JPS6164306A - 水−アルコ−ル混合液体分離用高分子膜 - Google Patents

水−アルコ−ル混合液体分離用高分子膜

Info

Publication number
JPS6164306A
JPS6164306A JP59187117A JP18711784A JPS6164306A JP S6164306 A JPS6164306 A JP S6164306A JP 59187117 A JP59187117 A JP 59187117A JP 18711784 A JP18711784 A JP 18711784A JP S6164306 A JPS6164306 A JP S6164306A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
membrane
alcohol
polymer
solution
polydimethylsiloxane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59187117A
Other languages
English (en)
Inventor
Sumio Yamada
山田 純男
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP59187117A priority Critical patent/JPS6164306A/ja
Publication of JPS6164306A publication Critical patent/JPS6164306A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/362Pervaporation
    • B01D61/3621Pervaporation comprising multiple pervaporation steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/362Pervaporation
    • 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
    • B01D71/70Polymers having silicon in the main chain, with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only
    • 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
    • B01D71/70Polymers having silicon in the main chain, with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/701Polydimethylsiloxane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブ
タノールなどをその構成成分の一つとする水溶性混合液
体をパーベーパレーション(pervaporatio
n)法によって、分離、濃縮又は積層するための高分子
膜に関する。
非多孔性の均質な高分子膜を用いて有機液体混合物を分
離するプロセスは1!J50年ごろから米国で研究され
、例えばDinningの米国特許第2,953,50
2号明IIII書などに開示されている。この分離プロ
セスは、一般にパーベーパレーション(ρervapo
raeion)プロセスと呼ばれ、高分子膜の一次側(
充填側)に処理すべき液体を供給し、透過しゃすい物質
を二次側(透過側)に蒸気として優先的に透過させる方
法である。この時目的とする物質は膜を透過しやすさの
違いによって一次側に残留する場合と二次側に透過して
出てくる場合とがある。この膜分離法は従来簡単な方法
では分離できなかった液体混合物、例えば、共沸混合物
、沸点が近接した混合物を分離又は濃縮する新しい方法
として注目を浴びている。特に最近はバイオマスの発酵
工業から得られるm簿なアルコール水溶液の濃縮1分離
が問題になっている。このアルコール水溶液のバー ヘ
ーパレーション用分離膜としては大別すると、(1)水
を優先的に通す膜と、(11)アルコールを選択的に通
すRfとがある。(i)については多くの親水性高分子
膜がこれに相当するが、(11)の膜についてはシリコ
ーン(ポリジメチルシロキサン)膜、セロファン膜など
非常に限られている。
このような膜を用いてパーベーパレーションにより水−
アルコール混合液体を分離する場合には、実用上次のよ
うな問題点がある。即ち、(1)アルコール水溶液が高
