JPH0368733B2 - - Google Patents
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- JPH0368733B2 JPH0368733B2 JP18771186A JP18771186A JPH0368733B2 JP H0368733 B2 JPH0368733 B2 JP H0368733B2 JP 18771186 A JP18771186 A JP 18771186A JP 18771186 A JP18771186 A JP 18771186A JP H0368733 B2 JPH0368733 B2 JP H0368733B2
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- separation membrane
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、液体混合物の分離膜、詳しくは有機
液体と水との混合物（以後有機液体／水の混合物
の形で略記）から有機液体を優先的に透過させる
分離膜、及びその製造方法に関するものである。 （従来技術） 従来揮発性有機液体／水の混合物から揮発性有
機液体を膜により分離、濃縮する方法として浸透
気化法（pervaporation）が提案されている。こ
れは分離膜を介して片側に分離される対象である
揮発性有機液体／水の混合物を流し、もう一方側
をポンプにより間空に引く、もしくは不活性ガス
をキヤリアガスとして流すことにより、膜透透過
物を蒸気として得、透過物を冷却することにより
捕集する方法である。 難分離性揮発性有機液体／水の混合物の例とし
てエタノール／水の混合物があるが、当混合物か
らエタノール（EtOHと略記）を優先的に透過す
る膜は既知のものではシリコーンゴム膜が代表的
である。この膜ではエタノール／水系の分離性能
として分離係数αEtOH＝８〜10が得られている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしそれ以上の高い分離性能を持つ膜は、文
献、特許等に少数の報告があるものの、いずれも
膜の作成に高度の技術を要することが予想され、
一般的に得られるエタノール優先透過数の膜は相
変わらずシリコーンゴム膜が最良という現状であ
り、シリコーンゴム膜以上の高い分離性能の膜が
切望されている次第である。 上記に鑑み本発明はこのような問題点を解消す
るため開発されたものである。 （問題点を解決するための手段） 即ち本発明の液体混合物の分離膜は、揮発性有
機液体／水の混合物を浸透気化分離する膜におい
て、有機シリコーン化合物をモノマーとしてプラ
ズマ重合して得られる液体状生成物を疎水性多孔
膜に含浸させたことを特徴とするものである。 又本発明の液体混合物の分離膜の製造方法は、
揮発性有機液体／水の混合物を浸透気化分離する
膜の製造において、有機シリコーン化合物をモノ
マーとして、反応容器中に酸素ガスを共存させな
がらプラズマ重合を行ない、液体状生成物を得、
該液体状生成物を疎水性多孔膜に含浸することを
特徴とするものである。 以下本発明を、発明の経緯と共に詳細に説明す
る。 前記の通りシリコーンゴム膜においてはエタノ
ール／水系の分離性能として分離係数αEtOH＝８
−10が得られるが、この性能な製膜方法などをい
かに変更しても向上せず、材料それ自体の特性と
なつている様子である。 一方浸透気化法における透過は一般的に溶解一
拡散機構が認められており、浸透気化分離膜にお
いてエタノール優先透過性を向上させるためには
分離膜へのエタノールの溶解性を高めることと、
分離膜中でのエタノールの拡散性を増大すること
が重要となる。 溶解性についてはシリコーンゴム膜のようなポ
リシロキサン系素材を扱うかぎりでは極端に変化
はしないと思われるので、本発明者らは拡散性を
改善することに検討の中心をおいた。拡散性をシ
リコーンゴム以上に改良するためには膜材料を液
体とするのが最も効果が期待できる。そこでシリ
コーンゴムと類似の化学構造を持ち、液体状でか
つ浸透気化操作に耐える液体状物を作成するため
に有機シリコーン化合物をモノマーとしたプラズ
マ重合法を利用した。 プラズマ重合法においてはモノマーの種類と重
合条件の制御によつて生成物の性質を幅広く変更
できるので、好ましは条件を選択することにより
望ましい性質を持つた生成物を作成できることが
特徴である。 そこで本発明者らはこのプラズマ重合法を利用
してシリコーンゴムと類似の構造を持つ液体状物
を作成し、液体膜として評価すれば、良好なエタ
ノール透過性を有する分離膜が得られる可能性に
想致し、本発明を完成するに至つた。 （作用） 有機シリコーン化合物のプラズマ重合について
はすでにいくつかの報告例があり、得られた重合
膜がポリオルガノシロキサンと類似の構造をして
いることが推定されている。本発明においてプラ
ズマ重合により得られる生成物が液体状であるこ
とが必要であるが、これらの液体状生成物におい
てもポリオルガノシロキサンと類似の構造を保有
することは容易に類推できる。 本発明で用いる有機シリコーンモノマーとして
は分子中にシロキサン結合を持つものが望まし
い。それらのモノマーを用いた時にはモノマー中
のシロキサン結合が生成物中にも反映し、ポリオ
ルガノシロキサン類似の構造を形成することにな
ると推定できる。 また、重合中に酸素ガスを共存させることによ
り、生成物中のポリシロキサン構造の生成をより
一層向上させることが可能である。これは共存す
る酸素が、活性種となり、シロキサン鎖の発達を
助けた結果と考えることができる。 さらに、分子中にSi−Ｈ基を含むモノマーを用
いたときに膜分離性能が良好であつた。これらの
モノマーからの重合生成物中にはSi−Ｈ基が残存
することが明らかで、Si−Ｈ基がエタノールの透
過性の向上に対して何らかの寄与を行なうものと
推定ができる。 プラズマ重合により液体状生成物を得る重合条
件は、モノマー構造をできるだけこわさず、生成
物中に反映できるように全般的に非常に弱い条件
で行なう必要がある。すなわちモノマー導入量を
極端に多くし、パワーはできるだけ小さくしなけ
ればならない。 このような方法を用いることにより良好な分離
性能を持つ分離膜が作成可能である。 （実施例） 以下に本発明の理解を助けるため実施例を述べ
る。 実施例 １ モノマー１，１，１，３，５，５，５−ヘプタ
メチルトリシロキサンを15℃に保ち、Arキヤリ
アーガス 2sccm，O210sccm，5W30分のプラズ
マ重合を行ない、液体状生成物を得た。この生成
物をポリプロピレン多孔膜ジユラガード（商品
名）2400（ポリプラスチツク社製）に含浸させ液
体膜とした。 この膜の分離性能をエタノール／水の混合液の
浸透気化実験で試したところ透過速度3.1×10-2
Kg／m2hr、分離係数αEtOH＝13.6が得られた（第１
表No.１）。 また同一条件において作成した液体状生成物を
KRS−５に塗付して測定したIRスペクトルを第
１図に示す。 実施例 ２ モノマーオクタメチルトリシロキサンを15℃に
保ち、Arキヤリアーガス 2sccm，O25sccm，
10W30分のプラズマ重合を行ない、液体状生成物
を得た。この生成物を実施例１と同様の方法で液
体膜とし、評価したところ透過速度5.3×10-2
Kg／m2hr、分離係数αEtOH＝11.1が得られた（第１
表No.２）。 またその他のシリコーン化合物をモノマーとし
た重合生成物の液体膜の結果を第１表に示す。
液体と水との混合物（以後有機液体／水の混合物
の形で略記）から有機液体を優先的に透過させる
分離膜、及びその製造方法に関するものである。 （従来技術） 従来揮発性有機液体／水の混合物から揮発性有
機液体を膜により分離、濃縮する方法として浸透
気化法（pervaporation）が提案されている。こ
れは分離膜を介して片側に分離される対象である
揮発性有機液体／水の混合物を流し、もう一方側
をポンプにより間空に引く、もしくは不活性ガス
をキヤリアガスとして流すことにより、膜透透過
物を蒸気として得、透過物を冷却することにより
捕集する方法である。 難分離性揮発性有機液体／水の混合物の例とし
てエタノール／水の混合物があるが、当混合物か
らエタノール（EtOHと略記）を優先的に透過す
る膜は既知のものではシリコーンゴム膜が代表的
である。この膜ではエタノール／水系の分離性能
として分離係数αEtOH＝８〜10が得られている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしそれ以上の高い分離性能を持つ膜は、文
献、特許等に少数の報告があるものの、いずれも
膜の作成に高度の技術を要することが予想され、
一般的に得られるエタノール優先透過数の膜は相
変わらずシリコーンゴム膜が最良という現状であ
り、シリコーンゴム膜以上の高い分離性能の膜が
切望されている次第である。 上記に鑑み本発明はこのような問題点を解消す
るため開発されたものである。 （問題点を解決するための手段） 即ち本発明の液体混合物の分離膜は、揮発性有
