JPS5889901A - Method for separating liquid mixture - Google Patents
Method for separating liquid mixtureInfo
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- JPS5889901A JPS5889901A JP18682781A JP18682781A JPS5889901A JP S5889901 A JPS5889901 A JP S5889901A JP 18682781 A JP18682781 A JP 18682781A JP 18682781 A JP18682781 A JP 18682781A JP S5889901 A JPS5889901 A JP S5889901A
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Abstract
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 liquid mixture containing at least an organic liquid as one of its constituent components (hereinafter abbreviated as an organic liquid mixture).
It relates to a method for separating or concentrating by pervaporation using a specific polymer membrane.
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
ミ一般に膜を用いたパーベーパレーションブロセiト呼
1tf、し、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る
。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 removed from the secondary side (the high pressure side). This is a method of preferentially transmitting it as vapor to the low-pressure side. This membrane separation method can separate liquid mixtures that could not be separated using conventional simple methods.
For example, it is attracting attention as a new method for separating or concentrating azeotropic mixtures, mixtures with close boiling points and low specific volatility, and mixtures containing substances that polymerize or modify when heated.
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11エチレン、ポ1】プロビレ名セルロース系高
分子物質、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリエ
ステ、ルウポリスチレン。Conventionally, polymer membranes used in such separation methods include poly-11 ethylene, poly-1] cellulose-based polymer substances, polyacrylonitrile, polyamide, polyester, and 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。しかしながら、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回通過することに
よる濃縮の割合(分離係数“All )゛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
係数へは次の如きである。Membranes made of polytetrafluoroethylene or copolymers thereof are known. However, when such a membrane is used to separate an organic liquid mixture by pervaporation, the following practical difficulties are recognized. That is, (1) Since the rate of concentration (separation coefficient "All") caused by an organic liquid mixture passing through a polymer membrane once is small, in order to concentrate or separate it to the desired concentration, it is necessary to pass through a very large number of The separation factor must be passed through a membrane.In general, the separation factor is as follows.
αAB =千軒
(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
蓋で表示する)が小さいため、膜表面積を非常に大きく
寺るか、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、る0
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54−43278号
公報、同54−55279号公報などに開示されている
。αAB = Senken (2) Since the amount of permeation of an organic liquid mixture through a polymer membrane (generally expressed as per unit membrane surface area, unit membrane thickness, and permeation cover per unit time) is small, the membrane surface area can be very large. Or, the thickness of the polymer membrane must be made extremely thin. Therefore, in the former case, the cost of equipment and equipment will be excessive.Therefore, as the above-mentioned improved process, a method using a polymer membrane in which sulfonic acid groups etc. are bonded to a polymer substrate, a method using a specific polyamide membrane, etc. Methods using ionomer polymer membranes, methods using ionomer polymer membranes, etc. are disclosed in JP-A-52-111888, JP-A-52-111889, JP-A-54-43278, JP-A-54-55279, etc. .
本発明者は、パーベーパレーションによす各種有機液体
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、次の如き興味深い知見を得るに至
った。即ち、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸
基の如き酸型官能基を有する酸型フッ素化重合体は、水
性媒体中での乳化重合などにより高濃度の水性分散液と
して製造され得るものであり、か\る水性分散液の水性
媒体をアルコールの如き親水性有機溶剤に置換すること
が可能である。そして、その理由は必ずしも明確でない
が、親水性有機溶剤にて置換しても、分散状態が破壊さ
れることはなく、安定な分散状態を保持した非水系分散
液が得られる。更、に、かくして得られる非水系分散液
は、有機溶剤溶液と同様にフィルム化などに適用され得
る。例えばヘカルポン酸型やスルホン酸型フッ素化重合
体の水性ラテックスは、適当な遠心分離操作により水性
媒体層とポリマー濃度の向上したラテックス層に分子s
可能であ沙、か\る濃縮ラテックス層に親水性有機溶剤
を加え、遠心分離操作を繰り返すと、濃縮ラテックス層
中の水性媒体含有量が減少し、親水性有機溶剤による置
換が達成される。か\る酸型フッ素化重合体は水性ラテ
ックスの分散状態を保持して親水性有機溶剤中に分散し
ている。The present inventor has conducted various studies and studies regarding means for separating or concentrating various organic liquid mixtures by pervaporation, and as a result, has obtained the following interesting findings. That is, acid type fluorinated polymers having acid type functional groups such as carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, and phosphonic acid groups can be produced as a highly concentrated aqueous dispersion by emulsion polymerization in an aqueous medium. Yes, it is possible to replace the aqueous medium of such an aqueous dispersion with a hydrophilic organic solvent such as an alcohol. Although the reason is not necessarily clear, the dispersion state is not destroyed even when replaced with a hydrophilic organic solvent, and a non-aqueous dispersion liquid that maintains a stable dispersion state can be obtained. Furthermore, the non-aqueous dispersion thus obtained can be applied to film formation in the same way as an organic solvent solution. For example, an aqueous latex of a hecarponic acid type or sulfonic acid type fluorinated polymer can be separated into an aqueous medium layer and a latex layer with an increased polymer concentration by an appropriate centrifugation operation.
Possibly, by adding a hydrophilic organic solvent to the concentrated latex layer and repeating the centrifugation operation, the aqueous medium content in the concentrated latex layer is reduced and replacement by the hydrophilic organic solvent is achieved. The acid type fluorinated polymer is dispersed in a hydrophilic organic solvent while maintaining the dispersion state of an aqueous latex.
そして、か\る置換処理によって、水性ラテックスにお
けるポリマー濃度と同様のポリマー濃度を保持した非水
系分散液が得られる。特願昭54−149479号及び
特願昭54−157989号明細書などを参照。By such substitution treatment, a non-aqueous dispersion can be obtained which maintains a polymer concentration similar to that in the aqueous latex. See Japanese Patent Application No. 54-149479 and Japanese Patent Application No. 54-157989.
本発明は、前記知見から発展して完成したものであり、
前記非水系分散液からキャスト法により円滑有利に膜状
物が形成可能であり、かくして得られる高分子膜がパー
ベーパレーションによる液体混合物の分離プロセスにお
いて、前記難点を解消しうるものであるという事実の発
見に基いたものである。The present invention has been developed and completed from the above knowledge,
The fact that a film-like material can be smoothly and advantageously formed from the non-aqueous dispersion by a casting method, and the polymer film thus obtained can overcome the above-mentioned difficulties in the separation process of liquid mixtures by pervaporation. It is based on the discovery of
即ち、本発明は、少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、弗素化したエチレン系不飽和単
量体と酸型官能基を有する重合能ある官能性単量体とを
重合開始源の作用により水性媒体中で共重合せしめ、前
記官能性単量体含有量0.1〜50モルチの酸型フッ素
化重合体を分散状態で含む水性分散液を得、該水性分散
液の分散状態を破壊することなく、該水性分散液の水性
媒体を親水性有機溶剤に置換して酸型フッ素化重合体の
非水系分散液を得、該非水系分散液から製膜して得られ
る高分子膜を用イテ、パーベーパレーションによって分
離ス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。That is, the present invention involves polymerizing a liquid mixture containing at least an organic liquid as one of its components with a fluorinated ethylenically unsaturated monomer and a polymerizable functional monomer having an acid type functional group. Copolymerization is carried out in an aqueous medium by the action of an initiating source to obtain an aqueous dispersion containing the acidic fluorinated polymer having a functional monomer content of 0.1 to 50 molt in a dispersed state; A non-aqueous dispersion of an acid type fluorinated polymer is obtained by replacing the aqueous medium of the aqueous dispersion with a hydrophilic organic solvent without destroying the dispersion state, and a film is formed from the non-aqueous dispersion. The present invention provides a novel method for separating liquid mixtures, which is characterized by separation by pervaporation using a molecular membrane.
