JPS63218207A - 液体混合物の分離膜 - Google Patents

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］ 本発明は液体混合物の分離膜、特に少なくとも水をその
構成成分の一つとする水−有機液体混合物をパーベーパ
レージ璽ンにより分離又は濃縮するのに用いられる特定
の高分子膜に係るものである。

［従来の技術］ 多孔質でない均一な高分子膜を用いて有機液体混合物を
分離する方法は従来より米国特許第２９５３５０２号明
細書等に開示されている。

この分離方法は一般に膜を用いたパーベーパレーション
プロセスと呼ばれ、高分子膜の一次側（高圧側）に処理
すべき液体を供給し、透過し易い物質を二次側（低圧側
）に蒸気として優先的に透過させる方法である。この膜
分離法は、従来簡単な方法では分離出来なかった液体混
合物゛、例えば共沸混合物、沸点が近接した比揮発度の
小さい混合物系、加熱によって重合や変性を起す物質を
含む混合物を分離又は濃縮する新しい方法として注目さ
れている。

従来、このような分離方法に用いられる高分子膜として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース系高分
子物質、ポリアクリロニ゛トリル、ポリアミド、ポリエ
ステル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール又はこれ
らの共重合体からなる膜が知られている。かかる膜を用
いてパーベーパレーションにより水／有機液体混合物を
分離する場合には、常に水が膜により分離されるもので
ある。このような分離膜としては、ポリアクリロニトリ
ル多孔質膜上にジカルボン酸で架橋したポリビニルアル
コールヲ（７）せたちの（西独特許公開第３２２０５７
０号明細書等を参照）や、アニオン性基を有するカルボ
キシアルキルセルロース等多ａｖｊ導体の塩を含有する
ものが知られている（特開昭８’０−１２９１０４号公
報等を参照）。

これらの膜は、例えば水／エタノール混合物の如き水／
有機液体混合物を分離対象とした時の分離係数α、（Ｈ
２０／Ｅ　ｔＯＨ）が必ずしも十分に高くなく、多量の
有機液体中に微量の水が存在する混合物から水を分離除
去する場合には、必ずしも効率の良い分離手段を組み立
てられるとは言い難い欠点を有していた。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明はかかる点に鑑み、前記の分離係数α（Ｈ２０／
ＥｔＯＨ）が極めて高く、かつ透過速度も良好で、しか
もその性能が安定して持続し得る分離膜を提供すること
を目的として種々研究、検討した結果、膜素材としての
ポリマー中に親木性官能基を高い濃度で導入することが
好ましく、ビニレンカーボネートの重合体から誘導され
る１、２−ジヒドロキシエチレンを構成単位として含む
重合体を分ａ膜とすることにより、前記目的を達成し得
ることを見出した。

［問題点を解決するための手段］ かくして本発明は、ビニレンカーボネートのｍ　合体カ
ラ、Ｊ　Ｊ　サｈ　６　（ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ（ＯＨ）
）テ表わされる１、２−ジヒドロキシエチレンを構成単
位として含む重合体からなることを特徴とする液体混合
物の分離膜を新規に提供するものである。

本発明において、１，２−ジヒドロキシエチレンを構成
単位として含む重合体は、ビニレンカーボネートを構成
単位として含む重合体を加水分解又はカーボネート交換
反応に付することによって得られる［Ｊ、Ｐｏｌｙｍ、
Ｓｃｉ、、Ｐｏｌｙｍ、Ｃｈｅｍ、Ｅｄ、　。

Ｖｏｌ、１７．２７８９（１９７９）］、ビニレンカー
ボネートを構成単位として含む重合体は、どニレンカー
ポネートの単独重合もしくは共重合によって得られる［
　Ｊ、Ｐｏｌｙｍ、Ｓｃｉ、、Ｖｏｌ、５８，５３３（
１９８２）　；Ａｄｖ。

Ｃｈｅｍ、Ｓｅｒ、１９７５，１４２，９２１　、共重
合性の指標であるＱ−ｅ値から各種モノマーが共重合の
相手として適宜選定される。

実際本発明における重合体を製造する手段としては、特
に限定されないが１例えば有機溶媒中でラジカル開始剤
を用いて行う溶液重合、あるいは重合媒体を用いない塊
状重合があげられる。また、水を媒体とする懸濁重合や
乳化重合も採用可能である。さらに、電離性放射線ある
いはプラズマによる重合も可能である。

本発明における分ｌｌＩ膜は、非多孔質の均一膜であり
、その膜厚は０．１−１０００μ、好ましくは１〜２０
０μ程度を採用するのが適当である。Ｓ厚が余り薄いと
膜の強度が不足したり耐久性が不十分となり、逆に厚く
なりすぎると液体混合物の透過量が小となり実用的でな
くなる虞れがある。実際このような分離膜を得る具体的
製膜手段としては、例えば熱プレス法、押出成形法、溶
媒キャスト法等の手段を適宜採用し得る。

又１分離膜には膜内に布状物等の補強材を埋め込んだり
、１あるいは多孔質補強体上に膜を積層する等の各種補
強手段を採用することもできる。

次に本発明による分＃膜の使用方法の一例を説明する。

本発明による分離膜により一次室と二次室に仕切られた
装置を用意し、−次室には分離又は濃縮しようとする水
−有機液体混合物を入れ。

一方、二次室は適当な手段で減圧にしたり、又は、他の
気体を循環する。かくして、有機液体混合物を分離膜に
透過せしめてパーベーパレーションにより分離又はａ縮
する。−火室内部液体は、外部循環や内部循環したり、
−次室の内部に適当な攪拌装置を設けて攪拌するのが好
ましい。

分ｇＩｋ膜は適当な方法で一次室と二次室を形成するよ
うに保持されるが、例えば、補強用の多孔板等でサポー
トすると耐久性等の点で有利である。−次室から分１ｌ
ｌｌ膜を透過した物質は、二次室から取り出され、捕集
される。そして通常は適当な加熱装置、例えば加熱ジャ
ケット等により一次室及び／又は二次室を適宜加熱する
のが望ましい。

分離は広範囲にわたる温度下に実施し得るが、通常Ｏ〜
１５０℃、好ましくは室温〜１２０℃程度を採用するの
が適当である。一般的には、高温度で透過速度が増大し
、分離係数は低下することが知られているが、本発明に
おいては。

いずれの場合も温度が高くなるにつれて、透過速度も、
分離係数も共に増大することが判った。従って、二次側
を減圧にする場合は、通常４００　ｍｒａＨｇ以下、好
ましくは１００＋＋＋ｍＨｇ以下の真空度が良い。

本発明による分離膜で分離し得る水−有機液体混合物と
しては種々の組合せが挙げられ、例えば共沸点が存在す
るため通常の蒸留方法では分離出来ない水−有機液体混
合物、沸点が相互に近接している為に蒸留分離が困難な
水−有機液体混合物などの場合に特に有効である。又、
水−有機液体混合物は、その全てが相互に均一に溶解し
ていてもよいし、一部が溶解度を越えて析出し懸濁状態
になっていても差し支えない。

しかしながら、有機液体混合物はその混合状態で、前記
の実施温度範囲において液状であることが必要である。

このような水−有機液体混合物を例示すれば、水／メタ
ノール、水／イソプロパツール、水／エタノール、水／
ｎ−プロパツール、水／アリルアルコール、水／２−メ
トキシエタノール、水／イソブタノール、水／ｎ−ブタ
ノール、水／２−ブタノール、水／フルフリルアルコー
ル、水／ｎ−ペンタノール、水／２−ペンタノール、水
／４−メチルー１−ブタノール等の水／アルコール系混
合物が好ましく、また水／テトラヒドロフラン、水／ジ
オキサン、水／ドリン、水／エピクロルヒドリン、水／
ヒドラジン等も例示される。

更にこれら混合物は、前記の如き二成分系に限るもので
なく、三成分系以上の多成分系であっても差し支えない
、又、例えば有機液体を含む廃水の如き有機物と無機物
を含む混合物に対しても適用し得る。

処理すべき液体混合物の混合割合は任意の範囲で変更可
能である。

分離膜を１回通過させる（一段濃縮）だけでは所望の純
度が得られない場合は、同様の装置を多数回通過させ（
多段濃Ｍ）、水−有機液体混合物を所望程度迄濃縮又は
分離することもできる。

【実施例］ 以下に本発明の実施例について更に具体的に説明するが
、かかる説明によって本発明が何ら限定されるものでな
いことは勿論である。

ビニレンカーボネート重合体の合成例：ビニレンカーポ
ネー）２０ｇ、ジメチルスルホキシド１６．３ｇ、アゾ
ビスイソブチロニトリル０．０４ｇを、内容積１００ｍ
１の攪拌機付のステンレス製オートクレーブに仕込む、
凍結脱気を３回繰り返した後、オートクレーブ内容物を
攪拌しながら６０℃で５時間重合を行う０重合溶液を取
り出し、それに２０℃夏のジメチルホルムアミドを加え
た後、メタノール中に再沈する。６０℃で２４時間真空
乾燥して重合体を１４．２ｇ得た。この正合体の数平均
分子ｍ　０１ｎ）は１０２０００、重量平均分子量（Ｍ
ｗ）は９７１０００であった。

実施例１ 合成例で得られた数平均分子量（Ｍｎ）１０２０００、
重量平均分子量（Ｍｕ）９７１０００のポリ（ビニレン
カーボネート）ヲ、ジメチルホルムアミドに溶解し、こ
れをガラス板上に流延して溶媒を蒸発することにより透
明な薄い膜を得た。この薄膜をナトリウムメチラートの
１％メタノール溶液に２５°Ｃで２４時間浸漬してカー
ボネート交換反応を行い、膜厚２８終のポリ（ｌ、２−
ジヒドロキシエチレン）膜を得た。

９５％エタノール水溶液（水Ｘエタノール＝５／９５　
：ｉｉ比）を対象にパーベーパレージ菖ン法で上記ポリ
（ｌ、２−ジヒドロキシエチレン）膜の透過性を測定し
た。測定結果を表１に示す、有効膜面積は１０ｃｍ２　
、二次側圧力は０．１　ｍｍＨｇであった。なお、分離
係数はとして定義した。

ここで、Ｘエタノール、Ｘ水は供給液のエタノール、水
の重量％、ｙエタノール、ｙ水は透過液のエタノール、
水の重量％である。

表　　１ ［発明の効果］ 本発明の分離膜は、特定１．２−ジヒドロキシエチレン
単位を多数含むことにより、水−有機液体混合物の分離
にあたり、分離係数、透過速度が共に良好であるという
優れた効果を有する。

特に分離係数α（Ｈ２０／Ｅ　ｔＯＨ）が極めて高いこ
とから、微量の水を含むアルコールからの脱水に好適に
適用できるという効果も認められる。

−ｒ−粘にン麿１１８１ミンリ 昭和６３年−タ月２υ１１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ビニレンカーボネートの重合体から誘導される−（
   ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ（ＯＨ））−で表わされる１，２−
   ジヒドロキシエチレンを構成単位として含む重合体から
   なることを特徴とする液体混合物の分離膜。