機液体／水の混合物を浸透気化分離する膜におい
て、有機シリコーン化合物をモノマーとしてプラ
ズマ重合して得られる液体状生成物を疎水性多孔
膜に含浸させたことを特徴とするものである。 又本発明の液体混合物の分離膜の製造方法は、
揮発性有機液体／水の混合物を浸透気化分離する
膜の製造において、有機シリコーン化合物をモノ
マーとして、反応容器中に酸素ガスを共存させな
がらプラズマ重合を行ない、液体状生成物を得、
該液体状生成物を疎水性多孔膜に含浸することを
特徴とするものである。 以下本発明を、発明の経緯と共に詳細に説明す
る。 前記の通りシリコーンゴム膜においてはエタノ
ール／水系の分離性能として分離係数αEtOH＝８
−10が得られるが、この性能な製膜方法などをい
かに変更しても向上せず、材料それ自体の特性と
なつている様子である。 一方浸透気化法における透過は一般的に溶解一
拡散機構が認められており、浸透気化分離膜にお
いてエタノール優先透過性を向上させるためには
分離膜へのエタノールの溶解性を高めることと、
分離膜中でのエタノールの拡散性を増大すること
が重要となる。 溶解性についてはシリコーンゴム膜のようなポ
リシロキサン系素材を扱うかぎりでは極端に変化
はしないと思われるので、本発明者らは拡散性を
改善することに検討の中心をおいた。拡散性をシ
リコーンゴム以上に改良するためには膜材料を液
体とするのが最も効果が期待できる。そこでシリ
コーンゴムと類似の化学構造を持ち、液体状でか
つ浸透気化操作に耐える液体状物を作成するため
に有機シリコーン化合物をモノマーとしたプラズ
マ重合法を利用した。 プラズマ重合法においてはモノマーの種類と重
合条件の制御によつて生成物の性質を幅広く変更
できるので、好ましは条件を選択することにより
望ましい性質を持つた生成物を作成できることが
特徴である。 そこで本発明者らはこのプラズマ重合法を利用
してシリコーンゴムと類似の構造を持つ液体状物
を作成し、液体膜として評価すれば、良好なエタ
ノール透過性を有する分離膜が得られる可能性に
想致し、本発明を完成するに至つた。 （作用） 有機シリコーン化合物のプラズマ重合について
はすでにいくつかの報告例があり、得られた重合
膜がポリオルガノシロキサンと類似の構造をして
いることが推定されている。本発明においてプラ
ズマ重合により得られる生成物が液体状であるこ
とが必要であるが、これらの液体状生成物におい
てもポリオルガノシロキサンと類似の構造を保有
することは容易に類推できる。 本発明で用いる有機シリコーンモノマーとして
は分子中にシロキサン結合を持つものが望まし
い。それらのモノマーを用いた時にはモノマー中
のシロキサン結合が生成物中にも反映し、ポリオ
ルガノシロキサン類似の構造を形成することにな
ると推定できる。 また、重合中に酸素ガスを共存させることによ
り、生成物中のポリシロキサン構造の生成をより
一層向上させることが可能である。これは共存す
る酸素が、活性種となり、シロキサン鎖の発達を
助けた結果と考えることができる。 さらに、分子中にSi−Ｈ基を含むモノマーを用
いたときに膜分離性能が良好であつた。これらの
モノマーからの重合生成物中にはSi−Ｈ基が残存
することが明らかで、Si−Ｈ基がエタノールの透
過性の向上に対して何らかの寄与を行なうものと
推定ができる。 プラズマ重合により液体状生成物を得る重合条
件は、モノマー構造をできるだけこわさず、生成
物中に反映できるように全般的に非常に弱い条件
で行なう必要がある。すなわちモノマー導入量を
極端に多くし、パワーはできるだけ小さくしなけ
ればならない。 このような方法を用いることにより良好な分離
性能を持つ分離膜が作成可能である。 （実施例） 以下に本発明の理解を助けるため実施例を述べ
る。 実施例 １ モノマー１，１，１，３，５，５，５−ヘプタ
メチルトリシロキサンを15℃に保ち、Arキヤリ
アーガス 2sccm，O210sccm，5W30分のプラズ
マ重合を行ない、液体状生成物を得た。この生成
物をポリプロピレン多孔膜ジユラガード（商品
名）2400（ポリプラスチツク社製）に含浸させ液
体膜とした。 この膜の分離性能をエタノール／水の混合液の
浸透気化実験で試したところ透過速度3.1×10-2
Kg／m2hr、分離係数αEtOH＝13.6が得られた（第１
表No.１）。 また同一条件において作成した液体状生成物を
KRS−５に塗付して測定したIRスペクトルを第
１図に示す。 実施例 ２ モノマーオクタメチルトリシロキサンを15℃に
保ち、Arキヤリアーガス 2sccm，O25sccm，
10W30分のプラズマ重合を行ない、液体状生成物
を得た。この生成物を実施例１と同様の方法で液
体膜とし、評価したところ透過速度5.3×10-2
Kg／m2hr、分離係数αEtOH＝11.1が得られた（第１
表No.２）。 またその他のシリコーン化合物をモノマーとし
た重合生成物の液体膜の結果を第１表に示す。
【表】
（発明の効果）
以上のように本発明の液体混合物の分離膜によ
れば下記の様な利点がある。 既存のシリコーンゴム膜以上の分離性能が得
られる。 又本発明の液体混合物の分離膜の製造方法に
よれば下記の様な利点がある。 プラズマ重合法を利用することにより、ポ
リシロキサン類似構造の液体状物を作成でき
る。 プラズマ重合法を利用することにより生成物
の性質の範囲を幅広く選択できる。
れば下記の様な利点がある。 既存のシリコーンゴム膜以上の分離性能が得
られる。 又本発明の液体混合物の分離膜の製造方法に
よれば下記の様な利点がある。 プラズマ重合法を利用することにより、ポ
リシロキサン類似構造の液体状物を作成でき
る。 プラズマ重合法を利用することにより生成物
の性質の範囲を幅広く選択できる。
第１図は本発明の実施例に於けるヘプタメチル
トリシロキサンプラズマ重合物のIR（KRS−５板
上に塗布して測定）を例示している。
トリシロキサンプラズマ重合物のIR（KRS−５板
上に塗布して測定）を例示している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 揮発性有機液体と水との混合物を浸透気化分
離する膜において、有機シリコーン化合物をモノ
マーとしてプラズマ重合を行ない、液体状生成物
を得、該液体状生成物を疎水性多孔膜に含浸させ
たことを特徴とする液体混合物の分離膜。 分子中にシロキサン結合を含む有機シリコーン
化合物をモノマーとして用いた特許請求の範囲第
１項記載の液体混合物の分離膜。 ３ 分子中にSi−Ｈ結合を含む有機シリコーン化
合物をモノマーとして用いる特許請求の範囲第１
項記載の液体混合物の分離膜。 ４ １，１，１，３，５，５，５−ヘプタメチル
トリシロキサンをモノマーとして用いた特許請求
の範囲第２項または第３項記載の液体混合物の分
離膜。 ５ 揮発性有機液体と水との混合物を浸透気化分
離する膜の製造において、有機シリコーン化合物
をモノマーとして反応容器中に酸素ガスを共存さ
せながらプラズマ重合を行ない、液体状生成物を
得、該液体状生成物を疎水性多孔膜に含浸するこ
とを特徴とする液体混合物の分離膜の製造方法。 ６ １，１，１，３，５，５，５−ヘプタメチル
トリシロキサンをモノマーとして用いる特許請求
の範囲第５項記載の液体混合物の分離膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18771186A JPS6344903A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 液体混合物の分離膜及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18771186A JPS6344903A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 液体混合物の分離膜及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6344903A JPS6344903A (ja) | 1988-02-25 |
| JPH0368733B2 true JPH0368733B2 (ja) | 1991-10-29 |
Family
ID=16210831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18771186A Granted JPS6344903A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 液体混合物の分離膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6344903A (ja) |
-
1986
- 1986-08-12 JP JP18771186A patent/JPS6344903A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6344903A (ja) | 1988-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |