JPH11172024A - Anion-exchange membrane and production thereof - Google Patents

Anion-exchange membrane and production thereof

Info

Publication number
JPH11172024A
JPH11172024A JP9338354A JP33835497A JPH11172024A JP H11172024 A JPH11172024 A JP H11172024A JP 9338354 A JP9338354 A JP 9338354A JP 33835497 A JP33835497 A JP 33835497A JP H11172024 A JPH11172024 A JP H11172024A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anion exchange
exchange membrane
anion
weight
monomer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9338354A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshikatsu Sada
俊勝 佐田
Koji Matsuzaki
浩司 松崎
Shinichirou Emori
真一郎 江盛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Priority to JP9338354A priority Critical patent/JPH11172024A/en
Publication of JPH11172024A publication Critical patent/JPH11172024A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an anion-exchange membrane which has a good selective permeability against monovalent anions or specific ions among the monovalent anions and gives a small amount of percolating water at an elevated temperature. SOLUTION: A monomer mixture comprising a monomer having a functional group into which an anion-exchange group may be introduced or an anion- exchange group, N-isopropyl acrylamide, a crosslinking agent and a polymerization initiator, is applied onto a substrate, molded and polymerized and, if required, introduced with an anion-exchange group to produced an anion- exchange membrane.

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、陰イオン交換膜及
びその製造法に関し、特に、高温下において、一価陰イ
オンについて良好な選択透過性を有し、且つ浸透水量が
小さい陰イオン交換膜及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an anion exchange membrane and a method for producing the same, and more particularly, to an anion exchange membrane having good permselectivity for monovalent anions and a small amount of permeated water at high temperatures. And its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日、陰イオン交換膜の電気化学的性能
は極めて優れたものとなり、種々の分野に広く利用され
ている。従来、これらの陰イオン交換膜は、例えば、陰
イオン交換基を導入可能な官能基または陰イオン交換基
を有する単量体、架橋剤および重合開始剤からなる混合
物に、所望により他の共重合可能な単量体を混合し、こ
れを基材に付着して成形重合せしめた後、必要に応じて
陰イオン交換基を導入することにより製造されている。
ここで、上記他の共重合可能な単量体としては、種々の
ものが使用されているが、N−イソプロピルアクリルア
ミドを使用した例は全く知られていない。
2. Description of the Related Art At present, the electrochemical performance of anion exchange membranes is extremely excellent, and is widely used in various fields. Conventionally, these anion exchange membranes are, for example, a mixture of a functional group capable of introducing an anion exchange group or a monomer having an anion exchange group, a cross-linking agent and a polymerization initiator, and optionally other copolymerization. It is produced by mixing possible monomers, adhering them to a substrate, polymerizing and molding, and then introducing an anion exchange group as necessary.
Here, various other copolymerizable monomers are used, but no examples using N-isopropylacrylamide are known at all.

【0003】こうした陰イオン交換膜を使用する際に重
要となる性質に、陰イオン間の選択透過性がある。即
ち、陰イオン間の選択透過性は、混合溶液から特定の塩
の濃縮や脱塩を行う際に収率に影響し、例えば海水濃縮
等では、一価陽イオンの良好な選択透過性が要求され、
さらに、地下水中の硝酸イオンの脱塩では、同じ一価陰
イオン中でも該硝酸イオンの良好な選択透過性が要求さ
れる。従って、このような特定の陰イオンについて良好
な選択透過性を有する陰イオン交換膜を開発することが
望まれている。
An important property when using such an anion exchange membrane is permselectivity between anions. That is, the permselectivity between anions affects the yield when a specific salt is concentrated or desalted from a mixed solution. For example, in seawater concentration, etc., good permselectivity for monovalent cations is required. And
Further, desalting of nitrate ions in groundwater requires good permeation of the nitrate ions even in the same monovalent anion. Therefore, it is desired to develop an anion exchange membrane having a good permselectivity for such specific anions.

【0004】また、これら陰イオン交換膜は、一般に、
浸透水量が大きく、しかも、該浸透水量は、温度の上昇
に伴って比例的に大きくなる。一方、濃縮や脱塩の電気
透析では、処理水の電気伝導度を高めエネルギー消費量
を低減させるため、50℃程度の比較的高温で電気透析
を行うことが有利であるが、その場合、上記の如く陰イ
オン交換膜への浸透水量がかなり大きくなる問題があっ
た。即ち、このように浸透水量が大きいと、例えば海水
濃縮では、濃度の低いかん水が得られ濃縮工程でのエネ
ルギー消費量が増大し、また、硝酸イオン等の脱塩で
は、脱塩水の生成量が低下してしまう。
[0004] These anion exchange membranes are generally
The amount of permeated water is large, and the amount of permeated water increases proportionally with an increase in temperature. On the other hand, in the electrodialysis of concentration and desalination, it is advantageous to perform electrodialysis at a relatively high temperature of about 50 ° C. in order to increase the electric conductivity of the treated water and reduce the energy consumption. As described above, there is a problem that the amount of permeated water into the anion exchange membrane becomes considerably large. That is, when the amount of infiltrated water is large, for example, in the case of seawater concentration, low-concentration brine is obtained and the energy consumption in the concentration step is increased. Will drop.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】以上の背景から、本発
明は、一価陰イオンの選択透過性や該一価陰イオンの中
でも特定のもの、例えば硝酸イオン等についてさらに良
好な選択透過性を有し、且つ高温下において浸透水量が
小さい陰イオン交換膜を開発することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION From the above background, the present invention provides a selective permeation of monovalent anions and a better permeation of specific monovalent anions such as nitrate ions. It is an object of the present invention to develop an anion exchange membrane having a small amount of permeated water at a high temperature.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題に鑑み鋭意研究を続けてきた。その結果、N−イソプ
ロピルアクリルアミドに基づく重合単位を含む陰イオン
交換膜により、上記目的を満足されることを見出し、本
発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied in view of the above problems. As a result, they have found that an anion exchange membrane containing polymerized units based on N-isopropylacrylamide satisfies the above object, and have completed the present invention.

【0007】即ち、本発明は、N−イソプロピルアクリ
ルアミドに基づく重合単位を含み、陰イオン交換基を有
する重合体からなる陰イオン交換膜である。
[0007] That is, the present invention is an anion exchange membrane comprising a polymer having an anion exchange group, which contains polymerized units based on N-isopropylacrylamide.

【0008】また、本発明は、陰イオン交換基を導入可
能な官能基または陰イオン交換基を有する単量体、N−
イソプロピルアクリルアミド、架橋剤、および重合開始
剤からなる単量体混合物を、基材に付着して成形重合せ
しめた後、必要に応じて陰イオン交換基を導入すること
を特徴とする上記陰イオン交換膜の製造方法も提供す
る。
Further, the present invention relates to a functional group capable of introducing an anion exchange group or a monomer having an anion exchange group,
The above-mentioned anion exchange characterized in that a monomer mixture comprising isopropylacrylamide, a crosslinking agent, and a polymerization initiator is adhered to a substrate and molded and polymerized, and then, if necessary, an anion exchange group is introduced. A method of making the membrane is also provided.

【0009】本発明の陰イオン交換膜を構成するイオン
交換樹脂は、重合単位として、N−イソプロピルアクリ
ルアミドに基づく単位を含むイオン交換性の重合体より
なる。ここで、N−イソプロピルアクリルアミドを単量
体成分として重合させた重合体は、約32℃で相転移す
る特異な性状を呈するものとなる。本発明では、このよ
うな特異な性質を有するN−イソプロピルアクリルアミ
ドを、陰イオン交換膜を構成する重合体を製造するため
の単量体成分に用いることで、高温下で優れたイオン選
択透過性を有し且つ浸透水量が小さい陰イオン交換膜を
得ることができる。
The ion exchange resin constituting the anion exchange membrane of the present invention comprises an ion exchange polymer containing a unit based on N-isopropylacrylamide as a polymerization unit. Here, a polymer obtained by polymerizing N-isopropylacrylamide as a monomer component exhibits a unique property of undergoing a phase transition at about 32 ° C. In the present invention, by using N-isopropylacrylamide having such a unique property as a monomer component for producing a polymer constituting an anion exchange membrane, excellent ion selective permeability at high temperature is obtained. And an anion exchange membrane having a small amount of permeated water can be obtained.

【0010】上記イオン交換性重合体において、N−イ
ソプロピルアクリルアミドに基づく重合単位の含有量
は、特に制限されるものではないが、イオン選択性や浸
透水量に関する効果を十分に得るためには5〜50重量
%、より好ましくは10〜40重量%であるのが好適で
ある。
In the above ion-exchangeable polymer, the content of the polymerized unit based on N-isopropylacrylamide is not particularly limited. Suitably, it is 50% by weight, more preferably 10 to 40% by weight.

【0011】また、この重合体に結合して存在させる陰
イオン交換基としては、水溶液中で正の電荷となりうる
官能基なら何ら制限なく使用される。具体的には、一
級、二級、三級アミノ基、第4級アンモニウム塩基、ホ
スホニウム基等が挙げられる。このうち三級アミノ基、
第4級アンモニウム塩基等の強塩基性陰イオン交換基が
好ましい。
As the anion exchange group to be bound to the polymer, any functional group capable of becoming positively charged in an aqueous solution can be used without any limitation. Specific examples include primary, secondary, and tertiary amino groups, quaternary ammonium bases, and phosphonium groups. Of these, tertiary amino groups,
Strongly basic anion exchange groups such as quaternary ammonium bases are preferred.

【0012】これらの重合体をイオン交換樹脂として製
造した本発明の陰イオン交換膜において、陰イオン交換
基の存在量は、特に制限されないが、通常、イオン交換
容量が0.1〜5ミリ等量/g−乾燥膜、好ましくは
0.5〜3ミリ等量/g−乾燥膜となる量であるのが好
適である。また、陰イオン交換膜の厚さは、所望の電気
抵抗、機械的強度、輸率、耐久性等にも関係するが、一
般に10〜500μm、好ましくは40〜300μmの
範囲であるのが好適である。
In the anion exchange membrane of the present invention prepared by using these polymers as an ion exchange resin, the amount of anion exchange groups is not particularly limited, but usually, the ion exchange capacity is 0.1 to 5 mm. Amount / g-dry film, preferably 0.5-3 milliequivalent / g-dry film. In addition, the thickness of the anion exchange membrane is related to desired electrical resistance, mechanical strength, transport number, durability, and the like, but is generally in the range of 10 to 500 μm, preferably 40 to 300 μm. is there.

【0013】さらに、陰イオン交換膜において、前記N
−イソプロピルアクリルアミドに基づく重合単位の存在
量は、陰イオン交換基1モルに対して0.01〜1.5
モル/モル−陰イオン交換基、好ましくは0.03〜
1.0モル/モル−陰イオン交換基、さらに好ましくは
0.1〜1.0モル/モル−陰イオン交換基となる量で
あるのが好適である。
Further, in the anion exchange membrane, the N
The amount of the polymerized unit based on -isopropylacrylamide is 0.01 to 1.5 with respect to 1 mol of the anion exchange group.
Mol / mol-anion exchange group, preferably from 0.03 to
The amount is preferably 1.0 mol / mol-anion exchange group, more preferably 0.1 to 1.0 mol / mol-anion exchange group.

【0014】本発明の陰イオン交換膜は、上記重合体を
イオン交換樹脂として用いて膜状に成形されるものであ
れば如何なるものであっても良い。その製造方法は、特
に制限されず、例えば、公知の流延法、モノマー塗布
法、ペースト法、塊状重合法、含浸法等が適宜採択でき
る。また、膜を補強するため、基材を用いることも必要
により採用し得る。これらのうち基材を用い、モノマー
塗布法やぺースト法により製造するのが好ましい。
The anion exchange membrane of the present invention may be any membrane as long as it is formed into a membrane using the above polymer as an ion exchange resin. The production method is not particularly limited, and for example, a known casting method, a monomer coating method, a paste method, a bulk polymerization method, an impregnation method and the like can be appropriately adopted. In addition, in order to reinforce the film, a substrate may be used if necessary. Of these, it is preferable to use a substrate and produce it by a monomer coating method or a paste method.

【0015】特に、陰イオン交換基を導入可能な官能基
または陰イオン交換基を有する単量体、N−イソプロピ
ルアクリルアミド、架橋剤、および重合開始剤からなる
単量体混合物を、基材に付着して成形重合せしめた後、
必要に応じて陰イオン交換基を導入する方法により製造
するのが好ましい。
In particular, a monomer mixture comprising a functional group capable of introducing an anion exchange group or a monomer having an anion exchange group, N-isopropylacrylamide, a crosslinking agent, and a polymerization initiator is attached to a substrate. After the polymerization polymerization
It is preferable to produce it by a method of introducing an anion exchange group as needed.

【0016】この製造方法において、陰イオン交換基を
導入可能な官能基または陰イオン交換基を有する単量体
としては、従来公知である陰イオン交換膜の製造におい
て用いられる単量体が特に制限されずに使用される。具
体的には、陰イオン交換基を導入可能な官能基を有する
単量体としては、スチレン、クロルメチルスチレン、ブ
ロモメチルスチレン、グリシジルメタクリレート等が挙
げられる。
In this production method, as the functional group capable of introducing an anion exchange group or the monomer having an anion exchange group, a monomer used in the production of a conventionally known anion exchange membrane is particularly limited. Used without. Specifically, examples of the monomer having a functional group capable of introducing an anion exchange group include styrene, chloromethylstyrene, bromomethylstyrene, and glycidyl methacrylate.

【0017】また、陰イオン交換基を有する単量体とし
ては、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、メチ
ルビニルピリジン、エチルビニルピリジン、ビニルピロ
リドン、N,Nジメチルアミノエチルメタクリレート、
N,Nジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ビニル
カルバゾール、ビニルイミダゾール、アミノスチレン、
メチルアミノスチレン、ジメチルアミノスチレン、トリ
メチルアミノスチレン等が挙げられる。これらの陰イオ
ン交換基を有する単量体は、第4級化することにより第
4級アンモニウム塩基を導入可能な官能基を有する単量
体でもある。また、これらの単量体の第4級化物モノマ
ーも、陰イオン交換基を有する単量体として使用でき
る。
The monomers having an anion exchange group include 4-vinylpyridine, 2-vinylpyridine, methylvinylpyridine, ethylvinylpyridine, vinylpyrrolidone, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate,
N, N dimethylaminopropylacrylamide, vinylcarbazole, vinylimidazole, aminostyrene,
Methylaminostyrene, dimethylaminostyrene, trimethylaminostyrene and the like can be mentioned. These monomers having an anion exchange group are also monomers having a functional group capable of introducing a quaternary ammonium base by quaternization. Also, quaternized monomers of these monomers can be used as monomers having an anion exchange group.

【0018】また、架橋剤も、従来公知であるイオン交
換膜の製造において用いられる単量体が特に制限されず
に使用される。具体的には、例えばm−、p−、o−ジ
ビニルベンゼン、エチレングリコールビス(メタクリレ
ート)、ジビニルスルホン、ブタジエン、クロロプレ
ン、イソプレン、トリビニルベンゼン類、ジビニルナフ
タリン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、ジビニル
ピリジン類などのジビニル化合物等が挙げられる。
As the cross-linking agent, a conventionally known monomer used in the production of an ion exchange membrane is used without any particular limitation. Specifically, for example, m-, p-, o-divinylbenzene, ethylene glycol bis (methacrylate), divinylsulfone, butadiene, chloroprene, isoprene, trivinylbenzenes, divinylnaphthalene, diallylamine, triallylamine, divinylpyridines and the like And the like.

【0019】重合開始剤は、従来公知の重合開始剤が特
に制限されることなく使用され、用いるイオン交換膜の
基材、成形条件にあわせて適宜選択すれば良い。例え
ば、ベンゾイルペルオキサイド、2,4−ジクロロベン
ゾイルペルオキサイド、t−ブチルペルオキシ−2−エ
チルヘキサノエート、ラウリルペルオキサイド、ステア
リルペルオキサイド、メチルイソブチルケトンペルオキ
サイド、シクロヘキサンペルオキサイド、o−メチルベ
ンゾイルオキサイド、2,4,4−トリメチルペンチル
ペルオキシ−フェノキシアセテート、α−クミルペルオ
キシネオデカノエート、ジ−t−ブチルペルオキシヘキ
サハイドロテレフタレート、t−ブチルペルオキシベン
ゾエート、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキサイ
ド、ジ−t−ブチルペルオキサイド、1,1−ビス−t
−ブチルペルオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘ
キサン等が用いられる。
As the polymerization initiator, conventionally known polymerization initiators are used without any particular limitation, and may be appropriately selected according to the base material of the ion exchange membrane to be used and the molding conditions. For example, benzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, lauryl peroxide, stearyl peroxide, methyl isobutyl ketone peroxide, cyclohexane peroxide, o-methylbenzoyl oxide 2,4,4-trimethylpentylperoxy-phenoxyacetate, α-cumylperoxyneodecanoate, di-t-butylperoxyhexahydroterephthalate, t-butylperoxybenzoate, diisopropylbenzene hydroperoxide, di-t- Butyl peroxide, 1,1-bis-t
-Butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane and the like are used.

【0020】なお、本発明において、上記したイオン交
換基を導入可能な官能基またはイオン交換基を有する単
量体、N−イソプロピルアクリルアミド、架橋剤、重合
開始剤の混合物には、必要に応じてこれらの単量体と共
重合可能な他の単量体を混合して用いても良い。こうし
た単量体としては、例えばスチレン、アクリロニトリ
ル、エチルスチレン、ビニルクロライド、アクロレイ
ン、メチルビニルケトン、メチルアクリレートなどが挙
げられる。また、製膜性を高める等の目的で、増粘剤や
可塑剤を混合しても良い。具体的には、増粘剤として
は、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル
−ブタジエン共重合体やこれらの水添物等が使用でき、
可塑剤としては、ジオクチルフタレート、ジブチルフタ
レート、リン酸トリブチル、スチレンオキサイドあるい
は脂肪酸、芳香族酸のアルコールエステル等が使用でき
る。さらには、単量体を希釈するための溶媒等を適宜添
加しても良い。
In the present invention, the above-mentioned mixture of a functional group capable of introducing an ion-exchange group or a monomer having an ion-exchange group, N-isopropylacrylamide, a crosslinking agent and a polymerization initiator may be used, if necessary. Other monomers copolymerizable with these monomers may be used as a mixture. Examples of such a monomer include styrene, acrylonitrile, ethylstyrene, vinyl chloride, acrolein, methyl vinyl ketone, methyl acrylate, and the like. In addition, a thickener and a plasticizer may be mixed for the purpose of enhancing film forming properties. Specifically, as the thickener, a styrene-butadiene copolymer, an acrylonitrile-butadiene copolymer or a hydrogenated product thereof can be used,
As the plasticizer, dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, tributyl phosphate, styrene oxide, or a fatty acid or an alcohol ester of an aromatic acid can be used. Further, a solvent or the like for diluting the monomer may be appropriately added.

【0021】上記した各成分の配合割合は、特に制限さ
れるものではないが、一般には、イオン交換基を導入可
能な官能基またはイオン交換基を有する単量体を10〜
93重量%、好適には20〜85重量%、N−イソプロ
ピルアクリルアミドを5〜50重量%、好適には10〜
40重量%、架橋剤を2〜40重量%、好適には5〜3
0重量%、これらの単量体と共重合可能な他の単量体は
0〜40重量%、好適には0〜30重%の範囲で配合す
るのが好ましい。また、重合開始剤は、上記各単量体の
合計100重量部に対して、0.1〜15重量部、好適
には1〜5重量部の範囲で配合するのが好ましい。さら
に、増粘剤は、上記各単量体の合計100重量部に対し
て、0.1〜15重量部、好適には0.5〜10重量部
の範囲で配合するのが好ましく、同様に可塑剤は、5〜
40重量部、好適には10〜30重量部の範囲で配合す
るのが好ましい。
The mixing ratio of each of the above components is not particularly limited, but generally, a functional group capable of introducing an ion exchange group or a monomer having an ion exchange group is used in an amount of 10 to 10%.
93% by weight, preferably 20 to 85% by weight, N-isopropylacrylamide 5 to 50% by weight, preferably 10 to 10%
40% by weight, 2-40% by weight of crosslinking agent, preferably 5-3%
0% by weight, and other monomers copolymerizable with these monomers are preferably blended in the range of 0 to 40% by weight, preferably 0 to 30% by weight. Further, the polymerization initiator is preferably blended in an amount of 0.1 to 15 parts by weight, preferably 1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total of the respective monomers. Further, the thickener is preferably compounded in the range of 0.1 to 15 parts by weight, preferably 0.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of each of the above monomers. 5 plasticizers
It is preferable to mix in an amount of 40 parts by weight, preferably 10 to 30 parts by weight.

【0022】以上により得られる単量体混合物は、通
常、基材に付着され成形重合される。ここで、該基材と
しては、従来イオン交換膜の基材として用いられている
ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン等を素材樹脂とするも
のが何等制限されることなく使用される。ポリオレフィ
ン製の基材としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リブテンそれらの共重合物あるいはそれらのポリマーの
ブレンド物等から作られた織布が好ましい。その他に不
織布、網、あるいは多孔性シート等も制限なく用いられ
る。このような織布の単糸は、モノフィラメント、マル
チフィラメントのどちらでもよい。また、縦糸および横
糸の目付け量は小さい方が得られるイオン交換膜の電気
抵抗を小さくできるが、糸ずれによる織物の保持が困難
となるために、一般に1平方インチ当たりの目数が10
〜500の範囲が好ましい。なお、目数の小さい織布
は、単糸の交点を部分融着するなどの工夫をすれば、1
0目以下でも良く、例えば芯部分をポリプロピレンおよ
び鞘部分をポリエチレンとする複合フィラメントによ
り、交点のポリエチレン部分を融着すれば、目数が小さ
い織布でも用いることができる。これらの基材の厚さ
は、特に制限されるものではないが10〜500μmの
範囲が好適である。
The monomer mixture obtained as described above is usually attached to a substrate and molded and polymerized. Here, as the base material, those which use polyvinyl chloride, polyolefin or the like as a material resin, which has been conventionally used as a base material for an ion exchange membrane, are used without any limitation. As the base material made of polyolefin, a woven fabric made of polyethylene, polypropylene, polybutene, a copolymer thereof, a blend of these polymers, or the like is preferable. In addition, a nonwoven fabric, a net, a porous sheet, or the like can be used without limitation. The single yarn of such a woven fabric may be either a monofilament or a multifilament. Further, the smaller the basis weight of the warp and the weft, the smaller the electrical resistance of the obtained ion exchange membrane can be.
The range of -500 is preferable. A woven fabric having a small number of stitches can be reduced to 1 by a method such as partial fusion at the intersection of single yarns.
A woven fabric having a small number of stitches can be used by fusing the polyethylene portion at the intersection with a composite filament having a core portion of polypropylene and a sheath portion of polyethylene, for example. The thickness of these substrates is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 500 μm.

【0023】単量体混合物を上記したような基材に付着
した後、成形重合する際には、一般に常温から加圧下で
昇温されるが、その昇温速度は、特に制限されるもので
はなく適宜選択すれば良い。こうした重合条件は、関与
する重合開始剤の種類、単量体混合液の組成、基材の種
類によっても左右されるものであり、一概に決めること
はできないが最適の条件、最適の電気化学的、機械的性
質を考慮して適宜選定すれば良い。
When the monomer mixture is adhered to the above-mentioned base material and then subjected to molding polymerization, the temperature is generally raised from normal temperature under pressure, but the rate of temperature rise is not particularly limited. Instead, it may be appropriately selected. These polymerization conditions also depend on the type of polymerization initiator involved, the composition of the monomer mixture, and the type of base material, and cannot be determined unequivocally; It may be appropriately selected in consideration of mechanical properties.

【0024】なお、この単量体混合物を布状基材に付着
する方法は、例えば塗布または含浸、浸漬等の公知の方
法を適宜採択すれば良い。さらに、上記単量体混合物
を、ポリ塩化ビニル等の粉体と混合してペースト状とし
て塗布する、いわゆるペースト法を、常法に従って適宜
採択しても良い。
As a method of attaching the monomer mixture to the cloth-like substrate, a known method such as coating, impregnation, immersion, etc. may be appropriately adopted. Further, a so-called paste method in which the above monomer mixture is mixed with a powder of polyvinyl chloride or the like and applied as a paste may be appropriately adopted according to a conventional method.

【0025】以上により重合されて得られる膜状重合体
は、必要に応じてこれを、公知の例えば、クロロメチル
化およびアミノ化、第4級アンモニウム塩基化、ホスホ
ニウム化等の処理により所望の陰イオン交換基を導入し
て、陰イオン交換膜とすることができる。
The film-like polymer obtained by the above polymerization can be used, if necessary, by subjecting it to a desired shade by a known treatment such as chloromethylation and amination, quaternary ammonium basification, and phosphonium formation. An anion exchange membrane can be obtained by introducing an ion exchange group.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明の陰イオン交換膜は、N−イソプ
ロピルアクリルアミドに基づく重合単位を含有するイオ
ン交換性重合体をイオン交換樹脂として構成されている
ため、約32℃を境にその性状が大きく変化し、電気透
析での隔膜として有用な性質を有するものとなる。即
ち、上記温度より高温では、良好な一価陰イオンの選択
透過性を有し、また、一価陰イオンの中でも、臭素イオ
ンや硝酸イオンに対しては極めて良好な選択透過性を有
するものとなる。また、前記温度までは温度が上がるに
したがって、浸透水量が低下し、該温度以上になると浸
透水量は、極めて小さい値でほぼ一定するという特異な
性質も呈している。本発明の陰イオン交換膜が、このよ
うな特徴的な性状を呈する原因は定かではないが、約3
2℃以上では、N−イソプロピルアクリルアミドのイソ
プロピル基が凝集して膜構造が緻密になり、同時に陰イ
オン交換膜の親水性度が減少するためではないかと推察
される。
The anion exchange membrane of the present invention comprises an ion exchange resin containing a polymer unit based on N-isopropylacrylamide as an ion exchange resin. It changes greatly, and has properties useful as a diaphragm in electrodialysis. That is, at a temperature higher than the above-mentioned temperature, it has good permselectivity for monovalent anions, and among monovalent anions, it has a very good permselectivity for bromide ions and nitrate ions. Become. Further, as the temperature rises up to the temperature, the amount of permeated water decreases, and when the temperature is higher than the temperature, the amount of permeated water has a peculiar property that it is almost constant at an extremely small value. The reason why the anion exchange membrane of the present invention exhibits such characteristic properties is not clear, but is about 3 times.
At 2 ° C. or higher, it is speculated that the isopropyl groups of N-isopropylacrylamide aggregate and the membrane structure becomes dense, and at the same time, the degree of hydrophilicity of the anion exchange membrane decreases.

【0027】本発明の陰イオン交換膜は、上記性質を利
用して約32℃以上、好適には35℃以上の温度条件で
の高温電気透析に用いれば、浸透水の少ない状態で、上
記した特定の陰イオンについて選択的な濃縮や脱塩が行
える。従って、海水濃縮や地下水中の硝酸イオンの脱塩
などにおいて極めて有用に使用できる。
The anion exchange membrane of the present invention can be used in high-temperature electrodialysis at a temperature of about 32 ° C. or more, preferably 35 ° C. or more by utilizing the above-mentioned properties, and the above-mentioned condition can be obtained with little permeated water. Selective concentration and desalting of specific anions can be performed. Therefore, it can be used very effectively in seawater concentration and desalination of nitrate ions in groundwater.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明の実施例及び比較例を示すが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものでない。
Hereinafter, Examples and Comparative Examples of the present invention will be described.
The present invention is not limited to these examples.

【0029】なお、下記の実施例及び比較例において、
塩素イオンに対する各種陰イオンの選択透過性及び浸透
水量は以下の方法により測定した。
In the following Examples and Comparative Examples,
The permselectivity of various anions to chloride ions and the amount of permeated water were measured by the following methods.

【0030】1)塩素イオンに対する各種陰イオンの選
択透過性 下記の4室セル Ag-AgCl電極/0.2モルNaCl水溶液/C膜/0.2モルNaCl水溶
液/A膜/0.2モルNaX含有0.2モルNaCl水溶液/C膜/0.2モル
NaCl水溶液/Ag-AgCl C膜:陽イオン交換膜 A膜:陰イオン交換膜 を用いて陰イオン交換膜における、塩素イオンに対する
各種陰イオンの選択透過性を下記式により測定した。
1) Selective permeability of various anions to chloride ions The following four-chamber cell: Ag-AgCl electrode / 0.2 mol NaCl aqueous solution / C membrane / 0.2 mol NaCl aqueous solution / A membrane / 0.2 mol NaX containing 0.2 mol NaCl aqueous solution / C film / 0.2 mol
NaCl aqueous solution / Ag-AgCl C membrane: Cation exchange membrane A membrane: Anion exchange membrane The selective permeability of various anions to chloride ions in an anion exchange membrane was measured by the following formula.

【0031】PX Cl=(tx/tCl)/(Cx/CCl) X:各種陰イオン tx:Xイオンの移動量 tCl:Clイオンの移動量 Cx:脱塩側のXイオン濃度 CCl:脱塩側のClイオン濃度 2)浸透水量 陰イオン交換膜を隔膜として2室セルを組み、一方の側
の室に4N-NaClを供給し、反対側の室に水を供給
して、各室を攪はんする。一定時間下に水供給室から食
塩水供給室へ移動した水量を測定し、下記式から浸透水
量(Wo)を求めた。
P X Cl = (t x / t Cl ) / (C x / C Cl ) X: Various anions t x : Transfer amount of X ion t Cl : Transfer amount of Cl ion C x : Desalination side X ion concentration C Cl : Cl ion concentration on the desalination side 2) Permeation water amount A two-chamber cell is set up using an anion exchange membrane as a diaphragm, 4N-NaCl is supplied to one chamber, and water is supplied to the other chamber. Supply and agitate each room. The amount of water transferred from the water supply chamber to the saline solution supply chamber for a certain period of time was measured, and the amount of permeated water (Wo) was determined from the following equation.

【0032】Wo=ΔMw/(C・A・Δt)[mol-H2O/
秒 (mol/l) cm2] ΔMw:移動した水の量/18(mol-H2O) C:拡散前の食塩濃度(4mol/l) A:有効膜面積(10cm2) Δt:拡散時間(6時間) 実施例1 N,Nジメチルアミノエチルメタクリレート50重量
%、N−イソプロピルアクリルアミド25重量%、エチ
レングリコールビス(メタクリレート)25重量%、及
びこれらの単量体の合計100重量部に対してベンゾイ
ルパーオキサイド0.5重量部を混合し、単量体混合物
を得た。
W o = ΔM w / (CA · Δt) [mol-H 2 O /
Sec (mol / l) cm 2 ] ΔM w : amount of water transferred / 18 (mol-H 2 O) C: salt concentration before diffusion (4 mol / l) A: effective membrane area (10 cm 2 ) Δt: diffusion Time (6 hours) Example 1 50% by weight of N, N dimethylaminoethyl methacrylate, 25% by weight of N-isopropylacrylamide, 25% by weight of ethylene glycol bis (methacrylate), and 100 parts by weight of these monomers in total Then, 0.5 parts by weight of benzoyl peroxide was mixed to obtain a monomer mixture.

【0033】次いで、ポリ塩化ビニル製の織布に、上記
した単量体混合物を塗布し、ポリエステルフィルムを剥
離材として被覆した後、85℃の重合温度で成形重合を
行った。そして、得られた膜状重合体を、1NのHCl
に24時間浸漬し陰イオン交換膜を得た。この陰イオン
交換膜の性状を表1に示した。また、この陰イオン交換
膜において、N−イソプロピルアクリルアミドに基づく
重合単位の存在量は、陰イオン交換基1モルに対して
0.63モル/モル−陰イオン交換基になる量であっ
た。
Next, the above-mentioned monomer mixture was applied to a woven fabric made of polyvinyl chloride, coated with a polyester film as a release material, and then subjected to molding polymerization at a polymerization temperature of 85 ° C. Then, the obtained film-like polymer was converted to 1N HCl.
For 24 hours to obtain an anion exchange membrane. Table 1 shows the properties of the anion exchange membrane. In this anion exchange membrane, the amount of the polymerized unit based on N-isopropylacrylamide was 0.63 mol / mol-anion exchange group with respect to 1 mol of the anion exchange group.

【0034】この陰イオン交換膜について、25、3
0、32、35、40℃下での塩素イオンに対する硫酸
イオン、フッ素イオン、臭素イオン、硝酸イオンの選択
透過性を測定し、表2に示した。その結果を、図1〜4
に示した。
About this anion exchange membrane, 25, 3
The selective permeabilities of sulfate, fluorine, bromine and nitrate with respect to chloride at 0, 32, 35 and 40 ° C. were measured. The results are shown in FIGS.
It was shown to.

【0035】実施例2 グリシジルメタクリレート50重量%、N−イソプロピ
ルアクリルアミド25重量%、エチレングリコールビス
(メタクリレート)25重量%、及びこれらの単量体の
合計100重量部に対してベンゾイルパーオキサイド
0.5重量部を混合し、単量体混合物を得た。
Example 2 50% by weight of glycidyl methacrylate, 25% by weight of N-isopropylacrylamide, 25% by weight of ethylene glycol bis (methacrylate), and 0.5 parts of benzoyl peroxide based on 100 parts by weight of these monomers in total The parts by weight were mixed to obtain a monomer mixture.

【0036】次いで、ポリ塩化ビニル製の織布に、上記
した単量体混合物を塗布し、ポリエステルフィルムを剥
離材として被覆した後、85℃の重合温度で成形重合を
行った。そして、得られた膜状重合体を、トリメチルア
ミン10重量%およびアセトン20重量%水溶液を用い
て、30℃、48時間のアミノ化反応に供し陰イオン交
換膜を得た。この陰イオン交換膜の性状を表1に示し
た。また、この陰イオン交換膜において、N−イソプロ
ピルアクリルアミドに基づく重合単位の存在量は、陰イ
オン交換基1モルに対して0.57モル/モル−陰イオ
ン交換基になる量であった。
Next, the above-mentioned monomer mixture was applied to a woven fabric made of polyvinyl chloride, coated with a polyester film as a release material, and then subjected to molding polymerization at a polymerization temperature of 85 ° C. Then, the obtained membrane polymer was subjected to an amination reaction at 30 ° C. for 48 hours using an aqueous solution of 10% by weight of trimethylamine and 20% by weight of acetone to obtain an anion exchange membrane. Table 1 shows the properties of the anion exchange membrane. In this anion exchange membrane, the amount of the polymerized unit based on N-isopropylacrylamide was 0.57 mol / mol-anion exchange group with respect to 1 mol of the anion exchange group.

【0037】この陰イオン交換膜について、25、3
0、32、35、40℃下での塩素イオンに対する硫酸
イオン、フッ素イオン、臭素イオン、硝酸イオンの選択
透過性を測定し、表2に示した。その結果を、図1〜4
に示した。さらに、上記各温度下での浸透水量を測定し
表3に示した。その結果を、図5に示した。
About this anion exchange membrane, 25, 3
The selective permeabilities of sulfate, fluorine, bromine and nitrate with respect to chloride at 0, 32, 35 and 40 ° C. were measured. The results are shown in FIGS.
It was shown to. Further, the amount of permeated water at each of the above temperatures was measured and is shown in Table 3. The result is shown in FIG.

【0038】実施例3 実施例1と同様にして得られた陰イオン交換膜を、ヨウ
化メチル50重量%のヘキサン溶液を用いて、25℃、
24時間の第4級化反応に供した。得られた陰イオン交
換膜の性状を表1に示した。
Example 3 An anion exchange membrane obtained in the same manner as in Example 1 was treated at 25 ° C. with a hexane solution containing 50% by weight of methyl iodide.
It was subjected to a quaternization reaction for 24 hours. Table 1 shows the properties of the obtained anion exchange membrane.

【0039】この陰イオン交換膜について、25、3
0、32、35、40℃下での塩素イオンに対する硫酸
イオン、フッ素イオン、臭素イオン、硝酸イオンの選択
透過性を測定し、表2に示した。その結果を、図1〜4
に示した。
About this anion exchange membrane, 25, 3
The selective permeabilities of sulfate, fluorine, bromine and nitrate with respect to chloride at 0, 32, 35 and 40 ° C. were measured. The results are shown in FIGS.
It was shown to.

【0040】比較例1 市販膜「ネオセプタ AM−1」((株)トクヤマ製)
について、25、30、32、35、40℃下での塩素
イオンに対する硫酸イオン、フッ素イオン、臭素イオ
ン、硝酸イオンの選択透過性を測定し、表2に示した。
その結果を、図1〜4に示した。さらに、上記各温度下
での浸透水量を測定し表3に示した。その結果を、図5
に示した。
Comparative Example 1 Commercially available membrane "NEOSEPTA AM-1" (manufactured by Tokuyama Corporation)
The permselectivity of sulfate, fluorine, bromine, and nitrate ions to chloride ions at 25, 30, 32, 35, and 40 ° C. was measured, and the results are shown in Table 2.
The results are shown in FIGS. Further, the amount of permeated water at each of the above temperatures was measured and is shown in Table 3. The result is shown in FIG.
It was shown to.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

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

【図1】図1は、陰イオン交換膜の各温度下での塩素イ
オンに対する硫酸イオンの選択透過性を示すグラフであ
る。図中、−○−は実施例1で得られた陰イオン交換
膜、−●−は実施例2で得られた陰イオン交換膜、−□
−は実施例3で得られた陰イオン交換膜、−■−は比較
例1で使用した陰イオン交換膜を示す。
FIG. 1 is a graph showing the selective permeability of sulfate ions to chloride ions at various temperatures of an anion exchange membrane. In the figure,-○-is the anion exchange membrane obtained in Example 1,-●-is the anion exchange membrane obtained in Example 2,-□.
-Indicates the anion exchange membrane obtained in Example 3, and-■-indicates the anion exchange membrane used in Comparative Example 1.

【図2】図2は、陰イオン交換膜の各温度下での塩素イ
オンに対するフッ素イオンの選択透過性を示すグラフで
ある。図中、−○−は実施例1で得られた陰イオン交換
膜、−●−は実施例2で得られた陰イオン交換膜、−□
−は実施例3で得られた陰イオン交換膜、−■−は比較
例1で使用した陰イオン交換膜を示す。
FIG. 2 is a graph showing the selective permeability of fluorine ions to chloride ions at various temperatures of an anion exchange membrane. In the figure,-○-is the anion exchange membrane obtained in Example 1,-●-is the anion exchange membrane obtained in Example 2,-□.
-Indicates the anion exchange membrane obtained in Example 3, and-■-indicates the anion exchange membrane used in Comparative Example 1.

【図3】図3は、陰イオン交換膜の各温度下での塩素イ
オンに対する臭素イオンの選択透過性を示すグラフであ
る。図中、−○−は実施例1で得られた陰イオン交換
膜、−●−は実施例2で得られた陰イオン交換膜、−□
−は実施例3で得られた陰イオン交換膜、−■−は比較
例1で使用した陰イオン交換膜を示す。
FIG. 3 is a graph showing the selective permeability of bromide ions to chloride ions at various temperatures of an anion exchange membrane. In the figure,-○-is the anion exchange membrane obtained in Example 1,-●-is the anion exchange membrane obtained in Example 2,-□.
-Indicates the anion exchange membrane obtained in Example 3, and-■-indicates the anion exchange membrane used in Comparative Example 1.

【図4】図4は、陰イオン交換膜の各温度下での塩素イ
オンに対する硝酸イオンの選択透過性を示すグラフであ
る。図中、−○−は実施例1で得られた陰イオン交換
膜、−●−は実施例2で得られた陰イオン交換膜、−□
−は実施例3で得られた陰イオン交換膜、−■−は比較
例1で使用した陰イオン交換膜を示す。
FIG. 4 is a graph showing the selective permeability of nitrate ions to chloride ions at various temperatures of an anion exchange membrane. In the figure,-○-is the anion exchange membrane obtained in Example 1,-●-is the anion exchange membrane obtained in Example 2,-□.
-Indicates the anion exchange membrane obtained in Example 3, and-■-indicates the anion exchange membrane used in Comparative Example 1.

【図5】図5は、陰イオン交換膜の各温度下での浸透水
量を示すグラフである。図中、−●−は実施例2で得ら
れた陰イオン交換膜、−■−は比較例1で使用した陰イ
オン交換膜を示す。
FIG. 5 is a graph showing the amount of permeated water at each temperature of the anion exchange membrane. In the figure,-●-indicates the anion exchange membrane obtained in Example 2, and-■-indicates the anion exchange membrane used in Comparative Example 1.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】N−イソプロピルアクリルアミドに基づく
重合単位を含み、陰イオン交換基を有する重合体からな
る陰イオン交換膜。
1. An anion exchange membrane comprising a polymer having an anion exchange group, comprising polymer units based on N-isopropylacrylamide.
【請求項2】陰イオン交換基を導入可能な官能基または
陰イオン交換基を有する単量体、N−イソプロピルアク
リルアミド、架橋剤、および重合開始剤からなる単量体
混合物を、基材に付着して成形重合せしめた後、必要に
応じて陰イオン交換基を導入することを特徴とする請求
項1記載の陰イオン交換膜の製造方法。
2. Adhering a monomer mixture comprising a functional group capable of introducing an anion exchange group or a monomer having an anion exchange group, N-isopropylacrylamide, a crosslinking agent, and a polymerization initiator to a substrate. The method for producing an anion-exchange membrane according to claim 1, wherein an anion-exchange group is introduced as necessary after the formation and polymerization.
JP9338354A 1997-12-09 1997-12-09 Anion-exchange membrane and production thereof Pending JPH11172024A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9338354A JPH11172024A (en) 1997-12-09 1997-12-09 Anion-exchange membrane and production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9338354A JPH11172024A (en) 1997-12-09 1997-12-09 Anion-exchange membrane and production thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11172024A true JPH11172024A (en) 1999-06-29

Family

ID=18317371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9338354A Pending JPH11172024A (en) 1997-12-09 1997-12-09 Anion-exchange membrane and production thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11172024A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006290681A (en) * 2005-04-12 2006-10-26 Tokuyama Corp Composite powder
JP2016531178A (en) * 2013-07-31 2016-10-06 カウンスィル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチCouncil Of Scientific & Industrial Research Anion exchange membrane for electrodialysis and method for forming the same
CN112090299A (en) * 2020-08-18 2020-12-18 赛福纳米科技(徐州)有限公司 Homogeneous anion exchange membrane and preparation method thereof
US11505847B2 (en) 2016-06-13 2022-11-22 Freiberger Compound Materials Gmbh Method and apparatus for Ga-recovery

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006290681A (en) * 2005-04-12 2006-10-26 Tokuyama Corp Composite powder
JP2016531178A (en) * 2013-07-31 2016-10-06 カウンスィル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチCouncil Of Scientific & Industrial Research Anion exchange membrane for electrodialysis and method for forming the same
US11505847B2 (en) 2016-06-13 2022-11-22 Freiberger Compound Materials Gmbh Method and apparatus for Ga-recovery
CN112090299A (en) * 2020-08-18 2020-12-18 赛福纳米科技(徐州)有限公司 Homogeneous anion exchange membrane and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11511237B2 (en) Ion-exchange membrane
CA2353378C (en) Anion exchange membrane, process for its production and solution treating apparatus
JP4724971B2 (en) Anion exchange membrane, method for producing the same, and solution processing apparatus
EP2655490A1 (en) Acid block anion membrane
JP3193522B2 (en) Method for producing ion exchange membrane
KR101188267B1 (en) Anion exchange composite membrane with olefin-based additives and method for preparing the same
JP3729296B2 (en) Membrane for vanadium redox flow battery
KR101726658B1 (en) Vinylbenzene-styrene based anion exchange composite membranes with nitrile rubber and method for preparing the same
US20230119424A1 (en) Anion exchange membrane and method for producing same
JPH11172024A (en) Anion-exchange membrane and production thereof
JP3238238B2 (en) Ion exchange membrane
JP2021154277A (en) Anion exchange membrane and method for producing the same
JP3432337B2 (en) Method for producing ion exchange membrane
JP3907459B2 (en) Electric regenerative deionizer
JPH1087854A (en) Bipolar film
WO2022201718A1 (en) Anion exchange membrane, and method for producing same
JP3396108B2 (en) Method for producing ion exchange membrane
JP7454423B2 (en) Anion exchange membrane and its manufacturing method
JP2004149586A (en) Method for manufacturing ion-exchange membrane
JP3518633B2 (en) Bipolar membrane
JP4498532B2 (en) Heterogeneous ion exchange membrane and method for producing the same
JPH0637568B2 (en) Method of manufacturing ion exchange membrane
JPH10192717A (en) Porous ion exchanger and production of demineralized water
JPS6241234A (en) Improve anion-exchange membrane
JPH09132655A (en) Heterogeneous anion exchanger and its production