JPS5892415A - Separation of liquid mixture - Google Patents

Separation of liquid mixture

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JPS5892415A
JPS5892415A JP19070381A JP19070381A JPS5892415A JP S5892415 A JPS5892415 A JP S5892415A JP 19070381 A JP19070381 A JP 19070381A JP 19070381 A JP19070381 A JP 19070381A JP S5892415 A JPS5892415 A JP S5892415A
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JP
Japan
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membrane
porous layer
porous
polymer
polymer membrane
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JP19070381A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Oda
小田 吉男
Takeshi Morimoto
剛 森本
Koji Suzuki
公二 鈴木
Toshiya Matsubara
俊哉 松原
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enhance separation efficiency, in separating an org. liquid mixture by pervaporization, by using a high molecular membrane obtained by forming a porous layer with gas or liquid permeability on the surface of a high molecular membrane. CONSTITUTION:A binder, a thickening agent and a conductive extender are appropriately added to a metal or metal oxide, metal hydroxide, metal carbide, metal nitride or a mixture thereof and a fine powder of an org. polymer and, after all components are mixed in an appropriate medium, the resulting mixture is supplied on a filter to obtain a porous cake layer by a filtering method. This porous cake layer is adhered on the surface of a high molecular membrane or a paste formed from the aforementioned mixture is coated thereon by a screen printing method, a plasma spraying method, a transfer method or a roll coating method to form a porous layer and this porous layer is subsequently heated under pressure to obtain a composite membrane. This composite membrane is used as a separation membrane to carry out the separation or the concn. of an org. liquid mixture by pervaporization.

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、従来よシ米国特許第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
ばれ、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
共淋混合物、沸点が近接した比揮発度の小ざい混合物系
、加熱によって重合や変性を起す物質を含む混合物を分
離又は漱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. No. 2,953,500.
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 supplied to the secondary side (low pressure side). This is a method of preferentially transmitting it as vapor. This membrane separation method can separate or separate liquid mixtures that could not be separated by conventional simple methods, such as co-liquid mixtures, mixtures with close boiling points and low specific volatility, and mixtures containing substances that polymerize or denature when heated. It is attracting attention as a new method of decontamination.

従来、このような分離力、法に用いられる高分子膜とし
ては、ポリエチレン、ポリプロビレ/、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、ポリテトツ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\ル膜ヲ用いてパーベーパレーションにより
有接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)  有機液体混合物が間分子膜を1回通過するこ
とによる濃縮の割合(分離係数α )が小さB 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αABは次の如きである。
Conventionally, polymer membranes used in such separation methods include polyethylene, polypropylene, cellulose-based polymers, polyacrylonitrile, polyamide, polyester, polystyrene, polytetrafluoroethylene, or copolymers thereof. membrane is known. However, when separating a wet liquid mixture by pervaporation using a membrane, the following practical difficulties are recognized. That is, (1) Since the rate of concentration (separation coefficient α) caused by the organic liquid mixture passing through the interlayer membrane once is small, a very large number of membranes are required to concentrate or separate the organic liquid mixture to the desired concentration. must be passed. Generally, the separation coefficient αAB is as follows.

(2)  有機液体混合物が高分子膜を通過する透過t
(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
きくするが、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、前者の基金には装置設備コストが府大
になシ、後者の揚台には膜の強度、耐久性に問題が生じ
る。
(2) Transmission t of an organic liquid mixture passing through a polymer membrane
(generally expressed as unit membrane surface area, unit membrane thickness, and permeation amount per unit time) is small, so the membrane surface area is made very large, but the thickness of the polymer membrane must be made extremely thin. Therefore, the cost of equipment and equipment for the former fund would be higher than that of the prefectural university, and the latter would have problems with 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、6曲昭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 4′てい
る。
Six improved processes have been proposed, including a method using a polymer membrane with sulfonic acid groups bonded to a polymer base, a method using a specific polyamide membrane, and a method using an ionomer polymer membrane. It is disclosed in Publication No. 52-111888, Publication No. 52-111889, Publication No. 54-33278, Publication No. 54-33279, etc.4'.

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、次の如き知見を得た。即ち、イオン
某換膜など高分子膜の表面にガス及び液透過性の多孔質
層を形成して、該高分子膜を用いてパーベーパレーショ
ンを行なうと、前記難点が円滑有利に解消され得ること
を見出した。例えば、多孔質層が高分子膜の補強手段と
なることもあり、液体混合物との親和性を高めたり、更
には二次側での蒸発を促進したりする効果が認められる
のである。
The present inventor has conducted various studies on means for separating or concentrating various organic liquid mixtures by pervaporation.
As a result of repeated studies, the following findings were obtained. That is, by forming a gas- and liquid-permeable porous layer on the surface of a polymer membrane such as an ion exchange membrane and performing pervaporation using the polymer membrane, the above-mentioned difficulties can be solved smoothly and advantageously. I discovered that. For example, the porous layer may serve as a reinforcing means for the polymer membrane, and has the effect of increasing the affinity with the liquid mixture and further promoting evaporation on the secondary side.

多孔質層は蒸発表面積を増大させるのに役立ち得る。A porous layer can help increase the evaporation surface area.

かくして、本発明は、前記知見に基づいて完成されたも
のであわ、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、ガス及び液透過性の多孔質層が少な
くともその片面に形成された高分子膜を用いて、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。
Thus, the present invention has been completed based on the above findings, and provides a method for preparing a liquid mixture containing at least an organic liquid as one of its constituents, in which a gas and liquid permeable porous layer is formed on at least one side of the liquid mixture. The present invention provides a novel method for separating liquid mixtures, which is characterized by separation by pervaporation using a polymer membrane.

本発明において、高分子膜面に形成されるガス及び液透
過性の多孔質層は、種々の材料から構成され得る。即ち
、導電性物質でも非導電性物)Bでもよく、また、無機
材料又は有機材料のいずれから形成してもよい。通常は
、対象とする有機液体混合物やその構成成分の液や気体
に対して耐性を有する材料から構成するのが好ましい。
In the present invention, the gas- and liquid-permeable porous layer formed on the polymer membrane surface can be composed of various materials. That is, it may be a conductive material or a non-conductive material (B), and may be formed from either an inorganic material or an organic material. Usually, it is preferable to use a material that is resistant to the target organic liquid mixture and its constituent liquids and gases.

例えば、金属又は金属の酸化物、水酸化物、炭化物、窒
化物あるいはこれらの混合物、更には有機ポリマーなど
が広範囲にわたって例示され得る。具体的に例示すれば
、周期律表■−A族(好ましくはゲルマニウム、スズ、
鉛)、IV−B族(好ましくはチタン、ジルコニウム、
ハフニウム’)、V−B族(好ましくはニオブ、タンタ
ル)、鉄族金属(鉄、コバルト、ニッケル)などの単体
又は合金、酸化物、水酸化物、窒化物又は炭化物などは
、各種液体に対する耐性の優れたものとして例示される
。その他、銀、ステンレス、炭素、シリカ、アルミナ、
又は四弗化エチレン樹脂、ポリオレフィンなどのポリマ
ー、更にはチタン酸カリ等で親水化処理した四弗化エチ
レン樹脂なども使用され得る。
For example, a wide range of examples may include metals, metal oxides, hydroxides, carbides, nitrides, or mixtures thereof, as well as organic polymers. To give a specific example, group ■-A of the periodic table (preferably germanium, tin,
lead), IV-B group (preferably titanium, zirconium,
Hafnium'), V-B group metals (preferably niobium, tantalum), iron group metals (iron, cobalt, nickel), etc. alone or alloys, oxides, hydroxides, nitrides, or carbides are resistant to various liquids. It is exemplified as an excellent example. Others include silver, stainless steel, carbon, silica, alumina,
Alternatively, polymers such as tetrafluoroethylene resins and polyolefins, and tetrafluoroethylene resins treated to make them hydrophilic with potassium titanate or the like may also be used.

特定多孔質層を形成するにあたり、上記材料は、好1し
くは粒径0.01〜300μ、特には0.1〜100μ
の粉末の形態で使用される。この際、必要ならばホリテ
トラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレ
ンなどのフルオロカーボン重合体などの結合剤、更に、
カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒド
ロキシエチルセルロースなどのセルロース類、ポリエチ
レングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピ
ロリドン、ポリアクリル酸ソーダ、ポリメチルビニルエ
ーテル、カゼイン、ポリアクリルアミドなどの水可溶性
物質などの増粘剤が使用される。これら結合剤又は増粘
剤は、上記粉末に対して、好ましくは0〜50重量%、
特には05〜3ON量チ使用される。また、この際必要
ならば一更に長鎖炭化水素、フツ素化炭化水素などの適
宜の界面活性剤、更に黒鉛ソの他の導電性増量剤を加え
ることにより、多孔層の形成を容易にすることができる
。いずれにせよ、形成された多孔質層における多孔質層
を形成する粒子の含有量は0.001〜50ツ/ cr
ls ’ljには0.01〜30 W / *にするの
が好ましい。
In forming the specific porous layer, the above material preferably has a particle size of 0.01 to 300μ, particularly 0.1 to 100μ.
used in powder form. At this time, if necessary, a binder such as a fluorocarbon polymer such as pholytetrafluoroethylene or polychlorotrifluoroethylene, and
Thickeners such as celluloses such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, and hydroxyethyl cellulose, water-soluble substances such as polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, sodium polyacrylate, polymethyl vinyl ether, casein, and polyacrylamide are used. These binders or thickeners are preferably 0 to 50% by weight based on the powder,
In particular, it is used in an amount of 05 to 3ON. At this time, if necessary, an appropriate surfactant such as a long-chain hydrocarbon or a fluorinated hydrocarbon, and another conductive filler such as graphite may be added to facilitate the formation of a porous layer. be able to. In any case, the content of particles forming the porous layer in the formed porous layer is 0.001 to 50 t/cr
It is preferable to set ls'lj to 0.01 to 30 W/*.

上記材料からの特定多孔質層の形成は、特開昭54−1
12398号公報記載の如き方法と同様の方法、或いは
、上記粉末、必要に応じて使用される結合剤、増粘剤等
を適宜の媒体中で十分に混合した後、濾過法により、フ
ィルター上に多孔質層のケーキを得、該ケーキを膜面に
付着させるか、又は上記混合物をペースト状にし、これ
をスクリーン印刷などにより高分子膜面に直接設けられ
る。
Formation of a specific porous layer from the above materials is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-1
12398, or by thoroughly mixing the above powder, a binder, a thickener, etc. used as necessary, in an appropriate medium, and then applying it onto a filter by a filtration method. Either a porous layer cake is obtained and the cake is attached to the membrane surface, or the above mixture is made into a paste and this is applied directly to the polymer membrane surface by screen printing or the like.

前記の高分子膜面に形成された多孔質層は、次いで、好
ましくはプレス成型機を用い、好ましくは80〜220
℃、1−150Kg/−にて膜面に加熱圧着させ、好ま
しくは一部膜面に埋め込むようにされる。かくして、膜
面に形成される多孔質層は、好ましくは多孔率10〜9
9チ、特には25〜95チを有するようにし、また厚み
は好ましくは0.01〜200μ、特には0.1〜10
0μとするのが適切である。また、平均細孔径は好まし
くは0.01〜200μが採用される。
The porous layer formed on the surface of the polymer membrane is then preferably formed using a press molding machine, preferably at a temperature of 80 to 220
It is heated and pressed onto the membrane surface at 1-150 kg/- at a temperature of 1 to 150 kg/-, preferably partially embedded in the membrane surface. Thus, the porous layer formed on the membrane surface preferably has a porosity of 10 to 9.
9 inches, especially 25 to 95 inches, and the thickness is preferably 0.01 to 200μ, especially 0.1 to 10μ.
It is appropriate to set it to 0μ. Further, the average pore diameter is preferably 0.01 to 200μ.

本発明において、高分子膜としては、従来よりパーペー
パレーショ/で使用されているものが、特に限定される
ことなく、種々採用され得る。そして、好ましくは各種
官能基を有するイオン交換膜が採用され、特に次の如き
含フツ素イオン交換樹脂からなる高分子膜が好適なもの
として例示される。このような含フツ素イオン交換樹脂
としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、フ
ェノール性ト乍基などのイオン交換基全盲する官能性の
含フツ素重合体からなる樹脂が好ましい。か\る樹脂と
しては、例えばテトラフルオロエチレンレン、クロロト
リフルオロエチレンなどのビニルモノマート、スルホン
酸、カルホン酸、リン酸基などのイオン交換基含有フル
オロビニルモノマーの共重合体構造を有するものが好ま
しい。
In the present invention, various polymer membranes that have been conventionally used in paper papers may be used without particular limitation. Preferably, ion exchange membranes having various functional groups are employed, and the following polymer membranes made of fluorine-containing ion exchange resins are particularly preferred. Such a fluorine-containing ion exchange resin is preferably a resin made of a functional fluorine-containing polymer that completely blocks ion exchange groups such as carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, phosphoric acid groups, and phenolic groups. Examples of such resins include those having a copolymer structure of vinyl monomers such as tetrafluoroethylene and chlorotrifluoroethylene, and fluorovinyl monomers containing ion exchange groups such as sulfonic acid, carbonic acid, and phosphoric acid groups. preferable.

特に以下の(イ)、(ロ)の構造からなる重合体の使用
が好ましい。
In particular, it is preferable to use polymers having the following structures (a) and (b).

\     Y ここでXはF、 61. H又は−07gであり、X′
けX又はCFx (CIFz←であシ、mは1〜5であ
す、Yは次のものから選ばれる。・ +CF2←A、 −0+ CF2←A 、 (−0−C
Fz−CF←A。
\Y where X is F, 61. H or -07g, and X'
ke
Fz-CF←A.

X        X       1 7x+7+z
は、ともにθ〜10であり、Z、Rfは−Flld炭素
数1〜1oのパーフルオロアルキル基から選ばれる。ま
た、Aは一〇〇OF! 。
X X 1 7x+7+z
are both θ~10, and Z and Rf are selected from -Flld perfluoroalkyl groups having 1 to 1 o carbon atoms. Also, A is 100 OF! .

−Coo・7M、 −8○s Hr −8Oa ” t
 Mなど、又は加水分解によりこれらの基に転化しうる
一802F 、 −ON 。
-Coo・7M, -8○s Hr -8Oa ”t
M, etc., or -802F, -ON, which can be converted to these groups by hydrolysis.

