JPS5888009A - Separation of liquid mixture - Google Patents

Separation of liquid mixture

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JPS5888009A
JPS5888009A JP18552981A JP18552981A JPS5888009A JP S5888009 A JPS5888009 A JP S5888009A JP 18552981 A JP18552981 A JP 18552981A JP 18552981 A JP18552981 A JP 18552981A JP S5888009 A JPS5888009 A JP S5888009A
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membrane
copolymer
water
liquid mixture
separation
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JP18552981A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Ukihashi
浮橋 寛
Tatsuro Asawa
浅輪 達郎
Masaaki Yamabe
山辺 正顕
Haruhisa Miyake
三宅 晴久
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

PURPOSE:To carry out efficient operation, in separating or concentrating an org. liquid mixture through pervaporation, by using a membrane comprising a copolymer of fluorinated olefin and fluorinated vinyl ether. CONSTITUTION:In separating or concentrating a mixture comprising org. liquids or an org. liquid and water, by using a high molecular membrane comprising a copolymer of carboxylic acid derivative type fluorinated vinyl, fluorinated olefin and fluorinated vinyl ether, operation excellent in the efficiency of separation or concn. and a permeation speed is enabled. An operation temp. is selected from a range of 0-200 deg.C and pressure from a range of 0-100kg/cm<2>.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも有機液体をその構成成分の一つと
する液体混合物(以下、有機液体混合物と略記する)を
、特定の高分子膜を用いてパーベーパレーションにより
分離又は濃縮する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for separating or separating a liquid mixture containing at least an organic liquid as one of its components (hereinafter abbreviated as an organic liquid mixture) by pervaporation using a specific polymer membrane. Concerning the method of concentrating.

多孔質でない均一な高分子膜を用いて有機液体混合物を
分離するプロセスは、従来より米国特許第295350
2号明細書などに教示されている。この分離プロセスは
、一般に膜を用いたパーベーパレーションプロセスと呼
ハれ、高分子膜の一次側(高圧側)に処理すべき液体を
供給し、透過し易い物質を二次側(低圧側)に蒸気とし
て優先的に透過させる方法である。この膜分離法は、従
来簡単な方法では分離できなかった液体混合物、例えば
共沸混合物、沸点が近接した比揮発度の小さい混合物系
、加熱によって重合や変性を起す物質を含む混合物を分
離又は濃縮する新しい方法として注目されてい乙。
A process for separating organic liquid mixtures using non-porous, uniform polymeric membranes has been previously described in U.S. Pat.
This is taught in Specification No. 2, etc. This separation process is generally called a pervaporation process using a membrane, in which the liquid to be treated is supplied to the primary side (high pressure side) of the polymer membrane, and substances that are easily permeable are fed to the secondary side (low pressure side). This is a method of preferentially transmitting it as vapor. This membrane separation method separates or concentrates liquid mixtures that could not be separated using conventional simple methods, such as azeotropic mixtures, mixtures with close boiling points and low relative volatility, and mixtures containing substances that polymerize or modify when heated. It is attracting attention as a new way to do so.

従来、このような分離方法に用いられる高分子膜として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン。
Conventionally, the polymer membranes used in such separation methods are polyethylene and polypropylene.

セルロース系高分子物質、ポリアクリロニトリル、ポリ
アミド、ポリエステル、ポリスチレン。
Cellulose polymer materials, polyacrylonitrile, polyamide, polyester, polystyrene.

ポリテトラフルオロエチレン又はこれらの共重合体から
なる膜が知られている。しかしなからか\る膜を用いて
パーベーパレーションにより有機液体混合物を分離する
場合には、実用上次の如き難点が認められる。即ち、 (1)有機液体混合物が高分子膜を1回通′遇すること
による濃縮の割合(分離係数α、)が小さいため、目的
とする濃度まで濃縮又は分離するためには、非常に多数
の膜を通過させなければならない。一般に、分離係数α
、は次の如きである。
Membranes made of polytetrafluoroethylene or copolymers thereof are known. However, when an organic liquid mixture is separated by pervaporation using a certain type of membrane, the following practical difficulties are recognized. That is, (1) The rate of concentration (separation coefficient α) caused by the organic liquid mixture passing through the polymer membrane once is small, so in order to concentrate or separate the organic liquid mixture to the desired concentration, it is necessary to pass through the polymer membrane once. must pass through the membrane. In general, the separation factor α
, is as follows.

(2)有機液体混合物が高分子膜を通過する透過量(一
般に、単位膜表面積、単位膜厚及び単位時間当りの透過
量で表示する)が小さいため、膜表面積を非常に大きく
するか、高分子膜の膜厚を極端に薄くしなければならな
い。従って、前者の場合には装置設備コストが過大にな
り。
(2) Since the amount of permeation of an organic liquid mixture through a polymer membrane (generally expressed as the permeation amount per unit membrane surface area, unit membrane thickness, and unit time) is small, the membrane surface area must be made very large or The thickness of the molecular membrane must be made extremely thin. Therefore, in the former case, the equipment cost becomes excessive.

後者の場合には膜の強度、耐久性に問題が生じる。In the latter case, problems arise in the strength and durability of the membrane.

