JPS6259610B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6259610B2
JPS6259610B2 JP55025555A JP2555580A JPS6259610B2 JP S6259610 B2 JPS6259610 B2 JP S6259610B2 JP 55025555 A JP55025555 A JP 55025555A JP 2555580 A JP2555580 A JP 2555580A JP S6259610 B2 JPS6259610 B2 JP S6259610B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alcohol
reverse osmosis
membrane
separation
lower alcohols
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.)
Expired
Application number
JP55025555A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS56121603A (en
Inventor
Masaru Kurihara
Naokatsu Kanamaru
Tadahiro Uemura
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.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2555580A priority Critical patent/JPS56121603A/en
Priority to PCT/JP1980/000165 priority patent/WO1981000217A1/en
Priority to AT80901335T priority patent/ATE15607T1/en
Priority to DE8080901335T priority patent/DE3071096D1/en
Priority to EP80901335A priority patent/EP0044872B1/en
Publication of JPS56121603A publication Critical patent/JPS56121603A/en
Publication of JPS6259610B2 publication Critical patent/JPS6259610B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

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

[産業上の利用分野] 本発明は低級アルコール含有水溶液からの低級
アルコールを逆浸透によつて分離する方法に関す
る。 [従来の技術] 従来、逆浸透原理を利用した液体の分離技術は
相変化や化学変化を伴わない省エネルギー型の分
離技術として、カン水や海水の淡水化、有用物の
回収、精製等の分野で種々検討、開発が行なわれ
ている。 このような逆浸透分離技術は、 (1) 有用物回収、再利用による省資源 (2) 従来の蒸発法などに比較して濃縮、回収、精
製等の単位操作のコストの低減による省エネル
ギー (3) 有用物の回収や排水処理等における系のクロ
ーズト化による公害防止 などが可能であるという特徴があり、その実用化
が着目されているが、その重点はカン水や海水の
淡水化に代表される食塩などの無機塩類の逆浸透
分離技術におかれ、この分野に用いられる各種の
膜素材、膜形態については数多くの提案が為され
ているにも拘らず低級アルコールなどの有用物の
分離方法については未だ実用化可能なものは殆ど
提案されていない。 すなわち、水溶性有用物の逆浸透分離技術は、
低級アルコールのごとく、膜に対する相互作用又
は親和性が食塩などにくらべて異なり、海水など
の逆浸透分離に有効な膜であつても、低級アルコ
ールの分離には全く、あるいは殆ど分離性能を示
さなかつたり、膜そのものが化学的安定性が欠く
ため、経時的に急激にその分離特性が失われる危
険があるなど分離性能が個別的である点に大きな
関係があると思われる。 ところで、今日の石油資源の枯渇は、代替エネ
ルギー源の開発が大きな社会的要請として、強く
求められているが、この石油に代わる代替エネル
ギーとしてメタノールやエタノールに代表される
低級アルコールを安価で大量生産可能な方法が研
究され、その一つとしてバイオマス、すなわち、
セルロース、トウモロコシ、砂糖きびなどの天然
資源を醗酵、分解させることによつてメタノール
やエタノール等の低級アルコールに転換する技術
が注目されている。しかしながら、このバイオマ
スにより得られるアルコール類の燃料としての利
用は省エネルギー条件下で回収することが一つの
キーポイントになつている。すなわち、このバイ
オマスによつて得られる低級アルコールは、高々
数%のアルコールを含有する水溶液であつて、こ
の低濃度のアルコール水溶液からアルコールを回
収又は濃縮するには莫大なエネルギーを必要と
し、コストの点で石油に代替し得る燃料としての
利用には、その回収が大きなウエイトを占めてい
る。 一方、これらの低級アルコールの逆浸透分離が
可能な膜としては、フルフリルアルコールからな
る単独架橋重合体膜やポリアミド膜を半透膜とす
る複合膜があるが、これらの複合膜は、そのアル
コール排除率(以下Rejという)が約60〜90%程
