JPS6151928B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6151928B2
JPS6151928B2 JP4430281A JP4430281A JPS6151928B2 JP S6151928 B2 JPS6151928 B2 JP S6151928B2 JP 4430281 A JP4430281 A JP 4430281A JP 4430281 A JP4430281 A JP 4430281A JP S6151928 B2 JPS6151928 B2 JP S6151928B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
swelling agent
aromatic polyamide
dope
solvent
permeable membrane
Prior art date
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Expired
Application number
JP4430281A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57159508A (en
Inventor
Masahiro Kamibayashi
Takashi Akyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Electric Industrial Co Ltd filed Critical Nitto Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP4430281A priority Critical patent/JPS57159508A/en
Publication of JPS57159508A publication Critical patent/JPS57159508A/en
Publication of JPS6151928B2 publication Critical patent/JPS6151928B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は選択性透過膜に関し、詳しくは限外
過膜として好適に用いることができる芳香族ポリ
アミド選択性透過膜に関する。 一般に、溶液やエマルジヨン、サスペンジヨン
のような液体混合物の中の特定の成分を選択的に
透過させる膜を選択性透過膜と呼んでいるが、こ
れらの中で限外過膜はコロイド、タンパク質、
合成高分子物質、微生物等を含む溶液やエマルジ
ヨンからその溶媒や分散媒を分離することができ
るので、工場排水の処理、下水浄化、食品、医
薬、醸造、発酵等の分野における精製、濃縮工程
に用いられている。 このような選択性透過膜としては、従来、大き
い透過速度と排除率とを有する酢酸セルロースを
素材とするものが主として用いられているが、耐
熱性、耐化学薬品性、機械的強度等において必ら
ずしも十分でないために、近時、これらの点です
ぐれる芳香族ポリアミドを素材とする選択性透過
膜が提案されている。一般に、選択性透過膜が膜
分離処理に実用されるためには、その透過膜が溶
媒や分散媒に対して大きい透過速度を有すると共
にその溶質や分散質に対して大きい排除率を有し
なければならないが、この透過速度と排除率とは
相反する関係にあつて、排除率を高めようとすれ
ば透過速度をある程度、犠牲にせざるを得ない。
従つて、従来より提案されている芳香族ポリアミ
ド膜には大きい透過速度と大きい排除率を兼ね備
えているものがなく、実用化には尚、難点があ
る。特に、従来の芳香族ポリアミド膜は膜表層の
所謂スキン層の孔径分布幅が広く、溶質の分子量
に対する分画性の低い点が、透過速度が損なわな
いで排除率を高めることのできない理由であると
いえる。 このような問題を解決するために、無機膨潤剤
と有機膨潤剤としてのジメチルスルホキシドとを
含有し、溶剤としてN―メチル―2―ピロリド
ン、ジメチルホルムアミド等を用いるドープから
芳香族ポリアミドの限外過膜を製造する方法が
提案されている(特開昭56―2804号)。この方法
によれば、従来の芳香族ポリアミド限外過膜に
比べて、溶質の分子量に対する分画性も透水速度
も改善されているが、尚、分子量分画性は数万程
度にとどまつており、分子量が数千乃至10000程
度に小さい溶質に対してはほとんど排除能をもた
ない。しかしながら、膜分離処理においては、か
かる低分子量の溶質除去能を有する選択性透過膜
が、例えば濃縮、精製等のプロセスについて必要
とされる場合が多い。 本発明者らは芳香族ポリアミド膜における上記
した問題を解決すべく、鋭意、研究した結果、芳
香族ポリアミド膜の製造において、製膜溶液(以
下、ドープという。)に、芳香族ポリアミドに対
して特定された有機膨潤剤と無機膨潤剤とを特定
の割合で含有させることにより、従来の芳香族ポ
リアミド選択性透過膜に比べて著しく小さい分子
量分画性を有する選択性透過膜を得ることができ
ることを見出し、本発明に到達したものである。 本発明による選択性透過膜の製造方法は、 (A) 一般式 〔―R1―X1―R2―X2―〕 () (但し、R1及びR2はそれぞれ独立に二価の
芳香族基を示し、X1及びX2はそれぞれ独立に
アミド結合を示す。) で表わされる繰返し単位からなる芳香族ポリア
