JPS59203611A - ポリ四フツ化エチレン多孔膜の塩類透過性増大方法 - Google Patents

ポリ四フツ化エチレン多孔膜の塩類透過性増大方法

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JPS59203611A
JPS59203611A JP7704583A JP7704583A JPS59203611A JP S59203611 A JPS59203611 A JP S59203611A JP 7704583 A JP7704583 A JP 7704583A JP 7704583 A JP7704583 A JP 7704583A JP S59203611 A JPS59203611 A JP S59203611A
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membrane
ptfe
porous membrane
pyridine
treatment
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JP7704583A
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JPS6144525B2 (ja
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Toshio Masuoka
増岡 登志夫
Mitsuo Ataka
光雄 安宅
Masao Suda
須田 昌男
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/125In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
    • B01D69/127In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction using electrical discharge or plasma-polymerisation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、疎水性多孔膜の塩類透過性増大方法、より
詳しくは、ポリ四フッ化エチレン(以下PTFEと略す
)多孔膜にプラズマ重合法による表面処理を施すことに
より該膜の塩類透過性を増大させる方法に関するもので
ある。
PTFEは、化学的に安定で、耐酸性、耐アルカリ1生
、耐有機溶媒性、耐熱性にすぐれるため、その多孔性)
摸は種々の条件下での酸分ハIFに用いられる。膜分離
を効率的に実施するには、一般に、:11止すべき物質
の膜透過をできる限り抑制rるとともに、透過させる物
質は可能な限りじん速に膜透過させることが望ましい。
従って、孔径、1摸厚などをぐえすに。
透過性を増大さぜる技術が必要となる。
ところで、減圧した気体中でグロー放電を起こすことに
より、該気体分子、またはその分解生成物を化学的に活
性化し、■合させるプラズマ重合法がある。この気体中
に、適当な基体たとえばP T F E多孔膜を入れて
おくと、基体上に重合物を析出させることができる。プ
ラズマ重合法は。
簡単な操作で、かつ穏和な条件下で基体を処理・修飾す
る方法であり、その利点はよく知られている。
本発明者らは、気体としてピリジンを用い、一般に行わ
れるより低い圧力下でそのプラズマ重合物をゆっくり析
出させて表面処理したP T F E多孔膜の塩類透過
性が未処理PTFE多孔膜に比べ増大していることを見
出し、その知見に基づいてこの発明を完成するに至った
。従来、PTFE膜表面に、ピリジンをプラズマ重合さ
せることによって親水化する方法は知られていた(例え
ば、特開昭55−131026号公報参照)が、単に接
着性の改善などを目的としたものであり、適度の処理に
よってイオン透過性が増加することは知られていない。
すなわち、この発明は、ポリ四フッ化エチレン多孔膜を
、  0.01−0.02 Torrのピリジン雰囲気
において開孔率が最初の1096になる時間以内でグロ
ー放電処理し、その表面上にプラズマ重合層を形成させ
ることを特徴とするポリ四ツ、ツ化エチレン多孔膜の塩
類透過性増大方法である。
透過の対象となる塩類は、金属のハロゲン化物。
金属硫酸塩、硝酸塩、その地回でもよい。
この発明の方法を実施するには、処理中の反応管内圧力
が0.01〜0.02 Torrであることが望ましい
。ピリジンの圧力が0.02 Torr以上であると。
恐ら(活性種同志の反応が早く進みすぎる結果。
顕著な塩類透過性の増大は起こらない。0.01Tor
r以下の圧力は、プラズマ状態を不安定化させるので好
ましくない。処理中に上記範囲の圧力を実現するには、
プラズマを発生させる前の圧力を例えば0.02〜0.
05 Torrにするとよい。これらは。
通常プラズマ処理に用いられる圧力よりもかなり低い設
定である。
塩類透過速度は、プラズマ処理によるPTFE膜表面の
改質に伴い急激に増大する。しかし処理が進行してプラ
ズマ重合層が厚(なりすぎると開孔率が減少し、塩類透
過速度は徐々に低下する。
従って本発明の目的には最初の1096以上の開孔率が
維持されていることが望ましい。
以丁、添付図面に基づいてこの発明の構成をさらに詳細
に説明する。第1図は2本発明を実施するのに好適な装
置の1例を示す断面図および斜視図であって、ガラス製
の反応管1は排気系(図示せず)に接続されており、 
10 ” Torr程度まで排気することができる。こ
の例の反応管1は内径45rrmの円面状ガラスで構成
されている。反応管1には。
モノマー気体を供給するための管2が設けられており、
この管は、流量調節器を介して、気体供給源、すなわち
精製したピリジンを入れた容器(図示せず)に接続する
。ピリジン蒸気は気体供給管2からnif記反応管に供
給される。反応管の一部の外側にはコイル3が巻きつけ
られている。
プラズマ重合処理を行うには、このコイルをラジオ波(
13,54MHz )の電源に接続し、電力を供給する
。反応管内の気体圧力は前もって前記流量調節器を用い
て望ましい範囲、すなわちこの例においては0.02〜
0.05 Torrに調節する。気体中でグロー放電が
起こると、気体は電離して低温プラズマの状態になり9
分子同志の衝突によりピリジンは分解して化学的に活性
な多種類のラジカルが多数生成し、それらは褐色の重合
物として析出する。なお、グロー放電を起こさせるには
2図に示したコイルを用いる方法のほかに1反応管内部
に2つの電極を設け、その間に交流電圧を印加する方法
がある。
反応管内には、アルミニウム板製の基体支持台4が設置
されている。第1図(b)に示されるとおり。
支持台4の断面は半円形で、その円の中心は反応管壁の
断面の円の中心と一致し1円の半径は19皿である。こ
こに、この形に沿うようにPTFE多孔膜を固定後、前
記プラズマ重合処理を行うと。
PTFE膜表面に次第に重合物薄膜が堆積する。
なお、このような同心円状の支持台を作った理由は2円
筒管内のプラズマ密度は中心軸のまわりに対称的に分布
するので、該形態の支持台上での処理が、均一な薄膜形
成に有利であると考えたからである。支持台4は、スラ
イドガラス5の上に乗せて使用する。
この発明は以上のような方法であり、それを用いること
によって、PTFE多孔膜の構造を損わずに、そのイオ
ン透過性だけを増大させることができる。
実施例1゜ ピリジン蒸気の流量0.041STP  crn3/m
in。
ピリジン蒸気圧0.03 Torr 、供給電力10W
の条件を採用し、基体として、住友電工製のフルオロポ
アF、P−010膜(公称孔径0.1μm)を用い2本
発明の方法で、その片側だけに処理を行った。第2図に
重合処理時間と基体重量の増加(1cm2当り)の関係
を調べた結果を示す。時間とともに基体重量は直線的に
増加し2重合物源1疾が序々に形成されたことを示して
いる。
重合物の堆積とともに白色だった基体表面は褐色になり
、また強い疎水性だった表面が親水化して水をはじかな
いようになる。堆積物は強固にPTFE膜表面に接着し
ており、30°Cの水中に10日間浸漬しても、また粘
着テープによるいわゆる剥離試験を数回くり返しても、
剥離しなかった。
処理時間が180分間以上になると剥離性は変わらなか
ったが、基体がカールするようになり、無理に広げると
、薄膜に亀裂が生じる傾向が見られた。
処理膜を走査型電子顕微鏡で観察すると、未処理PTF
E膜にあった多数の孔が次第にプラズマ重合生成物で埋
められていき、約100分後に9表面の開孔率は、最初
の約1096にな12190分処理で。
開孔部はほぼ消失することが分った。顕微鏡写真の例を
第3図および第4図に示す。第3図は膜表面の写真で、
(a)は未処理膜、(b)は20分処理膜、(C)は1
00分処理膜、(d)は190分処理膜を示す。第4図
は膜断面の写真で、(a)は20分処理膜、(b)は1
00分処理膜、(C)は190分処理膜である。190
分処理した膜の断面写真(第4図(d))からは、生成
物のち密な薄膜が約1,8μmの厚さで均一に形成され
ていることが明らかであった。また、PTFE基体自身
の多孔構造や膜厚には、どの処理時間においても、変化
は認められなかった。マイクロメーターによる測定(こ
よっても、±1;rrnの範囲内で、未処理膜と処理膜
の膜厚は同一であった。
実施例2 処理時間の異なる各種の膜を、実施例1の条件で作製後
透析セルに装着し、膜の片側に100 mzの0.5モ
ル/kgの塩化ナトリウム水溶液、他の側に等証の蒸留
水を入れ、蒸留水側の電気伝導度の増加速度を測定して
得られた膜透過率を、第5図に示す。測定は30″Cの
恒温水中で行い2両側の液は磁気撹拌機で約50Orp
mで撹拌した。膜透過率は。
膜面積1cm2当り2時間1s当りに透過した塩化す)
IJウム量を、膜の両側の濃度差で除して求めた。
第5図によると、プラズマ重合処理時間の増加とともに
、未処理膜のイオンの透過性は急激に増加し、 30−
70分処理で極大値をとった後、再び減少して、190
分処理では未処理膜と変わらなくなっている。
前述のように、PTFE膜の膜厚自身はプラズマ重合処
理中変化しないし、その重量も第2図に示すように単調
に増加するのみであるから、イオン透過性の増大は、プ
ラズマの影響によって基体膜の膜厚が減少したためでは
ない。また電子顕微鏡写真から知られるように、PTF
E膜の4メ1造が変化または破壊したためでもない。疎
水性のP TFE膜表面が、プラズマ重合処理により親
水化したことが、イオン透過性増大をもたらしたもので
あると考えられる。しかし、処理がその効果を発押する
には最適の処理111間があり、それを越える処理は、
かえってイオン透過性を減少さぜ、また基体膜をカール
させる。適度の処理は、1棟水性PTFE膜へイオンを
取り込む速度を上げるのに寄与するが、処理が長すぎる
と、ち密な薄膜が生成して。
イオン透過を阻害するのであろう。
実施例3゜ 実施例1と同じプラズマ処理条件を採用し、基体として
70ロボアF P −100膜(公称孔径1,0μm)
を用い、40分間処理を行った。処理膜を用いて塩化ナ
トリウム、硫漬湖、または塩化ニッケルの0.3モル/
kg 水溶液を30゛Cで透過させた。
処理膜の塩透過速度は、未処理膜に比べて各々2.7倍
、1.3倍、1,1倍となりいずれも著しく増大してい
た。
【図面の簡単な説明】
第1図は9本発明を実施するのに好適な装置の1例で、
(a)はその断面図、(b)はその一部の斜視図である
。 図中、1は反応管、2は気体供給管、3はコイル、4は
基体支持台、5はスライドガラス、6は排気系を接続す
る方向、7は気体を供給する方向を示す。 第2図は9重合処理時間と基体重量の増加の関係を示す
グラフである。 第31(イ)は、膜表面の走査型電子顕微鏡写真で2(
a)は未処F−110,(b)は20分処理膜、(C)
は100分処理膜、(d)は190分処理膜を示す。 第4図は、膜断面の走査型電子顕If1.鏡写真で。 (a)は20分処理J摸、(b)は100分処理膜、 
(C)は190分処理膜を示す。 第5図は、重合処理時間と塩化す) IJウム透過率の
関係を示すグラフである。 特許出願人 工業技術院長 川田裕部 第2図 111合処理n;;j川(分A 第3図 CD−) 第3図 (lO) 第3図 CC) 第3図 cd、+ 第4図 (α) 第4図 (1)) 第4図 (C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ポリ四フッ化エチレン多孔膜を、0.01〜0、0
    2 Torrのピリジン雰囲気において開孔率が最初の
    10%になる時間以内でグロー放電処理し、その表面上
    にプラズマ重合層を形成させることを特徴とするポリ四
    フッ化エチレン多孔膜の塩類透過性増大方法
JP7704583A 1983-04-30 1983-04-30 ポリ四フツ化エチレン多孔膜の塩類透過性増大方法 Granted JPS59203611A (ja)

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