而して、前記の改良プロセスとして、高分子基体にスル
ホン酸基などを結合させた高分子膜を用いる方法、特定
のポリアミド膜を用いる方法、アイオノマー系高分子膜
を用いる方法などが、特開昭52−111888号公報
、同52−111889号公報、同54−33278号
公報、同54−33279号公報などに開示されている
As the above-mentioned improved process, a method using a polymer membrane in which sulfonic acid groups etc. are bonded to a polymer base, a method using a specific polyamide membrane, a method using an ionomer polymer membrane, etc. are disclosed in Japanese Patent Application Publication No. It is disclosed in Japanese Patent No. 52-111888, Japanese Publication No. 52-111889, Japanese Publication No. 54-33278, Japanese Publication No. 54-33279, etc.

本発明者ハ、パーベーバレーショ/により各種有機液体
混合物を分離又は濃縮する手段について、種々の研究、
検討を重ねた結果、テトラフルオロエチレンの如きフッ
素化オレフィン化金物と、カルボン酸型官能基を有する
特定のフルオロビニル化合物と、パーフルオロプロピル
ビニルエーテルの如き酸型官能基を有することのないフ
ルオロビニルエーテル化合物との共重合体からなる高分
子膜が、前記難点を解消し得ることを見出した。
The present inventor has conducted various studies on means of separating or concentrating various organic liquid mixtures by pervaporation.
As a result of repeated studies, we found that fluorinated olefinic metals such as tetrafluoroethylene, specific fluorovinyl compounds that have carboxylic acid type functional groups, and fluorovinyl ether compounds that do not have acid type functional groups such as perfluoropropyl vinyl ether. It has been found that a polymer membrane made of a copolymer with

即ち、本発明は、少なくとも有機液体をその構成成分の
一つとする液体混合物を、一般式0式%) (但し、Xはフッ素原子又は−cp、であり、Y及びY
′はフッ素原子又は炭素数1〜10のパーフルオロアル
キル基であり、lは0〜3であり、mは0〜1であり、
nは0〜12であり、Aは−CN、−COF、−COO
Hl−COORI、−cooej−M又は−CONRI
 R”であり、R′は炭素数1〜20のアルキル基であ
り、Mは金属原子又は−NR4R’ Re R?であり
、XはMの原子価数であり、R1、Rm 。
That is, the present invention provides a liquid mixture having at least an organic liquid as one of its constituent components.
' is a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, l is 0 to 3, m is 0 to 1,
n is 0 to 12, and A is -CN, -COF, -COO
Hl-COORI, -cooej-M or -CONRI
R'', R' is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, M is a metal atom or -NR4R'Re R?, X is the valence number of M, and R1, Rm.

R4、Hs 、 He及びH1d水素原子又1dllで
iる)で表わされる酸型官能基を有するフルオロビニル
化合物と、フッ素化オレフィン化合物と、分子内にmW
官能基を有することのないフルオロビニルエーテル化合
物との共重合体からなる高分子膜ヲ用いて、パーベーパ
レーションによって分離することを特徴とする液体混合
物の分離方法を新規に提供するものである。
A fluorovinyl compound having an acid type functional group represented by R4, Hs, He and H1d hydrogen atoms or 1 dll), a fluorinated olefin compound, and a fluorinated olefin compound having mW in the molecule.
The present invention provides a novel method for separating liquid mixtures, which is characterized by separation by pervaporation using a polymer membrane made of a copolymer with a fluorovinyl ether compound that does not have a functional group.

本発明において、特定の高分子膜を構成するフルオロビ
ニル化合物は、前記の如’< 一般式0式% わされる。こ\で、X%Y、Y’、l、 m、 n及び
Aは上記の通りであるが、性能上及び入手容易性の点か
ら、Xが−F、 Yが一〇F、、Y′が−F、lが0〜
1、mがO〜1、nが0〜8であろのが好ましい。また
Aは特に限定されないが、共重合の容易性などの観点か
らは、−COF、 −COOR’が好適である。か\る
観点からの好ましい代表例としては、 CF、 =CF
O(CF、 )。% 、C00CH,、CF、:CFO
(CF、 )。、、 Cot、 OF、 =CFOCF
、 CF(CF、 )OCF。
In the present invention, the fluorovinyl compound constituting the specific polymer membrane has the following formula: Here, X%Y, Y', l, m, n, and A are as above, but from the viewpoint of performance and availability, X is -F, Y is 10F,,Y' is -F, l is 0~
1, m is preferably O-1, and n is preferably 0-8. Although A is not particularly limited, -COF and -COOR' are preferred from the viewpoint of ease of copolymerization. A preferable representative example from this point of view is CF, =CF
O(CF, ). %,C00CH,,CF,:CFO
(CF, ). ,, Cot, OF, =CFOCF
, CF(CF, )OCF.

CF、 COF%CF、 ==CF OCF、 CF(
CF、 )OCF、 cy、1COOCH,、CF2=
CF(CF、 )。〜、−COOCH,などが挙げられ
る。
CF, COF%CF, ==CF OCF, CF(
CF, )OCF, cy, 1COOCH,, CF2=
CF (CF, ). -, -COOCH, and the like.

尚、本発明の特定高分子膜でのAは、バーベ−バレージ
ョンの対象となろ有機液体混合物に応じて、適宜選定さ
れるものであり、前記MHアルカリ金属、アルカリ土類
金属などの金属原子又は−NR’ R’ R6R’が例
示される。
In addition, A in the specific polymer membrane of the present invention is appropriately selected depending on the organic liquid mixture to be subjected to barbeverageation, and is a metal atom such as the MH alkali metal or alkaline earth metal. Or -NR'R'R6R' is exemplified.

また、本発明で使用されるフッ素化オレフィン化合物と
しては、好ましくは次の一般式で表わされる化合物が挙
げられる。
Further, as the fluorinated olefin compound used in the present invention, preferably a compound represented by the following general formula can be mentioned.

CF、 = CZZ’ こ\で、2及びz’H1−p’、 −C1,−H又は−
CF、である。か\る代表例としては、テトラフルオロ
エチレン、クロロトリフルオロエチレン、六弗化プロピ
レン、三弗化エチレン、弗化ビニリチン、弗化ビニルな
どが例示される。なカテモ、パーフルオロオレフィン化
合物が好マしく、特にテトラフルオロエチレンが好適で
ある。
CF, = CZZ' where 2 and z'H1-p', -C1, -H or -
CF. Typical examples include tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, propylene hexafluoride, ethylene trifluoride, vinylitine fluoride, vinyl fluoride, and the like. Catemo and perfluoroolefin compounds are preferred, and tetrafluoroethylene is particularly preferred.

次に、本発明のもう一つの単量体化合物であルフルオロ
ビニルエーテル化合物としては、上記フルオロビニル化
合物及びフッ素化オレフィン化合物と共重合しうる含フ
ツ素ビニルエーテル化合物で、その好ましい代表例は、
次の一般式で表わされる。
Next, as another monomer compound of the present invention, the fluorovinyl ether compound, is a fluorine-containing vinyl ether compound that can be copolymerized with the above-mentioned fluorovinyl compound and fluorinated olefin compound, and representative preferred examples thereof include:
It is expressed by the following general formula.

CF、 =CX −(OCF、 CFY)ビ(0)、−
(CFY’ )n−Bこ\で、X、Y、Y’、l、m及
びnは上記と同じであり、Bはフッ素原子、水素原子、
塩素原子、ジフルオロメチル基又はトリフルオロメチル
基である。そして、lとmとが同時に0になることはな
い。なかでも、Xが−F、 Yが−CF、、Y′が−F
、 1が0〜1、mが0〜1、nがO〜8、Bが−Fで
あるものが好ましい。か\ろフルオロビニルエーテル化
合物の好ましい具体例とし 。
CF, =CX − (OCF, CFY) bi(0), −
(CFY')n-B\, where X, Y, Y', l, m and n are the same as above, and B is a fluorine atom, a hydrogen atom,
A chlorine atom, a difluoromethyl group or a trifluoromethyl group. Furthermore, l and m never become 0 at the same time. Among them, X is -F, Y is -CF, Y' is -F
, 1 is preferably 0-1, m is 0-1, n is O-8, and B is -F. A preferred specific example of the fluorovinyl ether compound is as follows.

でハ、バーフルオロメチルビニルエーテル、ノ(−フル
オロプロピルビニルエーテル、3,6−シオキサー4−
メチル−7−オクテンなどが挙げられる。
deha, barfluoromethyl vinyl ether, no(-fluoropropyl vinyl ether, 3,6-thioxer 4-
Examples include methyl-7-octene.

本発明においては、前記の如き特定のカルボン酸型官能
基を有する含フツ素共重合体(以下、カルボン酸型フッ
素樹脂と略記する)の構成単位として、上記各化合物を
二種以上で使用することもでき、また、これらの他に他
の成分、例えはエチレン、プロピレン、インブチレンの
如きオレフィン化合物、CF、 ==CF −CF −
CF、 、CF、=CFO(CFz )t〜、  0C
F=CF、の如きジビニルモノマー、更にはスルホン酸
型官能基含有する他の官能性単量体などの一種又は二種
以上を併用することもできる。ジビニルモノマーを併用
し、得られる共重合体を架橋せしめるなど、適宜共重合
体の改質が可能である。
In the present invention, two or more of the above compounds are used as a constituent unit of a fluorine-containing copolymer having a specific carboxylic acid type functional group (hereinafter abbreviated as carboxylic acid type fluororesin). In addition to these, other components such as olefin compounds such as ethylene, propylene, and imbutylene, CF, ==CF -CF -
CF, ,CF,=CFO(CFz)t~, 0C
One or more types of divinyl monomers such as F=CF and other functional monomers containing sulfonic acid type functional groups can also be used in combination. It is possible to modify the copolymer as appropriate, such as by using divinyl monomer in combination to crosslink the resulting copolymer.

本発明においてに、特定のカルボン酸型官能基を有する
フルオロビニル化合物の含有量は、高分子膜としての性
能、特に後述のイオン交換容量に関係し、カルボン酸型
フッ素樹脂中好ましくは0.1〜50モルチ、特に1〜
40モルチ程度が採用され得る。また、酸型官能基を有
することのないフルオロビニルエーテル化合物の含有量
は、高分子膜としての特に機械的性能に関係し、好まし
くは1〜60モルチ、特に2〜20モルチ程度が採用さ
れる。
In the present invention, the content of the fluorovinyl compound having a specific carboxylic acid type functional group is related to the performance as a polymer membrane, especially the ion exchange capacity described below, and is preferably 0.1 in the carboxylic acid type fluororesin. ~50 molti, especially 1~
About 40 molti may be employed. Further, the content of the fluorovinyl ether compound that does not have an acid type functional group is related to particularly the mechanical performance of the polymer membrane, and is preferably about 1 to 60 molar, particularly about 2 to 20 molar.

共重合を実施する手段としては、不活性有機溶媒又は水
性溶媒を使用し、又は使用せずに、パーオキシ化合物、
アゾ化合物、柴外線、電離性放射線の如き重合開始源の
作用の下に行なうなどの公知の手段が採用できる。例え
ば、特公昭48−2223号公報、特公昭48−207
88号公報、特公昭48−41942号公報に記載され
る方法によって実施できる。重合方式としても、塊状重
合、溶液重合、懸濁重合、沈澱重合などの各種の方式が
採用できる。
Means for carrying out the copolymerization include peroxy compounds, with or without inert organic or aqueous solvents;
Known means such as carrying out the reaction under the action of a polymerization initiator such as an azo compound, a Shiba ray, or an ionizing radiation can be employed. For example, Japanese Patent Publication No. 48-2223, Japanese Patent Publication No. 48-207
It can be carried out by the method described in Japanese Patent Publication No. 88 and Japanese Patent Publication No. 48-41942. As for the polymerization method, various methods such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, and precipitation polymerization can be adopted.

本発明の含フツ素共重合体は、グラフト共重合体又はブ
ロック共重合体でもよいが、カルボン酸型官能基が共重
合体中に均一に分散され。
The fluorine-containing copolymer of the present invention may be a graft copolymer or a block copolymer, but the carboxylic acid type functional groups are uniformly dispersed in the copolymer.

均一なイオン交換容量を有する高分子膜が得られる点で
、前記各単量体化合物の相互を直接共重合させて得られ
た共重合体が特に好ましい。
A copolymer obtained by directly copolymerizing each of the monomer compounds described above is particularly preferable, since a polymer membrane having a uniform ion exchange capacity can be obtained.

本発明において、前記の如き特定のカルボン酸型官能基
を有する含フツ素共重合体(以下、カルボン酸型フッ素
樹脂と略記する)から高分子膜に製膜する手段も既知の
任意の手段、例えばプレス成型、ロール成型、押出し成
型、溶液流延法、ディスパージョン成型又は粉末成型な
どにより行なわれる。
In the present invention, means for forming a polymer membrane from a fluorine-containing copolymer having a specific carboxylic acid type functional group (hereinafter abbreviated as carboxylic acid type fluororesin) as described above may be any known means, For example, press molding, roll molding, extrusion molding, solution casting, dispersion molding, powder molding, etc. are used.

本発明において、カルボン酸型フッ素樹脂のカルボン酸
型官能基の含有量は、広範囲にわたって採用されるが、
好適な実施態様では、後述のイオン交換容量で0.01
〜3ミリ当量/グラム乾燥樹脂という広い範囲から選定
される。該イオン交換容量は、好ましくUo、1〜2.
2ミリ当量/グラム乾燥樹脂程度が採用される。また、
カルボン酸型フッ素樹脂の分子量に、高分子膜としての
機械的強度の面から、後述の−T、の値で表示すると、
50℃以上、好ましくは70〜300℃程度とするのが
好適である。
In the present invention, the content of the carboxylic acid type functional group in the carboxylic acid type fluororesin can be adopted over a wide range;
In a preferred embodiment, the ion exchange capacity described below is 0.01.
Selected from a wide range of ~3 meq/g dry resin. The ion exchange capacity is preferably Uo, 1 to 2.
Approximately 2 milliequivalents/gram dry resin is employed. Also,
From the viewpoint of mechanical strength as a polymer membrane, the molecular weight of the carboxylic acid type fluororesin is expressed as -T, which will be described later.
The temperature is preferably 50°C or higher, preferably about 70 to 300°C.

本明細書中において、「T、」なる言葉は1次のように
定義されるものである。即ち、重合体の分子量に関係す
る容量流速10[]−/秒を示す温度がT、と定義され
る。こ\において容量流速は、重合体としてカルボン酸
型官能基を−COOCHs基としたものを使用し、該重
合体を30kp/cd加圧下、一定温度の経1m、長さ
2−のオリフィスから熔融流出せしめ、流出する重合体
重ヲー/秒の単位で示したものである。
In this specification, the term "T" is defined as follows. That is, the temperature at which the volumetric flow rate 10[]-/sec, which is related to the molecular weight of the polymer, is defined as T. In this case, the volumetric flow rate is determined by using a polymer in which the carboxylic acid type functional group is a -COOCHs group, and melting the polymer from an orifice with a diameter of 1 m and a length of 2 mm at a constant temperature under a pressure of 30 kp/cd. It is expressed in units of weight of polymer flowing out/second.