本発明においては、特定の酸型フッ素化重合体の非水系
分散液を使用することが重要である。In the present invention, it is important to use a non-aqueous dispersion of a specific acidic fluorinated polymer.
而して、本発明における特定の置換処理手段によれば、
濃度50重量%程度の高濃度の非水系分散液が広範な種
類の親水性有機溶剤を使用して容易に得られ、かつ分散
液の機械的或は比重的安定性は極めて良好である。分散
液の粘度は用いる溶剤の種類を選択することにより目的
、用途に応じて自在に調整可能である1つ而して、該非
水系分散液をキャストすることによりピンホール等の欠
陥のない良好な共重合体のフィルムを円滑有利に得るこ
とができる。According to the specific replacement processing means of the present invention,
Non-aqueous dispersions with high concentrations of about 50% by weight can be easily obtained using a wide variety of hydrophilic organic solvents, and the mechanical and specific gravity stability of the dispersions is extremely good. The viscosity of the dispersion can be adjusted freely depending on the purpose and application by selecting the type of solvent used.One thing is that by casting the non-aqueous dispersion, it is possible to obtain a good quality product without defects such as pinholes. A copolymer film can be obtained smoothly and advantageously.
本発明においては、官能性単量体としてカルボン酸基、
スルホン酸基、ホスホン酸基もしくはこれらの基に転換
し得る酸型官能基を含有する重合能ある単量体を使用す
ることが重要である。か\る酸型官能性単量体(1)は
、通常はフルオロビニル化合物であることが望ましく、
好適なものとしては、一般式cp、 = CX −(c
t;’x’ )、 −れるフルオロビニル化合物が例示
される。こ\で、pは0〜1.1は0〜3. mは0〜
1. nは0〜12の整数であり、Xはフッ素原子、塩
素原子又は−CF3であり、Xはフッ素原子又は−CF
3であり、Yはフッ素原子又は−CF、でちゃ、Y′は
フッ素原子又は炭素数1〜10個のノく一フルオロアル
キル基である。まだAは、−CN。In the present invention, as the functional monomer, a carboxylic acid group,
It is important to use polymerizable monomers containing sulfonic acid groups, phosphonic acid groups, or acid type functional groups convertible to these groups. The acid type functional monomer (1) is usually preferably a fluorovinyl compound,
Preferably, the general formula cp, = CX −(c
t;'x'), - is exemplified by a fluorovinyl compound. Here, p is 0 to 1.1 is 0 to 3. m is 0~
1. n is an integer from 0 to 12, X is a fluorine atom, a chlorine atom, or -CF3, and X is a fluorine atom or -CF
3, Y is a fluorine atom or -CF, and Y' is a fluorine atom or a fluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Still A is -CN.
−〇〇F、−C00H1−C00R1,−C00,十M
。-〇〇F, -C00H1-C00R1, -C00, 10M
.
−coぜE’、 −5caF、−sへ、+M、5o3H
。-cozeE', -5caF, to -s, +M, 5o3H
.
の酸型官能基であり、ばは炭素数1〜20のアルキル基
、Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属などの金属原子
又は−Ntばはビ、χはMの原子価数であり、g、
*、 t、R:’、 を及びばは水素原子又はWを
示している。性能上及び入手性の点から、Xはフッ素原
子、Yは一〇F3.Y′はフッ素原子、pは0,1は0
〜19mはO〜1゜nは0〜8であり、またAは、共重
合反応性などから−coore、 −5o2p又は−
i: (OR)2であり、lvが低級アルキル基である
ものが好ましい。か\るフルオロビニル化合物の好まし
い代表例としては、
CF2=CFッ
CF2: CFO(CF2)、〜8C’00C2)(x
。is an acid type functional group, ba is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, M is a metal atom such as an alkali metal or alkaline earth metal, or -Nt is bi, χ is the valence number of M, and g ,
*, t, R:', and represent hydrogen atoms or W. From the viewpoint of performance and availability, X is a fluorine atom and Y is 10F3. Y' is a fluorine atom, p is 0, 1 is 0
~19m is O~1゜n is 0~8, and A is -coore, -5o2p, or - due to copolymerization reactivity etc.
i: (OR)2, and lv is preferably a lower alkyl group. Preferred representative examples of such fluorovinyl compounds include: CF2=CFCF2: CFO(CF2), ~8C'00C2)(x
.
CF2=CF(CF′り。〜、c(′X′)C′I−4
゜CF2= C)’0CF2CF (OCF、 ) 0
CF2C1;’、C■C1上。CF2=CF(CF'ri.~, c('X')C'I-4
゜CF2= C)'0CF2CF (OCF, ) 0
CF2C1;', on C■C1.
CF2= cvccv:cF(CF、 ) ocp、c
tr、so、p 。CF2=cvccv:cF(CF, )ocp,c
tr, so, p.
CF2=CFS02F、CF2=CFCF20CF2C
F2SqF。CF2=CFS02F, CF2=CFCF20CF2C
F2SqF.
1
CF、= CF’0(CF2)、〜a P(QC”
H,、)2 。1 CF, = CF'0(CF2), ~a P(QC"
H,,)2.
1
CF2=CFO(CF2)、〜8P(QC,)%、)2
゜などがあげられる。1 CF2=CFO(CF2), ~8P(QC,)%,)2
Examples include ゜.
本発明においては、水性媒体中での共重合反応などの観
点から−、酸、型官能性単量体として前記の如き好適な
官能基を例示したが、勿論、ノ(−ペーパレーション時
の高分子膜における酸型官能基を、有機液体混合物など
に応じて適宜選定できるものである。そして、高分子膜
に製膜した後で、官能基を適当な型に転換処理すること
もできる。例えば、スルホン酸型官能基を、特開昭52
−24175.同52−241’76゜同5−2−24
177号公報などの還元処理5、あるいは特開昭51−
152094.同55−152069号公報などの酸化
処理などによって、カルボン酸型官能基に転換したり、
更には単量体の段階で同様の処理によって官能基の転換
処理を行なってもよい。官能基の転換は1、各々の段階
°に最適な型にするべく選定される。In the present invention, from the viewpoint of copolymerization reaction in an aqueous medium, the above-mentioned suitable functional groups are exemplified as -, acid, and type functional monomers. The acid-type functional groups in the molecular film can be appropriately selected depending on the organic liquid mixture, etc. Then, after forming the polymer film, the functional groups can be converted to an appropriate type. For example, , a sulfonic acid type functional group was disclosed in JP-A-52
-24175. 52-241'76゜5-2-24
Reduction processing 5 such as No. 177, or JP-A-51-
152094. It can be converted into a carboxylic acid type functional group by oxidation treatment such as that in Publication No. 55-152069,
Furthermore, conversion of functional groups may be carried out in a similar manner at the monomer stage. Functional group transformations are selected to best suit each step.
次に、弗素化したエチレン系不飽和単量体(II)とし
ては、四弗化エチレン、三弗化塩化エチレン、六弗化プ
ロピレン、三弗化エチレン、弗化ビニリデン、弗化ビニ
ル々どが例示され、好適ニB 一般式CF2=CZZ
(コCテ、Z、 ’Ziハフッ素原子、塩素原子、水
素原子、又1−CF3である)で表わされるフッ素化オ
レフィン化合物である。なかでもパーフルオロオレフィ
ン化合物が好ましく、特に四弗化エチレンが好適である
。Next, as the fluorinated ethylenically unsaturated monomer (II), ethylene tetrafluoride, ethylene trifluoride chloride, propylene hexafluoride, ethylene trifluoride, vinylidene fluoride, vinyl fluoride, etc. Illustrated and preferred general formula CF2=CZZ
It is a fluorinated olefin compound represented by (C, Z, 'Zi = fluorine atom, chlorine atom, hydrogen atom, or 1-CF3). Among these, perfluoroolefin compounds are preferred, and tetrafluoroethylene is particularly preferred.
本発明においては、前記官能性単量体(1)及びエチレ
ン系不飽和単量体(It)の各モノマー化合物のそれぞ
れを二種以上で使用することもでき、またこれらの化合
物の他に、他の成分、例えば一般式CJ4=C残1(こ
\で、−R5は水素原子、炭素数1〜8のアルキル基又
は芳香核を示す)で表わされるオレフィン化合物111
D、CF2=CFORf(I(fは炭素数1〜10のパ
ーフルオロアルキル基を示す)の如きフルオロビニルエ
ーテル、CF2=CF−CF’=CF2. CI’、二
αη(CF2)1〜40CF=CF!の如きジビニルモ
ノマー、更にはカルボン酸型官能性単量体などに他のス
ルホン酸型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。オレフィン化合物(2)の好ましい
代表例としては、エチレン、プロピレン、ブテン−1,
インブチレン、スチレン。In the present invention, two or more types of each monomer compound of the functional monomer (1) and the ethylenically unsaturated monomer (It) can be used, and in addition to these compounds, Other components, for example, an olefin compound 111 represented by the general formula CJ4=C1 (where -R5 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an aromatic nucleus)
D, fluorovinyl ether such as CF2=CFORf (I (f represents a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms), CF2=CF-CF'=CF2.CI', 2αη(CF2)1-40CF=CF Divinyl monomers such as !, furthermore, carboxylic acid type functional monomers can be used in combination with one or more other sulfonic acid type functional monomers. Preferred representative of olefin compound (2) Examples include ethylene, propylene, butene-1,
Imbutylene, styrene.
α−メチルスチレン、ペンテン−1,ヘキセン−1,ヘ
プテン−1,3−メチル−ブテン−1゜4−メチル−ペ
ンテン−1などがあげられ、なかでも製造上及び生成共
重合体の性能上などから、エチレン、プロピレン、イソ
ブチレンなどの使用が特に好ましい。また、例えばジビ
ニルモノマーの併用により、得られる共重合体を架橋し
、フィルム、膜など成形物にした場合の機械的強度を改
善せしめることが可能である。Examples include α-methylstyrene, pentene-1, hexene-1, heptene-1,3-methyl-butene-1゜4-methyl-pentene-1, among others, due to manufacturing reasons and the performance of the resulting copolymer. Particularly preferred are ethylene, propylene, isobutylene and the like. Further, for example, by using a divinyl monomer in combination, it is possible to crosslink the resulting copolymer and improve the mechanical strength of molded products such as films and membranes.
本発明の酸型フッ素化重合体において、前記の官能性単
量体(1)、フッ素化オレフィン化合物(n)、更には
前記オレフィン化合物Cll0その他の成分の組成割合
は、第一にフッ素化重合体の性能などに関係し、また水
性分散液から非水系分散液への親水性有機溶剤による置
換処理時の分散状態の安定性に関係するので重要である
。捷ず、官能性単量体(1)の存在量はイオン交換容量
と直接関係し、また分散状態の安定性にも関係するが、
共重合体中0.1〜50モル係、特に1〜40モルチ程
度が好適である。In the acid-type fluorinated polymer of the present invention, the composition ratios of the functional monomer (1), the fluorinated olefin compound (n), and the olefin compound Cll0 and other components are determined firstly. This is important because it relates to coalescence performance, etc., and also to the stability of the dispersion state during substitution treatment with a hydrophilic organic solvent from an aqueous dispersion to a non-aqueous dispersion. The amount of the functional monomer (1) is directly related to the ion exchange capacity and also to the stability of the dispersed state.
The amount in the copolymer is preferably from 0.1 to 50 mol, particularly from 1 to 40 mol.
本発明において、フッ素化重合体中の酸型側鎖の存在が
、分散状態の安定性に関係している理由は必ずしも明確
でない。しかし、水性分散液の遠心分離処理などにおい
て、濃縮ラテツレス層中でカルボン酸基やスルホン酸基
の如き酸型官能基を有オる酸型フッ素化重合体が安定な
分散状態を保持するのに対して、カルボン酸基やスルホ
ン酸基など官能基をもたないフッ素化重合体は同程度の
濃縮時にラテックス破壊の生起が観察されることから、
酸型側鎖が分散状態の安定性に何らかの寄与をしている
ものと考えられる。か\る説明は、本発明の理解の助け
とするためのもので、本発明を何ら限定するものでない
ことは勿論である。In the present invention, the reason why the presence of acid type side chains in the fluorinated polymer is related to the stability of the dispersion state is not necessarily clear. However, during centrifugal separation of aqueous dispersions, acid-type fluorinated polymers containing acid-type functional groups such as carboxylic acid groups and sulfonic acid groups cannot be maintained in a stable dispersion state in the concentrated latex layer. On the other hand, with fluorinated polymers that do not have functional groups such as carboxylic acid groups or sulfonic acid groups, latex destruction is observed at the same level of concentration.
It is thought that the acid type side chain makes some contribution to the stability of the dispersed state. It goes without saying that such explanations are provided to assist in understanding the present invention and do not limit the present invention in any way.
而して、本発明の共重合体中における前記(+)の化合
物の残りは、前記(n)と更には(II[lその他の化
合物が占めることになるが、高分子膜として製膜した場
合の機械的性質などに関係する。オレフィン化合物(1
!Dを併用する場合には、オレフィン化合物II)/フ
ッ素化オレフィン化合物(n)のモル比が、好ましくは
5/95〜70/30、特には10/9’0〜60/4
0にオるのが好適である。まだ、フルオロビニルエーテ
ルやジビニルエーテルなどを併用する場合にも、共重合
体中30モルチ以下、好ましくは2〜20モルチ程度の
使用割合表するのが好適である。Therefore, the remainder of the above (+) compound in the copolymer of the present invention is occupied by the above (n) and further (II [l) and other compounds, but It is related to the mechanical properties of the case.Olefin compounds (1
! When D is used in combination, the molar ratio of olefin compound II)/fluorinated olefin compound (n) is preferably 5/95 to 70/30, particularly 10/9'0 to 60/4.
It is preferable that it be over 0. However, even when fluorovinyl ether, divinyl ether, etc. are used in combination, it is preferable to use the copolymer in a proportion of 30 mol or less, preferably about 2 to 20 mol.
本発明における酸型フッ素化重合体中の酸型官能基の濃
度は、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、11は0.1〜2.2ミリ当
量/グラム乾燥樹脂程度が採用される。また、酸型フッ
素化重合体の分子量は、高分子膜としての機械的強度の
面から、後述のTQの値で表示すると、5゜C以上、好
ましくは70〜300tll’程度とするのが好適であ
る。The concentration of acid-type functional groups in the acid-type fluorinated polymer of the present invention can be adopted over a wide range, but in a preferred embodiment, the concentration of acid-type functional groups in the acid-type fluorinated polymer is 0.01 to 3 milliequivalents per ion exchange capacity as described below.
Selected from a wide range of gram dry resins. The ion exchange capacity is preferably about 0.1 to 2.2 milliequivalents/g dry resin for 11. In addition, from the viewpoint of mechanical strength as a polymer membrane, the molecular weight of the acid type fluorinated polymer is preferably 5°C or more, preferably about 70 to 300 tll' when expressed as the TQ value described below. It is.
未明細書中において、「TQ」なる言葉は、次のように
定義される。即ち、重合体の分子量に関係する容量流速
100.J/秒を示す温度がTQ と定義される。こ\
において容量流速は、重合体として酸型官能基を−CO
OCH3の如くメチルエステル型としたものを使用し、
該重合体を30驚加圧下、一定温度の径1fi、長さ2
fiのオリフィスから熔融流出せしめ、流出する重合体
量を一/秒の単位で示したものである。また、「イオン
交換容量」は次のようにして求めたものである。即ち、
酸型官能基を−cOa1の如き1−1型とした樹脂を、
INのHCl中で6 Or。In the unspecified text, the term "TQ" is defined as follows. That is, the volumetric flow rate, which is related to the molecular weight of the polymer, is 100. The temperature in J/sec is defined as TQ. child\
The volumetric flow rate in the polymer is -CO
Using a methyl ester type like OCH3,
The polymer was heated at a constant temperature, with a diameter of 1fi and a length of 2, under a pressure of 30mm.
The amount of polymer melted and flowed out from the orifice of fi is expressed in units of 1/sec. Moreover, "ion exchange capacity" was determined as follows. That is,
A resin in which the acid type functional group is a 1-1 type such as -cOa1,
6 Or in HCl IN.
5時間放置し、完全に11型に転換し、I■C1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0.52を、0.1NのNaαI25−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Nao)lの量を0.1Nの
HC1で逆滴定することにより求めるものである。The mixture was left to stand for 5 hours, completely converted to type 11, and thoroughly washed with water so that no I2C1 remained. Thereafter, 0.52 of this H-type resin was left standing at room temperature for 2 days in a solution prepared by adding 25 of water to 0.1N NaαI25. Next, the resin is taken out and the amount of Nao) in the solution is determined by back titration with 0.1N HCl.
本発明においては、官能性単量体とフッ素化オレフ徂ン
化合物との共重合反応を、水性媒体の使用量を水性媒体
/官能性単量体の重量比で20/1以下にし、好ましく
は10/1以下に制御して★施する゛ことが好適である
。水性媒体の使用蓋が多すiる場合には、共重合反応速
度が著しく低下し、高い共重合体収量を得るためが多す
ぎると高イオン交換容量にした場合に高い分子量を達成
するのが難しくなる。更に水性媒体の多量使用には、次
の如き難点がrめられる。例えば、反応装置の大型化あ
るいは共重合体分離回収など作業操作面の不利があげら
れる。In the present invention, in the copolymerization reaction between the functional monomer and the fluorinated olefin compound, the amount of aqueous medium used is preferably 20/1 or less in the weight ratio of aqueous medium/functional monomer. It is preferable to control the ratio to 10/1 or less. If too much aqueous medium is used, the copolymerization reaction rate will be significantly reduced, and if too much is used, it will be difficult to achieve a high molecular weight when using a high ion-exchange capacity to obtain a high copolymer yield. It becomes difficult. Furthermore, the use of a large amount of an aqueous medium poses the following difficulties. For example, there are disadvantages in operational aspects such as an increase in the size of the reactor and separation and recovery of the copolymer.
次に、本発明においては、7Kg/an?以上の共重合
反応圧力を採用することが好適である。共重合反応圧力
が低すぎる場合には、共重合反応速度を実用上満足し得
る高さに維持することができず、高分子量の共重合体の
形成にも難点が認められる。又、共重合反応圧力が低す
ぎると、生成共重合体のイオン交換容量が極端に高くな
る。尚、共重合反応圧力は、工業的実施における反応装
置上又は作業操作上などを考慮して、50υ以下から選
定されるのが望ましい。かかる範囲よりも高い共重合反
応圧力の採用は可能であるが、本発明の目的を比例的に
向上せしめ得るものではない。従って、本発明において
は、共重合反応圧力を7〜50驚、好ましくは9、〜5
0¥iの範囲から選定するのが最適である。Next, in the present invention, 7Kg/an? It is preferable to employ the above copolymerization reaction pressure. If the copolymerization reaction pressure is too low, the copolymerization reaction rate cannot be maintained at a level that is practically satisfactory, and there are also difficulties in forming a high molecular weight copolymer. Furthermore, if the copolymerization reaction pressure is too low, the ion exchange capacity of the resulting copolymer will become extremely high. In addition, the copolymerization reaction pressure is desirably selected from 50 υ or less, taking into consideration the reaction apparatus or work operation in industrial implementation. Although it is possible to employ a copolymerization reaction pressure higher than this range, it is not possible to proportionately improve the objects of the present invention. Therefore, in the present invention, the copolymerization reaction pressure is 7 to 50 mm, preferably 9 to 50 mm.
It is best to select from the range of 0\i.
本発明の共重合反応に際しては、前記反応条件の他の条
件や操作は、特に限定されることなく広い範囲にわたっ
て採用され得る。例えば、共重合反応温度は、重合開始
源の種類や反応モル比などにより范適値が選定され得る
が、通常は余りに高温度や低温度は工業的実施に対して
不利となるので、20〜90C1好ましくは60〜80
r程度から選定されるO
而して、本発明において重合開始源としては、前記の好
適な反応温度において高い活性を示すものを選定するの
が望ましい。例えば、室温以下でも高活性の電離性放射
線を採用することもできるが、通常はアゾ化合物やノく
−オキシ化合物を採用する方が工業的実施に対して有利
である。本発明で好適に採用される重合開始源は、前記
共重合反応条件下に20〜90C程度で高活性を示すジ
コノ・り酸パーオキサイド、ぺ/シイルバーオキサイド
、ラウロイルノく一オキサイド、ジペンタフルオロプロ
ビオニルノく一オキサイド等のジアシルパーオキサイド
、2.2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩
、4゜4′−アゾビス(4−シアノワレリアン酸)、ア
ゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、を−ブチル
パーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシピバ
レート等のパーオキシエステル類、ジイソプロピルパー
オキシジカーボネート、ジー2−工与ルヘキシルパーオ
キシジカーボネート等のパーオキシジカーボネート、ジ
イソプロビルベンゼ:ンハイドロパーオキサイド等のハ
イドロパーオキサイド類、過硫酸カリウム。In the copolymerization reaction of the present invention, conditions and operations other than the above-mentioned reaction conditions are not particularly limited and may be adopted over a wide range. For example, the copolymerization reaction temperature can be arbitrarily selected depending on the type of polymerization initiation source, reaction molar ratio, etc., but usually, too high or too low a temperature is disadvantageous for industrial implementation. 90C1 preferably 60-80
O selected from approximately r. Therefore, in the present invention, it is desirable to select a polymerization initiation source that exhibits high activity at the above-mentioned suitable reaction temperature. For example, it is possible to use highly active ionizing radiation even below room temperature, but it is usually more advantageous for industrial implementation to use an azo compound or a no-oxy compound. Polymerization initiation sources suitably employed in the present invention include dicono-phosphoric acid peroxide, pen/silver oxide, lauroyl-no-chlorine oxide, and dipenta phosphate peroxide, which exhibits high activity at about 20 to 90 C under the copolymerization reaction conditions. Diacyl peroxides such as fluoroprobionyl monooxide, 2,2'-azobis(2-amidinopropane) hydrochloride, 4°4'-azobis(4-cyanowalleric acid), azobisisobutyronitrile, etc. azo compounds, peroxy esters such as -butyl peroxy isobutyrate and t-butyl peroxy pivalate, peroxy dicarbonates such as diisopropyl peroxy dicarbonate, di-2-propyl hexyl peroxy dicarbonate, Hydroperoxides such as diisoprobyl benzene hydroperoxide, potassium persulfate.
過硫酸アンモニウム等の無機過酸化物及びそれらのレド
ックス系等である。These include inorganic peroxides such as ammonium persulfate and their redox systems.
本発明においては、重合開始剤濃度は、全単量体に対し
て0.0001〜3重量%、好ましくは0.001〜2
重量%程度である。開始剤濃度を下げることによって、
生成共重合体の分子量を高めることが可能であり、高イ
オン交換容量を保持する仁とが可能である。開始剤濃度
を余りに高くすると、分子量の低下傾向が増し、高イオ
ン交換容量で高分子量の共重合体の生成に対して不利と
なる。In the present invention, the concentration of the polymerization initiator is 0.0001 to 3% by weight, preferably 0.001 to 2% by weight based on the total monomers.
It is about % by weight. By lowering the initiator concentration,
It is possible to increase the molecular weight of the resulting copolymer, and it is possible to obtain a polymer that retains a high ion exchange capacity. If the initiator concentration is too high, the tendency to decrease the molecular weight increases, which is disadvantageous to the production of high ion exchange capacity, high molecular weight copolymers.
その他通常の水性媒体重合において用いられる界面活性
剤9分散剤、緩衝剤、PH調整剤等を添加することもで
きる。又、フッ素化オレフィン化合物と特定官能性単量
体の共重合反応を阻害しないもので、連、鎖移動の少な
いものであれば、例えばフロン系溶媒として知られてい
る弗素化系又は弗素化塩素化系飽和炭化水素等の不活性
有機溶媒を添加することもできる。In addition, surfactants 9 dispersants, buffers, pH adjusters, etc. used in ordinary aqueous medium polymerization can also be added. In addition, as long as it does not inhibit the copolymerization reaction between the fluorinated olefin compound and the specific functional monomer and has little chain transfer, for example, fluorinated solvents known as fluorocarbon solvents or fluorinated chlorine may be used. Inert organic solvents such as saturated hydrocarbons can also be added.
而して、本発明における水性媒体中共1合では、生成共
重合体濃度を40重量−以下、好ましくは60重ilチ
以下に制御して実施するのが好適である。余りに高濃度
にすると、攪拌負荷の増大、除熱困難、弗素化オレフィ
ンモノアーの拡散不充分雇どの難点が認められる。′本
発明においては、前記の如く得られた水性分散液は、親
水性有機溶剤による置換処理にかけられる。置換処理手
段については、水性分散液の分散状態を破壊することが
ない限り、種々による水性媒体層の分離と親水性有機溶
剤添加の組合せ手段、電気傾シャ法或いは凍結法による
水性媒体層の分離と親水性有機溶剤添加の組み合せ手段
、或いは水より高沸点の親水性有機溶剤の添加後、水を
暮発除去する方法などが例示され得る。通常は、遠心分
離法により水性媒体層を分離し、濃縮層に親水性有機溶
剤を添加しこれを遠心分離法にかけるという繰り返し操
作により、水性媒体層を徐々に分離していくという手段
が有効°に採用され得る。Therefore, in the copolymerization in an aqueous medium in the present invention, it is preferable to control the concentration of the produced copolymer to 40% by weight or less, preferably 60% by weight or less. If the concentration is too high, problems such as increased stirring load, difficulty in heat removal, and insufficient diffusion of the fluorinated olefin monoar are observed. 'In the present invention, the aqueous dispersion obtained as described above is subjected to a substitution treatment with a hydrophilic organic solvent. As for the replacement treatment means, as long as the dispersion state of the aqueous dispersion is not destroyed, a combination of separating the aqueous medium layer by various methods and adding a hydrophilic organic solvent, separating the aqueous medium layer by an electric tilting method or a freezing method. Examples include a combination of adding a hydrophilic organic solvent and a hydrophilic organic solvent, or a method of removing water overnight after adding a hydrophilic organic solvent having a boiling point higher than that of water. Usually, it is effective to gradually separate the aqueous medium layer by repeating the steps of separating the aqueous medium layer by centrifugation, adding a hydrophilic organic solvent to the concentrated layer, and subjecting this to centrifugation. ° Can be adopted.
本発明で置換処理に使用される親水性有機溶剤としては
、種々のものが例示され得る0通常は、水性媒体を円滑
有利に置換分離する目的から水溶性有機溶剤を採用する
のが望ましく、20Cにおいて水に0.5重量%以上溶
解するものが好適である。具体的には、アルコール類、
ケトン類、有機酸類、アルデヒド類、アミン類などが例
示される。その他、水に対する溶解度が必ずしも高くな
くても、水になじみ易い親水性有機溶剤、例えば、ピロ
11トン類、エステル類。As the hydrophilic organic solvent used in the displacement treatment in the present invention, there are various examples. Usually, it is desirable to employ a water-soluble organic solvent for the purpose of smoothly and advantageously displacing and separating the aqueous medium. Preferably, those that dissolve in water in an amount of 0.5% by weight or more. Specifically, alcohol,
Examples include ketones, organic acids, aldehydes, and amines. In addition, hydrophilic organic solvents that are easily compatible with water even if their solubility in water is not necessarily high, such as pyro-11 tons and esters.
エーテル類なども採用され得るものであり、混合溶剤系
を採用しても良い。Ethers may also be used, and a mixed solvent system may also be used.
濃縮層に親水性有機溶剤を添加して水性媒体層を置換し
ていく操作においては、非水系分散液に残存する水の許
容度に応じて繰り返し操作を行なえばよく、通常は数回
で充分である。添加する有機溶剤の使用量については特
に限定はないが、通常ポリマーの重量に対し0.5〜2
0重量部で行なわれる。In the operation of adding a hydrophilic organic solvent to the concentrated layer to replace the aqueous medium layer, it is sufficient to repeat the operation depending on the tolerance of water remaining in the non-aqueous dispersion, and usually several times is sufficient. It is. There is no particular limitation on the amount of organic solvent to be added, but it is usually 0.5 to 2% by weight of the polymer.
0 parts by weight.
本発明においては、非水系分散液の濃度は60重量%ま
での高濃度が可能であるが、通常5重量%〜50重量%
、好ましくは10重量%〜40重量%の濃度で製造され
る。該非水系分散液の粘度は、分散液の濃度及び用いる
親水性有機溶剤の種類にキリ1.0センチポイズから1
00万センチポイズ迄変化しうるが、本発明において良
好な共重合体の膜状物を得る等の目的に対しては通常1
00センチポイズから1万ボイズの範囲で使用される。In the present invention, the concentration of the non-aqueous dispersion can be as high as 60% by weight, but it is usually 5% to 50% by weight.
, preferably in a concentration of 10% to 40% by weight. The viscosity of the non-aqueous dispersion varies from 1.0 centipoise to 1 centipoise depending on the concentration of the dispersion and the type of hydrophilic organic solvent used.
Although it can vary up to 1,000,000 centipoise, it is usually 1,000 centipoise for the purpose of obtaining a good copolymer film in the present invention.
It is used in the range of 00 centipoise to 10,000 voise.
前記非水系分散液からキャスト法などにより膜状物を得
る際には、種々の手段、操作9条件などが、特に限定さ
れることなく、広範囲にわたって採用され得る。而して
、本発明では、膜厚についても薄肉のものから厚肉のも
のまで製造可能である0又、膜形状についても制限がな
く、かなり複雑な膜状物も製造可能である。通常は、所
定の型上に前記非水系分散液を膜状に適用し、親水性有
機溶剤を揮散せしめることにより酸型フッ素化重合体の
膜状物が形成され得る。か\る形成膜状物を型から剥離
することにより、特定の酸型高分子膜が得られる。勿論
、型自体をそのま\目的に使用できる場合には、型上に
膜状物を一体的に形成し、そのま\製品とすることもで
きる0例えば、後述の補強用多孔板や補強布などを型と
して、その表面に膜状物を被覆形成したり、あるいは含
浸被覆するような場合である。When obtaining a film-like material from the non-aqueous dispersion by a casting method or the like, various means, operating conditions, etc. can be employed over a wide range without particular limitation. According to the present invention, it is possible to manufacture films ranging in thickness from thin to thick, and there is no limit to the shape of the film, and even fairly complex film-like products can be manufactured. Usually, a film of the acid type fluorinated polymer can be formed by applying the non-aqueous dispersion in a film on a predetermined mold and volatilizing the hydrophilic organic solvent. By peeling the formed film-like material from the mold, a specific acid-type polymer film can be obtained. Of course, if the mold itself can be used for the purpose as it is, it is also possible to integrally form a film-like material on the mold and use it as a product. This is the case when a mold is used as a mold and a film-like substance is coated on the surface of the mold, or the surface is coated with an impregnated coating.
非水系分散液の型上への適用手段も、流延。Casting is also a means of applying a non-aqueous dispersion onto a mold.
塗布、噴霧などが種々採用され、ロール塗布。Various methods are used, including coating and spraying, and roll coating.
ドクターナイフ塗布、スクリーン印刷塗布なども可能で
ある。親水性有機溶剤の揮散には、その種類などに応じ
て適宜加熱、減圧などを採用しても良い。一般的には、
余りに急激な揮散は発泡などの原因ともなるので避けた
方が良い。Doctor knife coating, screen printing coating, etc. are also possible. For volatilization of the hydrophilic organic solvent, heating, reduced pressure, etc. may be used as appropriate depending on the type of solvent. In general,
Too rapid volatilization may cause foaming, so it is better to avoid it.
例えば親水性有機溶剤の揮発性、沸点を考慮して、揮散
操作を実施するのが良い。尚、形成膜状物の再加熱処理
を併用しても良いことは勿論である。For example, it is preferable to carry out the volatilization operation in consideration of the volatility and boiling point of the hydrophilic organic solvent. It goes without saying that reheating treatment of the formed film may also be used.
高分子膜は、前記の如き非水系分散液を多孔質支持体に
含浸、乾燥することによって、容易に製膜される。多孔
質支持体としては、従来よりイオン交換膜などの補強支
持体として従来より公知乃至周知のものなどが適宜採用
され得る。A polymer membrane can be easily formed by impregnating a porous support with a non-aqueous dispersion as described above and drying it. As the porous support, those conventionally known or well-known as reinforcing supports such as ion exchange membranes can be appropriately employed.
例えば、材質的にもポリテトラフルオロエチレンなどの
弗素系樹脂、アスベスト1.金属、ガラス繊維など、ま
た形態的にも織布、網状物、不織布、多孔板、多孔質シ
ート、更には任意の形あっても良い0含浸手段や親水性
有機溶剤の揮散、乾燥などlてついては、前述のキャス
ト法におけると同様である。For example, in terms of materials, fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene, asbestos 1. Metals, glass fibers, etc., as well as woven fabrics, mesh materials, non-woven fabrics, perforated plates, porous sheets, and even arbitrary shapes are acceptable. Impregnation means, volatilization of hydrophilic organic solvents, drying, etc. This is the same as in the above-mentioned casting method.
更に、本発明においては、高分子膜として各種複合膜、
積層膜などの形態のものも採用され得る。例えば、基材
として従来より公知乃至周知の各種イオン交換膜を使用
し、該基材表面に前記の非水系分散液からの塗膜を形成
した複合膜などが挙げられる。か\る複合膜では、基材
と塗膜とでイオン交換容量を変えたり、あるいは官能基
の種類を変えたりすることが自由に採用し得るという利
点がある。例えば、イオン交換容量として基材側に比べ
て塗膜側をより大きいものとしたり、塗膜側がカルボン
酸基などの弱酸性官能基で、基材側がスルホン酸基など
の強酸性官能基をもつ複合膜とするなどが可能である。Furthermore, in the present invention, various composite membranes,
A structure in the form of a laminated film or the like may also be adopted. For example, there may be mentioned a composite membrane in which various conventionally known or well-known ion exchange membranes are used as a base material, and a coating film from the above-mentioned non-aqueous dispersion is formed on the surface of the base material. Such a composite membrane has the advantage that it is possible to freely change the ion exchange capacity or the type of functional group between the base material and the coating film. For example, the ion exchange capacity on the coating side may be larger than that on the substrate side, or the coating side may have weakly acidic functional groups such as carboxylic acid groups, and the substrate side may have strong acidic functional groups such as sulfonic acid groups. It is possible to make it into a composite membrane.
本発明の酸型フッ素化重合体の非水系分散液から製膜さ
れた高分子膜は、非多孔質の均一膜であり、その膜厚は
1〜250ミクロン、好ましくは5〜180ミクロン程
度が採用される。The polymer film formed from the non-aqueous dispersion of the acid type fluorinated polymer of the present invention is a non-porous uniform film, and the film thickness is about 1 to 250 microns, preferably about 5 to 180 microns. Adopted.
膜厚が余りに薄くなると、膜の強度が不足するか耐久性
が不充分となる。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。If the film thickness becomes too thin, the film will 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、前述した通りの酸型高分子膜にて一次室
と二次室に仕切られた装置を使用して実施される。−法
案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、一方二法案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は濃縮する〇−一次室内部の液体は
、外部循環や内部循環したり、−法案の内部に適当な攪
拌装置を設けて攪拌したり千るのが好ましい。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、例えば補強用の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。−法案より高分子
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、−法案及び/又は二次室を適宜加熱する
のが望ま□
しい。The method of the present invention is carried out using an apparatus partitioned into a primary chamber and a secondary chamber by an acidic polymer membrane as described above. - The bill contains the organic liquid mixture to be separated or concentrated in liquid form, while the two bills are subjected to reduced pressure in a suitable manner or circulated with other liquids or gases. In this way, the organic liquid mixture is permeated through a polymer membrane and separated or concentrated by pervaporation. - The liquid inside the primary chamber can be circulated externally or internally, or - An appropriate stirring device is installed inside the membrane. It is preferable to use a filter to stir or cool the mixture. The specific polymer membrane is held in a suitable manner to partition the primary chamber and the secondary chamber, but it is advantageous in terms of durability if it is supported by, for example, a perforated reinforcing plate. - Substances that have passed through the polymer membrane from the bill are taken out from the secondary chamber and collected.
. It is usually desirable to appropriately heat the bill and/or the secondary chamber using a suitable heating device, such as a heating jacket.
本発明の分離方法は、広範囲にわたる温度のもとで実施
され、通常は0〜200C,好ましくけ室温〜100C
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, usually from 0 to 200C, preferably from room temperature to 100C.
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
た余シ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¥i、好ましく
は真空〜30t8度であり、余りに高圧では高分子膜の
形状保持が困難となる。If the temperature is too high, there will be a problem 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 usable pressure range is usually vacuum to 100 yen, preferably vacuum to 30 t8 degrees, 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で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
だ、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 because of the presence of azeotropic points, and mixtures of organic substances that cannot be separated by ordinary distillation methods because their boiling points are close to each other. This method is particularly effective in the case of mixtures of organic substances that are difficult to separate by distillation. However, all of the organic liquid mixture may be uniformly dissolved in each other, 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 employed 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
−ヘキサン、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/イソフ:ロパノール、水/エタノール、水/
n−フロパノール、水/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 with each other such as hexane, methanol/acetone, benzene/methanol, acetone/chloroform; water/isoph: lopanol, water/ethanol, water/
n-furopanol, water/allyl alcohol, water/2-methoxyethanol, water/isobutanol.
水/n−ブタノール、水/2−ブタ/−/l’l水/フ
ルフリルアルコール、水/n−ペンタノール、 水/2
−ペンタノール、水/4−メチルー1−ブタノールなど
の水/アルコール系混合物;水/テトラヒドロフラン、
水/ジ牙キサン、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。Water/n-butanol, water/2-butanol/-/l'l water/furfuryl alcohol, water/n-pentanol, water/2
- Water/alcohol mixtures such as pentanol, water/4-methyl-1-butanol; water/tetrahydrofuran,
Examples include water/organic solvent mixtures such as water/dixane and water/methyl ethyl ketone.
また、沸点が相互に近接している混合物としてハ、エチ
ルベンゼン/スチレン、p−クロルエチルペンゼ//p
−クロルスチレン、トルエン/メチルシクロヘキサン、
ブタジェン/ブテン類、ブタジェン/ブタン類、n−ブ
テン/1−ブテ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/プ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O
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。In addition, as mixtures whose boiling points are close to each other, ethylbenzene/styrene, p-chloroethylpenze//p
-Chlorstyrene, toluene/methylcyclohexane,
Examples include butadiene/butenes, butadiene/butanes, n-butene/1-butene, and the like. Other examples include water/glycerin, water/glycols, water/propylene chlorohydrin, water/propylene dichlorohydrin, water/epichlorohydrin, water/hydrazine, and isomer mixtures. The method of the present invention can be applied not only to a two-component system as described above, but also to a multi-component system of three or more components. 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肇混合
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 a homogeneous mixture, 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い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
0.2tのステンレス製耐圧反応容器にイオン交換水1
002、ξF、7COONI(、を0.2f。Example 1 1 portion of ion-exchanged water was placed in a 0.2 t stainless steel pressure-resistant reaction vessel.
002, ξF, 7COONI (, 0.2f.
Na21(PO4,12HQOを0.59. Na)(
PQ 、2H20を0.52、 (NH4)28208
t o、 026 y仕込み、次いで2OfのCF2
−CFO(CF2)3αハCH3を仕込んだ。液体窒素
で充分に脱気を行なった後、57Cに昇温し四弗化エチ
レンを11.0製まで導入し反応を行なわしめた。反応
中に四弗化エチレンを連続的に系内に導入し圧力を11
.0¥iに保持した。4.5時間後に未反応四弗化エチ
レンをパージし反応を終了させた。更に未反応のCF2
: CPO(CF2)s C00CH,ハ、トリクロロ
トリフルオロエタンを添加し抽出分離して、濃度19重
量−の安定な水性分散液を得た。共重合体中のCF2=
CFO(CF、 )s C0OH,の組成は20.3
モルチであった。該水性分散液を遠心分離機を用い、水
性媒体とポリマー濃縮層に分離した。水性媒体層を除去
し新たに同量の水を添加し再び遠心操作を繰り返しだ。Na21(PO4,12HQO 0.59.Na)(
PQ, 2H20 0.52, (NH4)28208
to, 026y charge, then 2Of CF2
-CFO(CF2)3αCH3 was charged. After sufficiently degassing with liquid nitrogen, the temperature was raised to 57C, and tetrafluoroethylene was introduced to a temperature of 11.0 to cause a reaction. During the reaction, tetrafluoroethylene was continuously introduced into the system and the pressure was increased to 11
.. It was kept at 0¥i. After 4.5 hours, unreacted tetrafluoroethylene was purged to terminate the reaction. Furthermore, unreacted CF2
: CPO(CF2)s C00CH, trichlorotrifluoroethane was added and extracted and separated to obtain a stable aqueous dispersion having a concentration of 19 wt. CF2= in copolymer
The composition of CFO(CF, )s C0OH, is 20.3
It was morchi. The aqueous dispersion was separated into an aqueous medium and a polymer concentrated layer using a centrifuge. Remove the aqueous medium layer, add the same amount of new water, and repeat the centrifugation operation.
6回縁作を繰り返し、重合に使用された電解質の除去を
行なった。次いで濃縮層にN−メチルピロリドンとメタ
ノールの混合溶剤(N−、メチルピロリドン/メタノー
ル=2.5/1重量比)を152を加えて分散液とし再
び遠心操作を繰り返した。最後に濃縮層に上記組成の有
機溶剤を再び加えて共重合体濃度20重量%の非水系分
散液を製造した。分散液の粘度は1000センチポイズ
であった。The electrolyte used in the polymerization was removed by repeating the edging six times. Next, 152 of a mixed solvent of N-methylpyrrolidone and methanol (N-methylpyrrolidone/methanol = 2.5/1 weight ratio) was added to the concentrated layer to form a dispersion, and the centrifugation operation was repeated again. Finally, an organic solvent having the above composition was added to the concentrated layer again to produce a non-aqueous dispersion having a copolymer concentration of 20% by weight. The viscosity of the dispersion was 1000 centipoise.
該分散液を充分に跣浄したガラス板上に流延し、50C
において10時間電気炉中に放置することにより、厚さ
60μのフィルムを得た。The dispersion was cast onto a thoroughly washed glass plate and heated at 50C.
By leaving the film in an electric furnace for 10 hours, a film with a thickness of 60 μm was obtained.
該フィルムを苛性ソーダで加水分解し、純水中90Cで
16時間処理した後、70Cで24時間乾燥し、イオン
交換容敬1.4’ 3 +neq/9の膜ヲ得た。載脱
を用いてパーベーパレーションニより水とインプロパツ
ールの混合液(イソプロパツール/水−82/1B−1
重量比)を分離した。温度40C1透過側圧力1.o
arm Hgにおいて得られた水のイソプロパツールに
対する分m係数は1.82であり、透過量は1530f
/m”、hrであった。The film was hydrolyzed with caustic soda, treated in pure water at 90C for 16 hours, and then dried at 70C for 24 hours to obtain a membrane with an ion exchange rating of 1.4' 3 +neq/9. A mixture of water and Impropanol (Isopropanol/Water-82/1B-1
weight ratio) was separated. Temperature 40C1 Permeate side pressure 1. o
The minute m coefficient for isopropanol of water obtained at arm Hg is 1.82, and the permeation amount is 1530 f
/m”, hr.
実施例2
メチルピロリドンとメタノールの混合溶剤からプロパツ
ールに変更する以外は同様の操作を行ない、共重合体濃
度35重量係の非水系分散液を製造した。分散液の粘度
は250センチボイズであり、ガラス板上に50tZ’
において20時間放置することにより、厚さ50μの良
好なフィルムを得た0
該フィルムを苛性ソーダ中で加水分解した後塩酸中で官
能基を一αηI]型とし、純水中90Cで16時間処理
し、70tl’で24時間乾燥させた。載脱を用いてパ
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−Jし/水=94/69重量比)を分離した。40
C910rra。Example 2 A non-aqueous dispersion having a copolymer concentration of 35% by weight was produced by carrying out the same procedure except for changing the mixed solvent of methylpyrrolidone and methanol to propatool. The viscosity of the dispersion was 250 centivoise, and 50 tZ' on the glass plate.
A good film with a thickness of 50 μm was obtained by leaving it for 20 hours at 0.0 The film was hydrolyzed in caustic soda, the functional group was changed to the 1αηI] type in hydrochloric acid, and the film was treated with pure water at 90C for 16 hours. , 70 tl' for 24 hours. A mixed solution of water and ethanol (ethanol/water = 94/69 weight ratio) was separated by pervaporation using a loading/unloading device. 40
C910rra.
Hg において得られた水のエタノールに対する分離係
数は5.05であり、透過量は1930f/m’。The separation coefficient of water obtained in Hg to ethanol is 5.05, and the permeation rate is 1930 f/m'.
才であった。He was talented.
実施例6
実施例1においてCF2= CFO(CF2)s co
αM。Example 6 In Example 1, CF2=CFO(CF2)s co
αM.
ツカわりニCF2=CFOCF2CFO(CF2)、c
OOC)(3をCF3
仕込み、重合圧力13υで反応させる以外は同様に重合
を行ない、Cl12=CFOCF2CFO(Cト))。Tsukawarini CF2 = CFOCF2CFO (CF2), c
OOC) (Polymerization was carried out in the same manner except that 3 was charged with CF3 and the reaction was carried out at a polymerization pressure of 13υ, and Cl12=CFOCF2CFO (C)).
C00CII3CF3
の組成16.0モル係の共重合体の19重量%水性分散
液を得た。該水性分散液をイオン交換樹脂を用いて電解
質を脱塩し、該水性分散液に1002のジエチレングリ
コールモノメチルエーテルを添加し、ロータリーエパポ
レータヲ用い水を蒸散させた。ジエチレングリコールモ
ノメチルエーテルを添加しつつこの操作を3回繰り返し
、最後にジエチレングリコールモノメチルエーテルを濃
縮し、共重合体濃度30重量%で粘度380センチポイ
ズの安定な非水系分散液を得た。該非水系分散液をガラ
ス板上で100Cで5時間放置することにより、厚さ2
0μの良好なフィルムを得た。A 19% by weight aqueous dispersion of a copolymer of C00CII3CF3 having a composition of 16.0 mol was obtained. The electrolyte was desalted from the aqueous dispersion using an ion exchange resin, 1002 diethylene glycol monomethyl ether was added to the aqueous dispersion, and water was evaporated using a rotary evaporator. This operation was repeated three times while adding diethylene glycol monomethyl ether, and finally the diethylene glycol monomethyl ether was concentrated to obtain a stable non-aqueous dispersion having a copolymer concentration of 30% by weight and a viscosity of 380 centipoise. By leaving the non-aqueous dispersion on a glass plate at 100C for 5 hours, a thickness of 2
A good film of 0μ was obtained.
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.Cで16時間処理した後、70Cで24時間乾燥さ
せ、官能基が−αηIji 型の膜とした。載脱を用
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5.92. 2230 f /
m’、hr であった。The film was hydrolyzed in lithium hydroxide and diluted with pure water at 9%
0. After being treated with C for 16 hours, it was dried at 70C for 24 hours to obtain a film with -αηIji type functional groups. As a result of conducting a separation experiment similar to Example 2 using loading and unloading, the separation coefficient and permeation amount were 5.92. 2230 f/
It was m', hr.
実施例4
CF2=CpOCF2CF(CF3)OCF20F2S
02Fと四弗化エチレンを乳化重合させて得られた水性
分散液を、実施例1と同様の操作にはり、イオン交換容
量0.85meq7jの共重合体の濃度20重量%の非
水系分散液を製造した。該非水系分散液の粘度は120
0センチポイズであった。該分散液から流延法により5
0C,10時間で厚さ30μのフィルムを得た。Example 4 CF2=CpOCF2CF(CF3)OCF20F2S
An aqueous dispersion obtained by emulsion polymerization of 02F and tetrafluoroethylene was subjected to the same operation as in Example 1 to obtain a non-aqueous dispersion of a copolymer with an ion exchange capacity of 0.85 meq7j at a concentration of 20% by weight. Manufactured. The viscosity of the non-aqueous dispersion is 120
It was 0 centipoise. 5 from the dispersion by a casting method.
A film with a thickness of 30 μm was obtained at 0C for 10 hours.
該フィルムを苛性ソーダで加水分解し、純水中90Cで
16時間処理した後、70Cで24時間乾燥し、イオン
交換容量0.85 meq/l の膜ヲ得た。載脱を
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
また。40C110−’waa、lIgにおいて得られ
た水のエタノールに対する分離係数は941であり、透
過量は2600t /W?、 hrであった。The film was hydrolyzed with caustic soda, treated in pure water at 90C for 16 hours, and then dried at 70C for 24 hours to obtain a membrane with an ion exchange capacity of 0.85 meq/l. A mixed solution of water and ethanol (ethanol/water = 94/6. weight ratio) was separated by pervaporation using a loading/unloading method. The separation coefficient of water for ethanol obtained in 40C110-'waa, lIg is 941, and the permeation amount is 2600t/W? , it was hr.
手続補正書彷式)
昭和57年グ月2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186827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) August 2, 1980 Haruki Shimada, Commissioner of the Patent Office1, Indication of the case 1986 Patent Application No. 1868272, 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)
合物を、弗素化したエチレン系不飽和単量体と酸型官能
基を有する重合能ある官能性単量体とを重合開始源の作
用により水性媒体中で共重合せしめ、前記官能性単量体
含有量0.1〜50モル係の酸型フッ素化重合体を分散
状態で含む水性分散液を得、該水性分散液の分散状態を
破壊することなく、該水性分散液の水性媒体を親水性有
機溶剤に置換して酸型フッ素化重合体の非水系分散液を
得゛、該非水系分散液から製膜して得られる高分子膜を
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。A liquid mixture containing at least an organic liquid as one of its components is mixed with a fluorinated ethylenically unsaturated monomer and a polymerizable functional monomer having an acid type functional group in an aqueous medium by the action of a polymerization initiator. to obtain an aqueous dispersion containing the acid type fluorinated polymer having a functional monomer content of 0.1 to 50 mol in a dispersed state, and to destroy the dispersion state of the aqueous dispersion. Instead, the aqueous medium of the aqueous dispersion is replaced with a hydrophilic organic solvent to obtain a non-aqueous dispersion of the acid type fluorinated polymer, and a polymer film obtained by forming a film from the non-aqueous dispersion is used. , a method for separating a liquid mixture characterized by separation by pervaporation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18682781A JPS5889901A (en) | 1981-11-24 | 1981-11-24 | Method for separating liquid mixture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18682781A JPS5889901A (en) | 1981-11-24 | 1981-11-24 | Method for separating liquid mixture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5889901A true JPS5889901A (en) | 1983-05-28 |
Family
ID=16195300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18682781A Pending JPS5889901A (en) | 1981-11-24 | 1981-11-24 | Method for separating liquid mixture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5889901A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011154925A1 (en) | 2010-06-11 | 2011-12-15 | Alma Mater Studiorum Universita Di Bologna | Production of aldehydes by oxidation in aqueous medium with selective recovery of the product by means of pervaporation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS52111888A (en) * | 1976-03-18 | 1977-09-19 | Showa Denko Kk | Separation of liquid mixture |
JPS5410549A (en) * | 1977-06-27 | 1979-01-26 | Kiichi Chiyuusa | Seat for stool with odor catcher |
JPS5410548A (en) * | 1977-06-27 | 1979-01-26 | Kiichi Chiyuusa | Stool with odor catcher |
JPS5728119A (en) * | 1980-06-11 | 1982-02-15 | Dow Chemical Co | Acid-functional novel polymer |
-
1981
- 1981-11-24 JP JP18682781A patent/JPS5889901A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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