−C!OF、 ”−COOR”、 −8OaR”、 −
〇〇NR”R3,−8O2NR”R”の如き酸型官能基
であり、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 −NRRRRであり、tはMの原子価数であり、R1は
炭素数1〜2oのアルキル基であり、R2゜R3,R4
、R6、R@及びR7は水素原子又はR1を示す。
-C! OF, "-COOR", -8OaR", -
〇〇NR"R3, -8O2It is an acid type functional group such as NR"R", M is a metal atom such as an alkali metal or alkaline earth metal, or -NRRRR, t is the valence number of M, and R1 is an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, and R2゜R3, R4
, R6, R@ and R7 represent a hydrogen atom or R1.

而して、本発明においては、含フツ素イオン交換樹脂(
以下、酸型フッ素樹脂と略記する)は、弗素化したエチ
レン系不飽和単桁体(1)と酸型官能性単量体(It)
との共重合体であることができる。
Therefore, in the present invention, a fluorine-containing ion exchange resin (
(hereinafter abbreviated as acid-type fluororesin) is composed of a fluorinated ethylenically unsaturated single digit body (1) and an acid-type functional monomer (It).
It can be a copolymer with

(1)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
、弗化ビニリデン、弗化ビニルなどが例示され、好適に
は一般式C!F2=C!XX’ (X及びX′は前記の
通シ)で表わされるフッ素化オレフィン化合物である。
Examples of (1) include tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, propylene hexafluoride, ethylene trifluoride, vinylidene fluoride, and vinyl fluoride, with the general formula C! F2=C! It is a fluorinated olefin compound represented by XX' (X and X' are as defined above).

なかでもパーフルオロオレフィン化合物が好ましく、特
にテトラフルオロエチレンが好適である。(II)とし
ては、一般式〇Fz=(J:Y (X及びYは前記の通
り)の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、 CF+=CX−(OOF2 C!FRf’)p−(OJ
CL−(CFR/f)r−A (ここで、pはo〜3、
qはθ〜1、rはθ〜12の整数でおり、X、Rf、A
は前記の通りであり、弓はRfである)で表わされるフ
ルオロビニル化合物が例示される。性能上及び入手容易
性の点から、Xはフッ素原子、Rfは一0Fa、RIは
フッ素原子、pは0〜1、qはO〜1、rは0〜8であ
ることが好ましい。か\るフルオロビニル化合物(It
)の好ましい代表例としては、CF 2 =CFO(C
!F 2 ) t〜a OOOR” 、 CF z=O
FO(CF 2 ) 1〜8 C0FCF2=CF (
C!F2 )。〜、 C!OOR’ 。
Among these, perfluoroolefin compounds are preferred, and tetrafluoroethylene is particularly preferred. (II) is preferably a fluorovinyl compound of the general formula 〇Fz=(J:Y (X and Y are as described above), and a preferable example is CF+=CX-(OOF2 C!FRf' )p-(OJ
CL-(CFR/f)r-A (where p is o~3,
q is an integer of θ~1, r is an integer of θ~12, and X, Rf, A
is as described above, and the arch is Rf). From the viewpoint of performance and availability, it is preferable that X is a fluorine atom, Rf is 10Fa, RI is a fluorine atom, p is 0-1, q is O-1, and r is 0-8. Fluorovinyl compound (It
) is a preferable representative example of CF 2 =CFO(C
! F2) t~a OOOR”, CF z=O
FO(CF2) 1~8 C0FCF2=CF (
C! F2). ~、C! OOR'.

0F2=CFOCF20F (CF’s ) O(!F
2CF2C!OOR”。
0F2=CFOCF20F (CF's) O(!F
2CF2C! OOR”.

C1Fz=CFOCFzCF(CFs)OCFzOF2
00F’ 。
C1Fz=CFOCFzCF(CFs)OCFzOF2
00F'.

CF2=OFO(CF2 ) 、〜8SO2F 。CF2=OFO(CF2), ~8SO2F.

CFz=OFOOF20F (OFm ) QC!Fz
OFg 5OzFなどがあげられる。
CFz=OFOOF20F (OFm) QC! Fz
Examples include OFg 5OzF.

また、本発明においては、カルボン酸型以外の官能基、
例えばスルホン酸型官能基を有するフッ素化共重合体の
還元処理(特開昭52−24175、同52−2417
6、同52−24177号公報などを参照)、酸化処理
(特開昭53−132094、同53−132069号
公報などを参照)などによって、スルホン酸型官能基を
カルボン酸型官能基に転換した重合体が、特定の酸型フ
ッ素樹脂として使用されても良い。勿論、カルボン酸型
をスルホン酸型に転換したものや、単量体の段階で同様
の処理によって、前記の如きカルボン酸型やスルホン酸
型に転換し、前記の酸型官能性単臀体(II)として使
用しても良い。
In addition, in the present invention, functional groups other than carboxylic acid type,
For example, reduction treatment of fluorinated copolymers having sulfonic acid type functional groups (JP-A No. 52-24175, No. 52-2417)
6, JP-A No. 52-24177, etc.), oxidation treatment (see JP-A-53-132094, JP-A No. 53-132069, etc.) to convert the sulfonic acid type functional group to a carboxylic acid type functional group. Polymers may be used as specific acid fluororesins. Of course, the carboxylic acid type can be converted to the sulfonic acid type, or the monomer can be converted to the carboxylic acid type or sulfonic acid type by similar treatment at the monomer stage, and the acid type functional monobutyrate ( It may also be used as II).

更に、本発明においては、特定の酸型フッ素樹脂の構成
単位として、前記(1)や(It)あるいは(イ)や(
ロ)のそれぞれを二種以上で使用することもでき、また
、これらの他に、他の成分、例えば、エチレン、プロピ
レン、イソブチレンの如キオレフ□イン化合°物、CF
2=CFOQ、 (Q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、C
Fs−0F−CF=CF2゜CFz=CFO(CFz 
) 1〜400F=C!Fzの如きジヒニルモノマー、
その他を一種又は二種以上で併用することもできる。
Furthermore, in the present invention, the above-mentioned (1), (It), (a), or (a) is used as a structural unit of the specific acid type fluororesin.
(b) can be used in combination of two or more, and in addition to these, other components such as olefin compounds such as ethylene, propylene, and isobutylene, CF
2=CFOQ, a fluorovinyl ether such as (Q represents a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms), C
Fs-0F-CF=CF2゜CFz=CFO(CFz
) 1~400F=C! Dihinyl monomers such as Fz,
Others can also be used singly or in combination of two or more.

本発明における特定の高分子膜は、下記の如く、広範囲
にわたってイオン交換容量が変更され得るが、か\るイ
オン交換樹脂膜次えるため、上記(イ)及び(ロ)の重
合単位からなる共重合体から構成された特定の含フツ素
イオン交換樹脂膜の場合、好ましくは(ロ)の重合単位
が0.1〜50モルチ、特には1〜40モルチ程度であ
るのが好適である。
The ion exchange capacity of the specific polymer membrane of the present invention can be varied over a wide range as described below, but since the ion exchange resin membrane is In the case of a specific fluorine-containing ion-exchange resin membrane made of a polymer, the polymerized unit (b) is preferably about 0.1 to 50 moles, particularly about 1 to 40 moles.

本発明において、酸型フッ素樹脂中の酸型官能基の含有
量は、広範囲にわたって採用されるが、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。
In the present invention, the content of the acid type functional group in the acid type fluororesin can be adopted over a wide range, and is selected from a wide range of 0.01 to 3 milliequivalents/g dry resin in terms of ion exchange capacity.

該イオン交換容量は、好ましくは0.1〜2.2ミリ当
:l’、: /グラム乾燥樹脂程度が採用される。また
、特定の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TQの値で表示すると、5
0℃以上、好ましくは70〜300℃程度とするのが好
適である。
The ion exchange capacity is preferably about 0.1 to 2.2 mE: l': /g dry resin. In addition, from the viewpoint of mechanical strength as a polymer membrane, the molecular weight of a specific acid type fluororesin is 5 when expressed by the TQ value described below.
The temperature is preferably 0°C or higher, preferably about 70 to 300°C.

本明細書において、rI′QJ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100gJ/秒を示す温度がTQ、と定義さ
れる。と\において、容量流速は、重合体として酸型官
能基を−C○0CHs基などメチルエステル型としたも
のを使用し、該重合体を30 Kg / ah加圧下、
一定温度の径1m。
In this specification, the term rI'QJ is defined as follows. That is, the temperature at which a volume flow rate of 100 gJ/sec, which is related to the molecular weight of the polymer, is defined as TQ. In and \, the volumetric flow rate was determined by using a polymer with an acid type functional group of methyl ester type such as -C○0CHs group, and applying the polymer under a pressure of 30 kg/ah.
1m diameter at constant temperature.

長さ2覇のオリフィスから熔融流出せしめ、流出する重
合体量を−7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。即ち、酸型官
能基を一〇〇〇Hの如きH型とした特定の酸型フッ素樹
脂を、INのHOI中で60℃、5時間放置し、完全に
H型に転換し、HOI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052を、O】NのNa
OH25mtに水25mt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量を0.INのHOIで逆滴定することによ
り求めるものである。
The amount of polymer melted and flowed out from an orifice with a length of 2 mm is shown in units of -7 seconds. In addition, "ion exchange capacity" was determined as follows. That is, a specific acid-type fluororesin whose acid-type functional group is H-type, such as 1000H, is left in IN HOI at 60°C for 5 hours, completely converted to H-type, and HOI remains. Wash thoroughly with water to prevent stains. After that, this H-type resin 052 was converted into O]N Na
It was left standing at room temperature for 2 days in a solution prepared by adding 25 mt of water to 25 mt of OH. Next, the resin was taken out and the amount of NaOH in the solution was reduced to 0. It is determined by back titration using the HOI of IN.

本発明においては、前記の如き酸型フッ素樹脂力・ら適
宜手段により高分子膜に製膜される。
In the present invention, a polymer film is formed by the above-mentioned acid-type fluororesin force or other suitable means.

そして、かくして得られる高分子膜は、必ずしも一種の
重合体から形成する必要はなく、また一種類の酸型官能
基だけを有する必要もない。
The polymer membrane thus obtained does not necessarily need to be formed from one type of polymer, nor does it need to have only one type of acid type functional group.

例えば、イオン交換容量として二種類の重合体を併用し
ても良く、カルボン酸基などの・弱酸性官能基とスルホ
ン酸基などの強酸性官能基とを併用した高分子膜であっ
ても良い。製膜に当っては、従来より公知乃至周知の種
々の方法が採用され得る。また、か\る特定高分子膜は
必要により好ましくはポリテトラフルオロエチレンなど
の含フツ素重合体からなる布、網などの織物、不厭布、
又は金属製のメツシュ、多孔体などで補強することがで
きる。
For example, two types of polymers may be used in combination for the ion exchange capacity, or a polymer membrane may be used in combination with a weakly acidic functional group such as a carboxylic acid group and a strongly acidic functional group such as a sulfonic acid group. . For film formation, various conventionally known methods can be employed. In addition, the specific polymer membrane may be preferably made of cloth, net, or other fabrics made of a fluorine-containing polymer such as polytetrafluoroethylene, non-fertile cloth,
Alternatively, it can be reinforced with metal mesh, porous material, etc.

本発明において、前記の如き製幀時や特定多孔質層の形
成時に、加熱熔融を伴なう場合には、含フツ素イオン交
換樹脂はその有するイオン交換基の分解を招かないよう
な適宜のイオン交換基の形態、例えばカルボン酸基のと
きは酸又はエステル型で行なうのが好ましく、また、ス
ルホン酸基のときは一8O2F型で行なうのが好ましい
In the present invention, when heating and melting is involved during the above-mentioned manufacturing or formation of a specific porous layer, the fluorine-containing ion exchange resin is treated with an appropriate material that does not cause decomposition of the ion exchange groups it has. When the ion exchange group is a carboxylic acid group, it is preferably an acid or ester type, and when a sulfonic acid group is used, it is preferably an 18O2F type.

本発明では、上記の如き高分子膜の少なくとも片面に特
定の多孔質層が形成される。か\る特定の多孔質層につ
いて、更に詳述する。まず、多孔質層の構成材料は、前
述の如く広範囲にわたって採用される。即ち、熔融金属
酸化物(例えば、熔融酸化チタン、酸化ジルコニウム、
酸化スズ、五酩・化ニオブ、酸化クロム々ど)、導電性
金属(弁金属、鉄族金属、鋏、ステンレスなど)、無機
固体電解質(例えば、Na5ZrzSizPO□2. 
Na5bOa 、 Na5YSi4012 、 KzS
b*Ot1. Li14ZnG1340111など)、
非酸化物セラミックス(例えば、炭化物、窒化物、ケイ
化物、ホウ化物、硫化物など)、フッ素樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂
、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリプロピレン樹
脂なども、前記例示のものと共に、多孔質層の構成材料
として例示され得る。そして、か\る構成材料は、粉末
乃至粒状の形態で使用される他、カーボンベーパー、各
種樹脂のクロス、不織布など予め多孔質薄層体として形
成されている形態などでも使用される。更に、微小禮維
の形態でも良く、チタン酸アルカリ金属塩の粋細状物か
ら構成されても良い。又、多孔質層の構成材料としては
、前述の高分子膜の構成材料である酸型フッ素樹脂など
のイオン交換樹脂も採用可能であり、各種酸型官能基を
有する含フツ素モノマーあるいはCaFs 、 CzC
IFa 、パーフルオロビニルエーテルなどの少量を共
重合させた変性ポリテトラフルオロエチレンなどであっ
ても良い。勿論、多孔質層は、上記各種材料を二種類以
上で併用して形成されても良く、例えば無機材料と有機
材料の併用、粒状物と繊維状物の併用、導電性物質と非
導電性物質の併用など適宜採用され得る。
In the present invention, a specific porous layer is formed on at least one side of the polymer membrane as described above. The specific porous layer will be explained in more detail. First, the materials constituting the porous layer can be used over a wide range of materials as described above. That is, molten metal oxides (e.g., molten titanium oxide, zirconium oxide,
tin oxide, niobium oxide, chromium oxide, etc.), conductive metals (valve metals, iron group metals, scissors, stainless steel, etc.), inorganic solid electrolytes (for example, Na5ZrzSizPO□2.
Na5bOa, Na5YSi4012, KzS
b*Ot1. Li14ZnG1340111, etc.),
Non-oxide ceramics (for example, carbides, nitrides, silicides, borides, sulfides, etc.), fluororesins, polyamide resins, polyamide resins, polyphenylene oxide resins, polyphenylene sulfide resins, polypropylene resins, etc. are also included in addition to the above-mentioned examples. , can be exemplified as a constituent material of the porous layer. Such constituent materials are used not only in powder or granular form, but also in the form of a porous thin layer such as carbon vapor, cloth of various resins, and nonwoven fabric. Furthermore, it may be in the form of fine fibers or may be composed of fine particles of alkali metal titanate. In addition, as the constituent material of the porous layer, ion exchange resins such as acid-type fluororesins, which are the constituent materials of the above-mentioned polymer membrane, can also be used, and fluorine-containing monomers having various acid-type functional groups, CaFs, CzC
Modified polytetrafluoroethylene obtained by copolymerizing a small amount of IFa, perfluorovinyl ether, etc. may also be used. Of course, the porous layer may be formed by using two or more of the above-mentioned materials in combination, such as a combination of an inorganic material and an organic material, a combination of a granular material and a fibrous material, or a combination of a conductive material and a non-conductive material. may be used in combination as appropriate.

前記の如き特定多孔質層の構成材料は、各種手段にて前
記高分子膜面に多孔質層として結合形成される。例えば
、前記の如く多孔質薄層体を予め用意し、これを前記高
分子膜面に貼付けても良く、構成材料をペースト状物や
各種分散体としてスクリーン印刷、噴射法、転写法、ロ
ールコータ−法などで塗布することで形成させても良い
。また、スクリーン印刷や転写法などの場合、多孔質層
を格子状、水玉状の如く各種模様として形成したり、ペ
タ塗りなど濃密な多孔質層として形成したりできる。更
に、多孔質層の構成材料からなる粒子や粒子群を、他の
粒子や粒子群とは相互に独立して前記高分子膜面に結合
せしめ、全体として多孔質層を形成しても良い。
The constituent materials of the specific porous layer as described above are bonded to the surface of the polymer membrane as a porous layer by various means. For example, a porous thin layer may be prepared in advance as described above and applied to the surface of the polymer membrane, and the constituent material may be used as a paste or various dispersions by screen printing, spraying, transfer, or roll coating. - It may be formed by coating by a method or the like. In addition, in the case of screen printing, transfer method, etc., the porous layer can be formed in various patterns such as a lattice shape or polka dot shape, or it can be formed as a dense porous layer such as in a flat coating. Furthermore, particles or particle groups made of the material constituting the porous layer may be bonded to the surface of the polymer membrane independently of other particles or particle groups to form a porous layer as a whole.

上記多孔質層形成手段について更に詳述する。The porous layer forming means will be explained in more detail.

スクリーン印刷法としては、公知乃至周知の方式などが
各種採用されるが、本発明において□使用されるスクリ
ーンは、好ましくは10〜2400メツシユ、特には1
50〜1000メツシュのものが適切で、厚みが好まし
くは4μ〜2朔、特には8〜300μが適切である。メ
ツシュ数が過度に大きいと、スクリーンに、目づまりが
生じ、印刷が不均一になり、過度に小さいときは、ペー
ストが過度に付着されることになる。一方、厚みが過度
に大きいと、印刷が不均一になり、過度に小さいと所、
定量の印刷ができなく彦る。高分子膜の面に適宜の大き
さと形状の多孔質層を設けるためにスクリーンマスクが
細片されるが、その形状は、膜面に形成される電極層の
形状を切り欠いた形状に形成され、通常その厚みは好ま
しくは3〜500μから1吏用される。スクリーン及び
スクリーンマスクの材ノーは、十分な強度を有すればよ
く、例えばそれツレ、ステンレス、テトロン、ナイロ7
 又ハx。
As the screen printing method, various known and well-known methods are employed, but the screen used in the present invention preferably has a mesh size of 10 to 2400, particularly 1
A thickness of 50 to 1,000 mesh is suitable, and a thickness of preferably 4 to 2 mm, particularly 8 to 300 microns. If the mesh number is too large, the screen will become clogged, resulting in uneven printing; if the mesh number is too small, excessive paste will be deposited. On the other hand, if the thickness is too large, the printing will be uneven, and if the thickness is too small, the printing will be uneven.
I am unable to print a fixed quantity. A screen mask is cut into strips in order to provide a porous layer of an appropriate size and shape on the surface of the polymer membrane, but the shape is formed by cutting out the shape of the electrode layer to be formed on the membrane surface. Usually, the thickness is preferably from 3 to 500 μm to 1 μm. The material of the screen and screen mask should have sufficient strength, for example, polyurethane, stainless steel, tetron, nylon 7, etc.
Mataha x.

ボキシ樹脂が使用される。Boxy resin is used.

多孔質層が形成される高分子膜の上に、スクリーンマス
クを付着したスクリーンが設置され、スクリーン上に上
記ペースト状物を供給し、これをスキージにて、圧力を
かけながら印刷することにより、スクリーンマスクを除
いた形状を有する多孔質層が高分子膜面に形成される。
A screen with a screen mask attached is installed on the polymer membrane on which the porous layer is formed, and the paste-like material is supplied onto the screen and printed while applying pressure with a squeegee. A porous layer having a shape excluding the screen mask is formed on the surface of the polymer membrane.

高分子膜面上の多孔質層の厚みは、スクリーンの厚さ、
ペースト粘度、およびスクリーンのメツシュ数等によっ
て左右される。多孔質層の厚みは、好ましくは1〜50
0μ、特には1〜300μになるようにスクリーンの厚
さ、ペースト粘度およびスクリーンのメツシュ数等を調
節するのが好ましい。
The thickness of the porous layer on the polymer membrane surface is the thickness of the screen,
It depends on the paste viscosity and the mesh number of the screen. The thickness of the porous layer is preferably 1 to 50
It is preferable to adjust the screen thickness, paste viscosity, screen mesh number, etc. so that the thickness is 0μ, particularly 1 to 300μ.

更に、スクリーン印刷の際のスクリーン版と高分子膜と
の間隔及びスキージの材質及びスキージの印加圧も、高
分子膜面に形成される多孔質層の物性、厚みおよび均一
性と関係するのでそれぞれ所定の数値が得られるように
、例えばスクリーン版と高分子膜との間隔は、ペースト
の種類および粘度によって所定の間隔に設定される。更
にスキージは、かどが直線的で、ペースト粘度に合致し
た硬度と材質を選択し、またスキージの印加圧を一定に
することが好ましい。
Furthermore, the distance between the screen plate and the polymer membrane during screen printing, the material of the squeegee, and the applied pressure of the squeegee are also related to the physical properties, thickness, and uniformity of the porous layer formed on the surface of the polymer membrane, so In order to obtain a predetermined value, for example, the distance between the screen plate and the polymer film is set to a predetermined distance depending on the type and viscosity of the paste. Furthermore, it is preferable that the squeegee has straight edges, that the hardness and material match the paste viscosity, and that the applied pressure of the squeegee is constant.

伺、ペースト状物の粘度は、スクリーン印刷にあたり、
好ましくはO,1〜1011ボイズ、特にハ1.0〜1
04ポイズ程度に制御するのが41切である。
The viscosity of the paste is determined by screen printing.
Preferably O, 1 to 1011 voids, especially H 1.0 to 1
It is 41 off to control to about 0.04 poise.

また、多孔質層の構成材料粒子を熔融しながら噴射する
溶射法などを採用しても良く、前記の如き粒子を含む分
散体、ペースト状物などを噴射することもできる。噴射
法による多孔質層構成粒子としては、100℃程度のホ
ットプレート上に置いた高分子膜表面に、多孔質層構成
粒子及び結合剤としての変性ポリテトラフルオロエチレ
ンなどを含む水性懸濁液を、スプレーカンを用いて噴射
し、水を乾燥させる方法などが好適に採用され得る。
Alternatively, a thermal spraying method may be employed in which particles of the constituent material of the porous layer are sprayed while being melted, or a dispersion, a paste, or the like containing the particles as described above may be sprayed. As the porous layer-constituting particles produced by the injection method, an aqueous suspension containing the porous layer-constituting particles and modified polytetrafluoroethylene as a binder is applied to the surface of a polymer membrane placed on a hot plate at about 100°C. , a method of spraying the water using a spray can and drying the water can be suitably employed.

次に、多孔質層の形成手段としては、転写法が例示され
る。転写法における好・適な実施態様では、前記の如き
ペースト状物をプラスチックフィルムなど基材フィルム
上に塗付し、これを高分子膜面に転写する方法が例示さ
れる。そして、か\る基材フィルムとしては、表面が平
滑であり、ある程度の耐熱性を有するフィルム又はシー
ト状物であれば、特に限定されず、広範−にわたって採
用され得る。高分子膜と重ねて加熱する転写工程を考慮
すれば、飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、高密度ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、酢酸セルロース、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂など
のプラスチックフィルムの厚み12〜2000μの範囲
のものが望ましい。勿論、アルミニウム箔などの金属フ
ィルム状物なども基材フィルムとして採用され得る。
Next, a transfer method is exemplified as a means for forming the porous layer. A preferred embodiment of the transfer method includes a method in which a paste-like material as described above is applied onto a base film such as a plastic film, and the paste is transferred onto the surface of a polymer film. The base film is not particularly limited as long as it has a smooth surface and a certain degree of heat resistance, and a wide range of materials can be employed. Considering the transfer process in which the polymer film is layered and heated, the thickness of plastic films such as saturated polyester resin, polyamide resin, polycarbonate resin, high-density polyethylene, polypropylene, cellulose acetate, polyimide resin, and fluororesin is in the range of 12 to 2000μ. Preferably. Of course, a metal film such as aluminum foil may also be employed as the base film.

基材フィルムへの塗付法としては、スプレー塗装、刷毛
塗り、スクリーン印刷など特に限定されず種々採用可能
でアシ、広巾フィルムに連続的に均一厚みで塗付するだ
めには、ロールコーチイン戸方式が望ましく、その場合
のコーターとしては、エアーナイフコーター、プレード
コーター、ロッドコーター、ナイフコーター、リバース
ロールコータ−、クラヒアロールコーター、キスコータ
ー、カレンダーコーター、ニップコーター、ディップコ
ーターなど汎用めコ−ティング方式のいずれでも良い。
Various methods can be used to apply the coating to the base film, such as spray painting, brush painting, and screen printing. In that case, a general-purpose coating method such as an air knife coater, a blade coater, a rod coater, a knife coater, a reverse roll coater, a cracker roll coater, a kiss coater, a calendar coater, a nip coater, or a dip coater is preferable. Either is fine.

か\るコーティング方式により、ペースト状物の固形分
濃度を制御し、既述のo、o o 1〜5 omy/c
tの固形分が基材フィルムの片面に付着するように塗付
する。そして、塗布後は常温で又は加熱により、蒸発性
溶媒を蒸発させて基材フィルム上に多孔質層を形成させ
る。
By using such a coating method, the solid content concentration of the paste is controlled, and the above-mentioned o, o
Apply so that the solid content of t adheres to one side of the base film. After coating, the evaporable solvent is evaporated at room temperature or by heating to form a porous layer on the base film.

基材フィルム上への多孔質層の形成には、前記の如きペ
ースト状物の採用が好適であるが、多石、質層を構成す
る物質の粉体又は粒子を、基材フィルム上に静電粉体塗
装法、流動浸漬塗装法などにより付着塗付し、多孔質層
を形成することもできる。
For forming a porous layer on a base film, it is preferable to use a paste-like material such as the one described above. It is also possible to form a porous layer by adhesion coating using an electric powder coating method, a fluidized dip coating method, or the like.

次に、前記の如き基材フィルム上に形成された多孔質層
は、高分子膜面に転写せしめられる。
Next, the porous layer formed on the base film as described above is transferred onto the surface of the polymer membrane.

即ち、高分子膜の片面又は両面に、多孔質層形広面を介
して前記基材フィルムを重ね、加熱、加圧することによ
シ、基材フィルム面から高分子ハを面に多孔質層が移行
し、部分的に多孔質層が昼分子膜面に埋め込まれる。こ
の場合のプレス温度は、膜が軟化乃至熔融する広範囲の
条件が採用され、通常は100〜300 ”C程度の範
囲から選定される。また、プレス圧力は、平板プレスの
場合1児1000〜/ CWn %好ましくは1〜20
0に4/cm程度、一対のロールによるロールプレスの
場合05〜200 Kg 7cm−ロール長さ、好まし
くは1〜100恥/crn−ロール長さ程度が採用され
る。
That is, by stacking the base film on one or both sides of the polymer membrane via the porous layered wide surface and applying heat and pressure, the porous layer is formed from the base film side to the polymer layer side. The porous layer is partially embedded in the diurnal membrane surface. The pressing temperature in this case is selected from a wide range of conditions under which the film softens or melts, and is usually selected from a range of about 100 to 300"C. In addition, the press pressure is 1000 to 1,000 ℃ per child in the case of a flat plate press. CWn% preferably 1-20
In the case of a roll press using a pair of rolls, a roll length of 0.5 to 200 kg/7 cm, preferably 1 to 100 kg/crn-roll length is adopted.

また、多孔質層の形成手段として採用可能々ロールコー
ティング方X:(ロール塗付法)は、長尺の高分子膜の
表面に連続的に塗付可能で、作業性、塗膜均一性などの
観点から望ましい。
It can also be used as a means of forming a porous layer.Roll coating method desirable from the viewpoint of

この場合、コーターとしては、ロッドコーター、ブレー
ドコーター、ナイフコーター、エアーナイフコーター、
リバースロールコータ−、クラビアロールコータ−、キ
スコーター、カレンダーコーター、ニップコーター、テ
ィップコーターなどの汎用コーティング方式をいずれも
採用可能である。通常は、高分子膜の佃に前記の如きペ
ースト状物を均一に塗布し、そのま\連続的に乾燥炉に
よりペースト状物中の蒸発成分を乾燥することにより、
多孔質層の形成が可能である。か\るロール塗付で高分
子膜の片面に多孔質層を形成した後、長尺の場合には一
旦巻きとり、次に裏面に同様の操作によりロール塗付を
施すことにより、高分子膜の両面に多孔質層を形成せし
めることも可能である。
In this case, the coater includes a rod coater, blade coater, knife coater, air knife coater,
Any general-purpose coating method such as a reverse roll coater, clavia roll coater, kiss coater, calendar coater, nip coater, or tip coater can be employed. Normally, a paste-like material such as the one described above is uniformly applied to the surface of the polymer membrane, and then the evaporated components in the paste-like material are continuously dried in a drying oven.
Formation of porous layers is possible. After forming a porous layer on one side of the polymer membrane by roll coating, if it is long, roll it up and then apply roll coating to the back side in the same way to form the polymer membrane. It is also possible to form porous layers on both sides.

塗付乾燥後の固形分粒子の付着量は、ペースト状物の固
形分濃度、粘度、塗付される高分子膜の搬送スピード、
各ロールの回転スピード、またバーコータ一方式の場合
などでは、バックアップロールとバーコーターの間隔な
どにより制御され得る。グラビアコーターなどの場合に
は、彫刻されたグラビアロールの模様などによっても制
御され得る。いずれにしても、塗付されるペースト状物
の量は、粒子固形分換算で0001〜50ツ/6I11
好ましくは0.01〜309/7の範囲のなかで、所定
の厚みを可及的均一に塗付するのが望ましい。
The amount of solid particles attached after application and drying depends on the solid content concentration of the paste, the viscosity, the conveyance speed of the polymer film to be applied,
It can be controlled by the rotational speed of each roll, or in the case of a single bar coater, the distance between the backup roll and the bar coater. In the case of a gravure coater, etc., it can also be controlled by an engraved pattern on the gravure roll. In any case, the amount of paste applied is 0001 to 50/6I11 in terms of particle solid content.
It is desirable to apply the coating to a predetermined thickness as uniformly as possible, preferably within the range of 0.01 to 309/7.

塗付されたペースト状物の乾燥は、高分子膜が熱劣化し
ない範囲内の温度、例えば320℃以下で可能であシ、
ペースト状物中の浴紐組I5ヤなどにより、温度、時間
などが選定されて実施され得る。
The applied paste can be dried at a temperature within a range that does not cause thermal deterioration of the polymer film, for example, 320° C. or lower,
The temperature, time, etc. can be selected and carried out depending on the bath string I5 in the paste-like material.

かくして、高分子膜の一方又は双方の面には、均一な厚
みで且つ密着性の大きい多孔質層が形成されるが、好ま
しくは必要に応じて多孔質層を膜面に圧力下に押しつけ
るのが好ましい。か\るプレス方法としては、塗付され
た膜を所定の寸法に切断後、加熱された平板の間でプレ
スする平板プレス法、加熱された一対のロール、特に金
属ロールとゴムロールの間でロールを回転させながら連
続的にプレスするロールプレス法のいずれも採用可能で
ある。この場合のプレス温度は、膜が卿・化乃至熔融す
る広範囲の温掌条件100〜300℃程度を採用できる
。プレス圧力は、平板プレスの場合1〜1000に4/
d、好ましくは1〜2ooKg/d程度、ロールプレス
の場合O65〜200 Kg / cm−ロール長さ、
好ましくは1〜100 Kg / cnz−ロール長さ
程度が採用される。
In this way, a porous layer with uniform thickness and high adhesion is formed on one or both surfaces of the polymer membrane, but it is preferable to press the porous layer against the membrane surface under pressure as necessary. is preferred. Such pressing methods include the flat plate pressing method, in which the coated film is cut into predetermined dimensions and then pressed between heated flat plates, and the rolled film is pressed between a pair of heated rolls, especially a metal roll and a rubber roll. Any roll press method that presses continuously while rotating can be adopted. In this case, the pressing temperature can range from about 100 to 300[deg.] C. under a wide range of warming conditions, such that the film becomes cold and melts. The press pressure is 4/1 to 1000 in the case of a flat plate press.
d, preferably about 1-2ooKg/d, in case of roll press O65-200Kg/cm-roll length,
Preferably, about 1 to 100 Kg/cnz-roll length is adopted.

更に、本発明では、多孔質層の形成手段として、次の如
き方法も採用され得る。即ち、上記の如く多孔質層を構
成する材料粒子を膜面に埋め込んで結合せしめる方法で
は々く、各種の皮膜形成4&□T脂からの皮膜によって
多孔質層材料を膜面に結合保持せしめる方法である。か
Xる場合、皮膜は各種例示されるが、前述の酸型フッ素
樹脂の有機溶液(例えば、特公昭48−13333号、
特開昭54−107949号、−特開昭55−=149
336号公報などに記載されている)や非水系分散液か
ら形成されるものが好適である。特に、特開昭56−7
2022号公報や特開昭56−81342号公報々どに
記載されている非水系分散液からの皮膜は、好ましく採
用される。
Furthermore, in the present invention, the following method may also be adopted as a means for forming the porous layer. That is, the method of embedding and bonding the material particles constituting the porous layer in the membrane surface as described above is not sufficient, but the method of bonding and holding the porous layer material to the membrane surface with a coating made of various film formation 4&□T resins. It is. In this case, there are various examples of the film, including the above-mentioned organic solution of acid type fluororesin (for example, Japanese Patent Publication No. 48-13333,
JP-A-54-107949, - JP-A-55-=149
336) or those formed from non-aqueous dispersions are suitable. In particular, JP-A-56-7
Films made from non-aqueous dispersions described in JP-A No. 2022 and JP-A-56-81342 are preferably employed.

本発明で使用される多孔質層を形成した高分子トそれ自
体は、非多孔質の均−躾であり、そのI!#厚は1〜3
00ミクロン、好ましくは5〜250ミクロン程度が採
用される。膜厚は余りに薄くなると、膜の強度が不足す
るか耐久性が不充分となる。また、膜厚が余シに厚い場
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、各租補強手段を適用しても良い
The polymer itself forming the porous layer used in the present invention is a non-porous homogeneous material, and its I! #Thickness is 1-3
00 microns, preferably about 5 to 250 microns. If the film thickness is 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-like material in the membrane, or laminating the membrane on a porous reinforcing body.

本発明方法は、前述の多孔質層を形成した高分子膜で、
−次室と二次室に仕切られた装置を使用して実施される
。−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
パレーシヨンによシ分離又は濃縮する。
The method of the present invention uses a polymer membrane in which the above-mentioned porous layer is formed,
- It is carried out using a device that is divided into a secondary and a secondary chamber. - the next chamber contains the organic liquid mixture to be separated or concentrated in liquid form; - the gunfire chamber is evacuated in a suitable manner or other liquids or gases are circulated; In this way, the organic liquid mixture is permeated through the polymer membrane and separated or concentrated by pervaporation.

−次室の内部の液体は、外す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シするの
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。
−The liquid inside the next chamber can be removed or circulated internally, −
It is preferable to provide a suitable stirring device inside the next chamber for stirring. 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.

−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・
えは加熱ジャケット力どにより、−次室及び/又は二次
室を適宜加熱するのが望ましい。
- Substances that permeate the polymer membrane from the next chamber are taken out from the second chamber and collected. and usually a suitable heating device, e.g.
It is desirable to appropriately heat the secondary chamber and/or the secondary chamber by using a heating jacket or the like.

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℃、好ましくけ室温〜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、捷
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/dl、
好ましくは真空〜30Kg/cli程度であり、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, 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. In addition, the pressure range that can be adopted is usually from vacuum to 100 Kg/dl,
Preferably, the pressure is from vacuum to about 30 kg/cli; 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。
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.

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。
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.

たたし、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*囲内で
、液状であることが必要である。
However, the organic liquid mixture, in its mixed state, needs to be liquid within the above-mentioned operating temperature range and at normal pressure or within the adopted pressure* range.

か\る有様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−プロパツール、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゛−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。
Examples of such 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-propertool, water/allyl alcohol, water/2-methoxyethanol, water/isobutanol, water/n-butanol, water/2-butanol, water/furfuryl alcohol, water/n-pentanol, water /2-pentanol,
Water/alcohol mixtures such as water/4-methyl-1-butanol; water/tetrahydrofuran, water/dioxane,
Examples include water/organic solvent mixtures such as water/methyl ethyl ketone.

まだ、沸点が相互に近接している混合物としテハ、エチ
ルベンゼン/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/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lど、あるいは異性体混
合物なども例示され得る。
However, as mixtures whose boiling points are close to each other, TE, ethylbenzene/styrene, p-chloroethylbenzene/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.

更に、これらの混合物は、前記の如き二成分系はかりで
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 even if they are not two-component scales as described above, but multi-component systems 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 粒径44μ以下の酸化スズの粉末73ダを、水5−中に
懸濁させ、これにポリテトラフルオロエチレン(pTy
g)懸濁液を、PTFKが7.3111yになるように
加え、非イオン系界面活性剤(ロームアンドハース社、
商品名トライトンX −1oo)e−滴滴下後、水冷下
で超音波攪拌機を用いて攪拌後、多孔質PTFIC&上
に吸引濾過し、多孔質の酸化スズ薄層を得た。
Example 1 73 d of tin oxide powder with a particle size of 44 μm or less was suspended in water, and polytetrafluoroethylene (pTy) was added to this.
g) Add the suspension so that PTFK is 7.3111y, add a nonionic surfactant (Rohm and Haas,
After dropping (trade name: TRITON

該薄層は、厚さ30μ、多孔率75%、空気透過係数3
.8X10  モル/6Il−騙・crrIHgを有し
、酌゛化スズが5ツ/−含まれていた。
The thin layer has a thickness of 30μ, a porosity of 75%, and an air permeability coefficient of 3.
.. It had 8 x 10 mol/6 Il-CrrIHg and contained 5/- of tin difluoride.

一方、上記と同様の方法で、44μ以下の酸化ニッケル
が7 my/cr/l含まれ、厚さ35μ、多孔率73
チ、空気透過係数3.5X10  モル/crI・mi
!r −cm Hgの薄層を得た。
On the other hand, by the same method as above, nickel oxide of 44 μ or less was contained, 7 my/cr/l was formed, the thickness was 35 μ, and the porosity was 73.
H, air permeability coefficient 3.5×10 mol/crI・mi
! A thin layer of r −cm Hg was obtained.

次に、それぞれの薄層を、イオン交換容量がt45me
q/f、厚さ200μを有するテトラフルオロエチレン
と0F2==OFO(CF2)8coocI(3の共重
合体からなる高分子膜の両面に、多孔質PTFIIC級
が高分子膜の外側になるように積層し、温度160℃、
圧力60Kp/cdの条件で加圧し、多孔p[薄−を高
分子膜面に付着させ、その後、多孔質PTFK膜を取り
除き、それぞれの面に酸化スズ、酸化ニッケルの多孔質
薄層が密着した高分子膜を得た。
Next, each thin layer was coated with an ion exchange capacity of t45me.
q/f, thickness 200μ, and a copolymer of tetrafluoroethylene and 0F2==OFO(CF2)8coocI(3). Laminated, temperature 160℃,
The porous PTFK film was applied to the surface of the polymer membrane by applying pressure at 60 Kp/cd, and then the porous PTFK film was removed, and porous thin layers of tin oxide and nickel oxide were adhered to each surface. A polymer membrane was obtained.

か\る膜を苛性ソーダで加水分解し、純水中90℃で1
6時間処理した後、70℃で24時間乾燥した。得られ
た膜を用いてパーベーパレーションにより水とイソプロ
パツールの混合液(インプロパツール/水= s 2 
/ 1 B 、重量比)を分離した。温歴40℃、透過
側圧力10  tmHgにおいて、得られた水のイソプ
ロパツールに対する分離係数は19.6であり、透過量
は340 f / m”・飢であった。
The film was hydrolyzed with caustic soda, and then heated to 90°C in pure water.
After processing for 6 hours, it was dried at 70°C for 24 hours. Using the obtained membrane, a mixture of water and isopropanol (impropanol/water = s 2
/1B, weight ratio) were separated. At a temperature of 40°C and a pressure on the permeate side of 10 tmHg, the separation coefficient of the obtained water for isopropanol was 19.6, and the permeation amount was 340 f/m''.

実施例2 実施例1において、多孔質酸化スズ薄層の代りに、厚さ
28μ、多孔率78%、空気透過係数4.0X10  
モル/d−i−crnHgの物性を有した酷・化チタン
59 / d含む多孔質薄層を用いた以外は同様にして
高分子膜を作Jli7 した。
Example 2 In Example 1, instead of the porous tin oxide thin layer, a thickness of 28μ, a porosity of 78%, and an air permeability coefficient of 4.0×10
A polymer membrane was prepared in the same manner except that a porous thin layer containing hardened titanium 59/d having physical properties of mol/d-i-crnHg was used.

か\る膜を苛性ソーダ中で加水分解した後、塩距中で官
能基q−cooH型とし、純水中90℃で16時間処理
し、次いで70℃で24時間乾探させた。該膜を用いて
パーベーパレーションにより、水とエタノールの混合液
(エタノール/水=94/6.重量比)を分離した。4
0℃、10  w Hg Ic オいて得られた水のエ
タノールに対する分離体、数は5.23であり、透過量
は5602/靜・丸であった。
After the membrane was hydrolyzed in caustic soda, it was converted into a q-cooH functional group in salt water, treated in pure water at 90°C for 16 hours, and then dried at 70°C for 24 hours. A mixed solution of water and ethanol (ethanol/water = 94/6. weight ratio) was separated by pervaporation using the membrane. 4
The number of separators for ethanol in water obtained by heating at 0° C. and 10 w Hg Ic was 5.23, and the amount of permeation was 5602/silence/maru.

手続補正書防式) 昭和57年 4月り 特許庁長官 島田春樹殿 1、事件の表示 昭和56年特許願第190703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 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 defense form) April 1980 Commissioner of the Japan Patent Office Haruki Shimada1, Indication of the case Patent Application No. 190703 filed in 19822, Name of the invention Method for separating liquid mixtures 3, Person making the amendment Related Patent applicant address: 2-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Name (
004) Asahi Glass Co., Ltd. 4, Agent 6, Number of inventions increased by amendment None 7, Subject of amendment Specification

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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、ガス及び液透過性の多孔質層か少なくともその
片面に形成された高分子膜を用いて、パーベーパレーシ
ョンによっ膜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 membrane separated by pervaporation using a gas- and liquid-permeable porous layer or a polymer membrane formed on at least one side of the porous layer. A method for separating liquid mixtures.
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