JPH04100524A - 両面活性複合中空糸膜 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、種々の膜プロセスに適用可能な両面活性複合
中空糸膜に関するものである。

（従来の技術） 近年、膜を利用した分離プロセスの発展は著しく、それ
に伴って分離膜にも多種多様なバリエーションが求めら
れている。分離膜はその分画性能からみて、逆浸透膜、
限外濾過膜、精密濾過膜に分類される。このうち逆浸透
膜は、イオンや、分子量数十から数百の低分子物質を分
画し、限外濾過膜は数千から数百の高分子物質を分画す
るとされている。しかしながら、この間の領域である分
子量数百から数千の物質を分画する膜については、未だ
実用的なものは開発されていない。

一方、分離膜をその形態から分類すると、中空糸膜、管
状膜、平膜等に分けることができるが、このうち中空糸
膜は、他の形態にくらべていくつかの優れた点を持つ。

中空糸膜は他の膜形態にくらべて同−容積内に、より多
くの膜面積を充填できるため濾過効率が高く、流れがク
ロスフロー濾過になるため、膜面での濃度分極や膜汚染
を防止することができる。また、モジュールの構造上、
デッドスペースが佳しにくくサニタリー性が高い。

さらには、膜に破損部分が生した場合でも、その中空糸
だけ上下端から封止してしまえば再使用が可能であり、
信顛性が高い。

一般に膜を実際の分離プロセスに使用する場合は、単に
膜の分画性能や透水能だけでなく、膜の強度や寿命が大
きな要素となってくる。この点でも中空糸膜は優れてお
り、例えば、膜面の汚染により透水能が低下した場合は
、逆洗によって透水能を回復させることができる。

以上のような利点から、とりわけ医薬、食品、発酵分野
では中空糸膜が多用されているが、同時にこの分野は、
分子量数百から数千の物質を分画対象とする場合が多い
。このため分画分子量数百から数千で、中空糸膜の利点
をいかした分離膜の開発が望まれている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の課題を解決する、分画分子量が数百か
ら数千の間にある中空糸型の複合膜を提供するものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の課題を解決するため検討を進めた結果
、中空糸膜の内外両表面に、スルホン酸基を含んだポリ
マーを積層させた、両面活性な複合中空糸膜を開発すれ
ばよいことを見出し、本発明に至ったのである。この膜
はスルホン酸型ポリマーの適度な親水性により、分画分
子量が数百から数千であるにもかかわらず、低圧での操
作が可能であり、内圧式でも外圧式でも使用できる上、
十分な逆洗性、耐圧性を持つ。

本発明におけるスルホン酸基を含むポリマーとは、その
主鎖あるいは側鎖にスルホン酸基が結合しているポリマ
ーを指す。これらのポリマーの中で、スルホン化ポリフ
ェニレンエーテル、スルホン化ポリスルホン、スルホン
化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルイミ
ドは、主鎖中に芳香環を有し、耐熱性を持つため素材と
して好適である。スルホン化度については特に限定され
ないが、完成した膜を水系で使用する場合は、スルホン
酸基を含むポリマーが水に溶解しない程度におさえるの
が好ましい。なお、完成した膜の性能は、スルホン化度
を調整することによってコントロールすることが可能で
ある。

本発明において、スルホン酸基を含むポリマーを積層さ
せる支持膜となる中空糸膜については特に限定されない
が、化学的、物理的安定性、とりわけ耐熱性に優れた素
材を用いるのが好ましい。

特にスルホン酸基を含むポリマーにスルホン化ポリフェ
ニレンエーテル、スルホン化ポリスルホン、スルホン化
ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルイミド
を用いる場合は、これらのポリマーと親和性の高い素材
としてポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエ
ーテルスルホン、ポリエーテルイミドを用いるのが好適
である。また、支持膜となる中空糸膜の構造については
、内外両表面が、スルホン酸基を含むポリマーが積層で
きる程度に緻密であればよく、スポンジ状、ボイド状等
の断面構造に関しては特に限定されない。

なお、以上のような、支持膜となる中空糸膜を製造する
には、湿式製膜法等の公知の方法（例えば、特開昭５８
−１５６０１８など）を用いることができる。

スルホン酸基を含むポリマーを中空糸膜の内外両表面上
に積層させるには、ポリマーを適当な溶剤に溶解させて
コーティング溶液とし、中空糸膜の内外両表面に塗布し
た後、乾燥によって溶剤を除去する方法が簡便である。

例えば、スルホン化ポリフェニレンエーテルをポリスル
ホン中空糸膜の内外両表面上に積層させるには、スルホ
ン化ポリフェニレンエーテルをブチルセルソルブのよう
な支持膜を溶解しない溶剤に溶解してコーティング溶液
とし、これを中空糸膜の外表面に塗布し、さらに、中空
糸膜の内側にコーテイング液を注入、排除する。次に、
これを空気中で風乾すればよい。

以上のようにして製造された中空糸膜は、内外両表面上
にスルホン酸基を含むポリマーが積層した両面活性複合
中空糸膜となり、内圧式でも外圧式でも使用可能である
。また、内外表面のいずれか一方の側に破損が生じても
、もう一方の側で分離機能を保持できるため信較性が高
い。さらに、耐逆洗性、耐圧性に優れ、素材を適当に選
択することにより耐熱性を持たせることができる。

（実施例） 以下に本発明を実施例を用いて説明するが、本発明は、
以下の実施例によって限定されるものではない。

実施例１ ポリスルホン２０重量％、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド７０重量％、テトラエチレングリコール１０重量％の
組成の製膜原液を作製し、この液を中空糸製造用の環状
ノズルから押し出し、内部および外部凝固液として純水
を用い、製膜原液を内外面から凝固させ、外径１．　３
５ｍｍ、内径０゜７２１ｍ１１の中空糸膜を作製した。

この膜を含水状態のまま、２５重量％のグリセリン溶液
に６０°Ｃで５時間浸漬し、５０°Ｃの乾燥機中で２４
時間乾燥させることにより、グリセリンが内部に目詰め
された中空糸膜を得た。

次に、スルホン化ポリフェニレンエーテル（スルホン化
度は乾燥樹脂１グラムあたり１．　２ミリ当量）を１重
量％になるようにブチルセルソルブに溶解してコーテイ
ング液とし、中空糸膜の外表面上に塗布し、さらに、内
表面側に注入して１分後に、この液を排除して、室温で
２４時間風乾した。

このようにして得られた複合中空糸膜を内圧式１．５ｋ
ｇ／ｄ、２５℃で１１０００ｐｐのβシクロデキストリ
ン（分子量１１３５）水溶液を用いて評価したところ、
透水率０．０７ｒｒｒ／ｒｆ・日、阻止率９１％であっ
た。

実施例２〜３ スルホン化ポリフェニレンエーテルのスルホン化度を１
．　０ミリ当量（実施例２）、１．４ミリ当量（実施例
３）とする他は、実施例１と同じ方法で複合中空糸膜を
製造、評価したところ、表１のようになった。

表　　１ 実施例４ 実施例１で得られた複合中空糸膜を９０°Ｃの熱水に４
時間浸漬し、浸漬前後の膜性能を比較したところ、表２
のような結果となった。実質的な変化はな（、この膜は
十分な耐熱性を持つと言える。

表　　３ 表２ 実施例６ 実施例１で得られた複合中空糸膜の含水状態での内圧式
破裂強度を測定したところ、３２ｋｇ／ｃ−ｊであり、
十分な耐圧性を有していた。

実施例５ 実施例１で得られた複合中空糸膜に、外圧式１゜５　ｋ
ｇ／ｄの圧力で８０゛Ｃの熱水を２４時間通水した。通
水前後の膜性能の変化は、表３のようになった。実質的
な変化はなく、この膜は逆洗が可能であるといえる。

（発明の効果） 本発明の複合中空糸膜は、数千がら数百の間に分画分子
量を持つ耐熱、耐圧性に優れた逆洗可能な両面活性複合
中空糸膜として利用できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中空糸膜の外表面および内表面に、スルホン酸基を含む
   ポリマーが積層して成ることを特徴とする複合中空糸膜
   。