JPS58156304A - 有機化合物の分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は膜を用いて二種またはそれ以上の有機化合物混
合液体あるいは有機化合物の水溶液を分離する方法に関
するものである。

有機化合物混合液体あるいは有機化合物の水溶液の分離
濃噛は化学工業、医薬品工業、食品工業等のあらゆる分
野においてきわめて重要な工程である。原料から中間体
を経て最終製品に至る工程すべてに何らかの分離、濃縮
操作があるといっても過言ではない。

一般に有機化合物混合液体あるいは有機化合物の水溶液
といってもその形部はさまざまである。したがって、こ
れらの液から目的とするする有機化合物を濃縮するには
、その液の性質、経済性などを考慮して蒸発、減圧乾燥
、ろ過、抽出等多くの方法の中からもっとも適した方法
を用いて行たっている。

逆浸透膜は海水、かん水から脱塩により真水を得ること
を目的としてＬｏｅｂ　、　５ｏｕｒｉｒａｊａｎによ
りはじめて実用性のある膜が開発されて以来急速な発展
をとげてきた。これら逆浸透膜は食塩のような低分子を
除去する性質を持つことよりさらに高分子の有機化合物
を除去１″− することが原理硬荀能であり、有機化合物水溶液から水
のみを膜を通して通過させ、有機化合物を濃縮するとい
った濃縮プロセスへの応用がはかられてきた。そして現
在有機化合物水溶液の濃縮方法の中で逆浸透膜法はひと
つの重要な地位を占めるに至っている。

しかしながら逆浸透膜法はあらゆる有機化合物の分離、
濃縮に適しているわけではなく、有機化合物濃度が全量
で６％以下程度の希薄な水溶液にしか実用的には不向き
である。そのわけは有機化合物の濃度が高くなると、透
水量が極端に低下し、経済性が著しく損われるからであ
る。

一方、パーベーパレージ四ン（Ｐｅｒｖａｐｏｒａｔ　
ｉｏｎ　ｌ法は逆浸透膜とは異った有機化合物の膜分離
方法としてかなり以前から研究されているもので、たと
えばインダストリアル・アンド・エンジニアリング・ケ
ミストリー誌５８号４５ページ（１９６１年）にその方
法が開示されている。これは膜の一次側（高圧側）に処
理すべき液体を通し、選択透過された物質を二次側（低
圧側）で気体状でとり出す方法である。

この方法によれば従来逆浸透膜法では分離・濃縮が困難
と言われている有機化合物混合液あるいは高濃度の有機
化合物の水溶液の分離、濃縮が可能である。

従来、このパーベーパレーション法に用いられる膜とし
ては、ポリオレフィン、弗素化ポリオレフィンやその共
重合体、あるいはこれにイオン性官能基を導入したもの
など数多くが知られている（たとえば特開昭５２−６８
０７８、特開昭５４−８８２７８）が、これらはいずれ
も均質膜であり膜厚が厚いため、透過量（単位膜面積あ
たり単位時間あたりの有機化合物あるいは水の透過量）
が少なく、工業化にさいし多大の膜面積を必要とするな
ど問題が多い。

本発明者らは上記逆浸透膜法とパーベーパレージ、ン法
の比較検討を進める中で逆浸透用の膜ヲパーベーパレー
シ田ン法に用いることによって従来のパーベーパレーシ
ョン用膜よりも優れた性能が得られることを見出し本発
明に至った。

すなわち本発明の目的は逆浸透膜を用いてパーベーパレ
ーションを行なうことにより従来よりも優れた有機化合
物混合液あるいは有機化合物水溶液の分離方法を提供す
ることにある。

以下本発明において詳しく説明する。

本発明に供することのできる逆浸透膜は基本的にはその
材質を問わない。逆浸透膜としてもっとも一般的な酢酸
セルロース膜はもとよりポリアミド膜、ポリアクリロニ
トリル膜、ポリスルホン基材複合膜など用いることがで
きる。用いる膜の逆浸透膜としての基本性能（水透過性
、有機化合物排除能等）はどのような有機化合物混合液
あるいは有機化合物水溶液をどのような条件下で分離す
るかによって決められるべきで、−概に論することはで
きないが、一般的には用いる個々の有機化合物に対する
逆浸透テスト時の排除率（−（１−（透過液中の有機化
合物濃度）／（原液中の有機化合物濃度））ｘｔｏｏ％
）が５％から９８％の範囲にあるのが好ましい。５％以
下の排除率しかもたない膜を用いた場合はパーベーパレ
ーションにより十分な分離率を得ることができず、また
９８％以上の高排除率を持つ膜を用いた場合十分な透過
量を得ることができない。

