JPH0363418B2 - - Google Patents

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JPH0363418B2
JPH0363418B2 JP60100569A JP10056985A JPH0363418B2 JP H0363418 B2 JPH0363418 B2 JP H0363418B2 JP 60100569 A JP60100569 A JP 60100569A JP 10056985 A JP10056985 A JP 10056985A JP H0363418 B2 JPH0363418 B2 JP H0363418B2
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JP
Japan
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separation
weight
membrane
liquid
acrylonitrile
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JP60100569A
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JPS61259707A (ja
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Mitsugi Yamamoto
Koichi Toi
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Tokuyama Corp
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Tokuyama Corp
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/40Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
    • B01D71/42Polymers of nitriles, e.g. polyacrylonitrile

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は、二種又はそれ以上の有機液体混合
物、あるいは有機化合物の溶液から特定の液体成
分をパーベーパレーシヨン法により分離する際に
用いる新規な分離膜に関する。 [技術の背景] 有機液体混合物あるいは有機化合物の溶液(以
下、これらを総称して液体混合物という)から、
特定の液体成分を分離するための有効な分離法と
してパーベーパレーシヨン法が知られている。パ
ーベーパレーシヨン法は、分離膜によつて区画さ
れた一方の室(処理液室)に液体混合物を供給
し、他方の室(透過蒸気室)を真空または減圧に
して液体混合物から特定の液体成分を透過蒸気室
に気化状態で取り出す方法である。 このような分離方法に用いる膜は、液体混合物
中の特定の物質に対する選択透過性と絶対的透過
速度の大きいことの2つの性質が要求される。こ
れらの2つの特性は、膜のどのような性質によつ
て得られるのか必ずしも明らかではないが、液体
混合物における組成成分の極性の相違や分子量あ
るいは分子構造と、分離膜に存在する極性の強弱
電荷の相違、分布あるいはミクロに存在する孔径
や孔程などにより、定まるものと思われている。 [従来の技術及び発明が解決しようとする問題
点] 従来、このパーベーパレーシヨン法に用いる高
分子膜として、セルロース系高分子膜、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、
ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、
ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ
テトラフルオロエチレン、あるいはこれらの共重
合体の膜状物、あるいは、さらにこれを紫外線等
で表面処理した膜、高分子鎖にスルホン酸基、カ
ルボン酸基などのイオン交換基を導入した膜など
が提案されてきた。しかしながら、実際上は透過
係数及び分離係数が共に高い膜はほとんど存在し
ない。即ち、これらの高分子膜を用いたパーベー
パレーシヨン法においては、一般に透過係数はあ
る程度高い値を示すものの、分離係数が小さく分
離の効率が極めて悪い。 [問題点を解決するための手段] 本発明者等は、パーベーパレーシヨン法におい
て、透過係数及び分離係数の高い分離膜を開発す
べく研究を重ねた。その結果、特定のモノマーを
共重合させて得られる陰イオン交換膜が、透過係
数を高く維持しながら分離係数を著しく向上し得
ることを見い出し、本発明を完成するに至つた。 本発明は、少なくともアクリロニトリル及び/
又はメタクリルニトリル(以下、ニトリル化合物
という)、ビニルピリジン類、並びに架橋剤を共
重合させて得られる樹脂よりなり、該樹脂中のニ
トリル化合物の割合が2〜30重量%である第四級
ピリジニウム基型陰イオン交換膜よりなるパーベ
ーパレーシヨン用分離膜である。 本発明において、ビニルピリジン類は、アクリ
ロニトリルと共重合可能であり、且つ容易に四級
化し得るものであれば特に制限されず、例えば4
−ビニルピリジン、2−メチル−5ビニルピリジ
ン、2−ビニルピリジン等の一種あるいは二種以
上が好適に使用される。 また、前記架橋剤としては、エチレン性二重結
