JPS6151925B2 - - Google Patents

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JPS6151925B2
JPS6151925B2 JP57138104A JP13810482A JPS6151925B2 JP S6151925 B2 JPS6151925 B2 JP S6151925B2 JP 57138104 A JP57138104 A JP 57138104A JP 13810482 A JP13810482 A JP 13810482A JP S6151925 B2 JPS6151925 B2 JP S6151925B2
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JP
Japan
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polymer
membrane
solvent
arylacetylene
solution
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Application number
JP57138104A
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English (en)
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JPS5929003A (ja
Inventor
Hitoshi Masuda
Koichi Takada
Yoshiro Nakada
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Sanyo Chemical Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Sanyo Chemical Industries Ltd filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
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Priority to US06/426,276 priority patent/US4614586A/en
Priority to CA000412920A priority patent/CA1180858A/en
Publication of JPS5929003A publication Critical patent/JPS5929003A/ja
Publication of JPS6151925B2 publication Critical patent/JPS6151925B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B01D71/44Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in a single one of groups B01D71/26-B01D71/42
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳现な説明】
本発明は、䞀般匏 匏䞭、はハロゲン原子又はメチル基、は
アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はハロゲ
ン原子、は〜の敎数、はポリマヌの分子
量が5000以䞊になる数である で衚わされるポリマヌ高分子からなる膜䜓の
改良に関するもので、さらに詳しくは、前蚘䞀般
匏で衚わされるアリヌルアセチレンポリマ
ヌにスルホン酞基を導入した構造のスルホン化ア
リヌルアセチレンポリマヌからなる半透性を有す
る膜䜓に関するものである。 近幎、廃氎凊理、海氎の淡氎化、食品工業ある
いは医療分野等の広範な領域においお、各皮溶液
の溶質の分離、濃瞮あるいは溶媒の回収等に半透
膜を甚いた膜分離技術が利甚され、今埌もさらに
膜を甚いた溶液凊理は倧きな発展が期埅されおい
る。 このような膜分離技術は、氎溶液䞭に浮遊、分
散ないしは溶解しおいる物質を倧きさやその性質
に応じお分離、濃瞮、粟補しようずする溶液凊理
技術であり、凊理目的ないし凊理察象によ぀お限
倖濟過法、逆浞透法、拡散透析法がある。したが
぀お察象溶液の性質や凊理目的に応じお膜に芁求
される性胜は倚様であるこずはいうたでもない
が、共通的に芁求される性胜ずしお溶媒の透過速
床が倧きいこず、目的ずする溶質に察する排陀胜
が優れおいるこず、耐アルカリ性、耐酞性、耐酞
化性、耐溶剀性あるいは耐熱性等の化孊的安定性
が高いこず、たた機械的匷床が倧きいこずが挙げ
られる。 珟圚、公知の半透膜は極めお倚く存圚しおいる
が、䞊蚘の諞性胜を実甚的氎準にたで満足せしめ
埗る膜は少なく、しかも䜿甚に際し皮々の制玄を
受けるのが実状である。 䟋えば、比范的実甚性のある酢酞セルロヌズ膜
は、耐薬品性、耐熱性、耐埮生物分解性などに欠
点が認められる。たた、ポリアミド、ポリアクリ
ロニトリルを玠材ずする膜は耐熱性、耐アルカリ
性に劣るず共に、塩玠等の酞化剀に察する耐酞化
性に劣る欠点がある。たたポリ塩化ビニル、ポリ
ビニルアセテヌト、ポリカヌボネヌト等の玠材よ
りなる膜は、膜圢成性が悪か぀たり、半透性の高
い膜が埗られない欠点がある。たた限倖濟過膜ず
しお最も広く利甚されおいるポリサルホンよりな
る膜も、耐溶剀性に欠けるずずもに限倖濟過膜ず
しおの溶質排陀性胜は必ずしも十分満足すべきも
のではない。 本発明者らは、前蚘欠点を克服し、高い溶媒透
過性ず高い溶質排陀性を持ち、その䞊機械的、化
孊的に安定な安䟡な半透膜を開発すべく鋭意研究
を重ねた結果、前蚘䞀般匏で瀺したアリヌルアセ
チレンポリマヌからなる膜䜓にスルホン酞基を導
入した高分子膜䜓がその目的に適合するこずを芋
出し、本発明を完成するに到぀た。 前蚘䞀般匏で衚わされるアリヌルアセチ
レンポリマヌからなる膜䜓は、本発明者らが先に
提案したものであるが特願昭56―75976号、本
発明のアリヌルアセチレンポリマヌにスルホン酞
基を導入した膜䜓は、先に提案したスルホン酞基
を導入しない膜䜓ず比范するず次のような利点を
備える。 スルホン酞基導入により、膜の芪氎性が増し
その透氎性が向䞊するず同時に半透性が向䞊す
る。補膜法の調敎により、ドナン排陀によりむ
オンず非電解質ずの分離あるいは電解質塩同志の
分離が可胜になる。スルホン酞基を導入するこ
ずにより、耐溶剀性膜ずなり、埓来の膜ではでき
なか぀た皮々の有機性溶液の凊理にも甚いるこず
ができる。スルホン酞基を導入するこず、ある
いはさらにスルホン酞基を導入した膜を倚䟡の金
属等のむオンでむオン架橋するこずにより、膜の
透過流速枛退係数倀を小さくし、長時間に
わたり安定した膜を提䟛するこずができる。な
お、透過流速枛少係数は䞋蚘匏で定矩される。 logJtlogJo−mlogt ここで、Jtは特定の操䜜圧力䞋で所定の日数埌
の氎の透過流速m3m2・日で衚し、Joは日埌、
芳枬された氎の透過流速、は経過日数、は氎
の透過流速枛退係数である。 本発明においおは、膜玠材ずしお前蚘䞀般匏
で瀺されるアリヌルアセチレンポリマヌを
甚いるこずを特城ずするが、この堎合、前蚘䞀般
匏においお、ハロゲンを瀺すの具䜓䟋ずしお
は、ClBrが挙げられ、奜たしくはCl
である。眮換基におけるアルキル基の具䜓䟋ず
しおは、メチル基、む゜プロピル基、ブチル基、
ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、ドデシル基
などの盎鎖又は分枝鎖のアルキル基が挙げられ
る。たた眮換基におけるアルコキシ基ずしお
は、これらのアルキル基から誘導されるアルコキ
シ基が具䜓的に瀺され、たた、眮換基における
ハロゲンずしおは、ClBrが挙げられる。は
〜の敎数であり、奜たしくは又はであ
る。は分子量が5000以䞊になる数、奜たしくは
䞇〜150䞇になる数である。分子量が5000未満
では膜圢成胜が悪い。 前蚘䞀般匏で瀺されるポリマヌを埗るの
に甚いられるモノマヌずしおは、䟋えば、䞋蚘に
瀺すようなものが単独又は぀以䞊の混合物の圢
で甚いられる。
【匏】
【匏】
【匏】
【匏】
【匏】
【匏】 これらのうちで殊に奜たしいものは―クロロ
――プニルアセチレンである。 ポリマヌは、ポリマヌブレテむンPolymer
Bulletin、823―827、1980蚘茉の方法で埗る
こずができる。すなわちポリマヌは、呚期埋衚第
族遷移金属カルボニルず有機ハロゲン化合物ず
の混合物を光照射しお埗られる觊媒を甚いおモノ
マヌを重合するこずによ぀お埗るこずができる。 䞊蚘第族遷移金属カルボニルずしおは、クロ
ムカルボニル、モリブデンカルボニル及びタング
ステンカルボニルが挙げられ、これらのうちモリ
ブデンヘキサカルボニルが特に高い掻性を瀺す。
觊媒調補に甚いる有機ハロゲン化物ずしおは、四
塩化炭玠、四臭化炭玠などのハロゲン化炭化氎
玠、トリクロル酢酞゚チルなどのハロゲン化脂肪
酞゚ステルが挙げられ、これらのうち四塩化炭玠
が奜たしい。モノマヌずしお―クロロ――フ
゚ニルアセチレンを䜿甚する堎合はそれ自䜓が塩
玠原子を有するので、別個に有機ハロゲン化物を
添加するこずなく、第族遷移金属カルボニルず
モノマヌずの混合溶液を初期所定時間光照射する
こずによ぀お觊媒の調補ず同時に重合を進行させ
るこずも可胜である。しかしながら第族遷移金
属カルボニルず有機ハロゲン化物の混合溶液を照
射しお重合させる方法の方が、金属カルボニルず
モノマヌずの混合溶液を照射ず同時に重合させる
方法より、分子量の高い重合䜓を生成する。有機
ハロゲン化物の䜿甚量は第族遷移金属カルボニ
ルず等量たたはそれ以䞊であり、䞊蚘四塩化炭玠
などのように溶媒ずしお甚いるずきにはそれに芋
合う倧量を甚いおもよい。 モノマヌの重合に際し、遷移金属カルボニルの
䜿甚量はモノマヌに察しお0.1〜10モルの範囲
が適圓である。照射に甚いられる光ずしおは、
100W〜1KWの高圧氎銀灯による近玫倖光が最も
奜たしいが、単に倪陜光にさらすだけでも重合に
有効な觊媒皮が生成する。光照射の時間は分〜
数時間、枩床は〜100℃の範囲が適圓である。
光の匷床は、100W〜1KWの光源から30cmの距離
における10分以䞊、奜たしくは分〜時間の照
射量に盞圓する皋床が望たしい。 重合反応の溶媒ずしおは、ハロゲン化炭化氎
玠、芳銙族炭化氎玠などを甚いるのが奜適であ
る。重合反応における単量䜓の濃床は0.1〜モ
ルの範囲が奜たしい。重合反応の枩床は通垞
〜60℃、時間は数十分〜数十時間の範囲から遞
択される。 前蚘䞀般匏においお眮換基を有するポ
リマヌを補造する堎合、を有するモノマヌを重
合しおもよく、たた、を有しないモノマヌを重
合しお、その重合物にあずから、を導入しおも
よい。䟋えばずしおニトロ基を有するポリマヌ
を補造する堎合、を有しない重合物を硝酞ず反
応させるこずにより、容易にニトロ基を導入する
こずができる。 アリヌルアセチレンポリマヌの数平均分子量は
浞透圧法によれば通垞5000以䞊、奜たしくは䞇
〜150䞇である。 たた、その固有粘床はトル゚ン䞭、30℃で枬定
した堎合、通垞0.1〜10d、奜たしくは0.3
〜5dである。 極限粘床が小さすぎるず、膜圢成性即ち自己支
持に劣り、良奜な膜が埗難く、䞀方極限粘床が倧
きすぎるず均䞀な補膜液を調補するこずが困難ず
なり、やはり良奜な膜が埗られなくなる。 本発明においお、アリヌルアセチレンポリマヌ
にスルホン酞基を導入した膜を埗るには、通垞
぀の方法が採甚される。その第の方法は、アリ
ヌルアセチレンポリマヌをたず補膜しお半透膜を
調補する。しかるのち半透膜自䜓をスルホン化凊
理しお、スルホン酞基をベンれン栞に導入した半
透膜を埗る方法。第の方法は、アリヌルアセチ
レンポリマヌ自䜓をたずスルホン化し、しかる埌
に補膜し、スルホン酞基を導入したアリヌルアセ
チレンポリマヌからなる半透膜を埗る方法があ
る。本発明においおはその䞡法が可胜であるが、
通垞方法の方が簡䟿であり、たずの方法を説
明し、しかる埌にの方法を説明する。 本発明でスルホン化凊理のための基䜓ずしお甚
いるアリヌルアセチレンポリマヌからなる膜䜓
は、前蚘䞀般匏で衚わされるポリマヌを溶
媒又は必芁に応じお溶解床調節剀を加えた溶媒に
溶解しおドヌプを圢成し、このドヌプを板状又は
管状に流延するか、あるいは環状の口金から抌出
し、板状又は管状あるいは䞭空系状に成膜するこ
ずによ぀お補造される。この堎合、重合䜓の溶媒
䞭濃床を〜30重量に保持するこずが必芁で、
この範囲を逞脱するず良質の半透膜を埗るのが困
難になる。たた、補膜䜓の固化は、ドヌプをゲル
化济䞭に抌出し、凝固させるこずによ぀お、ある
いは宀枩䞋で空気䞭に抌出した埌、ゲル化济䞭に
導入し凝固させるこずによ぀お行われる。 補膜甚溶媒ずしおは重合䜓を0.5以䞊溶解す
るものであればよいが、䟋えば、―メチル―
―ピロリドン、−゚チルピロリドン、−メチ
ルピペリドン、―ゞメチルアセトアミド、
―ゞメチルホルムアミド、ヘキサメチルホ
スホアミド、ゞメチルスルホキシド、テトラ尿
玠、テトラヒドロフラン、モルホリン、―
ゞオキサン、ベンれン、トル゚ン、キシレン、ニ
トロベンれン、カヌボンゞサルフアむド、四塩化
炭玠、クロロホルム、ゞクロロメタン、ゞクロロ
゚タン、プノヌル、メタクレゟヌルなどが挙げ
られるが、奜たしいのは氎ず盞溶性のある有機極
性溶媒で特に―メチルピロリドンやテトラハむ
ドロフラン、ゞメチルアセトアミドなどが奜たし
く甚いられる。非察象膜の補膜に際しおは、盞分
離を促したり、ポリマヌの溶解床を調節するため
にこれら溶媒を混合しお甚いたりあるいは他の物
質を加えたりしお補膜するこずがしばしばある。
このような補膜調敎剀ずしおは該ポリマヌ溶媒に
察しお適圓な盞溶性を有し、か぀補膜時ポリマヌ
の盞分離を促しお該ポリマヌの溶解床を調節する
ようなものが奜たしい。䞊蚘溶媒を混合しお甚い
れば䞻溶媒であるず同時に調敎剀ずしお䜜甚す
る。たた、氎、メタノヌル、゚タノヌル、ホルム
アミド、アセトン、ピリゞン等の該ポリマヌの膚
最剀もしくは非溶剀もキダスト液の調敎剀ずしお
甚いるこずができる。たた、ポリ゚チレングリコ
ヌル、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルニト
リル等の氎溶性高分子も補膜キダスト液の添加剀
ずしお甚いるこずができる。さらに無機塩も補膜
キダスト液に添加しお甚いおもよい。それらの無
機塩は䞀般的なアルカリ金属、アルカリ土類金
属、又はアンモニアの塩酞塩、硝酞塩、又は硫酞
塩等が考えられる。䟋えば、塩化リチりム、塩化
カルシりム、硝酞カリりム、硫酞アンモニりムな
どが挙げられる。無機塩の添加量は補膜する膜に
よ぀お異なるが、䞀般に添加量が倚すぎるず補膜
液の均䞀性を阻害したり、埗られる膜䜓の性胜が
悪くなる堎合がある。 補膜原液ドヌプ液䞭の圓該ポリマヌ濃床は
通垞〜30重量、奜たしくは〜25重量であ
る。このポリマヌ濃床は溶媒や添加剀の性質やポ
リマヌの重合床によ぀おも倧きく巊右される。䞀
般にポリマヌ濃床が高いドヌプ液で補膜するず溶
質の排陀性は高いが溶媒の透過速床の小さい膜が
埗られる。䞀方、ポリマヌ濃床の䜎いドヌプ液で
補膜するず溶質の排陀性は䜎いが溶媒の透過性の
倧きい膜が埗られる。ドヌプ液䞭の添加剀の量は
補膜液の溶媒やポリマヌ濃床によ぀お異なりその
添加剀がポリマヌに察しお膚最剀もしくは溶剀ず
しおの䜜甚がある堎合は䞀般にポリマヌ重量の10
から数十倍の量が甚いられる。たた無機塩のよ
うなものはポリマヌ重量の0.1から200䜍であ
る。 ドヌプ液粘床は䞀般には〜1000ポむズである
が、ポリマヌの重合床や目的ずする膜性胜によ぀
お巊右される。かかるドヌプ液は平滑な衚面を備
えた基材、䟋えば、ガラス、ステンレス、アルミ
ニりム、ポリ゚チレン、ポリプロピレン等で䟋瀺
される材料からなる板状䜓や管状䜓に流延塗垃し
お補膜するか、あるいは環状オリフむスを有する
口金から䞭空糞状に抌し出し板状、管状あるいは
䞭空糞状に補膜できる。たたポリ゚ステル、ナむ
ロン、アクリル等の有機質繊維やガラス等の無機
質繊維からなる織垃たたは䞍織垃を基材ずしおこ
の䞊にドヌプ液を盎接流延塗垃しお耇合膜を圢成
するこずもある。 本発明における膜䜓の厚さは30〜500Ό、奜た
しくは30〜200Όずなるように調敎される。板状
䜓や管状䜓にドヌプ液を塗垃しお補膜する堎合、
塗垃の厚さが同䞀であ぀おもドヌプ濃床やその組
成溶媒の蒞発時間、枩床等によ぀お埗られる膜の
厚さは異なる。 補膜液を流延しおただちに凝固媒䜓ず接觊させ
おゲル化する堎合もあるが、䞀般には膜衚面に極
く薄い緻密局を圢成するために溶媒の䞀郚を蒞発
させた埌ゲル化する。この溶媒蒞発の枩床ず時間
は溶媒の皮類や目的ずする膜性胜などによ぀お異
なるが、䞀般に枩床−20℃〜250℃で〜数十分
の範囲で行われる。ゲル化液は圓該ポリマヌに察
しおは非溶剀で溶媒添加剀に察しお盞溶性のある
もので、䟋えば、氎、メタノヌル、゚タノヌル、
無機塩氎溶液たたはこれらの混合溶液が甚いられ
る。 膜のゲル化操䜜は通垞ゲル化媒䜓の沞点未満の
枩床で行われる。䟋えば、ゲル化媒䜓が氎の堎合
には通垞〜80℃である。このゲル化に芁する時
間はゲル化媒䜓の枩床によ぀おも異なるが通垞数
分から数時間である。ゲル化埌、膜䞭に残存する
溶媒、添加剀を充分流出させるために流氎に䞀昌
倜䜍浞挬しお眮く。堎合によ぀おはアルコヌル等
の有機媒䜓に浞挬埌、流氎で掗う。 䞊蚘のようにしお埗られる膜は非察称膜であ
る。すなわち、前蚘のようにしお埗られる膜は、
膜衚面を圢成する緻密なスキン局ず、その䞋局を
圢成する倚孔質局ずから構成されおいる。 たた本発明においおは以䞊のようにしお埗られ
た膜は必芁に応じお氎、゚チレングリコヌル、塩
氎等の媒䜓䞭で熱凊理を斜し、膜の性胜を調節す
るず共に高枩床における機械的匷床を向䞊させる
こずができる。凊理枩床は80〜180℃、凊理時間
は数分から時間䜍の範囲で奜たしく行われる。 本発明においおは、前蚘のようにしお埗たゲル
化又はゲル化埌熱凊理などの埌凊理を斜したアリ
ヌルアセチレンポリマヌ膜に察しお、スルホン化
凊理を斜す。この堎合のスルホン化凊理は公知の
方法によ぀お行うこずができる。䟋えば、前蚘膜
を、硫酞、発煙硫酞、無氎硫酞又はクロルスルホ
ン酞等のスルホン化剀の溶液䞭に膜を浞挬するこ
ずによ぀お行うこずができる。たず硫酞又はクロ
ル硫酞を甚いる堎合は、奜たしくは100の濃硫
酞又はクロル硫酞を甚いる方が良い。実際にスル
ホン化の操䜜を行う堎合は、濃硫酞䞭に氎が付着
した膜を盎接浞挬するこずは奜たしくない。぀た
り垌硫酞䞭〜10、次に䞭濃床の硫酞氎
50〜60の順次に膜を十分浞挬しおから濃硫
酞䞭に、浞挬するのが奜たしい。クロル硫酞の堎
合も同様である。濃硫酞あるいはクロル硫酞でス
ルホン化する反応枩床は、目的ずするスルホン化
膜のスルホン酞基導入の皋床によ぀お異なるが、
通垞40〜200℃の枩床範囲であり、奜たしくは70
〜120℃の枩床範囲が良い。スルホン化時間は通
垞時間から数時間にわたり、目的ずするスルホ
ン酞基の濃床、および反応枩床によ぀お異なる。 䞀方、スルホン化を、発煙硫酞、無氎硫酞又は
無氎硫酞溶剀系を甚いお行う堎合には、そのス
ルホン化剀に含有する䞉酞化むオりSO3、無氎
硫酞の濃床が任意の濃床内で行うこずができる
が、奜たしくは、以䞊、30以内である。た
ずえば、垂販の発煙硫酞を硫酞で垌釈しお任意の
䜎濃床のSO3濃床の発煙硫酞を調敎するこずがで
きる。又、無氎硫酞SO3を盎接甚いる堎合
は、無氎硫酞ガス固䜓又は液䜓の無氎硫酞の蒞
気を䞍掻性気䜓窒玠、ヘリりム、アルゎン
で垌釈しお甚いる方が良い。曎にアリヌルアセチ
レンポリマヌ膜を溶解しない溶剀たずえばピリ
ゞンに無氎硫酞を混合し、その䞭に膜を浞挬す
るこずによ぀おもスルホン化を行うこずができ
る。 䞀般に、無氎硫酞を含有する系でスルホン化す
る方が、濃硫酞やクロル硫酞でスルホン化する堎
合よりも反応枩床は䜎い。すなわち、宀枩附近か
ら50℃以䞋が奜たしく、反応に甚する時間も数十
分で十分である。 本発明においお、アリヌルアセチレンポリマヌ
膜のスルホン酞基の濃床は、通垞の䞭和滎定によ
り知るこずができる。すなわち膜あるいはポリ
マヌをスルホン化埌、十分氎で掗滌しお也燥す
る。この也燥膜あるいはポリマヌを秀量埌、
氎―メタノヌル混合液に浞し、プノヌル
フタレンを指瀺薬ずし、1/10KOH溶液で滎
定する。䞭和に必芁なアルカリの圓量を詊料の重
量で割り、圓量を蚈算する。たずえば―ク
ロロプニルアセチレンポリマヌの堎合には、
すべおのプニル栞に基ず぀スルホン酞基が導
入されたずするず、ポリマヌの繰り返し単䜍の分
子量は、 216.5ずなり、理論 圓量は4.62
× 10-3圓量ずなる。この倀を100ずし、前蚘
のKOH䞭和滎定より埗られた倀の圓量を
であらわすず、スルホン化床がいわゆるパヌセン
ト衚瀺しうる。この堎合、スルホン化床は、100
も越えるこずも可胜である。 次に、本発明におけるスルホン化アリヌルアセ
チレンポリマヌ膜を埗る第の方法、すなわち、
アリヌルアセチレンポリマヌをスルホン化し、し
かる埌に補膜する方法を説明する。 たず、アリヌルアセチレンポリマヌを四塩化炭
玠、ゞクロロ゚タンのような塩玠系溶剀あるいは
テトラヒドロフラン、ゞオキサンのような゚ヌテ
ル系溶剀に溶解させる。この時ポリマヌ濃床は10
以内が奜たしい。10以䞊になるず高粘床にな
り反応が均䞀に進行しなくなる。溶解したポリマ
ヌにピリゞン又はゞメチルホルムアミドで垌釈し
た無氎硫酞を滎䞋導入するか、あるいは䞍掻性ガ
スで垌釈した無氎硫酞SO3を導入する。反応
枩床は50℃以䞋が望たしく、反応時間も時間以
内である。反応埌はメタノヌルで沈殿させ濟過
埌、也燥し、スルホン化アリヌルアセチレンポリ
マヌを埗る。 このスルホン化アリヌルアセチレンポリマヌ
は、スルホン化しおいないアリヌルアセチレンポ
リマヌず同様に、―メチルピロリドン、テトラ
ヒドロフラン、ゞオキサンなどの芪氎性溶剀に溶
解させ、補膜化できる。 本発明においおは、前蚘のようにしお埗られた
スルホン酞基含有膜は、さらに熱凊理を斜しお甚
いるのがよい。この堎合、熱凊理枩床は50〜200
℃奜たしくは80〜180℃の枩床であり、その凊理
法ずしおは、熱氎又は加圧氎を甚いる熱凊理方法
の他、加熱媒䜓䞭で熱凊理する方法及び密閉容噚
内においお、加熱ガス䞭で熱凊理する方法などが
ある。この熱凊理により、䜿甚に際しおの排陀率
が䞊昇し、か぀機械匷床が向䞊し、安定化された
膜を埗るこずができる。 このようにしお所望の性胜を持぀た膜は半透性
を有し各々の膜圢成に達したモゞナヌルに組み蟌
み、逆浞透甚モゞナヌル、あるいは限倖濟過甚モ
ゞナヌルずしお甚いられる。本発明で埗られた膜
は柔軟性がありすぐれた耐酞、耐アルカリ、耐酞
化性を瀺し、半透膜逆浞透膜、限倖濟過膜、透
析膜を含むの他、各皮の隔膜ずしお利甚可胜で
ある。 前蚘のようにしおスルホン酞基を導入した膜
は、さらに、各皮陜むオンを含有する氎溶液に浞
挬させるこずにより、所望の陜むオンを有するス
ルホン酞基ずするこずができる。本発明の膜に結
合するスルホン酞基は次の䞀般匏で衚わされる。 ―SO3M+  匏䞭、は陜むオンであり、氎玠、各皮のア
ンモニりムむオン又は金属むオンが含たれる 前蚘アンモニりムむオンの具䜓䟋の぀ずしお
は、䞀般匏 匏䞭、R1R2R3及びR4は氎玠又は炭玠
数〜16のアルキル基であり、R1R2R3及び
R4はそれぞれ同䞀又は異぀おいおもよい で衚わされるものが挙げられる。たた他のアンモ
ニりムむオンの䟋ずしお、䞀般匏 匏䞭、R1R2R3及びR4は氎玠原子又は炭
玠数〜のアルキル基であり、R1R2R3及
びR4はそれぞれ同䞀又は異぀おいおもよい。
は〜20の敎数である で衚わされるポリ゚チレンポリアミンより誘導さ
れるアンモニりムむオンの他、分子量500〜20000
のポリ゚チレンアミンより誘導されるアンモニり
ムむオン等が挙げられる。 前蚘金属むオンの具䜓䟋ずしおは、LiNa
等のアルカリ金属むオン、MgCa等のアルカ
リ土類金属むオン等が挙げられる。 前蚘の陜むオンM+においお、陜むオンが䟡
以䞊の堎合、むオン結合により分子内又は分子間
においお架橋構造を圢成させおもよい。 次に本発明を実斜䟋によりさらに詳现に説明す
る。 参考䟋  也燥窒玠雰囲気䞋で、粟補した四塩化炭玠
䞭にモリブデンヘキサカルボニル30ミリモルを加
えお、30℃で時間300W高圧氎銀灯により光照
射した。埗られた觊媒溶液に単量䜓―クロロ―
―プニルアセチレン10モル及びガスクロマト
グラフむヌの内郚暙準ずしお単量䜓に察し25容量
のクロロベンれンを添加し、30℃で24時間也燥
窒玠雰囲気䞭にお重合反応を行わせた。残存単量
䜓量をガスクロマトグラフむヌで定量したずこ
ろ、反応率は83であ぀た。生成重合䜓アリヌ
ルアセチレンポリマヌは反応液を倧量のメタノ
ヌルに投入しお沈殿させたのち、濟別也燥した。
メタノヌル䞍溶性重合䜓の生成量は単量䜓の仕蟌
み量に察しお72であ぀た。生成重合䜓の数平均
分子量は浞透圧法によれば玄40䞇、トル゚ン䞭30
℃で枬定した固有粘床は2.69dであ぀た。 参考䟋  参考䟋で䜜成したポリマヌ7.0、テトラヒ
ドロフランTHF37.2、―メチル――
ピロリドン55.8よりなる透明なキダスト液を厚
さ450Όのアプリケヌタヌを甚いお氎平に蚭眮
したガラス板䞊に流延した。そのたた分間攟眮
し、溶媒の䞀郚を蒞発させた埌、氷氎䞭に浞挬
し、ゲル化を行わせる。その埌、膜を流氎に䞀昌
倜浞挬しお膜䞭に残存する溶媒を完党に流出させ
おスルホン基を有しない膜を埗た。埗られた膜は
半透明で厚さは玄70Όであ぀た。 参考䟋  単量䜓を―メチル――プニルアセチレン
に倉えお参考䟋ず同様の操䜜により重合を行぀
た。メタノヌル䞍溶性重合䜓の生成量は単量䜓の
仕蟌み量に察しお89であ぀た。トル゚ン䞭30℃
で枬定した固有粘床は2.5dであ぀た。 実斜䟋  参考䟋で埗た膜を90℃の熱氎䞭で時間熱凊
理を斜した埌、硫酞50氎溶液䞭に10分間浞挬
し、さらに濃硫酞に10分間浞挬する。その埌、衚
―に蚘茉した所定時間、25発煙硫酞に浞挬す
る。衚―に瀺した浞挬時間経過埌、再び濃硫酞
に10分間浞挬し、次いで硫酞50氎溶液䞭に10分
間浞挬した埌、流氎に䞀昌液浞挬する。このよう
にしおスルホン化された膜を埗た。 埗られた膜のスルホン化床的は也燥した膜
を现かく粉砕し、氎―メタノヌルの混合溶
媒100ml䞭に分散させ、1/10 KOH氎溶液を甚
いお電䜍差滎定を行い、ポリマヌ䞭に含たれる―
SO3Hを䞭和するのに必芁なKOHの量を枬定し、
その枬定量に基づいお算出した。 前蚘のようにしお埗られた膜を、盎埄cmの円
圢に切取り、溶量1.4のバツチ匏逆浞透装眮に
装着しお溶液の透過テストを行぀た。膜の有効面
積は12.6cm2、操䜜圧力はKgcm2、液枩は25℃、
たた原液ずしおは、分子量2000のポリ゚チレング
リコヌル3000ppmの氎溶液およびNa2SO4の
1000ppm氎溶液を䜿甚した。排陀率は原液およ
び透過液の党酞玠芁求倀TODもしくは電気
䌝導床より算出した。枬定結果を衚―に瀺す。 なお、衚―においお、No.10No.11及びNo.12は
比范䟋であり、No.10はポリサルホン膜瀟、
No.11はポリサルホン膜瀟に぀いおの結果を
瀺し、さらに、No.12は、参考䟋で埗たポリプ
ニルクロロアセチレンポリマヌ膜に぀いおの結果
を瀺す。
【衚】
【衚】 実斜䟋  実斜䟋のNo.の半透膜をアンモニア氎溶液に
30分間浞挬した埌、むオン亀換氎で充分掗浄し
た。アンモニア氎溶液に浞挬するこずにより膜倖
芳および匷床に倉化はみられなか぀た。 このように凊理した膜を盎埄cmφの円圢に切
り取り実斜䟋ず同様に透過テストを行぀た。そ
の結果を衚―に瀺す。
【衚】 実斜䟋  参考䟋で䜜成したポリマヌを95の四塩
化炭玠に溶解する。このポリマヌ溶液に、也燥
N2ガス通気しか぀激しく撹拌しながら、衚―
に瀺した所定量の25重量発煙硫酞をポリマヌ溶
液の枩床を20〜25℃に保ちながら滎䞋する。滎䞋
終了埌、さらに時間、30℃で反応を行う。反応
終了埌、少量の氎を加え、未反応発煙硫酞を氎ず
反応させる。その埌、反応液を倧量のメタノヌル
に投入し、ポリマヌを沈殿させたのちポリマヌを
濟別する。埗られたポリマヌを也燥せずに倚量の
むオン亀換氎に分散させ、氎局のPHがほが䞭性に
なるたでデカンテヌシペンを繰り返す。その埌再
びポリマヌを濟別埌メタノヌルで掗浄し也燥を行
う。埗られたポリマヌのスルホン化の反応床
は也燥したポリマヌを実斜䟋で瀺したず
同様の方法で䞭和滎定し算出した。 䞊蚘の方法により埗られたポリマヌ3.5、テ
トラヒドロフラン25、―ゞメチル―ホル
ムアミド25、LiCl2よりなる透明なキダスト
液を䜜成し、参考䟋に蚘茉した方法により半透
膜を䜜成した。 このようにしお埗られた膜を盎埄cmφの円圢
に切り取り、容量1.4のバツチ匏逆浞透装眮に
装着しお溶液の透過テストを行぀た。膜の有効面
積は12.6cm2、操䜜圧力はKgcm2、液枩は25℃、
原液は分子量2000のポリ゚チレングリコヌル
3000ppm氎溶液およびNa2SO4の1000ppm氎溶液
を䜿甚した。排陀率は原液および透過液の党酞玠
芁求倀TODもしくは電気䌝導床より算出し
た。
【衚】

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  䞀般匏 匏䞭、はハロゲン原子又はメチル基、は
    アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はハロゲ
    ン原子、は〜の敎数、はポリマヌの分子
    量が5000以䞊になる数である で衚わされるアリヌルアセチレンポリマヌにスル
    ホン酞基を導入しお埗られるスルホン化アリヌル
    アセチレンポリマヌからなる半透性を有する膜
    䜓。  䞀般匏で衚わされるアリヌルアセチレ
    ンポリマヌからなる膜䜓の衚面をスルホン化凊理
    しお埗られる特蚱請求の範囲第項の膜䜓。
JP57138104A 1982-08-09 1982-08-09 半透性を有する高分子膜䜓 Granted JPS5929003A (ja)

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