また、1イオン交換容量」は次のようにして求めた。即
ち、カルボン酸型官能基1−C0OH基としたカルボン
酸型フッ素樹脂を、1NのHCI中で60℃、5時間以
上放置し、完全iCH型に転換し、MCIが残存しない
ように水で充分洗浄した。その後、このH型の樹脂0.
59’t−10,1NのNaOH25−に水25−を加
えてなる溶液中に、室温で2日間静置した。次いで樹脂
を取り出して、溶液中のNaOHの量を0.1NのHC
Iで逆滴定することにより求めるものである。
In addition, the 1 ion exchange capacity was determined as follows. That is, a carboxylic acid type fluororesin having a carboxylic acid type functional group of 1-C0OH group is left at 60°C for 5 hours or more in 1N HCI to completely convert it to the iCH type, and then it is completely converted to the iCH type, and is thoroughly diluted with water so that no MCI remains. Washed. After that, this H-type resin 0.
The sample was left standing at room temperature for 2 days in a solution of 59't-10, 1N NaOH25- and water 25-. The resin was then taken out and the amount of NaOH in the solution was reduced to 0.1N HC.
It is determined by back titration with I.

本発明のカルボン酸型フッ素樹脂は、必要に応じて製膜
時にポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィンの
重合体、好ましくはポリテトラフルオロエチレン、エチ
レンとテトラフルオロエチレンとの共重合体などの含フ
ツ素共重合体をブレンドして成型することもでき、又は
これらの重合体からなる布、ネットなどの織物、不織布
或いは多孔性フィルムからなる支持体により共重合体を
支持せしめて膜を補強せしめることができる。尚、か\
るブレンド又は支持体を形成する樹脂の重さは、上記イ
オン交換容量の値には算入されない。
The carboxylic acid-type fluororesin of the present invention may be made of an olefin polymer such as polyethylene or polypropylene, preferably a fluorine-containing copolymer such as polytetrafluoroethylene or a copolymer of ethylene and tetrafluoroethylene, if necessary during film formation. The copolymer can be blended and molded, or the membrane can be reinforced by supporting the copolymer with a support made of cloth, net, or other woven fabric, nonwoven fabric, or porous film made of these polymers. . Nao, ka\
The weight of the resin forming the blend or support is not included in the above ion exchange capacity values.

本発明で使用するカルボン酸型フッ素樹脂からなる高分
子膜は、非多孔質の均一膜であり、その膜厚は1〜25
0ミクロン、好ましくハ5〜180ミクロン程度が採用
される。膜厚が余りに薄くなると、膜の強度が不足する
か耐久性が不充分となろ。また、膜厚が余りに厚い場合
には、液体混合物の透過量が小さくなって実用的でない
。高分子膜の形状は、通常は平膜として用いるが、その
他例えば円筒状又は中空繊維状などの形状にして表面積
を大きくして用いることもできる。更に、膜内に布状物
など補強材を埋め込んだり、あるいは多孔質補強体上に
膜を積層するなどの、各種補強手段を適用しても良い。
The polymer film made of carboxylic acid type fluororesin used in the present invention is a non-porous uniform film, and the film thickness is 1 to 25 mm.
0 micron, preferably about 5 to 180 microns. If the film thickness becomes too thin, the film may lack strength or durability. Furthermore, if the membrane is too thick, the amount of permeation of the liquid mixture becomes small, making it impractical. The shape of the polymer membrane is usually a flat membrane, but it can also be used in other shapes such as a cylindrical shape or a hollow fiber shape to increase the surface area. Furthermore, various reinforcing means may be applied, such as embedding a reinforcing material such as a cloth in the membrane, or laminating the membrane on a porous reinforcing body.

本発明方法は、前述のカルボン酸型フッ素樹脂膜で、−
次室と二次室に仕切られた装置を使用して実施される。
The method of the present invention uses the above-mentioned carboxylic acid type fluororesin membrane, -
It is carried out using a device that is divided into a secondary chamber and a secondary chamber.

−次室には分離又は濃縮しようとする有機液体混合物を
液状で入れ、一方二次室は適当な方法で減圧にするか、
又は他の液体もしくは気体を循環する。このようにして
、有機液体混合物を高分子膜に透過せしめてパーベーパ
レーションにより分離又ハ濃縮する。−次室の内部の液
体は、外部循環や内部循環したり、−次室の内部に適当
な攪拌装置を設けて攪拌したりするのが好ましい。特定
の高分子膜は、適当な方法で一次室と二次室とを仕切る
ように保持されるが、例えば補強用多孔板などでサポー
トすると耐久性などの点で有利である。−次室より高分
子膜を透過した物質は、二次室から取り出して捕集する
。そして、通常は適当な加熱装置、例えば加熱ジャケッ
トなどにより、−次室及び/又は二次室を適宜加熱する
のが望ましい。
- the next chamber contains the organic liquid mixture to be separated or concentrated in liquid form, while the secondary chamber is reduced in pressure by a suitable method;
or circulating other liquids or gases. In this manner, the organic liquid mixture is permeated through the polymer membrane and separated or concentrated by pervaporation. - The liquid inside the next chamber is preferably circulated externally or internally, or - agitated by providing a suitable stirring device inside the next chamber. The specific polymer membrane is held in a suitable manner to partition the primary chamber and the secondary chamber, but supporting it with a reinforcing porous plate, for example, is advantageous in terms of durability. - Substances that permeate the polymer membrane from the next chamber are taken out from the second chamber and collected. It is usually desirable to appropriately heat the secondary chamber and/or the secondary chamber using a suitable heating device, such as a heating jacket.

本発明の分離方法に、広範囲にわたる温度のもとで実施
され、通常は0〜200℃、好ましくは室温〜100℃
程度の範囲から選定される。
The separation method of the present invention is carried out over a wide range of temperatures, typically from 0 to 200°C, preferably from room temperature to 100°C.
Selected from a range of degrees.

余りに高温度では高分子膜の形状保持に問題が生じ、ま
た余りに低温度では液体の透過量が小さくなる。一般的
には、高温度で透過量を大にすることができるが、膜透
過による濃縮割合(分離係数)は小さくなる。また、採
用可能な圧力範囲は、通常真空〜100#/m、好まし
くは真空〜30kp/cr/を程度であり、余りに高圧
でに高分子膜の形状保持が困難となる。
If the temperature is too high, problems will arise in maintaining the shape of the polymer membrane, and if the temperature is too low, the amount of liquid permeated will be small. Generally, the amount of permeation can be increased at high temperatures, but the concentration ratio (separation coefficient) due to membrane permeation becomes smaller. Further, the pressure range that can be employed is normally from vacuum to 100 #/m, preferably from vacuum to 30 kp/cr/, and if the pressure is too high, it becomes difficult to maintain the shape of the polymer membrane.

本発明方法で分離できる有機液体混合物としては、種々
の組合せのものが挙げられ、例えば共沸点が存在するた
めに通常の蒸留方法では分離ズきない有機物質の混合物
、沸点が相互に近接しているために蒸留分離が非常に難
しい有機物質の混合物などの場合に特に有効である。ま
た、有機液体混合物は、その全てが相互に均一に溶解し
ていても良いし、一部が溶解度を超えて析出し懸濁状態
になっていてもかまわない。
The organic liquid mixtures that can be separated by the method of the present invention include various combinations, such as mixtures of organic substances that cannot be separated by normal distillation methods due to the presence of azeotropic points, and mixtures of organic substances whose boiling points are close to each other. This is particularly effective in the case of mixtures of organic substances that are difficult to separate by distillation due to their presence. Further, the organic liquid mixture may be entirely dissolved in each other uniformly, or a part of the organic liquid mixture may exceed the solubility and precipitate into a suspended state.

ただし、有機液体混合物は、その混合状態で、前記の実
施温度範囲内において、常圧もしくは採用圧力範囲内で
、液状であることが必要である。
However, the organic liquid mixture needs to be in a liquid state in its mixed state within the above-mentioned implementation temperature range and at normal pressure or within the adopted pressure range.

か−る有機液体混合物を例示すれば、共沸点が存在する
混合物としてベンゼン/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、ベンゼン/メタノ
ール、アセトン/クロロホルムなどの有機物質相互の混
合物;水/イソグロパノール、水/エタノール、水/n
−プロパノール、水水子アリルアルコール水/2−メト
キシエタノール、水/イソブタノール。
Examples of such organic liquid mixtures include benzene/cyclohexane and benzene/n as mixtures having an azeotropic point.
- mixtures of organic substances such as hexane, methanol/acetone, benzene/methanol, acetone/chloroform; water/isoglopanol, water/ethanol, water/n
-Propanol, water allyl alcohol water/2-methoxyethanol, water/isobutanol.

水/n−プ汐ノール、水/2−ブタノール、水/フルフ
リルアルコール、水/n−ペン汐ノール、水/2−ペン
汐ノール、水/4−メチルー1−プ汐ノールなどの水/
アルコール系混合物;水/テトラヒドロフラン、水/ジ
オキサン。
Water/n-penshio-nol, water/2-butanol, water/furfuryl alcohol, water/n-penshio-nol, water/2-penshio-nol, water/4-methyl-1-penshio-nol, etc.
Alcohol mixture; water/tetrahydrofuran, water/dioxane.

水/メチルエチルケトンなどの水/有機溶剤系混合物な
どが挙げられる。
Examples include water/organic solvent mixtures such as water/methyl ethyl ketone.

また、沸点が相互に近接している混合物としては、エチ
ルベンゼン/スチレン、シークロルエチルベンゼン/p
−クロルスチレン、トルエン/メチルシクロヘキサン、
プ汐ジエン/ブテン類、ブタジェン/プ汐ン類、n−ブ
テン/+−プデンなどが挙げられる。その他、水/グリ
セリン、水/グリコール類、水/プロピレンクロルヒド
リン、水/フロピレンジクロルヒドリン、水/エピクロ
ルヒドリン、水/ヒドラジンなど、あるいは異性体混合
物なども例示され得る。
Also, as mixtures whose boiling points are close to each other, ethylbenzene/styrene, cycloethylbenzene/p
-Chlorstyrene, toluene/methylcyclohexane,
Examples thereof include butadiene/butenes, butadiene/butenes, n-butene/+-butene, and the like. Other examples include water/glycerin, water/glycols, water/propylene chlorohydrin, water/propylene dichlorohydrin, water/epichlorohydrin, water/hydrazine, and isomer mixtures.

更に、これらの混合物は、前記の如き二成分系ばかりで
なく、三成分系以上の多成分系であっても、本発明方法
が適用され得る。勿論、本発明方法は、例えば有機液体
を含む廃水の如き有機物質と無機物質を含む混合物に対
しても適用され得る。
Furthermore, the method of the present invention can be applied to these mixtures not only in the above two-component systems but also in multi-component systems, such as ternary or more. Of course, the method of the invention can also be applied to mixtures containing organic and inorganic substances, such as wastewater containing organic liquids.

そして、処理すべき液体混合物の混合割合は任意の範囲
で変更可能であるが、一般的にはその割合が等景況合物
に近いほど濃縮の割合は大きくなる。高分子膜を1回通
過させる(−膜濃縮)だけでは所望の純度が得られない
場合は、同様の装置’を多数回通過させて(多段濃縮)
、有機液体混合物を所望程度まで濃縮又は分離すること
もできる。
The mixing ratio of the liquid mixture to be treated can be changed within an arbitrary range, but in general, the closer the ratio is to the equivalent situation, the higher the concentration ratio will be. If the desired purity cannot be obtained by passing through a polymer membrane once (-membrane concentration), pass it through a similar device multiple times (multi-stage concentration).
, the organic liquid mixture can also be concentrated or separated to a desired extent.

以下に本発明の実施例、につぃて更に具体的に説明する
が、か\る説明によって本発明が何ら限定されるもので
ないことは勿論である。
Examples of the present invention will be described in more detail below, but it goes without saying that the present invention is not limited by such explanations.

実施例1 200 atのステンレス製耐圧反応容器に、20、!
MのCF2 =CFO(CFt )s coocHs 
、4−511ノCF、 : CFOC,F7及び181
1のトリクロロトリフルオロエタンと76藁gのアソ゛
ビスイソブチロニトリルを仕込んだ。液体窒素で充分脱
気した後、70℃として、四弗化エチレン’に16.5
kf/ Cl1iで仕込んで共重合反応を行なわしめた
Example 1 In a 200 at stainless steel pressure-resistant reaction vessel, 20,!
CF2 of M = CFO(CFt)s coocHs
, 4-511 no CF, : CFOC, F7 and 181
1 of trichlorotrifluoroethane and 76 g of azobisisobutyronitrile were charged. After sufficiently degassing with liquid nitrogen, the temperature was adjusted to 70°C, and 16.5
A copolymerization reaction was carried out by charging kf/Cl1i.

20時間後に9.5 gの共重合体を得た。該共重合体
を180℃でプレス成形して、厚さ100μのフィルム
とした後、苛性ソーダで加水分解し、純水中90℃で1
6時間処理し、次いで70”Cで24時間乾燥させて、
イオン交換容量0.92meq/g−ポリマーの膜を得
た。
After 20 hours, 9.5 g of copolymer was obtained. The copolymer was press-molded at 180°C to form a film with a thickness of 100μ, which was then hydrolyzed with caustic soda and diluted with pure water at 90°C for 1 hour.
treated for 6 hours, then dried at 70"C for 24 hours,
A polymer membrane with an ion exchange capacity of 0.92 meq/g was obtained.

鉄膜を用いてパーベーパレーションにょυ水とイソプロ
パツールの混合液(インプロパ/ −ル/水=82/1
8 、重量比〕を分離した。温度40℃、透過側圧力1
0  mmHgにおいて得られた水のイングロパノール
に対する分離係数は26.2であり、透過量u272 
Ji’/m”hrであった。
Pervaporation using an iron membrane A mixed solution of water and isopropanol (impropanol/water = 82/1
8, weight ratio] were separated. Temperature 40℃, permeate side pressure 1
The separation coefficient of water for ingropanol obtained at 0 mmHg is 26.2, and the permeation amount u272
It was Ji'/m"hr.

実施例2゜ CF、 = CFO(CFt )a C00CHs の
かわりに61.5gのCF、 =CFOCF、 CF(
CF、 ) O(CF、 )s cooc)I、を仕込
む以外は、実施例1と同様の条件で共重合反応を行なわ
しめた。20時間後に、イオン交換容to、 80 m
mq/1/の共重合体を得た。該共重合体を180℃で
プレス成形して、厚さ100μのフィルムとした後、こ
のフィルムを苛性ソーダ中で加水分解した後、塩酸中で
官能基を−COOH型とし、純水中90℃で16時間処
理し、次いで70℃で24時間乾燥し九。
Example 2 CF, = 61.5 g of CF instead of CFO(CFt)a C00CHs, = CFOCF, CF(
A copolymerization reaction was carried out under the same conditions as in Example 1, except that CF, )O(CF, )scooc)I was charged. After 20 hours, the ion exchange volume to, 80 m
A copolymer with mq/1/ was obtained. The copolymer was press-molded at 180°C to form a film with a thickness of 100μ, then this film was hydrolyzed in caustic soda, the functional group was changed to -COOH type in hydrochloric acid, and the film was heated in pure water at 90°C. Treated for 16 hours, then dried at 70°C for 24 hours.

