JPS60183009A - 高透過性半透性複合膜の製造方法 - Google Patents

高透過性半透性複合膜の製造方法

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JPS60183009A
JPS60183009A JP59035886A JP3588684A JPS60183009A JP S60183009 A JPS60183009 A JP S60183009A JP 59035886 A JP59035886 A JP 59035886A JP 3588684 A JP3588684 A JP 3588684A JP S60183009 A JPS60183009 A JP S60183009A
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JP
Japan
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water
porous support
membrane
composite membrane
semi
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JP59035886A
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English (en)
Inventor
Hideo Fujimaki
藤巻 英夫
Masaru Kurihara
優 栗原
Tadahiro Uemura
忠廣 植村
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/38Polyalkenylalcohols; Polyalkenylesters; Polyalkenylethers; Polyalkenylaldehydes; Polyalkenylketones; Polyalkenylacetals; Polyalkenylketals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D71/381Polyvinylalcohol
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D71/06Organic material
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    • B01D71/383Polyvinylacetates

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】 〔技術分野〕 本発明は、液状混合物の成分を選択透過分離するだめの
半透膜の製造法に関するものであり、特にカン水を脱塩
して淡水化することができ、また染色廃水や、電着塗料
廃水等の公害発生原因である汚水等から、その中に含ま
れる汚染あるいは有効物質を選択的に除去又は回収し、
ひいては廃水のクローズド化に寄与し、更には、半導体
の製造に用いられる超純水の製造に用いることができる
、高透過性半透性複合膜の製造法に関するものである。
〔従来技術〕
従来工業的に利用されている半透膜には、酢酸セルロー
ズから作った非対称膜として、例えば米国特許M3.1
33,132号及び同第3,133.1’37号等に記
載されたロブ型の膜がある。
しかし、この膜は、耐加水分解性、耐微生物性、耐薬品
性などに問題があり、特に、透過性を向上しようとする
と耐圧性、耐久性を兼ねそなえた膜が製造できず、一部
使用されているが広範囲の用途に実用化されるに至って
いない。これらの酢酸セルローズ非対称膜の欠点をなく
した新しい素材に対する研究は米国、日本を中心に盛ん
に行なわれているが、芳香族ポリアミド、ポリアミドヒ
ドラジド(米国特許第3,567.632号)、ポリア
ミド酸(特公昭50−121168号)、架橋ポリアミ
ド酸(特公昭52−152879号)、ポリイミダゾピ
ロロン、ポリスルホンアミド、ポリベンズイミダゾール
、ポリベンズイミダシロン、ポリアリーレン〕キシドな
ど、その一部の欠点を改良する素材は得られているもの
の、選択分離性又は透過性等の面では酢酸セルローズ膜
より劣っている。
一方、ロブ型とは型を異にする半透膜として多孔性支持
体上に実質的に膜性能を司どる活性層を被覆した複合膜
が開・発されCいる。複合膜においては、活性層と多孔
性支持体をそれぞれの用途に最適な素材を選ぶことが可
能となり製膜技術の自由度が増づ。また常時湿潤状態で
保存しなければならないロブ型膜とは異なり乾燥状態C
の保存が可能であるなどの利点がある。
一方、これらの複合膜には多孔性支持体上に直接活性層
を被覆した型のものと、多孔性支持体上にグル化層を介
しで活性層を被覆した型のものどの2種類がある。前者
の具体例は米国特許第3゜744.642@、同第3,
926,798号、特開昭55−147106号、特開
昭53−14046号などがあり、この型の複合膜は高
透過性を実現しようとすると、活性層を非常に薄く塗る
ため、多孔性支持体のきず、あるいは異物などによって
欠点を生じやすく、一般にその工業的生産において、安
定に再現性よく高性能膜を得るのが困難と言われている
。後者の具体例としては、特開昭49−133282号
、特公昭55−49524号、特公昭55−38164
号などが知られている。これらの半透膜の特徴は、前述
のゲル化層を設けない複合膜で問題どなった工業生産塵
の製膜の困難性は解消されるものの、活性層の厚さが高
々100人であることにより、実際に高圧下で逆浸透処
理に供する場合に、その薄さゆえに、耐久性に問題が生
じることが多い。
C本発明の目的〕 本発明者らは、かかる従来技術の欠点に鑑み、活性層の
厚みを薄くすることなく、高透過性及び耐久性の優れた
半透性複合膜を得ることを目的として鋭意努力した結果
、本発明に到達したものである。
〔本発明の構成〕
すなわら、本発明の上開口Oνは、 多孔性支持体の上に、 ■ポリビニルアルコール及び/又はポリ酢酸ビニル部分
ケン化物、 ◎水溶性多価アルコール、 ■不溶化触媒 を主成分として含有する水及び/又は低級アルコール溶
液を塗布し、架橋反応を行ない不溶性の薄膜層を形成4
′ることを特徴と4′る高透過性半透性複合膜の製造方
法、 によって達成される。
本発明において、多孔性支持体とは実質的には分離性能
を右さない層で、実質的に分離性能を右づる薄膜に強度
を与えるために用いられるものであり、均一な微細な孔
あるいは8面からもう一方の面まで徐々に大きな微細な
孔をもっていて、その微細孔の大きさはその片面の表面
が約100〜1000人であるような構造の支持体が好
ましい。
上記の多孔性支持体は、ミリポアフィルタ(VSWP)
や東洋ろ紙(UKlo)のような各種市販材料から選択
りることもできるが、通常は゛オフィス・オブ・セイリ
ーン・つA−ター・リサーチ・ノ7ンド・ディベロップ
メント・プログレス・レポート” No 、359 (
1968)に記載されていた方法に従って製造できる。
その素材にはポリスルホンや酢酸セルローズ、硝M ヒ
ルローズやポリ塩化ビニル等のホモポリマーあるいはブ
レンドしたものが通常使用され、例えばポリスルホンの
ジメチルホルムアミド(DMに)溶液を密に織ったテト
ロン布又は不織布の上に一定の序さに注型し、それをド
デシル硫酸ソーダ0.581%及びD M F 2重量
%含む水溶液中で湿式凝固させることによって、表面の
大部分が直径″数百オングストローム以下の微細な孔を
有した多孔性支持体が得られる。
本発明において、ポリビニルアルコール及び/又はポリ
酢酸ビニル部分ケン化物は、水及び/又は低級アルコー
ルへの溶解性や多孔性支持体への漏れ性を考慮づるとポ
リビニルアルコールやポリ酢酸ビニル部分ケン化物でケ
ン化度が約70モル%以上のものを用いることが望まし
い、。またポリビニルアルコールの重合度は特に制限さ
れるものではなく、多孔性支持体上に被覆を形成りる時
の粘性が1〜100センチボイズ(ブルックフィールド
型粘度it >の範囲のものが適している。
本発明でいう水溶性多価アルコールとは水酸基を2個以
上右し、かつ水溶性であるモノマ、オリゴマ及びポリマ
を総称し、例えば後述する一般式(2)で示されるもの
や、環状のイノシトールや、炭水化物の単糖類、小糖類
、多糖類やポリエチレングリコールなどから選ぶことか
できる。
C)(2−01( (CI−1−011) n (2) C112−OH 上式中nはO〜4であり、この水溶性多価アルコールは
組成物に単独、又は2種以上共存しても差支えない。こ
れらの中では一般式(2)のn=4のソルビトール、ま
たはイノシトニルが選択分離性、透過性の良好な膜を与
えるので好ましい。
本発明において、不溶化触媒とはis、リン酸、m11
等の無機酸及びP−トルエンスルボン酸等の有llI酸
等が用いられる。
本発明の高透過性半透性複合膜は多孔性支持体の上にポ
リビニルアルコール及び/又はポリ酢酸ビニル部分ケン
ん化物及び水溶性多価アルコール及び不溶化触媒を主成
分として含有する水及び又は低級アルコール溶液(IX
下総称して組成物と略称する。)を塗布し、ついで架橋
反応を行ない不溶性の薄膜層を形成することによって得
られる。
本発明の高透過性複合半透膜を得る組成物の各成分の濃
度はポリ酢酸ビニル部分ケン化物及び/又はポリビニル
アルコールが0.01〜3重量%、好ましくは0.05
〜2重母%であり、水溶性多価アルコールが0.5〜1
0iaffi部、好ましくは1〜5重量%であり、また
不溶化触媒が0.05〜10重量%、好ましくは0.1
〜5重量%加えられる。さらに、組成物が多孔性支持体
表面に濡れ性を向上させ、均一に付着させるために界面
活性剤を加えると効果があり、中でもアニオン系の界面
活性剤が好ましい。界面活性剤としては0゜01〜2重
量%で場合によっては除いても差支えない。これらの組
成物には多孔性支持体を劣化させない水溶性有機溶剤を
加えてもよい。
多孔性支持体へ組成物の被覆には公知の塗布手段いずれ
も適用可能であり、例えば、多孔性支持体の上に組成物
をコーティングする方法、多孔性支持体を組成物に浸潤
層る方法などがあげられる。
これらのうち、組成物をコーティングづる方法は多孔性
支持体の片面に均一に被覆され、また作業性も好ましい
。多孔性支持体を組成物に浸漬する方法で行なう場合に
は予め多孔性支持体の他の片面に組成物がイリ着しない
ような手段をとることが望ましい。この場合には余分な
組成物を除去づるための液切り工程を設けるのが好まし
い。液切りの方法としては例えば膜面を垂直方向に保持
して自然流化させる方法等がある。
被覆した多孔性支持体は加熱乾燥器等を用いて、通常5
0℃〜150℃の範囲、時間はその方法つまり熱の導入
法又は乾燥器の形式によって、乾燥速度が異なるので、
それらに合せて1〜60分間の範囲で選択する。この熱
処理によって組成分は不溶化し、多孔性支持体上にl膜
を形成する。
このようにして得られた高透過性複合半透膜はこのまま
でも使用できるが、後処理どして膜中に残存する不溶化
触媒の無機酸、右mWの洗浄及び反応で生成した酸性基
中和等のためアルカリ性の水溶液中に浸漬し、続いて水
洗した後使用することも可能である。このようにして得
られた高透過性半透性複合膜はこのままでも使用できる
が、半透性複合膜の活性層の表面は保護ポリマフィルム
で被覆づることができ、保護フィルムを被覆することは
実用上望ましい。活性層表面上への保護フィルムの被覆
は乾燥した半透性複合膜の表面を保護フィルムでのポリ
マ溶液で塗布した後、乾燥することによって行なわれる
。このようなポリマの例としては、たとえばポリビニル
アルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、
あるいはポリアクリルアミドのような水溶性ポリマが挙
げられ、中でもポリビニルアルコールが好ましい。
これらのポリマは一般に0.5−101量%の水溶液と
して使用されるのが好ましい。また、その被覆方法は浸
漬法だけに限定されるものではなく、噴霧法やハケ塗布
した半透性複合膜を熱風乾燥機中で乾燥する。その乾燥
茶イ′4は一般に60〜120℃の範囲の温度で2〜1
0分間乾燥するのが良好である。
〔本発明の効果〕
本発明の高透過性複合半透膜は、液状の混合物の成分を
透過分離するだめの製造に関づるものであり、特に用途
としてカン水を脱燻し″(淡水化′することができる。
更には、半導体の製造で予信に使用される超純水の製造
に用いられる。
主成分として水溶性多価アルコールを加えない、従来カ
ラ知うレ(’ イル方法(1:(17tl IIFi 
b ’l 95982号)では低圧にJ3ける水通過速
度が極めて低く、低圧C高゛透過性速度を(qることが
困難であったが、本発明においては主成分どして水溶性
多価アルコールを加えることによって、その透過性能が
飛躍的に向上した。この複合半透膜は低圧で高透過性能
を示し、耐塩素性に優れているばかりでなく、機械的強
度、耐熱性にも優れている。また、低沸点あるいは高価
な有機溶剤を用いないのでお製造工程におい−C有害な
溶剤蒸気が発生しない。
また、熱処理温度等を厳格にコン1−1]−ルづる必要
もなく、容易に高透過性半透性複合膜を製造することか
できるものである。
次の実施例において、選択分離性能として、硫酸マグネ
シウムの排除率は電気伝導度の測定による通常の手段に
よって決定された。また、透過性能として、水通過速度
は単位面積、単位時間当りの水の透過量で決定した。
参考例1 多孔性支持体の製造: タテ30CIl11ヨコ20CI+の大きさのポリエス
テル繊維からなるタフタ(タテ糸、ヨコ糸とも150デ
ニールのマルチフィラメント糸、密度タテ90本/イン
チ、ヨコ67本/インチ、厚さ160μ)をガラス板上
に固定し、その上にポリスルホン(ニ)−XAン・カー
バイド社製のUdelP =3500 )の’I 6 
U FB%ジメチル11\ルムアミド(DMF)溶液を
200μの厚みで室温く20℃)でキせストし、直ちに
純水中に浸漬して5分間放置づることによつ−C,繊維
補強ポリスルiトン支持体く以上F R−P S支持体
と略?l)を作成づる。このようにし’C4E1られた
F R−PS支持体く厚さ210−215μ)の純水透
過係数は、圧力tkq/d1淘度25゛Cで測定しU、
0.005−・0.01g 7(y−sea−atmで
あった。
比較例1 ポリビニルアルコールく日本合成化学二「−業株式会社
製、K l−1−20、クン化僚78,5〜81゜5モ
ル%)0.2重曜%、硫v3重量%を加えた水溶液を参
考例1に記載したポリスルボン支持体の上面に注ぎ2分
間含浸ざけ、室温で1分間垂直 ′に保持して液切りを
行ない、その後そのままの状態で熱風乾燥器に入れ、1
20℃、10分間熱処理を行なった。このようにして得
られた高透過性複合半透膜を0.2重量%硫酸マグネシ
ウム水溶液、圧力20に’t/cd、 ’/Qa 25
℃の条件下で逆浸透試験を行なったところ、24時間後
に水通過速度は0.1m’/m2・日、硫酸マグネシュ
ウムの排除率は95.5%であった。極めて透過水量が
少ない。
実施例1 ポリビニルアルコール(D本合成化学工業株式会社製の
K H−20、ケン化度78.5〜81゜5℃ル%>0
.2iuli%、イノシ+−−ル3mm%、硫酸3重M
%を加えた組成物を参考例1に記載したポリスルホン支
持体の上面に注ぎ、2分間含浸さU、室温で1分間垂直
に保持した後、そのままの状態で熱風乾燥器に入れ、1
20℃、10分間乾燥を行なった。このようにし−τ得
られた高透過性複合半透膜に0.2重量%硫酸マグネシ
ウム水溶液、圧力20kg/c&、温度25°Cの条件
で逆浸透試験を行なったところ、24時間後に透過速度
は1.1TI+’/−・日、硫酸マグネシウムの排除率
は99.5%であった。引き続き10−0時間の連続運
転を行なったが、膜性能低下は認められなかった。
実施例2 実施例1で15ノた^透過性複合半透膜をP l−16
、塩素濃度(塩素濃度測定はJIS K0101法によ
る)100ppmの水溶液に31]間浸漬し、浸漬前後
の逆浸透性能を実施例1の条(’4で評価した。
浸漬前の複合半透膜の水透過速度は’I 、 I Tl
1i/T112・日、硫酸マグネシウムの排除率は99
.3%であり、浸漬後は水透過速度は1.1tn’/l
n2・日、排除率は99.2%であり、極めて耐塩素性
に優れていた。
実施例3 ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製の
GM−14−L、ケン化度86.5〜89モル%)0.
3重量%、ソルビトール2重量%、イノシトール2重量
%、硫酸3重量%を加えた水溶液を参考例1に記載した
ポリスルホン支持体上面に注ぎ、1分間含浸させ、室温
で1分間垂直に吊して保持した後そのままの状態で熱風
乾燥器に入れ、130℃、5分間乾燥を行なった。この
ようにして得られた複合半透膜を実施例1の逆浸透条件
で評価した。水透過速度は1.2m’/m2・日、排除
率は98.0%であった。さらに引き続き、塩素濃度6
 ppm 、P l−16に保ち、100時間に連続運
転を行なったが、膜性能低下は認められなかった。
特許出願人 東 し 株 式 会 社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (リ 多孔性支持体の上に、 ■ポリビニルアルコール及び/又はポリ酢酸ビニル部分
    ケン化物、 ◎水溶性多価アルコール、 ■不溶化触媒 を主成分どして含有する水及び/又は低級アルコール溶
    液を塗布し、架橋反応を行ない不溶性の薄膜層を形成す
    ることを特徴とする高透過性半透性複合膜の製造方法。
JP59035886A 1984-02-29 1984-02-29 高透過性半透性複合膜の製造方法 Pending JPS60183009A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0274387A2 (en) * 1987-01-08 1988-07-13 Filmtec Corporation Alkali resistant hyperfiltration membrane
KR100239137B1 (ko) * 1997-05-17 2000-01-15 김충섭 복합막 형태의 나노필터 분리막의 제조방법

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