分子膜を1回通過することによる5縮の割合(一般に、
膜透過後のり成分の8成分に対する重量比を膜透過前の
A成分のB成分に対する重量比で除した分離係数αAB
で表示する。即ち、αAB”A z/B z/A t/
B 1 ; A□及びB□・・膜透過前のA及びB成分
の重量、A2及びB2・・・膜透過後のA及び8成分の
型歪。但し、αA8はαAIl+≧1になるようにA、
 B成分を選択する)が小さいため、目的とする濃度ま
で濃縮又は分府するためには、膜を多数回通過させなけ
ればならない。
(2)水−アルコールの混合物が高分子膜を通過する透
過量(一般に単位膜表面積、単位膜厚及び単位時間当り
の透過量で表示する)が小さいため、膜表面積を非常に
大きくするか、高分子膜の膜厚を極端に薄くしなければ
ならない。従って、前者の場合には、装置設置コストが
増大になり、後者の場合には膜の強度・耐久性に問題が
生じる。
本発明の目的は、このような従来のパーベーパレーショ
ン用高分子の欠点を排除し、水−アルコール液体混合物
を高い濃縮割合及び大きい透過速度でしかもアルコール
を優先的に透過し分離するバー /< −ハレーション
川高分子l・λを提供することにある。
本発明の要旨は、ポリジメチルシロキサンとボッジフェ
ニルシロキサンからなる重合体組成物を成膜してなるア
ルコール選択透過膜にある。
本発明で用いるポリジメチルシロキサンは、常法により
オクタメチルシフロチ1−ラシロキサンを用いて、濃硫
酸を触媒として重合させることによって得られる。また
、ポリジフェニルシロキサンは次の方法で合成すること
ができる。即ち、オクタフェニルテトラシロキサンとキ
シレンを反応器に入れ1重合開始剤として濃硫酸を層下
し、80°C程度で反応を行う。反応後、得られたポリ
マーをメタノール中で再沈させ、これを:/!則し、乾
燥する。
本発明においては、前記のポリジメチルシロキサンとポ
リジフェニルシロキサンをベンゼン、トルエン等の適当
な有機溶剤に溶解してブレンドする。この場合、必要に
応じ、ポリジメチルシロキサンに対し2〜3重景重量過
酸化ベンゾイル等の有機過酸化物を加える。このポリマ
ーの溶液を水銀上に浮べたガラス板上にキャストし、溶
媒が蒸発した後、加熱減圧乾燥器にガラス板を移し、1
20°C程度で加熱、減圧乾燥を行う。このようにして
成膜されたポリマー膜をメタノール中でガラス板より剥
離し、目的のポリマー膜を得ることができる。ポリマー
中に、有機過酸化物を加える場合には、側鎖のメチル基
にラジカルを発生させて架橋させ、膜の強度を高めるこ
とができる。
本発明に係る重合体組成物の組成は、分離すべきアルコ
ール水溶液との関係において適宜変化させることができ
る。即ち、ポリジメチルシロキサンとポリジフェニルシ
ロキサンとの混合割合を変えることによって良好な分離
係数及び透過量を選ぶことが可能である。
また1本発明によるポリジメチルシロキサンとポリジフ
ェニルシロキサンとからなる重合体組成物は、加工特性
もすぐれているため、任意の厚さのフィル11を製膜す
ることが可能である。得られた膜は非多孔質の均一1公
でその膜厚は一般に70〜300μm、好ましくは70
〜100μmである6膜厚がこれより薄くなると取扱い
が非常にやっかいである上、膜の強度が不足するか、耐
久性が不十分となる。また膜厚がこれより厚い場合には
膜を透過するアルコール水溶液の透過量が小さくなって
実用的でない。
本発明の高分子膜の形状は通常平板な膜(平膜)として
用いられるが、その他、例えば円筒状膜や、繊維状中空
膜にして膜表面積を大きくして用いることもできる。
以下、本発明の高分子膜を用いて水−アルコール混合物
の分離方法を添付図面を参照して説明する。
添付図面は1本発明の高分子膜を用いた分離方法を実施
する装置の概略図を示す。
透過セル5に本発明の高分子膜10を装置し、その上に
分離又は濃縮せんとするアルコール水溶液Sを充填し、
1夜放置したのち、実暎を行った。この場合、攪拌モー
タ7によって測定中は絶えず攪拌する。また透過セル5
は全体を恒温バス6中に浸け、温度を一定に保つ。一方
、回転ポンプ1によって、ライン8及び弁9を介して排
気し、高分子膜10の反対側の空間Hを0.1〜0 、
5mm11gの減圧にする。
このようにしてアルコールを含む水溶液を高分子膜に透
過せしめて分離又は濃縮を行う。膜を透過した蒸気は所
定の時間毎に液体窒素で冷却したコールドトラップ4で
冷却、捕集し、ガラス管を溶封切断した。この封管した
ガラス管の重量測定から透過量(g/mhr)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。本発明のアルコール水溶液
の分離方法での適用温度範囲は通常lO°C〜アルコー
ルの沸点までで、好ましくは25℃である。例えばメタ
ノールは64.1°Cを越えるとメタノールが沸騰する
し、またlO°C未満では水が膜面から蒸発するとき、
断熱膨張し、凍結し用をなさなくなるからである。
一般的に言えば温度を上昇させると単位膜面積、膜厚及
び時間当りの透過量を上げることはできるが、膜透過に
よる濃縮割合(分離係数)は低下する。
本発明の高分子膜を用いる分離方法の場合、適用される
圧力範囲は、】l)1常透過側を充填側より低圧とし、
充填側は大気圧〜100kH/cotの圧力とするが、
透過量は殆んど圧力に影響しないので大気圧で行うこと
が望ましい。
本発明の品分子1灰で分離できるアルコール水溶液は、
メタノール、エタノール、プロパツール。
ブタノールなどのアルコールを構成成分の一つとするす
べての濃度域のアルコール水溶液を含むものである。ま
た、アルコール水溶液はその全てが相互に均一に溶解し
ていてもよいし、一部が溶示度を越えて分離し、1か開
状態になっていてもかまわない。但し、この水−アルコ
ールの混合物は、前述の本発明の適用’I:1+’を度
範囲内において常圧もしくは本発明の適用圧力範囲で液
状であることが必要である。また、アルコール水溶液は
上記のような二成分系ばかりでなく、三成分系以上の多
成分系であっても適用することが可能である。以上のア
ルコール水溶液は生産過程で生じるものばかりでなく、
例えばいろいろなアルコールを含む廃水についても本発
明の分離方法を適用することができる。本発明の高分子
膜を用いる場合には、処理すべき水−アルコール混合物
の混合割合は特に制約されないが、一般的にいえば、ア
ルコールの割合が少ないほどその分離は容易になる。水
−エタノール系ではエタノール95.6%、水−プロパ
ツール系では71゜7%、水−2−プロパツール系では
32.軸OQ%、ブタノール(1−ブタノール)系では
、73.7mo n%にそれぞれ共沸混合物が存在する
。もし本発明の高分子膜を1回通過させる(−膜濃縮)
だけでは所望の純度が得られない場合は、同様な装置を
連続に設置して多数回通過させ(多段濃縮)、濃縮又は
分離することができる。
以下、本発明の詳細な説明するが1本発明はこれらの実
施例によって何ら制限されるものではない。
実施例1 ポリジメチルシロキサン88mo Q%、これに対して
3.0%IL%の過酸化ベンゾイルとポリジフェニルシ
ロキサン12mof1%を加え常法に従ってブレンドし
た。290μm厚さのブレンド高分子膜を取り付けた添
付図に示したような装置で、メタノール水溶液の液分離
実験を行った。実験は温度25°Cでいろいろな組成の
水−メタノール混合液を膜の充填側に供給し、透過側を
真空ポンプにて0.1〜0.5mmHHに吸引し、膜を
透過してくる水とメタノールとの組成比をガスクロマ1
−グラフにて分析し、また透過量を透過蒸気を凝縮さ仕
て定量した。単位膜面積及び単位時間当りの透過速度と
アルコールの水に対する分離係数αA−wは第1表の通
りであった。
第1表 実施例2 分離する混合液をエタノール水溶液にした以外は実施例
1と同様にし実験を行った。結果は第2表の通りである
第2表 実施例3 分離する混合液を1−プロパツール水溶液にした以外は
実施例1の実験を反復した6結果は第3表の通りである
第3ノ之 実施例4 分難する混合液を2−プロパツール水溶液にした以外は
実施例1の実験を反復した。結果は第4表の通りである
第4表 実施例5 ポリジメチルシロキサン63mo 9%、これに対して
2.2wt%の過酸化ベンゾイルとポリジフェニルシロ
キサン37mo 9%を加え常法に従ってブレンドした
。71μm厚さのブレンド高分子膜を取り付けた添付図
に示したような装置で、メタノール水溶液を実施例1と
同様にして処理した。得られた結果は第5表の通りであ
る。
第5表 実施例6 分離する混合液をエタノール水溶液にした以外は実施例
5と全く同様にして実験を行った。結果は第6表の通り
である。
第6表 実施例7 分離する混合液を1−プロパツール水溶液にした以外は
実施例5の実験を反復した。結果は第7表の通りである
第7表 実施例8 分離する混合液を2−プロパツール水溶液にした以外は
実施例5の実験を反復した。結果は第8表の通りである
第8表
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の分離方法を実施する装置の1例を示
す概略図である。 ■・・・回転ポンプ、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1−ラップ、5・・・透;)諭
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
 玉業技術院製品科学研究所長高橋危司

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ポリジメチルシロキサンとポリジフェニルシロキ
    サンから成る重合体組成物を成膜してなるアルコール選
    択透過型分離膜。
JP59187117A 1984-09-06 1984-09-06 水−アルコ−ル混合液体分離用高分子膜 Pending JPS6164306A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59187117A JPS6164306A (ja) 1984-09-06 1984-09-06 水−アルコ−ル混合液体分離用高分子膜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59187117A JPS6164306A (ja) 1984-09-06 1984-09-06 水−アルコ−ル混合液体分離用高分子膜

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6164306A true JPS6164306A (ja) 1986-04-02

Family

ID=16200402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59187117A Pending JPS6164306A (ja) 1984-09-06 1984-09-06 水−アルコ−ル混合液体分離用高分子膜

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6164306A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1293936C (zh) * 2004-01-05 2007-01-10 北京化工大学 一种优先脱醇分离膜的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57136905A (en) * 1981-02-18 1982-08-24 Kuraray Co Ltd Separation of mixed liquid
JPS5895524A (ja) * 1981-11-30 1983-06-07 Kuraray Co Ltd 液−液分離膜
JPS58166901A (ja) * 1982-03-29 1983-10-03 Kuri Kagaku Sochi Kk 滲透蒸発膜及びそれを用いる分離法
JPS59112803A (ja) * 1982-12-20 1984-06-29 Dainippon Ink & Chem Inc 選択性気体透過膜

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57136905A (en) * 1981-02-18 1982-08-24 Kuraray Co Ltd Separation of mixed liquid
JPS5895524A (ja) * 1981-11-30 1983-06-07 Kuraray Co Ltd 液−液分離膜
JPS58166901A (ja) * 1982-03-29 1983-10-03 Kuri Kagaku Sochi Kk 滲透蒸発膜及びそれを用いる分離法
JPS59112803A (ja) * 1982-12-20 1984-06-29 Dainippon Ink & Chem Inc 選択性気体透過膜

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1293936C (zh) * 2004-01-05 2007-01-10 北京化工大学 一种优先脱醇分离膜的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dutta et al. Separation of azeotropic organic liquid mixtures by pervaporation
US4983303A (en) Method of separating a particular component from its liquid solution
JPS5857205B2 (ja) 半透膜の製造方法
US5066403A (en) Process for separating azeotropic or close-boiling mixtures by use of a composite membrane, the membrane, and its process of manufacture
JP3195377B2 (ja) 有機溶媒選択透過膜
JPH031056B2 (ja)
Shi et al. Pervaporation characteristics and solution–diffusion behaviors through sodium alginate dense membrane
Hoshi et al. Separation of aqueous phenol through polyurethane membranes by pervaporation
JPS6354903A (ja) パ−ベ−パレ−シヨン用分離膜
Ruckenstein et al. Poly (acrylic acid)–poly (vinyl alcohol) semi‐and interpenetrating polymer network pervaporation membranes
Franken et al. Pervaporation process using a thermal gradient as the driving force
Dave et al. Effect of temperature on pervaporation dehydration of water-acetic acid binary mixture
CN109876680A (zh) 一种新型tb超滤膜的制备方法、含油废水的处理方法
JPS6164306A (ja) 水−アルコ−ル混合液体分離用高分子膜
Sridhar et al. Pervaporation of ketazine aqueous layer in production of hydrazine hydrate by peroxide process
JPS61167405A (ja) 液体混合物の分離法
JPS61281138A (ja) エタノ−ル/水混合液から水を選択的に透過する複合膜およびその製造方法
Doguparthy Pervaporation of aqueous alcohol mixtures through a photopolymerised composite membrane
JPS5949041B2 (ja) 液体混合物の分離法
JPS5892402A (ja) 有機物選択透過性複合膜による分離方法
RU2166984C2 (ru) Способ получения полимерных мультислойных первапорационных мембран
JPS62186907A (ja) 液体混合物の分離膜
JPS6099314A (ja) 有機物水溶液の濃縮方法
JPH0459004B2 (ja)
JP3336150B2 (ja) 水選択透過浸透気化膜の性能回復方法