ミドと、このポリアミド100重量部に対して、 (B) アルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲ
ン化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩及びこれ
らの二種以上の混合物から選ばれる無機膨潤剤
15〜90重量部と、 (C) 上記芳香族ポリアミドに対する凝固価が90〜
800w/v%であり、且つ、常圧下における沸点
が50〜120℃である有機膨潤剤10〜500重量部 とからなるドープを支持基材に塗布し、次いで、
前記芳香族ポリアミドを溶解せず、且つ、上記有
機溶剤、無機膨潤剤及び有機膨潤剤を溶解し得る
凝固溶剤中に浸漬して、芳香族ポリアミドを凝固
させ、製膜することを特徴とする。但し、ここに
有機膨潤剤の凝固価とは、塩化リチウムの5重量
%N―メチル―2―ピロリドン溶液に重合体を溶
解して、重合体濃度2重量%の溶液を調製し、こ
の溶液5mlに25℃の温度において、重合体の析出
による白濁を生ぜしめるために加えられるべき最
少量の有機膨潤剤の容量V(ml)を測定し、次式
に従つて定義される値である。 凝固価= V(ml)×有機膨潤剤の比重/5(ml)×100(w/v%) 本発明において用いられる芳香族ポリアミドは
前記一般式で表わされる繰返し単位からなり、
R1及びR2としては、例えば、1,3―フエニレ
ン、1,4―フエニレン、3,3′―ジフエニレ
ン、4,4′―ビフエニレン、1,4―ナフチレ
ン、1,5―ナフチレン、1,6―ナフチレン、
4,4′―オキサジフエニレン、4,4′―メチレン
ジフエニレン、4,4′―カルボニルジフエニレ
ン、3,3′―スルホニルジフエニレン等を挙げる
ことができ、これら芳香族基はその水素の一部を
ハロゲン原子、アミノ基、ニトロ基、カルボキシ
ル基、スルホン酸基、低級アルキル基等で置換さ
れていてもよい。これらの芳香族ポリアミドのな
かで、本発明においては、実質的に次式 で表わされる繰返し単位からなるものが好ましく
用いられ、特に、全フエニレン基のうちm―フエ
ニレン基が70モル%以上、p―フエニレン基が30
モル%以下であるものが好ましく用いられる。 上記のような芳香族ポリアミドは、例えば、特
公昭35―13247号や特公昭35―14399号に開示され
ている方法によつて製造することができる。通
常、ジカルボン酸塩化物とジアミンとをジメチル
アセトアミドのような溶剤中、低温度で縮合重合
させる。このようにして得られる芳香族ポリアミ
ドは、出発物質、反応条件等によつて異なるが、
一般に30℃の温度において極限粘度(溶剤N―メ
チル―2―ピロリドン、以下、NMPという。)が
0.3〜2.0程度である。本発明においては、得られ
る透過膜が十分な機械的強度を有するように、
0.9〜2.0の極限粘度を有する芳香族ポリアミドが
好ましく用いられる。 本発明においては、ドープ溶剤としては芳香族
ポリアミド、無機膨潤剤及び有機膨潤剤を溶解し
得ると共に、凝固溶剤、通常は水と相溶し得るこ
とを要し、NMP、ジメチルホルムアミド(以
下、DMFという。)、ジメチルアセトアミド(以
下、DMACという。)、ヘキサメチレンホスホル
アミド又はこれらの二種以上の混合物が用いら
れ、ドープ中の芳香族ポリアミド濃度(以下、ド
ープ濃度という。)は、通常、5〜30重量%、好
ましくは8〜20重量%である。ドープ濃度が低す
ぎると、得られる透過膜が選択的分離能に劣るよ
うになり、一方、ドープ濃度が高すぎると、支持
基材上に均一に塗布することが困難となるばかり
でなく、得られる透過膜の透過速度が小さくなる
からである。ドープ濃度と関連して、ドープの支
持基材への塗布時の粘度は通常、20〜5000ポイズ
(20℃)、好ましくは50〜1000ポイズ(20℃)に調
整される。 本発明においては、ドープを構成する添加剤と
して無機膨潤剤と有機膨潤剤が併用れる。無機膨
潤剤はアルカリ金属及びアルカリ土類金属、好ま
しくはリチウム、カリウム、ナトリウム、カルシ
ウム及びマグネシウムのハロゲン化物、特に塩化
物と臭化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸素塩及び
これらの二種以上の混合物から選ばれる。具体的
には塩化リチウム、塩化カリウム、塩化カルシウ
ム、臭化リチウム、臭化カリウム、硝酸リチウ
ム、硝酸カリウム、硫酸マグネシウム、過塩素酸
マグネシウム等が例示される。これら無機膨潤剤
の使用量はドープ溶剤、ドープ濃度によつても異
なるが、一般的にはドープ中の芳香族ポリアミド
100重量部当り、15〜90重量部であり、好ましく
は30〜80重量部である。無機膨潤剤の使用量が多
すぎると、ドープの溶解状態を悪くする傾向があ
ると共に、得られる膜が選択性分離能に劣るよう
になり、一方、少なすぎるときは、芳香族ポリア
ミドのドープ溶剤中への溶解度が小さくなつて、
製膜が困難になるうえに、得られる透過膜の透過
速度が小さくなる傾向があるからである。 本発明において上記無機膨潤剤と併用される有
機膨潤剤は、前記したように、用いる芳香族ポリ
アミドに対して特定の凝固価を有すると共に、特
定の沸点範囲を有する液状有機化合物である。こ
のような有機膨潤剤の具体例としては、テトラヒ
ドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテ
ル、ジ―n―ブチルエーテル、アセトン、メチル
エチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノ
ン、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸
エチル、メタノール、エタノール、n―プロパノ
ール、i―プロパノール、n―ブタノール、sec
―ブタノール、t―ブタノール等を挙ることがで
き、これらの一種又は二種以上の混合物が用いら
れる。有機膨潤剤はまた、ドープを形成する溶剤
と、後に説明する凝固溶剤にも溶解することを要
する。 有機膨潤剤の使用量は、本発明に従つて、芳香
族ポリアミド100重量部当り10〜500重量部、好ま
しくは30〜250重量部である。無機膨潤剤と同様
に、有機膨潤剤も、その使用量が余りに多すぎる
と均一なドープが得られない傾向があり、また、
少なすぎると十分な溶剤透過速度を有する透過膜
が得難くなる傾向があるからである。 このような有機膨潤剤及び無機膨潤剤を含有す
るドープの調製方法は特に制限されないが、好ま
しくは、予め無機膨潤剤を溶解させたドープ溶剤
に芳香族ポリアミドを添加、溶解し、次に、これ
に有機膨潤剤を加え、室温又は必要に応じて80〜
150℃程度の温度に加熱しつつ攪拌して、均一な
ドープとする。 本発明の方法は、このようにして調製されたド
ープを支持基材に塗布した後、芳香族ポリアミド
を凝固させる凝固溶剤に浸漬し、重合体を凝固、
膜化させるのであるが驚くべきことに、上述した
有機膨潤剤が、ドープ塗布支持基材を凝固溶剤に
浸漬したときの芳香族ポリアミドの凝固性に大き
い影響を及ぼすことが見出された。即ち、有機膨
潤剤を芳香族ポリアミドに対して上記の範囲で用
いたとき、芳香族ポリアミドが凝固溶剤中で速や
かに凝固することが見出されたのである。換言す
れば、芳香族ポリアミドがドープ溶剤に均一に溶
解している状態を比較的保ちつつ、速やかに凝固
して、膜構造についていえば、その表面層が迅速
に、且つ、均一に形成される。この結果、本発明
の方法によれば、スキン層は孔径分布幅の著しく
小さい微孔構造を有することとなるので、溶質の
分子量に対する分画性が高く、従つて、ある大き
さ以上の溶質の排除率が高い限外過膜が得られ
るのである。 一方、有機膨潤剤の添加量が少なすぎるとき、
及び添加剤として用いないときには、芳香族ポリ
アミドの浸漬溶剤中における凝固速度が小さいた
めに、凝固の過程で膜表層が不均一な構造を有す
ることとなつて、孔径分布幅の広いスキン層をも
つ膜しか得られないのである。 一般に、芳香族ポリアミドのドープ溶剤への溶
解度は、溶剤の種類のみならず、ドープ中の無機
膨潤剤の含量にも依存する。有機膨潤剤の添加量
が余りに多いと、ドープ濃度を製膜に適する程度
に十分大きくしたときにはドープの溶解状態が悪
くなる。そのために芳香族ポリアミドのドープへ
の溶解を助ける無機膨潤剤の添加量を必要以上に
増せば、前記した不都合が生じる。従つて、本発
明の方法においては、有機膨潤剤及び無機膨潤剤
の添加量は相互に関連し合つて臨界的である。本
発明の方法は、ドープ組成に一定のバランスを与
えることにより初めて、前記したように、その分
画性を著しく高めて、分子量1000乃至10000程度
の溶質に対して大きい排除率の透過膜を得ること
に成功したものである。 後に説明する実施例と比較例とを比較すれば明
らかなように、例えば、分子量2000又は6000のポ
リエチレングリコール水溶液を処理した場合、本
発明による有機膨潤剤を添加剤として含まないド
ープから得た限外過膜は、後述する条件下でほ
とんど排除能を有しないのに対して、本発明に従
つて得られる限外過膜は80%以上、好ましい場
合には90%以上の排除率を有する。 この排除率における差は、実用的な限外過に
おいて極めて重要である。しかも、透水速度につ
いても、本発明による膜の方がすぐれているか
ら、本発明による膜の優位性が明らかである。 ドープは通常、15〜35℃程度の室温域で支持基
材上に塗布される。このドープ塗布支持基材は、
塗布後、一般的には数分以内に、例えば5分以内
に、凝固溶剤と接触される。ドープ塗布後、余り
に長時間放置すると、得られる透過膜が選択分離
能に劣るようになるからである。凝固溶剤は、芳
香族ポリアミドを溶解せず、ドープ溶剤と相溶性
を有し、且つ、有機膨潤剤及び無機膨潤剤を溶し
得ることが必要である。かかる凝固溶剤としては
水が最も好ましく用いられるが、メタノール、エ
タノール、アセトン、エチレングリコールやこれ
らと水との混合溶剤も用いることができる。 凝固成形温度は特に限定されないが、一般的に
は凝固溶剤の沸点未満の温度で行なわれる。水を
凝固溶剤とするときには、通常、0〜80℃、好ま
しくは0〜50℃の温度である。凝固成形に要する
時間は凝固溶剤やその温度によつても異なるが、
通常、1〜10時間である。 ドープを塗布すべき支持基材は特に限定されな
い。ガラス、ステンレス、アルミニウム、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン等で例示される平滑な表
面を有する板や管を支持基材として用いたときに
は、芳香族ポリアミドが凝固溶剤中で凝固後は、
容易にこれらの支持基材から剥離されるので、そ
れぞれシート状及び管状の透過膜が得られる。ま
た、支持基材としてポリエステル繊維、アクリル
繊維等の有機質繊維や、ガラス繊維、炭素繊維等
の無機質繊維からなる織布又は不織布のシート状
