JPS5892407A - Separation of liquid mixture - Google Patents
Separation of liquid mixtureInfo
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- JPS5892407A JPS5892407A JP18925781A JP18925781A JPS5892407A JP S5892407 A JPS5892407 A JP S5892407A JP 18925781 A JP18925781 A JP 18925781A JP 18925781 A JP18925781 A JP 18925781A JP S5892407 A JPS5892407 A JP S5892407A
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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 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
ハレ、 高分子膜の一次側(高圧側)K処理すべき液体
を供給し、透遺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、沸廃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.The liquid to be treated is supplied to the primary side (high pressure side) of the polymer membrane, and the permeable substances are transferred to the secondary side (low pressure side). This is a method of preferentially transmitting it as vapor. This membrane separation method is
It is attracting attention as a new method for separating or concentrating liquid mixtures that could not be separated by conventional simple methods, such as azeotropic mixtures, mixtures with low relative volatility with close boiling waste, and mixtures containing substances that polymerize or modify when heated. has been done.
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、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、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ヨリ有
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αAB)が小さいため、目的
とする濃度まで濃縮又は分離するーためには、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
αABけ次の如きである。Conventionally, membranes made of polyethylene, polypropylene, cellulose-based polymers, polyacrylonitrile, polyamide, polyester, polystyrene, polytetrafluoroethylene, or copolymers thereof have been known as polymer membranes used in such separation methods. It is being However, when such a membrane is used to separate an organic liquid mixture by pervaporation, the following practical difficulties are observed. That is, (1) Since the concentration ratio (separation coefficient αAB) of an organic liquid mixture passing through a polymer membrane once is small, it is necessary to use a very large number of membranes in order to concentrate or separate the organic liquid mixture to the desired concentration. must be passed. Generally, the separation coefficient αAB is of the order of magnitude.
0−一一71L
ABA+/B+
(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、後者の場合には膜の強度、耐久性に問題が生じる。0-1171L ABA+/B+ (2) Since the amount of permeation of an organic liquid mixture through a polymer membrane (generally expressed as the amount of permeation per unit membrane surface area, unit membrane thickness, and unit time) is small, the membrane surface area must be made extremely large or the thickness of the polymer membrane must be made extremely thin. Therefore, in the former case, the equipment cost becomes excessive, and 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.
本発明者は、パーベーパレーションにより各種有機液体
混合物を分離文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
素化オレフィン化合物とカルボン酸型官能基を有するフ
ルオロビニル化合物とエチレンの如きオレフィン化合物
との共重合体からなる高分子膜が、前記難点を円滑有利
に解消しうろことを見出した。。The present inventor has conducted various studies on means for separating and concentrating various organic liquid mixtures by pervaporation.
As a result of repeated studies, a polymer film made of a copolymer of a fluorinated olefin compound such as tetrafluoroethylene, a fluorovinyl compound having a carboxylic acid type functional group, and an olefin compound such as ethylene has been found to smoothly and advantageously overcome the above-mentioned difficulties. I found a solution. .
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%)
〜12であり、Xはフッ素息子又は−CF3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 、 AB −CN、 −COF。That is, the present invention provides a liquid mixture having at least an organic liquid as one of its components, which has the general formula 0%) to 12, X is a fluorine atom or -CF3, and Y
and Y' is a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, AB -CN, -COF.
−COOH,−coon7、−coo −−M又は−〇
〇NR2R3であり、R1は炭素数1〜20のアルキル
基、Mけ金属原子又け−NR’ R5R’ R7、Xは
Mの原子価数であり、R1,R3、R4、R11、R6
及びR7は水素原子又けR1の一つである)で表わされ
るフルオロビニル化合物(11と、一般式CF2=CZ
Z’(こ〜で、Z及びZ′は−H,−cl、−F又は−
CF3である)で表わされるフッ素化オレフィン化合物
(Illと、一般式CH2=CR’ R’ (こ〜で、
R8及びR9は水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基
又は芳香核である)で表わされるオレフィン化合物卸°
との三元系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
混合物の分離方法を新規に提供するものである。-COOH, -coon7, -coo --M or -〇〇NR2R3, R1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, M is a metal atom -NR'R5R' R7, X is the valence number of M and R1, R3, R4, R11, R6
and R7 is a hydrogen atom or one of R1) (11 and the general formula CF2=CZ
Z' (here, Z and Z' are -H, -cl, -F or -
CF3) is a fluorinated olefin compound (Ill) and the general formula CH2=CR'R' (here,
R8 and R9 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an aromatic nucleus)
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 terpolymer of
本発明において、特定の高分子膜を形成する共重合体を
得る場合、共重合体中の上記フルオロビニル化合物(1
1と、フッ素化オレフィン化合物flllと、オレフィ
ン化合物卸との組成割合は、嗅の全ての性能に関係する
ので重要である。まず、フルオロビニル化合物(11の
存在量は、膜のイオン交換容量と直接関係するが、共重
合体中好ましくは0.1〜50モル係、特には1〜40
モル係が好適である。該化合物(11の存在量が大きい
ときには高イオン交換容量の膜が得られる。共重合体中
における上記(11の化合物の残りは、上記(Illと
佃]の化合物が占めることになるが、そのうち、(ff
J+のオレフィン化合物の存在量は、膜の機械的性質に
関係する。本発明においては、オレフィン化合物器)/
フッ素化オレフィン化合物rn)のモル比を、好ましく
ば5/95〜70/30゜特には111/9n〜<SO
/40にするのが好適である。In the present invention, when obtaining a copolymer that forms a specific polymer membrane, the above fluorovinyl compound (1
The composition ratio of 1, the fluorinated olefin compound, and the olefin compound is important because it is related to all olfactory performance. First, the amount of fluorovinyl compound (11) is directly related to the ion exchange capacity of the membrane, but it is preferably 0.1 to 50 mol in the copolymer, particularly 1 to 40 mol.
Molarity is preferred. When the amount of the compound (11) is large, a membrane with high ion exchange capacity can be obtained. , (ff
The abundance of J+ olefinic compounds is related to the mechanical properties of the membrane. In the present invention, olefin compound container)/
The molar ratio of the fluorinated olefin compound rn) is preferably from 5/95 to 70/30°, especially from 111/9n to <SO
/40 is preferable.
本発明の高分子膜を構成する共重合体は、(11(IT
)及び@)の特定モノマー化合物の三元共重合体からな
る。こ〜で、(■)のフルオロビニル化合物は、上記の
ように、一般式
%式%)
で表わされる。式中、X、Y、 Y’、1、m、口及び
Aは、上記と同じであるが、性能上及び入手性の膚から
、Xけフッ素原子、Yけ一〇F3、Y′は、−Fllは
、0〜1、mけ、D〜1、nけ0〜8であり、また、A
け、共重合反応の容易性などから一〇〇F、−C’OO
R’が特に好ましい。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 ==CFO(CF2 )+ 〜B COOCH
3、CF2 :CFO(CF2 )+ 、s’ COF
、 CF2 ”CF2CF2 CF (CF3 )o
CF2 CF2 COOCH3、CF2二CFOCF2
CF2 (CFs )COF20F2 COF。The copolymer constituting the polymer membrane of the present invention is (11(IT
) and @) consisting of a terpolymer of specific monomer compounds. Here, the fluorovinyl compound (■) is represented by the general formula (%) as described above. In the formula, X, Y, Y', 1, m, and A are the same as above, but from the standpoint of performance and availability, X is a fluorine atom, Y is a fluorine atom, and Y is -Fll is 0 to 1, m is D to 1, n is 0 to 8, and A
100F, -C'OO due to ease of copolymerization reaction etc.
R' is particularly preferred. Preferred representative examples of such fluorovinyl compounds include CF2==CFO(CF2)+ ~B COOCH
3, CF2: CFO(CF2)+, s' COF
, CF2 "CF2CF2 CF (CF3)o
CF2 CF2 COOCH3, CF22CFOCF2
CF2 (CFs) COF20F2 COF.
CF2=CF−(CF2 )o 〜5cOOcHsなど
が挙げられる。Examples include CF2=CF-(CF2)o ~5cOOcHs.
また、本発明における二番目のモノマー化合物である(
旧のフッ素化オレフィン化合物は、上記のように次の一
般式で表わされる。In addition, the second monomer compound in the present invention (
The old fluorinated olefin compound is represented by the following general formula as described above.
CF2二czz ’
こ〜で、2及びZ′は、−Fl−cl、−H又は−CF
3であり、その好ましい代表例は、四スソ化エチレン、
三フフ化塩化エチレン、六フッ化プロピレン、三フッ化
エチレン、フン化ビニリデン、フン化ビニルなどが挙げ
られ、なかでもパーフルオロ化合物が好ましく、特には
四7)化エチレンが好適である。CF22czz' Here, 2 and Z' are -Fl-cl, -H or -CF
3, and its preferred representative examples are tetrasulfonated ethylene,
Examples thereof include ethylene chloride trifluoride, propylene hexafluoride, ethylene trifluoride, vinylidene fluoride, and vinyl fluoride. Among these, perfluoro compounds are preferred, and ethylene tetrafluoride is particularly preferred.
更に、本発明における三番目のモノマー化合物であるO
I[lのオレフィン化合物は、上記のように次の一般式
で表わされる。Furthermore, the third monomer compound in the present invention, O
The olefin compound of I[l is represented by the following general formula as described above.
ここで R8、R9は、−H、炭素数1〜8のアルキル
基又は芳香核を示す。そ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、イソブチレン、スチ
レン、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などが挙げられるが、なかでも、製造−
F及び得られる膜の性能上、エチレン、プロピレン、イ
ノブチレンの使用が特に好ましい。Here, R8 and R9 represent -H, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an aromatic nucleus. Preferred representative examples include ethylene, propylene, butene-1, isobutylene, styrene, α-methylstyrene, pentene-1, hexene-1,
1, heptene-1,3-methyl-butene-1,4-methylpentene-1, among others, production-
Ethylene, propylene, and inobutylene are particularly preferred in terms of F and the performance of the resulting membrane.
尚、本発明の特定の高分子膜におけるAは、共重合反応
性などの観点からは前記の如きが選定される逅、パーベ
ーパレーションの対象トなる有機液体混合物に応じても
適宜選定・され得る。In addition, A in the specific polymer membrane of the present invention is selected as described above from the viewpoint of copolymerization reactivity, etc., and may also be selected as appropriate depending on the organic liquid mixture to be pervaporated. obtain.
例えば、高分子膜に製膜した後で官能基を適宜形態に転
換することなどが可能である。そして、前記Mとしては
、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’ Fl’ R’ が例示されるのである
。For example, it is possible to convert the functional groups into an appropriate form after forming a polymer film. Examples of M include metal atoms such as alkali metals and alkaline earth metals, or -NR'R'Fl'R'.
上記共重合体の製造に当っては、上記の各化合物の一種
以上を使用し、更にはその他の単量体をも共重合するこ
とによって、得られる共重合体を改質することができる
。例えば、CF2=CFORf (Rfは炭素数1〜1
0のパーフルオロアルキル基)を併用することにより、
得られる膜に更に可撓性を付与したり、或いはCF2=
CF−CF2CF2、CF2=CF−0(CF2)!、
5−OC’F=CF2などのジビニルモノマーを併用す
ることにより、得られる共重合体を架橋せしめることも
できるなどである。更には、スルホン酸型官能基を有す
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。In producing the above copolymer, the resulting copolymer can be modified by using one or more of the above compounds and also copolymerizing other monomers. For example, CF2=CFORf (Rf is carbon number 1 to 1
By using a perfluoroalkyl group (0 perfluoroalkyl group),
Further flexibility can be imparted to the resulting membrane, or CF2=
CF-CF2CF2, CF2=CF-0(CF2)! ,
By using a divinyl monomer such as 5-OC'F=CF2 in combination, the resulting copolymer can be crosslinked. Furthermore, one or more types of other functional monomers having a sulfonic acid type functional group can also be used in combination.
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、紫外線、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4R−2223号公報、特公昭48−2[1
788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 initiation source such as an azo compound, ultraviolet rays, or ionizing radiation can be employed. For example, Japanese Patent Publication No. 4R-2223, Japanese Patent Publication No. 48-2 [1
It can be carried out by the method described in Japanese Patent Publication No. 788 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、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。The fluorine-containing copolymer of the present invention may be a graft copolymer or a block copolymer, but the carboxylic acid type functional group is uniformly dispersed in the copolymer, and the polymer film has a uniform ion exchange capacity. A copolymer obtained by directly copolymerizing each of the above-mentioned monomer compounds is particularly preferred in that it provides the following.
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J
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t/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、好ましくは0.1〜2.
2 ミIJ当量7/グラム乾燥樹脂程度が採用される。In the present invention, the content of the carboxylic acid type functional group of the carboxylic acid type fluororesin can be adopted over a wide range, but J
In a preferred embodiment, the ion exchange capacity described below is 0.01.
Selected from a wide range of ~3 mm/t/g dry resin. The ion exchange capacity is preferably 0.1 to 2.
An IJ equivalent of about 7/g dry resin is adopted.
また、カルボン酸型フッ素樹脂の分子量は、高分子膜と
しての機械的強度の面から、後述のTQO値で表示する
と、50°C以上、好ましくは70〜30000程度と
するのが好適である。Further, from the viewpoint of mechanical strength as a polymer membrane, the molecular weight of the carboxylic acid type fluororesin is preferably 50° C. or more, preferably about 70 to 30,000 when expressed by the TQO value described below.
本明細書中において、「TQ」なる言葉は、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100 mtx3/秒を示す温度がTq と
定義される。こ〜において容量流速は、重合体としてカ
ルボン酸型官能基を−C○OCH3基としたものを使用
し、該重合体を30kg/d加圧下、一定温度の経1朋
、長さ2ルのオリフィスから熔融流出せしめ、流出する
重合体量を朋3/秒の単位で示したものCある。In this specification, the term "TQ" is defined as follows. That is, the temperature at which the volume flow rate is 100 mtx3/sec, which is related to the molecular weight of the polymer, is defined as Tq. In this case, the volumetric flow rate is determined by using a polymer in which the carboxylic acid type functional group is -C○OCH3 group, and applying the polymer under a pressure of 30 kg/d, at a constant temperature, with a diameter of 1 mm and a length of 2 liters. There is a graph C that shows the amount of polymer melted and flowed out from an orifice in units of 3/sec.
また、「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を一〇〇〇H基としたカルボン
酸型フッ素樹脂を、1NのHcl中で60°0.5時間
放置し、完全にH型に転換し、Hclが残存しないよう
に水で充分洗浄した。In addition, "ion exchange capacity" was determined as follows. That is, a carboxylic acid type fluororesin with a carboxylic acid type functional group of 1000H group was left in 1N HCl at 60°C for 0.5 hours to completely convert it to the H type, and to prevent Hcl from remaining. Wash thoroughly with water.
その後、このH型の樹脂0.5gを、0.1NのNaO
H25m/ K水25肩l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
Na OHO量を0.1NのHclで逆滴定することに
より求めるものである。Then, 0.5 g of this H-type resin was mixed with 0.1N NaO
It was left standing at room temperature for 2 days in a solution prepared by adding 25 liters of H25m/K water. The resin is then taken out and the amount of Na OHO in the solution is determined by back titration with 0.1N HCl.
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、好ましくはポリ子ド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 polymer such as a polyfluoroethylene 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 fabric, nonwoven fabric, or porous film made of these polymers. can. 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、好ましくは5〜18[”Is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。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 18 microns.If the film thickness is too thin, the film will lack strength or durability.Also, if the film thickness is too thick, , the amount of permeation of the liquid mixture becomes small, making it impractical.The shape of the polymer membrane is usually used as a flat membrane, but
Other shapes such as a cylindrical shape or a hollow fiber shape can also be used 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、−ガニ火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は濃縮する。−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。−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, - The pressure in the crab firebox is reduced by an appropriate method, or
or circulating other liquids or gases. In this way, 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 it is advantageous in terms of durability if it is supported by, for example, a perforated reinforcing plate. - 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.
本発明の分離方法は、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。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 kg /crri’ 、好ましくは真空
〜3 n kg/cm 2程1゛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。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. 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 usable pressure range is usually vacuum to 100 kg/cri', preferably vacuum to 3 n kg/cm2 or about 1 degree; 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
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 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. 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 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/イソプロパツール、水/エタノール、水/n
−グロパノール、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、水/n−ブタノ
ール、水/2−ブタノール、水/フルフリルアルコール
、 水/ n =ペンタノール、水/2−ペンタノール
、水/4−メf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/ジオキサン
、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。 ゛
また、沸点が相互に近接している混゛合物としてハ、エ
チルペン、イン/スチレン、P−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、ブタジェン/ブテン類、ブタジェン/ブタン類、n
−ブテン/コープ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。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/isopropanol, water/ethanol, water/n
-Glopanol, water/allyl alcohol, water/2-methoxyethanol, water/isobutanol, water/n-butanol, water/2-butanol, water/furfuryl alcohol, water/n = pentanol, water/2-pen Examples include water/alcohol mixtures such as tanol and water/4-mef-1-butanol; water/organic solvent mixtures such as water/tetrahydrofuran, water/dioxane, and water/methyl ethyl ketone.゛Also, as mixtures whose boiling points are close to each other, ethylpene, yne/styrene, P-chloroethylbenzene/P-chlorostyrene, toluene/methylcyclohexane, butadiene/butenes, butadiene/butanes, n
-butene/coptene, etc. Others, water/
Examples include 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).
It is also possible to concentrate or separate the organic liquid mixture to the 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 to the above description.
実施例1
32.5fのCF2二CFOCF2 C’l’i”(C
’Fs)O(CF2)。Example 1 32.5f CF22CFOCF2 C'l'i'' (C
'Fs)O(CF2).
C○○CH3、18f/のトリクロロトリフルオロエタ
ン、及び80m9のアゾビスイソプチロニトリルトを2
00m/のステンレス製耐圧反応容器に仕込んだ。液体
窒素で充分脱気した後に反応容器を700Cとし、四弗
化エチレンとエチレンの混合ガス(四弗化エチレンとエ
チレンのモル比92/8’)を12.5 kg/cIn
2迄仕込んで反応を行なわしめた。C○○CH3, 18f/ trichlorotrifluoroethane, and 80m9 azobisisobutyronitrile to 2
The mixture was placed in a stainless steel pressure-resistant reaction vessel of 00 m/cm. After sufficiently degassing with liquid nitrogen, the reaction vessel was heated to 700C, and a mixed gas of tetrafluoroethylene and ethylene (molar ratio of tetrafluoroethylene and ethylene: 92/8') was added at 12.5 kg/cIn.
2 was prepared and the reaction was carried out.
反応中系内にモル比が60/4nの四弗化エチレンとエ
チレンの混合ガスを導入し重合圧力を12.5 kg/
cm ” K保持した。2時間後に7.29の白色共重
合体を得た。該共重合体のTQは240°Gであり重合
体中(r) CF2 ==cF’ocF’2CF(CF
3 ) 0 (CF2)3 COOCH3と四弗化エチ
レンとエチレンのモル比は26.5 : 44.0 :
29.5であった。該共重合体を260’Cでプレス
成形して厚さ100μのフィルムとした。During the reaction, a mixed gas of tetrafluoroethylene and ethylene with a molar ratio of 60/4n was introduced into the system, and the polymerization pressure was increased to 12.5 kg/
cm'' K was maintained. After 2 hours, a white copolymer of 7.29 was obtained. The TQ of this copolymer was 240°G, and in the polymer (r) CF2==cF'ocF'2CF(CF
3) The molar ratio of 0 (CF2)3 COOCH3, tetrafluoroethylene, and ethylene is 26.5:44.0:
It was 29.5. The copolymer was press-molded at 260'C to form a film with a thickness of 100μ.
該フィルムを苛性ソーダ中で加水分解した後、純水中9
0℃で16時間処理し、次いで70℃で24時間乾燥し
、イオン交換容量1.49 meq/gの膜を得た。該
膜を用いてパーベーパレーションに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=82/18、
重量比)を分離した。温度406C1透過側圧力10−
1朋Hg において得られた水のメンプロパツールに
対する分離係数は17.5であり、透過量は5209
/ m2・h rであった。After hydrolyzing the film in caustic soda,
The membrane was treated at 0°C for 16 hours and then dried at 70°C for 24 hours to obtain a membrane with an ion exchange capacity of 1.49 meq/g. A mixture of water and Impropatool (Isopropatool/Water = 82/18,
weight ratio) was separated. Temperature 406C1 Permeate side pressure 10-
The separation coefficient of water for menproper tool obtained at 1 Hg is 17.5, and the permeation amount is 5209
/ m2・hr.
実施例2
2nnmlのステンレス製反応容器に20.5gのCF
2 :CFO(CF2 )3 COOCH3,18gの
トリクロロトリフルオロエタン、及び80rn9のアゾ
ビスイソブチロニトリルを仕込む。脱気した後、反応容
器を70℃とし四弗化エチレンとエチレンの混合ガス(
C2F4/C2H4ノモル比8n/20)&15.5に
+91/crn2!で仕込んで反応を行なわしめた。Example 2 20.5 g of CF in a 2 nnml stainless steel reaction vessel
2: Charge CFO(CF2)3COOCH3, 18g of trichlorotrifluoroethane, and 80rn9 of azobisisobutyronitrile. After degassing, the reaction vessel was heated to 70°C and a mixed gas of tetrafluoroethylene and ethylene (
C2F4/C2H4 nomolar ratio 8n/20) & 15.5 +91/crn2! The reaction was carried out using the following method.
反応中系内にモル比が53/47の四弗化エチレンとエ
チレンの混合ガスを導入し、重合圧力を15.5 kl
? / ryn2に保持した。その結果、イオン交換容
量1.78meqの三元共重合体が得られた。該共重合
体をプレス成形して厚さ100μのフィルムとした。か
くして得た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℃、1
6時間処理し、70°Cで24時間乾燥させた。A mixed gas of tetrafluoroethylene and ethylene with a molar ratio of 53/47 was introduced into the reaction system, and the polymerization pressure was increased to 15.5 kl.
? /ryn2. As a result, a terpolymer with an ion exchange capacity of 1.78 meq was obtained. The copolymer was press-molded into a film with a thickness of 100 μm. After hydrolyzing the film thus obtained in caustic soda,
The functional group was changed to -COOH type in hydrochloric acid, and the mixture was heated at 90°C in pure water for 1
It was treated for 6 hours and dried at 70°C for 24 hours.
該膜を用いてパーベーパレーションにより、水とエタノ
ールめ混合液(エタノール/水=94/6、重量比)を
分離した。40℃、10−lmmHgにおいて得られた
水のエタノールに対する分離係数は4.47であり、透
過量は1030g/m2・br であった。A mixed solution of water and ethanol (ethanol/water = 94/6, weight ratio) was separated by pervaporation using the membrane. The separation coefficient of the obtained water with respect to ethanol at 40°C and 10-lmmHg was 4.47, and the permeation amount was 1030 g/m2·br.
実施例3
CF、、 =CF○(CF2)3COOCH3:四弗化
エチレン:エチレンのモル比が18.1 / 57.3
/24.6であり、イオン交換容量が1.52 meq
/ gの共重合体を、実施例1と同様の手順で製造し
た。該共重合体をプレス成形で厚さ100μのフィルム
と化だ。Example 3 CF,, =CF○(CF2)3COOCH3:tetrafluoroethylene:ethylene molar ratio is 18.1/57.3
/24.6, and the ion exchange capacity is 1.52 meq
/g of the copolymer was prepared in the same manner as in Example 1. The copolymer was press-molded into a 100μ thick film.
該フィルムを水酸化リチウム中で加水分解し、純水中9
n℃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。該膜を用いて実
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4.96.5849 / m2・hrで
あった。The film was hydrolyzed in lithium hydroxide and diluted with pure water at 9%
After processing at n°C for 16 hours, it was dried at 70°C for 24 hours to obtain a film with -COOLi type functional groups. A separation experiment similar to that in Example 2 was conducted using this membrane, and as a result, the separation coefficient and permeation amount were each 4.96.5849/m2·hr.
手続補正書彷式)
昭和57年 4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189257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
4、代理人
第二岡田ビル
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April 1980, Commissioner of the Patent Office Haruki Shimada1, Indication of the case Patent Application No. 189257 of 19892, Name of the invention Method for separating liquid mixtures3, Person making the amendment Case and Relationship Patent applicant address 2-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Name (
004) Asahi Glass Co., Ltd. 4, Agent No. 2 Okada Building 6, Number of inventions increased by amendment None 7, Subject of amendment Specification
Claims (1)
合物を、一般式CF2−=CX −(OC’l’i’2
CFY )、−(o )m−(CFY’ )ゎ−A(こ
〜で、1け0〜6、mはO〜1、nは1〜12であり、
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、人は−CN、 −COF、 −COOH,−C0
0R’ 、 −Coo −−M又は−CoNR2R3テ
あり、R1Id炭素数1〜20のアルキル基、Mけ金属
原子又は−NR’ R5R’ R’、XけMの原子価数
であり、R2R3、R4、R5、R6及びR7け水素原
子又はR1の一つである)で表わされるフルオロビニル
化合物(口と、一般式CF2=CZZ ’ (こ〜でZ
及びZ′は−H1−cl、−F又は−〇F3である)で
表わされるフッ素化オレフィン化合物+Illと、一般
式CH2二CF18R9(こへで、R8及びR9は水素
原子又は炭素数1〜8のアルキル基又は芳香核である)
で表わされるオレフィン化合物(III)との三元系共
重合体からなる高分子膜を用いて、ノく−ベーノくレー
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 having at least an organic liquid as one of its constituents is defined by the general formula CF2-=CX-(OC'l'i'2
CFY), -(o)m-(CFY')ゎ-A (where 1 digit is 0-6, m is O-1, n is 1-12,
X is a fluorine atom or -0F3, Y and Y' are a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and humans are -CN, -COF, -COOH, -C0
0R', -Coo --M or -CoNR2R3, R1Id is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, M is a metal atom, or -NR'R5R'R', X is the valence number of M, R2R3, R4 , R5, R6 and R7 are one of hydrogen atoms or R1), and the general formula CF2=CZZ' (where Z
and Z' is -H1-cl, -F or -〇F3), and a fluorinated olefin compound represented by the general formula CH2CF18R9 (wherein R8 and R9 are hydrogen atoms or carbon atoms 1 to 8 (alkyl group or aromatic nucleus)
1. A method for separating a liquid mixture, which comprises separating a liquid mixture by nitrogenation using a polymer membrane made of a terpolymer with an olefin compound (III) represented by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18925781A JPS5892407A (en) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | Separation of liquid mixture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18925781A JPS5892407A (en) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | Separation of liquid mixture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5892407A true JPS5892407A (en) | 1983-06-01 |
Family
ID=16238262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18925781A Pending JPS5892407A (en) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | Separation of liquid mixture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5892407A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60222110A (en) * | 1984-04-20 | 1985-11-06 | Tokuyama Soda Co Ltd | Separation of liquid mixture |
WO1989005182A1 (en) * | 1987-12-02 | 1989-06-15 | Japan Represented By Ministry Of International Tra | Hydrolyzed membrane and process for its production |
GR900100751A (en) * | 1989-10-13 | 1992-03-20 | Berlin Und Bergkamen Schering | Method for preparing aqueous suspensions |
-
1981
- 1981-11-27 JP JP18925781A patent/JPS5892407A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0456654B2 (en) * | 1984-04-20 | 1992-09-09 | Tokuyama Soda Kk | |
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US5087367A (en) * | 1987-12-02 | 1992-02-11 | Japan Represented By Ministry Of International Trade And Industry, Director-General Basic Industries Bureau | Hydrolyzed membrane and process for the preparation of the same |
GR900100751A (en) * | 1989-10-13 | 1992-03-20 | Berlin Und Bergkamen Schering | Method for preparing aqueous suspensions |
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