JPS6164302A - アルコール水溶液の濃縮方法 - Google Patents
アルコール水溶液の濃縮方法Info
- Publication number
- JPS6164302A JPS6164302A JP18593084A JP18593084A JPS6164302A JP S6164302 A JPS6164302 A JP S6164302A JP 18593084 A JP18593084 A JP 18593084A JP 18593084 A JP18593084 A JP 18593084A JP S6164302 A JPS6164302 A JP S6164302A
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- Japan
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- membrane
- separation
- alcohol
- water
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (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】
本発明は膜を通して物質を分離する分離膜に関・する。
特にメタノール、エタノール、プロパツールなどのアル
コール水溶液から水やアルコールを分離するに適した分
離膜に関する。
コール水溶液から水やアルコールを分離するに適した分
離膜に関する。
均一な混合溶液から特定な化合物を分離する方法は種々
知られており、蒸留法はその最も代表的なもので種々の
物質の分離に広く用いられている６しかしながら、蒸留
法は−たん液から蒸気に変換する必要があり、典型的な
エネルギーａ！＊型の分離精製技術である０例えばエタ
ノールを水から分離する場合沸点は２２．５℃の差があ
るものの、エタノールと水とは強力な水素結合によって
会合しており、この強い親和を断ち切って効率的に分離
するには戴点がある。またエタノールは９５，６％ｗし
％の濃度で水と共沸し、脱水エタノールを製造するには
複雑な工程の抽出蒸留を行う必要がある。最近、エタノ
ールは石油の代替エネルギーおよび化学原料として注目
されている。特に再生可能な植物資源から発酵法で得ら
れるアルコール（エタノール、プロパツールとブタノー
ル等）は太陽エネ、ルギーの間接的利用法として期待さ
れ、その転換技術、特に濃縮技術はキー・テクノロジー
として強く工業界から要望されている。
知られており、蒸留法はその最も代表的なもので種々の
物質の分離に広く用いられている６しかしながら、蒸留
法は−たん液から蒸気に変換する必要があり、典型的な
エネルギーａ！＊型の分離精製技術である０例えばエタ
ノールを水から分離する場合沸点は２２．５℃の差があ
るものの、エタノールと水とは強力な水素結合によって
会合しており、この強い親和を断ち切って効率的に分離
するには戴点がある。またエタノールは９５，６％ｗし
％の濃度で水と共沸し、脱水エタノールを製造するには
複雑な工程の抽出蒸留を行う必要がある。最近、エタノ
ールは石油の代替エネルギーおよび化学原料として注目
されている。特に再生可能な植物資源から発酵法で得ら
れるアルコール（エタノール、プロパツールとブタノー
ル等）は太陽エネ、ルギーの間接的利用法として期待さ
れ、その転換技術、特に濃縮技術はキー・テクノロジー
として強く工業界から要望されている。
そこで、本発明者らは鋭意研究を進めた結果、親木性構
造を有するモノマーとしてのＮ−ビニルピロルトンと、
疎水性構造を有するモノマーとしてのエチルメタクリレ
ート及び／又はイソブチルメタクリレートを共重合して
得られた共重合体の簿膜を用いることにより、膜を通し
てメタノール、エタノール、プロパツールなどのアルコ
ール水溶液から、水やアルコールを分離できることを見
出し、本発明に到達した。
造を有するモノマーとしてのＮ−ビニルピロルトンと、
疎水性構造を有するモノマーとしてのエチルメタクリレ
ート及び／又はイソブチルメタクリレートを共重合して
得られた共重合体の簿膜を用いることにより、膜を通し
てメタノール、エタノール、プロパツールなどのアルコ
ール水溶液から、水やアルコールを分離できることを見
出し、本発明に到達した。
即ち、本発明は、Ｎ−ビニルピロリドンと、エチルメタ
クリレート及びイソブチルメタクリレートの中から選ば
れる少なくとも１種との共重合体を成膜してなる分離膜
である。
クリレート及びイソブチルメタクリレートの中から選ば
れる少なくとも１種との共重合体を成膜してなる分離膜
である。
本発明に用いる各共重合体の重合は次のようにして行う
ことができる。
ことができる。
（ｉ） Ｎ−ビニルピロリドン−エチルメタクリレート
共重合体： 塊状重合法を用い、５５℃でアゾビスイソブチロニトリ
ル（ＡＩＢＮ）をモノマー全量に対し０．０１％Ｉｔ、
％加え、１６時間反応させる。
共重合体： 塊状重合法を用い、５５℃でアゾビスイソブチロニトリ
ル（ＡＩＢＮ）をモノマー全量に対し０．０１％Ｉｔ、
％加え、１６時間反応させる。
（ｉｉ） Ｎ−ビニルピロリドン−イソブチルメタクリ
レート共重合体： 塊状重合法を用い、５５°ＣでＡＩＢＮをモノマー全量
に対し０．０１ｗｔ％加え、１６時間反応させた。
レート共重合体： 塊状重合法を用い、５５°ＣでＡＩＢＮをモノマー全量
に対し０．０１ｗｔ％加え、１６時間反応させた。
前記のようにして得ら九た共重合体は、いずれもベンゼ
ン溶液とし、石油エーテル中に滴下して再沈、精製する
。
ン溶液とし、石油エーテル中に滴下して再沈、精製する
。
膜の調製方法には特に制限はないが、例えば次のように
して調製することができる。即ち、共重合体の各種の溶
媒に対する溶解性を調べ、最適の溶媒を決定し、その溶
媒からキャスト法で製膜する方法である。例えば、Ｎ−
ビニルピロリドン−エチルメタクリレートとＮ−ビニル
ピロリドン−イソブチルメタクリレート共重合体の一部
（Ｎ−ビニルピロリドんの仕込比が５６／４４以下のも
の）は製膜時の溶媒としてベンゼンを使用することがで
きる。Ｎ−ビニルピロリドンの仕込比が８４／１６以上
のｒ４−ビニルピロリドン−イソブチルメタクリレート
共重合体の溶媒にはジメチルホルムアミドを用いること
ができる。ベンゼンを用いる場合は常温下で溶媒を徐々
に蒸散させる方法で、ジメチルホルムアミドを用いる場
合は流延したガラス板をホットプレート上に置き、加熱
減圧して蒸発させる方法をとることができる。ガラス板
より剥離して得られた薄膜は、通常４０〜６０μｍの厚
さである。
して調製することができる。即ち、共重合体の各種の溶
媒に対する溶解性を調べ、最適の溶媒を決定し、その溶
媒からキャスト法で製膜する方法である。例えば、Ｎ−
ビニルピロリドン−エチルメタクリレートとＮ−ビニル
ピロリドン−イソブチルメタクリレート共重合体の一部
（Ｎ−ビニルピロリドんの仕込比が５６／４４以下のも
の）は製膜時の溶媒としてベンゼンを使用することがで
きる。Ｎ−ビニルピロリドンの仕込比が８４／１６以上
のｒ４−ビニルピロリドン−イソブチルメタクリレート
共重合体の溶媒にはジメチルホルムアミドを用いること
ができる。ベンゼンを用いる場合は常温下で溶媒を徐々
に蒸散させる方法で、ジメチルホルムアミドを用いる場
合は流延したガラス板をホットプレート上に置き、加熱
減圧して蒸発させる方法をとることができる。ガラス板
より剥離して得られた薄膜は、通常４０〜６０μｍの厚
さである。
本発明の分離膜を用いる分離方法は、メタノール、エタ
ノール、プロパツールなどの水溶液からアルコールを濃
縮し、水を純度高＜、ｉｕ択的に透過させる分離膜に適
している。好ましくは、メタノールとエタノールの水溶
液においてアルコールの濃度が５０％以下の低濃度の場
合に著しく高い分離効率を示す、またプロパツール水溶
液の分離に関しては４０％以下の低濃度でプロパツール
選択透過型の分離膜として機能する。これらの分離膜は
アルコールと水の混合液だけでなく、他の有機化合物と
木との混合液系にも適用できる。
ノール、プロパツールなどの水溶液からアルコールを濃
縮し、水を純度高＜、ｉｕ択的に透過させる分離膜に適
している。好ましくは、メタノールとエタノールの水溶
液においてアルコールの濃度が５０％以下の低濃度の場
合に著しく高い分離効率を示す、またプロパツール水溶
液の分離に関しては４０％以下の低濃度でプロパツール
選択透過型の分離膜として機能する。これらの分離膜は
アルコールと水の混合液だけでなく、他の有機化合物と
木との混合液系にも適用できる。
本発明は費用の高い、エネルギー多消費型の蒸留法と避
けることができる点で有利である。本発明の方法でアル
コール水溶液の分離を行うには膜の１次側、即ち供給面
側に大気圧下または加圧下で液状の水−アルコール混合
物を存在させる。２次側では膜透過物を気体または蒸気
状で他の不活性な気体に掃引させて採取するか、減圧下
で採取することができる。つまり膜の２次側すなわち膜
透過物採集側の化学的ポテシャルよりも膜の１次側すな
わち供給側の化学的ポテシャルが大きく維持されるよう
にすることによって膜によるアルコール水溶液の分離を
行うことができる。供給側および採取側の各温度は広い
温度範囲にわたって適用可能であるが、本発明の膜分離
法の形態が膜の１次側が液状、２次側の蒸気状となって
いるため、アルコールと水の凝固点以下あるいは沸点以
上の温度範囲は採用できない。
けることができる点で有利である。本発明の方法でアル
コール水溶液の分離を行うには膜の１次側、即ち供給面
側に大気圧下または加圧下で液状の水−アルコール混合
物を存在させる。２次側では膜透過物を気体または蒸気
状で他の不活性な気体に掃引させて採取するか、減圧下
で採取することができる。つまり膜の２次側すなわち膜
透過物採集側の化学的ポテシャルよりも膜の１次側すな
わち供給側の化学的ポテシャルが大きく維持されるよう
にすることによって膜によるアルコール水溶液の分離を
行うことができる。供給側および採取側の各温度は広い
温度範囲にわたって適用可能であるが、本発明の膜分離
法の形態が膜の１次側が液状、２次側の蒸気状となって
いるため、アルコールと水の凝固点以下あるいは沸点以
上の温度範囲は採用できない。
次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。なお
実施例において透過速度および分離係数の測定は通常の
パーベーパレーション用の測定装置を用いて行った。添
付図面は本発明の高分子膜を用いた分離法を実施する装
置の概略を示すにの装置を用いて実験を行うには、透過
セル５に本 ・１明の高分子膜１０を装着し、この高分
子膜の上にアルコール水溶液Ｓを入れる。この供給側の
圧力は大気圧である。一方、採集側阿は回転ポンプ１に
よってＱ、 ｌ−Ｑ、５ｍｍＨｇの減圧下にある。実験
は分離すべきアルコール水溶液Ｓを供給し、１晩放置し
たのち行い、攪拌モータ７によって測定中絶えず攪拌し
た。透過セル５の全体を恒温バス中に漬け、温度を一定
に保った。このときの膜の有効面積は１５．９ｃＪであ
る。膜を透過した蒸気は所定の時間毎に４の液体窒素で
冷却したコールドトラップで冷却、捕集し、ガラスの枝
管を溶封切断した。この封管したガラス管の重量測定か
ら、透過量（ｇ／ｒｒｒｈｒ）を求めた。捕集した溶液
の水／アルコールの組成はガスクロマトグラフを用いて
決定した。
実施例において透過速度および分離係数の測定は通常の
パーベーパレーション用の測定装置を用いて行った。添
付図面は本発明の高分子膜を用いた分離法を実施する装
置の概略を示すにの装置を用いて実験を行うには、透過
セル５に本 ・１明の高分子膜１０を装着し、この高分
子膜の上にアルコール水溶液Ｓを入れる。この供給側の
圧力は大気圧である。一方、採集側阿は回転ポンプ１に
よってＱ、 ｌ−Ｑ、５ｍｍＨｇの減圧下にある。実験
は分離すべきアルコール水溶液Ｓを供給し、１晩放置し
たのち行い、攪拌モータ７によって測定中絶えず攪拌し
た。透過セル５の全体を恒温バス中に漬け、温度を一定
に保った。このときの膜の有効面積は１５．９ｃＪであ
る。膜を透過した蒸気は所定の時間毎に４の液体窒素で
冷却したコールドトラップで冷却、捕集し、ガラスの枝
管を溶封切断した。この封管したガラス管の重量測定か
ら、透過量（ｇ／ｒｒｒｈｒ）を求めた。捕集した溶液
の水／アルコールの組成はガスクロマトグラフを用いて
決定した。
なお、分離の効率は、分離係数（α）により示される。
分離係数（α）は分離される二つの物質ＡおよびＢの濃
度の比で透過物中の対応する物質の濃度の比を割った値
として定義される。
度の比で透過物中の対応する物質の濃度の比を割った値
として定義される。
ただし、ＣＡおよびＣＢは、それぞれ選択的に透過しろ
る成分の濃度および混合物中のその他の成分の濃度を示
す。以下において示すαＡ−４はアルコールの水に対す
る分離係数である。
る成分の濃度および混合物中のその他の成分の濃度を示
す。以下において示すαＡ−４はアルコールの水に対す
る分離係数である。
実施例Ｉ
Ｎ−ビニルピロリドンとエチルメタクリレートの仕込比
