JPS62171707A - 浸透気化法による物質の分離濃縮方法 - Google Patents
浸透気化法による物質の分離濃縮方法Info
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- JPS62171707A JPS62171707A JP1022686A JP1022686A JPS62171707A JP S62171707 A JPS62171707 A JP S62171707A JP 1022686 A JP1022686 A JP 1022686A JP 1022686 A JP1022686 A JP 1022686A JP S62171707 A JPS62171707 A JP S62171707A
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Landscapes
- 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。
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〕
本発明は浸透気化法による物質の分１Ｔｉｌｌ Ｃ締力
法に関し、詳しくは蒸留では分離濃縮が困難な共沸混合
物、近沸点混合物から目的物質を分離濃縮したり、熱を
加えることができない物質を分ＨｔＨ縮したりする場合
に適用される浸透気化法による物質の分離濃縮方法に関
するものである。
法に関し、詳しくは蒸留では分離濃縮が困難な共沸混合
物、近沸点混合物から目的物質を分離濃縮したり、熱を
加えることができない物質を分ＨｔＨ縮したりする場合
に適用される浸透気化法による物質の分離濃縮方法に関
するものである。
溶液から物質を分離濃縮する手段として、省エネルギー
化への要請と人工膜の著しい進展により、浸透気化法の
適用が期？６でいる。
化への要請と人工膜の著しい進展により、浸透気化法の
適用が期？６でいる。
従来の浸透気化法に使用する代表的な機能性膜としては
水溶液に適用されるシリコーンゴム膜が挙げられるが、
シリコーンゴム膜は膜厚を薄くするごとに限界があり、
透過性が悪い上に有機溶剤による膨潤、脆化が大きいの
で実用化には至っていない。
水溶液に適用されるシリコーンゴム膜が挙げられるが、
シリコーンゴム膜は膜厚を薄くするごとに限界があり、
透過性が悪い上に有機溶剤による膨潤、脆化が大きいの
で実用化には至っていない。
一方、溶剤抽出法も希薄溶液からの物質の分離濃縮に利
用されるが、この方法は溶剤の回収、循環使用に多大の
エネルギーを必要とすることが問題である。
用されるが、この方法は溶剤の回収、循環使用に多大の
エネルギーを必要とすることが問題である。
〔発明が解決しようとする問題点とその解決手段〕浸透
気化法に使用する膜は、分ＨＷ縮しようとする物質の選
択性が高く、かつ透過性が大きいごとが要求される。し
かし、これらの条件を満足する機能性膜を見出すことは
極めて困難なことであり、これまでに開発された事例は
非常に少ない。
気化法に使用する膜は、分ＨＷ縮しようとする物質の選
択性が高く、かつ透過性が大きいごとが要求される。し
かし、これらの条件を満足する機能性膜を見出すことは
極めて困難なことであり、これまでに開発された事例は
非常に少ない。
本発明者は発酵法により生産されたプタノールの分離ｌ
層線方法について検討を重ね、支持体と抽出溶剤を適切
に組合せた含浸型液体膜を使用することにより上記要求
を満足したものが得られ、ブタノールをはしめ種々の目
的とする物質の分離ン農３Ｉ？ｉを効率よく行えること
を見出し、本発明を完成するに至った。
層線方法について検討を重ね、支持体と抽出溶剤を適切
に組合せた含浸型液体膜を使用することにより上記要求
を満足したものが得られ、ブタノールをはしめ種々の目
的とする物質の分離ン農３Ｉ？ｉを効率よく行えること
を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、溶液から物質を分離濃縮するに際し
