JPH0341204B2 - - Google Patents

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JPH0341204B2
JPH0341204B2 JP58131956A JP13195683A JPH0341204B2 JP H0341204 B2 JPH0341204 B2 JP H0341204B2 JP 58131956 A JP58131956 A JP 58131956A JP 13195683 A JP13195683 A JP 13195683A JP H0341204 B2 JPH0341204 B2 JP H0341204B2
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membrane
temperature side
aqueous solution
acetic acid
solution
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、膜を介して隔てられた同じ有機酸を
溶質として含有する水溶液の間に温度差をつける
事によつて一方の有機酸水溶液を濃縮する方法に
関するものである。従来、膜を用いて有機酸水溶
液を濃縮する方法としては、逆浸透法が知られて
いる。この方法は、溶液を加圧する事により半透
膜を介して有機酸を供給液側に保持し、水を膜透
過させる、いわゆる圧力を駆動力とした膜分離で
ある。このため分離液系は通常20〜80Kg/cm2の高
圧である。従つて装置も耐圧性が要求される。本
発明の膜分離法における駆動力は、隔膜の両側の
溶液の温度差である。常圧下で膜を介した両側の
有機酸水溶液の温度に差をつけるだけで、有機酸
水溶液を濃縮できるため、装置には耐圧性が不要
で、小型化が可能となる。溶液の加温も、工場廃
熱(80℃以下)などを利用する事が可能である。 従来、孔径1.5μの疎水性多孔隔壁を介した両側
の有機酸水溶液に温度差をつけて、有機酸水溶液
を濃縮する方法は、報告されている。(Can.J.
Chem.Eng.、56698(1978))が、この方法による
と、稀薄な有機酸水溶液が高温側から低温側へ透
過し、有機酸濃度は、高温側において上昇し、低
温側において低下した。本発明者らは、有機酸水
溶液の温度差を用いる膜による濃縮について鋭意
検討した結果孔径0.05μ未満の親水性の半透膜を
用いて膜両側の有機酸水溶液の温度に差をつける
場合膜素材によつて、膜透過液の透過方向(高温
側から低温側へ、又は逆に低温側から高温側へ)
及び有機酸水溶液を高温側で濃縮するか低温側で
濃縮するかを自由に選ぶ事が可能である事を見い
出し、本発明に到達した。 通常、電解質基を有しない素材から作製された
半透膜の両側に温度の異なる水を接触させると、
水は高温側から低温側へ膜透過する事が知られて
いる。又反対に電解質基を有する膜の場合は水は
低温側から高温側へ透過する事も知られている。
本発明者らは種々のポリマーから作製した膜につ
いて、膜の両側に温度の異なる酢酸水溶液を接触
させた場合の酢酸の透過性を検討した。その結
果、電解質基を有しないポリマーから作製される
膜のうち含水率が50%以上のポリマーから作製さ
れる膜は、酢酸水溶液は膜を通つて高温側から低
温側へ透過し、低温側において濃縮され、50%以
下のポリマーから作製される膜は高温側において
酢酸は濃縮されることがわかつた。前者に属する
ポリマーとしては再セルロース、後者に属するポ
リマーとしては酢酸セルロース、ポリアクリロニ
トリル、ポリメチルアクリレート、ポリエチルア
クリレート、熱処理ポリビニルアルコール、ポリ
酢酸ビニール、ポリスチレン無水マレイン酸共重
合体等がある。一方、膜に電解質基であるアミノ
基を導入すれば、低温側から高温側への溶液の膜
透過方向を逆転させる事が可能となる場合のある
ことを見い出した。膜にアミノ基を導入する方法
としては例えば膜素材に用いるモノマー又はポリ
マーにクロロメチル基を導入し、このクロロメチ
ル基と1級、2級又は3級アミンとを反応させる
事によつて可能である。この場合、アミンの解離
定数は、塩基BOHが、B++H2OBOH+H+
平衡定数Ka=〔H+〕〔BOH〕/〔B+〕による
pKaで5以上である事が必要である。この様な
pKaが5以上のアミンとしてはモノエチルアミ
ン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジブチ
ルアミン、ジオクチルアミン等のアルキリアミ
ン、及びピリジン、ピペリジン等の環状アミンが
ある。これらのアミンを導入した膜においてアミ
ノ基導入前のポリマーの含水率が5%以上の親水
性ポリマーの場合には、低温側において有機酸水
溶液を濃縮する事が可能である。この様なポリマ
ーとしては、再生セルロース、酢酸セルロース、
ポリ酢酸ビニル等がある。一方アミノ基導入前の
ポリマーの含水率が5%以下の疎水性ポリマーの
場合にはアミノ基を導入しても高温側において有
機酸水溶液を濃縮する事は変わらないことがわか
つた。この様なポリマーとしてはポリスチレン、
ポリメチルメタアクリレート、ポリフエニレンオ
キシド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩
化ビニール等のポリマーがある。以上の様に、膜
両側に接した溶液の温度差によつて有機酸水溶液
を分離する場合、膜素材のポリマーの含水率及び
該膜素材に導入するアミンの種類によつて、膜透
過液の透過方向、及び高温側で濃縮するか低温側
で濃縮するかの選定をする事が可能である。 本発明に用いる膜は、製膜用ポリマー溶液をガ
ラス板に流延後、室温〜150℃にて溶媒を蒸発さ
せる事によつて可能である。アミノ基を有する膜
を製造する方法としては、アミノ基を導入した
ポリマーを上記の方法によつて製膜する、アミ
ノ基導入可能な官能基(例えばクロロメチル基
等)を有するポリマー溶液にアミンを加えた後直
ちに製膜する。アミノ基導入可能な官能基(例
えばクロロメチル基等)を有するポリマーを前記
方法によつて製膜した後アミン溶液に一定時間浸
漬するなどの方法がある。なお、の場合、ア
ミンの一部にN,N′−ジメチルヘキサメチレン
ジアミン、N,N,N′,N′−テトラエチルヘキ
サメチレンジアミン、N,N,N′,N′−テトラ
メチルエチレンジアミン等の多価アミン類を用い
ることによつて架橋膜を作製する事ができる。以
上の様にして作製された膜の窒素含量から算出し
たアミノ基含量としては0.1ミリ当量/g〜3ミ
リ当量/g、好ましくは0.5ミリ当量/g〜2ミ
リ当量/gである。 アミノ基含量が多くなればなる程ポリマーの含
水率は増加する。特に有機酸水溶液に浸漬すると
著しく含水率が増加する。従つて通常0.8ミリ当
量/g以上のアミノ基を含有する場合には全アミ
ノ基の5%〜20%がジアミンによる架橋反応に関
るアミノ基である事が好ましい。前記、、
の方法によつて作製された膜の水に浸漬した後の
膜孔径は0.05μ未満である。膜の厚みは30μ〜300μ
であるが、好ましくは50μ〜200μである。有機酸
水溶液の温度は、高温側は30℃〜90℃、好ましく
は40℃〜80℃、低温側は0℃〜40℃で、好ましく
は0℃〜30℃である。又、供給有機酸水溶液の有
機酸濃度は10%以下で、好ましくは5%以下であ
る。有機酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン
酸、酪酸等の脂肪族有機酸及び安息香酸、サリチ
ル酸等の芳香族有機酸等カルボン酸含有有機化合
物がある。次に実施例をもつて本発明を具体的に
説明するが、これに限定されるものではない。 実施例 1 (1) スチレンとp−クロロメチルスチレンとの共
重合体(p−クロロメチルスチレンユニツト40
モル%)20g、クロロホルム180gの高分子溶
液にN,N,N′,N′−テトラメチルヘキサン
ジアミンを0.1g滴下し、撹拌して均一溶液と
した後、ガラス板上に流延時の厚みが500μに
なるように流延した。次いで、この上にポリエ
ステル製布(NBC工業(株)製スクリーン
TP120)を貼付ける事によつて、ポリエステル
布に均一にかつ充分にポリマー溶液を含浸さ
せた。これを50℃で60分間乾燥後、室温下、ジ
エチルアミンの15%アセトニトリル溶液中に8
時間浸漬した。その後水中において膜を洗浄し
た。膜厚は101μで窒素含量から算出したアミ
ノ基含量は1.50ミリ当量/gであつた。 (2) 第1図に示す膜分離セルにこの膜を装着後膜
両側のセルに濃度1.010重量%の酢酸水溶液を
充填し、溶液の一方を43.3℃、他方を23.9℃に
設定した。第1図において1は半透膜、2は高
温側水溶液、3は低温側水溶液、4は高温側ジ
ヤケツト、5は低温側ジヤケツト、6は撹拌
機、7は温度計、8は透液量測定用キヤピラリ
ーで、半透膜1の有効面積は38.5cm2、分離セル
内容量は高温側、低温側とも270mlである。時
間の経過とともに酢酸濃度の低い液が高温側か
ら低温側へ膜を通つて透過し、透液速度及び両
セルの溶液の酢酸濃度は経時的に変化した。測
定開始20時間後の透液速度は、0.04Kg/m2・hr
で40時間後の低温側セル、高温側セルそれぞれ
での酢酸濃度は0.997、1.015重量%であつた。
なお酢酸濃度の測定は水酸化ナトリウム自動滴
定法を用いた。 実施例 2、3 実施例1−(1)におけるジエチルアミンの代りに
ピリジン、ジブチルアミンを用いた以外は実施例
1−(1)と同じ方法によつて、アミノ化、ポリスチ
レン膜を作成した。これらの膜を用いて実施例1
−(2)における溶液の温度および濃度の代りに表1
に示した温度を用いた他は、同じ方法によつて、
酢酸水溶液の濃縮を行なつた。表−1は実施例2
および3の実験条件および結果を一覧表にしたも
のである。
【表】 実施例 4 (1) 実施例1−(1)におけるスチレンとp−クロロ
メチルスチレンとの共重合体の代りに酢酸セル
ロース(置換度2.5)をクロロアセチルクロリ
ドによつてクロロアセチル化したポリマー(ク
ロール含量7重量%)を用いる他は、実施例1
−(1)と同じ方法によつて製膜した。膜厚87μで
窒素含量から計算したアミノ基含量は0.84ミリ
当量/gであつた。 (2) 実施例1−(2)と同じ方法によつて、膜の両側
のセルに1.032重量%の酢酸水溶液を入れ、一
方の溶液を43℃、他方の溶液を25℃に設定し
た。6時間後の低温側セルの酢酸水溶液は
1.036重量%に、高温セル側の酢酸水溶液は
1.028重量%となつた。原水溶液より酢酸濃度
が低い溶液が低温側から高温側へと膜透過し、
この時の透過速度は、0.054Kg/m2・hrであつ
た。 実施例 5 実施例4で用いたもと同じ膜の厚さを188μ、
溶液の温度を39℃と28.4℃に設定した以外は実施
例1−(2)と同じ方法によつて実験を行ない4時間
後、高温側水溶液の酢酸濃度は1.003重量%、低
温側水溶液の酢酸濃度は1.013重量%となつた、
この時の透過速度は0.047Kg/m2・hrであつた。
実施例4、5はいづれも低温側の酢酸濃度が上昇
する実例である。 実施例 6 実施例1−(2)と同じ方法によつて、膜の両側の
セルに0.988重量%の酢酸水溶液をいれ、一方の
溶液を40.3℃、他方を27.0℃に設定した。32時間
後の高温側セルの酢酸濃度は0.999重量%で、低
温側セルの酢酸濃度は0.976重量%であつた。な
お、この時の透液速度は0.04Kg/m2・hrであつ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1〜6までの実験に用いた分離
セルの断面の略示図である。 第1図において1は半透膜、2は高温側、3は
低温側セルである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 孔径0.05μ未満の半透膜を介してその両側に
    それぞれ同じ有機酸を溶質とする水溶液を配置
    し、両者に温度差を与えてその一方を濃縮する濃
    縮方法。 2 半透膜がアミノ基を有する膜であることを特
    徴とする特許請求範囲第1項記載の方法。
JP13195683A 1983-07-21 1983-07-21 有機酸水溶液の温度差による濃縮方法 Granted JPS6025509A (ja)

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JP13195683A JPS6025509A (ja) 1983-07-21 1983-07-21 有機酸水溶液の温度差による濃縮方法

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JP13195683A JPS6025509A (ja) 1983-07-21 1983-07-21 有機酸水溶液の温度差による濃縮方法

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JPS6025509A JPS6025509A (ja) 1985-02-08
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5845704A (ja) * 1981-09-11 1983-03-17 Toyomatsu Funakoshi 酸、アルカリ、塩類等水溶液の分離濃縮方法

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JPS6025509A (ja) 1985-02-08

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