JPH03284331A - 有機化合物分離膜 - 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】 〔技術分野〕 本発明は新規な有機化合物分離膜に関するものである。

〔従来技術〕

従来石油精製工場で製造される分解軽油等は、芳香族化
合物のみならず含まれる有機化合物の数が多く、また沸
点等の物性値が互いに類似していることから蒸留等によ
るそれらの分離は困難とされてきた。特に蒸留法におい
ては、仮に理論的に可能であっても熱エネルギーを大量
に要することから、現実的なプラントの設計は不可能と
されてきた。また、シクロファン化合物の水溶液を用い
て、有機化合物の混合物から芳香族化合物を選択的に抽
出する方法が提案されているが（特開平２３６１３４号
）、包接及び抽出の２段階のバッチ操作を必要とするた
め、処理効率が低いという欠点があった。

〔目　的〕

本発明は、前記した技術の欠点である分離性、エネルギ
ー効率及び処理効率を高めるためシクロファン化合物を
用いた有機化合物分離膜を提供することを目的とする。

〔構　成〕

本発明によれば、膜内部に芳香族化合物を優先的に包接
するシクロファン化合物を含浸させてなる有機化合物分
離膜か提供される。

本発明の有機化合物分離膜において用いる膜としては、
親水性高分子フィルムを用いることができ、例えば、セ
ロハン膜、あるいは酢酸セルロース、ポリビニールアル
コール等の高分子を基材とするフィルム、或いは多孔質
膜が用いられる。

また、シクロファン化合物としては、次の一般式（１）
を有する四級化されたパラシクロファンが用いられる。

式中、ｎｌとｎ２は２〜８の整数であり、互いに同じで
も異なってもよく、Ｘ−はハロゲンイオン、好ましくは
塩素イオン又は過ハロゲン酸イオン、好ましくは過塩素
酸イオンであり、Ｒはすべて同じでも互いに異なっても
よく、水素又はアルキル基でありこのアルキル基は直鎖
又は分枝でもよく、その炭素原子数は任意であり、好ま
しくはメチルである。

これから明らかなようにこの化合物は、両側にビフェニ
ルメタン骨格を有し、それらがメチレン鎖で結ばれてい
る。

四級化されないパラシクロファンは通常の水に溶解せず
、ｐＨが２以下の強酸性下のみでしか溶解せず工業的に
は事実上用いえないが、四級化されたパラシクロファン
はすべてのｐｌ（で水に可溶である。

この化合物としては一般式Ｉ中ｎ　１−　ｎ　２−４、
Ｒ−ＣＨ３の化合物（略してＱＣＰ４４）又はｎ　　ｍ
ｎ　　＝６、Ｒ−ＣＨ３の化合物（略して２ ＱＣＰ６６）が好んで用いられる。

本発明の分離膜を製造するには、先ず、前記シクロファ
ン化合物を水に溶解して溶液を得る。溶解させるシクロ
ファン化合物の濃度としては、通常０．０１−０．３Ｍ
程度である。

使用する膜は、セロハン、酢酸セルロース、ポリビニー
ルアルコール等の分離対象物質を含む原料液及び抽出液
によって著しく膨潤しない材質による膜厚１０〜２００
μｍの市販のフィルム或はミクロフィルターをそのまま
使用することも十分可能である。

次に、前記溶液を膜の一方の面に接触させ、含浸させる
。余分に付着した溶液は、布や濾紙等によってかるく拭
き取れば、そのまま有機化合物分離膜として使用できる
。

本発明の有機化合物分離膜においては、シクロファン化
合物の持つ有機化合物分子を諧別する能力が前記発明に
よる抽出法と同等或はそれ以上に発現する。例えば、一
般式（１）においてｎ　１−０２−４のものは、芳香族
化合物を６０％未満含む有機化合物混合液から芳香族成
分を少なくとも８０％以上に濃縮することができる。ま
た、例えばジメチルナフタレン類のような幾何異性体を
持つ化合物に対しては、それぞれに対して異なる透過速
度を示す。更にシクロファン化合物の立体構造、特に環
の大きさにより複素環化合物に対する識別能も本分離膜
においても変わる。例えば、ｎ□−０２−４のものは３
環の縮合芳香族化合物に対しては、その幾何異性体をほ
とんど識別することができないが、ｎ、−ｎ２−６のも
のは例えば、アントラセンとフェナントレンを識別する
ことができる。従って分離対象物質によってシクロファ
ン化合物を選択することか望ましい。

分離対象物質を含む原料が液体である場合には、通常そ
のまま用いることができ、該液体の粘度が高い場合、或
は原料が固体である場合には原料を希釈、或は溶液とす
ればよいか、この時には一般に用いられる有機溶媒を用
いることができる。膜中のシクロファン水溶液を脱水し
ないノルマルヘキサン等の水に対して殆ど不溶の有機溶
媒か望ましいが、ジクロロメタン等も予め水で飽和させ
ておくことにより使用できる。

抽出液には原料液側と同様に一般に用いられる有機溶媒
を用いることができ、やはりヘキサン等の水に殆ど不溶
の有機溶媒が望ましく、またジクロロメタン等を用いる
場合には予め水で飽和させておく。

前記原料液から分離対象物質を分離するためには、前記
分離膜を隔膜とし、その一方の膜面に原料液を接触させ
、その他方の膜面に前記抽出液を接触させる。この場合
、両溶液は適当な手段によって攪拌させることが好まし
く、また両溶液の温度は室温程度が望ましい。

本発明の有機液体分離膜により分離可能な物質は、ナフ
タレン誘導体、ビフェニル誘導体、アントラセン、フェ
ナンスレン、フルオレン等２環又は３環芳香族化合物で
ある。これらの化合物の環はすべてが６員環でも５員環
でもよく或はそれらがまざったものでもよく、互いに縮
合しているものでも縮合していないものでもよく、或は
１つ又は敷部のアルキル基例えばメチル基などで置換さ
れたその誘導体も含まれる。

〔発明の効果〕

本発明の有機液体分離膜は、含浸させるシクロファン化
合物により異なる分子識別能を利用して、通常は困難と
される多成分の分解軽油等から芳香族化合物のみを透過
、分離でき、しかも強度の大きい多孔質膜を用いるため
、従来の透析膜、限外濾過膜あるいは逆浸透膜と同様に
耐久性もあり、従来の蒸留法及びシクロファン化合物を
用いた抽出法に比べて効率が向上するため、石油製品の
高付加価値化を目指す石油精製業、その他芳香族化合物
の分離プロセスを必要とする化学品製造業等における用
途が期待され、その産業的意義は大きい。

〔実施例〕

次に本発明の実施例によりさらに詳細に説明する。

Ａ：有機化合物分離膜の製造 前記一般式（１）において、ｎ　１　””　ｎ　２−４
、Ｒ””　ＣＨ３なる構造を持つシクロファン化合物を
その濃度が０．１ｍｏｌ／１になるように水に溶解する
。この水溶液を直径６（！Ｉｌ＋のガラス製シャーレに
展開し、厚さ１１．５μｍ１直径４７關のセロハン膜（
透析膜Ｌ−Ｄ−１）をその上にのせ、膜の一方の面より
溶液を浸透させた。十分浸透させた後、膜をその溶液よ
り引き上げ、余分に付着した液を濾紙で取り去り、有機
化合物分離膜を得た。

この膜を、膜１とする。

同様の手法により、前記一般式（Ｉ）において、ｎ　１
−ｎ　２−６、Ｒ−ＣＨ３なる構造を持つシクロファン
化合物を輸送担体として含む有機化合物分離膜を得た。

これを膜２とする。

Ｂ：分解軽油からの芳香族化合物の分離透過面の直径３
０ｍｍ、容ｊｉ　２２　ｍｌの２つのガラス製セルの間
に上記膜１を挾み、これを２０℃の恒温槽中に固定し、
膜の一方の側に分解軽油２２ｍ！、膜の他方の側にノル
マルヘキサン２２ｍ１を加え、攪拌した。抽出液を１力
月間毎日交換し、抽出液をガスクロマトグラフィーで分
析した。原料液中に含まれるナフタレン誘導体５６，９
％を８９．７％にまで高めることができ、また１力月の
開本分離膜の選択特性は変わらず安定していた。

その分析結果を第１表に示す。

第　　１　　表 Ｃ：縮合３環芳香族化合物の分離 上記分離膜１及び２を用いて、上記実施例Ｂと同様にし
て、アントラセン及びフェナントレンをそれぞれＯ，１
ｉｏｌ／１８むノルマルヘキサン溶液２１ｍ１を原料液
、ノルマルヘキサン２１ｍ１を抽出溶液として温度２０
℃の恒温槽に固定し、攪拌し、７２時間後抽出液をガス
クロマトグラフィーにより分析し。分離膜１によれば、
アントラセン、フェナントレンに対する選択性が見られ
ず、同じように膜を透過させるが、分離膜２によっては
フェナントレンをアントラセンの３．２倍強早く輸送し
た。

結果を第２表に示す。

第 表 （輸送担体の選択による３環線合芳香族化合物に対する
分離挙動） しているが、分離膜２においては０．８７倍と原料液に
おける両者の濃度比０．７５倍と比較して選択性がほと
んど見られなかった。

結果を第３表に示す。

第　　３　　表 Ｄ：メチルナフタレン異性体の分離

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　膜内部に、シクロファン化合物水溶液を含浸させてな
   る有機化合物分離膜。