜の電位を極端に損なわ
ない範囲において付加的に他の層などを設けたり、この
中間層を多層化しても構わない。この中間層の厚みは、
数μm〜数百μmである。また、図1に示すようなバイ
ポーラ膜の厚みとしては、数十μm〜数mm程度であ
る。
[0010] The intermediate layer referred to in the present invention is defined as 2 in FIG.
As shown in the figure, it is a layer located between the anion exchange layer 1 and the cation exchange layer 3, and another layer or the like is additionally provided as long as the potential of the membrane is not extremely impaired. Multiple layers may be used. The thickness of this intermediate layer is
It is several μm to several hundred μm. The thickness of the bipolar film as shown in FIG. 1 is about several tens μm to several mm.

【0011】本発明でいう金属酸化物は、イオン交換特
性を持つことで知られている含水酸化物や酸性塩型など
の無機イオン交換体ではない。公知の含水酸化物や酸性
塩型の無機イオン交換体は、強酸、強アルカリの条件下
で安定なものでなく、バイポーラ膜の透析性能の安定性
に欠けるからである。本発明でいう金属酸化物は、例え
ば、金属塩や金属水酸化物などの焼成などの熱処理によ
って耐酸、耐アルカリ性の向上した公知のものを言い、
典型的な例として酸化チタン、酸化ジルコニウム等とい
ったIVA族の金属酸化物が好ましく用いられる。焼結
した酸化物等は強度的にも、薬品耐性にも有利であり、
好ましい。なお、これらの酸化物を二種以上含有しても
よく、さらには、他の成分元素を含んでもよい。
The metal oxide referred to in the present invention is not an inorganic ion exchanger such as a hydrated oxide or an acidic salt type which is known to have ion exchange properties. This is because known hydrated oxides and acidic salt type inorganic ion exchangers are not stable under the conditions of strong acids and strong alkalis and lack the stability of the dialysis performance of the bipolar membrane. The metal oxide referred to in the present invention is, for example, a known oxide having improved acid resistance and alkali resistance by heat treatment such as baking of a metal salt or a metal hydroxide,
As a typical example, Group IVA metal oxides such as titanium oxide and zirconium oxide are preferably used. Sintered oxides etc. are also advantageous in terms of strength and chemical resistance,
preferable. Note that two or more of these oxides may be contained, and further, other component elements may be contained.

【0012】この金属酸化物の微粒子の形状は、一次粒
子径が小さく比表面積を大きくとれるものが有効であ
る。一次粒子径は0.02μm〜0.5μm程度であ
り、これらの微粒子は、通常凝集して、一次粒子径に比
較し、より大きな平均粒子径を有する凝集粒子となる。
ハンドリングする時の凝集粒子の平均粒子径が0.5μ
m〜10μmの微粒子が好ましい。平均粒子径はあまり
に大きすぎると中間層を層形成する際、均一なものが得
られにくい上、水解離の電圧が高くなる傾向があり、ま
た、小さすぎるとハンドリングが非常に煩雑になって、
工業規模での適用に問題が生じる場合がある。
As the shape of the metal oxide fine particles, those having a small primary particle diameter and a large specific surface area are effective. The primary particle diameter is about 0.02 μm to 0.5 μm, and these fine particles usually aggregate to form aggregated particles having a larger average particle diameter than the primary particle diameter.
The average particle diameter of the aggregated particles when handling is 0.5μ
Fine particles of m to 10 μm are preferred. When the average particle size is too large, when forming the intermediate layer, uniform ones are difficult to obtain, and the voltage of water dissociation tends to be high, and when too small, handling becomes very complicated,
Problems may arise with application on an industrial scale.

【0013】金属酸化物の微粒子の単位重量あたりの表
面積(比表面積)は、できる限り大きいほうが水解離の
電圧を低くできるので好ましい。好ましくは3m2/g
以上、より好ましくは5m2/g以上である。しかし、
強度や構造的な制約上、その比表面積は決まってくるの
でこの面からの制限があり、比表面積の最大値は、25
0m2/g程度である。このような金属酸化物の微粒子
は、市販されており、容易に入手できる。
The surface area per unit weight (specific surface area) of the metal oxide fine particles is preferably as large as possible because the voltage of water dissociation can be reduced. Preferably 3 m 2 / g
It is more preferably at least 5 m 2 / g. But,
Since the specific surface area is determined due to strength and structural restrictions, the specific surface area is limited, and the maximum value of the specific surface area is 25%.
It is about 0 m 2 / g. Such metal oxide fine particles are commercially available and can be easily obtained.

【0014】以上述べたように、金属酸化物の微粒子
は、特定の比表面積、平均粒子径を有することが好まし
く、それにより低い水解離電圧で酸と塩基とを分離する
ことができる。本発明でいうアニオン交換基を含む樹脂
の微粒子とは、市販のイオン交換樹脂のような大きな粒
径のものではなく、乳化重合などで得られる微細な粒径
の比表面積の大きな、アニオン交換基を含む樹脂の微粒
子である。このアニオン交換基を含む樹脂の微粒子の形
状は、一次粒子径が小さく比表面積を大きくとれるもの
が有効である。一次粒子径は0.01μm〜0.3μm
程度であり、これらの微粒子は、通常凝集して、一次粒
子径に比較し、より大きな平均粒子径を有する凝集粒子
となる。ハンドリングする時の凝集粒子の平均粒子径が
0.5μm〜10μmの微粒子が好ましい。平均粒子径
はあまり大きすぎると中間層を層形成する際、均一なも
のが得られにくい上、水解離の電圧が高くなる傾向があ
り、また、小さすぎるとハンドリングが非常に煩雑にな
り、工業規模での適用に問題が生じる場合がある。
As described above, the metal oxide fine particles preferably have a specific specific surface area and an average particle diameter, whereby the acid and the base can be separated with a low water dissociation voltage. The fine particles of a resin containing an anion exchange group referred to in the present invention are not particles having a large particle size such as commercially available ion exchange resins, but have a large specific surface area having a small particle size obtained by emulsion polymerization or the like. Resin fine particles containing As the shape of the fine particles of the resin containing an anion exchange group, those having a small primary particle diameter and a large specific surface area are effective. Primary particle size is 0.01 μm to 0.3 μm
These fine particles are usually aggregated into aggregated particles having a larger average particle size than the primary particle size. Fine particles having an average particle diameter of 0.5 μm to 10 μm at the time of handling are preferable. If the average particle size is too large, it is difficult to obtain a uniform layer when forming the intermediate layer, and the voltage of water dissociation tends to be high.If the average particle size is too small, handling becomes very complicated, and industrial Problems can arise with application on a scale.

【0015】アニオン交換基を含む樹脂の微粒子として
は、四級化ポリビニルピリジン、四級化ポリビニルイミ
ダゾール、四級化ポリビニルベンジルクロリドおよびこ
れらとジビニルベンゼンとの共重合体や含フッソ系アニ
オン交換樹脂などを含むものなどである。アニオン交換
基を含む樹脂の微粒子の単位重量あたりの表面積(比表
面積)は、できる限り大きいことが好ましく、1m2
g以上であれば水解離の電圧を低くできるので好まし
い。しかし、構造的な制約上、その比表面積は決まって
くるのでこの面からの制限があり、比表面積の最大値
は、250m2/g程度である。このようなアニオン交
換基を含む樹脂の微粒子は、乳化重合などで容易に製造
できる。
Examples of fine particles of a resin containing an anion exchange group include quaternized polyvinyl pyridine, quaternized polyvinyl imidazole, quaternized polyvinyl benzyl chloride, copolymers of these with divinyl benzene, and fluorine-containing anion exchange resins. And the like. The surface area (specific surface area) per unit weight of the fine particles of the resin containing an anion exchange group is preferably as large as possible, preferably 1 m 2 /
It is preferable that the amount is equal to or more than g, since the voltage of water dissociation can be lowered. However, the specific surface area is determined due to structural restrictions, so there is a restriction from this aspect. The maximum value of the specific surface area is about 250 m 2 / g. Such fine particles of a resin containing an anion exchange group can be easily produced by emulsion polymerization or the like.

【0016】アニオン交換基を含む樹脂の微粒子のイオ
ン交換容量としては、樹脂の単位重量あたり2.0me
q/g〜5.5meq/gが好ましい。交換容量が低す
ぎると水解電圧が高くなるので、交換容量は高いほうが
好ましいが、添加剤や共重合するモノマー組成などによ
りその上限が制約される。アニオン交換基を含む樹脂の
微粒子としては、中間層の電気抵抗や安定性や機械的強
度の点から架橋構造にすることが好ましい。この架橋構
造は、三次元架橋が好ましく、上記微粒子を形成するモ
ノマーとしてビニル基を二個以上持った架橋剤が好んで
用いられる。
The ion exchange capacity of the fine resin particles containing anion exchange groups is 2.0 me per unit weight of the resin.
q / g to 5.5 meq / g is preferred. If the exchange capacity is too low, the water splitting voltage becomes high, so the exchange capacity is preferably high, but the upper limit is restricted by the additives and the monomer composition to be copolymerized. The fine particles of the resin containing an anion exchange group preferably have a crosslinked structure in view of the electric resistance, stability and mechanical strength of the intermediate layer. This cross-linked structure is preferably three-dimensional cross-linked, and a cross-linking agent having two or more vinyl groups is preferably used as a monomer for forming the fine particles.

【0017】架橋剤としては、m−、p−、o−、ジビ
ニルベンゼン、ジビニルスルホン、ブタジエン、クロロ
プレン、トリビニルベンゼン類、ジビニルナフタリン、
トリビニルナフタリン等のポリビニル化合物が挙げられ
る。また、その他の架橋剤として、ポリアミン架橋も利
用できる。ポリアミン架橋剤としては、公知のジアミン
やポリアミン、例えば、N,N−ジメチルプロパンジア
ミン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサンジア
ミンなどが使用できる。
Examples of the crosslinking agent include m-, p-, o-, divinylbenzene, divinylsulfone, butadiene, chloroprene, trivinylbenzenes, divinylnaphthalene,
Examples include polyvinyl compounds such as trivinylnaphthalene. Further, as another crosslinking agent, polyamine crosslinking can also be used. As the polyamine crosslinking agent, known diamines and polyamines, for example, N, N-dimethylpropanediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylhexanediamine and the like can be used.

【0018】また、これらアニオン交換基を含む樹脂の
微粒子中には、可塑剤や線状高分子などの付加物質を含
有しても構わない。この微粒子の架橋の程度としては、
ジビニルベンゼンなどの架橋剤が他のモノマーに対して
1部〜50部程度、好ましくは、5部〜40部程度、含
まれることが好ましい。機械的強度アップのために、架
橋剤を加えることが好ましいが、40部以上加えると、
水解離電圧が高くなる等の不都合が生じることがある。
The resin fine particles containing an anion exchange group may contain additional substances such as a plasticizer and a linear polymer. As the degree of crosslinking of the fine particles,
It is preferable that about 1 part to 50 parts, preferably about 5 parts to 40 parts, of a crosslinking agent such as divinylbenzene is contained with respect to other monomers. To increase the mechanical strength, it is preferable to add a cross-linking agent.
Problems such as an increased water dissociation voltage may occur.

【0019】また、前記の金属酸化物の微粒子とアニオ
ン交換基を含む樹脂の微粒子の重量組成比は、これらの
微粒子同士の接触界面が大きくなるような組成範囲がよ
く、重量比で1:9〜9:1が好ましい。より好ましく
は、4:6〜8:2である。上記の組成範囲を外れると
水解離の電圧が高くなる等の不都合が生じることがあ
る。この組成比は、金属酸化物の微粒子およびアニオン
交換基を含む樹脂の微粒子の形態によって最適な範囲が
あるが、一般的には上記範囲が好ましい。
The weight composition ratio of the fine particles of the metal oxide to the fine particles of the resin containing an anion exchange group is preferably such that the contact interface between the fine particles is large, and the weight ratio is 1: 9. ~ 9: 1 is preferred. More preferably, the ratio is 4: 6 to 8: 2. When the composition is out of the above-mentioned composition range, a disadvantage such as an increase in the voltage of water dissociation may occur. This composition ratio has an optimum range depending on the form of the fine particles of the metal oxide and the fine particles of the resin containing an anion exchange group, but generally the above range is preferable.

【0020】イオン交換基を有しない樹脂とは、中間層
内に上記の金属酸化物の微粒子とアニオン交換基を含む
樹脂の微粒子を分散させるものであり、このイオン交換
基を有しない樹脂の素材としては、耐薬品性に優れたも
のが好んで用いられ、ポリスチレン、ポリスルホン、ス
チレンブタジエンゴム、水添スチレンブタジエンゴム、
ニトリルブタジエンゴム、塩素化ポリエチレン樹脂など
公知の耐薬品性の樹脂やエラストマーが使用できる。こ
れらの樹脂の内、理由は明らかでないが、特にポリスチ
レン、ポリスルホン、塩素化ポリエチレンなどが良い。
The resin having no ion-exchange group means that the above-mentioned metal oxide fine particles and resin fine particles containing an anion-exchange group are dispersed in an intermediate layer. As for those having excellent chemical resistance, polystyrene, polysulfone, styrene butadiene rubber, hydrogenated styrene butadiene rubber,
Known chemical resistant resins and elastomers such as nitrile butadiene rubber and chlorinated polyethylene resin can be used. Of these resins, although the reason is not clear, polystyrene, polysulfone, chlorinated polyethylene and the like are particularly preferable.

【0021】また、イオン交換基を有しない樹脂は、金
属酸化物の微粒子とアニオン交換基を含む樹脂の微粒子
を十分に分散させ、かつ、中間層構造を強固にし、アニ
オン交換層やカチオン交換層の電場での貫入を防ぐ為に
必要であると考えられるもので、中間層の単位重量あた
り、1%〜45%であれば良い。このイオン交換基を有
しない樹脂が少なすぎると、上記の金属酸化物の微粒子
やアニオン交換基を含む微粒子の層が剥離し易くなり膜
性能の安定性上問題が生じる場合があり、逆に、多すぎ
ると、樹脂中に上記の微粒子が点在した形となり膜の電
位の上昇をまねく傾向がある。これは、微粒子間の接触
面積が減少し、水解離の場及び生成したプロトンや水酸
イオンの移動する場として機能しにくくなるからである
と考えられる。
The resin having no ion-exchange group can sufficiently disperse the fine particles of the metal oxide and the fine particles of the resin containing the anion-exchange group, and can strengthen the structure of the intermediate layer. It is considered necessary to prevent penetration by an electric field of 1% to 45% per unit weight of the intermediate layer. If the amount of the resin having no ion-exchange group is too small, the layer of the metal oxide fine particles or the fine particles containing an anion exchange group may be easily peeled off, which may cause a problem in the stability of the membrane performance. If the amount is too large, the fine particles are scattered in the resin, which tends to increase the potential of the membrane. It is considered that this is because the contact area between the fine particles is reduced, and it becomes difficult to function as a water dissociation field and a generated proton and hydroxyl ion transfer field.

【0022】本発明は、アニオン交換層とカチオン交換
層の間に、上記の金属酸化物の微粒子とアニオン交換基
を含む樹脂の微粒子とイオン交換基を有しない樹脂より
なる中間層の構造によって、効率のよい水解離がなされ
ることに基づくものであって、新規な構造を有するバイ
ポーラ膜を提供するものである。本発明において、バイ
ポーラ膜の中間層での水の解離は、中間層内部の金属酸
化物の微粒子表面、アニオン交換基を含む樹脂の微粒子
の表面、これらの界面、あるいは、アニオン交換層やカ
チオン交換層と中間層の接合界面であるかは明確ではな
い。しかし、金属酸化物の微粒子の表面とこれに接する
アニオン交換基を含む樹脂の微粒子のアニオン交換基と
の距離、位置関係、交換基密度、固定電荷に水和する水
分子などに、水解離の性能が影響されると考えられ、中
間層の内部構造の設計が極めて重要である。
According to the present invention, there is provided an intermediate layer comprising a metal oxide fine particle, a resin fine particle containing an anion exchange group, and a resin having no ion exchange group between the anion exchange layer and the cation exchange layer. An object of the present invention is to provide a bipolar membrane having a novel structure based on efficient water dissociation. In the present invention, the dissociation of water in the intermediate layer of the bipolar membrane is caused by the surface of the metal oxide fine particles inside the intermediate layer, the surface of the resin fine particles containing an anion exchange group, their interface, or the anion exchange layer or the cation exchange layer. It is not clear whether it is a bonding interface between the layer and the intermediate layer. However, the distance, positional relationship, exchange group density, water molecules that hydrate to fixed charges, etc., between the surface of the metal oxide fine particles and the anion exchange group of the resin fine particles containing an anion exchange group in contact with it, Performance is believed to be affected and the design of the internal structure of the middle layer is very important.

【0023】本発明者らの検討結果によれば、理由は明
かではないが、以下に説明する構造の中間層が特に優れ
た性能を発揮することが判明した。すなわち、(1)金
属酸化物の微粒子が適度な比表面積を持ち、アニオン交
換基を含む樹脂の微粒子との接触面積が大きくなってい
ること、(2)金属酸化物の微粒子とアニオン交換基を
含む樹脂の微粒子とイオン交換基を含まない樹脂が一種
のモザイク構造をなし、解離した水素イオンと水酸イオ
ンが再結合せずに、それぞれ、カチオン層とアニオン層
に到達できるようになっていること、等である。
According to the results of the study by the present inventors, although the reason is not clear, it has been found that the intermediate layer having the structure described below exhibits particularly excellent performance. That is, (1) the metal oxide fine particles have an appropriate specific surface area and the contact area with the resin fine particles containing an anion exchange group is large, and (2) the metal oxide fine particles and the anion exchange group The resin particles containing no ion-exchange groups and the resin containing no ion-exchange group form a mosaic structure, and dissociated hydrogen ions and hydroxyl ions can reach the cation layer and the anion layer without recombination, respectively. And so on.

【0024】このような構造を持つバイポーラ膜の水解
離の電圧は、主に、水解離の場である中間層の構造によ
って決まり、金属酸化物の微粒子やアニオン交換基を含
む樹脂の微粒子の種類、形態、および、この金属酸化物
の微粒子とアニオン交換基を含む樹脂の微粒子の中間層
での分散構造に影響されると考えられる。ここで、特に
重要なことは、中間層を構成する三要素である、金属酸
化物の微粒子やアニオン交換基を含む樹脂の微粒子やイ
オン交換基を含まない樹脂の一つが欠けても、水解離電
圧の低いかつ長期間に渡って低い電圧を示すバイポーラ
膜を得ることが出来ないということである。例えば、中
間層として、金属酸化物の微粒子とイオン交換基を含ま
ない樹脂だけでは、低い水解離電圧を得られないし、同
様に、アニオン交換基を含む樹脂の微粒子とイオン交換
基を含まない樹脂だけでも低い水解離電圧を得られな
い。これらは、原因は明らかではないが、水解離の場の
表面積が不足している為と考えられる。
The water dissociation voltage of a bipolar membrane having such a structure is mainly determined by the structure of the intermediate layer, which is a site of water dissociation, and depends on the type of metal oxide fine particles and resin fine particles containing anion exchange groups. It is considered to be influenced by the shape, form, and dispersion structure of the metal oxide fine particles and the resin fine particles containing an anion exchange group in the intermediate layer. What is particularly important here is that even if one of the three elements constituting the intermediate layer, metal oxide fine particles, resin fine particles containing anion exchange groups, or resin not containing ion exchange groups is missing, water dissociation occurs. That is, a bipolar film having a low voltage and exhibiting a low voltage for a long period of time cannot be obtained. For example, a low water dissociation voltage cannot be obtained only by the resin containing no metal oxide fine particles and an ion exchange group as the intermediate layer, and similarly, a resin fine particle containing an anion exchange group and a resin not containing an ion exchange group Alone does not provide a low water dissociation voltage. Although the cause is not clear, it is considered that the surface area of the water dissociation field is insufficient.

【0025】また、イオン交換基を含まない樹脂がなけ
れば、電圧性能が安定化しない。これも、原因は明らか
ではないが、上記の微粒子だけでは、中間層が脆く強度
不足となり中間層の剥離を引き起こして電圧が上昇した
り、アニオン交換層とカチオン交換層の交換基が、電場
のもとで進入し易くなり、相互貫入して性能が安定化し
ないからであると考えられる。
If there is no resin containing no ion exchange group, the voltage performance will not be stabilized. Although the cause is not clear, the above-mentioned fine particles alone cause the intermediate layer to be brittle and insufficient in strength, causing separation of the intermediate layer and increasing the voltage, and the exchange groups of the anion exchange layer and the cation exchange layer are not affected by the electric field. It is considered that this is because it becomes easier to enter the building, and the performance does not stabilize due to interpenetration.

【0026】従って、本発明においては、この中間層の
構造を上記のように厳密に設計・制御することが特に好
ましい。以上は、バイポーラ膜の構成要素である、アニ
オン交換層やカチオン交換層の間に形成される主に水解
離の場となる中間層に関するものである。本発明の最大
のメリットは、この水解離の場をアニオン交換層やカチ
オン交換層と独立に設計できることであり、低い水解離
電圧で、高い電流効率性能を示すバイポーラ膜を提供で
きることである。
Therefore, in the present invention, it is particularly preferable that the structure of the intermediate layer is strictly designed and controlled as described above. The above description relates to an intermediate layer formed between the anion exchange layer and the cation exchange layer, which is a component of the bipolar membrane, and mainly serves as a water dissociation field. The greatest advantage of the present invention is that the water dissociation field can be designed independently of the anion exchange layer and the cation exchange layer, and a bipolar membrane exhibiting high current efficiency performance at a low water dissociation voltage can be provided.

【0027】次に、アニオン交換層とカチオン交換層に
つき説明するが、これによって本発明が制約されること
はない。アニオン交換層としては、四級化ポリビニルピ
リジン、四級化ポリビニルイミダゾール、四級化ポリビ
ニルベンジルクロリドおよびこれらとジビニルベンゼン
との共重合体や含フッソ系アニオン交換樹脂などであ
り、必要に応じてジビニルベンゼンなどによる三次元架
橋を含んでも良く、公知のアニオン交換膜を用いること
ができる。これは、アニオン交換層をバイポーラ膜の水
解離電圧を主に支配する中間層と別に設計できる為、プ
ロセスに応じた膜設計が可能となり、ニーズに応じた膜
を制作できるメリットがある。
Next, the anion exchange layer and the cation exchange layer will be described, but this does not limit the present invention. Examples of the anion exchange layer include quaternized polyvinyl pyridine, quaternized polyvinyl imidazole, quaternized polyvinyl benzyl chloride, a copolymer of these with divinylbenzene, and a fluorine-containing anion exchange resin. It may include three-dimensional crosslinking by benzene or the like, and a known anion exchange membrane can be used. This is because the anion exchange layer can be designed separately from the intermediate layer that mainly controls the water dissociation voltage of the bipolar membrane, so that the membrane can be designed according to the process, and there is an advantage that the membrane can be produced according to the needs.

【0028】カチオン交換層としては、公知の、ポリス
チレンスルホン酸を含むカチオン交換樹脂やパーフルオ
ロスルホン酸樹脂を含むカチオン交換樹脂などであり、
必要に応じてジビニルベンゼンなどによる三次元架橋を
含んでもよい。また、必要に応じて、可塑剤や線状高分
子などの付加物質を含有しても構わない。機械的強度を
高める為の補強布として、ポリ塩化ビニルやポリプロピ
レンの織布を用いてもよい。その他、補強材として、
網、布、微多孔膜などを用いても良い。
The cation exchange layer is made of a known cation exchange resin containing polystyrene sulfonic acid or a cation exchange resin containing perfluorosulfonic acid resin.
If necessary, three-dimensional crosslinking with divinylbenzene or the like may be included. Further, if necessary, an additional substance such as a plasticizer or a linear polymer may be contained. As a reinforcing cloth for increasing mechanical strength, a woven cloth of polyvinyl chloride or polypropylene may be used. In addition, as a reinforcing material,
A net, cloth, microporous membrane, or the like may be used.

【0029】本発明のバイポーラ膜を製作する方法とし
ては、アニオン交換膜の上に、金属酸化物の微粒子及
び、アニオン交換基を含む樹脂の微粒子及びイオン交換
基を有しない樹脂を溶媒に分散し混合塗布し乾燥させ、
中間層を形成する。さらに、カチオン交換層を形成す
る。すなわち、カチオン交換性接着材で、カチオン交換
膜を接着もしくは、加熱加圧融着しても良い。また、カ
チオン交換基を含む樹脂を溶媒に溶解し、中間層表面に
塗布後乾燥してバイポーラ膜を得ることができる。カチ
オン交換層として用いることのできるカチオン交換樹脂
を合成する方法は、特に限定されない。
As a method for producing the bipolar membrane of the present invention, fine particles of a metal oxide, fine particles of a resin containing an anion exchange group and a resin having no ion exchange group are dispersed in a solvent on an anion exchange membrane. Mixed and dried,
An intermediate layer is formed. Further, a cation exchange layer is formed. That is, the cation exchange membrane may be bonded with a cation exchange adhesive or may be heated and pressed. Alternatively, a bipolar membrane can be obtained by dissolving a resin containing a cation exchange group in a solvent, applying the resin on the surface of the intermediate layer, and drying it. The method for synthesizing the cation exchange resin that can be used as the cation exchange layer is not particularly limited.

【0030】特にカチオン交換層を溶媒で塗布乾燥する
場合には、この樹脂の中間層への過度の進入を防ぐため
に、膜電位の上昇を起こさない限りにおいて、ポリスル
ホンを含む樹脂などを0.5μm程度以下の厚みで中間
層とカチオン交換層の間に塗布しても良い。また、カチ
オン交換膜上に金属酸化物の微粒子及び、アニオン交換
基を含む樹脂の微粒子及びイオン交換基を有しない樹脂
を溶媒に分散し混合塗布し乾燥させ、中間層を形成す
る。さらに、アニオン交換層を形成する。すなわち、ア
ニオン交換性接着材で、アニオン交換膜を接着もしく
は、加熱加圧融着しても良い。また、アニオン交換基を
含む樹脂を溶媒に溶解し、中間層表面に塗布後乾燥して
バイポーラ膜を得ることができる。アニオン交換層とし
て用いることのできるアニオン交換樹脂を合成する方法
は、特に限定されない。
In particular, when the cation exchange layer is coated with a solvent and dried, in order to prevent the resin from excessively entering the intermediate layer, a resin containing polysulfone, etc., having a thickness of 0.5 μm is used as long as the membrane potential does not rise. It may be applied between the intermediate layer and the cation exchange layer with a thickness of about less than. Further, on the cation exchange membrane, fine particles of a metal oxide, fine particles of a resin containing an anion exchange group, and a resin having no ion exchange group are dispersed in a solvent, mixed, coated and dried to form an intermediate layer. Further, an anion exchange layer is formed. That is, the anion exchange membrane may be adhered with an anion exchange adhesive or may be heated and pressed and fused. Alternatively, a bipolar membrane can be obtained by dissolving a resin containing an anion exchange group in a solvent, applying the resin on the surface of the intermediate layer, and then drying. The method for synthesizing the anion exchange resin that can be used as the anion exchange layer is not particularly limited.

【0031】特に、アニオン交換層を溶媒で塗布乾燥す
る場合には、この樹脂の中間層への過度の進入を防ぐた
めに、膜電位の上昇を起こさない限りにおいて、ポリス
ルホンを含む樹脂などを0.5μm程度以下の厚みで中
間層とアニオン交換層の間に塗布しても良い。本発明に
おいては、電流効率の向上や化学的耐久性の向上等を図
るため必要に応じて層を追加形成することもできる。こ
の場合は、アニオン交換層の面のうち中間層に接する側
とは反対側に、アニオン交換層を形成する。この層を形
成させる方法は、上記のアニオン交換層を形成させる時
と同様にキャスト法や接着法のいずれでもよい。
In particular, when the anion exchange layer is coated and dried with a solvent, in order to prevent the resin from excessively entering the intermediate layer, a resin containing polysulfone is used in an amount of 0.1 as long as the membrane potential does not rise. It may be applied to a thickness of about 5 μm or less between the intermediate layer and the anion exchange layer. In the present invention, additional layers can be formed as necessary to improve current efficiency and chemical durability. In this case, the anion exchange layer is formed on the surface of the anion exchange layer opposite to the side in contact with the intermediate layer. The method for forming this layer may be any of a casting method and an adhesion method as in the case of forming the anion exchange layer.

【0032】また、同様に、カチオン交換層の面のうち
中間層に接する側とは反対側に、カチオン交換層を形成
する。この層を形成させる方法は、上記のアニオン交換
層を形成させる時と同様にキャスト法や接着法のいずれ
でもよい。以上のような本発明のバイポーラ膜は、次の
二つの長所を有する。第一の特徴は、金属酸化物の微粒
子及びアニオン交換基を含む樹脂の微粒子が、ある範囲
の比表面積と平均粒子径を持ち、該金属酸化物の微粒子
とアニオン交換基を含む樹脂の微粒子をイオン交換基を
有しない樹脂に分散した中間層を設けることによって、
高電流密度で低水解離電圧を示すことである。
Similarly, a cation exchange layer is formed on the surface of the cation exchange layer opposite to the side in contact with the intermediate layer. The method for forming this layer may be any of a casting method and an adhesion method as in the case of forming the anion exchange layer. The bipolar film of the present invention as described above has the following two advantages. The first feature is that the metal oxide fine particles and the resin fine particles containing an anion exchange group have a specific surface area and an average particle diameter in a certain range, and the metal oxide fine particles and the resin fine particles containing an anion exchange group are mixed. By providing an intermediate layer dispersed in a resin having no ion exchange group,
It is to show low water dissociation voltage at high current density.

【0033】第二の特徴は、低い水解離電圧に有効な水
解離のための中間層をアニオン交換層やカチオン交換層
と別々に設計、製造できる為、その他の機能性付与が容
易なことである。高い電流効率を実現するため、必要に
応じて、カチオン交換層を三次元架橋構造のものやイオ
ンクラスタ構造のものを用いてもよい。また、本発明の
バイポーラ膜を構成する各層には、機械的強度をよくす
る為に補強布を入れることが容易である。
The second feature is that the intermediate layer for water dissociation effective for a low water dissociation voltage can be designed and manufactured separately from the anion exchange layer and the cation exchange layer, so that it is easy to provide other functions. is there. In order to achieve high current efficiency, the cation exchange layer may have a three-dimensional cross-linking structure or an ion cluster structure, if necessary. Further, it is easy to put a reinforcing cloth into each layer constituting the bipolar film of the present invention in order to improve the mechanical strength.

【0034】以上述べたように、本発明は、アニオン交
換層、カチオン交換層、中間層を個々に設計、製作でき
るので、工業規模に用いられる大きなサイズのバイポー
ラ膜製造も容易であるばかりでなく、個別の透析条件に
合わせたバイポーラ膜を製作しやすい高性能なバイポー
ラ膜である。
As described above, according to the present invention, since the anion exchange layer, the cation exchange layer, and the intermediate layer can be individually designed and manufactured, it is easy to manufacture a large-sized bipolar membrane used on an industrial scale. It is a high-performance bipolar membrane that is easy to manufacture a bipolar membrane adapted to individual dialysis conditions.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、実施例によって本発明を具
体的に説明するが、本発明は、この実施例によって何等
限定されるものではない。なお、部は重量部を表し、測
定法は以下の通りである。 〔比表面積〕BET吸着法で測定した。 〔金属酸化物の微粒子の一次粒子径および平均粒子径〕
電子顕微鏡により測定した。 〔バイポーラ膜の透析性能〕白金メッキを施したニッケ
ル板を陽極と陰極とし、陽極側にバイポーラ膜のアニオ
ン交換層を向けて2室に仕切る。10%NaOH及び
3.5%HClを50ml、1室にそれぞれ入れて、電
気透析を1時間行う。この時、電流密度100mA/c
2における膜の水解離電圧を、ルギン管を用いて、比
較電極に接続した電圧記録計で読む。また、バイポーラ
膜の水素イオンおよび水酸イオンの生成効率は、酸塩基
滴定で求めた。透析面積は、8cm2である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, a part represents a weight part and the measuring method is as follows. [Specific surface area] It was measured by the BET adsorption method. (Primary particle diameter and average particle diameter of metal oxide fine particles)
It was measured by an electron microscope. [Dialysis Performance of Bipolar Membrane] A platinum plate-coated nickel plate is used as an anode and a cathode, and the compartment is divided into two chambers with the anion exchange layer of the bipolar membrane facing the anode side. Place 50 ml of 10% NaOH and 3.5% HCl in each room and perform electrodialysis for 1 hour. At this time, the current density was 100 mA / c.
The water dissociation voltage of the membrane at m 2 is read on a voltmeter connected to a reference electrode using a Luggin tube. The generation efficiency of hydrogen ions and hydroxyl ions of the bipolar membrane was determined by acid-base titration. The dialysis area is 8 cm 2 .

【0036】さらに、同様の測定セルで連続的に陽極室
に11%NaOHを添加し、陰極室に3.7%HClを
添加し、液温を40℃に制御して長期の透析性能を評価
した。
Further, in the same measuring cell, 11% NaOH was continuously added to the anode compartment, 3.7% HCl was added to the cathode compartment, and the solution temperature was controlled at 40 ° C. to evaluate long-term dialysis performance. did.

【0037】[0037]

【実施例1〜3】金属酸化物の微粒子として、市販品の
酸化ジルコニウムの微粒子を三種類用いた。この金属酸
化物の微粒子は表1に示すようなもので、比表面積は、
各々、10、17、107m2/gである。また、アニ
オン交換基を含む樹脂の微粒子は以下のような手順で得
た。
Examples 1 to 3 Three kinds of commercially available zirconium oxide fine particles were used as metal oxide fine particles. The fine particles of this metal oxide are as shown in Table 1, and the specific surface area is
They are 10 , 17, and 107 m2 / g, respectively. Fine resin particles containing an anion exchange group were obtained by the following procedure.

【0038】400部の水にラウリル硫酸ナトリウムを
6部入れ温度を60℃に保ち撹拌する。過硫酸カリウム
2.55部を入れ、さらに撹拌する。次に、スチレンモ
ノマー22.7部、ビニルベンジルクロライド55.7
部、ジビニルベンゼン21.7部(純度55%)を混合
したモノマーをさらに添加し、60℃で24時間、乳化
重合を行う。重合後の微粒子を濾過、洗浄し、トリメチ
ルアミンで四級化する。四級化後、HClで中和し、洗
浄、濾過後、乾燥する。上記の微粒子のアニオン交換容
量を測定すると、3meq/g・樹脂であった。また、
この微粒子の凝集粒子径は、約1μmで、比表面積は、
9.4m2/g・樹脂であった。
6 parts of sodium lauryl sulfate are added to 400 parts of water, and the mixture is stirred while maintaining the temperature at 60 ° C. Add 2.55 parts of potassium persulfate and stir further. Next, 22.7 parts of a styrene monomer and 55.7 parts of vinylbenzyl chloride were used.
And a monomer obtained by mixing 21.7 parts (purity 55%) of divinylbenzene is added, and emulsion polymerization is performed at 60 ° C. for 24 hours. The fine particles after polymerization are filtered, washed, and quaternized with trimethylamine. After quaternization, neutralize with HCl, wash, filter and dry. When the anion exchange capacity of the fine particles was measured, it was 3 meq / g · resin. Also,
The aggregate particle diameter of these fine particles is about 1 μm, and the specific surface area is
It was 9.4 m 2 / g · resin.

【0039】このようにして得たアニオン交換基を含む
樹脂の微粒子6部と、上記の酸化ジルコニウムの微粒子
4部およびスチレンポリマー1.11部を211.09
部のDMF溶液に分散、溶解し中間層のキャスト液とし
た。PP芯材で補強したアニオン交換膜上に、上記の中
間層キャスト液を100μmの厚みでキャスト乾燥を2
回行い、約10μmの中間層を形成した。
The thus obtained 6 parts of fine particles of a resin containing an anion exchange group, 4 parts of the fine particles of zirconium oxide and 1.11 parts of styrene polymer were subjected to 211.09.
The resulting mixture was dispersed and dissolved in a portion of the DMF solution to prepare a cast liquid for the intermediate layer. On the anion exchange membrane reinforced with a PP core material, the above intermediate layer casting liquid was cast-dried to a thickness of 100 μm and dried.
Twice to form an intermediate layer of about 10 μm.

【0040】さらに、以下の手順でカチオン交換層を形
成した。スチレンを重合し非架橋のポリマーを得た。こ
のポリマーを濃硫酸にてスルホン化し、交換容量1.6
meq/gのイオン交換樹脂を得た。更にこのイオン交
換樹脂90部とニトリルブタジエンゴム10部とを、ジ
メチルホルムアミドに溶解し約20wt%のイオン交換
樹脂を含む溶液を作成し、乾燥させた中間層上にキャス
トした。キャスト後105℃で10分間乾燥させてカチ
オン交換層を形成させバイポーラ膜とした。この時カチ
オン交換層の厚みは約40μmであった。
Further, a cation exchange layer was formed by the following procedure. Styrene was polymerized to obtain a non-crosslinked polymer. This polymer was sulfonated with concentrated sulfuric acid, and the exchange capacity was 1.6.
A meq / g ion exchange resin was obtained. Further, 90 parts of this ion exchange resin and 10 parts of nitrile butadiene rubber were dissolved in dimethylformamide to prepare a solution containing about 20 wt% of the ion exchange resin, and cast on a dried intermediate layer. After casting, the film was dried at 105 ° C. for 10 minutes to form a cation exchange layer to form a bipolar membrane. At this time, the thickness of the cation exchange layer was about 40 μm.

【0041】以上の方法により前記三種類の比表面積の
異なる酸化ジルコニウム微粒子を用いて中間層が形成さ
れた三種類のバイポーラ膜を得た。これらのバイポーラ
膜を一晩1.5Nの食塩水で平衡した後、100mA/
cm2の電流密度で透析を行いバイポーラ膜の電圧を測
定した。結果を表1及び図2に示す。これらの電流効率
はいずれも97%を越えていた。
By the above method, three types of bipolar films having an intermediate layer were obtained by using the three types of zirconium oxide fine particles having different specific surface areas. After equilibration of these bipolar membranes with 1.5N saline overnight, 100 mA /
Dialysis was performed at a current density of cm 2 , and the voltage of the bipolar membrane was measured. The results are shown in Table 1 and FIG. All of these current efficiencies exceeded 97%.

【0042】さらに、実施例2の膜について、連続透析
評価した結果、バイポーラ膜の水解離電圧及び電流効率
の透析性能は、5ヶ月間、ほとんど変化なく安定に推移
した。
Further, as a result of continuous dialysis evaluation of the membrane of Example 2, the dialysis performance of the bipolar membrane with respect to water dissociation voltage and current efficiency remained stable for almost five months without any change.

【0043】[0043]

【比較例1】表3に示すように、実施例1〜実施例3と
は種類の異なる比表面積の小さな酸化ジルコニウムの微
粒子(比表面積;3m2/g)を用い、実施例1と同様
に、アニオン交換膜上に中間層を形成し、さらに、カチ
オン交換層を形成してバイポーラ膜とした。このバイポ
ーラ膜を一晩1.5Nの食塩水で平衡した後、100m
A/cm2の電流密度で透析を行いバイポーラ膜の電圧
を測定した。結果を表3及び図2に示す。
Comparative Example 1 As shown in Table 3, fine particles of zirconium oxide (specific surface area: 3 m 2 / g) having a specific surface area different from those of Examples 1 to 3 were used in the same manner as in Example 1. Then, an intermediate layer was formed on the anion exchange membrane, and further, a cation exchange layer was formed to obtain a bipolar membrane. After the bipolar membrane was equilibrated overnight with 1.5 N saline solution, 100 m
Dialysis was performed at a current density of A / cm 2 , and the voltage of the bipolar membrane was measured. The results are shown in Table 3 and FIG.

【0044】[0044]

【実施例4〜11】表1、2に示すように、市販の金属
酸化物の微粒子(酸化チタン:比表面積46m2/g)
とアニオン交換基を含む樹脂の微粒子の重量比が1:9
〜9:1となり、イオン交換基を含まない樹脂であるス
チレン樹脂の含有量を中間層の単位重量あたり20%と
なるように中間層のキャスト液を調整した。
Examples 4 to 11 As shown in Tables 1 and 2, fine particles of a commercially available metal oxide (titanium oxide: specific surface area 46 m 2 / g)
And the weight ratio of the resin fine particles containing an anion exchange group to 1: 9
The casting liquid for the intermediate layer was adjusted so that the content of the styrene resin, which is a resin containing no ion exchange group, was 20% per unit weight of the intermediate layer.

【0045】実施例1と同様の方法で、アニオン交換膜
上に中間層をキャスト形成後、カチオン交換層を形成
し、バイポーラ膜とした。これらの膜の中間層の厚みは
それぞれ約10μmであった。以上の方法により、金属
酸化物の微粒子とアニオン交換基を含む樹脂の微粒子の
重量比の異なる中間層を有するバイポーラ膜を得た。こ
れらのバイポーラ膜を一晩1.5Nの食塩水で平衡した
後、100mA/cm2の電流密度で透析を行いバイポ
ーラ膜の電圧を測定した。透析性能の結果を表1、2及
び図3に示す。これらの電流効率はいずれも97%を越
えていた。
In the same manner as in Example 1, after forming an intermediate layer on the anion exchange membrane by casting, a cation exchange layer was formed to obtain a bipolar membrane. The thickness of the intermediate layer of each of these films was about 10 μm. By the above method, a bipolar membrane having an intermediate layer in which the weight ratio of the metal oxide fine particles to the resin fine particles containing an anion exchange group is different was obtained. After equilibrating these bipolar membranes with 1.5 N saline overnight, dialysis was performed at a current density of 100 mA / cm 2 to measure the voltage of the bipolar membranes. The results of the dialysis performance are shown in Tables 1, 2 and FIG. All of these current efficiencies exceeded 97%.

【0046】[0046]

【比較例2】アニオン交換基を含む樹脂の微粒子を以下
の様な懸濁重合で得た。400部の水にラウリル硫酸ナ
トリウムを6部入れ温度を60℃に保ち撹拌する。次
に、スチレンモノマー22.7部、ビニルベンジルクロ
ライド55.7部、ジビニルベンゼン21.7部(純度
55%)と過酸化ベンゾイル2部を混合したモノマーを
さらに添加し、60℃で24時間、懸濁重合を行う。重
合後の微粒子を濾過、洗浄し、トリメチルアミンで四級
化する。四級化後、HClで中和し、洗浄、濾過後、乾
燥する。上記の微粒子のアニオン交換容量は3meq/
g・樹脂、比表面積は0.5m2 /gであった。
Comparative Example 2 Resin fine particles containing an anion exchange group were obtained by the following suspension polymerization. 6 parts of sodium lauryl sulfate is added to 400 parts of water, and the mixture is stirred while maintaining the temperature at 60 ° C. Next, a monomer obtained by mixing 22.7 parts of a styrene monomer, 55.7 parts of vinylbenzyl chloride, 21.7 parts of divinylbenzene (purity 55%) and 2 parts of benzoyl peroxide was further added, and the mixture was added at 60 ° C. for 24 hours. Perform suspension polymerization. The fine particles after polymerization are filtered, washed, and quaternized with trimethylamine. After quaternization, neutralize with HCl, wash, filter and dry. The anion exchange capacity of the fine particles is 3 meq /
g · resin, specific surface area was 0.5 m 2 / g.

【0047】表3に示すように、金属酸化物の微粒子
(酸化チタン:比表面積46m2 /g)と上記のアニオ
ン交換基を含む樹脂の微粒子の重量比が6:4となり、
イオン交換基を含まない樹脂であるスチレン樹脂の含有
量を中間層の単位重量あたり20%となるように中間層
のキャスト液を調整した。実施例1と同様の方法で、ア
ニオン交換膜上に中間層をキャスト形成後、カチオン交
換層を形成し、バイポーラ膜とした。これらの膜の中間
層の厚みは、約10μmであった。
As shown in Table 3, the weight ratio of the fine particles of the metal oxide (titanium oxide: specific surface area 46 m 2 / g) to the fine particles of the resin containing the anion exchange group was 6: 4.
The casting liquid for the intermediate layer was adjusted so that the content of the styrene resin, which is a resin containing no ion exchange group, was 20% per unit weight of the intermediate layer. In the same manner as in Example 1, after forming an intermediate layer on the anion exchange membrane by casting, a cation exchange layer was formed to obtain a bipolar membrane. The thickness of the intermediate layer of these films was about 10 μm.

【0048】このバイポーラ膜を一晩1.5Nの食塩水
で平衡した後、100mA/cm2の電流密度で透析を
行いバイポーラ膜の電圧を測定した。透析性能の結果を
表3に示す。
After the bipolar membrane was equilibrated overnight with 1.5 N saline, dialysis was performed at a current density of 100 mA / cm 2 to measure the voltage of the bipolar membrane. Table 3 shows the results of the dialysis performance.

【0049】[0049]

【比較例3】表3に示すように、中間層に金属酸化物の
微粒子(酸化チタン:比表面積46m2/g)とスチレ
ン樹脂のみを含み、中間層内のスチレン樹脂の重量が中
間層の単位重量あたり20%となるように、中間層のキ
ャスト液を調整した。実施例1と同様の方法で、アニオ
ン交換膜上に中間層をキャスト形成後、カチオン交換層
を形成し、バイポーラ膜とした。この膜の中間層の厚み
は、約10μmであった。
Comparative Example 3 As shown in Table 3, the intermediate layer contained only metal oxide fine particles (titanium oxide: specific surface area 46 m 2 / g) and a styrene resin, and the weight of the styrene resin in the intermediate layer was The casting liquid of the intermediate layer was adjusted so as to be 20% per unit weight. In the same manner as in Example 1, after forming an intermediate layer on the anion exchange membrane by casting, a cation exchange layer was formed to obtain a bipolar membrane. The thickness of the intermediate layer of this film was about 10 μm.

【0050】このバイポーラ膜を一晩1.5Nの食塩水
で平衡した後、100mA/cm2の電流密度で透析を
行いバイポーラ膜の電圧を測定した。透析性能の結果を
表3及び図3に示す。
After the bipolar membrane was equilibrated overnight with 1.5 N saline, dialysis was performed at a current density of 100 mA / cm 2 to measure the voltage of the bipolar membrane. The results of the dialysis performance are shown in Table 3 and FIG.

【0051】[0051]

【比較例4】表3に示すように、中間層にアニオン交換
基を含む樹脂の微粒子(比表面積9.4m2/g)とス
チレン樹脂のみを含み、中間層内のスチレン樹脂の重量
が中間層の単位重量あたりの20%となるように中間層
のキャスト液を調整した。実施例1と同様の方法で、ア
ニオン交換膜上に中間層をキャスト形成後、カチオン交
換層を形成し、バイポーラ膜とした。この膜の中間層の
厚みは約10μmであった。
Comparative Example 4 As shown in Table 3, the intermediate layer contained only fine particles (resin surface area of 9.4 m 2 / g) of a resin containing an anion exchange group and a styrene resin, and the weight of the styrene resin in the intermediate layer was intermediate. The casting liquid of the intermediate layer was adjusted so as to be 20% per unit weight of the layer. In the same manner as in Example 1, after forming an intermediate layer on the anion exchange membrane by casting, a cation exchange layer was formed to obtain a bipolar membrane. The thickness of the intermediate layer of this film was about 10 μm.

【0052】このバイポーラ膜を一晩1.5Nの食塩水
で平衡した後、100mA/cm2の電流密度で透析を
行いバイポーラ膜の電圧を測定した。透析性能の結果を
表3及び図3に示す。
After the bipolar membrane was equilibrated overnight with a 1.5N saline solution, dialysis was performed at a current density of 100 mA / cm 2 , and the voltage of the bipolar membrane was measured. The results of the dialysis performance are shown in Table 3 and FIG.

【0053】[0053]

【実施例12〜15】表2に示すように、市販の金属酸
化物の微粒子(酸化チタン:比表面積46m 2/g)と
アニオン交換基を含む樹脂の微粒子の重量比が6:4で
あり、中間層内のスチレン樹脂の含有量を中間層の単位
重量あたり10〜40%となるように中間層のキャスト
液を調整した。実施例1と同様の方法で、アニオン交換
膜上に中間層を4回キャスト形成後、カチオン交換層を
形成し、バイポーラ膜とした。これらの膜の中間層の厚
みは、約20μmであった。以上の方法により、イオン
交換基を含まない樹脂であるスチレン樹脂の含有量の異
なる中間層を有するバイポーラ膜を得た。
Examples 12 to 15 As shown in Table 2, commercially available metal acids
Fine particles (titanium oxide: specific surface area 46m) Two/ G) and
When the weight ratio of the resin fine particles containing an anion exchange group is 6: 4
Yes, the content of styrene resin in the intermediate layer
Cast the middle layer to be 10-40% by weight
The liquid was adjusted. Anion exchange in the same manner as in Example 1
After casting the intermediate layer four times on the membrane, the cation exchange layer
It was formed into a bipolar film. The thickness of the interlayer of these membranes
The size was about 20 μm. By the above method, ion
Difference in content of styrene resin, which is a resin that does not contain exchange groups
Thus, a bipolar film having an intermediate layer was obtained.

【0054】これらのバイポーラ膜を一晩1.5Nの食
塩水で平衡した後、100mA/cm2の電流密度で透
析を行いバイポーラ膜の電圧を測定した。透析性能の結
果を表2及び図4に示す。これらの電流効率はいずれも
97%を越えていた。
After these bipolar membranes were equilibrated overnight with 1.5 N saline, dialysis was performed at a current density of 100 mA / cm 2 to measure the voltage of the bipolar membranes. The results of the dialysis performance are shown in Table 2 and FIG. All of these current efficiencies exceeded 97%.

【0055】[0055]

【比較例5】表3に示すように、金属酸化物の微粒子
(酸化チタン:比表面積46m2/g)とアニオン交換
基を含む樹脂の微粒子の重量比が6:4であり、中間層
にスチレン樹脂を含まないような中間層のキャスト液を
調整した。実施例1と同様の方法で、アニオン交換膜上
に中間層を4回キャスト形成後、カチオン交換層を形成
し、バイポーラ膜とした。この膜の中間層の厚みは、約
20μmであった。
Comparative Example 5 As shown in Table 3, the weight ratio of metal oxide fine particles (titanium oxide: specific surface area 46 m 2 / g) to resin fine particles containing an anion exchange group was 6: 4. An intermediate layer casting solution containing no styrene resin was prepared. In the same manner as in Example 1, an intermediate layer was cast on an anion exchange membrane four times, and then a cation exchange layer was formed to form a bipolar membrane. The thickness of the intermediate layer of this film was about 20 μm.

【0056】このバイポーラ膜を一晩1.5Nの食塩水
で平衡した後、100mA/cm2の電流密度で透析を
行いバイポーラ膜の電圧を測定した。透析性能の結果を
表3及び図4に示す。この膜の電流効率は97%を越え
ていた。
After the bipolar membrane was equilibrated overnight with 1.5 N saline, dialysis was performed at a current density of 100 mA / cm 2 , and the voltage of the bipolar membrane was measured. The results of the dialysis performance are shown in Table 3 and FIG. The current efficiency of this film was over 97%.

【0057】[0057]

【比較例6】表3に示すように、金属酸化物の微粒子
(酸化チタン:比表面積46m2/g)とアニオン交換
基を含む樹脂の微粒子の重量比が6:4であり、中間層
内のスチレン樹脂の含有量を中間層の単位重量あたり5
0%となるように中間層のキャスト液を調整した。実施
例1と同様の方法で、アニオン交換膜上に中間層を4回
キャスト形成後、カチオン交換層を形成し、バイポーラ
膜とした。この膜の中間層の厚みは、約20μmであっ
た。
Comparative Example 6 As shown in Table 3, the weight ratio of metal oxide fine particles (titanium oxide: specific surface area 46 m 2 / g) to resin fine particles containing anion exchange groups was 6: 4, Styrene resin content of 5 per unit weight of the intermediate layer
The casting liquid of the intermediate layer was adjusted to be 0%. In the same manner as in Example 1, an intermediate layer was cast on an anion exchange membrane four times, and then a cation exchange layer was formed to form a bipolar membrane. The thickness of the intermediate layer of this film was about 20 μm.

【0058】このバイポーラ膜を一晩1.5Nの食塩水
で平衡した後、100mA/cm2の電流密度で透析を
行いバイポーラ膜の電圧を測定した。透析性能の結果を
表3及び図4に示す。
After the bipolar membrane was equilibrated overnight with 1.5 N saline, dialysis was performed at a current density of 100 mA / cm 2 to measure the voltage of the bipolar membrane. The results of the dialysis performance are shown in Table 3 and FIG.

【0059】[0059]

【実施例16、17】アニオン交換基を含む樹脂の微粒
子のイオン交換容量がCl型で2meq/g及び3.9
meq/gである微粒子を実施例1と同様に乳化重合で
作成した。表2に示すように、金属酸化物の微粒子(酸
化チタン:比表面積46m2/g)と上記のアニオン交
換基を含む樹脂の微粒子の重量比が6:4であり、中間
層内のスチレン樹脂の含有量を中間層の単位重量あたり
20%となるように中間層のキャスト液を調整した。実
施例1と同様の方法で、アニオン交換膜上に中間層を2
回キャスト形成後、カチオン交換層を形成し、バイポー
ラ膜とした。これら膜の中間層の厚みは、それぞれ約1
0μmであった。
Examples 16 and 17 The ion exchange capacity of fine particles of a resin containing an anion exchange group was 2 meq / g and 3.9 in Cl type.
Fine particles of meq / g were prepared by emulsion polymerization in the same manner as in Example 1. As shown in Table 2, the weight ratio of the fine particles of the metal oxide (titanium oxide: specific surface area 46 m 2 / g) to the fine particles of the resin containing an anion exchange group was 6: 4, and the styrene resin in the intermediate layer was Of the intermediate layer was adjusted to 20% per unit weight of the intermediate layer. In the same manner as in Example 1, two intermediate layers were formed on the anion exchange membrane.
After the formation of a single cast, a cation exchange layer was formed to obtain a bipolar membrane. Each of the intermediate layers of these films has a thickness of about 1
It was 0 μm.

【0060】これらのバイポーラ膜を一晩1.5Nの食
塩水で平衡した後、100mA/cm2の電流密度で透
析を行いバイポーラ膜の電圧を測定した。透析性能の結
果を表2に示す。これらの電流効率はいずれも97%を
越えていた。
After these bipolar membranes were equilibrated overnight with 1.5 N saline, dialysis was performed at a current density of 100 mA / cm 2 , and the voltage of the bipolar membrane was measured. Table 2 shows the results of the dialysis performance. All of these current efficiencies exceeded 97%.

【0061】[0061]

【比較例7】実施例16と同様にして、アニオン交換基
を含む樹脂の微粒子のイオン交換容量がCl型で1me
q/gである微粒子を作成した。表3に示すように、金
属酸化物の微粒子(酸化チタン:比表面積46m2
g)と上記のアニオン交換基を含む樹脂の微粒子の重量
比が6:4であり、中間層内のスチレン樹脂の含有量を
中間層の単位重量あたり20%となるように中間層のキ
ャスト液を調整した。実施例1と同様の方法で、アニオ
ン交換膜上に中間層を2回キャスト形成後、カチオン交
換層を形成し、バイポーラ膜とした。この膜の中間層の
厚みは約10μmであった。
Comparative Example 7 In the same manner as in Example 16, the ion exchange capacity of the fine particles of a resin containing an anion exchange group was 1 me in Cl type.
Fine particles of q / g were prepared. As shown in Table 3, fine particles of metal oxide (titanium oxide: specific surface area 46 m 2 /
g) and the weight ratio of the fine particles of the resin containing the anion exchange group is 6: 4, and the content of the styrene resin in the intermediate layer is 20% per unit weight of the intermediate layer. Was adjusted. In the same manner as in Example 1, an intermediate layer was cast twice on the anion exchange membrane, and then a cation exchange layer was formed to obtain a bipolar membrane. The thickness of the intermediate layer of this film was about 10 μm.

【0062】このバイポーラ膜を一晩1.5Nの食塩水
で平衡した後、100mA/cm2の電流密度で透析を
行いバイポーラ膜の電圧を測定した。透析性能の結果を
表3に示す。
After the bipolar membrane was equilibrated overnight with 1.5 N saline, dialysis was performed at a current density of 100 mA / cm 2 to measure the voltage of the bipolar membrane. Table 3 shows the results of the dialysis performance.

【0063】[0063]

【表1】 [Table 1]

【0064】[0064]

【表2】 [Table 2]

【0065】[0065]

【表3】 [Table 3]

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明のバイポーラ膜は、アニオン交換
層とカチオン交換層の間に、金属酸化物の微粒子及びア
ニオン交換基を含む樹脂の微粒子及びイオン交換基を有
しない樹脂からなる新規な構造の中間層を有する特徴を
持つ。この中間層はアニオン層やカチオン交換層と個々
に設計できるため、高電流密度で低い水解離電圧を示す
と同時に高い電流効率を得ることができるものである。
The bipolar membrane of the present invention has a novel structure comprising fine particles of a metal oxide, fine particles of a resin containing an anion exchange group, and a resin having no ion exchange group between an anion exchange layer and a cation exchange layer. Having an intermediate layer of Since this intermediate layer can be individually designed with the anion layer and the cation exchange layer, it can exhibit a low water dissociation voltage at a high current density and at the same time obtain a high current efficiency.

【0067】また、膜の機械的強度アップの為のアニオ
ン交換層やカチオン交換層への補強布の導入などが容易
であり、最適な樹脂の選択といったその他の機能性付与
が簡単に実現でき、さらに、工業規模の膜を容易に製造
できるという優れた多くの利点がある。
Further, it is easy to introduce a reinforcing cloth into the anion exchange layer or the cation exchange layer for increasing the mechanical strength of the membrane, and it is possible to easily realize the addition of other functions such as selection of an optimum resin. In addition, there are many excellent advantages that industrial scale membranes can be easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のバイポーラ膜の構成の概略を示す模式
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a configuration of a bipolar film of the present invention.

【図2】実施例及び比較例に示されるバイポーラ膜に用
いた金属酸化物の微粒子の比表面積と水解離電圧の関係
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the specific surface area of the metal oxide fine particles used in the bipolar membranes shown in the examples and comparative examples and the water dissociation voltage.

【図3】実施例及び比較例に示されるバイポーラ膜に用
いた金属酸化物の微粒子とアニオン交換基を含む樹脂の
微粒子の重量比と水解離電圧の関係を示す図である。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the weight ratio of the fine particles of the metal oxide and the fine particles of the resin containing an anion exchange group used in the bipolar membranes shown in Examples and Comparative Examples and the water dissociation voltage.

【図4】実施例及び比較例に示される中間層が有する、
イオン交換基を含まない樹脂であるスチレン樹脂の含有
量と水解離電圧の関係を示す図である。
FIG. 4 has intermediate layers shown in Examples and Comparative Examples.
It is a figure which shows the relationship between content of styrene resin which is a resin which does not contain an ion exchange group, and water dissociation voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アニオン交換層 2 中間層 3 カチオン交換層 4 金属酸化物の微粒子 5 アニオン交換基を含む樹脂の微粒子 6 イオン交換基を有しない樹脂 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Anion exchange layer 2 Intermediate layer 3 Cation exchange layer 4 Fine particles of metal oxide 5 Fine particles of resin containing anion exchange group 6 Resin having no ion exchange group

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アニオン交換層、中間層、カチオン交換
層を順次有するバイポーラ膜であって、該中間層が、金
属酸化物の微粒子及びアニオン交換基を含む樹脂の微粒
子及びイオン交換基を有しない樹脂を有するバイポーラ
膜。
1. A bipolar membrane having an anion exchange layer, an intermediate layer, and a cation exchange layer sequentially, wherein the intermediate layer has no metal oxide fine particles and no resin fine particles containing an anion exchange group and no ion exchange groups. Bipolar film with resin.
【請求項2】 金属酸化物の微粒子が、IVA族から選
ばれた少なくとも一種の金属の酸化物を含む微粒子であ
る請求項1記載のバイポーラ膜。
2. The bipolar film according to claim 1, wherein the metal oxide fine particles contain at least one metal oxide selected from the group IVA.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001062384A1 (en) * 2000-02-25 2001-08-30 Tokuyama Corporation Bipolar membrane
JP2003501503A (en) * 1999-05-28 2003-01-14 ソシエテ ド テクノロジー ミシュラン Rubber composition for tire based on diene elastomer and reinforced titanium oxide
JP2020097648A (en) * 2018-12-17 2020-06-25 株式会社アストム Bipolar membrane
CN111495437A (en) * 2014-11-19 2020-08-07 豪威株式会社 Method for producing bipolar ion exchange plates

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003501503A (en) * 1999-05-28 2003-01-14 ソシエテ ド テクノロジー ミシュラン Rubber composition for tire based on diene elastomer and reinforced titanium oxide
JP4991063B2 (en) * 1999-05-28 2012-08-01 ソシエテ ド テクノロジー ミシュラン Tire rubber composition based on diene elastomer and reinforced titanium oxide
WO2001062384A1 (en) * 2000-02-25 2001-08-30 Tokuyama Corporation Bipolar membrane
KR100730009B1 (en) * 2000-02-25 2007-06-20 가부시끼가이샤 도꾸야마 Bipolar membrane
CN111495437A (en) * 2014-11-19 2020-08-07 豪威株式会社 Method for producing bipolar ion exchange plates
JP2020097648A (en) * 2018-12-17 2020-06-25 株式会社アストム Bipolar membrane

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