JPS58192840A - エタノ−ル水溶液からエタノ−ルの分離濃縮法 - Google Patents
エタノ−ル水溶液からエタノ−ルの分離濃縮法Info
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- JPS58192840A JPS58192840A JP7448782A JP7448782A JPS58192840A JP S58192840 A JPS58192840 A JP S58192840A JP 7448782 A JP7448782 A JP 7448782A JP 7448782 A JP7448782 A JP 7448782A JP S58192840 A JPS58192840 A JP S58192840A
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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。
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、エタノール水溶液からエタノールを分離濃縮
する方法に関する。さらに絆しくに、エタノール水溶液
にエントレーナーを混入し、エタノールを^#度ン(含
む水仕事の低い溶液(以下、エントレーナー相と呼ぶ)
と、エタノールを低一度に含む水分率の^い浴液(以下
、水相と呼ぶjの二相を持つ相分離状態とし、該相分離
状幽にシる溶液を平均孔径(2〒a)が101画以上の
親水性高分子多孔膜および疎水性高分子多孔膜の少なく
とも一対を用いて、エントレーナー相と水相とに分離す
るエタノールの分離#!縮細注関するものである。
する方法に関する。さらに絆しくに、エタノール水溶液
にエントレーナーを混入し、エタノールを^#度ン(含
む水仕事の低い溶液(以下、エントレーナー相と呼ぶ)
と、エタノールを低一度に含む水分率の^い浴液(以下
、水相と呼ぶjの二相を持つ相分離状態とし、該相分離
状幽にシる溶液を平均孔径(2〒a)が101画以上の
親水性高分子多孔膜および疎水性高分子多孔膜の少なく
とも一対を用いて、エントレーナー相と水相とに分離す
るエタノールの分離#!縮細注関するものである。
本発明において高分子多孔膜とは、分子量I Q、OQ
(1以上の重合体で構成される多孔膜でおり、共1台
体(ブロック共重合、ランダム共重合、グラフト共重合
など)あるいは縄分子混合物で構成される膜も含む。
(1以上の重合体で構成される多孔膜でおり、共1台
体(ブロック共重合、ランダム共重合、グラフト共重合
など)あるいは縄分子混合物で構成される膜も含む。
溶液中の溶媒の分離濃縮わるいF′i賂液中の浴買の分
離濃縮あるいは溶液中の不溶物の分離濃縮をfIうだめ
の膜分離技術としては、(り逆滲透膜による膜分離技術
、C2) Pervaporat ion法による膜分
離技術、13)限外濾過膜による膜分離技術が知られて
いる。
離濃縮あるいは溶液中の不溶物の分離濃縮をfIうだめ
の膜分離技術としては、(り逆滲透膜による膜分離技術
、C2) Pervaporat ion法による膜分
離技術、13)限外濾過膜による膜分離技術が知られて
いる。
逆―透農による海水の脱塩などは一部実用化さノ1てい
る。この方法で採用される膜の平均孔径は通常5 Q
A (0,005μm)以下である。一般に逆参透膜に
よる分#IFi操作圧力が20〜50気圧と^圧であり
、透過係数Peが10− ” (d/sec 、 cm
Hg)と非常に小さいために効率が悪く、またgwtを
大型化しなければならないという欠点かめる。
る。この方法で採用される膜の平均孔径は通常5 Q
A (0,005μm)以下である。一般に逆参透膜に
よる分#IFi操作圧力が20〜50気圧と^圧であり
、透過係数Peが10− ” (d/sec 、 cm
Hg)と非常に小さいために効率が悪く、またgwtを
大型化しなければならないという欠点かめる。
PerVapOrat ionで採用される膜の平均孔
径け、f参T!!膜と同様に通常501多るいは100
久以トである。この方法においては、膜の片側を真空状
伸にして#r媒を蒸気状態として膜を透過させ、伍長凝
結させる方法であり、溶液中の溶媒の分離−m方法とし
て叙多くの研究がなされている。圧力差は1気圧であり
、分離係数αri^〈とtα−25付近が現状の限界で
ある。透過係数Pe ij 10−”(CI!/え、
cjnHg lと非常に低いうえに、真空扶梗の維持や
冷却のために多大のエネルギーを必費とする友め、未だ
実用化にはほど遠い技術と言わなければならない。
径け、f参T!!膜と同様に通常501多るいは100
久以トである。この方法においては、膜の片側を真空状
伸にして#r媒を蒸気状態として膜を透過させ、伍長凝
結させる方法であり、溶液中の溶媒の分離−m方法とし
て叙多くの研究がなされている。圧力差は1気圧であり
、分離係数αri^〈とtα−25付近が現状の限界で
ある。透過係数Pe ij 10−”(CI!/え、
cjnHg lと非常に低いうえに、真空扶梗の維持や
冷却のために多大のエネルギーを必費とする友め、未だ
実用化にはほど遠い技術と言わなければならない。
また、平均孔径が100ス以上の膜では溶液中の溶媒の
分離濃縮が不=J能と考えられた。
分離濃縮が不=J能と考えられた。
以−ヒのように、現在一般に知られている膜分離技術に
おいては、均一溶液中の溶媒の分離−kA〆こ際して、
透過係数Pe、分離係数αともに大きな農分離技#は存
在しないのが塊′状である。
おいては、均一溶液中の溶媒の分離−kA〆こ際して、
透過係数Pe、分離係数αともに大きな農分離技#は存
在しないのが塊′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り、従
来のエタノール蒸留液#を凌駕すべく鋭意検討した結果
、平均孔径(2ra)が10−’(7F!以上の^分子
多孔膜を用いる^効率エタノール濃縮技術を完成し、本
発明をなすに至った。
来のエタノール蒸留液#を凌駕すべく鋭意検討した結果
、平均孔径(2ra)が10−’(7F!以上の^分子
多孔膜を用いる^効率エタノール濃縮技術を完成し、本
発明をなすに至った。
以下、本開明を詳しく説明する。
膜の単位面積当りの透過速度Jを上げるには、空孔率P
r、平均孔径(2ra ) 、圧力差△Pを」−けるか
、また1ま膜厚dを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轢作榮件ドでは、透
過速度Jと分離係数αとの間にはαと1では負の相関性
が、α≦1では正の相関性が成り立っており、Jを大金
くするとαは例外なくtX接近する。したがって、J、
αともに増大させながら高効率の分離を行うことは限外
濾過で1よ小口IQと考えられている。
r、平均孔径(2ra ) 、圧力差△Pを」−けるか
、また1ま膜厚dを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轢作榮件ドでは、透
過速度Jと分離係数αとの間にはαと1では負の相関性
が、α≦1では正の相関性が成り立っており、Jを大金
くするとαは例外なくtX接近する。したがって、J、
αともに増大させながら高効率の分離を行うことは限外
濾過で1よ小口IQと考えられている。
しかし、本発明者らは、エタノール水浴液にエフトレー
ナ−を混入し、エタノール水溶液をエントレーナー相と
水相との二つの均一溶液を持つ相5+離状繍−\と変化
させることにより、平均孔径(2〒a)が101備以上
の親水性高分子多孔族あよひ疎水性部分子多孔膜の少な
くとも一対倉用いて限外P遇することで、該2相を光分
VC大きな透過速[Jで完全に分離することができ、し
たがって、エタノールの水に対する比率が大きい浴液(
工/トレーナ−相)と、小さい浴液(水相)とを6易r
こ得ることができることを晃い出した。
ナ−を混入し、エタノール水溶液をエントレーナー相と
水相との二つの均一溶液を持つ相5+離状繍−\と変化
させることにより、平均孔径(2〒a)が101備以上
の親水性高分子多孔族あよひ疎水性部分子多孔膜の少な
くとも一対倉用いて限外P遇することで、該2相を光分
VC大きな透過速[Jで完全に分離することができ、し
たがって、エタノールの水に対する比率が大きい浴液(
工/トレーナ−相)と、小さい浴液(水相)とを6易r
こ得ることができることを晃い出した。
すなわち、該2相の膜透過に際して、水相は選択的に親
水性高分子多孔族を通過し、逆にエントレーナー相は選
択的に疎水性^分子多孔膜を透過する。しかも、本発明
の相分離状態において、2溶液の分離の状帖、すなわち
、水相がエントレーナー相中に分散しているか、あるい
はエントレーナー相が水相中に分散しているか、または
全体がただ一つの界面を挾んで2相に分離されているか
など、2相の物理的分散の形態が異なっても、膜の選択
透過性は常圧一定であり、水相は親水性菌分子多孔膜を
選択的に透過し、エントレーナー相は疎水性^分子多孔
膜を選択的に透過してくる。
水性高分子多孔族を通過し、逆にエントレーナー相は選
択的に疎水性^分子多孔膜を透過する。しかも、本発明
の相分離状態において、2溶液の分離の状帖、すなわち
、水相がエントレーナー相中に分散しているか、あるい
はエントレーナー相が水相中に分散しているか、または
全体がただ一つの界面を挾んで2相に分離されているか
など、2相の物理的分散の形態が異なっても、膜の選択
透過性は常圧一定であり、水相は親水性菌分子多孔膜を
選択的に透過し、エントレーナー相は疎水性^分子多孔
膜を選択的に透過してくる。
平均孔径が10−@α以下の場合、透過速度は著しく減
少すると共に水相とエントレーナー相との分離した沖過
はできない。
少すると共に水相とエントレーナー相との分離した沖過
はできない。
本発明でいうエントレーナーとは、次の(す〜(9の条
件をすべて満足する一連の有機溶媒群の中の一つまたに
複数の有機溶媒を意味する。すなわち、■常温において
液体である。(2)25℃における水への溶解度が1重
量%以下である。Q)25℃におけるエタノールへの溶
解度が50重量嘩以上でおる。0)沸点が200℃以下
である。
件をすべて満足する一連の有機溶媒群の中の一つまたに
複数の有機溶媒を意味する。すなわち、■常温において
液体である。(2)25℃における水への溶解度が1重
量%以下である。Q)25℃におけるエタノールへの溶
解度が50重量嘩以上でおる。0)沸点が200℃以下
である。
この有機溶媒群に入るものとしては、たとえば、ベンゼ
ン、トルエン、アリルエチルニーデル、塩化イノブチル
、塩化ベンジル、オルト酢酸エチル、2−オクタノン、
オルト酢酸エチル、オレイン酸、α−クロロ−m−キシ
レン、α−クロロ=p−キ/レン、クロロ酢酸エチル、
2−クロロピリジン、ゲラニオール、酢酸アリル、酢酸
1−ブチル、ノアリルエーテル、シクロペンタノ、ジフ
ェニルヒドラジン、N、N−フテルアニリ/、シベ/テ
ア、シス−1,3−ジメチル/クロヘキサン、チオシア
ン酸エチル、テトラメチル船、α−テルピネン、β−テ
ルピネン、テルビルン、トリクロロ酢酸エチル、0−)
ルニトリル、ニー化ベンジリデンノナナール、0−キシ
レン、m−キシレン、p−キシレン、1−フェニル−1
−フタ/ン、プロピオフェノン、プロピオン酸メチル、
α−プロモーO−キルン、2−メチルピロール、N−メ
チルビロール、6−メチル−5−ヘプテン−2−オン、
ヨウ化アリル、ヨウ化イノブチル、1−」−トナフタレ
ン、α−リモネン、硫化ジアリル、硫化ジエチル、リン
酸トリーm−)リルなどが挙げられる。
ン、トルエン、アリルエチルニーデル、塩化イノブチル
、塩化ベンジル、オルト酢酸エチル、2−オクタノン、
オルト酢酸エチル、オレイン酸、α−クロロ−m−キシ
レン、α−クロロ=p−キ/レン、クロロ酢酸エチル、
2−クロロピリジン、ゲラニオール、酢酸アリル、酢酸
1−ブチル、ノアリルエーテル、シクロペンタノ、ジフ
ェニルヒドラジン、N、N−フテルアニリ/、シベ/テ
ア、シス−1,3−ジメチル/クロヘキサン、チオシア
ン酸エチル、テトラメチル船、α−テルピネン、β−テ
ルピネン、テルビルン、トリクロロ酢酸エチル、0−)
ルニトリル、ニー化ベンジリデンノナナール、0−キシ
レン、m−キシレン、p−キシレン、1−フェニル−1
−フタ/ン、プロピオフェノン、プロピオン酸メチル、
α−プロモーO−キルン、2−メチルピロール、N−メ
チルビロール、6−メチル−5−ヘプテン−2−オン、
ヨウ化アリル、ヨウ化イノブチル、1−」−トナフタレ
ン、α−リモネン、硫化ジアリル、硫化ジエチル、リン
酸トリーm−)リルなどが挙げられる。
なお、上記エントレーナーと水および/またはエタノー
ルとの共沸混合物本使用できる。
ルとの共沸混合物本使用できる。
これらの有Wk溶媒に共通した性質は、水にはほとんど
溶解せず、エタノールには非常に良く溶解する点でおる
。したがって、相分離状線にめる2溶液における水、エ
タノール、エントレーナーの分配関係は、次のようにな
る。すなわち、水相には多菫の水と少量のエタノール、
そして、微量のエントレーナーが浴薦しており、エント
レーナー相には大菫のエントレーナーと少量のエタノー
ルと極値菫の水が溶解している。各相中のエタノールと
水との比率を比較すると、水相でのエタノールの水に対
する比率よりも、エントレーナー相中で□のエタノール
の水に対する比率が格段に高い点が特徴である。したが
って、エントレーナーを混入して2相に分離し、cX2
相を迅速に膜により分離することにより、短時間でほと
んどエネルギーを蒙せずに、エタノールの水に対する比
4を飛躍的に上昇させることができる。
溶解せず、エタノールには非常に良く溶解する点でおる
。したがって、相分離状線にめる2溶液における水、エ
タノール、エントレーナーの分配関係は、次のようにな
る。すなわち、水相には多菫の水と少量のエタノール、
そして、微量のエントレーナーが浴薦しており、エント
レーナー相には大菫のエントレーナーと少量のエタノー
ルと極値菫の水が溶解している。各相中のエタノールと
水との比率を比較すると、水相でのエタノールの水に対
する比率よりも、エントレーナー相中で□のエタノール
の水に対する比率が格段に高い点が特徴である。したが
って、エントレーナーを混入して2相に分離し、cX2
相を迅速に膜により分離することにより、短時間でほと
んどエネルギーを蒙せずに、エタノールの水に対する比
4を飛躍的に上昇させることができる。
このエントレーナー相は三成分の混合糸でろるから、蒸
留した場合、容易に無水エタノールを得ることができる
。すなわち、最も沸点の低い三成分共沸混合物が最初に
蒸留され、次いでエタノールと水の共沸混合物が蒸留さ
れる。
留した場合、容易に無水エタノールを得ることができる
。すなわち、最も沸点の低い三成分共沸混合物が最初に
蒸留され、次いでエタノールと水の共沸混合物が蒸留さ
れる。
本発明における作用効果としては、エタノール水浴液に
エントレーナーを混入して2相分離することで、エタノ
ールの水に対する比率の高いエントレーナー相と、水相
とを短時間にほとんどエネルギーを消費せずに分離する
ことができる。また、とのエントレーナー相を蒸留する
ことにより、容易に無水エタノールを得ることができる
ことでおる。
エントレーナーを混入して2相分離することで、エタノ
ールの水に対する比率の高いエントレーナー相と、水相
とを短時間にほとんどエネルギーを消費せずに分離する
ことができる。また、とのエントレーナー相を蒸留する
ことにより、容易に無水エタノールを得ることができる
ことでおる。
エタノール水溶液を相分離させ水相とエントレーナー相
に分離する場合、エタノール水溶液に次の(1)〜■を
混入して相分離させることができる。
に分離する場合、エタノール水溶液に次の(1)〜■を
混入して相分離させることができる。
(+1エタノール/水の共沸混合物
(2)エタノール/エントレーナーの共沸混合物(3ノ
エタノール/水/エントレーナーの共沸混合物たとえば
、相分離したエントレーナー相を膜により迅速に分離し
、次いで蒸留により無水エタン−ルを得ようとすると、
留出成分として上記(2J。
エタノール/水/エントレーナーの共沸混合物たとえば
、相分離したエントレーナー相を膜により迅速に分離し
、次いで蒸留により無水エタン−ルを得ようとすると、
留出成分として上記(2J。
(りの共沸混合物が得られる。また、一方の水相を蒸貿
す11ば、(、;) + (,3)の共沸混合物が得ら
れる。したがって、これら(1)、 (勾、■の共沸混
合物をエタノール水浴液中に混入することでエントレー
ナー全効率よく回収、再利用することが可能となる。
す11ば、(、;) + (,3)の共沸混合物が得ら
れる。したがって、これら(1)、 (勾、■の共沸混
合物をエタノール水浴液中に混入することでエントレー
ナー全効率よく回収、再利用することが可能となる。
水相およびエントレーナー相をそれぞれ選択的にi!!
遇させる市分子多孔膜の素材は、膜を構成する^分子物
質の溶解度パラメーターにより選定することができる。
遇させる市分子多孔膜の素材は、膜を構成する^分子物
質の溶解度パラメーターにより選定することができる。
すなわち、親水性膜を構成する高分子物質としては、溶
解度パラメーターが15(m/am)’以上でろるもの
、たとえば、外生セルロース〔溶解度パラメーターは2
4.8 (m/−ノシー、ポリビニルアルコール(19
,06) 、ポリパラフェニレンテレフタールアミド(
15,89) ナトカ使用できる。
解度パラメーターが15(m/am)’以上でろるもの
、たとえば、外生セルロース〔溶解度パラメーターは2
4.8 (m/−ノシー、ポリビニルアルコール(19
,06) 、ポリパラフェニレンテレフタールアミド(
15,89) ナトカ使用できる。
また、疎水性多孔膜を構成する筒分子物質としては、浴
ps度パラメーターが9(ば/ad)’ 以−トでわる
もの、たとえば、ポリ四フッ化エチレン〔溶解度パラメ
ーターは4.2 (cat /cd戸〕、ボ/(8,4
G )、ポリプロピレン(8,02) 、ポリエチレン
(8,56J、ポリプロピレングリコール(8,66J
、ポリメチルノロキサ/(7,5]、ポリイノグレン(
8,10) 、ポリメタクリル酸エチル(9,0)、ポ
リメタフリルミln−ブチル(B、7)。
ps度パラメーターが9(ば/ad)’ 以−トでわる
もの、たとえば、ポリ四フッ化エチレン〔溶解度パラメ
ーターは4.2 (cat /cd戸〕、ボ/(8,4
G )、ポリプロピレン(8,02) 、ポリエチレン
(8,56J、ポリプロピレングリコール(8,66J
、ポリメチルノロキサ/(7,5]、ポリイノグレン(
8,10) 、ポリメタクリル酸エチル(9,0)、ポ
リメタフリルミln−ブチル(B、7)。
ポリメタクリル酸t−ブチル(8,,3Jなどが使用で
きる。
きる。
親水性多孔膜と疎水性多孔膜のそれぞれt構成する素材
−よ、単NKそれぞれの溶解度パンメーターが上述した
範曲にろれば、どのような素材の組み合せを親水性多孔
膜と疎水性多孔膜の一対の組み合せとして用いることも
可能でめる。より膜のJ!!I択性を^め、かつ透過係
数を尚めるためには、親水性多孔膜、疎水性多孔膜のそ
nぞれの膜素材間分子の溶解度パラメーターの差を大き
くとることが好ましい。
−よ、単NKそれぞれの溶解度パンメーターが上述した
範曲にろれば、どのような素材の組み合せを親水性多孔
膜と疎水性多孔膜の一対の組み合せとして用いることも
可能でめる。より膜のJ!!I択性を^め、かつ透過係
数を尚めるためには、親水性多孔膜、疎水性多孔膜のそ
nぞれの膜素材間分子の溶解度パラメーターの差を大き
くとることが好ましい。
親水性^分子多孔−を構成−rる素材と(7てtL[、
その瘉解度パラメーターが最も大きい部類に属する再生
セルロースがその素材^分子として好ましく、丹生セル
ロースの多孔膜を用いれば、その膜孔径(2ra)#1
5x10−・ α以上、 5 X 10−’α以上の範
Hにわたり、水相に対する膜の選択性を低下させること
なく分離を行なうことができる。
その瘉解度パラメーターが最も大きい部類に属する再生
セルロースがその素材^分子として好ましく、丹生セル
ロースの多孔膜を用いれば、その膜孔径(2ra)#1
5x10−・ α以上、 5 X 10−’α以上の範
Hにわたり、水相に対する膜の選択性を低下させること
なく分離を行なうことができる。
膜孔径と膜に負荷きれる有効圧力ΔPとは、分離効率に
対して密接な関係を持っており、親水性膜、疎水性膜の
相方について、次式illを満足することがより好まし
い。
対して密接な関係を持っており、親水性膜、疎水性膜の
相方について、次式illを満足することがより好まし
い。
△P≦2 X 1 o−57ra mただし、八
P Fi有効圧力(5wHg単位)raij換平均孔半
径(cH1単位) 相分離状態にろる溶液の水相とエントレーナー相がどの
ような物理的分散状態であろうとも、それぞれの相が親
水性多孔膜および疎水性多孔膜のいずれを通過するかは
一定である。すなわち、水相が工/トレーナ−相中に分
散しているか、あるいはエントレーナー相が水相中に分
散しているか、または溶液全体がただ一つの界面を挾ん
で2相に分離されているかなどの2相の物理的分散の形
帳は、膜透過の選択性に何ら影響しない。しかし、より
藺い透過係数を小さな有効圧力で達成するためにfゴ、
相分離状態にある溶液を攪拌することが好ましい。攪拌
の方法としては、回転羽根による攪拌、超音波発振器に
よる攪拌、気体の吹き込みしこエフ攪拌、相分離状態に
ある溶液をポ/プにより吠き込むことによる攪拌などの
一般的な攪、件の+段を岸独に、または二つ以上組み合
わせて行なうことができる。
P Fi有効圧力(5wHg単位)raij換平均孔半
径(cH1単位) 相分離状態にろる溶液の水相とエントレーナー相がどの
ような物理的分散状態であろうとも、それぞれの相が親
水性多孔膜および疎水性多孔膜のいずれを通過するかは
一定である。すなわち、水相が工/トレーナ−相中に分
散しているか、あるいはエントレーナー相が水相中に分
散しているか、または溶液全体がただ一つの界面を挾ん
で2相に分離されているかなどの2相の物理的分散の形
帳は、膜透過の選択性に何ら影響しない。しかし、より
藺い透過係数を小さな有効圧力で達成するためにfゴ、
相分離状態にある溶液を攪拌することが好ましい。攪拌
の方法としては、回転羽根による攪拌、超音波発振器に
よる攪拌、気体の吹き込みしこエフ攪拌、相分離状態に
ある溶液をポ/プにより吠き込むことによる攪拌などの
一般的な攪、件の+段を岸独に、または二つ以上組み合
わせて行なうことができる。
以上述べたごとく、本発明によれば、エタノールへ浴液
に工/トレーナ−を混入し、水相とエントレーナー相と
の2相分離状帖とした後、I!1r相分離状窪のlIB
敵を平均孔径が10−@α以上の取水性1Ill1分子
多孔膜および疎水性高分子多孔膜の少なくとも一対を用
いて限外P遇すれば、親水性多孔膜奢よ水相倉、疎水性
多孔膜はエントレーナー相を選択的に透過させるため、
エタノールの水に対する比率が大幅に上昇したエントレ
ーナー相と水相とを迅速に、はとんどエネルギーを要せ
ずに分離することができる。
に工/トレーナ−を混入し、水相とエントレーナー相と
の2相分離状帖とした後、I!1r相分離状窪のlIB
敵を平均孔径が10−@α以上の取水性1Ill1分子
多孔膜および疎水性高分子多孔膜の少なくとも一対を用
いて限外P遇すれば、親水性多孔膜奢よ水相倉、疎水性
多孔膜はエントレーナー相を選択的に透過させるため、
エタノールの水に対する比率が大幅に上昇したエントレ
ーナー相と水相とを迅速に、はとんどエネルギーを要せ
ずに分離することができる。
本発明における作用効呆は次のとおりである。
0)稀薄エタノール水溶液に二ントレーナーを混入し相
分離させることKより、エネルギーを消費せずにエタノ
ールの水に対する比率を高めることができる。e)分離
膜の平均孔径が10−・備以上と大きいので、透過係数
Jが非常に大きい。1)操作圧力が非常tc低いので、
装置の耐圧構造が不要である。■装置の構造がきわめて
簡単であり、しかも分離係数が大でろるから、装置が非
常に小皺化できる。■分m膜と分離相の親和力の大小に
より選択透過性が決るので、相分離しfc2相関に重力
差がない場合でも2相間の親和力(DMKよシ容易に分
離できる。■エントレーナー相t−蒸留しfC場曾、無
水エタノールを得ることができる。■水相を蒸留すれば
、水を除去することができる。C!vM分離した水相、
エントレーナー相をそれぞれ蒸留したとき得られる水/
エタノールの共沸混合物、水/エタノール/エントレー
ナーの共沸混合物、エタノール/エントレーナーの共沸
混合物は、新fcなエタノール水溶液と混合して再び相
分離させれは、膜によりエントレーナー相、水相を迅速
に分離しルの濃縮を行なうことができる。
分離させることKより、エネルギーを消費せずにエタノ
ールの水に対する比率を高めることができる。e)分離
膜の平均孔径が10−・備以上と大きいので、透過係数
Jが非常に大きい。1)操作圧力が非常tc低いので、
装置の耐圧構造が不要である。■装置の構造がきわめて
簡単であり、しかも分離係数が大でろるから、装置が非
常に小皺化できる。■分m膜と分離相の親和力の大小に
より選択透過性が決るので、相分離しfc2相関に重力
差がない場合でも2相間の親和力(DMKよシ容易に分
離できる。■エントレーナー相t−蒸留しfC場曾、無
水エタノールを得ることができる。■水相を蒸留すれば
、水を除去することができる。C!vM分離した水相、
エントレーナー相をそれぞれ蒸留したとき得られる水/
エタノールの共沸混合物、水/エタノール/エントレー
ナーの共沸混合物、エタノール/エントレーナーの共沸
混合物は、新fcなエタノール水溶液と混合して再び相
分離させれは、膜によりエントレーナー相、水相を迅速
に分離しルの濃縮を行なうことができる。
実施例に先だち、各物性値の測定方法を以下にボす。
平均孔径2″′1a
25’Cの純水を0.2μmの孔径を持つポリカーボネ
ート多孔膜(General Electric社製、
商品名nuclepore Jで濾過し、微粒子の存在
しない純水t−a14#する。この純水tmいて一定の
圧力差△P(cmHg )での、試料多孔膜の単位面積
当りの濾過速度J(cm1式)tdJJI定すれば、2
〒a(atl)は次式で算出される。
ート多孔膜(General Electric社製、
商品名nuclepore Jで濾過し、微粒子の存在
しない純水t−a14#する。この純水tmいて一定の
圧力差△P(cmHg )での、試料多孔膜の単位面積
当りの濾過速度J(cm1式)tdJJI定すれば、2
〒a(atl)は次式で算出される。
ここで、ηWは純水の粘度て通常1センチボイズでΦる
。dは膜の厚さく cm )でマイクロメーターで測定
される。
。dは膜の厚さく cm )でマイクロメーターで測定
される。
空孔率Pr
−一−吟
多孔膜の見掛けの密度ρaの実測値から、Prは次式゛
で算出される。
で算出される。
Pr = (1−ρa//)p)Xl 00 (百分
率表示)(31ここで、ρpは多孔膜素材の密度、ρa
は多孔膜の厚さd1重ikW、面積Sの測定値よりρa
=W/S−dで算出される。
率表示)(31ここで、ρpは多孔膜素材の密度、ρa
は多孔膜の厚さd1重ikW、面積Sの測定値よりρa
=W/S−dで算出される。
分離係数α
溶液中およびF?’&甲の取分濃kをガスクロマトグラ
フ(&lI滓製作所鯛、GC4C&l)を用いて#I足
し、次式により算出される。
フ(&lI滓製作所鯛、GC4C&l)を用いて#I足
し、次式により算出される。
透過係数Pe
第1図の装置kを用い濾過速度V(m/sa)、圧力差
△P (crIIHg ) 、有効濾過面積S (d)
%膜厚d(aII)とすると、透過係数peは次式で与
えられる。
△P (crIIHg ) 、有効濾過面積S (d)
%膜厚d(aII)とすると、透過係数peは次式で与
えられる。
ΔP−8
実施例1
セルロースリンター(平均分子312,3X101)を
公知の方法で銅製した銅アンモニア溶液中に、4〜12
重量−の各種濃度で溶解後、該溶液中にア七トンを12
重量−添加し、攪拌後、その浴数を30℃のア七トン蒸
気雰囲気の濃度が飽和蒸気比の80−の雰囲気下に置か
れたガラス板上に、厚さ250μmのアプリケーターで
流延し、該雰囲気下に60分放置後、20℃硫酸水溶液
に15分1=j&潰し、七の後、水洗し、水分’tP紙
で吸い取り、20℃のアセトン中に15分間浸漬して膜
中の水分をア七トン置換し、1紙に挾んで30分間風乾
することにより、平均孔毬2ra = t、OxsO−
m傭、膜の厚さd = 2,5 X I Q−1,、空
孔率Pr=67優の栴生セルロース多孔躾を調製した。
公知の方法で銅製した銅アンモニア溶液中に、4〜12
重量−の各種濃度で溶解後、該溶液中にア七トンを12
重量−添加し、攪拌後、その浴数を30℃のア七トン蒸
気雰囲気の濃度が飽和蒸気比の80−の雰囲気下に置か
れたガラス板上に、厚さ250μmのアプリケーターで
流延し、該雰囲気下に60分放置後、20℃硫酸水溶液
に15分1=j&潰し、七の後、水洗し、水分’tP紙
で吸い取り、20℃のアセトン中に15分間浸漬して膜
中の水分をア七トン置換し、1紙に挾んで30分間風乾
することにより、平均孔毬2ra = t、OxsO−
m傭、膜の厚さd = 2,5 X I Q−1,、空
孔率Pr=67優の栴生セルロース多孔躾を調製した。
一方、公知の方法でポリプロビレ/多孔M(d= 1
.5 X 1 0−1画、 2’Fa ==
1.I X 1 G−’ gH1pr= 70
%)t−調製した。
.5 X 1 0−1画、 2’Fa ==
1.I X 1 G−’ gH1pr= 70
%)t−調製した。
耐1図に示したような濾過装置に親水性高分子多孔膜(
1)として該再生セルロース多孔j[を、ステンレス製
メツシュ補助& (31、シリコン製0−リング(41
により装着した。また、疎水性高分子多孔膜12;とし
で該ポリプロピレン多孔膜t1同様にスデ/レス表メツ
7ユ補助板(3′)、/リコンN O−’Jング(4′
)により装着した。
1)として該再生セルロース多孔j[を、ステンレス製
メツシュ補助& (31、シリコン製0−リング(41
により装着した。また、疎水性高分子多孔膜12;とし
で該ポリプロピレン多孔膜t1同様にスデ/レス表メツ
7ユ補助板(3′)、/リコンN O−’Jング(4′
)により装着した。
濾過装置のMtl+、(2)に挾1れた内部(51に、
エタノール、水、ベンゼンを東門比30:55:15で
注入し、該混合溶液を2相分離状態へと変化させた。課
の直径は471m、膜上端までの液深は約71でのった
。相分離した該溶液を電磁式攪拌機(刀の攪仔子(6)
により激しく撹拌し、Mil+を透過したP液filと
M(2)を透過したP液αlをそれぞれ補集し、谷浴液
の成分組成を調べた。操作はすべて室温(20℃)で行
なった。註入孔(81より空気ポンプで加圧をし、圧力
を変化芒せた。エタノール、ベンゼンの定量はガスクロ
マド法(島津製TCD−4型)により、また、水の疋輩
はカールフイノンヤー法(HIRANLJMA AQU
ACOUNTERAQ−1型)により行なった。
エタノール、水、ベンゼンを東門比30:55:15で
注入し、該混合溶液を2相分離状態へと変化させた。課
の直径は471m、膜上端までの液深は約71でのった
。相分離した該溶液を電磁式攪拌機(刀の攪仔子(6)
により激しく撹拌し、Mil+を透過したP液filと
M(2)を透過したP液αlをそれぞれ補集し、谷浴液
の成分組成を調べた。操作はすべて室温(20℃)で行
なった。註入孔(81より空気ポンプで加圧をし、圧力
を変化芒せた。エタノール、ベンゼンの定量はガスクロ
マド法(島津製TCD−4型)により、また、水の疋輩
はカールフイノンヤー法(HIRANLJMA AQU
ACOUNTERAQ−1型)により行なった。
表1より■らかなように、有効圧力が1.0a*Hgま
でに、親水性−分子多孔!s(再生セルロース)と疎水
性^分子多孔膜(ポリプロピレン)の各膜を透過してく
るP液の成分組成は、圧力により変動せず、親水性^分
子多孔換を)ai!Aしてくるl撤甲の水分率は、疎水
性高分子多孔膜を通過してくるPI&の水分率よりも^
い。しかし、圧力が1.OcrRHgを超えると、両P
液の組成とも分1m@の溶液の組成と等しい本のになっ
てしまう。
でに、親水性−分子多孔!s(再生セルロース)と疎水
性^分子多孔膜(ポリプロピレン)の各膜を透過してく
るP液の成分組成は、圧力により変動せず、親水性^分
子多孔換を)ai!Aしてくるl撤甲の水分率は、疎水
性高分子多孔膜を通過してくるPI&の水分率よりも^
い。しかし、圧力が1.OcrRHgを超えると、両P
液の組成とも分1m@の溶液の組成と等しい本のになっ
てしまう。
実施例2
実施ガ1と同様にして再生セルロースNをi;iiJ製
し、親水性多孔膜として用い次。ま友、公知のh法で得
られたテフロン多孔3%(d=1.5x10−”口、2
7a = 1.OX 10−’3 )を疎水性部分子多
孔膜として用いた。これら2種のl[を第1図と同様な
濾過装置に装着した。ただし、腺(3)積比1ま再生セ
ルロース膜5に対してテフロ/j11とし友。
し、親水性多孔膜として用い次。ま友、公知のh法で得
られたテフロン多孔3%(d=1.5x10−”口、2
7a = 1.OX 10−’3 )を疎水性部分子多
孔膜として用いた。これら2種のl[を第1図と同様な
濾過装置に装着した。ただし、腺(3)積比1ま再生セ
ルロース膜5に対してテフロ/j11とし友。
x夕y−ル/水/ベンゼン系の混合ffzgFib4.
q℃で共沸混合物を生ずる。この共沸混合物のム蓋比は
エタノール/ベンゼン/水=18.5/7,4/74.
1である。この共沸混合物と35重量慢エタノール水溶
液を重量比27:100で混合し、エタノール/水/ベ
ンゼン=50/S S/15とした混合溶液を上述のい
過装置に注入し、20℃で膜分離したところ、再生セル
ロース膜よりエタノール/水/ベンゼン= 54.2
/ 64,4 / 1,4の水相が、テフロン膜よりエ
タノール/水/ペンゼ/= s、s / 1,0 /
93.2のベンゼン相が得られた。
q℃で共沸混合物を生ずる。この共沸混合物のム蓋比は
エタノール/ベンゼン/水=18.5/7,4/74.
1である。この共沸混合物と35重量慢エタノール水溶
液を重量比27:100で混合し、エタノール/水/ベ
ンゼン=50/S S/15とした混合溶液を上述のい
過装置に注入し、20℃で膜分離したところ、再生セル
ロース膜よりエタノール/水/ベンゼン= 54.2
/ 64,4 / 1,4の水相が、テフロン膜よりエ
タノール/水/ペンゼ/= s、s / 1,0 /
93.2のベンゼン相が得られた。
第2図に示すような膜分離装置と蒸留塔との組合せによ
り、99.5重量哄のエタノールを得ることができた。
り、99.5重量哄のエタノールを得ることができた。
第2図において、+91Fi再生セルロ一スMQIとテ
フロン膜01)よりなる濾過装置、aaFi第1tA留
塔、θJFi第2A留塔、αくは第6島城塔でめり、前
記のように濾過装置(9)により分離されたベンゼン相
に第1#留塔04に送らn、塔底より99.5重量−の
エタノールが得られる。また、濾過装fili91によ
り分離された水相は、第2蒸留壜α3を経て第5蒸留塔
C141に送られ、塔底より水が除去される。
フロン膜01)よりなる濾過装置、aaFi第1tA留
塔、θJFi第2A留塔、αくは第6島城塔でめり、前
記のように濾過装置(9)により分離されたベンゼン相
に第1#留塔04に送らn、塔底より99.5重量−の
エタノールが得られる。また、濾過装fili91によ
り分離された水相は、第2蒸留壜α3を経て第5蒸留塔
C141に送られ、塔底より水が除去される。
これは現在性なわれている無水エタノール製造法と比較
し、セトラーの省略と装置全体の小型化、工程の連続化
などの特長がある。
し、セトラーの省略と装置全体の小型化、工程の連続化
などの特長がある。
第1図は本発明の方法に使用するい過装置の仲憬を示す
説明図、第2図は無水エタノールの製造T程図である。
説明図、第2図は無水エタノールの製造T程図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、エタノール水溶液からエタノールを分*S縮するに
当り、エタノール水溶液にエントレーナーを混入して相
分11状態にした後、該溶除を平均孔径が10−’m以
上の親水性高分子多孔膜および疎水性高分子多孔膜の少
なくとも一対を用いて、水分率の高い溶液と低い溶液の
二つの均一相に限外濾過により分離することを特徴とす
るエタノールの分l111I!Im法。 2、 エントレ−テーカエタノール/エントレーナーの
共沸混合物およびエタノール/水/エントレーナーの共
沸混合物の少なくとも2種である特許請求の範囲第1項
記載のエタノールo+5sat法。 5、相分#l!状態にあるエタノール浴s[t−限外V
遇するに際し、エタノール/水の共沸混合物、エタノー
ル/エントレーナーの共沸混合物およびエタノール/水
/エノトレーナーの共沸混合@を混入しつつ限外Pis
する特許請求の範囲第1′gAまたは第2瑣記載のエタ
ノールの分離濃縮法。 4、 ll水性^分子多孔mを構成する高分子物質の
溶解度パラメーターが15(aIt/伽1)m以上であ
り、かつ疎水性高分子多孔Six成する商分子物質の溶
解度パラメーターが9 + 711111!/all”
)’以下である特許請求の範囲第1墳ないし第5瑣記載
のエタノールの分離S細注。 5、 @水性高分子多孔膜として、平均孔径が5X
1 o−”m以上で5810−Cm以下の再生セルロー
スlIを用いる特許請求のIt曲第1g4ないし第4項
記載のエタノールの分離濃縮法。 6、限外濾過する際、高分子多孔膜に負荷される有効圧
力△Pが111式 %式% を満足する特許請求の範囲第1項ないし第5IJlF叡
のエタノールの分離濃縮法。 7、相分離状態にある溶液を攪拌しながら限外P遇する
特許請求の範囲第1墳ないし第6m記載のエタノールの
分lII濃縮法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7448782A JPS58192840A (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | エタノ−ル水溶液からエタノ−ルの分離濃縮法 |
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 |
---|---|---|---|
JP7448782A JPS58192840A (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | エタノ−ル水溶液からエタノ−ルの分離濃縮法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58192840A true JPS58192840A (ja) | 1983-11-10 |
JPS6147812B2 JPS6147812B2 (ja) | 1986-10-21 |
Family
ID=13548689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7448782A Granted JPS58192840A (ja) | 1981-11-30 | 1982-05-06 | エタノ−ル水溶液からエタノ−ルの分離濃縮法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58192840A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62158223A (ja) * | 1985-12-29 | 1987-07-14 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | 有機物質の回収方法 |
JPS6372634A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-02 | Japan Organo Co Ltd | エタノ−ル回収方法 |
JP2011152531A (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Ngk Insulators Ltd | 液体混合物の分離方法、及び液体混合物分離装置 |
-
1982
- 1982-05-06 JP JP7448782A patent/JPS58192840A/ja active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62158223A (ja) * | 1985-12-29 | 1987-07-14 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | 有機物質の回収方法 |
JPH0513932B2 (ja) * | 1985-12-29 | 1993-02-23 | Shinnenryoyu Kaihatsu Gijutsu Kenkyu Kumiai | |
JPS6372634A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-02 | Japan Organo Co Ltd | エタノ−ル回収方法 |
JP2011152531A (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Ngk Insulators Ltd | 液体混合物の分離方法、及び液体混合物分離装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6147812B2 (ja) | 1986-10-21 |
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