度であり、しかも、メタノールやエタノールなど
燃料として有用なアルコールに対してはRejが低
くて高々80%にすぎない。したがつて、比較的濃
度が高い、たとえば6〜8%程度のアルコールを
含有する水溶液は高圧下、たとえば40〜70Kg/cm2
の圧力下で分離しなければならず、このような膜
は、前記バイオマスのようなアルコールの製造技
術におけるアルコールの分離、濃縮は省エネルギ
ーを考慮しても余りメリツトがない。 本発明に関連する公知の膜素材としては特開昭
54−107882号公報があるが、この膜は活性層の上
の保護膜を欠いているので耐久性に問題があつ
た。 [発明が解決しようとする問題点] 本発明者らは、このような現状において、低級
アルコール特にメタノールやエタノール含有水溶
液から効率よく、しかも省エネルギーの点で工業
的に有利な逆浸透分離膜について、鋭意研究を行
つた結果、逆浸透分離用複合膜の障壁層素材並び
に該障壁層の膜厚、保護膜層が低級アルコールの
逆浸透分離膜の実用化に密接に関係することを見
出し、本発明をなすに至つたものである。 すなわち、本発明の目的とするところは、低級
アルコールを高濃度で含有する水溶液から有利な
操作条件下にアルコール成分を分離する逆浸透分
離方法を提供するにある。さらにはモジユール製
造や、高圧操作でも傷つきにくく、長期間安定し
て操業しうる耐久性のよい分離膜を提供するにあ
る。 [問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するため本発明は下記の構成か
らなる。 「少なくとも150Åの厚さを有し、かつ親水性
架橋重合体が30〜70重量%のフルフリルアルコー
ルと、該フルフリルアルコールに対して共重合性
のモノマ70〜30重量%からなる架橋重合体からな
る逆浸透膜であつて、かつその上に保護層を有す
る分離膜を用いて、1〜15%の低級アルコール含
有水溶液から、高濃度の低級アルコールを濃縮分
離することを特徴とする低級アルコールの逆浸透
分離方法。」 すなわち、従来のカン水や海水の逆浸透分離膜
においても半透性を示す超薄膜の障壁層が水に対
するRejを支配することは知られているが、この
ようななカン水や海水の逆浸透分離膜において
は、その障壁層の膜厚をできるだけ薄くし、Rej
を高水準に保つて、Fluxを可及的に大きくする
のが普通であり、しかも後述するように、該障壁
層の厚さを大きくすることは可能であるが、膜厚
が厚くなると、水透過速度が低下し、半透膜とし
て膜厚の均一性が失われたりして、性能が低下す
ることになりかねないため、半透膜の膜厚を大き
くすることは、ほとんど考慮されなかつたと云え
る。 しかるに、本発明においては、低級アルコール
を効率よく逆浸透分離するためには、該障壁層を
構成する重合体の種類によつて異なるが、少なく
とも低級アルコールの逆浸透分離用として最適性
能を示す本発明の親水性架橋重合体の場合には、
該障壁層の厚さは、少なくとも150Å以上の厚さ
を有することが必要である。もちろん、この膜厚
は余りに厚くなりすぎると、Fluxが低下するの
で、重合体の種類によつて異なるが500Åより小
さいことが望ましい。 ここで、本発明の逆浸透分離用複合膜の障壁層
を構成する親水性架橋重合体はその原料が水可溶
性のモノマおよび/またはそれらの合成重合体で
あり、これらの水溶性モノマおよび/またはポリ
マから形成された架橋重合体はその親水性を保持
して、水およびアルコールに対して不溶、かつ化
学的に安定化されていることが必要である。すな
わち、該架橋重合体からなる膜に水およびアルコ
ールに対して可溶であつたり、化学的に安定化さ
れていないで、たとえば膨潤したりすると、単に
複合膜としての初期選択分離性能が低いだけでな
く、経時的に性能が悪化したり、支持体層からの
剥離や機械的損傷を受け易くなるので好ましくな
い。 かかる本発明の親水性架橋重合体としては、公
知の各種のモノマおよびポリマがあるが、好まし
くは、フルフリルアルコール(以下、FAと略
す)を主体とするFA系重合体、特にFAの共重合
割合が約30〜70重量の範囲内であるFA系共重合
体がよい。ここでFAに対する共重合成分として
は、トリス(ヒドロキシアルキル)イソシアヌレ
ート、イノシトール、トリス(ジグリシジル)イ
ソシアヌレートなど、特に、トリス(ヒドロキシ
エチル)イソシアヌレート、トリス(ヒドロキシ
プロピル)イソシアヌレートなどのトリス(ヒド
ロキシアルキル)イソシアヌレートを約70〜30重
量%の範囲内で共重合したFA系共重合体の架橋
化物がすぐれた低級アルコールの逆浸透分離膜を
形成する。 すなわち、上記FA系重合体の場合に、FA又は
その共重合成分の共重合割合が約30%以下又は70
%以上になると、選択分離性、特に水の透過速度
不十分となり、一方、該FA又はその共重合成分
の割合が約70%以上又は30%以下になると、アル
コール、特にメタノールやエタノールに対する、
選択分離性が不十分となるため好ましくない。 次に本発明の保護層について説明する。保護層
は活性層に上に設けるが、かかる保護層は耐久性
を大きく向上させる効果がある。保護層としては
ポリビニルアルコールが好ましい。このものを設
けるには、予め水溶液化し、活性膜のうえに塗布
し、次いで乾燥、熱処理すると水不溶化するので
好ましい。 本発明の複合膜を構成する支持体膜としては、
ポリスルホン、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリカーボネート、酢酸セルロース、硝酸
セルロースなどの疎水性重合体からなる多孔質の
フイルム状、シート状、管状および中空糸状など
任意の形態のものが用いられるが、その多孔構造
が異方性であるもの、好ましくは、支持体の1表
面が直径約10〜100オングストロームの微細孔で
あり、他の表面(内部)に向つて孔径が徐々に大
きくなつているものがよい。 多孔性支持体のさらに具体的な製造法は“オフ
イス・オブ・サライン・ウオーター・リサーチ・
アンド・デベロツプメント・プログレス・レポー
ト”No.359(1968)に述べられている。 次に、上記本発明の逆浸透分離用複合膜による
低級アルコールの分離方法としては、供給原液と
して約1〜15重量%、好ましくは4〜12重量%の
低級アルコール含有水溶液に対して優れた低級ア
ルコールの分離性能を示し、操作条件によつて異
なるが該複合膜によつて分離された濃縮液はアル
コール濃度が供給原液の濃度よりも少なくとも2
%高濃度であり、操作条件をコントロールするこ
とにより、容易に約10〜20%の高濃度の濃縮液が
得られる。したがつて、このような高濃度のアル
コール含有水溶液は従来の蒸発法によつて、さら
に濃縮、分離しても供給原液そのものを蒸発法に
よつて濃縮、分離する場合にくらべてエネルギー
消費ははるかに少なく、バイオマスのような低濃
度のアルコール含有水溶液からのアルコールの回
収には、すぐれた効果を奏する。 ここで、該複合膜による操作条件としては、圧
力を約30〜100Kg/cm2、好ましくは50〜90Kg/cm2
の範囲にするのがよく、このような圧力条件、特
に60Kg/cm2以下での逆浸透分離は本発明の複合膜
のRijが少なくとも90%であり、かつ耐熱性にす
ぐれ、供給原液の温度が高温、たとえば15〜60℃
の範囲内でも安定した逆浸透分離性能を示すこと
による。 なお、本発明の低級アルコールとしては、メタ
ノール、エタノール、ブタノール、ベンジルアル
コール、フエノール、プロピルアルコール、フル
フリルアルコール、シクロヘキサノールなどの1
価のアルコールを例示することができる。このう
ちとくに好ましいのはエタノールである。 [実施例] 以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例中、複合膜を構成する半透膜層の厚さは
次の方法により測定した値である。 試料(複合膜)から超薄切片を作製し、オスミ
ツク酸で上記切片を染色し、透過電子顕微鏡法に
より観察して、測定した。 また分離膜のエタノール分離性及び耐久性は、
供給液6%エタノール、圧力60Kg/m2、温度25℃
で測定開始後24時間と、500時間後の性能で測定
した。 実施例 1 [ポリスルホン支持膜の製造] 20cm×30cmの大きさの長方形のポリエステル繊
維からなるタフタ(タテ糸、ヨコ糸とも150デニ
ールのマルチフイラメント、織密度タテ90本/イ
ンチ、ヨコ67本/インチ、厚さ160μ)をガラス
板上に固定し、その上にポリスルホン(ユニオ
ン・カーバイド社製のUdel P―3500)の15重量
%ジメチルホルムアミド(DMF)溶液を200μの
厚みで室温(15〜30℃)でキヤストし、直ちに室
温のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5
重量%を含む水溶液中に浸漬して5分間放置後純
水で1時間洗浄することによつて繊維補強ポリス
ルホン支持体(以下FR―PS支持体と略す。)を
作成する。このFR―PS支持体(厚さ200μ)の
純水透過係数は圧力1Kg/cm2、温度25℃で測定し
て0.01〜0.020g/cm2・sec・atmであつた。 [半透膜の塗布] トリスヒドロキシエチルイソシアヌレート(以
下THEICと略す)1重量%、フルフリルアルコ
ール(以下FAと略す)2重量%(THEIC/FA
モル比=16/84)、硫酸2重量%、ドデシル硫酸
ソーダ1重量%、およびイソプロピルアルコール
20重量%を含有する水溶液を調製し、この水溶液
に水で濡れたFR―PS支持体を15℃で5分間浸漬
する。次いでFR―PS支持体を取出して長辺の両
端を2cm幅の鉄板(150g/板)にはさんで20℃
で1分間つるして垂直に保持した後そのままの状
態で熱風乾燥器に入れ、130℃で3分間乾燥し、
さらに引続き、150℃で5分間熱処理を行なう。 [保護膜の塗布] 次いでこの膜をガラス板上に固定し、その膜表
面上にケン化度100モル%、重合度1500のポリビ
ニールアルコール(日本合成化学社製のNM―
14)の1重量%水溶液を室温下(20℃)でドクタ
ーナイフを用いて50μの厚みでコーテイングし、
熱風乾燥器に入れ、2分間熱処理を行なう。得ら
れた複合膜の表面にはポリビニールアルコール薄
膜による干渉じまが認められた。また、複合膜の
各層の厚さを電子顕微鏡観察により測定したとこ
ろ、障壁層(半透膜)が300Å、保護膜層が0.4〜
0.5μであつた。エタノール分離性能の結果は第
1表に示す。 実施例 2 実施例1において、THEICの代わりに、同量
のイノシトールを用い、他は同じ条件で製膜し
た。この膜の障壁層の厚みは、250Åであつた。
エタノール分離性能の結果は第1表に示す。 比較例 1 実施例1において、ポリスルホン支持膜と保護
膜の塗布の工程を同じにし、半透膜の塗布の工程
で、THEICを0.75重量%、FAを1.5重量%、硫酸
を1.5重量%に変更し、他の成分は同様の組成の
水溶液を調製し、同じ方法で製膜した。この複合
膜の障壁層は100Åで保護膜は0.4〜0.5μであつ
た。 比較例 2 実施例1と同じポリスルホン支持体を用い、半
透膜塗布で、エピアミン2重量%を含み、エチレ
ンジアミンを含まない水溶液を用い、他は同様に
して複合半透膜を得た。この膜のゲル層は0.9μ
障壁層は100Å、保護膜は0.4〜0.5μであつた。 上記実施例、比較例の結果を第1表に示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for separating lower alcohols from lower alcohol-containing aqueous solutions by reverse osmosis. [Conventional technology] Conventionally, liquid separation technology using the reverse osmosis principle is an energy-saving separation technology that does not involve phase or chemical changes, and has been used in fields such as desalination of can water and seawater, recovery and purification of useful substances, etc. Various studies and developments are underway. This kind of reverse osmosis separation technology has the following advantages: (1) resource conservation through the recovery and reuse of useful materials; (2) energy conservation by reducing the cost of unit operations such as concentration, recovery, and purification compared to conventional evaporation methods (3) ) It has the characteristic of being able to prevent pollution through a closed system in the collection of useful materials and wastewater treatment, and its practical application is attracting attention, but the focus is on desalination of can water and seawater. In reverse osmosis separation technology for inorganic salts such as table salt, many proposals have been made regarding the various membrane materials and membrane configurations used in this field, but there are no methods for separating useful substances such as lower alcohols. There have been few proposals for practical use. In other words, reverse osmosis separation technology for water-soluble useful substances is
Like lower alcohols, their interaction or affinity with membranes is different from that of salt, etc., and even if the membrane is effective for reverse osmosis separation of seawater, etc., it has no or almost no separation performance for separating lower alcohols. This is thought to be largely related to the individual characteristics of separation performance, such as the fact that the membrane itself lacks chemical stability, so there is a risk that its separation properties will rapidly be lost over time. By the way, today's depletion of petroleum resources has created a strong social need for the development of alternative energy sources.As an alternative energy source to replace petroleum, lower alcohols such as methanol and ethanol can be produced in large quantities at low cost. Possible methods are being investigated, one of which is biomass, viz.
Technologies that convert natural resources such as cellulose, corn, and sugar cane into lower alcohols such as methanol and ethanol by fermenting and decomposing them are attracting attention. However, one of the key points for using alcohol obtained from this biomass as fuel is to recover it under energy-saving conditions. In other words, the lower alcohol obtained from this biomass is an aqueous solution containing at most a few percent of alcohol, and recovering or concentrating alcohol from this low-concentration aqueous alcohol solution requires a huge amount of energy and is costly. Its recovery plays a large role in its use as a fuel that can replace petroleum. On the other hand, membranes that are capable of reverse osmosis separation of these lower alcohols include single crosslinked polymer membranes made of furfuryl alcohol and composite membranes with semipermeable polyamide membranes. The rejection rate (hereinafter referred to as Rej) is about 60 to 90%, and moreover, for alcohols useful as fuel such as methanol and ethanol, Rej is low and is only 80% at most. Therefore, an aqueous solution containing a relatively high concentration of alcohol, for example, about 6 to 8%, is prepared under high pressure, for example, 40 to 70 kg/cm 2
The separation and concentration of alcohol in the biomass-based alcohol manufacturing technology does not have much merit in terms of energy saving. Known membrane materials related to the present invention include JP-A-Sho
No. 54-107882, but this film lacked a protective film over the active layer, so there was a problem in durability. [Problems to be Solved by the Invention] Under the current circumstances, the present inventors have proposed a reverse osmosis separation membrane that is industrially advantageous in terms of efficiency and energy saving from aqueous solutions containing lower alcohols, particularly methanol and ethanol. As a result of intensive research, it was discovered that the barrier layer material of a composite membrane for reverse osmosis separation, the thickness of the barrier layer, and the protective film layer are closely related to the practical application of a reverse osmosis separation membrane for lower alcohols, and the present invention This is what we have come to do. That is, an object of the present invention is to provide a reverse osmosis separation method for separating alcohol components from an aqueous solution containing a high concentration of lower alcohol under advantageous operating conditions. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a durable separation membrane that is not easily damaged even during module production or high-pressure operation, and can be operated stably for a long period of time. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration. "A crosslinked polymer having a thickness of at least 150 Å and consisting of furfuryl alcohol containing 30 to 70% by weight of a hydrophilic crosslinked polymer and 70 to 30% by weight of a monomer copolymerizable with the furfuryl alcohol. A lower alcohol characterized by concentrating and separating a highly concentrated lower alcohol from an aqueous solution containing 1 to 15% lower alcohol using a reverse osmosis membrane comprising a reverse osmosis membrane and having a protective layer thereon. In other words, it is known that even in conventional reverse osmosis separation membranes for can water and seawater, the semi-permeable ultra-thin barrier layer controls the Rej for water. In reverse osmosis separation membranes for water and seawater, the thickness of the barrier layer is made as thin as possible, and Rej
It is normal to maintain the barrier layer at a high level and increase the flux as much as possible.Also, as described later, it is possible to increase the thickness of the barrier layer, but as the thickness increases, water Increasing the thickness of semipermeable membranes has rarely been considered because the permeation rate may decrease and the uniformity of the membrane thickness as a semipermeable membrane may decrease, leading to a decrease in performance. I can say that. However, in the present invention, in order to efficiently separate lower alcohols by reverse osmosis, it is necessary to use a polymer that exhibits at least optimal performance for reverse osmosis separation of lower alcohols, although this differs depending on the type of polymer constituting the barrier layer. In the case of the hydrophilic crosslinked polymer of the invention,
The thickness of the barrier layer needs to be at least 150 Å or more. Of course, if this film thickness becomes too thick, the flux will decrease, so it is desirable that the film thickness is less than 500 Å, although it varies depending on the type of polymer. Here, the raw material of the hydrophilic crosslinked polymer constituting the barrier layer of the composite membrane for reverse osmosis separation of the present invention is a water-soluble monomer and/or a synthetic polymer thereof, and these water-soluble monomers and/or The crosslinked polymer formed from the polymer must maintain its hydrophilicity, be insoluble in water and alcohol, and be chemically stabilized. In other words, if the membrane made of the crosslinked polymer is soluble in water and alcohol, or is not chemically stabilized and, for example, swells, the initial selective separation performance of the composite membrane will simply be low. However, this is not preferable because the performance deteriorates over time and the layer becomes susceptible to peeling from the support layer and mechanical damage. As the hydrophilic crosslinked polymer of the present invention, there are various known monomers and polymers, but preferably an FA-based polymer mainly composed of furfuryl alcohol (hereinafter abbreviated as FA), especially a copolymer of FA. An FA-based copolymer having a proportion within the range of about 30 to 70% by weight is preferred. Examples of copolymerization components for FA include tris(hydroxyalkyl)isocyanurate, inositol, tris(diglycidyl)isocyanurate, and especially tris(hydroxyethyl)isocyanurate and tris(hydroxypropyl)isocyanurate. A crosslinked product of an FA copolymer copolymerized with about 70 to 30% by weight of (alkyl) isocyanurate forms an excellent reverse osmosis separation membrane for lower alcohols. That is, in the case of the above FA-based polymer, the copolymerization ratio of FA or its copolymer component is about 30% or less or 70% or less.
% or more, the selective separation property, especially the permeation rate of water, becomes insufficient. On the other hand, if the proportion of the FA or its copolymerized component is about 70% or more or less than 30%, it becomes difficult to separate alcohols, especially methanol and ethanol.
This is not preferred because selective separation becomes insufficient. Next, the protective layer of the present invention will be explained. A protective layer is provided on the active layer, and such a protective layer has the effect of greatly improving durability. Polyvinyl alcohol is preferred as the protective layer. In order to provide this material, it is preferable to make it into an aqueous solution in advance, apply it on the active membrane, and then dry and heat-treat it to make it insoluble in water. The support membrane constituting the composite membrane of the present invention includes:
Any form of porous film, sheet, tube, or hollow fiber made of hydrophobic polymers such as polysulfone, chlorinated polyethylene, polyvinyl chloride, polycarbonate, cellulose acetate, and cellulose nitrate can be used. The porous structure is anisotropic, preferably one surface of the support has micropores with a diameter of about 10 to 100 angstroms, and the pore size gradually increases toward the other surface (inside). good. A more specific method for producing a porous support is described in “Office of Saline Water Research.
and Development Progress Report No. 359 (1968).Next, the method for separating lower alcohols using the composite membrane for reverse osmosis separation of the present invention is described in %, preferably 4 to 12% by weight, of a lower alcohol-containing aqueous solution, and although it varies depending on the operating conditions, the concentrated liquid separated by the composite membrane has a high alcohol concentration. At least 2 times higher than the concentration of the stock solution
%, and by controlling the operating conditions, a concentrated solution with a high concentration of about 10 to 20% can be easily obtained. Therefore, even if such a highly concentrated alcohol-containing aqueous solution is further concentrated and separated using the conventional evaporation method, the energy consumption is much lower than when concentrating and separating the raw stock solution itself using the evaporation method. It is highly effective in recovering alcohol from aqueous solutions containing low concentrations of alcohol, such as biomass. Here, the operating conditions for the composite membrane include a pressure of about 30 to 100 Kg/cm 2 , preferably 50 to 90 Kg/cm 2
For reverse osmosis separation under such pressure conditions, especially at 60 kg/cm 2 or less, the composite membrane of the present invention has a Rij of at least 90%, has excellent heat resistance, and has a temperature of the feed stock solution. is high temperature, for example 15~60℃
This is because it shows stable reverse osmosis separation performance even within the range of . In addition, examples of the lower alcohol of the present invention include methanol, ethanol, butanol, benzyl alcohol, phenol, propyl alcohol, furfuryl alcohol, and cyclohexanol.
An example of this is a alcohol with a certain alcohol content. Among these, ethanol is particularly preferred. [Example] Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples. In the examples, the thickness of the semipermeable membrane layer constituting the composite membrane is a value measured by the following method. Ultrathin sections were prepared from the sample (composite membrane), the sections were stained with osmic acid, and observed and measured using transmission electron microscopy. In addition, the ethanol separation performance and durability of the separation membrane are as follows:
Supply liquid 6% ethanol, pressure 60Kg/m 2 , temperature 25℃
Performance was measured 24 hours after the start of measurement and 500 hours later. Example 1 [Manufacture of polysulfone support membrane] Taffeta made of rectangular polyester fibers with a size of 20 cm x 30 cm (multifilament of 150 denier for both warp and weft yarns, weave density of 90 pieces/inch vertically and 67 pieces/inch horizontally) , 160μ thick) on a glass plate, and then a 15% by weight dimethylformamide (DMF) solution of polysulfone (Udel P-3500 manufactured by Union Carbide) was fixed on the glass plate to a thickness of 200μ at room temperature (15-30℃). ) and immediately cast in sodium dodecylbenzenesulfonate 0.5 at room temperature.
A fiber-reinforced polysulfone support (hereinafter abbreviated as FR-PS support) is prepared by immersing it in an aqueous solution containing % by weight, leaving it for 5 minutes, and washing it with pure water for 1 hour. The pure water permeability coefficient of this FR-PS support (thickness: 200 μm) was 0.01 to 0.020 g/cm 2 ·sec·atm when measured at a pressure of 1 Kg/cm 2 and a temperature of 25°C. [Coating of semi-permeable membrane] Tris hydroxyethyl isocyanurate (hereinafter abbreviated as THEIC) 1% by weight, furfuryl alcohol (hereinafter abbreviated as FA) 2% by weight (THEIC/FA)
Molar ratio = 16/84), 2% by weight of sulfuric acid, 1% by weight of sodium dodecyl sulfate, and isopropyl alcohol
An aqueous solution containing 20% by weight is prepared, and the FR-PS support wetted with water is immersed in this aqueous solution at 15° C. for 5 minutes. Next, take out the FR-PS support and sandwich both long sides between 2cm wide iron plates (150g/plate) at 20℃.
After hanging it for 1 minute and holding it vertically, I put it in a hot air dryer and dried it at 130℃ for 3 minutes.
Subsequently, heat treatment is performed at 150°C for 5 minutes. [Coating of protective film] Next, this film was fixed on a glass plate, and polyvinyl alcohol (NM- manufactured by Nippon Gosei Kagaku Co., Ltd.) with a degree of saponification of 100 mol% and a degree of polymerization of 1500 was applied on the surface of the film.
14) was coated with a 1% by weight aqueous solution at room temperature (20°C) to a thickness of 50μ using a doctor knife.
Place in a hot air dryer and heat treat for 2 minutes. Interference fringes due to the polyvinyl alcohol thin film were observed on the surface of the resulting composite film. In addition, when the thickness of each layer of the composite membrane was measured by electron microscopy, the thickness of the barrier layer (semi-permeable membrane) was 300 Å, and the thickness of the protective film layer was 0.4 Å.
It was 0.5μ. The results of ethanol separation performance are shown in Table 1. Example 2 In Example 1, the same amount of inositol was used instead of THEIC, and a film was formed under the same conditions. The thickness of the barrier layer of this film was 250 Å.
The results of ethanol separation performance are shown in Table 1. Comparative Example 1 In Example 1, the steps of applying the polysulfone support membrane and the protective film were the same, but in the step of applying the semipermeable membrane, THEIC was changed to 0.75% by weight, FA to 1.5% by weight, and sulfuric acid to 1.5% by weight. However, an aqueous solution having the same composition as the other components was prepared, and a film was formed using the same method. The barrier layer of this composite film was 100 Å and the protective film was 0.4 to 0.5 μ. Comparative Example 2 Using the same polysulfone support as in Example 1, a composite semipermeable membrane was obtained by applying a semipermeable membrane using an aqueous solution containing 2% by weight of epiamine and not containing ethylenediamine, but in the same manner as in Example 1. The gel layer of this membrane is 0.9μ
The barrier layer had a thickness of 100 Å, and the protective film had a thickness of 0.4 to 0.5 μ. The results of the above Examples and Comparative Examples are shown in Table 1.

【表】 第1表に見られるように、障壁層が150Å以下
の複合半透膜は、24時間後の性能に劣り、さらに
耐久性も悪い。 比較例 3 実施例1において、複合膜の表面に保護膜を設
けないもので、実施例3と同じ条件でエタノール
分離を行なつた。その結果、24時間後のRejは93
%、Fluxは0.21m3/m2・日、500時間後のRijは89
%、Fluxは0.22m3/m2・日であり、実施例1に比
べて耐久性が大幅に劣つていた。 [発明の効果] 本発明は下記の顕著な効果がある。 耐久性が高い。 低級アルコールに対して少なくとも90%とい
うRejを示す複合膜であるため、バイオマスの
ようなアルコール濃度が低い低級アルコール水
溶液をそのまま供給原液として利用し、逆浸透
分離ができる。 大量のアルコール含有水溶液の処理に当つ
て、最も問題となる逆浸透分離性能の変動、低
下がない。 30〜100Kg/cm2、15〜60℃という広範囲の操
作圧および温度で低級アルコールの逆浸透分離
が可能であるから、アルコール濃度が異なる各
種の供給原液を用いることが できる。
[Table] As seen in Table 1, composite semipermeable membranes with a barrier layer of 150 Å or less have poor performance after 24 hours and also have poor durability. Comparative Example 3 In Example 1, ethanol separation was carried out under the same conditions as in Example 3, except that no protective film was provided on the surface of the composite membrane. As a result, Rej after 24 hours is 93
%, Flux is 0.21m3 / m2・day, Rij after 500 hours is 89
%, Flux was 0.22 m 3 /m 2 ·day, and the durability was significantly inferior to that of Example 1. [Effects of the Invention] The present invention has the following remarkable effects. Highly durable. Since this is a composite membrane that exhibits a Rej of at least 90% relative to lower alcohols, reverse osmosis separation can be performed by directly using lower alcohol aqueous solutions with low alcohol concentrations, such as biomass, as the feed stock solution. There is no fluctuation or decline in reverse osmosis separation performance, which is the most problematic issue when processing large amounts of alcohol-containing aqueous solutions. Since reverse osmosis separation of lower alcohols is possible over a wide range of operating pressures and temperatures of 30 to 100 Kg/cm 2 and 15 to 60°C, various stock solutions with different alcohol concentrations can be used.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも150Åの厚さを有し、かつ親水性
架橋重合体が30〜70重量%のフルフリルアルコー
ルと、該フルフリルアルコールに対して共重合性
のモノマ70〜30重量%からなる架橋重合体からな
る逆浸透膜であつて、かつその上に保護層を有す
る分離膜を用いて、1〜15%の低級アルコール含
有水溶液から、高濃度の低級アルコールを濃縮分
離することを特徴とする低級アルコールの逆浸透
分離方法。 2 特許請求の範囲第1項において、低級アルコ
ール含有水溶液の圧力を約30〜100Kg/cm2の範囲
内に保持することを特徴とする低級アルコールの
逆浸透分離方法。 3 特許請求の範囲第1項において、低級アルコ
ールがエチルアルコールであることを特徴とする
低級アルコールの逆浸透分離方法。 4 特許請求の範囲第1項において、保護層がポ
リビニルアルコールであることを特徴とする低級
アルコールの逆浸透分離方法。
[Scope of Claims] 1. Furfuryl alcohol having a thickness of at least 150 Å and containing 30 to 70% by weight of a hydrophilic crosslinked polymer, and 70 to 30% by weight of a monomer copolymerizable with the furfuryl alcohol. Concentrating and separating a high concentration of lower alcohol from an aqueous solution containing 1 to 15% lower alcohol using a separation membrane that is a reverse osmosis membrane made of a crosslinked polymer consisting of 1% to 15% and has a protective layer thereon. A reverse osmosis separation method for lower alcohols. 2. The reverse osmosis separation method for lower alcohols according to claim 1, characterized in that the pressure of the lower alcohol-containing aqueous solution is maintained within a range of about 30 to 100 Kg/cm 2 . 3. The method for reverse osmosis separation of lower alcohols according to claim 1, characterized in that the lower alcohol is ethyl alcohol. 4. The reverse osmosis separation method for lower alcohols according to claim 1, wherein the protective layer is polyvinyl alcohol.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54107882A (en) * 1978-02-13 1979-08-24 Toray Ind Inc Semipermeable membrane

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