合分子内に二個以上有する多官能性モノマーが特
に制限なく使用されるが、アルリロニトリル及び
ビニルピリジン類との共重合性の点より、一般に
ジビニルベンゼンが好適である。 本発明において、パーベーパレーシヨン用分離
膜(以下、単に分離膜ともいう)は、少なくとも
上述したビニルピリジン類、ニトリル化合物及び
架橋剤とを共重合させて得られる樹脂よりなり、
該樹脂中のニトリル化合物の割合が2〜30重量
%、好ましくは5〜25重量%である第四級ピリジ
ニウム基型陰イオン交換膜よりなることを特徴と
する。即ち、本発明者等は、陰イオン交換膜を構
成する樹脂を、かかる三成分のモノマーを共重合
し、且つアクリロニトリルの割合を選択すること
により、該陰イオン交換膜がパーベーパレーシヨ
ン法において、分離係数を飛躍的に向上できるこ
とを見い出したのである。 従つて、本発明においてビニルピリジン類を他
の陰イオン交換基を導入可能なモノマーに代えて
も、アクリロニトリルとを組み合わせて得られる
分離膜は、パーベーパレーシヨン法において分離
係数の向上効果をほとんど発揮しない。また、ア
クリロニトリルの割合が前記範囲を外れる場合に
は、分離膜の分離係数が著しく低下し、特に、前
記範囲を超えると透過係数も低下してしまい、本
発明の目的を達成することができない。更に、架
橋剤が存在しない場合には、陰イオン交換膜が被
処理液との接触によつて膨潤してしまい、実用的
でなくなると共に、分離係数の向上効果も損なわ
れる。 本発明の分離膜を構成する樹脂中のビニルピリ
ジン類の割合は、一般に45重量%以上、好ましく
は60重量%以上が好適である。ビニルピリジン類
を割合が上記範囲より少ない場合には、該分離膜
の透過係数が低下する傾向がある。また、ビニル
ピリジン類の割合の上限は、アクリロニトリル、
及び後述する架橋剤等の添加割合によつて決定さ
れる。前記架橋剤の割合は、あまり少ない場合に
は、被処理液との接触による膨潤が激しく、逆に
多すぎると透過係数が低下する傾向があるため、
1〜25重量%、好ましくは2〜15重量%の範囲と
するのが一般的である。 本発明において、分離膜を構成する樹脂は、前
記した3成分のモノマーに、得られる分離膜の性
能にアクリロニトリル影響を与えない範囲で、他
のモノマーを併用して共重合させて得ることがで
きる。かかるモノマーとしては、例えばスチレ
ン、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、ジメチルアミノエチルメタク
リル酸エステル等が挙げられる。上記モノマーの
樹脂における割合は、20重量%以下、好ましくは
15重量%以下が望ましい。 また、前記樹脂に対して、公知の添加剤を配合
することは特に制限なく実施される。例えば、ポ
リ塩化ビニル微粉末、ポリエチレン微粉末、ゴム
類等が1〜10重量%の範囲で添加される。 本発明の分離膜の代表的な製造方法として、ペ
ースト法による方法がある。即ち、ビニルピリジ
ン類、アクリロニトリル及び架橋剤を含むモノマ
ー混合物を、ラジカル重合開始剤と共に織物、不
織物、編物、微多孔性合成樹脂シート等の支持体
に塗布した後、重合させる方法が一般的である。
上記重合温度は、一般に60〜120℃が適当である。
また、樹脂層の厚みは、10〜200μ、好ましくは
50〜150μとなるように調節すればよい。 上記方法によつて得られた膜状物は、公知の方
法で四級化し、陰イオン交換基である第4級ピリ
ジニウム基を形成させる。四級化は、ヨウ化メチ
ル液で行うのが一般的である。 本発明の分離膜を使用したパーベーパレーシヨ
ン法の操作条件は特に限定されないが液体混合物
供給する混合液室側の圧力は1〜10大気圧以下が
よく、好ましくは膜の強度などの面から1〜2大
気圧が好ましい。又、パーベーパレーシヨン法に
おいては透過気体室側の膜面で分離膜を透過して
きた液体成分を蒸発させ、蒸気の状態で取り出す
ことが必要であるので、透過気体室側の圧力は分
離膜を透過する物質の蒸気圧よりできるだけ低い
圧力に維持することが好ましく、通常100Torr以
下、好ましくは20Torr以下がよい。 上記処理液室での液体混合物の温度は、特に限
定されないが、透過係数からみると高い温度が好
ましい。しかし、高温すぎると膜に亀裂が入つた
り耐久性が悪くなるので一般的には10〜100℃、
望ましくは30〜80℃の範囲がよい。 本発明の分離膜を用いたパーベーパレーシヨン
法は、少なくとも一成分が極性溶媒であり、且つ
分離膜に対して悪影響を及ぼさない液体混合物に
対して好ましく適用される。2成分よりなる液体
混合物を例示すれば、メタノール/水、エタノー
ル/水、イソまたはノルマループロパノールー/
水、メチルエチルケトン/水、ジオキサン/水、
メタノール/アセトン、ベンゼン/ノルマルーヘ
キサンなどの液体混合物が挙げられる。 [効果及び作用] 以上の説明より理解される如く、本発明の分離
膜は、従来よりパーベーパレーシヨン法に採用さ
れていた分離膜に対して、極めて高い分離係数で
液体成分の分離を行うことが可能であり、しかも
透過係数も充分高い画期的なものである。従つ
て、本発明によれば、かかる優れた分離特性によ
り、液体混合物からの液体成分の分離を極めて効
率的に行うことができる。 [実施例] 以下、本発明の実施態様を実施例によつて更に
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。 実施例 1 4ビニルピリジン100重量部、ジビニルベンゼ
ン10重量部(純度50%)、ポリ塩化ビニル微粉末
1重量部、ベンゾイルパーオキサイド1重量部用
い、これにアクリロニトリルを上記モノマー及び
樹脂の総量に対する添加割合を変えて混合、撹拌
し、6種類のペースト状液状物を作成した。アク
リロニトリルの添加割合は表1に示す通りであ
る。これらペースト状液状物をポリ塩化ビニル製
の布に塗布し、70℃で4時間加熱重合して、高分
子膜状物とした。これら高分子膜状物をヨウ化メ
チル:メタノール=1:1からなる四級化液中に
常温で16時間浸漬して四級化反応を行い、陰イオ
ン交換膜を得た。これら陰イオン交換膜膜面積40
cmの2室液のパーベーパレーシヨン法でi−プロ
パノールと水の混合液の分離試験を行つた。被処
理液のi−プロパノール濃度は、90wt%、液温
は60℃で透過気体室側の真空度は10Torrであつ
た。 各膜の透過係数Q(Kg/m2・hr)と分離係数α
を表1に示す。 分離係数α=C1/C2 C1:透過気体室側の水濃度 C2:被処理液の水濃度
【表】 実施例 2 2メチル5ビニルピリジン50重量部、4ビニル
ピリジン50重量部、ジビニルベンゼン20重量部
(純度50%)、ポリ塩化ビニル微粉末2重量部、ス
チレン10重量部、アクリロニトリル20重量部
(13.2重量%)をベンゾイルパーオキサイドと共
に混合、撹拌し、ペースト状液状部作成した。次
いで、これをポリ塩化ビニル製の布に塗布し、70
℃で4時間加熱重合した。得られた高分子膜状物
をヨウ化メチル:メタノール=1:1からなる4
級化液中に、常温で12時間浸漬して、4級化反応
を行い、陰イオン交換を得た。実施例1と同じ条
件で、IPAと水の分離をおこない、膜の分離特性
を測定した。その結果、透過液量Qは1.36Kg/
m2・hr分離係数αは370であつた。 比較例 実施例2でアクリロニトリルを添加しない系
で、作成した陰イオン交換膜の分離性能はQが
1.27Kg/m2・hr、αが100であつた。 実施例 3 実施例2において、アクリロニトリルをメタク
リルニトリルに変えて実施例2と同様に、陰イオ
ン交換膜を作成し、分離性能を測定した。Qは
1.20Kg/m2・hr、αは270であつた。 比較例 実施例2において、アクリロニトリルをアクリ
ル酸メチルに変えた以外は、実施例2と同様に陰
イオン交換膜を作成し、分離性能を測定した。Q
は、0.84Kg/m2・hr、αが130であつた。 実施例 4 4ビニルピリジン100部、ジビニルベンゼン25
部(純度50%)、ポリ塩化ビニル微粉末1部、ベ
ンゾイルパーオキサイド2部、アクリロニトリル
10部を混合撹拌し、ペースト状液状物を用いて、
実施例1と同様にして、陰イオン交換膜作成し
た。実施例1と同様に、i−プロパノール
(80wt%)と水(20wt%)の分離試験を行つた。
パーベーパレーシヨンの条件は実施例1と同じに
した。分離性能はQが2.62Kg/m2・hr、αが280
であつた。 実施例 5 実施例1で作成した膜で、No.49アクリロニトリ
ル含量12%の膜を用いて、エタノール(85wt%)
と水(15wt%)の混合液の分離試験を行つた。
混合液の液温は50℃、透過気体室側の真空度は
10Torrであつた。透過液量Qは1.05Kg/m2・hr、
分離係数α水/エタノールは、260であつた。 比較例 実施例5でアクリロニトリルを添加しない系で
作成した陰イオン交換膜の分離性能は、Qが0.91
Kg/m2・hr、αは40であつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくともアクリロニトリル及び/又はメタ
    クリルニトリル、ビニルピリジン類、並びに架橋
    剤を共重合させて得られる樹脂よりなり、該樹脂
    中のアクリロニトリル及び/又はメタクリルニト
    リルの割合が2〜30重量%である第四級ピリジニ
    ウム基型陰イオン交換膜よりなるパーベーパレー
    シヨン用分離膜。 2 架橋剤がジビニルベンゼンである特許請求の
    範囲第1項記載のパーベーパレーシヨン用分離
    膜。 3 樹脂中の架橋剤の割合が1〜25重量%である
    特許請求の範囲第1項記載のパーベーパレーシヨ
    ン用分離膜。 4 樹脂中のビニルピリジン類の割合が45重量%
    以上である特許請求の範囲第1項記載のパーベー
    パレーシヨン用分離膜。
JP60100569A 1985-05-14 1985-05-14 パ−ベ−パレ−シヨン用分離膜 Granted JPS61259707A (ja)

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EP0574957B1 (en) * 1989-04-14 2002-01-02 Membrane Products Kiryat Weizmann Ltd. Acrylonitrile- and polyvinylidene fluoride-derived membranes
JP2508999B2 (ja) * 1989-12-25 1996-06-19 三井東圧化学株式会社 ビスフェノ―ルaの製造方法
EP0531999A1 (en) * 1991-09-11 1993-03-17 Asahi Glass Company Ltd. Method for producing an acid and/or alkali metal hydroxide
CN104998552B (zh) * 2015-07-24 2017-06-13 清华大学 一种油水分离网膜及其制备方法与应用

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