得うれた膜を用いてパーベーパレーションにより水とエ
タノールの混合液(エタノール/水=94/6.重量比
〕を分離した。40℃。
Using the obtained membrane, a mixture of water and ethanol (ethanol/water = 94/6, weight ratio) was separated by pervaporation at 40°C.

10−’ mmHgにおいて得られ九本の工汐ノールに
対する分離係数H6,85であり、透過量は、730t
/m”・hrであった。
The separation coefficient for nine Koushio nols obtained at 10-' mmHg was H6.85, and the amount of permeation was 730 tons.
/m”・hr.

実施例6゜ CF、 = CFOC,F7のかわりに6.4PのC凡
=CFOCF、CFCF3 −QC,F、を仕込む以外は、実施例1と同様の条件で
共重合反応させた。20時間後に、イオン交換容量0.
93 meq/yの共重合体t−10,5%得た。該共
重合体をプレス製膜で厚さ100μのフィルムとした。
Example 6 A copolymerization reaction was carried out under the same conditions as in Example 1, except that 6.4P of C = CFOCF, CFCF3 -QC,F was charged in place of CF, = CFOC, F7. After 20 hours, the ion exchange capacity was 0.
A copolymer t-10.5% of 93 meq/y was obtained. The copolymer was formed into a film with a thickness of 100 μm by press casting.

該フィルムを水酸化リチウム中で加水分解し、純水中9
−0−℃で16時間処理した後、70℃で24時間乾燥
させ、官能基が−COOLi型の膜とした。鉄膜を用い
て実施例2と同様の分離実験を行なった結果、分離係数
、透過量はそれぞれ5.52.570 p/m!−hr
であった。
The film was hydrolyzed in lithium hydroxide and diluted with pure water at 9%
After processing at -0-°C for 16 hours, it was dried at 70°C for 24 hours to obtain a film with -COOLi type functional groups. As a result of conducting a separation experiment similar to Example 2 using an iron membrane, the separation coefficient and permeation amount were each 5.52.570 p/m! -hr
Met.

手続補正書彷式) 昭和57年−月を日 特許庁長官 島田春樹殿 1、事件の表示 昭和56年特許願第185529号 2、発明の名称 液体混合物の分離方法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所  東京都千代田区丸の内二丁目1番2号氏名 (
004)旭硝子株式会社 6、補正により増加する発明の数   なし7、補正の
対象   明細書
Procedural amendment form) 1985-Monday, Japan Patent Office Commissioner Haruki Shimada1, Indication of the case, Patent Application No. 185529 of 19832, Name of the invention Method for separating liquid mixtures 3, Person making the amendment Case and Relationship Patent applicant address 2-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Name (
004) Asahi Glass Co., Ltd. 6. Number of inventions increased by amendment None 7. Subject of amendment Specification

Claims (1)

【特許請求の範囲】 少なくとも有機液体を七〇構成成分の一つとする液体混
合物を、一般式CF、=、CX−Φc5cpy)t−(
ol、−(CFY’ )n−A(但し、Xはフッ素原子
又は−〇F3であり、Y及びY′はフッ素原子又は炭素
数1〜10のパーフルオロアルキル基であり、lは0〜
3であり、mは0〜1であり、nに0〜12であり、A
 i −CN、−Q)F、−COOH,−COOR’ 
、−Co。 ・1M又は−〇〇NR’R3であり、R1は炭素数1〜
20のアルキル基であり、Mは金属原子又は−−NR’
 R’ R’ R’であり、XはMの原子価数であり、
R2,13、R4、R11、He及びR1は水素原子又
はR1である〕で表わされる酸型官能基を有するフルオ
ロビニル化合物と、フッ素化オレフィン化合物と、分子
内に酸型官能基を有することのないフルオロビニルエー
テル化合物との共重合体からなる高分子膜を用いて、パ
ーベーパレーションによって分離することを特徴とする
液体混合物の分離方法。
[Claims] A liquid mixture having at least an organic liquid as one of the 70 constituents is defined by the general formula CF, =, CX-Φc5cpy)t-(
ol, -(CFY')n-A (where, X is a fluorine atom or -〇F3, Y and Y' are a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and l is 0 to
3, m is 0 to 1, n is 0 to 12, and A
i -CN, -Q)F, -COOH, -COOR'
,-Co.・1M or -〇〇NR'R3, where R1 has 1 or more carbon atoms
20 alkyl group, M is a metal atom or --NR'
R'R'R', X is the valence number of M,
R2, 13, R4, R11, He and R1 are hydrogen atoms or R1], a fluorinated olefin compound, and a fluorinated olefin compound having an acid type functional group in the molecule. A method for separating a liquid mixture, characterized in that the separation is performed by pervaporation using a polymer membrane made of a copolymer with a fluorovinyl ether compound.
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