JPS6193802A - 液体混合物の分離法 - Google Patents

液体混合物の分離法

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JPS6193802A
JPS6193802A JP21714184A JP21714184A JPS6193802A JP S6193802 A JPS6193802 A JP S6193802A JP 21714184 A JP21714184 A JP 21714184A JP 21714184 A JP21714184 A JP 21714184A JP S6193802 A JPS6193802 A JP S6193802A
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JPS6366563B2 (ja
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Masaru Miya
見矢 勝
Susumu Yoshikawa
暹 吉川
Reikichi Iwamoto
岩本 令吉
Koji Oota
浩二 太田
Seiichi Mima
美馬 精一
Shuzo Yamashita
修蔵 山下
Akira Mochizuki
明 望月
Yoshiki Tanaka
善喜 田中
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Kuraray Co Ltd
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Agency of Industrial Science and Technology
Kuraray Co Ltd
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    • 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
    • B01D71/08Polysaccharides

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  • 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】 (産業上の利用分野) 本発明は少くとも有機液体をその構成4分の一つトスル
液体混合物ヲバーペーバレーションによって分離する方
法に関するものである。
この分離方法は通常の蒸留法では分別できないような架
液(おもに有機溶媒、炭化水素など)の分離精製、たと
えば共沸混合物、沸点の接近した溶媒、異性体(オルト
とパラ、シスとトランス)などの分別分離K、また熱分
解性成分を含む混合液体や果汁の濃141r?ii、痕
跡不純物の除去、さらにはエヌテル化反応中生成する水
分除去などに利用される。
(従来の技術) 分M膜を境にして一方側に混合液体を置き、他方(Il
lを真空に引いて減圧にするか、不活性ガスを流して低
蒸気圧に保ち液を透過させ、低圧側で蒸発させることに
よって混合液を分際する −いわゆるパーベーパレーシ
ョン法は1950年の半ば頃より研究がなされている。
このようなパーベーパレーション法により有機混合液体
、特に水〜アルコール混合液体を分離した実施例は数多
く報告されている。例えば米国特許第2,953,50
2号にはセルロースアセテート膜を用いて水〜メタノー
ル混合液体を分離した実験例(分離係数5.1、透過速
度3.1 kgA7L・hr)、機能材料12月号(1
981)の33ページにはセルロースアセテ−)JJ5
を用いて水〜エタノール混合液体を分囚tした実験例(
分離係数8.5、透過速度1.95にり俣・hr )及
びセロファン股を用いて水〜イソゾロパノール混合液体
を分離した実験例(分離係数15.6、透過速度0.7
kQ/ra、 ・hr )、Jc+urnal of 
Applied Polymer 5cience v
o126(1981)の3,223ページにはクラフト
化ポリヒニルアルコール膜を用いて水〜メタノール混合
液体を分動した実験例(分離係数22.6、透過速度o
、2*g777、、・hr )などが報告されている。
(発明が解決しようとする問題点) これらの膜を用いた水〜アルコール混合液体の分離方法
は実験室規模の実施ではまだしも、工業的規模の実施に
おいては次のような問題があシ、実用化に稈遠いもので
あった。すなわち、(1)水〜アルコール混合液体が高
分子膜を一回通過することによる分離の割合〔一般に膜
透過後の水成分のアルコール成分に対する重量比を膜透
過前の水成分のアルコール成分に対する重量比で除した
値を分離係数αで表示す矛 る。すなわち、 (式中W及び人は、それぞれ水成分及びアルコール成分
の重量を示すつ)〕が小さいため、目的とする濃度まで
分nまたは濃縮するためには非常に多数の膜を透過させ
なければならない。
(2)高分子1I24を透過する透過量〔一般K、単位
膜表面積及び単位時間当シの透渦汁、すなわちQ (k
l/a・hr )で表示する〕が小さいため、膜表面積
を大きくする必蟹がある、 などの問題があるう (問題点を解決するための手段) 本発明者らはこのような従来の7<−ベー/<レーショ
ン法の問題点を解消し、有機混合液体を高い分離係数及
び大きな透過速度でノく−ベーノ(レーション分Pする
方法を提供するため、種々の膜素材を用いて実験を行っ
ていたところ、意外にも従来、パーベーパレーション用
の分−1嘆として全く用いられていなかったキトサンの
遊離アミノ基の少くとも10モル%に一81水凸をもつ
置換基が導入されたN−変性キトサン膜が実際には、従
来報告されていた実験値よりも高い分離係数及び高い透
過速度を達成することを見い出し、本発明に到達したも
のである。すなわち、本発明はキトサンの遊離アミノ基
の少くともlO七ル%に親水基をもつ置換基が導入され
九N−変性キトサン膜(以下N−変性キトサン膜と称す
)を用いて少くとも有機液体をその構成4分の一つとす
る液体混合物パーベーパレーションによって分離するこ
とを特徴とする液体混合物の分離法である。
本発明においてN−変性キトサンとはキトサンの遊離N
H2基がacOR(X)nまたはNHOR(X)n基〔
Rは脚票数2〜50の膨化水素基、Xは0H1COOH
、5O3Hなど、水と強い親和性を示す極性基を表わし
、nは1〜2の整数である〕K変性されたものである。
かかるN−変性キトサン膜は後述する脱アセチル化度が
70モル%以上のキトサン膜に無水コハク酸、無水フタ
ル酸、スルホ無水フタル酸、トリメリット酸、β−プロ
ピオフクトン、テルペン系化合物、多官能性脂肪酸など
を不均一系の反応条件下反応させることにより得ること
ができる。本発明において用いられるN−変性キトサン
はその変性化度がキトサンのフリーのアミノ基のI Q
 m01%以上(好マしくは30モル%以上)のもので
あるう本発明の方法においてはかかる変性によりa水糸
が導入されたN−変性キトサン膜を用いることが必須で
あシ、変性しないキトサン膜よりも、また酢酸、プロピ
オン酸、安息香酸などのfit水性基を持たないもので
アシル化したキトサン膜よりもパーベーパレーションに
おける分離性能が優れている。
本発明のN−変性キトサン膜を得るのに用いられるキト
サンは、えび、かになどの甲殻類の外皮の構成成分であ
るキチンをアルカリ濃度が30〜50重量%のアルカリ
溶液(例えば水酸化ナトリウム水溶液)とともに60 
℃以上の温度に加熱し、脱アセチル化して得られる物質
で、その化学構造はD−グルコサミンを基本単位とする
β−(1→4)結合の多糖類であシ、酢酸、塩酸、リン
酸などの希薄な水溶液には塩を形成して容易に溶解する
が、これをアルカリ水溶液と接触するときは再び凝固析
出する性質を有している。しだがって、キトサンを上記
溶媒に溶解させ、得られた溶液を流えんし、アルカリ水
溶液と接触させることによりキトサン膜を得ることがで
き、この膜に上記の如きN−変性化が行われる。なお、
キトサンとは、キチンを濃アルカリ処理して得られる脱
アセチル化物の総称であるが、本発明においてN−変性
化のために用いられるキトサンは脱アセチル化度70%
以上のものが好ましい。
N−変性キトサン膜はキトサンとポリビニルアルコール
(PVA)とのブレンド膜から得られたブレンド膜であ
ってもよい。ブレンドに用いるPVAはケン化度が80
%以上、好ましくは98%以上のものが用いられるうN
−変性キトサン膜とは上記N−変性キトサンを少くとも
一構成成分とする躾であシ、ブレンド膜、充填剤添加膜
、グラフト膜、架橋膜なども含む。これらキトサン膜の
構造は、均質膜、複合膜、非対称ル゛)などの種々の構
造がある。
本発明の方法で使用する9 r> v:iの厚さは、1
μ〜300μ、好ましくは5〜200μである。膜厚が
これよシ薄くなると膜の強度が不足するか、耐久性が不
充分となる。また、膜厚がこれより厚い場合には膜を透
過する液体混合物の透過iikが小さくなって実用的で
ない。さらに、N−変性キトサン膜を多孔膜(微細多孔
膜など)の上に付着させて使用すると、N−変性キトサ
ン膜の膜厚を薄くしても充分使用に耐えるものとなる。
この場合のN−変性キトサン膜の厚さは0.1μ程度ま
で薄くすることができる。ml記分離膜の形状は、通常
平板な膜(平膜)として用いるが、その他例えば円筒状
又は中空糸の形状として膜表面積を大きくして用いるこ
ともできる。
本発明において、被分離液体である「混合t((1とは
、共沸混合液、近接沸点混合液などであシ、とくに本発
明の方法は有機混合液の分用に著効がある。有機混合液
のうち共沸混合液としては、水/エタノール、水/イソ
プロパツールなどの水/アルコール、酢酸メチル/メチ
ルアルコ−A/、酢酸エチ/I//エチルアルコール、
ベンセン/シクロヘキサン、メタノ−/L//アセトン
、ベンゼン/メタノール、ベンゼン/エタノール、アセ
トン/クロロホルム、メタノール/アセトンなどがあげ
られるうまた近接沸点混合液としテハ、エチルベンゼン
/スチレン、パラクロルエチルベンゼン/パラクロルス
チレン、トルエン/メチルシクロヘキサン、ブタジェン
/ブテン類、ブタジェン/ブタン類などがあげられる。
水/アセトン、水/エチレングリコール、水/グリセリ
ン、水/メタノールなどの普通の蒸留でも分際すること
のできる混合液なども、上記混合液のなかに含まれる。
本発明に用いられるパーベーパレーション装置は特に限
定されることな〈従来公知の装置が用いられ、かかる装
f??、を常法の条件で運転して有機混合液体を分離す
ることができる。パーベーパレーションを行うにあたり
、供給液側と透過液側の圧力差については大きければ大
きいほど効果的であるが、1朶的に実施するには0.5
〜1気圧の圧力差を設けることが好適である。
また供給液側の圧力は大戴圧あるいはその近傍の圧力が
好ましく、透過液側の圧力は透11.)成分の蒸気圧以
下の減圧に保つことが好ましい。透過液側を減圧に保つ
方法としては真空に引いて減圧処するか、構成4分と反
応しないガヌを流して低蒸気圧に保つなどの方法がある
。分、+i′7p 温度は40℃以上で、かつ分離すべ
き有4()混合τα体の共沸温度以下の温度が普通であ
るが特に限定されない。液体混合物の分1轟にあたりキ
トサン系膜を1回通過させるだけでは目的の濃度が得ら
れない場合には同様な装置を連続に設置して多数回通過
させたシ、蒸留と組み合せだシして目的の濃度Ktで澄
縮分鮨することができる−(発明の効果) 本発明方法によれば、従来のlI!zi分爪方法にくら
べて晶″Sい分間係数及び大きい透過速度が達成される
。このため本発明の方法によれば分離システムのコンパ
クト化、処理能力の増大、低コスト化が図られ、本発明
は化学工業などの分pMルνプロセスの短縮化や省エネ
ルギー化への膜分離方法の実用化に有効であシ、産業上
の有用性が極めて大きいものである。
(実施例) 次に実施例によシ本発−明方法を更に具体的に説明する
実施例1 水で膨潤した脱アセチル化度99%のキトサン膜(s、
sxs、5Cx)3枚をシャーレに入れ、50dのメタ
ノールを加えた。これに更にメタノール50−に無水コ
ハク酸39を溶かした溶液を加えて、室温で18時間静
置した。
反応終了後メタノールで洗浄後、メタノール中j   
 IfCe fitしてからガラス板上で乾燥した。こ
のようにして得たN−β−カルホキシプロピオニpキト
サンの元素分析値から求められるN−アシル化度は68
%、膜厚21μであったっ イ3’ 9h而Chi 23.5 (742のパーベー
パレーション装j、4t FCVNをセットし、混合a
(室にエタノール〜水(50150wt/’wt )混
合湘を供給し、60°Cで排気室を真空ホンフ゛にて7
鼠H9に減圧にし分自を行った。この時の水(N20 
’)のエタノール(EtOH)に対する針座係数aEI
OHはsg、1、透ifo 力tは1.48 kg77
71 itであった。
実施例2 脱アセチル化度99%のキトサン膜(8,6,Xs、6
u)4枚をシャーレに入れ、アセトニトリル〜水混合液
(4:] )550mを加えて約10分間放置した。こ
れに、7セトニトリル〜β−プロピオツクトン(30□
l/ 20 rd )混合液を加え、更にアセトニトリ
ル−水(10ml /’ 10 m))を加えて室温で
2時間反応した。反応終了後、80%エタノール水溶液
で洗浄し、0.5%のN30Hを含む80%エタノール
水溶液70 ml中に膜を4時間侵漬後、50%エタノ
ール水溶液で洗浄して、さらに50%エタノール水溶液
で2回洗?>した。得られた膜を70%エタノール水溶
aくで洗浄した後カーラス板上で乾燥した。このように
して得たβ−10ビオラクトン反応キトサン膜の元素分
析値から求められるN〜反応率は64%、膜厚は20μ
・であった。
実施例Iと同じ条件で膜性能を測定したところα+rS
 = 21.0、Q = 4.4 z kq/1TL−
hであった。
実施例3 水で膨111シた脱アセチル化度99%のキトサン膜(
s、s xs、5J)3枚をシャーレに入れ、20−の
メタノールを加えた。次に、メタノール8〇−に無水フ
タル酸3gを溶解したものを加えて18時間室温で放置
した。反応終了後、実施例2と同様に処理して乾燥膜を
得た。このようにして得うれたN−0−カルボキシベン
ゾイルキトサンの元素分析値よシ得られるアシル化度は
37%、膜厚は22μであった。
実施例1と同じ条件でルλ性能を1lill定したとこ
ろαγ窓=37.2、Q = 1.88 kq/シ・h
であった。
比較例1 脱アセチル化度99%1漢厚21μのキトサン膜を実施
例1と同じ条件で膜性能を測定しだところαgニー= 
9.IQ = 2.10 kqi這・hであったつ比較
例2 水で膨潤した脱アセチル化度99%のキトサン膜(s、
s xs、su) 4枚をシャーレに入れ50 m/’
のメタノールを加えた。これに更にメタノール50m1
に無水酢酸3 mlを溶かした溶液を加えて、室温で1
7時間09′!した。反応終了後メタノールおよび水で
洗浄してガラス板上でFi燥した、このようにして得た
N−7+チル化キトサンの元素分析値から求められるN
−7セチル化度は70%、膜厚は21μであった。
実施例1と同じ条件で膜性能を?U)1定したところα
:g!(== 4.7、Q = 9.98 kq/A−
h テ9 ツfC0比較例3 反応試剤に無水プロピオン酸を用いて、比較例と同じ方
法でアシル化度が70%膜厚が20μのN〜プロピオニ
ルキトサンを得た。
実施例1と同じ条件で膜性能を711Q定したところα
+IzO,,= 3.6  Q = 8.64 kq/
這・hであった。
なお、実施例1.2.3及び比較例]、 2.3に用い
たキトサンは次のようにして調整したつズワイガニから
得た角片状のキチンを約50%水酸化ナトリウム水溶n
+中窒素ガヌを吹込みながら、110℃で1時間加熱し
て脱アセチル化し、反応物を取り出し、十分水洗するー
この反応物について同じ操作を3回繰シ返し行って得た
キトサンを2%酢Ne水浴石に溶解し、約2%のキトサ
ン1警渋をシ・1製する。
この溶液を多量のIN水酸化ナト11ウム水溶液中に流
し込んで紐状に凝固さす。この紐状のキトサンを前回と
同じ条件で再度処理すると、脱アセチル化度99%のキ
トサンを得る。
つぎに、キトサンのIfは以下の様に行った。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. キトサンの遊離アミノ基の少くとも10モル%に親水基
    をもつ置換基が導入されたN−変性キトサン膜を用いて
    、少くとも有機液体をその構成々分の一つとする液体混
    合物をパーベーパレーションによつて分離することを特
    徴とする液体混合物の分離法。
JP21714184A 1984-10-15 1984-10-15 液体混合物の分離法 Granted JPS6193802A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0242397A (ja) * 1988-08-02 1990-02-13 Toshiba Corp 燃料再処理におけるスラッジの洗浄方法
US4983304A (en) * 1988-11-16 1991-01-08 Tokuyama Soda Kabushiki Kaisha Membrane for separation of water-alcohol mixed liquid and process for preparation thereof
WO2016194711A1 (ja) * 2015-05-29 2016-12-08 旭化成株式会社 気体分離膜

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JPWO2016194711A1 (ja) * 2015-05-29 2017-11-16 旭化成株式会社 気体分離膜
CN107614094A (zh) * 2015-05-29 2018-01-19 旭化成株式会社 气体分离膜
US10618014B2 (en) 2015-05-29 2020-04-14 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Gas separation memebrane

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