JPS58183907A - 有機溶媒の膜分離濃縮方法 - Google Patents
有機溶媒の膜分離濃縮方法Info
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- JPS58183907A JPS58183907A JP6466182A JP6466182A JPS58183907A JP S58183907 A JPS58183907 A JP S58183907A JP 6466182 A JP6466182 A JP 6466182A JP 6466182 A JP6466182 A JP 6466182A JP S58183907 A JPS58183907 A JP S58183907A
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、有機SSを少なくとも1s以上含む均一溶液
(以下、溶液人と略称)よ〉有機溶媒を分離濃縮する方
法に関する。さらに詳しくは、該溶液を平均孔径(以下
、 2raで表示、T&は平均孔半径で単位はam)が
10 ’1m以上(1GOA以上)の多孔1111−用
い、下記有効圧力勾配(ΔP/dで表示、ΔPは膜の表
裏面の圧力差でcm Hgの単位。
(以下、溶液人と略称)よ〉有機溶媒を分離濃縮する方
法に関する。さらに詳しくは、該溶液を平均孔径(以下
、 2raで表示、T&は平均孔半径で単位はam)が
10 ’1m以上(1GOA以上)の多孔1111−用
い、下記有効圧力勾配(ΔP/dで表示、ΔPは膜の表
裏面の圧力差でcm Hgの単位。
dは膜の厚さて鋤の単位】下で限外−過する有機溶媒の
分離濃縮方法に関する。
分離濃縮方法に関する。
ΔP/d≦1000 電11ΔP/11
≦Oj X d−マ/〒−−Pr (21ΔP
≦2 X 10−Vr a (31〔式中、萼
は溶液人の粘度(センチボイズ)。
≦Oj X d−マ/〒−−Pr (21ΔP
≦2 X 10−Vr a (31〔式中、萼
は溶液人の粘度(センチボイズ)。
Prは該多孔膜の空孔率(飼を表わす、〕除外V過の際
、該多孔膜の一画(ム面)は溶液Aと接し、他の一面(
1m)は、#多孔膜の非溶媒であるが溶液ムを構成する
少なくと4111Iの成分の良溶媒であ〉、かつ少なく
とも1m成分については貧溶媒か非溶媒である溶媒(以
下、溶媒Bと略称)K!Iする。
、該多孔膜の一画(ム面)は溶液Aと接し、他の一面(
1m)は、#多孔膜の非溶媒であるが溶液ムを構成する
少なくと4111Iの成分の良溶媒であ〉、かつ少なく
とも1m成分については貧溶媒か非溶媒である溶媒(以
下、溶媒Bと略称)K!Iする。
不発明において多孔膜とは、電子顕微鏡などで孔の存在
が確かめられ、かつ貫通孔が存在する膜を意味し、従来
の逆滲透用展あるいは透析型^工腎JIK用いられてい
る腰は含まれていない、を九。
が確かめられ、かつ貫通孔が存在する膜を意味し、従来
の逆滲透用展あるいは透析型^工腎JIK用いられてい
る腰は含まれていない、を九。
本多孔膜で扛、多孔膜中の最大孔径がバブルポイント法
で明確に定めることができる。し九がって。
で明確に定めることができる。し九がって。
本発明の多孔膜は、平面内で被濾過粒子管捕集す近いl
I″t!i床する。
I″t!i床する。
ここで溶液ムとFi、21E分以上の低分子化合物で構
成され、かつ、各旗分聞が分子状に混合した熱力学的に
一相の液体を意味する。また、本発明において低分子化
合物とは、分子量1000以下の化合物であシ、高分子
多孔膜とは1分子量10.000以上の重合体で構成さ
れる多孔膜であシ、共1合体(ブロック共重合、ランダ
ム共重合、グラフト共重合など)Toるいは高分子混合
物で構成される膜も含む。
成され、かつ、各旗分聞が分子状に混合した熱力学的に
一相の液体を意味する。また、本発明において低分子化
合物とは、分子量1000以下の化合物であシ、高分子
多孔膜とは1分子量10.000以上の重合体で構成さ
れる多孔膜であシ、共1合体(ブロック共重合、ランダ
ム共重合、グラフト共重合など)Toるいは高分子混合
物で構成される膜も含む。
溶液中のf#媒の分層濃iIiあるいは溶液中の溶質の
分層S*あるいは溶液中の不溶物の分離濃縮を行う丸め
の膜分離技術としては、■逆滲透膜による膜分離技術、
■Psrvapormtiom法による膜分離技術、■
限外V過膜による膜分離技術が知られている。
分層S*あるいは溶液中の不溶物の分離濃縮を行う丸め
の膜分離技術としては、■逆滲透膜による膜分離技術、
■Psrvapormtiom法による膜分離技術、■
限外V過膜による膜分離技術が知られている。
逆滲透膜による海水O脱塩などは一部実用化されている
。この方法で採用される膜の平均孔径は通常5 Q X
(0,005tars )以下である。一般に逆滲透
展による分離は操作圧力が20〜50気圧と高圧であり
、透過係数Peが10−14(am”/st −傷Hg
)と非常に小さいために効率が悪く、また装置を大型化
しなければならないという欠点がある。
。この方法で採用される膜の平均孔径は通常5 Q X
(0,005tars )以下である。一般に逆滲透
展による分離は操作圧力が20〜50気圧と高圧であり
、透過係数Peが10−14(am”/st −傷Hg
)と非常に小さいために効率が悪く、また装置を大型化
しなければならないという欠点がある。
Pervapor*tionで採用される膜の平均孔径
は逆滲透膜と同様に、通常5X10づ―< s o X
)あるいは1×10″m(tooi)以下である。この
方法においては、膜の片側を真空状態にして溶媒を蒸気
8態として膜を透過させ、冷却#結させる方法でう夛、
溶液中の溶媒の分離濃縮方法として数多くの研究がなさ
れている。利用で惠る圧力差は通常1気圧であり、分離
係数αは高くともα−25付近が現状の限界である。透
過係数PIは104・((m”/sec −as I(
g )と非常に低いうえに、真空状態の維持や冷却のた
めに多大のエネルギーを必要とするため、未ボ実用化に
はほど遠い技術と言わなければならない。なお、分離係
数αは次式で定義される。
は逆滲透膜と同様に、通常5X10づ―< s o X
)あるいは1×10″m(tooi)以下である。この
方法においては、膜の片側を真空状態にして溶媒を蒸気
8態として膜を透過させ、冷却#結させる方法でう夛、
溶液中の溶媒の分離濃縮方法として数多くの研究がなさ
れている。利用で惠る圧力差は通常1気圧であり、分離
係数αは高くともα−25付近が現状の限界である。透
過係数PIは104・((m”/sec −as I(
g )と非常に低いうえに、真空状態の維持や冷却のた
めに多大のエネルギーを必要とするため、未ボ実用化に
はほど遠い技術と言わなければならない。なお、分離係
数αは次式で定義される。
溶液中の目的物質の濃f/(1−溶液中の目的物質のM
度)平均孔径が10′傷以上0at−用いた限外濾過で
に、通常の加圧操作条件下で均一溶液中の溶媒を分Il
濃這することはできないため、!媒の分離濃縮方法とし
ては、これまで考慮されることはなかった。また、学問
的にも平均孔径が10→1以上の膜では、溶液中の溶媒
の分離濃縮が不可能と考えられた。
度)平均孔径が10′傷以上0at−用いた限外濾過で
に、通常の加圧操作条件下で均一溶液中の溶媒を分Il
濃這することはできないため、!媒の分離濃縮方法とし
ては、これまで考慮されることはなかった。また、学問
的にも平均孔径が10→1以上の膜では、溶液中の溶媒
の分離濃縮が不可能と考えられた。
以上のように、現在、一般に知られて−る膜分離技術に
おいては、均一溶液中の溶媒の分離濃縮に際して、透過
係数P・1分離係数αともに犬きな膜分離技術は存在し
ないの゛が現状である。
おいては、均一溶液中の溶媒の分離濃縮に際して、透過
係数P・1分離係数αともに犬きな膜分離技術は存在し
ないの゛が現状である。
本発明者らは、現状の膜分離技術の限界を打ち破るべく
、鋭意検討した結果、驚くべきことに、均一溶液中から
の溶媒の分離saiにおいて、透過%2!P・が充分に
大きく、かつ1分離係数αについては、α〉10または
−〉10という画期的な溶媒の膜分離方法を完成し、本
発明に至つ九。
、鋭意検討した結果、驚くべきことに、均一溶液中から
の溶媒の分離saiにおいて、透過%2!P・が充分に
大きく、かつ1分離係数αについては、α〉10または
−〉10という画期的な溶媒の膜分離方法を完成し、本
発明に至つ九。
以下、本発明の詳細な説明する。
膜の単位面積当りの透過速[Jを上げるには、空孔率P
r、平均孔径2八、圧力差ΔPを上けるか、または膜厚
df薄くすればよいと一般に言われている。しかし、通
常の加圧または減圧操作条件下では、透過速度Jと分離
係数Cとの間には、α〉1では負の相関性が、αS1で
は正の相関性が成りたっており、Jt−大きくするとα
は例外なく1に接近する。J、αともに増大させながら
高効率の分lIを行うことは、限外濾過でに不可能と考
えられていた。
r、平均孔径2八、圧力差ΔPを上けるか、または膜厚
df薄くすればよいと一般に言われている。しかし、通
常の加圧または減圧操作条件下では、透過速度Jと分離
係数Cとの間には、α〉1では負の相関性が、αS1で
は正の相関性が成りたっており、Jt−大きくするとα
は例外なく1に接近する。J、αともに増大させながら
高効率の分lIを行うことは、限外濾過でに不可能と考
えられていた。
しかし、本発明者らは、平均孔長が10−’aB以上の
多孔膜を介して、−過すべき均一溶液と他の特定法61
F(すなわち#媒B)とが接触し、#多孔膜に負荷され
る有効圧力勾配ΔP/dおこび膜の表裏面の圧力差ΔP
が、それぞれ111 、121式および(31式を同時
に満足される場合には、該均一溶液から特定成分のみが
分離濃縮できることを見い出し、本発明を完成するに至
った。
多孔膜を介して、−過すべき均一溶液と他の特定法61
F(すなわち#媒B)とが接触し、#多孔膜に負荷され
る有効圧力勾配ΔP/dおこび膜の表裏面の圧力差ΔP
が、それぞれ111 、121式および(31式を同時
に満足される場合には、該均一溶液から特定成分のみが
分離濃縮できることを見い出し、本発明を完成するに至
った。
すなわち、本発明の第1の*1は、平均孔径が1 o−
@m以上の多孔膜を利用する点VCある。該多孔膜の平
均孔径が従来の逆滲透用膜にくらべて2倍以上であるた
めに、多孔膜の単位面積当りの透過速度Jは、該多孔膜
の場合、従来膜の10倍以上である。平均孔径が大きけ
れば大きいほどJは大きくなるが、後述するように、膜
へ負荷される有効圧力勾配△P/dは小さくしなくては
ならず実用的でなくなる。したがって、平均孔径の最大
値は分離対象と多孔膜の材質にも依存するが、通常2X
10−1鵞以下、望ましくは2x1〇−鶏以下である
。平均孔径が10−@a以下でFiJは著しく低下−ま
た驚くべきことに分離係数αは逆に減少する。
@m以上の多孔膜を利用する点VCある。該多孔膜の平
均孔径が従来の逆滲透用膜にくらべて2倍以上であるた
めに、多孔膜の単位面積当りの透過速度Jは、該多孔膜
の場合、従来膜の10倍以上である。平均孔径が大きけ
れば大きいほどJは大きくなるが、後述するように、膜
へ負荷される有効圧力勾配△P/dは小さくしなくては
ならず実用的でなくなる。したがって、平均孔径の最大
値は分離対象と多孔膜の材質にも依存するが、通常2X
10−1鵞以下、望ましくは2x1〇−鶏以下である
。平均孔径が10−@a以下でFiJは著しく低下−ま
た驚くべきことに分離係数αは逆に減少する。
本発明の第2の特徴は、多孔l11!を介してA面側は
溶液人に接し、8面側は溶媒Bに接する点にある。溶媒
Bt−溶液A中に添加し続けると、溶液には2相に分離
する。本多孔膜を通過する成分は、便用する多孔膜の素
材の化学W造の影響を強く受ける。たとえば、再生セル
ロース等の親水性高分子多孔膜金利用した場合、該多孔
膜を通過し溶媒B中に透過する成分は、溶液人中の親水
性成分であり、逆に四フッ化エチレンやポリエチレン、
ポリプロピレンなどの疎水性高分子多孔膜を利用した場
合には、疎水性成分が戸田する。溶媒Bが該多孔膜の良
溶媒、貧溶媒あるいは非溶媒である堵潤作用を有する場
合には、第1図のよう表装置(横型の限外濾過装置)で
限外濾過すると、溶媒Bが分離すべき均一溶液中に逆流
し、ある成分の分1llI!Il縮が困難となる。ただ
し、溶媒Bの密度が溶液Aの密度より大きい場合には、
溶IsBとしては該多孔膜の膨潤剤であるのが望ましい
ときもある。たとえば、第2図の濾過装置による限外濾
過の場合がその例である、 また、溶媒Bが溶液Aを構成する成分のすべてに良溶媒
であれば、限外濾過による分離濃縮は特殊な例を除き不
可能でちる。例外的な特殊な例としては、溶ic!7.
Aとしてアセトンと7エノールとの混合物、溶媒Bとし
て水で、温度が60’Q以上での分離の場合である。溶
媒Bとしては、その化学構造が多孔膜の素材物質の化学
構造と異なれば異なるほど望ましく、さらに溶媒B中に
戸田した成分とは相溶性の表いものが望ましく、また相
溶性がある場合には、P出し九成分よシ沸点が低く、か
つ蔦発熱が小さいほど、V出した成分全溶媒Bから分層
する際好適である。
溶液人に接し、8面側は溶媒Bに接する点にある。溶媒
Bt−溶液A中に添加し続けると、溶液には2相に分離
する。本多孔膜を通過する成分は、便用する多孔膜の素
材の化学W造の影響を強く受ける。たとえば、再生セル
ロース等の親水性高分子多孔膜金利用した場合、該多孔
膜を通過し溶媒B中に透過する成分は、溶液人中の親水
性成分であり、逆に四フッ化エチレンやポリエチレン、
ポリプロピレンなどの疎水性高分子多孔膜を利用した場
合には、疎水性成分が戸田する。溶媒Bが該多孔膜の良
溶媒、貧溶媒あるいは非溶媒である堵潤作用を有する場
合には、第1図のよう表装置(横型の限外濾過装置)で
限外濾過すると、溶媒Bが分離すべき均一溶液中に逆流
し、ある成分の分1llI!Il縮が困難となる。ただ
し、溶媒Bの密度が溶液Aの密度より大きい場合には、
溶IsBとしては該多孔膜の膨潤剤であるのが望ましい
ときもある。たとえば、第2図の濾過装置による限外濾
過の場合がその例である、 また、溶媒Bが溶液Aを構成する成分のすべてに良溶媒
であれば、限外濾過による分離濃縮は特殊な例を除き不
可能でちる。例外的な特殊な例としては、溶ic!7.
Aとしてアセトンと7エノールとの混合物、溶媒Bとし
て水で、温度が60’Q以上での分離の場合である。溶
媒Bとしては、その化学構造が多孔膜の素材物質の化学
構造と異なれば異なるほど望ましく、さらに溶媒B中に
戸田した成分とは相溶性の表いものが望ましく、また相
溶性がある場合には、P出し九成分よシ沸点が低く、か
つ蔦発熱が小さいほど、V出した成分全溶媒Bから分層
する際好適である。
図面に示す装置についてWQfIAすると、第1図にお
いて、溶液入流入室il+と溶媒B流入室(21が高分
子多孔膜(31を挾んで並列しており、溶液入流入室i
l+は圧力源(4)Kより加圧される。高分子多孔膜(
31の溶液ム流入室11)側の面がA面、高分子多孔膜
(31の溶媒BR入呈(21側の面がB面で、溶液人は
入口(5)より溶液入流入室111に入れ、出口コック
(6)より取り出し、溶媒Bは入口(7)よシ溶媒B5
L入室(21に入れ、出口コック(8)よりF液ととも
に取り出すことができる。
いて、溶液入流入室il+と溶媒B流入室(21が高分
子多孔膜(31を挾んで並列しており、溶液入流入室i
l+は圧力源(4)Kより加圧される。高分子多孔膜(
31の溶液ム流入室11)側の面がA面、高分子多孔膜
(31の溶媒BR入呈(21側の面がB面で、溶液人は
入口(5)より溶液入流入室111に入れ、出口コック
(6)より取り出し、溶媒Bは入口(7)よシ溶媒B5
L入室(21に入れ、出口コック(8)よりF液ととも
に取り出すことができる。
第2図においては、溶液入流入室(9)と溶媒B流入室
舖とが高分子多孔膜αΩを挾んで上下に位置しており、
高分子多孔膜<11)は支持メツシュ翰で支持され、溶
MA流入室(9)は圧力源Q3により加圧される。高分
子多孔膜a11の溶液入流入室(9)の面がA面。
舖とが高分子多孔膜αΩを挾んで上下に位置しており、
高分子多孔膜<11)は支持メツシュ翰で支持され、溶
MA流入室(9)は圧力源Q3により加圧される。高分
子多孔膜a11の溶液入流入室(9)の面がA面。
高分子多孔II<111の溶媒Bfi入室nowの面が
B面で、溶液AVi入口(14)より溶液A流入室(9
)に入れ、溶媒Bij入口(I9よシ溶媒BfIt、入
室αGK入れ、出口αeよシ戸液とともに取り出すこと
ができる。入口α9および出口αf[け、それぞれコッ
ク(I5、(IQが取り清けられており、必要に応じて
開閉する。
B面で、溶液AVi入口(14)より溶液A流入室(9
)に入れ、溶媒Bij入口(I9よシ溶媒BfIt、入
室αGK入れ、出口αeよシ戸液とともに取り出すこと
ができる。入口α9および出口αf[け、それぞれコッ
ク(I5、(IQが取り清けられており、必要に応じて
開閉する。
多孔膜の素材高分子の溶解度パラメーターが10(m/
傷゛)3以下か、あるいは1S (apl/d)3以上
であれば、溶媒Bの選択可能な範囲は広がるので好まし
い。さらに好ましくは、溶解度パラメーターが9 (m
、/m’ ) ’以下の疎水性高分子多孔膜おるいは1
5 (at/aIam ) ’4以上の親水性高分子多
孔膜である。すなわち、ポリ四7フ化エチレン〔溶解度
パラメーターは6.2 (m/m” )電〕、ポリ塩化
三フフ化エチレン+ 7.2 ) 、ポリブタジェン(
8,40)。
傷゛)3以下か、あるいは1S (apl/d)3以上
であれば、溶媒Bの選択可能な範囲は広がるので好まし
い。さらに好ましくは、溶解度パラメーターが9 (m
、/m’ ) ’以下の疎水性高分子多孔膜おるいは1
5 (at/aIam ) ’4以上の親水性高分子多
孔膜である。すなわち、ポリ四7フ化エチレン〔溶解度
パラメーターは6.2 (m/m” )電〕、ポリ塩化
三フフ化エチレン+ 7.2 ) 、ポリブタジェン(
8,40)。
ポリプロピレン(8,02) 、ポリエチレン(B、5
6)、ポリプロピレングリコール(8,66) 、ポリ
メチルシロキサン(7,5) 、ポリイソプレン(+3
.10 )、ポリメタクリル酸エチル(9,0)、ポリ
メタクリル1iln−ブチル(8,7) 、ポリメタク
リル酸t−ブチル(8,3) 、ボリパラフエニレンテ
レフメー(+ 9.f:J6 ) 、再生セルロース(
24,8)などである。ただし、複合膜の場合の溶解度
パラメーターは、多孔膜の表面を構成する化学物質の溶
解度パラメーターを意味する。たとえば、多孔膜を構成
する素材高分子の平均組成から算出される平均的な溶解
度パラメーターでは、上記範囲内の値を示していなくて
も、多孔膜表面を化学的に改質し、改質後の多孔膜表面
を構成する物質の溶解度パラメーターが上記範囲内に入
る場合には、轟然この膜を用いた限外濾過によシ、有機
溶媒の分離濃縮が可能である。溶解度パラメーターが1
s (at7cwト以上の素材から構成される多孔膜の
場合、溶媒Bとしては、溶解度パラメーターが9(cr
t乃が)%以下の疎水性溶媒を用いると、分離濃縮可能
な溶液Aの対象は広範囲となる。
6)、ポリプロピレングリコール(8,66) 、ポリ
メチルシロキサン(7,5) 、ポリイソプレン(+3
.10 )、ポリメタクリル酸エチル(9,0)、ポリ
メタクリル1iln−ブチル(8,7) 、ポリメタク
リル酸t−ブチル(8,3) 、ボリパラフエニレンテ
レフメー(+ 9.f:J6 ) 、再生セルロース(
24,8)などである。ただし、複合膜の場合の溶解度
パラメーターは、多孔膜の表面を構成する化学物質の溶
解度パラメーターを意味する。たとえば、多孔膜を構成
する素材高分子の平均組成から算出される平均的な溶解
度パラメーターでは、上記範囲内の値を示していなくて
も、多孔膜表面を化学的に改質し、改質後の多孔膜表面
を構成する物質の溶解度パラメーターが上記範囲内に入
る場合には、轟然この膜を用いた限外濾過によシ、有機
溶媒の分離濃縮が可能である。溶解度パラメーターが1
s (at7cwト以上の素材から構成される多孔膜の
場合、溶媒Bとしては、溶解度パラメーターが9(cr
t乃が)%以下の疎水性溶媒を用いると、分離濃縮可能
な溶液Aの対象は広範囲となる。
本発明の第5の特徴は、特定の有効圧力勾配ΔP/d下
で限外濾過される点におる。す女わち、Δp7’aおよ
びΔPは前述のIll 、 +21 、 +31式金同
時に満足しなくてはならない、本し、これら金満足し得
ない場合、分離係数αは実質的に1となり、特定物質の
分離濃縮は不可能となる。ΔP/dおよび△Pの値の有
効範囲は、孔の形にも依存し、7&とPrのそれぞれが
ほぼ等しい組み合せの多孔膜間では、孔の形が円形に近
いほど有効なΔP/dおよび△po僅は大きくなる。I
ll 、 +21 、 (31式は円形孔についての範
囲を示すもので、非円形化するのに伴なって、ΔP/d
およびΔPの範囲ti+11゜+21 、 +31式の
範囲よりも狭まくなる。
で限外濾過される点におる。す女わち、Δp7’aおよ
びΔPは前述のIll 、 +21 、 +31式金同
時に満足しなくてはならない、本し、これら金満足し得
ない場合、分離係数αは実質的に1となり、特定物質の
分離濃縮は不可能となる。ΔP/dおよび△Pの値の有
効範囲は、孔の形にも依存し、7&とPrのそれぞれが
ほぼ等しい組み合せの多孔膜間では、孔の形が円形に近
いほど有効なΔP/dおよび△po僅は大きくなる。I
ll 、 +21 、 (31式は円形孔についての範
囲を示すもので、非円形化するのに伴なって、ΔP/d
およびΔPの範囲ti+11゜+21 、 +31式の
範囲よりも狭まくなる。
なお、本発明法では、F板側の成分数は少なくとも5成
分であるので、分離係数αを次式で定義する。
分であるので、分離係数αを次式で定義する。
α=〔戸板中の目的物質の重量濃度/(ΣP液中の成分
lの重量濃度−F液中の目的物質の重量濃度〕/〔溶液
人中の目的物質の重量濃度/(1−溶液人中の目的物質
の重量濃度)〕 ここで、成分iとは溶液人中のすべての成分全意味する
。多孔膜面に直角方向から超音波を発生させて、膜表面
近傍の溶媒Bまたは溶液人中に疎密波を発生させると、
透過係数および分屡係数共に10〜50%増大する。こ
れはおそらく、溶液人と溶媒Bとの膜中にシける攪拌効
果に原因しているものと考えられる。
lの重量濃度−F液中の目的物質の重量濃度〕/〔溶液
人中の目的物質の重量濃度/(1−溶液人中の目的物質
の重量濃度)〕 ここで、成分iとは溶液人中のすべての成分全意味する
。多孔膜面に直角方向から超音波を発生させて、膜表面
近傍の溶媒Bまたは溶液人中に疎密波を発生させると、
透過係数および分屡係数共に10〜50%増大する。こ
れはおそらく、溶液人と溶媒Bとの膜中にシける攪拌効
果に原因しているものと考えられる。
以上、述べ丸ごとく、本発明によれば、溶媒の分離濃縮
において分離係数αを太きくしながら、しかも、透過係
数Peも大きく保つことができ、均一溶液中から迅速に
目的とする溶媒をii!i!1度で分離することができ
る。まえ、本発明においては、膜の平均孔径が10−6
−以上と太きいにもかかわらず、膜厚d、圧力差ΔP1
空孔率Pr、平均孔半径7息の間に一定の条件が満九さ
れれば、高効率分離が可能である。
において分離係数αを太きくしながら、しかも、透過係
数Peも大きく保つことができ、均一溶液中から迅速に
目的とする溶媒をii!i!1度で分離することができ
る。まえ、本発明においては、膜の平均孔径が10−6
−以上と太きいにもかかわらず、膜厚d、圧力差ΔP1
空孔率Pr、平均孔半径7息の間に一定の条件が満九さ
れれば、高効率分離が可能である。
次に、本発明の実施例を挙げて説明するが、実施例に先
立ち、各物性値の測定方法を以下に示す。
立ち、各物性値の測定方法を以下に示す。
く平均孔径27亀〉
25Cの純水を0.2μmの孔径を持つポリカーボネー
ト多孔膜(G5l1+aral glectrle社製
、商品名nuelsporeで濾過し、微粒子の存在し
ない純水を胸裏する。この純水を用いて、一定の圧力差
ΔP(mHg)での、試料多孔膜の単位面積当りの濾過
速度J(0/累)を測定すれば、 2ra(am)は次式で算出される。
ト多孔膜(G5l1+aral glectrle社製
、商品名nuelsporeで濾過し、微粒子の存在し
ない純水を胸裏する。この純水を用いて、一定の圧力差
ΔP(mHg)での、試料多孔膜の単位面積当りの濾過
速度J(0/累)を測定すれば、 2ra(am)は次式で算出される。
ここで、ηwVi純水の粘度で、通常1センチボイズで
ある。dは膜の厚さくl1m)でマイクロメーターで測
定される。
ある。dは膜の厚さくl1m)でマイクロメーターで測
定される。
く空孔率Pr)
多孔膜の見掛けの密度p1の実測値から、Prlj次式
で算出される。
で算出される。
Pr1l−Aa/ρ)X100 (百分率表示)(5
)ρ ここで、ρ、は多孔屡素材の密度、ρ1ir多孔膜の厚
さd1重量w1面積Sの測定値より、ρ1=W/S−a
で算出される。
)ρ ここで、ρ、は多孔屡素材の密度、ρ1ir多孔膜の厚
さd1重量w1面積Sの測定値より、ρ1=W/S−a
で算出される。
く分離係数α〉
溶液中およびP液中の成分濃度を島津裏作所貰ガスクロ
マトグラフGC40Mを用いて測定し、これら全本文中
のαの定義式に代入して、αけ算出される。
マトグラフGC40Mを用いて測定し、これら全本文中
のαの定義式に代入して、αけ算出される。
く透過係数Pe>
第1図の装置を用い、V過速度V ((m”/scc
)、圧力差ΔP、(mHg)、有効濾過面積S(―)、
膜厚をd(傷)とすると、透過係数P@は次式で与えら
た友し、dは多孔膜X、、Yの膜厚<tXS>、ΔPは
溶液ムとFlとの圧力差である。
)、圧力差ΔP、(mHg)、有効濾過面積S(―)、
膜厚をd(傷)とすると、透過係数P@は次式で与えら
た友し、dは多孔膜X、、Yの膜厚<tXS>、ΔPは
溶液ムとFlとの圧力差である。
実施例1
公知の方法で得られた酢酸セルロース多孔膜(1!の厚
さd−1,50X10−m、2ra m j、5 Xl
0−’1m、 Pr = 72%)t−第1図の限外
−過装置に装着する。溶媒Bとして水を採用する。メチ
ルシクロヘキサンとエタノールで構成される溶液(4:
1重量比)を溶液入流入室(11に、水を溶媒B流入室
(21に注ぎ、再液頁を同じ高さにする。溶液入流入室
+11と溶媒B流入室(21との圧力差が△Pに等しく
なるように溶液A11l:入室(1)全加圧し、溶媒B
fi入室(2)へ戸出し丸量金コック(3)からの流出
量から求める。溶媒Bf!L入室(2)のS液組成を求
めることにより分離係数αを求め九、、s々のΔPにつ
いて透過gh数Paおよび分離係数αの実If値を第1
表に示す。
さd−1,50X10−m、2ra m j、5 Xl
0−’1m、 Pr = 72%)t−第1図の限外
−過装置に装着する。溶媒Bとして水を採用する。メチ
ルシクロヘキサンとエタノールで構成される溶液(4:
1重量比)を溶液入流入室(11に、水を溶媒B流入室
(21に注ぎ、再液頁を同じ高さにする。溶液入流入室
+11と溶媒B流入室(21との圧力差が△Pに等しく
なるように溶液A11l:入室(1)全加圧し、溶媒B
fi入室(2)へ戸出し丸量金コック(3)からの流出
量から求める。溶媒Bf!L入室(2)のS液組成を求
めることにより分離係数αを求め九、、s々のΔPにつ
いて透過gh数Paおよび分離係数αの実If値を第1
表に示す。
第1表 膜へ負荷される圧力差ΔPとα、Paの関係
(注)目的物質はエタノール、毫印は比較例第1表から
明らかなように、αはΔPの値が(11゜+21113
1式金満足しなくなると1.0となり、分離濃縮されな
いことがわかる。まえ、透過像aij10″′4〜10
−マ(ah”/we、 −(xmHg )であシ、従来
のparvaporattoa法の101〜104倍の
値を示す。
明らかなように、αはΔPの値が(11゜+21113
1式金満足しなくなると1.0となり、分離濃縮されな
いことがわかる。まえ、透過像aij10″′4〜10
−マ(ah”/we、 −(xmHg )であシ、従来
のparvaporattoa法の101〜104倍の
値を示す。
実施例2
セルロースリンター(平均分子量2,4X10’)i公
知の方法で調製した鋼アンモニア溶液中に4〜12重量
嘩の各種濃度で溶解後、該溶液中にアセトンを13、!
i−囁添加し、攪拌後、その溶液全30Cのアセトン蒸
気雰囲気の濃度が飽和蒸気圧の80%の雰囲気下に置か
れたガラス板上に1厚さ250μmのアプリケータで流
延し、該雰囲気下に60分間放置後、20Cの硫酸水溶
液に15分間浸漬し、その後水洗し、しかる後、水分t
F紙で吸いとり、20Cのアセトン中に15分間浸漬し
、膜中の水分をアセトンで置換し、1紙にdさんで50
Cで風乾することにより、午均孔径2ra t−異にす
る再生セルロース多孔層を調製した。これらのlll!
を第2図に示す縦型の限外濾過装置に装着し、メチルシ
クロヘキサンとエタノールとの混合物(重量比4:1)
を溶液ムとじて限外濾過した。この際、溶tsBとして
水を採用し友。水は溶液ムの密度より状きい。水によっ
て再生セルロース多孔膜は膨潤する。得られたP液の成
分組成シよび濾過速度からα、Pat−求めた。第2勇
に再生セルロース多孔膜の%性、および該IIIIを用
いて限外濾過しだ際のαおよびP・を示す。九だし、こ
こで膜に負荷される圧力差Δpij1.OcmHgであ
る。
知の方法で調製した鋼アンモニア溶液中に4〜12重量
嘩の各種濃度で溶解後、該溶液中にアセトンを13、!
i−囁添加し、攪拌後、その溶液全30Cのアセトン蒸
気雰囲気の濃度が飽和蒸気圧の80%の雰囲気下に置か
れたガラス板上に1厚さ250μmのアプリケータで流
延し、該雰囲気下に60分間放置後、20Cの硫酸水溶
液に15分間浸漬し、その後水洗し、しかる後、水分t
F紙で吸いとり、20Cのアセトン中に15分間浸漬し
、膜中の水分をアセトンで置換し、1紙にdさんで50
Cで風乾することにより、午均孔径2ra t−異にす
る再生セルロース多孔層を調製した。これらのlll!
を第2図に示す縦型の限外濾過装置に装着し、メチルシ
クロヘキサンとエタノールとの混合物(重量比4:1)
を溶液ムとじて限外濾過した。この際、溶tsBとして
水を採用し友。水は溶液ムの密度より状きい。水によっ
て再生セルロース多孔膜は膨潤する。得られたP液の成
分組成シよび濾過速度からα、Pat−求めた。第2勇
に再生セルロース多孔膜の%性、および該IIIIを用
いて限外濾過しだ際のαおよびP・を示す。九だし、こ
こで膜に負荷される圧力差Δpij1.OcmHgであ
る。
第2表 多孔膜の平均孔径2青とα、P@との関係
秦印は比較例
第2表よシ孔径がI X 10−@m以下あるいは4X
10−4伽の膜ではα−1,0となる。透過係数P・お
よび分離係数αは、本発明の範囲内では孔径依存性は比
較的小さい。このことは本発明方法の原理が膜中の分子
の拡散機構あるいは連続流体のボアズイユ流れとは異な
ることを意味している。
10−4伽の膜ではα−1,0となる。透過係数P・お
よび分離係数αは、本発明の範囲内では孔径依存性は比
較的小さい。このことは本発明方法の原理が膜中の分子
の拡散機構あるいは連続流体のボアズイユ流れとは異な
ることを意味している。
実施例3
実施例2および公知の方法で得られた各種の高分子多孔
膜を第1図の装置に装着し、各種溶媒の限外P通による
分離濃縮を試み友、限外FAの温度は25C1ΔPはl
mHgである。得られ九透義係数Paおよび分1III
%数α全第3表にまとめて示す。
膜を第1図の装置に装着し、各種溶媒の限外P通による
分離濃縮を試み友、限外FAの温度は25C1ΔPはl
mHgである。得られ九透義係数Paおよび分1III
%数α全第3表にまとめて示す。
第3表 各穏多孔ak用い友場合のαおよびPal 比
着例、 秦2溶解度パラメーター(mtlcd ) ’
、*3 濾過直後の領 !!3表から明らかなように、ポリ塩化ビニル多孔膜で
はアセトンがF敵側に、ポリプロピレン多孔膜ではベン
ゼンがp源側に濃縮される。再生セルロース多孔層では
、溶媒Bの水が溶液A中に混入するため、溶液人がアセ
トン/ベンゼン/水の3成分系となり、溶液ム中でのベ
ンゼンの濃縮分離ができない。
着例、 秦2溶解度パラメーター(mtlcd ) ’
、*3 濾過直後の領 !!3表から明らかなように、ポリ塩化ビニル多孔膜で
はアセトンがF敵側に、ポリプロピレン多孔膜ではベン
ゼンがp源側に濃縮される。再生セルロース多孔層では
、溶媒Bの水が溶液A中に混入するため、溶液人がアセ
トン/ベンゼン/水の3成分系となり、溶液ム中でのベ
ンゼンの濃縮分離ができない。
実施例4
第1図の装置に公知の方法で得られたテフロン多孔膜を
装置し、各穫溶媒の限外テ過による分離濃縮を行つ九。
装置し、各穫溶媒の限外テ過による分離濃縮を行つ九。
限外テ過の温度1j25C,ΔPは1(lIHgである
。得られた透過係数P・および分離係数αを第4表にま
とめて示す。
。得られた透過係数P・および分離係数αを第4表にま
とめて示す。
第4表より明らかなように、1醗あるいはエタ7)−ル
がP板側に濃縮されてぐる。
がP板側に濃縮されてぐる。
第1図は本発明の方法に使用する横型分離濃縮装置の態
様1示す説明図、第2図は同じく縦型分111#縮装置
の態様を示す説明図である。 ゛た1−/ 笑2 +’i
様1示す説明図、第2図は同じく縦型分111#縮装置
の態様を示す説明図である。 ゛た1−/ 笑2 +’i
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 111 有機溶媒管少なくともI′s以上含む均一溶
液より有機溶媒を分離濃縮するvC尚り、平均孔径が1
0−’(m以上の多孔at介して、#多孔膜の一面#′
i該溶液と接し、他の−mは該多孔膜の非溶媒であるが
該溶液中の少な7くとも1種の成分については良溶媒で
あり、かつ少々くとも1種の成分については貧または非
溶媒である溶媒に接し、さらに該多孔膜に負荷する有効
圧力勾配ΔP/d が下記11+および(21式を1
ΔPが下記(3)式を満足する条件下で均一溶液を限外
濾過することによ)有機溶護管分離濃縮すること全特徴
とする膜分離方法。 ΔP/d≦1000 111 Δp/ d≦o、1d−1/(rJ−Pr)121ΔP
≦2 X 11)−1/ ja la+〔式
中、ηは上記均一溶液の粘度(センチボイズ)、Prは
該多孔膜の空孔率(%)を表わす。〕(21多孔膜を構
成する高分子物質の溶解度パラメーターが10 ((m
/ah”)3以下か、あるいは13(謔/31”)ζ以
上である特許請求の範囲第1項記載の膜分離方法。 (31多孔膜に接する原画の少なくと4−面を超音波に
よって振動させる特許請求の範囲第1項または第2項記
載の膜分離方法。 (41多孔膜1mgする高分子の溶解度パラメーターが
15 (at /ls” )3以上で、かつ多孔膜に対
し非溶媒である溶媒の溶解度パラメーターが9(at/
aIP) ’A以下の疎水性溶媒である特許請求の範W
i第1項ないし1115項記載の膜分離方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6466182A JPS58183907A (ja) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | 有機溶媒の膜分離濃縮方法 |
EP82110792A EP0080684B1 (en) | 1981-11-30 | 1982-11-23 | Membrane filtration using ultrafiltration membrane |
DE8282110792T DE3265896D1 (en) | 1981-11-30 | 1982-11-23 | Membrane filtration using ultrafiltration membrane |
CA000416253A CA1195254A (en) | 1981-11-30 | 1982-11-24 | Membrane filtration using ultrafiltration membrane |
DK523182A DK158706C (da) | 1981-11-30 | 1982-11-24 | Fremgangsmaade til filtrering ved anvendelse af en ultrafiltreringsmembran |
US06/712,491 US4770786A (en) | 1981-11-30 | 1985-03-15 | Separation of organic liquid from mixture employing porous polymeric ultrafiltration membrane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6466182A JPS58183907A (ja) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | 有機溶媒の膜分離濃縮方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58183907A true JPS58183907A (ja) | 1983-10-27 |
Family
ID=13264615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6466182A Pending JPS58183907A (ja) | 1981-11-30 | 1982-04-20 | 有機溶媒の膜分離濃縮方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58183907A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02502638A (ja) * | 1987-02-02 | 1990-08-23 | エクソン ケミカル パテンツ,インコーポレイテッド | 過フッ素化アイオノマー膜を使用するアルコールの回収法 |
JPH07116077B2 (ja) * | 1987-02-02 | 1995-12-13 | エクソン ケミカル パテンツ,インコーポレイテッド | 有機酸変性重合体膜を使用するアルコールの回収法 |
US6832585B2 (en) | 2001-01-29 | 2004-12-21 | Unisia Jecs Corporation | Valve timing controller of internal combustion engine |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5892436A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-01 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 限外炉過膜を利用した新しい膜分離方法 |
-
1982
- 1982-04-20 JP JP6466182A patent/JPS58183907A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5892436A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-01 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 限外炉過膜を利用した新しい膜分離方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02502638A (ja) * | 1987-02-02 | 1990-08-23 | エクソン ケミカル パテンツ,インコーポレイテッド | 過フッ素化アイオノマー膜を使用するアルコールの回収法 |
JPH07116077B2 (ja) * | 1987-02-02 | 1995-12-13 | エクソン ケミカル パテンツ,インコーポレイテッド | 有機酸変性重合体膜を使用するアルコールの回収法 |
US6832585B2 (en) | 2001-01-29 | 2004-12-21 | Unisia Jecs Corporation | Valve timing controller of internal combustion engine |
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