JPH01111419A - 有機化合物・水系混合物の膜分離法 - 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 この発明は、含水エタノールのような有機化合物・水系
混合物を膜分離処理して、有機化合物を濃縮、分離、脱
水する方法に関する。

従来の技術 従来、有機化合物・水系の混合物から当該有機化合物を
濃縮、分離、脱水する方法としては、蒸留のように気液
平衡関係を利用する物理化学的手法や、シリカゲル・Ｌ
ｉＢｒ、ＬｉＣ／などの吸水性物質を用いる化学的手法
が主として行なわれていた。

しかし、これらの方法はいずれもつぎのような問題を有
していた。

まず、上述の物理化学的手法の場合について説明する。

第１図にエタノール・水系の気液平衡関係（系の圧カフ
　６０　ｍｍＨｇ）と、酢酸・水系の気液平衡関係（系
の圧力４００　ｌｌ１ａ＋Ｈｇ）とをそれぞれ示す。い
ま蒸留でこれら２つの系の各成分をそれぞれ濃縮・分離
しようとすると、エタノール嚢水系においては第１図中
のＡ点に共沸点が存在するため、蒸留塔の段数を増加さ
せても、この混合物は共沸点の濃度までしか濃縮されな
い。また酢酸・水系混合物の場合、気液間の組成比があ
まり大きく変化しないため、蒸留塔での濃縮には非常に
多くの段数が必要であり、そのため設備費および装置の
運転費が高くついた。

一方、上述の化学的手法の場合においては、エタノール
・水系のように化学的性質に多くの類似点を有する成分
系では、一方の成分（こ゛こでは水）のみを除去するこ
とは極めて困難であった。さらに系に添加されたＬｉＢ
ｒ、ＬｉＣｌなどの吸水性物質を除去する工程が必要と
なる上に、連続操作とするためには、吸収ないし吸着し
た水分を脱着させて、吸水性物質を再生する工程が必要
となり、工程がはなはだ複雑なものとなった。

この発明は、上述の如き実情に鑑み、上記物理化学的手
法および化学的手法の各問題点をすべて解決して、有機
化合物・水系混合物から有機化合物を簡便な操作で安価
に濃縮、分離さらには脱水する方法を提供することを目
的とする。

問題点の解決手段 この発明は、上記目的の達成のために、親水性の膜を用
いて有機化合物・水系混合物を蒸気透過法により膜分離
処理することを特徴とする。

この発明において、親水性の膜としては、好ましくは、
セロファン膜、ポリアクリロニトリル膜などが用いられ
る。

また対象となる有機化合物・水系混合物としては、メタ
ノール・水系、エタノール・水系、プロパツール・水系
のようなアルコール・水系混合物、アセトン・水系のよ
うなケトン・水系混合物、酢酸・水系のような有機酸・
水系混合物が処理される。

実　　施　　例 つぎに、この発明の実施例について具体的に説明する。

親水性の分離膜としてセロファン膜（膜厚的１９１１１
／！、有効膜面積的９０Ｑｉ’）を用い、エタノール・
水系混合物を蒸気状態で膜の１次側へ供給し、温度５０
℃および２次側圧力２Ｔｏｒｒの勇件下で、上記混合物
を蒸気透過法により膜分離処理した。

１次側組成と２次側組成の関係を第２図に示し、１次側
組成と透過速度の関係を第３図に示す。

また比較のために、セロファン膜を用いてっぎのように
パーベーパレーション法（ＰＶ法）を行なった。すなわ
ち上記混合物を膜の一次側へ大気圧下で溶液状態で供給
しかつ２次側を減圧状態にして膜分離を行なった。この
結果をやはり第２図および第３図に示す。

１次側組成と２次側組成の関係を示す第２図から明らか
なように、セロファン膜を用いた場合、ＰＶ法および蒸
気透過法ともに曲線は対角線より下方にあり、水がエタ
ノールよりも全組成において選択的に膜を透過し、とく
に蒸気透過法においては、水通過の選択性が高いことが
顕著に示されている。

また透過速度を１次側組成に対して表示した第３図から
明らかなように、透過速度は全組成においてｐｖ法の場
合の方が蒸気透過法の場合より大きい値を示している。

第２図を第１図と比較すると明らかなように、膜分離と
りわけ蒸気透過法においてはエタノール・水系における
共沸点が解消しているので、簡単にエタノールを９０ｗ
ｔ％以上の濃度に濃縮し、さらに無水化することが可能
となる。蒸気透過法においてこのように分離性能が優れ
ている理由としては、エタノール・水系の混合物を１次
側および２次側ともに蒸気の状態で扱うため、混合物の
各成分間の相互作用（具体的には水素結合）が弱められ
、各成分と膜との親和性の差異が明確に表われ易いこと
、および蒸気の状態では液体の状態に比較して混合物の
密度が小さくなるため、膜の膨潤が抑制されて膜の透過
選択性が顕著に高くなることなどが推測される。

なお、比較のために、分離膜をセロファン膜からシリコ
ーンゴム膜に取替えて、上記と同じ条件で、上記透過法
およびＰＶ法を行なった。

この結果を第２図に示す。同図から明らかなように、シ
リコーンゴム膜を用いた場合、ＰＶ法ではエタノールの
透過選択性が示されてはいるが、この選択性はセロファ
ン膜使用の場合の選択性に比べて劣っている。また蒸気
透過法においては透過選択性はほとんどない。この理由
は、水とエタノールの分子の大きさをみると、エタノー
ルの方が大きいため、大きい方の分子を選択的に膜透過
させようとするところに原理的に困難度があるためと推
測される。

発明の効果 この発明によれば、親水性の膜を用いて有機化合物・水
系混合物を蒸気透過法により膜分離処理するので、膜の
膨制を抑制して膜の透過選択性を著しく高めることがで
きる。

したがって本書冒頭で述べたような蒸留による場合の多
大な設備費および装置の運転費や、吸水性物質を用いる
化学的方法の場合の吸水性物質の除去および再生の工程
を全く必要とすることなく、有機化合物・水系混合物か
ら有機化合物を簡便な操作で安価に濃縮、分離さらには
脱水することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はエタノール・水系混合物の気液平衡関係と、酢
酸・水系混合物の気液平衡関係とをそれぞれ示すグラフ
である。第２図は膜透過法における１次側組成と２次側
組成の関係を示すグラフである。第３図は膜透過法にお
ける１次側組成と透過速度の関係を示すグラフである。 以上 一−−−酢酵・東木 エタノール・＆系 第１ｒ〈１ 第２１ス１ １　）グミ４賢１）、ＥＬ、５’ｉ　　　（１９ノ一ル
ｗｔ　’／＊）第３図 １、事件の表示　　　昭和６２年　特許願　第２７１０
４４号２、発明の名称　　　有機化合物・水系混合物の
膜分離法３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　大阪両室区江戸堀１丁目６番１４号名　　称　
　　　（５１１）　　日立造船株式会社４、代理人 住　所　　　東京部品用区東五反田５丁目２２番３３号
５、補正命令の日付　　昭和　　年　　月　　日６、補
正により増加する発明の数 ７、補正の対象　　明細書の発明の詳細な説明の欄、お
よび図面。 補正の内容 （１）　　明細書４頁５行「混合物」を「混合物の代表
的な例」に訂正する。 （２）　　同書４頁１０行「処理される。」を「ｌ挙げ
られる。ただしこれらの混合物はこの発明を限定するも
のではない。」に訂正する。 （３）　　同書５頁３行「用いて」を「用いて上記と同
じ条件で」に訂正する。 （４）　　第２図を別紙のとおりに訂正する。 以　　上 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）親水性の膜を用いて有機化合物・水系混合物を蒸
   気透過法により膜分離処理することを特徴とする有機化
   合物・水系混合物の膜分離法。
2. （２）親水性の膜としてセロファン膜、ポリアクリロニ
   トリル膜などを用いる特許請求の範囲第１項記載の方法
   。
3. （３）有機化合物・水系混合物がアルコール・水系、ケ
   トン・水系、有機酸・水系などの混合物である特許請求
   の範囲第１または２項記載の方法。