を７５ ： ２５として常法により重合し、重合率６６
．９％、Ｎ−ビニルピロリドンの組成が２１．３モル％
の重合物を得た。この重合物のベンゼン溶液をガラス板
上に流延し、常温で溶媒を徐々に蒸発させ、 ４１．３
μｍの厚さの分離膜を得た。この薄膜を図面に示した装
置のセル５に装着し、メタノール水溶液の分離実験を行
った。この場合、膜の反対側にの圧力は０．ｌｍｍＨｇ
に保持した。その結果を第１表に示す。
を７５ ： ２５として常法により重合し、重合率６６
．９％、Ｎ−ビニルピロリドンの組成が２１．３モル％
の重合物を得た。この重合物のベンゼン溶液をガラス板
上に流延し、常温で溶媒を徐々に蒸発させ、 ４１．３
μｍの厚さの分離膜を得た。この薄膜を図面に示した装
置のセル５に装着し、メタノール水溶液の分離実験を行
った。この場合、膜の反対側にの圧力は０．ｌｍｍＨｇ
に保持した。その結果を第１表に示す。
第１表
実施例２
分離すべきアルコール水溶液を水とエタノール混合液に
した以外は実施例１と全く同様にして分離実験を行った
。結果は第２表の通りである。
した以外は実施例１と全く同様にして分離実験を行った
。結果は第２表の通りである。
第２表
実施例３
分離すべきアルコール水溶液を水と１−プロパツール混
合液にして以外は実施例２と全く同様にして分離実験を
行った。結果は第３表の通りである。
合液にして以外は実施例２と全く同様にして分離実験を
行った。結果は第３表の通りである。
第３表
実施例４
Ｎ−ビニルピロリドンとイソブチルメタクリレートの仕
込比を５６ ： ４４として常法により重合し、す（含
率３４．０％、共重合体中のＮ−ビニルピロリド〉の組
成が２１．３モル％の重合物を得た。この重合物のベン
ゼン溶液をガラス板上に流延し、常温下で溶媒を徐々に
蒸発させ、４２．６μｌの厚さの分離膜を得た。この薄
膜を用いて実施例１と同一の装置で全く同様な操作を行
った。結果を第４表に示す。
込比を５６ ： ４４として常法により重合し、す（含
率３４．０％、共重合体中のＮ−ビニルピロリド〉の組
成が２１．３モル％の重合物を得た。この重合物のベン
ゼン溶液をガラス板上に流延し、常温下で溶媒を徐々に
蒸発させ、４２．６μｌの厚さの分離膜を得た。この薄
膜を用いて実施例１と同一の装置で全く同様な操作を行
った。結果を第４表に示す。
第４表
実施例５
分離すべきアルコール水溶液を水とエタノール混合液に
した以外は実施例４と同様にして分離実験を行った。結
果は第５表の通りである。
した以外は実施例４と同様にして分離実験を行った。結
果は第５表の通りである。
第５表
実施例６
分離すべきアルコール水溶液を水−１−プロパツール混
合液にした以外は実施例５と全く同様にして分離実験を
行った。結果は第６表の通りである。
合液にした以外は実施例５と全く同様にして分離実験を
行った。結果は第６表の通りである。
第６表
実施例７
ｒ４−ビニルピロリドンとイソブチルメタクリレ−１・
の仕込比を８４ ： １６として常法により重合し、重
合率２９．１％、共重合体中のＮ−ビニルピロリドンの
組成が４３．９モル％の重合物を得た。この重合物のジ
メチルホルムアミド溶液をガラス板上に流延し、ホット
プレート上で加熱、減圧して溶媒を蒸発させ＋ ５０．
６μｍの厚さの分離膜を得た。分離すべきアルコール水
溶液を水−エタノール混合液にした以外は実施例１と全
く同様にして分離実験を行った。結果は第８表の通りで
ある。
の仕込比を８４ ： １６として常法により重合し、重
合率２９．１％、共重合体中のＮ−ビニルピロリドンの
組成が４３．９モル％の重合物を得た。この重合物のジ
メチルホルムアミド溶液をガラス板上に流延し、ホット
プレート上で加熱、減圧して溶媒を蒸発させ＋ ５０．
６μｍの厚さの分離膜を得た。分離すべきアルコール水
溶液を水−エタノール混合液にした以外は実施例１と全
く同様にして分離実験を行った。結果は第８表の通りで
ある。
第８表
実施例８
分離すべきアルコール水溶液を水−１−プロパツール混
合液にした以外は実施例７と全く同様にして分離実験を
行った。結果は第９表の通りである。
合液にした以外は実施例７と全く同様にして分離実験を
行った。結果は第９表の通りである。
第９表
添付図面は本発明の分離方法を実施する装置を示す概略
図である。
図である。
２・・・回転ポンプ用の保護トラップ、３・・・透過側
