JPS6125606A - 含浸型液膜 - Google Patents
含浸型液膜Info
- Publication number
- JPS6125606A JPS6125606A JP14525384A JP14525384A JPS6125606A JP S6125606 A JPS6125606 A JP S6125606A JP 14525384 A JP14525384 A JP 14525384A JP 14525384 A JP14525384 A JP 14525384A JP S6125606 A JPS6125606 A JP S6125606A
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- Japan
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- liquid
- membrane
- impregnated
- water
- polar group
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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、低濃度アルコール水醇液からアルコールを濃
縮するために有効である含浸型液膜に関するものである
。
縮するために有効である含浸型液膜に関するものである
。
従来の技術
膜を利用した液体混合物の分離に関しては、通常の蒸留
法では分離が困難な共沸混合物、近沸点混合物及び熱分
解等変性され易い物質の混合物の冶離方法として考えら
れてきた。その他、分離膜―が複雑で溶媒抽出・深冷分
離等の工程を必要と・するエネルギー多消費型プロセス
の代替としての適用も考えられている。
法では分離が困難な共沸混合物、近沸点混合物及び熱分
解等変性され易い物質の混合物の冶離方法として考えら
れてきた。その他、分離膜―が複雑で溶媒抽出・深冷分
離等の工程を必要と・するエネルギー多消費型プロセス
の代替としての適用も考えられている。
さらＫ１体混合物の膜分離は、分離膜を境とし一方に２
１ｉ合液体をおき、他方を減圧もしくは不活性・ガスを
流すことＫより混合液体成分の分圧を低くすることＫよ
り、膜両面の圧力差により目的成分を低圧側より蒸気と
して分離する浸透気化分離（パーベーパレーション）も
有効であると考えられている。
１ｉ合液体をおき、他方を減圧もしくは不活性・ガスを
流すことＫより混合液体成分の分圧を低くすることＫよ
り、膜両面の圧力差により目的成分を低圧側より蒸気と
して分離する浸透気化分離（パーベーパレーション）も
有効であると考えられている。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、この浸透気化分離膜は、従来ポリビニル
アルコール系、ポリアクリミニトリル系、セルロース系
等が用いられておシ、これらは一般に選択分離性が悪く
、また液体の膜透過速度も小さい。
アルコール系、ポリアクリミニトリル系、セルロース系
等が用いられておシ、これらは一般に選択分離性が悪く
、また液体の膜透過速度も小さい。
従って、実用に供するための膜厚を薄くして液の膜透過
量を多くするとともに、多段の膜透過により選択性の悪
いのを補う必要があり、装置構造が複雑となる等の問題
を有していた。
量を多くするとともに、多段の膜透過により選択性の悪
いのを補う必要があり、装置構造が複雑となる等の問題
を有していた。
また、従来の多くの浸透気化分離膜は、有機化合物と水
との混合液体の分離において水を優先的に透過させる傾
向をもち、水／アルコールの分離では、水選択透過膜で
あった。
との混合液体の分離において水を優先的に透過させる傾
向をもち、水／アルコールの分離では、水選択透過膜で
あった。
しかるに、例えば、バイオマス等で得られるエタノール
水溶液は、エタノール濃度が８重量憾程度であり、この
ような低濃度水溶液からエタノールを得るには、水上除
去するよりもエタノールを捕集すなわち水選択透過膜よ
りもエタノール選択秀゛過膜が有利であると考えられる
。
水溶液は、エタノール濃度が８重量憾程度であり、この
ような低濃度水溶液からエタノールを得るには、水上除
去するよりもエタノールを捕集すなわち水選択透過膜よ
りもエタノール選択秀゛過膜が有利であると考えられる
。
本発明者は、かかる状況下に特にアルコール選択透過性
を有し、しかも膜透過速度の大きい浸透気化用分離膜を
得るべく、液体中における低分子物質の拡散速度が固体
中におけるそれより１０〜１０８以上大きいことに着眼
し、鋭意検討した結果、本発明に到達した。
を有し、しかも膜透過速度の大きい浸透気化用分離膜を
得るべく、液体中における低分子物質の拡散速度が固体
中におけるそれより１０〜１０８以上大きいことに着眼
し、鋭意検討した結果、本発明に到達した。
問題を解決するための手段
本発明は、多孔性高分子膜の空孔部に液体を含浸させた
含浸型液膜において、含浸する液体が、３０℃、１気圧
で水の溶解度が０１以下且つ、２００℃における蒸気圧
が３０１１１Ｈｇ以下であり、さらに化学構造中に極性
基を有する液体または、極性基を有する液体と極性基の
ない液体との混合液体であることを特徴とする含浸型液
膜である。
含浸型液膜において、含浸する液体が、３０℃、１気圧
で水の溶解度が０１以下且つ、２００℃における蒸気圧
が３０１１１Ｈｇ以下であり、さらに化学構造中に極性
基を有する液体または、極性基を有する液体と極性基の
ない液体との混合液体であることを特徴とする含浸型液
膜である。
まず、本発明における多孔性高分子膜は、分離を担う液
膜の支持体であり、該液膜は、１気圧の差圧で支持体よ
シ液体が流出しない程度の孔径を召し、不活性な多孔性
膜が選ばれる。すなわち、Ｖ多孔性高分子膜には、バブ
ルＩインド法による減大孔径が０．２μｍ以下、重量法
による空孔率が４０％以上を有し、ポリエチレン、ポリ
プロビレ／、ｆリッツ化ビニリデン、ポリテトラフルオ
ロモチレン、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、ボリブミ
ド、セルロース等の重合体または共重合体からなる多孔
性膜が適している。また、膜の敵側構造は、非対称構造
、対称構造を問わないが、表面スキン層の如き膜表面に
均質な膜があってはならない。
膜の支持体であり、該液膜は、１気圧の差圧で支持体よ
シ液体が流出しない程度の孔径を召し、不活性な多孔性
膜が選ばれる。すなわち、Ｖ多孔性高分子膜には、バブ
ルＩインド法による減大孔径が０．２μｍ以下、重量法
による空孔率が４０％以上を有し、ポリエチレン、ポリ
プロビレ／、ｆリッツ化ビニリデン、ポリテトラフルオ
ロモチレン、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、ボリブミ
ド、セルロース等の重合体または共重合体からなる多孔
性膜が適している。また、膜の敵側構造は、非対称構造
、対称構造を問わないが、表面スキン層の如き膜表面に
均質な膜があってはならない。
かかる高分子多孔性膜は公知の方法で製造でき、例えば
特開昭５４−１６３８２号に記載の方法で得ることがで
きる。
特開昭５４−１６３８２号に記載の方法で得ることがで
きる。
また、高分子多孔性膜の形態としては、平膜、チューブ
状、中空系状膜等任意の形態のものを用いることができ
る。これら高分子多孔性膜の膜厚は１０μｍ 〜１１１
１１．好ましくは１０〜２００μｍである。
状、中空系状膜等任意の形態のものを用いることができ
る。これら高分子多孔性膜の膜厚は１０μｍ 〜１１１
１１．好ましくは１０〜２００μｍである。
次に本発明における、高分子多孔性膜に含浸する液体に
要求される一般的性質としては、この液体が分離しよう
とする水溶液に溶出しないこと、及び蒸気圧が低いこと
である。この理由は、分離しようとする水溶液と含浸型
液膜を接触せしめた≠に、液膜成分液体が溶出してしま
うと液膜によ凶分離が行なわれないからである。この溶
出の程度を液膜成分液体への水の溶解度で推定すること
が可能であり、３０℃、１気圧における溶解度が０．１
以下であれは液膜成分液体は被分離水溶液中質的に溶出
しない。ここでいう溶解度とは水１００−に溶解しうる
溶質の最大重量Ｅｌ／ｒｌである。
要求される一般的性質としては、この液体が分離しよう
とする水溶液に溶出しないこと、及び蒸気圧が低いこと
である。この理由は、分離しようとする水溶液と含浸型
液膜を接触せしめた≠に、液膜成分液体が溶出してしま
うと液膜によ凶分離が行なわれないからである。この溶
出の程度を液膜成分液体への水の溶解度で推定すること
が可能であり、３０℃、１気圧における溶解度が０．１
以下であれは液膜成分液体は被分離水溶液中質的に溶出
しない。ここでいう溶解度とは水１００−に溶解しうる
溶質の最大重量Ｅｌ／ｒｌである。
また、含浸型液膜の一方を減圧に保つ浸透気化分離では
、液膜成分液体の蒸気圧が高いと、液体が蒸発によシ失
われ、液膜による分離が実現されない。従って、液体の
蒸気圧は低く々ければならないが、２００℃における蒸
気圧が３０ｕＨ９以下であれば、実質的に液膜成分液体
の蒸発は無視できる。
、液膜成分液体の蒸気圧が高いと、液体が蒸発によシ失
われ、液膜による分離が実現されない。従って、液体の
蒸気圧は低く々ければならないが、２００℃における蒸
気圧が３０ｕＨ９以下であれば、実質的に液膜成分液体
の蒸発は無視できる。
更に、この高分子多孔性膜に含浸する液体は、その化学
構造中に極性基金有する液体、または、極性基を有する
液体と極性基のない液体との混合液体であることが必要
である。ここでいう液体とは、浸透気化分離を実施する
＠度において液状を呈する物質を言う。
構造中に極性基金有する液体、または、極性基を有する
液体と極性基のない液体との混合液体であることが必要
である。ここでいう液体とは、浸透気化分離を実施する
＠度において液状を呈する物質を言う。
また、化学構造中に極性基を有する液体とは、−Ｃｏｏ
−、−０−、）Ｃ＝０．）ＮＨ，）Ｎ 、 −８−、−
ＣＮ。
−、−０−、）Ｃ＝０．）ＮＨ，）Ｎ 、 −８−、−
ＣＮ。
る群よシ選ばれた１種以上、好ましくは、−ＯＨ。
ｔ＞ｃ！＝ｏ 、 −ｃｏｏ −、）ｐ＝ｏ なる群
から選ばれた１種以上をその化学構造中に有する液体で
言う水への゛１溶解度、蒸気圧が前述の条件で満足する
極性基を、有する液体の例としては、ラウリルアルコー
ル、ファネソール、ジオクチルケトン、ジオクチルケト
ン、アジピン酸ジオクチル、リン酸トリブチル、リン酸
トリオクチル等が挙げられる。
から選ばれた１種以上をその化学構造中に有する液体で
言う水への゛１溶解度、蒸気圧が前述の条件で満足する
極性基を、有する液体の例としては、ラウリルアルコー
ル、ファネソール、ジオクチルケトン、ジオクチルケト
ン、アジピン酸ジオクチル、リン酸トリブチル、リン酸
トリオクチル等が挙げられる。
また、極性基のない液体とは、上記極性−を有する液体
以外の液体であるが、好ましくは炭化水素化合物である
。水への溶解度、蒸気圧が前述の条件を満足する極性基
のない液体の例としては、プリスタン、スクアラン、ｎ
−へキサデカン等を挙げることができる。
以外の液体であるが、好ましくは炭化水素化合物である
。水への溶解度、蒸気圧が前述の条件を満足する極性基
のない液体の例としては、プリスタン、スクアラン、ｎ
−へキサデカン等を挙げることができる。
かかる液体を高分子多孔性膜に含浸させる方法は、何れ
の方法でもよいが、例えば、液体中に高分子多孔性膜を
浸漬し放置することにより容易に実現される。特に、３
０〜７０℃に加温し、減圧下で行なうことにより迅速に
含浸することができる。
の方法でもよいが、例えば、液体中に高分子多孔性膜を
浸漬し放置することにより容易に実現される。特に、３
０〜７０℃に加温し、減圧下で行なうことにより迅速に
含浸することができる。
本発明の含浸型液膜の液膜成分に極性基を含まない液体
を用いると、液膜中へのアルコールの分配が小さいため
に、仮に水の分配との比が大きく、１床きな分離係数が
得られるとしても、透過速度が小さく実用的ではない。
を用いると、液膜中へのアルコールの分配が小さいため
に、仮に水の分配との比が大きく、１床きな分離係数が
得られるとしても、透過速度が小さく実用的ではない。
しかし、極性基を有する液体を用いることによシ分離係
数・透過速度とも□にすぐれたアルコール選択透過膜を
得ることができる。
数・透過速度とも□にすぐれたアルコール選択透過膜を
得ることができる。
また、液膜成分として極性基を含む液体と極性基のない
液体との混合液体を用いると、各々単独の液体からなる
液膜の分離性を上回る相乗効果、すなわち、透過速度は
同等であるが分離係数が増大し、より選択性の大きい膜
が得られる。これは極性基を含む液体と極性基を含まな
い液体との混合液体含浸型液膜により実現されるもので
あり、極性基を有する液体どうしの混合液体含浸型液膜
ではこのような相乗効果は実現されない。
液体との混合液体を用いると、各々単独の液体からなる
液膜の分離性を上回る相乗効果、すなわち、透過速度は
同等であるが分離係数が増大し、より選択性の大きい膜
が得られる。これは極性基を含む液体と極性基を含まな
い液体との混合液体含浸型液膜により実現されるもので
あり、極性基を有する液体どうしの混合液体含浸型液膜
ではこのような相乗効果は実現されない。
本発明の含浸型液膜によれば、低濃度のアルコール水溶
液からアルコールを濃縮する目的に優れた効果を発現し
、例えば、ノ々イオマス等で得る低濃度のエタノール水
溶液からエタノールを濃縮する際に利用できる。その他
、本発明の含浸型液膜は、低濃度有機化合物水溶液から
有機化合物の濃ｍＫも用いることができる。かかる有機
化合物水溶液の例として、水／メタノール、水／エタノ
ール、水／イソプロノミノール、水／ ｎ −７”口／
ｅノール、水／１−ツタノー’Ｌ、水／２−ブタノール
、水／３−ブタノール、′水／フルフリルアルコール、
水／１−ペンタノー四等の水／アルコール類の混合液の
ほか、水／アセトン、水／メチルエチルケトン、水／テ
トラハイドロフラン、水／ジオキサン、水／ピリジン等
の混合液を挙り′ることができる。
液からアルコールを濃縮する目的に優れた効果を発現し
、例えば、ノ々イオマス等で得る低濃度のエタノール水
溶液からエタノールを濃縮する際に利用できる。その他
、本発明の含浸型液膜は、低濃度有機化合物水溶液から
有機化合物の濃ｍＫも用いることができる。かかる有機
化合物水溶液の例として、水／メタノール、水／エタノ
ール、水／イソプロノミノール、水／ ｎ −７”口／
ｅノール、水／１−ツタノー’Ｌ、水／２−ブタノール
、水／３−ブタノール、′水／フルフリルアルコール、
水／１−ペンタノー四等の水／アルコール類の混合液の
ほか、水／アセトン、水／メチルエチルケトン、水／テ
トラハイドロフラン、水／ジオキサン、水／ピリジン等
の混合液を挙り′ることができる。
上記浸透気化実験法において、膜の気化側、即ち液体混
合物と接触する反対側は、透過成分の蒸気圧より低くす
ることが必要であり通常減圧にすることでこの目的を達
している。この際、気化側の圧力は１００ｍＨ，９以下
が好ましい。
合物と接触する反対側は、透過成分の蒸気圧より低くす
ることが必要であり通常減圧にすることでこの目的を達
している。この際、気化側の圧力は１００ｍＨ，９以下
が好ましい。
実施例
以下、実施例により本発明を更に詳＋Ｉｔ８１Ｃ説明す
るが、本発明は下記の実施例により何ら制限されるもの
ではない。
るが、本発明は下記の実施例により何ら制限されるもの
ではない。
浸透気化実験法
有機化合物水溶液の供給側は大気圧とし、透過側は５ｉ
ｍＨＪの減圧下で行なった。含浸型液膜の片側に上記水
溶液を供給し、供給液は攪拌し、系全体を一定温度に保
った。膜の有効面積は、２５−である。
ｍＨＪの減圧下で行なった。含浸型液膜の片側に上記水
溶液を供給し、供給液は攪拌し、系全体を一定温度に保
った。膜の有効面積は、２５−である。
膜透過物質は凝縮させて採集し、重量測定からに９−ｍ
／ｍ”−ｈｒの単位で透過速度（Ｊ）を求めた。壕だ一
採集液体は、ＴＣＤ−ガスクロマトグラフによりその組
成を定量し、膜の分離係数（α）を求めた。
／ｍ”−ｈｒの単位で透過速度（Ｊ）を求めた。壕だ一
採集液体は、ＴＣＤ−ガスクロマトグラフによりその組
成を定量し、膜の分離係数（α）を求めた。
冑、分離係数αは次式で定義される。
但し、ＸＡ、 Ｘ＋＋は供給液中のＡ成分及びＢ成分の
重量パーセント、Ｙム、 Ｙ＋＋は透過液中のＡ成分及
びＢ成分の重量・ぞ−セントを示す。
重量パーセント、Ｙム、 Ｙ＋＋は透過液中のＡ成分及
びＢ成分の重量・ぞ−セントを示す。
実施例１
平均孔径ｏ、ｉμｍ１空隙率８０憾を有すポリエチレン
多孔膜（膜厚７０μｍ）を５０℃のファネソール（３，
７，１１−トリメチル−２，６，１０−ドデカトリエン
−１−オール）に浸漬し、５０ＷａＨＩｉの減圧下１ｃ
１時間放置し、多孔膜の空隙部にファネリールを含浸し
た。その後、該多孔膜を磯り出し、表面に付着したファ
ネンールを拭き取り含浸型液膜を得た。
多孔膜（膜厚７０μｍ）を５０℃のファネソール（３，
７，１１−トリメチル−２，６，１０−ドデカトリエン
−１−オール）に浸漬し、５０ＷａＨＩｉの減圧下１ｃ
１時間放置し、多孔膜の空隙部にファネリールを含浸し
た。その後、該多孔膜を磯り出し、表面に付着したファ
ネンールを拭き取り含浸型液膜を得た。
この含浸型液膜を用い、３５℃で８ ｗ Ｌ ％エタノ
ール水溶液の浸透気化分離を行なったところ、た。
ール水溶液の浸透気化分離を行なったところ、た。
実施例２〜８
極性基を有する液体を種々変化させ、実施例１とｊ同様
の方法で含浸型液膜を得た。
の方法で含浸型液膜を得た。
この含浸型液膜を用い浸透気化実験を行った。
この結果を第１表に示す。
比較例１，２
液膜成分に極性基のないｎ−ヘキサデカン、プリスタン
＋ ２．６．１０．１４−テトラメチルペンタデカン）
を用い実施例１と同様の方法で含浸型液膜を得た。仁の
含浸型液膜を用いた浸透気化分離結果を第１表に示す。
＋ ２．６．１０．１４−テトラメチルペンタデカン）
を用い実施例１と同様の方法で含浸型液膜を得た。仁の
含浸型液膜を用いた浸透気化分離結果を第１表に示す。
この様に液膜成分として極ｔＯＨ
性基のない液体を用いると（α が大きい値をＨ，０
得ても）透過速度が非常に小さくなる。
実施例９．ｌＯ
液膜成分として極性基を有する液体と極性基のない液体
との混合液体を用いた以外は実施例１と同様に行なった
。液膜成分の混合液体の組成及び浸透気化分ｍａ能を第
１表に示す。その結果極性基を有する液体と極性基のな
い液体との混合液体を用いるととにより分離係数が大き
く、選択性の優れた膜を得た。
との混合液体を用いた以外は実施例１と同様に行なった
。液膜成分の混合液体の組成及び浸透気化分ｍａ能を第
１表に示す。その結果極性基を有する液体と極性基のな
い液体との混合液体を用いるととにより分離係数が大き
く、選択性の優れた膜を得た。
実施例１１
含浸型液膜の成分としてリン酸トリオクチルとファネソ
ールの１：１（重量比）混合液を用い、実施例１と同様
に含浸型液膜を得た。
ールの１：１（重量比）混合液を用い、実施例１と同様
に含浸型液膜を得た。
この膜による浸透気化分離結果を＠ｘｆｌｌｃ示す。
この様に極性基を有する液体どうしの混合液を用■た場
合、分離性能は単独液体による含浸型液膜によるものと
殆んど変化していない。
合、分離性能は単独液体による含浸型液膜によるものと
殆んど変化していない。
発明の効果
このような含浸型液膜忙よれば、特に低＃Ｉ一度のアル
コール水溶液から高選択性且つ高透過速度でアルコール
を透過する分離膜を提供することができる。
コール水溶液から高選択性且つ高透過速度でアルコール
を透過する分離膜を提供することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、多孔性高分子膜の空孔部に液体を含浸させた含浸型
液膜において、含浸する液体が３０℃、１気圧で水の溶
解度が０．１以下且つ２００℃における蒸気圧が３０ｍ
ｍＨｇ以下であり、さらに化学構造中に極性基を有する
液体または極性基を有する液体と極性基のない液体との
混合液体であることを特徴とする含浸型液膜 ２、極性基を有する液体の極性基が−ＯＨ、＞Ｃ＝Ｏ−
ＣＯＯＨ、−ＣＯＯ−、■Ｐ＝Ｏからなる群より選ばれ
た１種以上のものであり、極性基のない液体が炭化水素
化合物であることを特徴とする上記１項記載の含浸型液
膜
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14525384A JPS6125606A (ja) | 1984-07-14 | 1984-07-14 | 含浸型液膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14525384A JPS6125606A (ja) | 1984-07-14 | 1984-07-14 | 含浸型液膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6125606A true JPS6125606A (ja) | 1986-02-04 |
| JPH0254135B2 JPH0254135B2 (ja) | 1990-11-20 |
Family
ID=15380854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14525384A Granted JPS6125606A (ja) | 1984-07-14 | 1984-07-14 | 含浸型液膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6125606A (ja) |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPS61200815A (ja) * | 1985-03-02 | 1986-09-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 有機酸選択透過能を有する膜 |
| JPS61200802A (ja) * | 1985-03-02 | 1986-09-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 有機酸の選択透過方法及び有機酸選択透過膜 |
| US5053133A (en) * | 1990-02-09 | 1991-10-01 | Elias Klein | Affinity separation with activated polyamide microporous membranes |
| CN1101249C (zh) * | 1999-07-08 | 2003-02-12 | 中国科学院广州化学研究所 | 用聚偏氟乙烯渗透汽化膜分离乙醇水溶液的方法 |
Citations (3)
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| JPS5417381A (en) * | 1977-06-20 | 1979-02-08 | Bend Res Inc | Method of separating ion from aqueous solution through separation membrane and its separation membrane |
| JPS5916505A (ja) * | 1982-07-19 | 1984-01-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 芳香族ニトロ化合物イオン濃縮膜 |
| JPS5942005A (ja) * | 1982-09-01 | 1984-03-08 | Agency Of Ind Science & Technol | 改良アミノ酸濃縮膜 |
-
1984
- 1984-07-14 JP JP14525384A patent/JPS6125606A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0254135B2 (ja) | 1990-11-20 |
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