JPH0366932B2 - - Google Patents

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JPH0366932B2
JPH0366932B2 JP28544285A JP28544285A JPH0366932B2 JP H0366932 B2 JPH0366932 B2 JP H0366932B2 JP 28544285 A JP28544285 A JP 28544285A JP 28544285 A JP28544285 A JP 28544285A JP H0366932 B2 JPH0366932 B2 JP H0366932B2
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JP
Japan
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membrane
water
separation
polymer
polysaccharide
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JP28544285A
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Japanese (ja)
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JPS627405A (en
Inventor
Akira Mochizuki
Yoshio Sato
Takashi Ogawara
Shuzo Yamashita
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Publication of JPS627405A publication Critical patent/JPS627405A/en
Publication of JPH0366932B2 publication Critical patent/JPH0366932B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/30Cross-linking

Landscapes

  • 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、膜を用いて水−有機液体混合物又は
有機−有機液体混合物を分離する浸透気化分離法
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a pervaporative separation method for separating water-organic liquid mixtures or organic-organic liquid mixtures using membranes.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、分離膜で区割された二つの室の供給液側
(一次側)に分離されるべき液体混合物を供給し、
透過液側(二次側)を減圧にするか、又は不活性
ガスを流すことによつて低蒸気圧に保ち、膜との
親和性の大きな成分を二次側に蒸気として優先的
に透過させる浸透気化法で水−有機液体混合物を
分離する方法が実施されており、このような浸透
気化法により水−有機液体混合物を分離した実験
例が種々報告されている。例えば米国特許第
2953502号にはセルロースアセテート膜やポリビ
ニルアルコール系膜を用いて共沸混合液体を分離
した実験例、J.Polymer SCI、Symposium No.
41145−153(1973)にはセロフアン膜を用いて
水/メタノール混合液体をギ酸ナトリウムの存在
下で分離した実験例、Journal of Applied
Polymer Science vol、26(1981)の3223ページ
にはグラフト化ポリビニルアルコール膜を用いて
水−メタノール混合液体を分離した実験例、又、
特公昭54−10548、54−10549号及び特公昭59−
49041号にはイオン性基を導入した合成高分子膜
を用いて水−有機液体混合物を分離した実験例が
報告されている。
Conventionally, a liquid mixture to be separated is supplied to the feed liquid side (primary side) of two chambers separated by a separation membrane,
Maintain low vapor pressure by reducing the pressure on the permeate side (secondary side) or flowing inert gas, and allow components with high affinity with the membrane to preferentially permeate into the secondary side as vapor. A method of separating a water-organic liquid mixture by a pervaporation method has been implemented, and various experimental examples have been reported in which a water-organic liquid mixture was separated by such a pervaporation method. For example, U.S. Patent No.
No. 2953502 includes an experimental example of separating azeotropic liquids using cellulose acetate membranes and polyvinyl alcohol membranes, J. Polymer SCI, Symposium No.
41145-153 (1973), an experimental example of separating water/methanol mixed liquid in the presence of sodium formate using a cellophane membrane, Journal of Applied
Polymer Science vol. 26 (1981), page 3223, contains an experimental example in which a water-methanol mixed liquid was separated using a grafted polyvinyl alcohol membrane.
Special Publication No. 54-10548, No. 54-10549 and Special Publication No. 59-
No. 49041 reports an experimental example in which a water-organic liquid mixture was separated using a synthetic polymer membrane into which ionic groups were introduced.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

浸透気化法は逆浸透法のように浸透圧による濃
度的な制限がないため、低濃度の液体混合物の分
離と限定されることなく、全ての範囲の濃度の液
体混合物の分離が可能であること、また蒸留法で
は分離の困難な共沸混合物や沸点の接近した異性
体(たとえばオルトとパラ異性体、シスとトラン
ス異性体)の分離が可能であることなどの特徴を
有している。
Unlike reverse osmosis, pervaporation does not have concentration limitations due to osmotic pressure, so it is not limited to separating liquid mixtures with low concentrations, but can separate liquid mixtures with a wide range of concentrations. It also has the characteristics of being able to separate azeotropic mixtures and isomers with close boiling points (for example, ortho and para isomers, cis and trans isomers) that are difficult to separate using distillation methods.

しかしながら、従来の浸透気化法に用いられる
分離膜には次のような問題があり、実用にいたつ
ていない。すなわち、混合液体が高分子膜を一回
通過することによる分離の割合〔一般に膜透過後
のA成分のB成分に対する重量比を膜透過前のA
成分のB成分に対する重量比で除した値を分離係
数αで表示する。すなわち、 αA B=透過液中の(WA/WB)/被透過液中の(WA
WB) (式中WA及びWBは、それぞれA成分及びB成分
の重量を示す。)〕が小さいため、目的とする濃度
まで分離または濃縮するには、非常に多数の膜を
透過させなければならず膜分離法の利点が十分発
揮できないことであり、とくに、高分子膜を透過
する透過速度〔一般に、単位膜表面積及び単位時
間当りの透過量、すなわちQ(Kg/m2hr)で表示
する〕が実用性のある高い値となつたとき、分離
係数αが非常に低くなつてしまうことである。
However, the separation membranes used in conventional pervaporation methods have the following problems and are not practical. In other words, the separation rate when a mixed liquid passes through a polymer membrane once [generally, the weight ratio of component A to component B after passing through the membrane is expressed as A before passing through the membrane.
The value divided by the weight ratio of the component to the B component is expressed as a separation coefficient α. That is, α A B = (W A /W B ) in the permeate / (W A /W B in the permeate)
W B ) (in the formula, W A and W B indicate the weights of component A and component B, respectively)] are small, so in order to separate or concentrate to the desired concentration, it is necessary to pass through a large number of membranes. In particular, the permeation rate through a polymer membrane [generally, the permeation rate per unit membrane surface area and unit time, that is, Q (Kg/m 2 hr)] ] becomes a high value that is practical, the separation coefficient α becomes extremely low.

上記の膜は、いずれも数10程度の分離係数を有
する膜であり、分離性能は低い。したがつて、本
発明の目的は水−有機液体混合物又は有機−有機
液体混合物を浸透気化法で分離するにあたり、高
い分離係数を維持しつつ大きい透過速度で処理す
ることのできる浸透気化分離法を提供することに
ある。
The above-mentioned membranes all have a separation coefficient of about 10, and have low separation performance. Therefore, an object of the present invention is to provide a pervaporative separation method that can maintain a high separation coefficient and process at a high permeation rate when separating water-organic liquid mixtures or organic-organic liquid mixtures by pervaporative methods. It is about providing.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者らはかかる目的を達成するため鋭意検
討を重ね、意外にも、イオン化したグリコシド系
骨格を主鎖にもつ高分子から構成された乾燥膜を
用いて浸透気化分離を行うと、極めて高い分離係
数を維持しつつ、大きい透過速度で混合液体を処
理することができることを見出し、本発明に至つ
た。すなわち本発明は、対カチオンとの間にアル
カリ金属塩を形成しているアニオン性基を有する
グリコシド系骨格を主鎖にもつ高分子から構成さ
れており、水分含有量が25重量%以下になるよう
に乾燥されてなる膜を用いて水−有機液体混合物
又は有機−有機液体混合物を浸透気化分離するこ
とを特徴とする浸透気化分離法である(以下、本
発明で使用する膜をアニオン性多糖類系乾燥膜と
いう)。
The present inventors have made extensive studies to achieve this objective, and have surprisingly found that when pervaporative separation is performed using a drying membrane composed of a polymer with an ionized glycoside skeleton as its main chain, extremely high It was discovered that a mixed liquid can be treated at a high permeation rate while maintaining a separation coefficient, leading to the present invention. That is, the present invention is composed of a polymer having a glycoside skeleton as a main chain having an anionic group forming an alkali metal salt with a counter cation, and has a water content of 25% by weight or less. This is a pervaporative separation method characterized by pervaporatively separating a water-organic liquid mixture or an organic-organic liquid mixture using a membrane dried as described above. (referred to as saccharide-based dry film).

本発明においては、膜をアルカリ金属塩膜とし
た後、浸透気化を行う前に膜を一旦乾燥して用い
ると水−有機液体混合物又は有機−有機液体混合
物の分離において、高い分離係数を得ることがで
きるが、本発明でいう乾燥膜とは膜の水分含有量
が25重量%以下、好ましくは15重量%以下の膜を
いう。膜を乾燥する方法についてはとくに制限は
ないが、例えば乾燥空気中に膜を放置するか、あ
るいは真空乾燥すればよい。簡便的には、イオン
化多糖類系膜を浸透気化装置に装着し、浸透気化
分離を開始する前に膜の二次側を真空ポンプで例
えば0.3mmHgで10分間程度減圧に保つて乾燥する
か、水分含有量が0〜20重量%の有機液体中に浸
漬して脱水すればよい。なお、膜が変性しない程
度に加温することは自由である。膜の水分含有量
は水分計により容易に測定することができる。
In the present invention, if the membrane is made into an alkali metal salt membrane and then dried before pervaporation, a high separation coefficient can be obtained in the separation of a water-organic liquid mixture or an organic-organic liquid mixture. However, the term "dry membrane" as used in the present invention refers to a membrane whose moisture content is 25% by weight or less, preferably 15% by weight or less. There are no particular restrictions on the method of drying the membrane, but for example, the membrane may be left in dry air or vacuum dried. For convenience, attach the ionized polysaccharide membrane to a pervaporation device, and before starting pervaporation separation, dry the secondary side of the membrane by keeping it at a reduced pressure of, for example, 0.3 mmHg for about 10 minutes with a vacuum pump, or dry it. It may be dehydrated by immersing it in an organic liquid having a water content of 0 to 20% by weight. Note that heating may be freely performed to the extent that the film does not denature. The moisture content of the membrane can be easily measured using a moisture meter.

本発明の方法で使用するアニオン性多糖類系乾
燥膜において、アニオン性基とは、塩を形成し得
るアニオン性基全てを含むが、なかでも実用的に
は、硫酸エステル残基、スルホン酸残基、カルボ
ン酸残基、リン酸エステル残基及びホスホン酸残
基が好ましく使用される。本発明において使用す
るアニオン性多糖類系乾燥膜は、前記イオン基群
の中から選ばれた1又は2以上の基を有する膜を
例えば前述の方法によつて乾燥した膜である。
In the anionic polysaccharide dry membrane used in the method of the present invention, the anionic group includes all anionic groups that can form salts, but for practical purposes, sulfate ester residues, sulfonic acid residues, etc. groups, carboxylic acid residues, phosphoric acid ester residues and phosphonic acid residues are preferably used. The anionic polysaccharide dry membrane used in the present invention is a membrane obtained by drying a membrane having one or more groups selected from the group of ionic groups, for example, by the method described above.

本発明に用いるアニオン性多糖類系乾燥膜の具
体例を示せば、例えばアニオン性多糖類塩からな
る乾燥膜としてはアルギン酸、ペクチン酸、コン
ドロイチン硫酸、ヒアロン酸、ザンサンガムなど
の天然多糖類の塩及びこれらの誘導体、例えば、
部分メチルエステル化アルギン酸、カルボメトキ
シ化アルギン酸、リン酸化アルギン酸、アミノ化
アルギン酸等の塩、CMセルロース、硫酸セルロ
ース、リン酸セルロース、スルホエチルセルロー
ス、ホスホエチルセルロース、リン酸化グアーガ
ム、リン酸化チキン等の半合成多糖類の塩等から
なる乾燥膜が挙げられる。なかでも本発明におい
て、アルギン酸塩、アルギン酸誘導体塩及びセル
ロース誘導体塩からなる乾燥膜は、製膜性、機械
的強度、膜性能の点で好ましく使用される膜であ
る。
Specific examples of the anionic polysaccharide dry membrane used in the present invention include salts of natural polysaccharides such as alginic acid, pectic acid, chondroitin sulfate, hyalonic acid, xanthan gum, etc. These derivatives, e.g.
Salts of partially methylesterified alginic acid, carbomethoxylated alginic acid, phosphorylated alginic acid, aminated alginic acid, etc., semi-synthetic polyesters such as CM cellulose, cellulose sulfate, cellulose phosphate, sulfoethyl cellulose, phosphoethyl cellulose, phosphorylated guar gum, phosphorylated chicken, etc. Examples include dry films made of sugar salts and the like. Among these, in the present invention, dry membranes made of alginates, alginic acid derivative salts, and cellulose derivative salts are preferably used in terms of membrane formability, mechanical strength, and membrane performance.

本発明に用いるアニオン性多糖類系乾燥膜とは
上記アニオン性多糖類系高分子を主成分とする膜
を乾燥したものであるが、該アニオン性多糖類と
相溶性のある高分子とブレンドして得られる例え
ば、PVAやプルラン、デン粉等の中性多糖類等
とのブレンド膜やアクリル酸等の親水性ビニルモ
ノマーをグラフトしたグラフト膜を乾燥した膜も
含まれる。
The anionic polysaccharide-based dry membrane used in the present invention is a dried film containing the above-mentioned anionic polysaccharide-based polymer as a main component, but is blended with a polymer that is compatible with the anionic polysaccharide. For example, membranes obtained by drying blend membranes with neutral polysaccharides such as PVA, pullulan, and starch, and graft membranes grafted with hydrophilic vinyl monomers such as acrylic acid are also included.

本発明に用いるアニオン性多糖類系乾燥膜にお
いて、アニオン性基は該基に対する対カチオンと
の間に塩を形成している必要がある。該アニオン
性基が硫酸エステル残基、スルホン酸残基、ホス
ホン酸残基等である場合、該基に対する対カチオ
ンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、
ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属のイオン
が本発明においては効果的であり、好ましい。
又、本発明においては、同一高分子内にカチオン
とアニオンを有し、分子内及び/又は分子間でイ
オン化している場合、又対イオンがポリイオンで
ある場合(例えばアルギン酸とポリエチレンイミ
ン、アルギン酸とキトサン等のイオンコンプレツ
クス)等も含まれる。
In the anionic polysaccharide dry membrane used in the present invention, the anionic group must form a salt with a counter cation to the group. When the anionic group is a sulfuric acid ester residue, a sulfonic acid residue, a phosphonic acid residue, etc., counter cations for the group include lithium, sodium, potassium,
Ions of alkali metals such as rubidium and cesium are effective and preferred in the present invention.
In addition, in the present invention, when the same polymer has a cation and an anion and is ionized within and/or between molecules, or when the counter ion is a polyion (for example, alginic acid and polyethyleneimine, alginic acid and Also includes ion complexes such as chitosan).

本発明に用いられるアニオン性多糖類系乾燥膜
について、さらに具体的に説明するために、前記
アニオン性多糖類系乾燥膜のうち、アルギン酸系
多糖類膜、セルロース誘導体膜を例としてそのイ
オン化法等について、詳細に述べるが、本発明
は、この具体例により、なんら制限をうけること
はない。
In order to more specifically explain the anionic polysaccharide-based dry membrane used in the present invention, the ionization method thereof will be explained using alginic acid-based polysaccharide membranes and cellulose derivative membranes as examples of the anionic polysaccharide-based dry membranes. will be described in detail, but the present invention is not limited in any way by this specific example.

まずアニオン性多糖類系乾燥膜の例であるアル
ギン酸系多糖類膜について述べる。アルギン酸
は、コンブなどの褐藻類から抽出される粘質性ポ
リウロン酸で、β−(1−4)結合の7−マンヌ
ロン酸(M)のみが配列するMMブロツク、α−
(1→4)結合のL−グルロン酸(G)のみが配
列するGGブロツクおよびMとGが交互に配列す
るMGブロツクの3種のブロツクよりなるブロツ
ク共重合体である。かかるアルギン酸は、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリと塩
を形成して、水に容易に溶解するので、このアル
ギン酸塩の溶液をガラス板上などに流延し自然乾
燥することにより、透明均質なアルギン酸塩の膜
が出来る。また、該アルギン酸塩溶液を水溶性有
機溶剤(例えばエタノール、イソプロパノール、
アセトンなど)或いは濃厚塩溶液と接触させると
該塩が凝固析出する性質を有しているので、これ
を利用し湿式凝固膜を作ることもできる。アルギ
ン酸系多糖類とは、アルギン酸及びこの誘導体を
さす。かかるアルギン酸系多糖類膜を用いて浸透
気化する前に、例えば前述の方法に従つて水分含
有量を25重量%以下になるように乾燥する。膜を
イオン化する場合には、同時に複数種の対カチオ
ンを用いてもよい。このイオン源としては、金属
イオンの場合には塩又は水酸化物、アンモニウム
イオンの場合は、塩又は、アミン等が用いられ
る。これらのカチオンを対カチオンとして有する
アニオン性アルギン酸系多糖類膜を調整する方法
としては、該カチオンを含有する溶液中にアルギ
ン酸系多糖類膜又はアルギン酸系多糖類塩膜を浸
漬しイオン交換させるか、かかるカチオンを含有
する混合液体で浸透気化処理することにより、順
次イオン交換していく方法がある。
First, an alginate polysaccharide membrane, which is an example of an anionic polysaccharide dry membrane, will be described. Alginic acid is a sticky polyuronic acid extracted from brown algae such as kelp.
This is a block copolymer consisting of three types of blocks: a GG block in which only L-guluronic acid (G) of the (1→4) bond is arranged, and an MG block in which M and G are arranged alternately. Alginic acid forms a salt with an alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide and easily dissolves in water. Therefore, by casting a solution of this alginate on a glass plate and drying it naturally, it becomes transparent. A homogeneous alginate film is formed. Alternatively, the alginate solution may be dissolved in a water-soluble organic solvent (e.g. ethanol, isopropanol,
When brought into contact with acetone, etc.) or a concentrated salt solution, the salt has the property of coagulating and precipitating, so a wet coagulation film can also be made using this property. Alginic acid polysaccharide refers to alginic acid and its derivatives. Before pervaporation using such an alginate polysaccharide membrane, it is dried to a water content of 25% by weight or less, for example, according to the method described above. When ionizing the membrane, multiple types of countercations may be used simultaneously. As the ion source, salts or hydroxides are used in the case of metal ions, and salts or amines are used in the case of ammonium ions. Methods for preparing an anionic alginate polysaccharide membrane having these cations as countercations include immersing the alginate polysaccharide membrane or alginate polysaccharide salt membrane in a solution containing the cations and performing ion exchange; There is a method in which ions are exchanged sequentially by performing pervaporation treatment with a mixed liquid containing such cations.

本発明において膜中の対カチオンの含有量は、
対カチオンの種類及び分離すべき液体混合物によ
り、それぞれ好適な含有量が存在するので、それ
ぞれの系に応じて適宜選択される。例えば、分離
すべき液体混合物が水/エタノール混合物である
場合には、カチオン含有量は2モル%以上(アル
ギン酸のカルボキシル基に対して)イオン化され
た膜を使用することが望ましい。
In the present invention, the content of countercation in the membrane is
Since there are suitable contents depending on the type of countercation and the liquid mixture to be separated, it is selected appropriately depending on each system. For example, when the liquid mixture to be separated is a water/ethanol mixture, it is desirable to use a membrane with an ionized cation content of 2 mol % or more (based on the carboxyl groups of alginic acid).

該アルギン酸系多糖類系乾燥膜を含め、アニオ
ン性多糖類系乾燥膜は、親水性であるため、分離
すべき液体混合物が水−有機液体混合物の場合、
水濃度に膜性能は大きく影響を受ける。該アニオ
ン性多糖類系乾燥膜が高性能を発現する有機液体
の濃度は、膜の種類対イオンの種類及び、有機液
体の種類等により、それぞれ好適な濃度範囲が存
在するので、それぞれの系に応じて適宜選択され
る。例えばアルギン酸ナトリウムからなる乾燥膜
を用いて水/エタノール混合液を分離する場合に
は、エタノール濃度は、70重量%以上より好まし
くは85重量%以上で実施するのが望ましい。
Anionic polysaccharide dry membranes, including the alginate polysaccharide dry membrane, are hydrophilic, so when the liquid mixture to be separated is a water-organic liquid mixture,
Membrane performance is greatly affected by water concentration. The concentration of the organic liquid at which the anionic polysaccharide-based dry membrane exhibits high performance has a suitable concentration range depending on the type of membrane, the type of ion, and the type of organic liquid. It is selected accordingly. For example, when a water/ethanol mixture is separated using a dry membrane made of sodium alginate, the ethanol concentration is desirably 70% by weight or more, preferably 85% by weight or more.

アニオン性多糖類膜の耐水性、機械的強度の向
上を目指すにはさらに架橋することが望ましいが
かかる架橋法としては、有機多塩基酸あるいは、
多価アルコールで、多糖類の分子間でエステル結
合を形成せしめる方法、アルデヒド等を用い分子
間でアセタール結合を形成せしめる方法などがあ
る。以上述べたイオン化法、及び架橋法等は、他
のアニオン性多糖類にも適用出来る。
In order to improve the water resistance and mechanical strength of the anionic polysaccharide film, it is desirable to further crosslink it.
There are methods such as forming ester bonds between polysaccharide molecules using polyhydric alcohols, and forming acetal bonds between molecules using aldehydes. The ionization method, crosslinking method, etc. described above can also be applied to other anionic polysaccharides.

膜中に金属イオンが配位しているか否かは原子
吸光法で定量して知ることができるが、膜が塩特
有の色に着色されることにより、アルギン酸−金
属塩膜が生成していることを確認することができ
る。
Whether or not metal ions are coordinated in the film can be determined quantitatively using atomic absorption spectroscopy, but an alginate-metal salt film is formed because the film is colored in a color unique to the salt. You can confirm that.

又、セルロース誘導体塩であるカルボキシメチ
ルセルロースは、クロル酢酸をアルカリ条件でセ
ルロースと反応させることにより、また硫酸セル
ロースは、クロルスルホン酸−ピリジン混合物と
セルロースを反応させることにより、容易に得る
ことができる。こうして得られたアニオン性セル
ロース誘導体のイオン化は、前述したアルギン酸
系多糖類のイオン化と同様にして行なうことが出
来る。また架橋法、乾燥法も同様な方法が利用で
きる。
Carboxymethylcellulose, which is a cellulose derivative salt, can be easily obtained by reacting chloroacetic acid with cellulose under alkaline conditions, and cellulose sulfate can be easily obtained by reacting a chlorosulfonic acid-pyridine mixture with cellulose. The anionic cellulose derivative thus obtained can be ionized in the same manner as the ionization of the alginic acid polysaccharide described above. Further, similar crosslinking methods and drying methods can be used.

本発明の方法で使用する分離膜の厚さは、1μ
〜300μ、好ましくは5〜200μである。膜厚がこ
れより薄くなると膜の強度が不足するか、耐久性
が不充分となる。また、膜厚がこれより厚い場合
には膜を透過する液体混合物の透過量が小さくな
つて実用的でない。さらに、イオン化多糖類系膜
を支持体膜例えば微細多孔膜などの上に付着させ
て使用すると、イオン化多糖類系膜の膜厚を薄く
しても充分使用に耐えるものとなる。この場合の
イオン化多糖類系膜の厚さは0.1μ程度まで薄くす
ることができる。前記分離膜の形状は、平板な膜
(平膜)として用いるが、その他例えば円筒状又
は中空糸の形状として膜表面積を大きくして用い
ることもできる。
The thickness of the separation membrane used in the method of the present invention is 1μ
-300μ, preferably 5-200μ. If the film thickness is thinner than this, the strength of the film will be insufficient or the durability will be insufficient. Furthermore, if the membrane thickness is thicker than this, the amount of liquid mixture permeating through the membrane will be small, making it impractical. Furthermore, when the ionized polysaccharide membrane is used by being attached to a support membrane, such as a microporous membrane, the ionized polysaccharide membrane can be sufficiently used even if the thickness of the ionized polysaccharide membrane is reduced. In this case, the thickness of the ionized polysaccharide membrane can be reduced to about 0.1 μm. The shape of the separation membrane is used as a flat membrane (flat membrane), but it can also be used in other shapes such as a cylindrical shape or a hollow fiber shape to increase the membrane surface area.

本発明の浸透気化分離法によつて分離すること
のできる水−有機液体混合物としては水/メタノ
ール、、水/エタノール、水/nプロパノール、
水/イソプロパノール、水/n−ブタノール、
水/イソブタノール、水/n−アミルアルコー
ル、水/n−ヘキサノール、水/2−エチルヘキ
サノール、水/n−オクタノール、水/エチレン
グリコール、水/1,3−プロパンジオール、
水/1,4−ブタンジオール、水/1,2−プロ
ピレングリコール、水/グリセリンなどの水−ア
ルコール系混合物;水/テトラハイドロフラン、
水/ジオキサン、水/メチルエチルケトン、水/
アセトン、水/N,N−ジメチルアセトアミド、
水/N,N−ジメチルホルムアミド等が挙げられ
る。又、有機−有機液体混合物としては、酢酸メ
チル/メチルアルコール、酢酸エチル/エチルア
ルコール、ベンゼン/シクロヘキサン、メタノー
ル/アセトン、ベンゼン/メタノール、ベンゼ
ン/エタノール、アセトン/クロロホルム、メタ
ノール/アセトン、エチルベンゼン/スチレン、
パラクロルエチルベンゼン/パラクロルスチレ
ン、トルエン/メチルシクロヘキサン等があげら
れる。
Water-organic liquid mixtures that can be separated by the pervaporation separation method of the present invention include water/methanol, water/ethanol, water/n-propanol,
water/isopropanol, water/n-butanol,
Water/isobutanol, water/n-amyl alcohol, water/n-hexanol, water/2-ethylhexanol, water/n-octanol, water/ethylene glycol, water/1,3-propanediol,
Water/alcohol mixtures such as water/1,4-butanediol, water/1,2-propylene glycol, water/glycerin; water/tetrahydrofuran,
Water/dioxane, water/methyl ethyl ketone, water/
Acetone, water/N,N-dimethylacetamide,
Examples include water/N,N-dimethylformamide. In addition, organic-organic liquid mixtures include methyl acetate/methyl alcohol, ethyl acetate/ethyl alcohol, benzene/cyclohexane, methanol/acetone, benzene/methanol, benzene/ethanol, acetone/chloroform, methanol/acetone, ethylbenzene/styrene,
Examples include parachloroethylbenzene/parachlorostyrene, toluene/methylcyclohexane, and the like.

特に、本発明の浸透気化分離法は水−有機液体
混合物、また有機−有機液体混合物の場合には、
極性有機液体(例えばアルコール、ケトンなど)
を含む混合物の分離において特に有効である。
In particular, the pervaporative separation method of the present invention can be applied to water-organic liquid mixtures and organic-organic liquid mixtures.
Polar organic liquids (e.g. alcohols, ketones, etc.)
It is particularly effective in separating mixtures containing

本発明に用いられる浸透気化装置は特に限定さ
れることなく従来公知の装置が用いられ、かかる
装置を常法の条件で運転して有機混合液体を分離
することができる。浸透気化を行うにあたり、供
給液側と透過液側の圧力差については大きければ
大きいほど効果的であるが、工業的に実施するに
は0.5〜1気圧の圧力差を設けることが好適であ
る。また供給液側の圧力は大気圧あるいはその近
傍の圧力が好ましく、透過液側の圧力は透過成分
の蒸気圧以下の減圧に保つことが好ましい。透過
液側を減圧に保つ方法としては真空に引いて減圧
にするか、構成々分と反応しないガスを流して低
蒸気圧に保つなどの方法がある。分離温度は40℃
以上で、かつ分離すべき有機混合液体の共沸温度
以下の温度が普通であるが特に限定されない。液
体混合物の分離にあたりイオン化多糖類系膜を1
回通過させるだけでは目的の濃度が得られない場
合には同様な装置を連続に設置して多数回通過さ
せたり、蒸留と組み合せたりして目的の濃度にま
で濃縮分離することができる。
The pervaporation device used in the present invention is not particularly limited, and any conventionally known device can be used, and such a device can be operated under conventional conditions to separate the organic mixed liquid. In performing pervaporation, the larger the pressure difference between the feed liquid side and the permeate side, the more effective it is, but for industrial implementation it is preferable to provide a pressure difference of 0.5 to 1 atmosphere. The pressure on the feed liquid side is preferably at or near atmospheric pressure, and the pressure on the permeate side is preferably maintained at a reduced pressure below the vapor pressure of the permeate component. Methods for maintaining the permeate side at reduced pressure include drawing a vacuum to reduce the pressure, or flowing a gas that does not react with the components to maintain a low vapor pressure. Separation temperature is 40℃
The temperature above and below the azeotropic temperature of the organic liquid mixture to be separated is normal, but is not particularly limited. One ionized polysaccharide-based membrane is used to separate liquid mixtures.
If the desired concentration cannot be obtained by passing the sample multiple times, it is possible to concentrate and separate the sample to the desired concentration by installing a similar device in succession and passing the sample multiple times, or by combining it with distillation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の方法を用いれば、従来の膜を用いた分
離方法にくらべて高い分離係数を維持しつつ、大
きい透過速度で効率よく混合液体を処理すること
ができる。このため分離システムのコンパクト
化、処理能力の増大、低コスト化が図られ、本発
明は化学工業などの分離精製プロセスの短縮化や
省エネルギー化への膜分離方法の実用化に有効で
あり、産業上の有用性が極めて大きいものであ
る。
By using the method of the present invention, it is possible to efficiently treat a mixed liquid at a high permeation rate while maintaining a higher separation coefficient than in conventional separation methods using membranes. Therefore, the separation system can be made more compact, the processing capacity can be increased, and the cost can be reduced.The present invention is effective in shortening the separation and purification process in the chemical industry, etc., and in practical application of membrane separation methods to save energy. The above-mentioned usefulness is extremely large.

〔実施例〕 次に実施例により本発明をさらに具体的に説明
する。
[Example] Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例 1 アルギン酸ナトリウム(半井化学製、
1000CPS)を1重量%の水溶液とし、これをガラ
ス板上に流延し、自然乾燥させることにより均質
透明な厚さ10μのアルギン酸ナトリウム膜を得
た。
Example 1 Sodium alginate (manufactured by Hanui Chemical Co., Ltd.)
1000CPS) was made into a 1% by weight aqueous solution, which was cast onto a glass plate and air-dried to obtain a homogeneous transparent sodium alginate film with a thickness of 10μ.

該膜を浸透気化装置(有効膜面積7.0cm2)に装
着し、先に真空ポンプで膜の二次側を0.3mmHgで
10分間保ち、膜を乾燥させた。該膜の水分含有量
を島津電子式水分計(EB−280MOC形)で測定
したところ、12重量%であつた。次いで60℃のエ
タノール/水(90/10重量比)混合液を供給し、
膜の二次側を0.3mmHgに保つて浸透気化分離を行
つた。浸透気化分離を開始してから6時間後の分
離係数及び透過速度はそれぞれ29880及び202g/
m2・hrであつた。
The membrane was attached to a pervaporation device (effective membrane area 7.0 cm 2 ), and the secondary side of the membrane was first heated to 0.3 mmHg using a vacuum pump.
Hold for 10 minutes to dry the membrane. The water content of the film was measured using a Shimadzu electronic moisture meter (EB-280MOC model) and was found to be 12% by weight. Next, a 60°C ethanol/water (90/10 weight ratio) mixture was supplied,
Pervaporative separation was performed while maintaining the secondary side of the membrane at 0.3 mmHg. The separation coefficient and permeation rate 6 hours after starting pervaporative separation are 29880 and 202 g/
It was m2・hr.

実施例 2 実施例1と同じアルギン酸ナトリウム膜をエタ
ノール/水(50/50重量比)混合液に30℃で13時
間浸漬した後、エタノール/水(90/10重量比)
混合液に1分間浸漬して脱水した。該膜の水分含
有量を実施例1で用いた水分計で測定したところ
14.5重量%であつた。
Example 2 The same sodium alginate membrane as in Example 1 was immersed in an ethanol/water (50/50 weight ratio) mixture for 13 hours at 30°C, and then ethanol/water (90/10 weight ratio).
It was immersed in the mixed solution for 1 minute to dehydrate. The moisture content of the film was measured using the moisture meter used in Example 1.
It was 14.5% by weight.

該膜を実施例1と同じ浸透気化装置に装着し、
60℃のエタノール/水(90/10重量比)混合液を
5分間、膜の片面に供給した。膜の二次側を0.3
mmHgに保つて浸透気化分離を行つたところ、浸
透気化を開始して6時間後の分離係数及び透過速
度はそれぞれ12900、250g/m2・hrであつた。
The membrane was installed in the same pervaporation device as in Example 1,
An ethanol/water (90/10 weight ratio) mixture at 60° C. was supplied to one side of the membrane for 5 minutes. 0.3 on the secondary side of the membrane
When pervaporation separation was performed while maintaining the temperature at mmHg, the separation coefficient and permeation rate 6 hours after starting pervaporation were 12,900 and 250 g/m 2 ·hr, respectively.

比較例 1〜2 実施例1と同じアルギン酸ナトリウム膜を、エ
タノール/水(50/50重量比)混合液に30℃で13
時間浸漬した後、そのまま乾燥せずに実施例1と
同一の浸透気化装置に装着し、60℃のエタノー
ル/水(90/10重量比)混合液を5分間、膜の片
面に供給した後、2次側を0.3mmHgに減圧とし、
浸透気化分離を行なつた。浸透気化を開始してか
ら6時間後の分離係数及び透過速度はそれぞれ
10.70、510g/m2hrであつた(普較例1)。
Comparative Examples 1-2 The same sodium alginate membrane as in Example 1 was soaked in an ethanol/water (50/50 weight ratio) mixture at 30°C for 13 minutes.
After soaking for an hour, the membrane was placed in the same pervaporation device as in Example 1 without drying, and a 60°C ethanol/water (90/10 weight ratio) mixed solution was supplied to one side of the membrane for 5 minutes. Reduce the pressure on the secondary side to 0.3mmHg,
Pervaporative separation was performed. The separation coefficient and permeation rate 6 hours after starting pervaporation are respectively
10.70, 510 g/m 2 hr (Comparative Example 1).

又、実施例1と同じアルギン酸ナトリウム膜
を、エタノール/水(50/50重量比)混合液に30
℃で13時間浸漬し、空気中で風乾した。該膜の水
分含有量は30.5重量%であつた。比較例1と同様
にして浸透気化分離を行つたところ、浸透気化を
開始して6時間後の分離係数及び透過速度はそれ
ぞれ432、314g/m2・hrであつた(比較例2)。
In addition, the same sodium alginate membrane as in Example 1 was added to a mixed solution of ethanol/water (50/50 weight ratio) for 30 minutes.
Soaked for 13 hours at °C and air dried in air. The water content of the membrane was 30.5% by weight. When pervaporation separation was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, the separation coefficient and permeation rate 6 hours after starting pervaporation were 432 and 314 g/m 2 ·hr, respectively (Comparative Example 2).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 対カチオンとの間にアルカリ金属塩を形成し
ているアニオン性基を有するグリコシド系骨格を
主鎖にもつ高分子から構成されており、水分含有
量が25重量%以下になるように乾燥させてなる膜
を用いて水−有機液体混合物又は有機−有機液体
混合物を浸透気化分離することを特徴とする浸透
気化分離法。 2 該アニオン性基が硫酸エステル残基、スルホ
ン酸残基、カルボン酸残基、リン酸エステル残
基、ホスホン酸残基からなる群から選ばれた1又
は2以上の基である特許請求の範囲第1項記載の
浸透気化分離法。 3 該高分子がアルギン酸塩又はアルギン酸誘導
体塩である特許請求の範囲第1項又は第2項記載
の浸透気化分離法。 4 該高分子がセルロース誘導体塩である特許請
求の範囲第1項又は第2項記載の浸透化分離法。
[Claims] 1. Consisting of a polymer having a glycoside skeleton as a main chain having an anionic group forming an alkali metal salt with a counter cation, and having a water content of 25% by weight or less 1. A pervaporative separation method characterized in that a water-organic liquid mixture or an organic-organic liquid mixture is pervaporatively separated using a membrane that is dried so as to have the following properties. 2 Claims in which the anionic group is one or more groups selected from the group consisting of sulfuric acid ester residues, sulfonic acid residues, carboxylic acid residues, phosphoric acid ester residues, and phosphonic acid residues. The pervaporative separation method described in item 1. 3. The pervaporative separation method according to claim 1 or 2, wherein the polymer is an alginate or an alginic acid derivative salt. 4. The permeation separation method according to claim 1 or 2, wherein the polymer is a cellulose derivative salt.
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