、多孔質の支持体と当該物質に対する分配係数が大で当
該物質の溶媒に対する分配係数が小であり、かつ当該物
質より高い沸点を有する捕物質の分離濃縮方法である。
、多孔質の支持体と当該物質に対する分配係数が大で当
該物質の溶媒に対する分配係数が小であり、かつ当該物
質より高い沸点を有する捕物質の分離濃縮方法である。
本発明が適用される物質は、様々であるがたとえば蒸留
では分離が困難な共沸混合物、近沸点混合物などのほか
熱を加えることができない物質などのように常法による
分離濃縮が困難乃至不可能なものが好適である。しかし
、操作上の立場からみて、対象物質は沸点が１５０°Ｃ
以下であることが必要である。また、本発明の方法は濃
縮効果が大きいので、他の分離濃縮法に比べて希薄溶液
からの物質の分離ン層線に威力を発揮する。分離濃縮の
対象とされる物質の具体例としてエタノール。
では分離が困難な共沸混合物、近沸点混合物などのほか
熱を加えることができない物質などのように常法による
分離濃縮が困難乃至不可能なものが好適である。しかし
、操作上の立場からみて、対象物質は沸点が１５０°Ｃ
以下であることが必要である。また、本発明の方法は濃
縮効果が大きいので、他の分離濃縮法に比べて希薄溶液
からの物質の分離ン層線に威力を発揮する。分離濃縮の
対象とされる物質の具体例としてエタノール。
イソプロパツール、ブタノールなどのアルコール類；酢
酸エチル、プロピオン酸エチルなどのエステル類；ブチ
ルアルデヒね へキシルアルデヒドなどのアルデヒド類
；アセトン、ジエチルケトンなどのケトン類；ブタジェ
ン、シクロベンクン。
酸エチル、プロピオン酸エチルなどのエステル類；ブチ
ルアルデヒね へキシルアルデヒドなどのアルデヒド類
；アセトン、ジエチルケトンなどのケトン類；ブタジェ
ン、シクロベンクン。
キシレンなどの炭化水素類；酢酸、プロピオン酸などの
有機酸類を挙げるごとができる。
有機酸類を挙げるごとができる。
浸透気化法に使用する膜は多孔質支持体と該支持体に含
浸される抽出７容剤より主に構成され、分離濃縮しよう
とする物質の選択性が高く、かつ透過性が大きいことが
要求される。以下に、含浸型液体膜のこれらの性質につ
いて説明する。
浸される抽出７容剤より主に構成され、分離濃縮しよう
とする物質の選択性が高く、かつ透過性が大きいことが
要求される。以下に、含浸型液体膜のこれらの性質につ
いて説明する。
（１）選択性
第１図に浸透気化法の模式図を示す。溶液中の分離濃縮
の対象物質をＡ、溶校チとし、それぞれＣＬＡ＋ ＣＬ
ＩＩの濃度で供給されるものとする。このとき膜への熔
は易さの違い、すなわち膜の選択性により液相側膜表面
の濃度は（ＣｆｆｉＡ）Ｌ 、 （Ｃ，、Ｂ）Ｌとなる
。一方、膜を介して存在する気相側は残圧状態であるた
め、膜中を分子拡散した物質へ、Ｂは気相側膜表面で瞬
時に気化し、？震度は共にＯとなる。すなわち、（Ｃｆ
ｆｉＡ）Ｇ ＝ （ＣｆｆｉＩｌ）Ｇ＝ ０である。
の対象物質をＡ、溶校チとし、それぞれＣＬＡ＋ ＣＬ
ＩＩの濃度で供給されるものとする。このとき膜への熔
は易さの違い、すなわち膜の選択性により液相側膜表面
の濃度は（ＣｆｆｉＡ）Ｌ 、 （Ｃ，、Ｂ）Ｌとなる
。一方、膜を介して存在する気相側は残圧状態であるた
め、膜中を分子拡散した物質へ、Ｂは気相側膜表面で瞬
時に気化し、？震度は共にＯとなる。すなわち、（Ｃｆ
ｆｉＡ）Ｇ ＝ （ＣｆｆｉＩｌ）Ｇ＝ ０である。
膜内の物質Ａ、Ｂの透過量ＪＡ、Ｊｌは膜中のそれぞれ
の分子拡散係数をＤａ 、 Ｄｓ−膜の厚さをＸとす
ると、 ｘ ｘで表わ
されるので、気相における物質へのモル分率ＹＡは Ａ となる。
の分子拡散係数をＤａ 、 Ｄｓ−膜の厚さをＸとす
ると、 ｘ ｘで表わ
されるので、気相における物質へのモル分率ＹＡは Ａ となる。
上記■弐から、Ｊ、が大きく、ＪＲが小さいはが大きく
、（ＣｆｆｉＩｌ）Ｌが小さいことである。
、（ＣｆｆｉＩｌ）Ｌが小さいことである。
液相と液相側液体膜表面で平衡関係が成立しているとす
ると、液体膜を形成している抽ｕ５？容剤の物質Ａ、Ｂ
に対する分配係数α、５α８を用いて（Ｃｆｆ１Ａ）
Ｌ−α、・Ｃ１，Ａ、（Ｃ−１））Ｌ ＝α８ ・ＣＬ
ＩＩで表わせる。したがって、（ＣｆｆｉＡ）Ｌが大き
く、（ｃ 、１） Ｌが小さいことはα、が大き（、α
Ｂが小さいことにつながる。Ａに対する分配係数が大き
く、Ｂに対する分配係数が小さい程Ａを濃縮できること
になり、これらの分配係数をもつことが抽出溶剤選定の
条件の１つとなる。すなわち、含浸型液体膜による浸透
気化法の選択性は液体膜を形成する抽出溶剤によって任
意に調節することが可能である。
ると、液体膜を形成している抽ｕ５？容剤の物質Ａ、Ｂ
に対する分配係数α、５α８を用いて（Ｃｆｆ１Ａ）
Ｌ−α、・Ｃ１，Ａ、（Ｃ−１））Ｌ ＝α８ ・ＣＬ
ＩＩで表わせる。したがって、（ＣｆｆｉＡ）Ｌが大き
く、（ｃ 、１） Ｌが小さいことはα、が大き（、α
Ｂが小さいことにつながる。Ａに対する分配係数が大き
く、Ｂに対する分配係数が小さい程Ａを濃縮できること
になり、これらの分配係数をもつことが抽出溶剤選定の
条件の１つとなる。すなわち、含浸型液体膜による浸透
気化法の選択性は液体膜を形成する抽出溶剤によって任
意に調節することが可能である。
（２）透過性
浸透気化法における物質の透過量を示す前記■、■式に
おいて支持体に関係するものは膜厚ＸであるからＸを小
さくすることによって透過量を大きくすることができる
。従来用いられていたシリコーンゴム膜では１８０μｍ
程度よりＸを小さくすることができないが、本発明の液
体膜の支持体としては、Ｘの値をより小さくしうる素材
を使用できるので、透過量を大きくすることが可能であ
る。つまり、含浸型液体膜は支持体と抽出溶剤の組合せ
により当該膜の機能を自由に調整できるので、従来の機
能性膜による浸透気化法に比較して選択性、透過性共に
大幅に改善できる。
おいて支持体に関係するものは膜厚ＸであるからＸを小
さくすることによって透過量を大きくすることができる
。従来用いられていたシリコーンゴム膜では１８０μｍ
程度よりＸを小さくすることができないが、本発明の液
体膜の支持体としては、Ｘの値をより小さくしうる素材
を使用できるので、透過量を大きくすることが可能であ
る。つまり、含浸型液体膜は支持体と抽出溶剤の組合せ
により当該膜の機能を自由に調整できるので、従来の機
能性膜による浸透気化法に比較して選択性、透過性共に
大幅に改善できる。
次に、抽出溶剤と支持体の選定の条件について以下に説
明する。抽出溶剤は分Ｍ？ｆｆｉ縮の対象物質に対する
分配係数が大きく、当該物質を溶解している溶媒に対す
る分配係数が小さいことが条件の１つであることは前述
の通りである。さらに、気相側（減圧状Ｈ）で気化しな
いことが必要であり、このために対象物質に比べはるか
に箭い沸点を持たなければならない。さらには対象物質
の溶媒と溶は合わないことも必須条件である。このため
、対象物質の溶液が親水性のときには疎水性の抽出溶剤
、当該溶液が疎水性のときには親水性の抽出溶剤でなけ
ればならないことも条件となる。
明する。抽出溶剤は分Ｍ？ｆｆｉ縮の対象物質に対する
分配係数が大きく、当該物質を溶解している溶媒に対す
る分配係数が小さいことが条件の１つであることは前述
の通りである。さらに、気相側（減圧状Ｈ）で気化しな
いことが必要であり、このために対象物質に比べはるか
に箭い沸点を持たなければならない。さらには対象物質
の溶媒と溶は合わないことも必須条件である。このため
、対象物質の溶液が親水性のときには疎水性の抽出溶剤
、当該溶液が疎水性のときには親水性の抽出溶剤でなけ
ればならないことも条件となる。
次に、支持体としては、前述の如く膜厚を薄くすること
ができる素材であって、−Ｓ的には孔径０．０２〜０．
５μｍ、開孔比（一般的に３０〜９０％）の大きい多孔
質膜が適するが、含浸される抽出溶剤を安定に保持する
ために、抽出溶剤が疎水性のときには疎水性多孔質膜、
当該溶剤が親水性のときは親水性多孔質膜を用いなけれ
ばならない。さらに、対象物質の溶液の表面張力が支持
体の臨界表面張力以上であれば、操作中含浸型液体膜は
安定に保持される。なお、支持体の臨界表面張力は素材
の表面張力および細孔径等に依存し、素材の表面張力が
低い程また細孔径が小さい程臨界表面張力は小さくなる
。支持体を構成する素材の具体例としては、疎水性多孔
質膜としてテフロン膜、ポリサルフォン膜、ポリプロピ
レン膜、ポリエチレン膜などを、親水性多孔質膜として
ポリビニルアルコール膜、セルロース膜などを挙げるこ
とができる。
ができる素材であって、−Ｓ的には孔径０．０２〜０．
５μｍ、開孔比（一般的に３０〜９０％）の大きい多孔
質膜が適するが、含浸される抽出溶剤を安定に保持する
ために、抽出溶剤が疎水性のときには疎水性多孔質膜、
当該溶剤が親水性のときは親水性多孔質膜を用いなけれ
ばならない。さらに、対象物質の溶液の表面張力が支持
体の臨界表面張力以上であれば、操作中含浸型液体膜は
安定に保持される。なお、支持体の臨界表面張力は素材
の表面張力および細孔径等に依存し、素材の表面張力が
低い程また細孔径が小さい程臨界表面張力は小さくなる
。支持体を構成する素材の具体例としては、疎水性多孔
質膜としてテフロン膜、ポリサルフォン膜、ポリプロピ
レン膜、ポリエチレン膜などを、親水性多孔質膜として
ポリビニルアルコール膜、セルロース膜などを挙げるこ
とができる。
発酵法によるブタノールの製造などに見られるように、
希薄溶液から目的物♂５離濃縮するに際し、蒸留法を採
用すると多大のエネルギーを必要とするが、本発明の浸
透気化法によれば、目的物質の分離濃縮を省エネルギー
化を図りながら効率よく行なうことができる。
希薄溶液から目的物♂５離濃縮するに際し、蒸留法を採
用すると多大のエネルギーを必要とするが、本発明の浸
透気化法によれば、目的物質の分離濃縮を省エネルギー
化を図りながら効率よく行なうことができる。
また、前述したように、抽出溶剤と支持体を適切に選定
することによってブタノール等のアルコール類のほかエ
ステル類、アルデヒド類、ケトン類、炭化水素類、有機
酸類などあらゆる物質の分離濃縮に本発明の方法を適用
することができる。
することによってブタノール等のアルコール類のほかエ
ステル類、アルデヒド類、ケトン類、炭化水素類、有機
酸類などあらゆる物質の分離濃縮に本発明の方法を適用
することができる。
以下に本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明
はこれらによって限定されるものではない。
はこれらによって限定されるものではない。
実施例１
ブタノール水溶液からブタノールを分離濃縮するにあた
り、多孔質ポリプロピレン膜（膜厚２５μ。
り、多孔質ポリプロピレン膜（膜厚２５μ。
開孔比４５％、最大孔径０．０４Ｘ０．４μ）を支持体
とし、オレイルアルコールを抽出溶剤トして含浸させて
形成した含浸型液体膜を使用した。
とし、オレイルアルコールを抽出溶剤トして含浸させて
形成した含浸型液体膜を使用した。
ここでオレイルアルコールはブタノールの分配係数４．
０．水の分配係数０．０１６８であり、抽出溶剤として
の第１条件を満たしている。また、ブタノールの沸点１
）７．７°Ｃ（ｌａｔｍ）に比べ十分に高い沸点（３０
０℃以上）をもち、第２の条件をも満たしている。さら
に、オレイルアルコールは溶媒たる水と溶は合わない疎
水性の抽出溶剤であることから第３の条件も満足してい
る。
０．水の分配係数０．０１６８であり、抽出溶剤として
の第１条件を満たしている。また、ブタノールの沸点１
）７．７°Ｃ（ｌａｔｍ）に比べ十分に高い沸点（３０
０℃以上）をもち、第２の条件をも満たしている。さら
に、オレイルアルコールは溶媒たる水と溶は合わない疎
水性の抽出溶剤であることから第３の条件も満足してい
る。
使用した多孔質ポリプロピレン膜の臨界表面張力は３５
ｄｙｎｅ／ ｃｍである。また、対象溶液であるブタ
ノール水溶液は約３．５％以下の濃度では表面張力が３
５ ｄｙｎｅ ／ ｃｍ以上であり、支持体の臨界表面
張力よりも大きい値を示す。すなわち、この含浸型液体
膜は約３．５％以下の濃度のブタノール水溶液に適用す
ると、安定した運転が可能である。この実施例における
実施条件は３０℃、１ｔｏｒｒ（気相側圧力）である。
ｄｙｎｅ／ ｃｍである。また、対象溶液であるブタ
ノール水溶液は約３．５％以下の濃度では表面張力が３
５ ｄｙｎｅ ／ ｃｍ以上であり、支持体の臨界表面
張力よりも大きい値を示す。すなわち、この含浸型液体
膜は約３．５％以下の濃度のブタノール水溶液に適用す
ると、安定した運転が可能である。この実施例における
実施条件は３０℃、１ｔｏｒｒ（気相側圧力）である。
実験結果を第２図、第３図に示した。なお、図面にはシ
リコーンゴム膜による浸透気化の結果を対照として示し
た。第２図は、供給ブタノール濃度Ｘ、に対して気相側
のブタノール濃度ＹＩｌをプロノトシたものであり、シ
リコーンゴム膜による浸透気化に比べ、どの供給濃度に
おいてもオレイルアルコール液体膜による浸透気化の方
がブタノールがよ＜濃縮されていることが判る。なお、
浸透気化法においてよく使われる分離係数 コーンゴム１）りで７０であった。
リコーンゴム膜による浸透気化の結果を対照として示し
た。第２図は、供給ブタノール濃度Ｘ、に対して気相側
のブタノール濃度ＹＩｌをプロノトシたものであり、シ
リコーンゴム膜による浸透気化に比べ、どの供給濃度に
おいてもオレイルアルコール液体膜による浸透気化の方
がブタノールがよ＜濃縮されていることが判る。なお、
浸透気化法においてよく使われる分離係数 コーンゴム１）りで７０であった。
一方、第３図は透過性を示したものであり、×８に対し
て透過速度Ｊ （ｋｇ／ ｒｄ−ｈｒ）をプロノｌ−し
てある。この場合も、どの供給濃度においてもオレイル
アルコール液体膜の方がシリコーンゴム１）りよりもブ
タノールの透過性が大きい。
て透過速度Ｊ （ｋｇ／ ｒｄ−ｈｒ）をプロノｌ−し
てある。この場合も、どの供給濃度においてもオレイル
アルコール液体膜の方がシリコーンゴム１）りよりもブ
タノールの透過性が大きい。
第２図および第３図から明らかなように、シリコーンゴ
ム膜による浸透気化に比ベオレイルアルコール液体膜に
よる浸透気化法では高濃度で多量のフ゛タノールン容液
を得ることができる。
ム膜による浸透気化に比ベオレイルアルコール液体膜に
よる浸透気化法では高濃度で多量のフ゛タノールン容液
を得ることができる。
第１図は含浸型液体膜による浸透気化法の模式図である
。第２図は供給ブタノール濃度ＸＲに対する気相側ブタ
ノール濃度Ｙｓの関係を示すグラフであり、第３図は供
給ブタノール濃度ＸＩＩに対する透過速度Ｊの関係を示
すグラフである。 第１ 図
。第２図は供給ブタノール濃度ＸＲに対する気相側ブタ
ノール濃度Ｙｓの関係を示すグラフであり、第３図は供
給ブタノール濃度ＸＩＩに対する透過速度Ｊの関係を示
すグラフである。 第１ 図
Claims (2)
- （１）溶液から物質を分離濃縮するに際し、多孔質の支
持体と当該物質に対する分配係数が大で当該物質の溶媒
に対する分配係数が小であり、かつ当該物質より高い沸
点を有する抽出溶剤よりなる含浸型液体膜を用いて当該
物質を浸透気化させることを特徴とする浸透気化法によ
る物質の分離濃縮方法。 - （２）物質がアルコール類、エステル類、アルデヒド類
、ケトン類、炭化水素類および有機酸類のうちから選ば
れたものである特許請求の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1022686A JPS62171707A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 浸透気化法による物質の分離濃縮方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1022686A JPS62171707A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 浸透気化法による物質の分離濃縮方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62171707A true JPS62171707A (ja) | 1987-07-28 |
Family
ID=11744365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1022686A Pending JPS62171707A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 浸透気化法による物質の分離濃縮方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62171707A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013533100A (ja) * | 2010-05-17 | 2013-08-22 | シュティヒティン・エネルギーオンデルツォイク・セントラム・ネーデルランド | 溶媒ナノ濾過および浸透気化のための有機親和性ポリシルセスキオキサン膜 |
| CN104258746A (zh) * | 2014-09-03 | 2015-01-07 | 北京工商大学 | 一种改性有机硅脱酚膜的制备方法 |
| CN108786488A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-13 | 长春工业大学 | 聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5370084A (en) * | 1976-12-02 | 1978-06-22 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | Separation membrane |
| JPS6094104A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-27 | Kyowa Gas Chem Ind Co Ltd | 浸透気化分離方法 |
-
1986
- 1986-01-22 JP JP1022686A patent/JPS62171707A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5370084A (en) * | 1976-12-02 | 1978-06-22 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | Separation membrane |
| JPS6094104A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-27 | Kyowa Gas Chem Ind Co Ltd | 浸透気化分離方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013533100A (ja) * | 2010-05-17 | 2013-08-22 | シュティヒティン・エネルギーオンデルツォイク・セントラム・ネーデルランド | 溶媒ナノ濾過および浸透気化のための有機親和性ポリシルセスキオキサン膜 |
| CN104258746A (zh) * | 2014-09-03 | 2015-01-07 | 北京工商大学 | 一种改性有机硅脱酚膜的制备方法 |
| CN104258746B (zh) * | 2014-09-03 | 2016-01-20 | 北京工商大学 | 一种改性有机硅脱酚膜的制备方法 |
| CN108786488A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-13 | 长春工业大学 | 聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜制备方法 |
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