及び管状の支持基材を用いることにより、これら
支持基材上に一体的に製膜された複合透過膜を得
ることができる。更に、ドープを中空の紡糸口金
から凝固溶剤中に押出すことにより、中空糸状の
透過膜を得ることもできる。 本発明の方法においては、ドープを支持基材に
塗布した後、このドープを加熱し、ドープ溶剤の
一部を強制的にドープ表面から蒸発させ、次い
で、凝固溶剤中に浸漬することができる。この加
熱処理は、通常、ドープ塗布面に50〜200℃の熱
風を、例えば1〜120秒間送ることによつて行な
うことができる。 本発明の方法においては、また、以上のように
して得られた選択性透過膜の高温度における機械
的強靭性を向上させる等の目的のために、製膜
後、100〜400℃の温度で5秒乃至30分程度熱処理
することができる。この処理は透過膜を加熱した
空気中に置いたり、或いは加熱した水やグリセリ
ンに浸漬することによつて行なわれる。処理時間
は、処理温度が高ければ短時間でよく、低ければ
長時間とする。 以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明するが本発明は何らこれら実施例に限定される
ものではない。 尚、以下の実施例において膜特性は次のように
して評価した。即ち、透過膜を加圧式フイルター
ホルダーに装着し、窒素雰囲気下に、純水の場合
には2Kg/cm2、ポリエチレングリコール(以下、
PEGという。)水溶液(濃度5000ppm)の場合に
は4Kg/cm2の操作圧でそれぞれ供給し、次式で定
義される透過速度及び排除率を求めた。 透過速度=透過水量(ml)/有効膜面積(cm2)×透過
時間(分) 排除率= (1−透過液中のPEG濃度/供給液中のPEG濃度
)×100(%) 実施例 前記一般式()において、m―フエニレン基
が70モル%、p―フエニレン基が30モル%であ
り、30℃におけるNMP溶液の極限粘度が1.83で
ある芳香族ポリアミドを用い、溶剤をNMPとし
て第1表に示す組成のドープA〜Gを調製した。
The present invention relates to a selectively permeable membrane, and more particularly to an aromatic polyamide selectively permeable membrane that can be suitably used as an ultrafiltration membrane. In general, membranes that selectively permeate specific components in liquid mixtures such as solutions, emulsions, and suspensions are called selectively permeable membranes.
Since it is possible to separate the solvent and dispersion medium from solutions and emulsions containing synthetic polymer substances and microorganisms, it is suitable for purification and concentration processes in fields such as factory wastewater treatment, sewage purification, food, medicine, brewing, and fermentation. It is used. Conventionally, such selective permeation membranes have mainly been made of cellulose acetate, which has a high permeation rate and rejection rate. However, this is not always sufficient, so recently, a selectively permeable membrane made of aromatic polyamide, which is superior in these respects, has been proposed. Generally, in order for a selectively permeable membrane to be put to practical use in membrane separation processing, the permeable membrane must have a high permeation rate for solvents and dispersion media, as well as a high rejection rate for solutes and dispersoids. However, there is a contradictory relationship between the permeation rate and the rejection rate, and in order to increase the rejection rate, the permeation rate must be sacrificed to some extent.
Therefore, none of the aromatic polyamide membranes that have been proposed so far have both a high permeation rate and a high rejection rate, and there are still difficulties in putting them into practical use. In particular, conventional aromatic polyamide membranes have a wide pore size distribution in the membrane surface layer, the so-called skin layer, and low fractionation with respect to the molecular weight of the solute, which is the reason why it is not possible to increase the rejection rate without impairing the permeation rate. It can be said. In order to solve these problems, ultrafiltration of aromatic polyamide from dope containing an inorganic swelling agent and dimethyl sulfoxide as an organic swelling agent and using N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, etc. as a solvent was developed. A method for manufacturing membranes has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-2804). According to this method, compared to conventional aromatic polyamide ultrafiltration membranes, the fractionation performance for the molecular weight of solutes and the water permeation rate are improved, but the molecular weight fractionation performance remains at around tens of thousands. , it has almost no ability to exclude solutes with molecular weights as small as several thousand to 10,000. However, in membrane separation processes, selectively permeable membranes having the ability to remove such low molecular weight solutes are often required for processes such as concentration and purification. The present inventors have conducted extensive research in order to solve the above-mentioned problems in aromatic polyamide membranes. As a result, in the production of aromatic polyamide membranes, the membrane-forming solution (hereinafter referred to as dope) contains By containing the specified organic swelling agent and inorganic swelling agent in a specific ratio, it is possible to obtain a selectively permeable membrane having a significantly smaller molecular weight fractionation than conventional aromatic polyamide selectively permeable membranes. This is what led to the discovery of the present invention. The method for producing a selectively permeable membrane according to the present invention is as follows: (A) General formula [-R 1 -X 1 -R 2 -X 2 -] () (However, R 1 and R 2 are each independently a divalent aromatic X 1 and X 2 each independently represent an amide bond.) An aromatic polyamide consisting of repeating units represented by Inorganic swelling agent selected from metal halides, nitrates, sulfates, perchlorates, and mixtures of two or more thereof
15 to 90 parts by weight, and (C) a coagulation value of 90 to 90 for the above aromatic polyamide.
A dope consisting of 800 w/v% and 10 to 500 parts by weight of an organic swelling agent having a boiling point of 50 to 120°C under normal pressure is applied to the supporting substrate, and then,
It is characterized in that the aromatic polyamide is coagulated and formed into a film by immersing it in a coagulating solvent that does not dissolve the aromatic polyamide but can dissolve the organic solvent, inorganic swelling agent, and organic swelling agent. However, the coagulation value of the organic swelling agent here refers to the polymer dissolved in a 5% by weight N-methyl-2-pyrrolidone solution of lithium chloride to prepare a solution with a polymer concentration of 2% by weight, and 5 ml of this solution. The volume V (ml) of the minimum amount of organic swelling agent that must be added to produce white turbidity due to polymer precipitation at a temperature of 25° C. is measured, and is a value defined according to the following formula: Coagulation value = V (ml) × Specific gravity of organic swelling agent / 5 (ml) × 100 (w/v%) The aromatic polyamide used in the present invention consists of repeating units represented by the above general formula,
Examples of R 1 and R 2 include 1,3-phenylene, 1,4-phenylene, 3,3'-diphenylene, 4,4'-biphenylene, 1,4-naphthylene, 1,5-naphthylene, 1, 6-naphthylene,
4,4'-oxadiphenylene, 4,4'-methylenediphenylene, 4,4'-carbonyldiphenylene, 3,3'-sulfonyldiphenylene, etc., and these aromatic groups may have a portion of its hydrogen atoms substituted with a halogen atom, an amino group, a nitro group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a lower alkyl group, or the like. Among these aromatic polyamides, in the present invention, substantially the following formula is used: It is preferable to use repeating units represented by
Those having a mol% or less are preferably used. The aromatic polyamide as described above can be produced, for example, by the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 35-13247 and Japanese Patent Publication No. 35-14399. Typically, a dicarboxylic acid chloride and a diamine are condensed and polymerized in a solvent such as dimethylacetamide at low temperature. The aromatic polyamide obtained in this way varies depending on the starting materials, reaction conditions, etc.
Generally, the intrinsic viscosity (solvent N-methyl-2-pyrrolidone, hereinafter referred to as NMP) at a temperature of 30℃ is
It is about 0.3 to 2.0. In the present invention, so that the resulting permeable membrane has sufficient mechanical strength,
Aromatic polyamides having an intrinsic viscosity of 0.9 to 2.0 are preferably used. In the present invention, the dope solvent must be able to dissolve the aromatic polyamide, the inorganic swelling agent, and the organic swelling agent, and be compatible with the coagulating solvent, usually water, such as NMP, dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF). ), dimethylacetamide (hereinafter referred to as DMAC), hexamethylene phosphoramide, or a mixture of two or more of these are used, and the aromatic polyamide concentration in the dope (hereinafter referred to as dope concentration) is usually It is 5 to 30% by weight, preferably 8 to 20% by weight. If the dope concentration is too low, the resulting permeable membrane will have poor selective separation ability, while if the dope concentration is too high, it will not only be difficult to coat it uniformly on the supporting substrate, but also the resulting permeable membrane will have poor selective separation ability. This is because the permeation rate of the permeable membrane becomes lower. In relation to the dope concentration, the viscosity of the dope when applied to the support substrate is usually adjusted to 20 to 5000 poise (20°C), preferably 50 to 1000 poise (20°C). In the present invention, an inorganic swelling agent and an organic swelling agent are used together as additives constituting the dope. Inorganic swelling agents are halides of alkali metals and alkaline earth metals, preferably lithium, potassium, sodium, calcium and magnesium, especially chlorides and bromides, nitrates, sulfates, perchloroxygen salts and mixtures of two or more thereof. selected from. Specific examples include lithium chloride, potassium chloride, calcium chloride, lithium bromide, potassium bromide, lithium nitrate, potassium nitrate, magnesium sulfate, and magnesium perchlorate. The amount of these inorganic swelling agents used varies depending on the dope solvent and dope concentration, but in general, it is
The amount is 15 to 90 parts by weight, preferably 30 to 80 parts by weight, per 100 parts by weight. If the amount of inorganic swelling agent used is too large, the dissolution state of the dope tends to deteriorate, and the resulting membrane becomes inferior in selective separation ability. As the solubility in the
This is because not only is membrane formation difficult, but also the permeation rate of the resulting permeable membrane tends to be low. As described above, the organic swelling agent used in combination with the inorganic swelling agent in the present invention is a liquid organic compound having a specific coagulation value and a specific boiling point range for the aromatic polyamide used. Specific examples of such organic swelling agents include tetrahydrofuran, dioxane, diisopropyl ether, di-n-butyl ether, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, cyclohexanone, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, sec
-butanol, t-butanol, etc., and one or a mixture of two or more of these can be used. The organic swelling agent also needs to be soluble in the dope-forming solvent and the coagulation solvent described below. The amount of organic swelling agent used according to the invention is from 10 to 500 parts by weight, preferably from 30 to 250 parts by weight, per 100 parts by weight of aromatic polyamide. Similar to inorganic swelling agents, organic swelling agents also tend to not produce a uniform dope if used in too large a quantity;
This is because if the amount is too small, it tends to be difficult to obtain a permeable membrane having a sufficient solvent permeation rate. The method for preparing the dope containing such an organic swelling agent and an inorganic swelling agent is not particularly limited, but preferably, the aromatic polyamide is added and dissolved in a dope solvent in which an inorganic swelling agent has been dissolved in advance, and then the aromatic polyamide is dissolved therein. Add an organic swelling agent to the room temperature or 80~80℃ as needed.
Stir while heating to a temperature of about 150°C to make a uniform dope. In the method of the present invention, the dope thus prepared is applied to a supporting substrate, and then immersed in a coagulating solvent that coagulates the aromatic polyamide to coagulate the polymer.
Surprisingly, it has been found that the above-mentioned organic swelling agent has a large effect on the coagulation properties of the aromatic polyamide when the doped support substrate is immersed in a coagulation solvent. That is, it has been found that when the organic swelling agent is used in the above-mentioned range for aromatic polyamide, the aromatic polyamide is rapidly coagulated in the coagulation solvent. In other words, the aromatic polyamide rapidly solidifies while remaining relatively uniformly dissolved in the dope solvent, and in terms of the film structure, the surface layer is quickly and uniformly formed. . As a result, according to the method of the present invention, the skin layer has a microporous structure with a significantly narrow pore size distribution width, so that the fractionation property with respect to the molecular weight of the solute is high. An ultrafiltration membrane with a high rejection rate can be obtained. On the other hand, when the amount of organic swelling agent added is too small,
When not used as an additive, the solidification rate of aromatic polyamide in the immersion solvent is slow, so the membrane surface layer has an uneven structure during the solidification process, resulting in a skin layer with a wide pore size distribution. All that can be obtained is a membrane. Generally, the solubility of an aromatic polyamide in a dope solvent depends not only on the type of solvent but also on the content of the inorganic swelling agent in the dope. If the amount of the organic swelling agent added is too large, the state of dissolution of the dope will deteriorate when the dope concentration is increased enough to be suitable for film formation. Therefore, if the amount of the inorganic swelling agent that helps dissolve the aromatic polyamide in the dope is increased more than necessary, the above-mentioned disadvantages will occur. Therefore, in the method of the present invention, the amounts of the organic swelling agent and the inorganic swelling agent added are critical as they are mutually related. In the method of the present invention, by providing a certain balance to the dope composition, as described above, the fractionation property can be significantly improved, and a permeable membrane with a high rejection rate for solutes with a molecular weight of about 1,000 to 10,000 can be obtained. It was extremely successful. As is clear from a comparison of the Examples and Comparative Examples described later, for example, when a polyethylene glycol aqueous solution with a molecular weight of 2,000 or 6,000 is treated, the limit obtained from a dope that does not contain the organic swelling agent of the present invention as an additive is While the ultrafiltration membrane has almost no exclusion ability under the conditions described below, the ultrafiltration membrane obtained according to the present invention has an exclusion rate of 80% or more, preferably 90% or more. This difference in rejection rate is extremely important in practical ultrafiltration. Moreover, since the membrane according to the present invention is also superior in terms of water permeation rate, the superiority of the membrane according to the present invention is clear. The dope is usually applied onto the supporting substrate at room temperature of about 15 to 35°C. This doped support base material is
After application, it is contacted with a coagulating solvent, typically within a few minutes, for example within 5 minutes. This is because if the membrane is left for too long after dope application, the resulting permeable membrane will be inferior in selective separation ability. The coagulating solvent must not dissolve the aromatic polyamide, be compatible with the dope solvent, and be capable of dissolving the organic swelling agent and the inorganic swelling agent. Water is most preferably used as the coagulating solvent, but methanol, ethanol, acetone, ethylene glycol, and mixed solvents of these and water can also be used. Although the coagulation temperature is not particularly limited, the coagulation is generally carried out at a temperature below the boiling point of the coagulation solvent. When water is used as a coagulating solvent, the temperature is usually 0 to 80°C, preferably 0 to 50°C. The time required for coagulation molding varies depending on the coagulation solvent and its temperature, but
Usually 1 to 10 hours. The supporting base material to which the dope is applied is not particularly limited. When a plate or tube with a smooth surface, such as glass, stainless steel, aluminum, polypropylene, polyethylene, etc., is used as a support base material, after the aromatic polyamide is solidified in a coagulation solvent,
Since it is easily peeled off from these supporting substrates, sheet-like and tubular permeable membranes can be obtained, respectively. In addition, by using sheet-like or tubular support base materials of woven or non-woven fabrics made of organic fibers such as polyester fibers and acrylic fibers, and inorganic fibers such as glass fibers and carbon fibers, these support base materials can be A composite permeable membrane can be obtained integrally formed thereon. Furthermore, a hollow fiber-like permeable membrane can also be obtained by extruding the dope from a hollow spinneret into a coagulating solvent. In the method of the present invention, after the dope is applied to the support substrate, the dope can be heated to force a portion of the dope solvent to evaporate from the dope surface, and then immersed in a coagulation solvent. This heat treatment can usually be carried out by blowing hot air at 50 to 200°C onto the dope-coated surface, for example, for 1 to 120 seconds. In the method of the present invention, for the purpose of improving the mechanical toughness at high temperatures of the selectively permeable membrane obtained as described above, the membrane is heated at a temperature of 100 to 400°C after film formation. Heat treatment can be performed for about 5 seconds to 30 minutes. This treatment is carried out by placing the permeable membrane in heated air or by immersing it in heated water or glycerin. The treatment time may be short if the treatment temperature is high, and long if the treatment temperature is low. The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way. In addition, in the following examples, film characteristics were evaluated as follows. That is, the permeable membrane is attached to a pressurized filter holder, and in the case of pure water, 2 kg/cm 2 and polyethylene glycol (hereinafter referred to as
It's called PEG. ) In the case of an aqueous solution (concentration 5000 ppm), each was supplied at an operating pressure of 4 Kg/cm 2 and the permeation rate and rejection rate defined by the following formula were determined. Permeation rate = permeated water amount (ml) / effective membrane area (cm 2 ) x permeation time (min) Rejection rate = (1 - PEG concentration in permeate / PEG concentration in feed liquid) x 100 (%) Example Said In the general formula (), an aromatic polyamide containing 70 mol% of m-phenylene groups and 30 mol% of p-phenylene groups, and an intrinsic viscosity of an NMP solution at 30°C of 1.83 is used, and the solvent is NMP. Dopes A to G having the compositions shown in the table were prepared.

【表】 各ドープをそれぞれ室温にてガラス板上に流延
塗布し、直ちに0℃の水に投入し、24時間浸漬し
て、厚さ150μmの限外過膜を得た。各膜の物
性を第2表に示す。ドープA及びFからそれぞれ
得た限外過膜についてのポリエチレングリコー
ル分子量分画性を添付図面に示す。前者が分子量
6000領域に分画性を有し、後者が2000領域に分画
性を有することが示される。 比較例 実施例のドープAにおいてメタノールの代わり
にジエチレングリコール(凝固価898w/v%、沸
点245℃)41.7重量部を用いた以外は、実施例と
同様にドープHを調製した。このドープを室温で
ガラス板上に流延塗布し、直ちに20℃の水に投
入、24時間浸漬して厚さ150μmの限外過膜を
得た。この膜の物性を第2表に示すが、分子量
6000のポリエチレングリコールに対してもほとん
ど排除能をもたない。この膜の分子量分画性は図
面に示すように約20000であつた。
[Table] Each dope was cast onto a glass plate at room temperature, immediately poured into water at 0°C, and immersed for 24 hours to obtain an ultrafiltration membrane with a thickness of 150 μm. Table 2 shows the physical properties of each film. The polyethylene glycol molecular weight fractionation properties of the ultrafiltration membranes obtained from Dopes A and F, respectively, are shown in the attached drawings. The former is the molecular weight
It is shown that the latter has fractionation in the 6000 region, and the latter has fractionation in the 2000 region. Comparative Example Dope H was prepared in the same manner as in Example, except that 41.7 parts by weight of diethylene glycol (coagulation value: 898 w/v%, boiling point: 245°C) was used instead of methanol in Dope A of Example. This dope was cast onto a glass plate at room temperature, immediately poured into water at 20°C, and immersed for 24 hours to obtain an ultrafiltration membrane with a thickness of 150 μm. The physical properties of this membrane are shown in Table 2, and the molecular weight
It has almost no ability to eliminate 6000 polyethylene glycol. The molecular weight fractionation of this membrane was approximately 20,000 as shown in the drawing.

【表】 また、塩化リチウム5重量部及び芳香族ポリア
ミド12重量部を含有するNMP溶液をドープと
し、上記比較例と同様にして厚さ150μmの限外
過膜を得た。この膜の物性を第2表に示す。
[Table] In addition, an ultrafiltration membrane with a thickness of 150 μm was obtained in the same manner as in the above comparative example using an NMP solution containing 5 parts by weight of lithium chloride and 12 parts by weight of aromatic polyamide as a dope. The physical properties of this film are shown in Table 2.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の実施例及び比較例で得た限外
過膜についてのポリエチレングリコール分子量分
画性を示す。
The drawing shows the polyethylene glycol molecular weight fractionation properties of ultrafiltration membranes obtained in Examples and Comparative Examples of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (A) 一般式 〔―R1―X1―R2―X2―〕 () (但し、R1及びR2はそれぞれ独立に二価の
芳香族基を示し、X1及びX2はそれぞれ独立に
アミド結合を示す。) で表わされる繰返し単位からなる芳香族ポリア
ミドと、このポリアミド100重量部に対して、 (B) アルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲ
ン化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩及びこれ
らの二種以上の混合物から選ばれる無機膨潤剤
15〜90重量部と、 (C) 上記芳香族ポリアミドに対する凝固価が90〜
800w/v%であり、且つ、常圧下における沸点
が50〜120℃である有機膨潤剤10〜500重量部 とからなるドープを支持基材に塗布し、次いで、
前記芳香族ポリアミドを溶解せず、且つ、上記有
機溶剤、無機膨潤剤及び有機膨潤剤を溶解し得る
凝固溶剤中に浸漬して、芳香族ポリアミドを凝固
させ、製膜することを特徴とする選択性透過膜の
製造方法。 2 芳香族ポリアミドが実質的に式 で表わされる繰返し単位からなり、且つ、全フエ
ニレン基のうちm―フエニレン基が70モル%以上
であり、p―フエニレン基が30モル%以下である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の選
択性透過膜の製造方法。 3 有機膨潤剤がテトラヒドロフラン、ジオキサ
ン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケ
トン、シクロヘキサノン、ギ酸メチル、ギ酸エチ
ル、メタノール、エタノール、プロパノール及び
ブタノールから選ばれる少なくとも一種であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の選択
性透過膜の製造方法。
[Claims] 1 (A) General formula [-R 1 -X 1 -R 2 -X 2 -] () (However, R 1 and R 2 each independently represent a divalent aromatic group, (X 1 and X 2 each independently represent an amide bond.) An aromatic polyamide consisting of a repeating unit represented by (B) an alkali metal and alkaline earth metal halide, Inorganic swelling agent selected from nitrates, sulfates, perchlorates, and mixtures of two or more of these
15 to 90 parts by weight, and (C) a coagulation value of 90 to 90 for the above aromatic polyamide.
A dope consisting of 800 w/v% and 10 to 500 parts by weight of an organic swelling agent having a boiling point of 50 to 120°C under normal pressure is applied to the supporting substrate, and then,
A selection characterized in that the aromatic polyamide is coagulated and formed into a film by immersing it in a coagulation solvent that does not dissolve the aromatic polyamide but can dissolve the organic solvent, inorganic swelling agent, and organic swelling agent. Method for manufacturing a sexually permeable membrane. 2 Aromatic polyamide is substantially of the formula Claim 1 consisting of repeating units represented by, and characterized in that out of all phenylene groups, m-phenylene groups account for 70 mol% or more, and p-phenylene groups account for 30 mol% or less The method for producing the selectively permeable membrane described above. 3. Claim 1, wherein the organic swelling agent is at least one selected from tetrahydrofuran, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, cyclohexanone, methyl formate, ethyl formate, methanol, ethanol, propanol, and butanol. The method for producing the selectively permeable membrane described above.
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