また分離しようとする有機化合物混合系に対し、膨潤す
るような膜も安定的に良い性能を得るという点において
不向きである。そういった点も考慮すると表面をプラズ
マ処理しン系半透膜（特開昭５２−９８６７９）あるい
は表面をスルホン化処理したポリアクリロニトリル系半
透膜（特開昭５４−９０６８１．特開昭５４−９９０８
８）などが本発明を適用するのに望ましい。

本発明に供することのできる有機化合物混合液体あるい
は有機化合物水溶液に特に制限はないが、たとえばベン
ゼン／シクロヘキサン、ベンゼン／ｎ−へキサン、メタ
ノール／アセトン、メタノール／水、エタノール／水。

ｉ−またはｎ−プロパツール／水、ジオキサン／水、メ
チルエチルケトン／水、などの共沸混合物を挙げること
ができる。また三成分以上の系に適用することも可能で
ある。

本発明を行なうにあたって用いる膜の形態は平膜状、ス
パイラル状、中空系状のいずれであってもよく特にその
形態は問わないが、膜を透過して出てきた有機化合物あ
るいは水が、有効に気化できるよう、二次側通路の十分
な確保と、また蒸発潜熱による液化を防ぐため適当な加
熱機構を備えつけるようにシステムを組むことが望まし
い。

本発明の特徴はパーベーパレージ、ン用の半透膜が従来
の方法では厚みが２０μ　以上ある均質膜であったのに
対し、逆浸透膜のよう薄いものとすることができる点に
ある。したがって本発明の方法によれは、特に膜の補強
とかいった特別な後工程なしで使用できるパーベーパレ
ーション用の膜が作られる上に、従来の膜よりも優れた
透過量を持つことができるので、その工業的利用度は極
めて大きいものがある。

したか−、て本発明は有機化合物混合液あるいは有機化
合物水溶液の分離、濃縮に広く使うことができるが、と
りわけ化学工業における共沸混合物の分離、あるいは醗
酵工学に詔けるアルコールの濃縮に有効である。

以下、実施例で本発明をさらに詳しく説明するが、本発
明がこれらのみに限定されるものでないことは言いまで
もない。

実施例Ｉ Ｆｉ１ｍＴｅｃ社製平膜ＥＴ社製平膜逆Ｔ透膜性能：　
８０１Ｃｇ／−加圧下、０．５％Ｎａ１ｌで水通過速度
８６．２ＬＭＨ（＝ｔ／ｒｄ＊ｈｒ）、食塩除去率９９
．０％）を４７　ｍＪ２ｒに打ち抜き通常のパーベーパ
レーション用セルに装着した。この膜を境として一次側
には水／エタノール−５０１５０の液を常圧で膜面線速
度８０　ａｓ　／　ｓｅｃとなるように流し、一方二次
側は真空ポンプを用いて２０　ｓｅｗ　Ｈ９となるよう
常時減圧下においた。なお、混合液温度は５０℃となる
ように保った。

この状態で一昼夜パーベーノマレーシツンテストを行な
い膜を通過口だガス状の水／エタノール混合物を液体窒
素を用いてトラ・ノブし、その量、組成比からこの膜の
透過係数Ｑおよび分離率αを調べた。なおＱおよびαは
以下のように定義される。

Ｑ一単位時間、単位面積あたりの膜透過液量　　２／−
・ｈｒ （二次側の水重量％）／（二次側のエタノール重ｊ１％
）結果は以下のようになった。

Ｆ　＝　８２１８　１１／ｎｌ＠ｈｒ 実施例２ 特公昭５２−８８９８８の実施例１に示される方法に従
ってプラスマ処理されたポリアクリロニトリル系逆浸透
膜を作製した。この膜を用いて本発明の実施例１と同様
の方法：こより、水／エタノール−５０１５０の液ヲノ
寸−ベーノ４レーション法により分離テストを行なった
ところ Ｆ　＝　１９８０　　ｔ？／ｖｒｌ　・ｈｒ　、　　１
ヌ名−１８，６Ｗ・ε という値が得られた。

実施例８ 特開昭５４−９００８１の実施例１に示される方法に従
ってスルホン化されたポリアクリロニトリル系逆浸透膜
を作製した。この膜を用いて本発明の実施例１と同様の
方法で各種有機物混合溶媒あるいはその水溶液をパーベ
ーパレージ胃ン法により分離テストを行なった。

結果を下表に示す。

２８−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）二種またはそれ以上の有機化合物混合液体あるいは
   有機化合物の水溶液を分離するにさい・し、個々の有機
   化合物に対する逆浸透テストでの排除率が５％から９８
   ％の範囲にある逆浸透膜を用いて、パーベーパレーショ
   ンを行なうことを特徴とする有機化合物の分離方法。 とを特徴とする特許請求の範囲１項記載の方法。 ８）上記逆浸透膜が表面をスルポン化したポリアクリロ
   ニトリル系半透膜であることを特徴とする特許−求の範
   囲１項記載の方法。