JPS61245803A - イオン交換膜の処理方法 - Google Patents
イオン交換膜の処理方法Info
- Publication number
- JPS61245803A JPS61245803A JP60085448A JP8544885A JPS61245803A JP S61245803 A JPS61245803 A JP S61245803A JP 60085448 A JP60085448 A JP 60085448A JP 8544885 A JP8544885 A JP 8544885A JP S61245803 A JPS61245803 A JP S61245803A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion exchange
- exchange membrane
- aromatic vinyl
- vinyl monomer
- monomer
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、イオン交換膜の所定の部分に高電気抵抗性を
付与するための新規な方法に関する。
付与するための新規な方法に関する。
［従来の技術］
陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを室枠を介して交互
に配列して締付け、複数の室を形成し、その両端に電極
を配置した、いわゆるフィルタープレス型電気透析装置
には、各室内に液の給排を行うための連通孔を設ける。
に配列して締付け、複数の室を形成し、その両端に電極
を配置した、いわゆるフィルタープレス型電気透析装置
には、各室内に液の給排を行うための連通孔を設ける。
このような電気透析装置においては、通電部に流れる電
流の連通孔への漏洩を防止するため、その閏の電気抵抗
を高く保つように設計されている。したがって、上記の
通電部と連通孔との間に電位差が生じ、夫々の液に接触
する締付は部のイオン交換膜を通って電流が流れるよう
になる。しかしながら、この電流が一定限度を超えると
、特に上記締付部に位置する陰イオン交換膜にアルカリ
スケールが発生したり、膜が変質してもろくなる、いわ
ゆる「やけ」の現象が生じてイオン交換膜の寿命を極端
に低下させる。このような「やけ」を防止するための方
法として、従来より、イオン交換膜の上記締付部に位置
する部分に高電気抵抗性を付与する方法が知られている
。例えば、イオン交換膜に高電気抵抗性を有するゴム、
プラスチック等のエマルジョンを含浸させる方法、或い
は特公昭４３−１８５９号に記載されているようにスチ
レン、ビニルクロライド、アクリロニトリルなどのモノ
マーをイオン交換膜に含浸させた後、該モノマーを重合
する方法が代表的な方法である。
流の連通孔への漏洩を防止するため、その閏の電気抵抗
を高く保つように設計されている。したがって、上記の
通電部と連通孔との間に電位差が生じ、夫々の液に接触
する締付は部のイオン交換膜を通って電流が流れるよう
になる。しかしながら、この電流が一定限度を超えると
、特に上記締付部に位置する陰イオン交換膜にアルカリ
スケールが発生したり、膜が変質してもろくなる、いわ
ゆる「やけ」の現象が生じてイオン交換膜の寿命を極端
に低下させる。このような「やけ」を防止するための方
法として、従来より、イオン交換膜の上記締付部に位置
する部分に高電気抵抗性を付与する方法が知られている
。例えば、イオン交換膜に高電気抵抗性を有するゴム、
プラスチック等のエマルジョンを含浸させる方法、或い
は特公昭４３−１８５９号に記載されているようにスチ
レン、ビニルクロライド、アクリロニトリルなどのモノ
マーをイオン交換膜に含浸させた後、該モノマーを重合
する方法が代表的な方法である。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、上記したエマルジョンを含浸する方法は
、イオン交換膜に対する含浸速度が極めて遅く、内部ま
で均一に電気抵抗を付与することができない、即ち、上
記方法によって付与されるイオン交換膜の電気抵抗は高
々２５Ω・ｃｊ程度であり、前記透析装置の対数が５０
０対以上の大型の装置では通電部と連通孔との間の電位
差が大きくなり「やけ」の現象を防止することができな
い。
、イオン交換膜に対する含浸速度が極めて遅く、内部ま
で均一に電気抵抗を付与することができない、即ち、上
記方法によって付与されるイオン交換膜の電気抵抗は高
々２５Ω・ｃｊ程度であり、前記透析装置の対数が５０
０対以上の大型の装置では通電部と連通孔との間の電位
差が大きくなり「やけ」の現象を防止することができな
い。
また、この方法で電気抵抗を数百Ωｃ”以上に上げよう
とすると、処理部分と未処理部分との境界部に皺ができ
イオン交換膜の破損の原因となる。また、上記したモノ
マーをイオン交換膜に含浸する方法において、該モノマ
ーはアルコール、ジメチルホルムアミド等の有機溶剤で
希釈して使用されるが、この方法によれば、イオン交換
膜への含浸速度は速いものの有機溶剤によるイオン交換
膜の膨潤、収縮が大きい。そのため、上記イオン交換膜
の処理部分と未処理部分との境界部に皺ができ易く、機
械的強度が低下するという問題を有する。
とすると、処理部分と未処理部分との境界部に皺ができ
イオン交換膜の破損の原因となる。また、上記したモノ
マーをイオン交換膜に含浸する方法において、該モノマ
ーはアルコール、ジメチルホルムアミド等の有機溶剤で
希釈して使用されるが、この方法によれば、イオン交換
膜への含浸速度は速いものの有機溶剤によるイオン交換
膜の膨潤、収縮が大きい。そのため、上記イオン交換膜
の処理部分と未処理部分との境界部に皺ができ易く、機
械的強度が低下するという問題を有する。
また、高電気抵抗性を付与するためには、比較的高濃度
のモノマー溶液を使用する必要があり、上記問題を助長
していた。
のモノマー溶液を使用する必要があり、上記問題を助長
していた。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上記した問題に鑑み成されたもので、イオン
交換膜の処理用モノマーとして特定のモノマーの水溶液
を使用することにより、該イオン交換膜の処理部分と未
処理部分との境界部における皺の発生による機械的強度
の低下を防止し、しかも高電気抵抗性を付与することを
可能としたイオン交換膜の処理方法を提供する。
交換膜の処理用モノマーとして特定のモノマーの水溶液
を使用することにより、該イオン交換膜の処理部分と未
処理部分との境界部における皺の発生による機械的強度
の低下を防止し、しかも高電気抵抗性を付与することを
可能としたイオン交換膜の処理方法を提供する。
本発明はイオン交換膜に、該イオン交換膜のイオン交換
基に対して反対の電荷を有するイオン交換基を持つ芳香
族系ビニルモノマー（以下、芳香族系ビニルモノマーと
もいう）の水溶液を含浸させた後、該芳香族系ビニルモ
ノマーを重合することを特徴とするイオン交換膜の処理
方法である。
基に対して反対の電荷を有するイオン交換基を持つ芳香
族系ビニルモノマー（以下、芳香族系ビニルモノマーと
もいう）の水溶液を含浸させた後、該芳香族系ビニルモ
ノマーを重合することを特徴とするイオン交換膜の処理
方法である。
本発明において、イオン交換膜は特に限定されるもので
はなく、公知のイオン交換膜が特に制限なく対象とされ
る。そのうち、特に前記した「やけ」の問題が大きい陰
イオン交換膜について有効である。
はなく、公知のイオン交換膜が特に制限なく対象とされ
る。そのうち、特に前記した「やけ」の問題が大きい陰
イオン交換膜について有効である。
本発明において、芳香族系ビニルモノマーは、水に対す
る溶解度が１０ｍｇ／ｌ、を以上、好ましくは５０ ｖ
ａｇ／ ？％以上で、且つ前記イオン交換膜のイオン交
換基に対して反対の電荷を有するイオン交換基を持つも
のであればよい０例えば、陰イオン交換膜に対しては、
スルホン酸基、カルボン酸基、水酸基、ホスホン酸基、
イミノ酢酸基等のイオン交換基を有する芳香族系ビニル
モノマーが挙げられる。上記イオン交換基はナトリウム
又はカリウム塩のものが水への溶解度が高く好ましい、
上記の芳香族系ビニルモノマーを更に具体的に示せばび
これらの塩が好適である。これらの芳香族系ビニルモノ
マーのうちスチレンスルホン酸又はその塩が、イオン交
換膜への含浸速度が速く特に好ましい。
る溶解度が１０ｍｇ／ｌ、を以上、好ましくは５０ ｖ
ａｇ／ ？％以上で、且つ前記イオン交換膜のイオン交
換基に対して反対の電荷を有するイオン交換基を持つも
のであればよい０例えば、陰イオン交換膜に対しては、
スルホン酸基、カルボン酸基、水酸基、ホスホン酸基、
イミノ酢酸基等のイオン交換基を有する芳香族系ビニル
モノマーが挙げられる。上記イオン交換基はナトリウム
又はカリウム塩のものが水への溶解度が高く好ましい、
上記の芳香族系ビニルモノマーを更に具体的に示せばび
これらの塩が好適である。これらの芳香族系ビニルモノ
マーのうちスチレンスルホン酸又はその塩が、イオン交
換膜への含浸速度が速く特に好ましい。
前記した芳香族系ビニルモノマーは、水に溶解して水溶
液の状態でイオン交換膜に含浸させる。
液の状態でイオン交換膜に含浸させる。
この場合、芳香族系ビニルモノマーの濃度はイオン交換
膜に付与する電気抵抗性の都合により異なり一概に限定
されないが、一般に５０〜１１００００ｐｐ、好ましく
は１００〜３０００ ｐｐｍが適当である。含浸方法は
、上記水溶液とイオン交換膜の処理しようとする部分と
を接触させる方法がすべて採用される０例えば、イオン
交換膜を前記水溶液に浸漬する方法、該水溶液をイオン
交換膜に塗布又はスプレーする方法等が代表的である。
膜に付与する電気抵抗性の都合により異なり一概に限定
されないが、一般に５０〜１１００００ｐｐ、好ましく
は１００〜３０００ ｐｐｍが適当である。含浸方法は
、上記水溶液とイオン交換膜の処理しようとする部分と
を接触させる方法がすべて採用される０例えば、イオン
交換膜を前記水溶液に浸漬する方法、該水溶液をイオン
交換膜に塗布又はスプレーする方法等が代表的である。
芳香族系ビニルモノマーの水溶液とイオン交換膜との接
触時間は、該水溶液中のモノマーの濃度などにより多少
の差があるが、一般に３０分以上、好ましくは６０〜４
００分である。また、温度は１０〜６０℃が好ましい。
触時間は、該水溶液中のモノマーの濃度などにより多少
の差があるが、一般に３０分以上、好ましくは６０〜４
００分である。また、温度は１０〜６０℃が好ましい。
本発明において、上記芳香族系ビニルモノマーに、更に
他のモノマー、架橋剤等を併用することは、本発明の効
果を阻害しない範囲内で実施できる。上記した他のモノ
マーとしては、アクリルニトリル、スチレン、ビニルク
ロライド、アクリ酸メタアクリル酸メチル、ビニルピリ
ジン等が、また架橋剤としては、ジビニルベンゼン、エ
チレングリコールジメチルメタクリレート等が挙げられ
る。特に架橋剤の併用は、イオン交換膜の耐熱性強度等
を向上することができ好ましい。
他のモノマー、架橋剤等を併用することは、本発明の効
果を阻害しない範囲内で実施できる。上記した他のモノ
マーとしては、アクリルニトリル、スチレン、ビニルク
ロライド、アクリ酸メタアクリル酸メチル、ビニルピリ
ジン等が、また架橋剤としては、ジビニルベンゼン、エ
チレングリコールジメチルメタクリレート等が挙げられ
る。特に架橋剤の併用は、イオン交換膜の耐熱性強度等
を向上することができ好ましい。
本発明は芳香族系ビニルモノマーをイオン交換膜に含浸
後、重合することにより、該イオン交換膜の含浸部分に
高電気抵抗性を付与することができる。上記重合方法は
、スチレン系モノマーの重合で行われる公知の重合方法
が特に制限なく採用される。そのうち、特にレドックス
触媒を用いた重合方法が、重合温度が低く、しかも反応
も速いため、イオン交換膜の劣化が効果的に防止でき、
最も推奨される。上記の重合方法を詳細に説明する。ま
ず、触媒としては、Ｎ ａ ＨＳ Ｏ，、Ｎ ａユＳ
ｏ、、Ｋ ＨＳ Ｏ，、Ｋ２Ｓ ０３− Ｎ ａ２ｓｘ
ｏ ７等の還元剤及びＮ３１５２０ｇ、Ｋ、Ｓ、Ｏ，、
（Ｎ ＨＪ ｚ ＳユＯｔ 等の酸化剤が使用される。
後、重合することにより、該イオン交換膜の含浸部分に
高電気抵抗性を付与することができる。上記重合方法は
、スチレン系モノマーの重合で行われる公知の重合方法
が特に制限なく採用される。そのうち、特にレドックス
触媒を用いた重合方法が、重合温度が低く、しかも反応
も速いため、イオン交換膜の劣化が効果的に防止でき、
最も推奨される。上記の重合方法を詳細に説明する。ま
ず、触媒としては、Ｎ ａ ＨＳ Ｏ，、Ｎ ａユＳ
ｏ、、Ｋ ＨＳ Ｏ，、Ｋ２Ｓ ０３− Ｎ ａ２ｓｘ
ｏ ７等の還元剤及びＮ３１５２０ｇ、Ｋ、Ｓ、Ｏ，、
（Ｎ ＨＪ ｚ ＳユＯｔ 等の酸化剤が使用される。
これらの還元剤と酸化剤よりなる触媒は、水、アルコー
ル等の極性溶媒に溶解して溶液とした後使用すればよい
が、イオン交換膜の膨潤、収縮を可及的に少なくするた
めに、水を溶媒とすることが望ましい。上記水溶液にお
いて、触媒の濃度は２０〜１００００ ｐｐｍ＋の範囲
内で選択するのが好ましい。重合は、前記した芳香族系
ビニルモノマーを含浸させたイオン交換膜と上記触媒を
溶解した溶液とを接触させればよい。かかる接触方法は
、前記した浸漬、塗布、スプレー等特に制限されない。
ル等の極性溶媒に溶解して溶液とした後使用すればよい
が、イオン交換膜の膨潤、収縮を可及的に少なくするた
めに、水を溶媒とすることが望ましい。上記水溶液にお
いて、触媒の濃度は２０〜１００００ ｐｐｍ＋の範囲
内で選択するのが好ましい。重合は、前記した芳香族系
ビニルモノマーを含浸させたイオン交換膜と上記触媒を
溶解した溶液とを接触させればよい。かかる接触方法は
、前記した浸漬、塗布、スプレー等特に制限されない。
また接触時間は３０〜９６０分程度、温程度１５〜６０
℃が一般的である。
℃が一般的である。
［作用及び効果］
本発明の処理方法は、イオン交換膜に電気抵抗を付与す
るための処理剤として芳香族系ビニルモノマーの水溶液
を使用することにより、イオン交換膜の含浸時における
膜の膨潤、収縮がなく、処理部分と未処理部分との境界
部分における皺の発生を効果的に防止できると共に、イ
オン交換膜内への含浸速度が速く、膜の内部まで均一に
電気抵抗性を付与でき、しかも、未処理膜の電気抵抗に
、 対して２０〜２，０００倍（５０〜５，０００ΩＣ
めとなるというメリットがある。また、含浸された芳香
族系ビニルモノマーは、重合することにより、極めて高
い電気抵抗性を発揮するため、該モノマーの含浸量を低
減することができ、イオン交換膜を変質することなく電
気抵抗性を付与することができる。
るための処理剤として芳香族系ビニルモノマーの水溶液
を使用することにより、イオン交換膜の含浸時における
膜の膨潤、収縮がなく、処理部分と未処理部分との境界
部分における皺の発生を効果的に防止できると共に、イ
オン交換膜内への含浸速度が速く、膜の内部まで均一に
電気抵抗性を付与でき、しかも、未処理膜の電気抵抗に
、 対して２０〜２，０００倍（５０〜５，０００ΩＣ
めとなるというメリットがある。また、含浸された芳香
族系ビニルモノマーは、重合することにより、極めて高
い電気抵抗性を発揮するため、該モノマーの含浸量を低
減することができ、イオン交換膜を変質することなく電
気抵抗性を付与することができる。
［実施例］
以下、本発明をより具体的に説明するため実施例を示す
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない
。
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない
。
実施例１
市販のバラ・スチレンスルホン酸ソーダ２０ｇ５水１０
，０００ｃｃをビーカーに入れ、４０℃に加温しながら
撹拌する。次に、陰イオン交換膜の通電部と連通孔、締
付棒部との閾を前述のモノマー溶液に５時間浸漬した。
，０００ｃｃをビーカーに入れ、４０℃に加温しながら
撹拌する。次に、陰イオン交換膜の通電部と連通孔、締
付棒部との閾を前述のモノマー溶液に５時間浸漬した。
その後、この浸漬液に酸化還元触媒として、亜硫酸カリ
ウム１０ｇ、多硫酸カリウム１０ｇを加え４０℃に加温
して撹拌、循環した。１６時間後、液中より交換膜を取
り出し含浸重合した膜面を水で洗浄した。
ウム１０ｇ、多硫酸カリウム１０ｇを加え４０℃に加温
して撹拌、循環した。１６時間後、液中より交換膜を取
り出し含浸重合した膜面を水で洗浄した。
この含浸重合部分の電気抵抗を測定した結果、１８５Ω
Ｃ♂となった。また、処理部分と未処理部分との境界部
分での皺の発生は全くなかった。この陰イオン交換膜を
陽イオン交換膜と共に透析槽（有効面＄ｆｉ２００ｄ♂
、膜対数１５００対）へ組み込み、約１．５ケ月運転し
、解体、点検したが、アルカリスケールの発生はなく、
交換膜本体の損傷も認められなかった。
Ｃ♂となった。また、処理部分と未処理部分との境界部
分での皺の発生は全くなかった。この陰イオン交換膜を
陽イオン交換膜と共に透析槽（有効面＄ｆｉ２００ｄ♂
、膜対数１５００対）へ組み込み、約１．５ケ月運転し
、解体、点検したが、アルカリスケールの発生はなく、
交換膜本体の損傷も認められなかった。
実施例２
市販のパラ・スチレンスルホン酸ソーダ１０ｇ。
ジビニルベンゼン２ｇ１アクリルニトリル１ｇ１水１０
，０００ｃｃをビーカーに入れ、４０℃に加温しながら
、モノマーが揮散しないように撹拌した。
，０００ｃｃをビーカーに入れ、４０℃に加温しながら
、モノマーが揮散しないように撹拌した。
次いで、上記液に実施例１と同様に陰イオン交換膜を浸
漬した後、重合させた。
漬した後、重合させた。
この結果、電気抵抗は３７０ΩＣ♂となり、また、膜面
での皺の発生も全くなかった。この膜を実施例１の同じ
仕様の透析槽での３ケ月間の評価運転ではアルカリスケ
ールの発生はなく、膜面の損傷もなかった。又、運転後
の含浸重合部の電気抵抗は３６５Ωｃ＋＋Ｉ’と殆ど運
転前と変わらなかった。
での皺の発生も全くなかった。この膜を実施例１の同じ
仕様の透析槽での３ケ月間の評価運転ではアルカリスケ
ールの発生はなく、膜面の損傷もなかった。又、運転後
の含浸重合部の電気抵抗は３６５Ωｃ＋＋Ｉ’と殆ど運
転前と変わらなかった。
Claims (4)
- （１）イオン交換膜に該イオン交換膜のイオン交換基に
対して反対の電荷を有するイオン交換基を持つ芳香族系
ビニルモノマーの水溶液を含浸させた後、芳香族系ビニ
ルモノマーを重合することを特徴とするイオン交換膜の
処理方法。 - （２）水溶液中の芳香族系ビニルモノマーの濃度が２０
０〜１０，０００ｐｐｍである特許請求の範囲第１項記
載の方法。 - （３）イオン交換膜が陰イオン交換膜である特許請求の
範囲第１項記載の方法。 - （４）芳香族系ビニルモノマーがスチレンスルホン酸又
はその塩である特許請求の範囲第３項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60085448A JPS61245803A (ja) | 1985-04-23 | 1985-04-23 | イオン交換膜の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60085448A JPS61245803A (ja) | 1985-04-23 | 1985-04-23 | イオン交換膜の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61245803A true JPS61245803A (ja) | 1986-11-01 |
| JPH057046B2 JPH057046B2 (ja) | 1993-01-28 |
Family
ID=13859158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60085448A Granted JPS61245803A (ja) | 1985-04-23 | 1985-04-23 | イオン交換膜の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61245803A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989000593A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-26 | Memtec Limited | Porous membranes of interpenetrating polymer networks |
| WO2023120731A1 (ja) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 酸性官能基を高密度で有するポリマーをベースとした高分子電解質膜 |
-
1985
- 1985-04-23 JP JP60085448A patent/JPS61245803A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989000593A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-26 | Memtec Limited | Porous membranes of interpenetrating polymer networks |
| WO2023120731A1 (ja) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 酸性官能基を高密度で有するポリマーをベースとした高分子電解質膜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH057046B2 (ja) | 1993-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |