JPS614733A - 選択透過膜の製造法 - Google Patents

選択透過膜の製造法

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JPS614733A
JPS614733A JP12491184A JP12491184A JPS614733A JP S614733 A JPS614733 A JP S614733A JP 12491184 A JP12491184 A JP 12491184A JP 12491184 A JP12491184 A JP 12491184A JP S614733 A JPS614733 A JP S614733A
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Tomosaku Imoto
井本 友三久
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Nippon Oil Seal Industry Co Ltd
Nok Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、選択透過膜およびその製造法に関する。更に
詳しくは、酸の透析速度の大きい陰イオン交換膜などと
して有効に用いられる選択透過膜およびその製造法に関
する。
〔従来の技術〕
陰イオン交換膜は、陰イオンをより選択的に透過させる
性質があるので、この性質を利用して電気透析、拡散透
析あるいは塩の電気分解などへの工業的利用が図られて
いる。
これらの透析あるいは電気分解などを効率よく行わしめ
るためには、単位膜1面積当りのイオン透析速度を上昇
せしめることが、陰イオン交換膜に要求される。そして
、一般にこの透析速度は、膜厚を薄くすれば向上するこ
とが知られているが、膜厚を極度に薄くすると、必然的
に膜強度が低下するため、膜の取扱いが困難となり、実
用性が損われるようになる。
こうした欠点を除去するため、本発明者は強度的にすぐ
れしかも耐薬品性にもすぐれている各種の多孔質膜を補
強のための支持体とし、この支持体に陰イオン交換性材
料を被覆させる方法について種々検討したが、こうした
解決方法をとった場合にはイオンの透析速度の点で未だ
満足し得るものが得られなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者は先に、支持体上に膜形成性高分子の有機溶剤
溶液を塗布した後、高相対湿度に調湿した雰囲気中で乾
燥させ、薄膜の表裏両面に連通している微細孔をほぼ均
一に形成せしめた高分子薄膜層を積層させた複合体の製
造法を提案しており (特願昭59−99564号)、
かかる複合体を応用することにより、酸の透過速度の大
きい選択透過膜を得ることを検討し、所期の目的を達成
することができた。
〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕従って
、本発明は選択透過膜に係り、この選択透過膜は、多孔
質支・特休上にNMの表裏両面に連通している微細孔を
ほぼ均一に形成せしめた第4級アンモニウム塩基含有高
分子N膜層を積層させてなる。また、本発明はかかる選
択透過膜の製造法に係り、選択透過膜の製造は、多孔質
支持体上に活性塩素を有する膜形成性高分子の有機溶剤
溶液を塗布した後、相対湿度約70〜100%に調湿し
た雰囲気中で乾燥させ、その後ポリアミンと反応させる
ことにより行われる。
従来から、イオン交換膜の酸透析速度を増大させるため
に、多孔質支持体上に薄膜状のイオン交換膜を積層させ
た複合膜が用いられているが、このような複合膜の製造
を試みると、高分子薄膜層の部分に微細孔が形成された
りあるいは形成されなかったりして、一定の複合膜を得
ることができなかった。
本発明者は、かかる現象の原因を究明すべく種々検討の
結果、複合化手段として一般的に用いられている支持体
上への膜形成性高分子の有機溶剤溶液の塗布およびそれ
の乾燥において、乾燥する際の雰囲気湿度の影響が大き
いことを知り、その湿度条件を一定範囲内に保つことに
より、複合体の高分子薄膜層に微細孔をほぼ均一に形成
させることができることを見出し、その微細孔高分子薄
膜層に陰イオン交換性基をその後で導入することにより
、酸透析速度を増大させ得ることができだのである。
多孔質支持体としては、乾湿式法あるいは延伸法で得ら
れる高分子多孔質体、好ましくはポリオレフィン、フッ
素樹脂などの多孔質体1、−金属またはセラミックスの
焼結体などが主として用いられ、高分子多孔質体にあっ
てはその機械的強度を高めるために、表面がプラズマ処
理されたものであってもよい(特願昭57 20581
6号、同57−230503号参照)。また、これらの
多孔質支持体の形状は平膜状、中空糸状、チューブ状な
どであり得る。
活性水素を有する膜形成性高分子としては、例えばスチ
レン−クロルメチルスチレン共重合体、クロルメチル化
ポリスチレン、クロルメチル化ポリスルホン、塩素化ポ
リエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエピクロルヒドリン
、更にはビニルクロルアセテート、クロルメチルビニル
エーテルナトの単独重合体または共重合体などアミノ化
可能な活性塩素を有する重合体であれば任意のものを使
用することができる。
これらの膜形成性重合体は、有機溶剤溶液の形で用いら
れ、用いられる有機溶剤は、当然重合体の種類によって
異なるが、一般にはジオキサン、四塩化炭素、メチルイ
ソブチルケトン、アセトンなどが用いられる。形成され
た有機溶剤溶液の多孔質支持体上への塗布は、一般に用
いられている浸漬、@霧、刷毛塗り、流延などの任意の
方法によって行なうことができる。
支持体上に塗布された膜形成性高分子の有機溶剤溶液の
乾燥は、塗布後直ちに硫酸−水混合液を用いる方法、超
音波蒸気発生器を用いる方法、スチームの吹付けなど高
湿度が得られる条件下で調湿された相対湿度約70〜1
00%の雰囲気中で行われる。このような湿度条件下で
の乾燥では、雰囲気中の水分が溶液中に侵入することに
より、有機溶剤に溶解していた高分子がもはや安定に溶
解していられない状態となり、それに伴って高分子同士
の凝集が生じ、その凝集の微粒の隙間から微細孔、一般
には孔径約0.1〜10μ程度の微細孔が、膜の表裏両
面に連通した状態で形成されるものと考えられる。なお
、このような湿度条件下の乾燥は、一般に約O〜100
℃、好ましくは約10〜80℃の温度で約1〜60分間
程度行われる。
これに対して、これより低い相対湿度雰囲気中の乾燥で
は、雰囲気中の水分の割合が高分子同士の凝集を生ぜし
めるには少なすぎ、従って高分子は有機溶剤に均一に溶
解した状態のまま溶剤が揮発し、乾燥して行くので、形
成された膜の表面には微細孔が形成されず、フラットな
状態を維持しているものと考えられる。
このようにして薄膜の表裏両面に連通している微細孔を
ほぼ均一に形成せしめた活性塩素含有高分子薄膜は、イ
オン交換樹脂の前駆体として、乾燥抜法のアミノ化処理
工程、に付される。アミノ化剤としてのポリアミンの例
としてId、 、N、N、N’、N’−テトラメチル−
1,6−ヘキサンジアミン、M、N。
NZ Hl−テトラメチルエチレンジアミン、N、N、
N’。
N′−テトラメチル−p−7エニレンジアミンなどが挙
げられ、これらのポリアミン、好ましくハ3級ジアミン
は、橋かけ剤としての役割をも果すので、アミノ化によ
る第4級アンモニウム塩化と同時に3次元化も行われる
〔発明の効果〕
本発明に係る連逝微細孔紮均−に有する選択透過膜は、
これを陰イオン交換膜などとして酸と塩との分離に用い
た場合、微細孔を有しない膜を用いた場合と比較して、
両者の透析速度比では殆んど差がみられないものの、酸
の透析速度については約2倍程度の高い性能を示してい
る。従って、同じ膜面積であれば、酸と塩との混合物か
ら酸を選択的に透析、分離する性能の向上を達成するこ
とができる。
このように、本発明の選択透過膜は、イオン選択性透過
膜としてだけではなく、荷電型限外口過膜、逆浸透膜な
どとして有効に用いることができる。
〔実施例〕
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例1 温度20℃、相対湿度75%に調湿した密閉グローブボ
ックス中で、スチレン−クロルメチルスチレン等モル共
重合体(GPOによる平均分子i30万)の3重置%四
塩化炭素溶液中にポリプロピレン多孔質膜(8本ポリプ
ラス−チック製品ジュラガード2400 )を1分間浸
漬後これを液中から引上げ、このグローブボックス中で
の四環化炭素の風乾を行なった。
得られた複合族の表面を、走査型電子顕微鏡を用い、倍
率2500倍で観察すると、微孔径(孔径0.5μ)の
孔がほぼ均一に形成されていた。また、形成された活性
塩素含有高分子薄膜層の断面を観察すると、この微孔径
の孔は薄膜層の表裏両面に貫通していた。
この風乾複合膜を、N、N、N’、N’−テトラメチル
−1,6−ジアミツヘキサンの50重量%水溶液中に3
0℃で2時間浸漬し、アミン化反応を行わせ、次いで流
水で水洗した。
得られた第4級アンモニウム塩基含有高分子薄膜層を積
層させた複合膜を、30℃の恒温水槽中に浸漬させた2
室型セルの隔壁に使用し、一方の室に2N H2SO4
およびIN B’θSo4を含む水溶液300m1を、
また他方の室にイオン交換水をそれぞれ入れ、それぞれ
の室を磁気攪拌機で攪拌して拡散を行わせ/ζ。
一定時間当りのJ(2So4およびFeSO4の嵐を、
電位差滴定および原子吸光分析計を用いて測定し、両者
間の透析速度比 (H2SO4透析速度/XP e S
 O4透析速度)を求めた。得られた結果は、後記表に
示される。
実施例2 ポリフッ化ビニリデン(カイナー社製品カイナ−460
)20重量部、ポリエチレングリコール(関東化学製品
#−6000)2重量部およびジメチルアセトアミド(
関東化学製品)78重量部の混合溶液をガラス板上に流
延し、その10秒間後に水中に浸漬、その後これを引上
げて乾燥した。得られたポリ7ツ化ビニリデン多孔質膜
をプラズマ反応器内に入れ、0.1 Torrの窒素雰
囲気下で、周波数13.56 MH2゜出力50 Wの
高周波を5分間照射し、プラズマ処理を行なった。
かかるプラズマ処理ポリフッ化ビニリデン多孔質膜を多
孔質支持体に用い、実施例1と同様の第4級アンモニウ
ム塩基含有高分子薄膜層を積層させた複合膜の製造およ
びそれの透析試験を行なった。透析試験の結果は、後記
衣に示さnる。
比較例1 実施例1において、四塩化炭素の風乾を相対湿度16%
の雰囲気下で行なった。得られたtA4A4ジアンモニ
ウム塩基含有高分子薄膜層層させた複合膜には、その膜
表面に源側孔が形成されていなかった。
比較例2 実施例2において、四塩化炭素の風乾を相対湿度16%
の雰囲気下で行なった。得られた第4級アンモニウム塩
基含有高分子薄膜層を積層させた複合膜には、その膜表
面に微細孔が形成されていなかった。
比較例1〜2で行われた透析試験の結果も、次の表に併
記される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、多孔質支持体上に、薄膜の表裏両面に連通している
    微細孔をほぼ均一に形成せしめた第4級アンモニウム塩
    基含有高分子薄膜層を積層させてなる選択透過膜。 2、孔径約0.1〜10μの微細孔が高分子薄膜層に形
    成されている特許請求の範囲第1項記載の選択透過膜。 3、多孔質支持体上に活性塩素を有する膜形成性高分子
    の有機溶剤溶液を塗布した後、相対湿度約70〜100
    %に調湿した雰囲気中で乾燥させ、その後ポリアミンと
    反応させることを特徴とする第4級アンモニウム塩基含
    有高分子薄膜層を積層させた選択透過膜の製造法。
JP12491184A 1984-06-18 1984-06-18 選択透過膜の製造法 Granted JPS614733A (ja)

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