の圧力モニターに使うビラニー真空計、４・・・コール
ドトラップ、５・・・透過セル、１０・・・高分子膜。
の圧力モニターに使うビラニー真空計、４・・・コール
ドトラップ、５・・・透過セル、１０・・・高分子膜。
特許出願人 工業技術院長 川 １）裕 部指定代理人
工業技術院製品科学研究所長高橋危司
工業技術院製品科学研究所長高橋危司
Claims (1)
- （１）Ｎ−ビニルピロリドンと、エチルメタクリレート
及びイソブチルメタクリレートの中から選ばれる少なく
とも１種との共重合体を成膜してなる分離膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18593084A JPS6164302A (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | アルコール水溶液の濃縮方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18593084A JPS6164302A (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | アルコール水溶液の濃縮方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6164302A true JPS6164302A (ja) | 1986-04-02 |
| JPH0137167B2 JPH0137167B2 (ja) | 1989-08-04 |
Family
ID=16179362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18593084A Granted JPS6164302A (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | アルコール水溶液の濃縮方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6164302A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4971076A (ja) * | 1972-09-21 | 1974-07-09 | ||
| JPS53122683A (en) * | 1976-12-13 | 1978-10-26 | Comp Generale Electricite | Semipermeable membrane and manufacture thereof |
| JPS54128983A (en) * | 1978-03-31 | 1979-10-05 | Toray Ind Inc | Semipermeable membrane |
| JPS54146278A (en) * | 1978-05-09 | 1979-11-15 | Toray Ind Inc | New semipermeable membrane |
-
1984
- 1984-09-05 JP JP18593084A patent/JPS6164302A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4971076A (ja) * | 1972-09-21 | 1974-07-09 | ||
| JPS53122683A (en) * | 1976-12-13 | 1978-10-26 | Comp Generale Electricite | Semipermeable membrane and manufacture thereof |
| JPS54128983A (en) * | 1978-03-31 | 1979-10-05 | Toray Ind Inc | Semipermeable membrane |
| JPS54146278A (en) * | 1978-05-09 | 1979-11-15 | Toray Ind Inc | New semipermeable membrane |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0137167B2 (ja) | 1989-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |