JPH0457370B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0457370B2
JPH0457370B2 JP61219713A JP21971386A JPH0457370B2 JP H0457370 B2 JPH0457370 B2 JP H0457370B2 JP 61219713 A JP61219713 A JP 61219713A JP 21971386 A JP21971386 A JP 21971386A JP H0457370 B2 JPH0457370 B2 JP H0457370B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exchange membrane
membrane
anion exchange
cation exchange
vinyl compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61219713A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6377504A (en
Inventor
Takahisa Yamamoto
Noboru Idemoto
Yasuhiro Kagyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Priority to JP61219713A priority Critical patent/JPS6377504A/en
Publication of JPS6377504A publication Critical patent/JPS6377504A/en
Publication of JPH0457370B2 publication Critical patent/JPH0457370B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は有機物の脱塩方法に関する。詳しく
は、特定したイオン交換膜を組合せ構成した電気
透析槽において、有機物中に含まれる塩類を該有
機物の漏洩を極めて少なくかつ効率よく分離(除
去)するための簡便な脱塩方法を提供するもので
ある。 (従来技術およびその問題点) 一般に食品、医薬品、農薬などの分野における
有機物の合成工程では、塩類などを副生する場合
が多い。また、糖液、果肉のエキス液などの有機
物にも可成りの塩類(灰分)が含まれている。か
かる有機物に含まれる塩類を分離する手段とし
て、例えば晶析分離法やイオン交換樹脂あるいは
イオン交換膜を用いる方法が提案されている。こ
のうち、イオン交換膜を用いる方法は陰・陽の電
極間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互
に配して、脱塩室および濃縮室を構成してなる電
気透析槽において実施される。即ち、イオン交換
膜電気透析槽の脱塩室に塩類を含む有機物の溶液
を、また濃縮室に電解質を含む液、例えば希薄食
塩水を流通させながら両極間に直流電圧を印加す
ることによつて、該有機物の溶液中に存在する塩
類(灰分)がイオンとしてイオン交換膜を透過し
て濃縮側に移行し脱塩処理される。 このようなイオン交換膜電気透析槽において有
機物に含まれる塩類を脱塩する方法は有効である
が、同時に該有機物が漏洩し易くて損失するこ
と、該有機物による膜の汚染により槽電圧が上昇
すること、またそれに伴う該有機物の成分が変質
することや膜の洗浄回数が増加することなどの問
題がある。特に、例えばイオン交換膜電気透析槽
の脱塩室と濃縮室における有機物の濃度差に起因
して、該有機物が膜を通して拡散する等による漏
洩は一般に数〜数十%と大きく、付加価値の高い
有機物の場合にはその損失が多大になる。これら
有機物の漏洩を防止する対策として、イオン交換
膜電気透析槽における脱塩室より濃縮室の圧力を
高くする方法が一般に行われているが、完全とは
言い難い。したがつて、有機物の損失を出来る限
り減少させるためには、イオン交換膜電気透析槽
において脱塩された濃縮室の液を再び繰り返し、
脱塩処理に供して漏洩した有機物を回収する方法
が考えられる。しかしながら、このようにイオン
交換膜電気透析槽において繰り返し脱塩処理に供
して有機物を回収する方法では、設備費およびラ
ンニングコストの面で極めて不経済であり実用的
でない。 (問題点を解決するための手段) 本発明者らは上記の問題点に鑑み鋭意研究の結
果、特定した陽イオン交換膜および陰イオン交換
膜をそれぞれ組合せ構成したイオン交換膜電気透
析槽を用いて、塩類を含む有機物を処理すること
により、該有機物の漏洩が極めて少なく且つ効率
よく脱塩できることを見い出し、本発明を提案す
るに至つた。即ち、本発明によれば、少なくとも
片面に第四級アンモニウム塩基類とビニルベンジ
ル基とを有するビニル化合物の重合体よりなる陰
イオン交換膜層を有する複合陽イオン交換膜と炭
素数が4〜30の鎖長を有するアルキル基の1種以
上が陰イオン交換基に結合した陰イオン交換膜と
を電極間に交互に配列して構成された電気透析槽
の脱塩室に塩類を含む有機物を供給して電気透析
することを特徴とする有機物の脱塩方法が提供さ
れる。 本発明の電気透析に供される塩類を含む有機物
としては、一般に食塩など無機塩類を含む例えば
果糖、ぶどう糖、蔗糖、グルコース、フラクトー
ス、マルトース、キシロース、サツカロース、ラ
フイノース、およびその他のオリゴ糖などの糖
液、メタノール、エタノール、プロパノール、グ
リセリンなどのアルコール類、グリコール酸、グ
ルコン酸などの有機酸またはその塩、グルタミン
酸、グリシン酸などのアミノ酸またはその塩、ビ
タミン類、梅エキスなどの果肉、魚貝類などのエ
キス類、その他オリゴペプチド、抗生物質、補酵
素、アミン類などの食品添加物、医薬品、香料、
生化学物質、一般化成品として知られている低分
子化合物、でんぷん等の高分子多糖類、各種タン
パク質、核酸、酵素などの天然高分子、あるいは
ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリビニルピロリドンなどの水溶性の合成高
分子等である。このような有機物中に含まれる塩
類濃度は、一般に1〜30%程度である。 本発明は、上記したような塩類を含む有機物を
特定したイオン交換膜を組合せ構成した電気透析
槽において脱塩処理することが必要で、該イオン
交換膜としては、少くとも片面に陰イオン交換膜
を存在させた複合陽イオン交換膜と炭素数4〜30
の鎖長を有するアルキル基の1種以上が陰イオン
交換基に結合した陰イオン交換膜を用いることが
重要である。 即ち、本発明に用いる複合陽イオン交換膜(以
下、単に複合膜ともいう)としては、その少くと
も片面が下記の陰イオン交換層より構成されたも
のであれば特に制限されないが、さらに該複合膜
の基体である陽イオン交換膜は高架橋度を有する
ことが好ましい。具体的には、特に陽イオン交換
膜基体の表面に第四級アンモニウム塩基類とビニ
ルベンジル基とを有するビニル化合物又はその重
合体を陰イオン交換層として存在させた複合陽イ
オン交換膜が好適に用いられる。なお、本明細書
でいう第四級アンモニウム塩基類とは、単に第四
級アンモニウム塩基のみでなく、第四級ピリジウ
ム塩基、スルホニウム塩基、ホスホニウム塩基等
のいわゆるオニウム塩基を含めて総称するもので
ある。また、上記のビニル化合物におけるビニル
ベンジル基は、1個又は2個或は3個以上のいず
れでもよい。しかしながら、このようなビニル化
合物におけるビニルペンジル基が多すぎる場合に
は、該ビニル化合物の分子間、分子内で重合が起
り易く取り扱いが難しいため、該ビニルベンジル
基は一般に1〜1000個、特に1〜100個が好まし
い。また、ビニル化合物の有する第四級アンモニ
ウム塩基類の数は、1個以上が有効であるが、多
すぎると本発明の効果が発揮されないため、一般
に1〜1000個、特に1〜50個が好ましい。かかる
第四級アンモニウム塩基とビニルベンジル基を有
するビニル化合物の製造方法は特に限定されない
が、一般的には例えば次の方法にて合成される。 (1) メチルアミン、エチルアミンなどの一級アミ
ンをビニルベンジルクロライドでアルキル化す
る。 (2) エチレンジアミン、プロピレンジアミンなど
の二価の一級アミンをビニルベンジルクロライ
ドと反応させ、必要によりヨウ化メチル、ジメ
チル硫酸のようなアルキル化剤にて第四級アン
モニウム塩基とする。 (3) 三価以上の三級アミノ化合物、例えば (上記式中R1:CH3、CH3CH3、n1の整
数) などに少なくとも1個以上のビニルベンジルク
ロライドを反応させる。さらに必要なら、他の
アルキル化剤にて未反応の第三級アミノ基を第
四級アミノ基に変換してもよい。 (4) 同一分子中に1個以上のハロゲン原子を有す
る化合物例えば、 などにビニルフエニルアルキルN,N−ジアル
キルアミンを反応させる。 これらの反応条件は無溶媒、又は水、アルコー
ル、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルホオキサイド、ベンゼン、クロロホルム又は
それらの混合撹拌中任意の濃度で適宜実施すれば
よく、また反応の温度は一般に0〜100℃であり、
5〜80℃の範囲が好適に採用出来る。また、前記
反応は一般にハイドロキノンなどのラジカル重合
禁止剤の存在下に行うのが好ましい。 上記したビニル化合物の重合体の製造方法は、
特に限定的ではなく公知の方法を採用すればよ
く、例えばラジカル重合、カチオン重合など公知
の方法で行うことができる。即ち、所定のビニル
化合物を無溶媒、水、無機塩の水溶液中、メタノ
ール、エタノール等の有機溶媒などの単独又は混
合溶媒中で、好ましくは0.1〜4.0N、特に好まし
くは0.2N〜2.0N食塩水中でラジカル重合開始剤
又はカチオン重合開始剤を加えて重合すればよ
い。ラジカル重合の開始剤としては、例えば過酸
化アセチル、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイ
ル、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫
酸アンモニウム、t−ブチルヒドロペルオキシ
ド、過酸化水素などの過酸化物;アゾビスイソブ
チロニトリル、アゾビス−2−アミジノプロパ
ン、塩酸塩などのアゾ化合物;更には、過酸化水
素−アンモニヤ、エチルアミン、Fe()塩な
ど;ペルオキソ二硫酸塩−亜硫酸ナトリウム、亜
硫酸水素ナトリウム、トリエタノールアミン、
Fe()塩など;過塩素酸ナトリウム−亜硫酸ナ
トリウム;などのレドツクス開始剤も好適に用い
られる。また、電離性の放射線を照射してもよ
い。更にまたカチオン重合の開始剤としては塩化
アルミニウム、塩化亜鉛、塩化第二スズ、塩化チ
タン、三フツ化ホウ素、五塩化アンチモンなどの
ハロゲン化金属;リン酸、硫酸、クロルスルホン
酸、過塩素酸、などのプロトン酸;トリエチルア
ルミニウムなどの有機金属化合物等が用いられ
る。 上記したビニル化合物の重合条件は如何なる条
件を用いてもよいが、一般には該ビニル化合物の
分解温度以下あるいは使用する溶媒の沸点以下で
実施すればよい。また、重合時間は使用する触媒
の種類、重合温度等によつて異なり一概に限定出
来ないが、一般にレドツクス系重合開始剤を用い
る場合は5分〜10時間程度、ラジカル重合開始剤
を用いる場合は3時間〜3日程度の範囲から選ぶ
と好適である。 本発明の複合陽イオン交換膜において、上記し
た如きビニル化合物又はその重合体を陽イオン交
換膜の表面に存在させる量は、該陽イオン交換膜
の種類、電荷等によつて異なるが、一般には
0.001mg/cm2以上で陽イオン交換膜層の1/2以下、
特に1/3以下が好ましい。 本発明における複合膜の基体である陽イオン交
換膜も特に限定されないが、一般には陽イオン交
換基または陽イオン交換基の導入に適した官能基
を有するモノマーと共重合可能な他のモノマー、
架橋を形成する共重合モノマー、可塑剤、重合触
媒および必要に応じて補強材として微粉末熱可塑
性高分子物質、基材等を公知の方法で重合して得
られる。上記の陽イオン交換基としては例えば、
スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、硫
酸エステル基、リン酸エステル基、チオール基、
重金属との間にキレート構造を作り得るような活
性基等であり、イオン交換基の導入に適した官能
基を有するモノマーとしては、スチレン、スチレ
ンスルホン酸誘導体、ビニルスルホン酸誘導体、
アクリル酸エステル、無水マレイン酸等であり、
共重合可能なモノマーとしては、例えばクロロメ
チルスチレン等の芳香族ビニルモノマー類、アク
リロニトリル等のビニルモノマー類等があげられ
る。また架橋を形成する共重合モノマー(架橋
剤)としては、例えばジビニルベンゼン類、トリ
ビニルシクロヘキサン類、エチレングリコールジ
メタクリレート類、ジビニルナフタレン、ジビニ
ルトルエン、プロピレングライコールジアクリレ
ート類等である。さらに、可塑剤としては例えば
ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等で
あり、重合触媒としては例えば過酸化ベンゾイ
ル、アゾイソブチロニトリル、ジクミルパーオキ
サイド等があげられる。かかる本発明の陽イオン
交換膜における架橋度は、架橋剤の添加割合を尺
度として一般に10〜50%、好ましくは15〜30%と
高くすることが、本発明において有機酸の脱塩を
良好に達成するために極めて有効である。即ち、
上記の架橋度が10%以下の場合には、膜の膨潤収
縮が大きくなる等により有機物の漏洩が大きく、
本発明の有機酸の脱塩処理において好ましくな
く、また架橋度が50%以上の場合には、膜の電気
抵抗が大きくなるため好ましくない。 上記した陽イオン交換膜は含水の状態でもよい
し、無水の状態でもよいが、通常は含水の状態で
使用される。また、陽イオン交換膜の陽イオン交
換基は、水素型でもよいし、塩型でもよく、更に
また塩類、酸、塩基その他の物質が陽イオン交換
膜中に含まれていてもよい。 本発明の複合膜に於いて陽イオン交換膜の少く
とも一方の面に前記ビニル化合物又は該ビニル化
合物の重合体を存在させる方法は、特に限定的で
はなく公知の方法をそのまま採用することが出来
る。一般に工業的に採用される代表的な方法は、
例示すれば次の方法がある。例えば、陽イオン交
換膜の片面又は両面に前記したビニル化合物又は
該ビニル化合物の重合体をそのまま又は適当な溶
媒に溶解又は分散させたものを塗布、噴霧すると
よい。また、ビニル化合物又は該ビニル化合物の
重合体を含む溶液に陽イオン交換膜を浸漬し、必
要に応じて過剰の付着したビニル化合物又は該ビ
ニル化合物の重合体を取りのぞく方法を採用して
もよい。更に、陽イオン交換膜を必要に応じて陽
イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に電気透
析槽に組込んだ後、通電下或いは非通電下に該ビ
ニル化合物又は該ビニル化合物の重合体を含む溶
液を流通する手段を採用することも出来る。更
に、前記ビニル化合物の重合体を陽イオン交換膜
の少くとも一方の表面に存在させる手段は、前記
ビニル化合物を陽イオン交換膜の少くとも一方の
表面に存在させた後、該ビニル化合物を重合する
手段が好適に採用できる。このような重合の手段
としては、一般にビニル化合物が少くとも一方の
表面に存在する陽イオン交換膜を重合開始剤を含
む溶液と接触させることにより、該ビニル化合物
を重合することが出来る。使用する重合開始剤の
種類によつては、低温下にビニル化合物と重合開
始剤とを含む溶液を陽イオン交換膜の少くとも一
方の表面に存在させておき、温度を上昇させるこ
とにより該ビニル化合物を重合させる手段を採用
することも出来る。或いは、ビニル化合物を陽イ
オン交換膜の両面に存在させ、次いで片面のみ上
記重合開始剤と接触させる手段も用いられる。
尚、上記したビニル化合物の重合は、いずれの場
合も窒素雰囲気下に行うのが好ましい。 他方、本発明の陰イオン交換膜は、少くとも表
層部に存在する陰イオン交換基に炭素数が6〜30
の鎖長を有するアルキル基の1種以上が結合した
陰イオン交換膜を用いる。上記の陰イオン交換基
に炭素数が6〜30の鎖長を有するアルキル基を1
種以上結合させることが出来る化合物(以下、長
鎖アルキル化剤と記す)の種類は、イオン交換膜
の構成成分によつて自ずから決定されるので一概
に定めることはできない。例えばビニルピリジン
系の陰イオン交換膜の場合は長鎖アルキルハライ
ドが用いられ、またハロアルキル基系の陰イオン
交換膜の場合は長鎖アルキルアミン、長鎖アルキ
ル基を少なくとも一種以上有するトリアルキルス
チビン、トリアルキルホスフイン等が用いられ
る。 これらの長鎖アルキル化剤としては一般に直鎖
状のものがより有効であるが、必ずしも直鎖状で
ある必要はなく分岐していても程度の差はあれ有
効である。また、一部が比較的に反応不活性なハ
ロゲン等が置換されていてもよい。このような長
鎖アルキル化剤は炭素数が4〜30のものが好まし
く、炭素数がそれ以上の長鎖の場合には、著しく
反応性が悪くなり、逆に炭素数が4より少ない場
合には、本発明の有機物の脱塩処理において該有
機物のリークが大きくなる。アルキル化剤の反応
性は用いる高分子膜状物の架橋度によつて異なる
が、スチレン−ジビニルベンゼン−ビニルピリジ
ン系、スチレン−ジビニルベンゼン−ハロアルキ
ルスチレン系の膜では、該膜の架橋度が高くなる
につれ膜の表層部のみに反応するようになる。特
に好ましいアルキル化剤としては炭素数8〜20の
鎖長を有する化合物であり、このような炭素数8
以上のアルキル基が特に有効に作用するのは、界
面活性剤において観察されるミセル形成現象と相
関性があるとも思われる。即ち、従来からよく知
られているように、炭素数8以上になると界面活
性剤溶液中でミセルの生成が見られるからであ
る。従つて、本発明においても陰イオン交換基の
近傍に膜内ミセルを形成している可能性も考えら
れる。 本発明で用いる陰イオン交換膜の代表的な製造
方法を例示すると (1) スチレン−ジビニルベンゼン−ビニルピリジ
ンにスチレン−ブタジエンゴム等を加えて粘調
したものにラジカル重合開始剤を加えてポリ塩
化ビニル等の布に塗布し、次いで加熱重合し膜
状物としたのちに、ドデシルブロマイド等の長
鎖アルキルハライドによつてアルキル化処理し
た後、必要によりヨウ化メチル等の鎖長の短い
アルキルハライドと反応させる方法。 (2) スチレン−ジビニルベンゼン−クロルメチル
スチレンにポリ塩化ビニル等の微粉体を加えた
混合モノマーに、ラジカル重合開始剤を加えて
同じく布状物に塗布、加熱重合させて、例えば
ジオクチルアミンと反応せしめたのち必要によ
りトリオクチルアミン等と反応させる方法。 (3) ポリ塩化ビニルの微粉末をジメチルドデシル
アミンと加熱してポリ塩化ビニルと三級アミン
を反応させたのちに、加熱膜状に成型する方
法。 (4) その他クロルメチルスチレン−ジビニルベン
ゼン−スチレンを主成分として合成した高分子
膜状物にジメチルアミンを反応させて従来公知
の陰イオン交換膜としたものに、ラウリルブロ
マイドを反応させる方法。また同じハロメチル
基を有する高分子膜状物をトリメチルアミンと
反応させたのち、酸化、加熱処理等によつて4
級アンモニウム塩基を一部または全て分解して
三級或は二級、一級アミノ基に変換後ステアリ
ルブロマイド等と反応させる方法等が採用され
る。そして一般には固定イオン濃度の高い膜を
得るという観点からすると、不均質膜系のイオ
ン交換膜よりは均質系のイオン交換膜の方が望
ましい。 なお、陰イオン交換膜の母体は、従来から提案
されているいずれの方法によつて作られた陰イオ
ン交換膜でも適用でき、それらが本発明の特定し
た陰イオン交換基を有する限り、固定イオン濃度
が高い高性能の陰イオン交換膜となる。また長鎖
アルキル化剤、例えば長鎖アルキルハライド或は
長鎖アルキルアミン等の反応量は、その種類、反
応条件、アルキル基の鎖長、ハロゲン、アミンの
反応活性或は反応させる高分子膜状物、高分子体
の種類、構造、反応点の活性等、更には得られる
陰イオン交換膜の使用目的によつても異なるが、
長鎖アルキル化剤の反応量を高めれば高めるほど
膜の固定イオン濃度は上昇し、同時にイオン交換
膜の電気抵抗も上昇していく。また、陰イオン交
換膜のドナン排除効果を大きくするためには、溶
液に接触する膜−液界面における膜の固定イオン
濃度を高めれば有効である。このようなことか
ら、種々の長鎖アルキル化剤を反応させる量を検
討した結果、該アルキル化剤は膜表層部の少なく
ともいずれか一方に存在し、その量は膜の全イオ
ン交換容量の2%以上の陰イオン交換基に結合し
ていればよい。更に必要ならば、例えばビニルピ
リジンを一成分とする陰イオン交換膜の場合に
は、残余の陰イオン交換基はピリジン基に基づく
第三級アミノ基であり、これは酸性雰囲気で使用
すれば陰イオン交換基として作用するが、中性あ
るいはアルカリ性雰囲気で使用すれば不活性とな
る。従つて、ヨウ化メチル、臭化メチル、ヨウ化
エチル、臭化エチル、ジメチル硫酸等の炭素鎖長
の短い高分子マトリツクス内で容易に反応するこ
とのできるアルキルハロゲン化物等のアルキル化
剤の一種以上と反応させることによつて、第四級
アンモニウム塩基を陰イオン交換基の大部分とし
て有する高分子膜状物とすることが出来る。 また、クロルメチルスチレン−スチレン−ジビ
ニルベンゼン系のような高分子膜状物にドデシル
アミンのようなものを反応させる場合は、該高分
子膜状物の架橋構造等によつて異なるが、内部ま
で完全に反応することが出来ず電気伝導性のな
い、即ち陰イオン交換基の存在しない層が膜内部
に或は片面のみ反応させたときには裏面に生じ
る。このようなものは実際には使用できないた
め、使用目的に応じてメチルアミン、ジメチルア
ミン、トリメチルアミン、トリメチルスチビン、
トリメチルホスフイン、トリメチルアルシン、ト
リエチルアミン等のアルキル鎖長の短い化合物と
高分子膜状物の内部に存在するクロルメチル基と
を反応させることによつて陰イオン交換膜として
作用するようになる。 本発明に用いる電気透析槽は、陽極、陰極間に
上記の特定したそれぞれ複合陽イオン交換膜と陰
イオン交換膜を配列して構成される基本構造であ
れば、公知の電気透析槽が特に制限なく使用され
る。例えば、陽・陰極間にそれぞれ特定な複合膜
と陰イオン交換膜をそれぞれ1枚組込んだ3室
型、電極間に複合膜と陰イオン交換膜とを室枠を
介して交互に配列し、これらの両イオン交換膜と
室枠とによつて脱塩室と濃縮室とを形成させた基
本構造よりなるフイルタープレス型やユニツトセ
ル型などである。かかる電気透析槽に用いる膜数
あるいは脱塩室および濃縮室の流路間隔(膜間
隔)等は、処理する有機物の種類や処理量により
適宜選定される。また、一般に複合膜の陰イオン
交換槽が有機物と接すごとく配置される。 本発明の上記した電気透析槽を用いて有機物中
の塩類を除去する方法は、電気透析槽の脱塩室に
前記した有機物を、濃縮室に水または電解質溶液
をそれぞれ供給し、さらに陰・陽極室にも食塩水
等の電解質溶液よりなる電極液を供給した状態
で、陽極と陰極との間に直流電流を通ずることに
より実施される。即ち、本発明においては上記状
態で通電することにより、脱塩室に供給される有
機物中における塩類、例えば食塩のナトリウムイ
オン(Na+)および塩素イオン(Cl-)がそれぞ
れ膜を透過して濃縮室側に排出されるため、時間
の経過と共に減少する。一方、本発明においては
食塩のNa+やCl-の移動に伴つて有機物中のイオ
ンも濃縮側(電極室側)に排出されるはずである
が、前記した特定なイオン交換膜を用いるため、
これらのイオンは最大でも1〜2%であり極めて
透過し難いという現象を示す。 かかる電気透析において、電気透析槽に印加す
る電圧、電流密度及び処理時間は除去すべき塩類
の濃度により適宜選定される。 (作用および効果) 以上に説明したように、本発明の脱塩方法によ
れば、塩類を含む有機物を特定なイオン交換膜を
それぞれ組合せ構成した電気透析槽により供給す
るという簡便な方法で、有機物の漏洩を極めて少
なく且つ塩類を効率よく除去することができる。
このような本発明の効果を発揮する理由は、必ず
しも明らかでないが、本発明の電気透析槽に用い
る所定の複合陽イオン交換膜と陰イオン交換膜と
がそれぞれ有する特性が、有機物の脱塩において
極めて有効に作用しているものと認められる。即
ち、本発明で用いる複合イオン交換膜は、全層が
極めて緻密な構造で、陰イオン交換層部のビニル
化合物のビニル基はスチレン系のものであるため
機械的にも化学的にも強く、陽イオン交換膜の陽
イオン交換基と反対電荷のビニル化合物又はビニ
ル化合物の重合体がより強固に存在するため、陽
イオンを含む電解質溶液から荷電数の少ない陽イ
オンを選択的に透過させる。また、耐有機汚染性
の性状は本発明で用いる複合イオン交換膜の特異
な構造が付与するものであろう。さらに、組み合
わせとして用いる長鎖アルキル基を有する陰イオ
ン交換膜も、その特異な構造により選択性および
耐有機汚染性も良好である。 (実施例) 以下、本発明を具体的に説明するための実施例
を示すが、本発明はこれらの実施例に特に限定さ
れるものでない。 尚、以下の実施例及び比較例において塩類を含
む有機化合物の脱塩および性能は、試料の複合イ
オン交換膜と陰イオン交換膜を陽・陰極間に交互
に配列し、締め付けた多室式電気透析槽(有効膜
面積2dm2)を用いて実施した。 また、「部」は重量部を示す。 実施例 1 複合陽イオン交換膜A スチレン100部、純度約80%のジビニルベンゼ
ン30部、クロルメチルスチレン10部、ジオクチル
ヘタレート20部およびポリ塩化ビニル微粉末50部
にベンゾイルパーオキサイド3部を混合して得た
ペースト状混合物を、ポリ塩化ビニル製の布に塗
布し、脱気し、両面をセロフアンでおおい、110
℃で4時間加熱重合し架橋高分子膜状物を得た。
これをクロルスルホン酸と硫酸の1:1の混合物
中に40℃で60分間浸漬して陽イオン交換膜を得
た。なお、陽イオン交換膜の架橋度は25%であ
る。 次に、N,N,N′,N′,N″−ペンタメチルイ
ミノビスプロピルアミン0.1molとクロルメチル
スチレン0.3molをメタノール200ml中に室温にて
48時間反応させ、第四級アンモニウム基とビニル
ベンジン基とを各3個有する化合物を得た。この
化合物を2000ppm含む1.0N−NaCl溶液中に、上
記陽イオン交換膜を40℃で2時間浸漬し、次いで
窒素雰囲気下に重合開始剤として過硫酸カリウム
及び亜硫酸ナトリウムをそれぞれ1500ppm加え、
激しく液を撹拌した。10時間後に複合イオン交換
膜(A)を取り出した。 陰イオン交換膜A 4−ビニルピリジン160部、スチレン10部、純
度約55%のジビニルベンゼン15部、ジオクチルフ
タレート25部、ポリ塩化ビニル微粉末100部およ
びベンゾイルパーオキサイド3部からなるペース
ト状混合物をポリ塩化ビニル製の平織布に塗布し
て両面をポリビニルアルコール製のシートでおお
い、90℃で4時間加熱重合して高分子膜状物を得
た。この膜をドデシルプロマイド、n−ヘプタン
中に45℃で2ケ月間浸漬放置した。次いで取り出
してn−ヘプタン中で充分洗浄した後、更にメタ
ノールで洗い、陰イオン交換膜(A)を得た。 複合陽イオン交換膜Aと陰イオン交換膜Aとを
電気透析槽に組み込み、脱塩室にサツカロース
1mol/と食塩を0.3mol/含む水溶液を供給
し、濃縮室に水を供給し、電流密度1A/dm2
通電、透析した。その結果、脱塩率98%でサツカ
ロースのリーク率は2%であつた。 比較例 1 実施例1で得た架橋高分子膜に陽イオン交換基
を導入しただけの陽イオン交換膜と、陰イオン交
換膜として徳山曹達製ネオセプタ「AM」を用い
た以外は、実施例1と同様にした。その結果、脱
塩率89%でリーク率35%であつた。 実施例2および比較例2 実施例1および比較例1の膜を用いた電気透析
槽に、サツカロース1mol/、食塩0.3mol/
およびドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ
0.1mol/を含む水溶液を供給して、実施例1
と同様に電気透析した。その結果を第1表に示
す。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for desalting organic substances. Specifically, the present invention provides a simple desalination method for efficiently separating (removing) salts contained in organic substances with minimal leakage of organic substances in an electrodialysis tank configured by combining specified ion exchange membranes. It is. (Prior Art and its Problems) Generally, in the synthesis process of organic substances in the fields of foods, medicines, agricultural chemicals, etc., salts and the like are often produced as by-products. Furthermore, organic substances such as sugar solutions and fruit pulp extracts also contain a considerable amount of salts (ash). As means for separating salts contained in such organic substances, for example, a crystallization separation method and a method using an ion exchange resin or an ion exchange membrane have been proposed. Among these methods, the method using an ion exchange membrane is carried out in an electrodialysis tank in which a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are arranged alternately between negative and positive electrodes to form a desalination chamber and a concentration chamber. be done. That is, by applying a DC voltage between the two electrodes while flowing a solution of an organic substance containing salts into the demineralization chamber of an ion exchange membrane electrodialysis tank and a solution containing an electrolyte, such as dilute saline solution, into the concentration chamber. The salts (ash) present in the solution of the organic matter pass through the ion exchange membrane as ions and move to the concentration side where they are desalted. Although this method of desalting salts contained in organic matter in an ion-exchange membrane electrodialysis tank is effective, at the same time, the organic matter tends to leak and is lost, and the cell voltage increases due to contamination of the membrane with the organic matter. Additionally, there are problems such as deterioration of the organic components and an increase in the number of times the membrane must be cleaned. In particular, for example, due to the difference in the concentration of organic matter between the demineralization chamber and the concentration chamber of an ion exchange membrane electrodialysis tank, the leakage caused by the diffusion of organic matter through the membrane is generally large, ranging from several to several tens of percent, and is a highly value-added product. In the case of organic matter, the loss is significant. As a measure to prevent the leakage of these organic substances, a method is generally used in which the pressure in the concentration chamber is higher than that in the demineralization chamber in an ion exchange membrane electrodialysis tank, but this method is far from perfect. Therefore, in order to reduce the loss of organic matter as much as possible, the solution in the concentration chamber that has been desalted in the ion-exchange membrane electrodialysis tank should be recycled again.
One possible method is to recover the leaked organic matter by subjecting it to desalination treatment. However, this method of recovering organic matter by repeatedly subjecting it to desalination treatment in an ion exchange membrane electrodialysis tank is extremely uneconomical and impractical in terms of equipment costs and running costs. (Means for Solving the Problems) In view of the above-mentioned problems, the present inventors conducted intensive research and used an ion-exchange membrane electrodialysis tank constructed by combining a cation-exchange membrane and an anion-exchange membrane, respectively. The inventors have discovered that by treating organic substances containing salts, the leakage of the organic substances can be minimized and desalination can be carried out efficiently, leading to the proposal of the present invention. That is, according to the present invention, a composite cation exchange membrane having an anion exchange membrane layer made of a polymer of a vinyl compound having a quaternary ammonium base and a vinylbenzyl group on at least one side, and a carbon number of 4 to 30 Anion exchange membranes in which one or more types of alkyl groups having a chain length of A method for desalting an organic substance is provided, which comprises electrodialyzing the organic substance. Organic substances containing salts to be subjected to the electrodialysis of the present invention generally include sugars such as fructose, glucose, sucrose, glucose, fructose, maltose, xylose, sutucarose, raffinose, and other oligosaccharides containing inorganic salts such as table salt. liquid, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, glycerin, organic acids or their salts such as glycolic acid and gluconic acid, amino acids or their salts such as glutamic acid and glycic acid, vitamins, pulp such as plum extract, fish and shellfish, etc. extracts, other oligopeptides, antibiotics, coenzymes, food additives such as amines, pharmaceuticals, fragrances,
Biochemical substances, low-molecular compounds known as general chemical products, high-molecular polysaccharides such as starch, natural polymers such as various proteins, nucleic acids, enzymes, and water-soluble substances such as polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and polyvinylpyrrolidone. Synthetic polymers, etc. The concentration of salts contained in such organic substances is generally about 1 to 30%. In the present invention, it is necessary to perform desalination treatment in an electrodialysis tank composed of a combination of ion exchange membranes that specify organic substances including salts as described above, and the ion exchange membranes include an anion exchange membrane on at least one side. Composite cation exchange membrane with 4 to 30 carbon atoms
It is important to use an anion exchange membrane in which one or more types of alkyl groups having a chain length of That is, the composite cation exchange membrane (hereinafter also simply referred to as composite membrane) used in the present invention is not particularly limited as long as at least one side thereof is composed of the following anion exchange layer; It is preferable that the cation exchange membrane that is the substrate of the membrane has a high degree of crosslinking. Specifically, a composite cation exchange membrane in which a vinyl compound having a quaternary ammonium base and a vinylbenzyl group or a polymer thereof is present as an anion exchange layer on the surface of a cation exchange membrane substrate is particularly preferred. used. In addition, the term "quaternary ammonium bases" as used herein refers to not only quaternary ammonium bases, but also includes so-called onium bases such as quaternary pyridium bases, sulfonium bases, and phosphonium bases. . Further, the number of vinylbenzyl groups in the above vinyl compound may be one, two, or three or more. However, if there are too many vinylbenzyl groups in such a vinyl compound, polymerization tends to occur between or within the molecules of the vinyl compound, making it difficult to handle. 100 pieces is preferred. In addition, it is effective to have one or more quaternary ammonium bases in the vinyl compound, but if the number is too large, the effect of the present invention will not be exhibited, so it is generally 1 to 1000, particularly preferably 1 to 50. . The method for producing such a vinyl compound having a quaternary ammonium base and a vinylbenzyl group is not particularly limited, but it is generally synthesized, for example, by the following method. (1) Alkylating primary amines such as methylamine and ethylamine with vinylbenzyl chloride. (2) A divalent primary amine such as ethylene diamine or propylene diamine is reacted with vinylbenzyl chloride, and if necessary, converted to a quaternary ammonium base using an alkylating agent such as methyl iodide or dimethyl sulfate. (3) Tertiary amino compounds of trivalent or higher valence, e.g. (In the above formula, R 1 : CH 3 , CH 3 CH 3 , an integer of n1) and the like with at least one vinylbenzyl chloride. Furthermore, if necessary, unreacted tertiary amino groups may be converted to quaternary amino groups using another alkylating agent. (4) Compounds having one or more halogen atoms in the same molecule, for example, etc. are reacted with vinylphenylalkyl N,N-dialkylamine. These reaction conditions may be carried out without a solvent, or in any concentration of water, alcohol, acetone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, benzene, chloroform, or any combination thereof with stirring, and the reaction temperature is generally 0 to 100°C. ℃,
A temperature range of 5 to 80°C can be suitably employed. Moreover, it is generally preferable that the reaction is carried out in the presence of a radical polymerization inhibitor such as hydroquinone. The method for producing the vinyl compound polymer described above is as follows:
There is no particular limitation, and any known method may be used, such as radical polymerization, cationic polymerization, or the like. That is, a predetermined vinyl compound is prepared without a solvent, in water, an aqueous solution of an inorganic salt, or in a single or mixed solvent such as an organic solvent such as methanol or ethanol, preferably 0.1 to 4.0N, particularly preferably 0.2N to 2.0N common salt. Polymerization may be carried out by adding a radical polymerization initiator or a cationic polymerization initiator in water. Examples of initiators for radical polymerization include peroxides such as acetyl peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, potassium peroxodisulfate, ammonium peroxodisulfate, t-butyl hydroperoxide, and hydrogen peroxide; Azo compounds such as nitrile, azobis-2-amidinopropane, hydrochloride; furthermore, hydrogen peroxide-ammonia, ethylamine, Fe() salt, etc.; peroxodisulfate-sodium sulfite, sodium bisulfite, triethanolamine,
Redox initiators such as Fe() salt and the like; sodium perchlorate-sodium sulfite; and the like are also preferably used. Alternatively, ionizing radiation may be irradiated. Furthermore, as initiators for cationic polymerization, metal halides such as aluminum chloride, zinc chloride, stannic chloride, titanium chloride, boron trifluoride, and antimony pentachloride; phosphoric acid, sulfuric acid, chlorosulfonic acid, perchloric acid, protonic acids such as; organometallic compounds such as triethylaluminum, etc. are used. Any conditions may be used for the polymerization of the vinyl compound, but generally the polymerization may be carried out at a temperature below the decomposition temperature of the vinyl compound or below the boiling point of the solvent used. In addition, the polymerization time varies depending on the type of catalyst used, polymerization temperature, etc., and cannot be absolutely limited, but generally it is about 5 minutes to 10 hours when using a redox polymerization initiator, and when using a radical polymerization initiator. It is preferable to select from the range of about 3 hours to 3 days. In the composite cation exchange membrane of the present invention, the amount of the above vinyl compound or its polymer present on the surface of the cation exchange membrane varies depending on the type, charge, etc. of the cation exchange membrane, but generally
0.001mg/ cm2 or more and less than 1/2 of the cation exchange membrane layer,
Particularly preferred is 1/3 or less. The cation exchange membrane that is the base of the composite membrane in the present invention is not particularly limited, but generally other monomers that can be copolymerized with a monomer having a cation exchange group or a functional group suitable for introducing a cation exchange group,
It is obtained by polymerizing a copolymerization monomer for forming crosslinks, a plasticizer, a polymerization catalyst, and if necessary a finely powdered thermoplastic polymer substance as a reinforcing material, a base material, etc. by a known method. Examples of the above cation exchange groups include:
Sulfonic acid group, carboxylic acid group, phosphonic acid group, sulfuric acid ester group, phosphoric acid ester group, thiol group,
Examples of monomers with active groups that can form chelate structures with heavy metals and functional groups suitable for introducing ion exchange groups include styrene, styrene sulfonic acid derivatives, vinyl sulfonic acid derivatives,
Acrylic acid ester, maleic anhydride, etc.
Examples of copolymerizable monomers include aromatic vinyl monomers such as chloromethylstyrene, vinyl monomers such as acrylonitrile, and the like. Examples of copolymerizable monomers (crosslinking agents) that form crosslinks include divinylbenzenes, trivinylcyclohexanes, ethylene glycol dimethacrylates, divinylnaphthalene, divinyltoluene, and propylene glycol diacrylates. Furthermore, examples of plasticizers include dioctyl phthalate and dibutyl phthalate, and examples of polymerization catalysts include benzoyl peroxide, azoisobutyronitrile, and dicumyl peroxide. The degree of crosslinking in the cation exchange membrane of the present invention is generally as high as 10 to 50%, preferably 15 to 30%, based on the proportion of crosslinking agent added, in order to achieve good desalination of organic acids in the present invention. extremely effective in achieving this. That is,
If the above degree of crosslinking is less than 10%, the leakage of organic substances will increase due to increased swelling and contraction of the membrane.
This is not preferred in the organic acid desalting treatment of the present invention, and if the degree of crosslinking is 50% or more, the electrical resistance of the membrane increases, which is not preferred. The above-mentioned cation exchange membrane may be in a water-containing state or in an anhydrous state, but is usually used in a water-containing state. Further, the cation exchange group of the cation exchange membrane may be of a hydrogen type or a salt type, and salts, acids, bases, and other substances may be contained in the cation exchange membrane. In the composite membrane of the present invention, the method for making the vinyl compound or the polymer of the vinyl compound exist on at least one surface of the cation exchange membrane is not particularly limited, and any known method can be adopted as is. . The typical method generally used industrially is
For example, the following method is available. For example, the above-mentioned vinyl compound or a polymer of the vinyl compound may be coated or sprayed on one or both sides of the cation exchange membrane as it is or dissolved or dispersed in an appropriate solvent. Alternatively, a method may be adopted in which the cation exchange membrane is immersed in a solution containing a vinyl compound or a polymer of the vinyl compound, and if necessary, excess adhering vinyl compound or polymer of the vinyl compound is removed. . Furthermore, after cation exchange membranes and anion exchange membranes are installed alternately in an electrodialysis tank as required, the vinyl compound or the polymer of the vinyl compound is heated with or without electricity. It is also possible to adopt a means of circulating a solution containing. Furthermore, the means for making the polymer of the vinyl compound exist on at least one surface of the cation exchange membrane includes making the vinyl compound exist on at least one surface of the cation exchange membrane, and then polymerizing the vinyl compound. A means to do so can be suitably adopted. As a means for such polymerization, generally, the vinyl compound can be polymerized by bringing a cation exchange membrane, on which the vinyl compound is present on at least one surface, into contact with a solution containing a polymerization initiator. Depending on the type of polymerization initiator used, a solution containing a vinyl compound and a polymerization initiator may be present on at least one surface of the cation exchange membrane at a low temperature, and the vinyl may be removed by increasing the temperature. It is also possible to employ means for polymerizing the compound. Alternatively, a method may be used in which the vinyl compound is present on both sides of the cation exchange membrane and then only one side is brought into contact with the polymerization initiator.
Incidentally, the polymerization of the vinyl compound described above is preferably carried out under a nitrogen atmosphere in any case. On the other hand, the anion exchange membrane of the present invention has at least 6 to 30 carbon atoms in the anion exchange group present in the surface layer.
An anion exchange membrane to which one or more types of alkyl groups having a chain length of is bonded is used. One alkyl group having a chain length of 6 to 30 carbon atoms is added to the above anion exchange group.
The type of compound (hereinafter referred to as a long-chain alkylating agent) that can be combined with more than one species cannot be unconditionally determined because it is naturally determined by the constituent components of the ion exchange membrane. For example, in the case of vinylpyridine-based anion exchange membranes, long-chain alkyl halides are used, and in the case of haloalkyl group-based anion exchange membranes, long-chain alkylamines and trialkylstibines having at least one long-chain alkyl group are used. , trialkylphosphine, etc. are used. Generally, linear alkylating agents are more effective as these long-chain alkylating agents, but they do not necessarily have to be linear, and branched alkylating agents are also effective to varying degrees. Further, a portion may be substituted with a relatively inert halogen or the like. Such long-chain alkylating agents preferably have 4 to 30 carbon atoms; if the chain has more than 4 carbon atoms, the reactivity will be significantly poor; on the other hand, if the number of carbon atoms is less than 4, In this case, the leakage of the organic matter becomes large in the desalination treatment of the organic matter of the present invention. The reactivity of the alkylating agent varies depending on the degree of crosslinking of the polymer membrane used, but in the case of styrene-divinylbenzene-vinylpyridine-based membranes and styrene-divinylbenzene-haloalkylstyrene-based membranes, the degree of crosslinking of the membrane is high. As the temperature increases, only the surface layer of the membrane will react. Particularly preferred alkylating agents are compounds having a chain length of 8 to 20 carbon atoms;
The particularly effective action of the above alkyl groups seems to be correlated with the micelle formation phenomenon observed in surfactants. That is, as is well known from the past, when the number of carbon atoms exceeds 8, micelles are observed to be formed in the surfactant solution. Therefore, it is possible that intramembrane micelles are formed near the anion exchange group in the present invention as well. Typical manufacturing methods for the anion exchange membrane used in the present invention are as follows: (1) Styrene-divinylbenzene-vinylpyridine is made viscous by adding styrene-butadiene rubber, etc., and a radical polymerization initiator is added to form a polychloride. It is applied to a cloth such as vinyl, then heat-polymerized to form a film, and then alkylated with a long-chain alkyl halide such as dodecyl bromide, followed by a short-chain alkyl halide such as methyl iodide if necessary. How to react with. (2) A radical polymerization initiator is added to a monomer mixture of styrene-divinylbenzene-chloromethylstyrene and fine powder such as polyvinyl chloride, and the same is applied to a cloth-like material, polymerized by heating, and reacts with, for example, dioctylamine. A method of reacting with trioctylamine, etc., if necessary. (3) A method in which fine powder of polyvinyl chloride is heated with dimethyldodecylamine to cause the polyvinyl chloride and tertiary amine to react, and then heated and formed into a film. (4) Other methods include reacting lauryl bromide with a conventionally known anion exchange membrane obtained by reacting dimethylamine with a polymer membrane synthesized mainly of chloromethylstyrene-divinylbenzene-styrene. In addition, after reacting a polymer film having the same halomethyl group with trimethylamine, oxidation, heat treatment, etc.
A method of partially or completely decomposing a class ammonium base to convert it into a tertiary, secondary, or primary amino group and then reacting it with stearyl bromide or the like is adopted. Generally, from the viewpoint of obtaining a membrane with a high fixed ion concentration, a homogeneous ion exchange membrane is more desirable than a heterogeneous ion exchange membrane. The base material of the anion exchange membrane can be anion exchange membranes made by any of the methods proposed in the past, and as long as they have the anion exchange groups specified in the present invention, fixed ions can be used. It becomes a high-performance anion exchange membrane with high concentration. In addition, the amount of long-chain alkylating agent, such as long-chain alkyl halide or long-chain alkylamine, depends on its type, reaction conditions, chain length of alkyl group, reaction activity of halogen and amine, and the shape of the polymer film to be reacted. Although it varies depending on the substance, the type and structure of the polymer, the activity of the reaction site, etc., and the purpose of use of the obtained anion exchange membrane.
As the reaction amount of the long-chain alkylating agent increases, the fixed ion concentration in the membrane increases, and at the same time, the electrical resistance of the ion exchange membrane also increases. Furthermore, in order to increase the Donnan exclusion effect of the anion exchange membrane, it is effective to increase the concentration of fixed ions in the membrane at the membrane-liquid interface in contact with the solution. For this reason, as a result of examining the amount of various long-chain alkylating agents to be reacted, it was found that the alkylating agent is present in at least one of the membrane surface layers, and that the amount is approximately 20% of the total ion exchange capacity of the membrane. % or more of anion exchange groups. Furthermore, if necessary, for example, in the case of an anion exchange membrane containing vinylpyridine as one component, the remaining anion exchange group is a tertiary amino group based on the pyridine group, which can be anionic if used in an acidic atmosphere. It acts as an ion exchange group, but becomes inactive when used in a neutral or alkaline atmosphere. Therefore, a type of alkylating agent such as an alkyl halide that can easily react within a polymer matrix with a short carbon chain length such as methyl iodide, methyl bromide, ethyl iodide, ethyl bromide, dimethyl sulfate, etc. By reacting with the above, a polymer film having quaternary ammonium bases as most of the anion exchange groups can be obtained. In addition, when reacting something like dodecylamine to a polymer film such as chloromethylstyrene-styrene-divinylbenzene, it is necessary to A layer that cannot be completely reacted and has no electrical conductivity, that is, there is no anion exchange group, is formed inside the membrane or on the back side when only one side is reacted. Since such substances cannot actually be used, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, trimethylstibine,
By reacting a compound with a short alkyl chain length such as trimethylphosphine, trimethylarsine, or triethylamine with the chloromethyl group present inside the polymeric membrane, it becomes able to function as an anion exchange membrane. The electrodialysis tank used in the present invention has a basic structure in which the above-specified composite cation exchange membrane and anion exchange membrane are arranged between the anode and the cathode, and the known electrodialysis tank has particular limitations. used without. For example, a three-chamber type in which a specific composite membrane and an anion exchange membrane are each installed between the anode and cathode, a composite membrane and an anion exchange membrane are alternately arranged between the electrodes via a chamber frame, These include a filter press type and a unit cell type, which have a basic structure in which a demineralization chamber and a concentration chamber are formed by both ion exchange membranes and a chamber frame. The number of membranes used in such an electrodialysis tank, the channel spacing (membrane spacing) between the demineralization chamber and the concentration chamber, etc. are appropriately selected depending on the type of organic matter to be treated and the amount to be treated. Additionally, the anion exchange tank of the composite membrane is generally placed in close contact with the organic matter. The method for removing salts from organic substances using the above-mentioned electrodialysis tank of the present invention is to supply the above-mentioned organic substances to the demineralization chamber of the electrodialysis tank, water or electrolyte solution to the concentration chamber, and further supply the cathode and anode electrodes. This is carried out by passing a direct current between the anode and the cathode while supplying an electrode solution made of an electrolyte solution such as saline to the chamber. That is, in the present invention, by applying electricity in the above state, salts in the organic matter supplied to the demineralization chamber, for example, sodium ions (Na + ) and chloride ions (Cl - ) of common salt, pass through the membrane and are concentrated. Since it is discharged into the room, it decreases over time. On the other hand, in the present invention, ions in the organic matter should also be discharged to the concentration side (electrode chamber side) as Na + and Cl - in the salt move, but since the above-mentioned specific ion exchange membrane is used,
These ions account for 1 to 2% at most, and exhibit a phenomenon in which they are extremely difficult to penetrate. In such electrodialysis, the voltage, current density, and treatment time applied to the electrodialysis tank are appropriately selected depending on the concentration of salts to be removed. (Functions and Effects) As explained above, according to the desalination method of the present invention, organic substances including salts can be easily supplied by electrodialysis tanks each having a combination of specific ion exchange membranes. Salts can be removed efficiently with very little leakage.
Although the reason why the present invention exhibits such effects is not necessarily clear, the characteristics of the predetermined composite cation exchange membrane and anion exchange membrane used in the electrodialysis tank of the present invention, respectively, are effective in desalting organic matter. It is recognized that it is working extremely effectively. That is, the composite ion exchange membrane used in the present invention has an extremely dense structure in all layers, and since the vinyl group of the vinyl compound in the anion exchange layer is styrene-based, it is mechanically and chemically strong. Since a vinyl compound or a polymer of a vinyl compound with an opposite charge to the cation exchange group of the cation exchange membrane is more strongly present, less charged cations are selectively permeated from the electrolyte solution containing cations. Further, the property of resisting organic contamination may be imparted by the unique structure of the composite ion exchange membrane used in the present invention. Furthermore, the anion exchange membrane having a long-chain alkyl group used in combination also has good selectivity and resistance to organic contamination due to its unique structure. (Examples) Examples for specifically explaining the present invention will be shown below, but the present invention is not particularly limited to these Examples. In the following Examples and Comparative Examples, the desalination and performance of organic compounds containing salts were evaluated using a multi-chamber electrical system in which the composite ion exchange membrane and anion exchange membrane of the sample were arranged alternately between the anode and cathode and tightened. The test was carried out using a dialysis tank (effective membrane area 2 dm 2 ). Moreover, "parts" indicate parts by weight. Example 1 Composite cation exchange membrane A 100 parts of styrene, 30 parts of divinylbenzene with a purity of about 80%, 10 parts of chloromethylstyrene, 20 parts of dioctyl hetalate, and 50 parts of polyvinyl chloride fine powder mixed with 3 parts of benzoyl peroxide. The resulting paste mixture was applied to a polyvinyl chloride cloth, degassed, and both sides covered with cellophane.
Polymerization was carried out by heating at ℃ for 4 hours to obtain a crosslinked polymer film.
This was immersed in a 1:1 mixture of chlorosulfonic acid and sulfuric acid at 40°C for 60 minutes to obtain a cation exchange membrane. Note that the degree of crosslinking of the cation exchange membrane is 25%. Next, 0.1 mol of N,N,N',N',N''-pentamethyliminobispropylamine and 0.3 mol of chloromethylstyrene were added to 200 ml of methanol at room temperature.
The reaction was carried out for 48 hours to obtain a compound having three quaternary ammonium groups and three vinylbenzine groups. The above cation exchange membrane was immersed in a 1.0N-NaCl solution containing 2000 ppm of this compound at 40°C for 2 hours, and then 1500 ppm each of potassium persulfate and sodium sulfite were added as polymerization initiators under a nitrogen atmosphere.
The liquid was stirred vigorously. After 10 hours, the composite ion exchange membrane (A) was taken out. Anion Exchange Membrane A A paste mixture consisting of 160 parts of 4-vinylpyridine, 10 parts of styrene, 15 parts of divinylbenzene with a purity of about 55%, 25 parts of dioctyl phthalate, 100 parts of polyvinyl chloride fine powder, and 3 parts of benzoyl peroxide. The mixture was applied to a plain woven polyvinyl chloride cloth, both sides of which were covered with polyvinyl alcohol sheets, and polymerized by heating at 90° C. for 4 hours to obtain a polymer film. This membrane was left immersed in dodecyl bromide and n-heptane at 45°C for 2 months. Next, it was taken out and thoroughly washed in n-heptane, and then further washed with methanol to obtain an anion exchange membrane (A). Combined cation exchange membrane A and anion exchange membrane A are assembled into an electrodialysis tank, and sutucarose is placed in the desalination chamber.
An aqueous solution containing 1 mol/ml of salt and 0.3 mol/ml of common salt was supplied, water was supplied to the concentration chamber, and dialysis was performed by passing current at a current density of 1 A/dm 2 . As a result, the desalination rate was 98% and the sutucarose leak rate was 2%. Comparative Example 1 Example 1 except that a cation exchange membrane in which a cation exchange group was simply introduced into the crosslinked polymer membrane obtained in Example 1 and Neocepta "AM" manufactured by Tokuyama Soda as an anion exchange membrane were used. I did the same thing. As a result, the salt removal rate was 89% and the leakage rate was 35%. Example 2 and Comparative Example 2 Sutucarose 1 mol/ and salt 0.3 mol/
and sodium dodecylbenzenesulfonate
Example 1 by supplying an aqueous solution containing 0.1 mol/
Electrodialysis was performed in the same manner. The results are shown in Table 1.

【表】 実施例3および比較例3 脱塩室にビタミンB1mol/および食塩
0.5mol/を含む水溶液を供給した以外は実施
例2と同様に行つた。その結果を第2表に示す。
[Table] Example 3 and Comparative Example 3 1 mol of vitamin B/and salt in the desalination room
The same procedure as in Example 2 was carried out except that an aqueous solution containing 0.5 mol/l was supplied. The results are shown in Table 2.

【表】 実施例 4 複合陽イオン交換膜B スチレン100部、純度約55%のジビニルベンゼ
ン50部、クロルメチルスチレン10部、アクリロニ
トリル20部、ジブチルフタレート20部、アクリロ
ニトリル−ブタジエンゴム20部、ポリ塩化ビニル
微粉末10部およびベンゾイルパーオキサイド3部
を混合して得たペースト状混合物をポリ塩化ビニ
ル製の布に塗布し、脱気し、両面をポリエステル
フイルムでおおい、80℃で7時間加熱重合し高分
子膜状物を得た。これをクロルスルホン酸と硫酸
の1:1の混合物中に40℃で60分間浸漬して陽イ
オン交換膜を得た。なお、陽イオン交換膜の架橋
度は30%である。 次に、ジメチルアリールアミンを重合して平均
分子量1000の3級ポリアミン8.5g(0.1mol)を
200mlのメタノールへ溶解させ、クロルメチルス
チレン15.3g(0.1mol)を加え、40℃で3日間反
応させ、第3級ポリアミンを第4級化すると共に
10コのビニルベンジル基を導入した。 このものの3000ppmを含む0.5規定の硫酸ソー
ダ水溶液中へ、前記陽イオン交換膜を50℃で6時
間浸漬し、次いで、重合開始剤としてアゾビス−
2−アミノジプロパン塩酸塩を3000ppm添加し、
15時間重合し本発明の複合イオン交換膜(B)を得
た。 陰イオン交換膜B クロルメチルスチレン160部、純度約55%のジ
ビニルベンゼン40部、アクリロニトリルゴム10部
およびベンゾイルパーオキサイド6部を加え均一
に混合溶解して後、これをポリ塩化ビニル製の平
織布に塗布脱気し、両面をポリビニルアルコール
製のシートでおおい、オートクレーブ中で90℃、
8時間加熱して重合せしめ高分子膜状物とした。 これをジオクチルアミン(100%)と60℃で24
時間反応させたのちに、メタノールで充分洗浄
し、陰イオン交換膜(B)を得た。 複合イオン交換膜Bおよび陰イオン交換膜Bを
用いた電気透析槽において、実施例1と同条件で
透析をした。また、比較に使用した膜は比較例1
と同じ膜を用いた。結果を第3表に示す。
[Table] Example 4 Composite cation exchange membrane B 100 parts of styrene, 50 parts of divinylbenzene with a purity of about 55%, 10 parts of chloromethylstyrene, 20 parts of acrylonitrile, 20 parts of dibutyl phthalate, 20 parts of acrylonitrile-butadiene rubber, polychloride A paste mixture obtained by mixing 10 parts of vinyl fine powder and 3 parts of benzoyl peroxide was applied to a polyvinyl chloride cloth, degassed, covered with polyester film on both sides, and polymerized by heating at 80°C for 7 hours. A polymer membrane was obtained. This was immersed in a 1:1 mixture of chlorosulfonic acid and sulfuric acid at 40°C for 60 minutes to obtain a cation exchange membrane. Note that the degree of crosslinking of the cation exchange membrane is 30%. Next, dimethylarylamine was polymerized to obtain 8.5g (0.1mol) of tertiary polyamine with an average molecular weight of 1000.
Dissolve in 200ml of methanol, add 15.3g (0.1mol) of chloromethylstyrene, and react at 40℃ for 3 days to quaternize the tertiary polyamine and
Ten vinylbenzyl groups were introduced. The cation exchange membrane was immersed in a 0.5 N aqueous sodium sulfate solution containing 3000 ppm of this substance at 50°C for 6 hours, and then azobis-
Add 3000 ppm of 2-aminodipropane hydrochloride,
Polymerization was carried out for 15 hours to obtain a composite ion exchange membrane (B) of the present invention. Anion exchange membrane B: Add 160 parts of chloromethylstyrene, 40 parts of divinylbenzene with a purity of about 55%, 10 parts of acrylonitrile rubber, and 6 parts of benzoyl peroxide, mix and dissolve uniformly, and then add this to a plain-woven polyvinyl chloride membrane. Apply to cloth, deaerate, cover both sides with polyvinyl alcohol sheets, and place in an autoclave at 90℃.
The mixture was heated for 8 hours to polymerize and form a polymer film. This was combined with dioctylamine (100%) at 60°C for 24 min.
After reacting for a period of time, the membrane was thoroughly washed with methanol to obtain an anion exchange membrane (B). Dialysis was carried out under the same conditions as in Example 1 in an electrodialysis tank using composite ion exchange membrane B and anion exchange membrane B. In addition, the membrane used for comparison was Comparative Example 1.
The same membrane was used. The results are shown in Table 3.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 少なくとも片面に第四級アンモニウム塩基類
とビニルベンジル基とを有するビニル化合物の重
合体よりなる陰イオン交換層を有する複合陽イオ
ン交換膜と炭素数4〜30のアルキル基の1種以上
が結合した陰イオン交換基を有する陰イオン交換
膜とを電極間に交互に配列して構成した電気透析
槽を用いて、その脱塩室に塩類を含む有機物を供
給して電気透析することを特徴とする有機物の脱
塩方法。
1 A composite cation exchange membrane having an anion exchange layer made of a polymer of a vinyl compound having a quaternary ammonium base and a vinylbenzyl group on at least one side is bonded to one or more types of alkyl groups having 4 to 30 carbon atoms. The method is characterized in that an electrodialysis tank is constructed by alternately arranging anion exchange membranes having anion exchange groups between electrodes, and an organic substance containing salts is supplied to the desalting chamber for electrodialysis. A method for desalinating organic matter.
JP61219713A 1986-09-19 1986-09-19 Organic matter desalination method Granted JPS6377504A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61219713A JPS6377504A (en) 1986-09-19 1986-09-19 Organic matter desalination method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61219713A JPS6377504A (en) 1986-09-19 1986-09-19 Organic matter desalination method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6377504A JPS6377504A (en) 1988-04-07
JPH0457370B2 true JPH0457370B2 (en) 1992-09-11

Family

ID=16739802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61219713A Granted JPS6377504A (en) 1986-09-19 1986-09-19 Organic matter desalination method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6377504A (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102449042B (en) 2009-03-25 2015-09-16 可乐丽股份有限公司 Anion-exchange membrane and manufacture method thereof
JP6053514B2 (en) * 2012-12-28 2016-12-27 株式会社クラレ Method for desalting organic matter

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS558838A (en) * 1978-07-06 1980-01-22 Tokuyama Soda Co Ltd Improved cation-exchange membrane
JPS5578021A (en) * 1978-12-06 1980-06-12 Tokuyama Soda Co Ltd Anion exchange membrane

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6377504A (en) 1988-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9321047B2 (en) Anion exchange membrane and method for producing same
US3654125A (en) Apparatus for electrodialysis of electrolytes employing bilaminar ion exchange membranes
Sata Studies on ion exchange membranes with permselectivity for specific ions in electrodialysis
US5503729A (en) Electrodialysis including filled cell electrodialysis (electrodeionization)
US7544278B2 (en) Ion exchange membranes, methods and processes for production thereof and uses in specific applications
JP7361174B1 (en) Efficient method for producing iodine component-containing aqueous solution using anion exchange membrane
US5203982A (en) Cation exchange membranes
EP0330772B1 (en) Method of double decomposition of neutral salt
Chapiro et al. Synthesis of permselective membranes by radiation induced grafting of hydrophilic monomers into poly (tetrafluoroethylene) films
JPH0457370B2 (en)
JP4685714B2 (en) Ion exchange mixture and process for producing the same
JPS6324565A (en) Diaphragm for redox flow cell
JPH0749098B2 (en) Desalination method of organic matter
JP3993068B2 (en) Production method of ion exchange membrane
Gubari et al. Diffusion and Osmotic Permeability of Ion Exchange Membrane MK-40 Using Sodium Chloride Solution.
JPH0633475B2 (en) Method for metathesis of neutral salt
JP4431710B2 (en) ION CONDUCTIVE SPACER, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, ELECTRIC DESALTING DEVICE
JPS63270505A (en) Separation method
JPH07165692A (en) Production of aqueous substantially salt-free bisaminooxyalkane solution
JP2000093976A (en) Pure water production method and pure water production equipment
JPS582970B2 (en) Youion Koukan Makunoseizouhouhou
SATA et al. Preparation and properties of anion exchange membranes with various pyridinium groups as anion exchange groups
JPS62205135A (en) Modified cation exchange membrane
JPS6115885B2 (en)
KR20260064712A (en) Method of operating an electrodialysis device equipped with a hydrocarbon-based anion exchange membrane having ion-selective permeability characteristics

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees