JPH0464729B2 - - Google Patents

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JPH0464729B2
JPH0464729B2 JP60278001A JP27800185A JPH0464729B2 JP H0464729 B2 JPH0464729 B2 JP H0464729B2 JP 60278001 A JP60278001 A JP 60278001A JP 27800185 A JP27800185 A JP 27800185A JP H0464729 B2 JPH0464729 B2 JP H0464729B2
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JP
Japan
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group
separation
film
membrane
polymer
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JP60278001A
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JPS62140603A (ja
Inventor
Yoshinari Fusaoka
Emi Imazu
Norio Kawabe
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Publication of JPH0464729B2 publication Critical patent/JPH0464729B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/44Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in a single one of groups B01D71/26-B01D71/42

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

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は新規な液体分離膜に関するものであ
る。さらに詳しくは混合液体の分離膜に関する。
[従来技術とその問題点] 従来から、混合液体の分離に関しては、蒸溜が
一般的に用いられている。しかし、蒸溜は大量の
エネルギーを必要とするうえ、共沸混合物、沸点
の近いもの、熱に対して不安定な物質の分離など
が困難であるという問題点があつた。これに対し
て近年、膜による分離法が研究、開発されており
省エネルギーの分離方法として今度の発展が期待
されている。
膜による分離方法はその分離因子、分子操作に
よつて浸透気化法、逆浸透法、透析法などがあ
り、逆浸透法、透析法は海水、かん水の淡水化、
超純水の製造、廃液の処理など水処理の分野や食
品工業、医療などの分野ですでに実用化されてい
るものもある。膜による分離法の中で浸透気化法
は、膜を隔てて片側に被分離混合液を置き、もう
一方を減圧にするか混合液成分に対して不活性な
ガスを流すことによつて混合液のうち、一成分を
選択的に透過させる方法である。この分離法は浸
透圧の影響を受けることがなく、広い濃度範囲の
混合溶液の分離が可能な方法としてその利用範囲
は広い。
浸透気化法による液体分離は特開昭59−203610
号公報、同59−203607号公報、同59−203602号公
報、同59−4402号公報にスルホン化したエチレン
系共重合体、同58−84005号公報、同58−89901号
公報などに酸型官能基を持つ含フツ素重合体をそ
れぞれ用いて行なつている。
しかし、浸透気化法がいまだ実用化に至つてい
ないのは、膜の分離係数、透過流速、製膜性に問
題があつたためである。
一方、液体混合物の分離は工業的に意味が大き
く、特に水−エタノールの分離は石油代替エネル
ギー源としてバイオマスから得られるエタノール
の濃縮という点で注目されている。
本発明者らは、種々の素材を用いて鋭意研究し
た結果、特定のシリル基を有する置換アセチレン
ポリマーからなる分離膜が液体分離において優れ
た性能を有することを見い出してして本発明に至
つたものである。
[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するため本発明は下記の構成か
らなる。
「一般式 [式中R1は水素原子、ハロゲン原子、アルキル
基、アルケニル基、あるいはアルキニル基であ
り、R2、R3は芳香族、置換芳香族、アルキル基、
アルケニル基、芳香族置換アルキル基、R4(ここでmは1〜6の整数、nは1〜6の整数で
あるが、m=1、n=1およびm=2、n=1の
場合を除く)であり、これらのR1〜R4の少なく
とも1つにおいて少なくとも1つの水素がハロゲ
ン原子で置換されている]を繰返し単位として含
むポリマーを主成分としてなる液体分離膜。」 本発明において一般式()において、R1
アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基と
してメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オク
チル基、ノニル基、デシル基、アリル基、ブテニ
ル基、ペンテニル基、アセチレン基などがあげら
れる。
R2、R3の芳香族としてフエニル基、ナフチル
基など、置換芳香族としてメチルフエニル基、ジ
メチルフエニル基、トリメチルフエニルなど、ま
たアルキル基、アルケニル基としてメチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘ
キシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、
デシル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基
など香族置換アルキル基としてベンジル基、フエ
ニルエチル基、フエニルプロピル基、フエニルブ
チル基、フエニルペンチル基、フエニルヘキシル
基などがあげられる。
R4の、−[(CH2)m−Si(CH32]n−CH3(こ
こでmは1〜6の整数、nは1〜6の整数である
が、m=1、n=1およびm=2、n=1の場合
を除く)で表わされる置換基としてトリメチルシ
リルプロピル基、トリメチルシリルメチルジメチ
ルシリルメチル基、トリメチルシリルヘキシル
基、トリメチルシリルエチルジメチルシリルエチ
ル基などがあげられる。さらに、これらの置換基
の少なくとも1つの水素がハロゲン原子に置換さ
れたものとしてはフルオロメチル基、ジフルオロ
メチル基、トリフルオロメチル基、クロロメチル
基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、ブ
ロモメチル基、ジブロモメチル基、トリブロモメ
チル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル
基、トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル
基、クロロエチル基、ブロモエチル基、フルオロ
プロピル基、ジフルオロプロピル基、トリフルオ
ロプロピル基、テトラフルオロプロピル基、ペン
タフルオロプロピル基、ヘキサフルオロプロピル
基、パーフルオロプロピル基、クロロプロピル
基、ブロモプロピル基、フルオロブチル基、トリ
フルオロブチル基、パーフルオロブチル基、クロ
ロブチル基、ブロモブチル基、フルオロヘキシル
基、トリフルオロヘキシル基、ヘプタフルオロヘ
キシル基、パーフルオロヘキシル基、クロロヘキ
シル基、ブロモヘキシル基、フルオロオクチル
基、トリフルオロオクチル基、ヘプタフルオロオ
クチル基、トリデカフルオロオクチル基、パーフ
ルオロオクチル基、クロロオクチル基、ブロモオ
クチル基、フルオロフエニル基、ジフルオロフエ
ニル基、トリフルオロフエニル基、パーフルオロ
フエニル基、クロロフエニル基、ブロモフエニル
基、トリフルオロメチルフエニル基、クロロメチ
ルフエニル基、ブロモメチルフエニル基などがあ
げられる。
さらに、本発明のポリマーは上記の置換基を持
つホモポリマーまたは共重合体であり、これらの
ポリマーを単独であるいは互いにブレンドして用
いることができる。あるいは、本発明をそこなわ
ない範囲において上記繰り返し単位に他のモノマ
ーを共重合させたり、あるいは他のポリマーをブ
レンドしてもかまわない。
本発明におけるポリマーを得る方法としては、
特公昭51−37312号公報、同52−20511号公報、同
54−43037号公報、同55−23565号公報、同55−
30722号公報、特開昭57−31911号公報、同57−
36106号公報、同58−32608号公報、同59−78218
号公報、同59−197410号公報などに示される方法
があげられる。具体的には、それぞれの置換アセ
チレンモノマーを、ダングステン系、モリブデン
系、タンタル系、ニオブ系の触媒を用いて、また
必要に応じてスズ、ケイ素、ビスマス、アルミニ
ウムなどの有機金属化合物を共触媒として用い
て、炭化水素、ハロゲン化炭化水素を溶媒として
重合して得られる。
本発明に用いるこれらのポリマーの分子量は、
GPC(ゲル・パーミエーシヨン・クロマトグラフ
イー)によるポリスチレン換算の数平均分子量で
1万以上、好ましくは1万〜500万、特に2万〜
100万である。数平均分子量が1万より小さいと
製膜性が悪い。
本発明に用いるポリマーは一般に溶媒に溶解
し、例えばガラス板、テフロン板などの適当な表
面上に流延した後、溶媒を揮発することによりフ
イルム状態とし、任意の手段で剥離させて膜を得
ることができる。あるいは、一般に逆浸透膜など
の非対称膜を得る方法に従つて、溶媒の揮発を途
中でやめて、適当な凝固媒体中で凝固させて非対
称膜として得ることもできる。あるいは、ポリマ
ーの分解点以下で加熱プレスとして膜を得ること
もできる。又、これらのポリマーの希薄溶液を多
孔性支持体上に超薄膜を形成させ、複合膜として
使用することもできる。また、これらのポリマー
の希薄溶液を多孔性支持体上に直接塗布し溶媒を
蒸発して、多孔性支持体上に超薄膜を形成させ、
複合膜として使用することもできる。また、これ
らのポリマーの溶液を溶媒と相溶性のない適当な
溶媒(例えば水など)の上に延展せしめ、溶媒を
蒸発して得られた超薄膜を多孔性支持体状に積層
し、複合膜として使用することもできる。
このようにして得られた膜の膜厚は10Åから1
mmの値であり、均質膜としては、0.1μm〜500μ
m、非対称膜としては0.1μm〜50μm、さらに複
合膜の超薄膜として10Å〜100μm、使用するこ
とができる。
また、本発明に係わるポリマーの溶液を得るた
めに使用される有機溶媒は、これらのポリマーあ
るいはブレンド物をよく溶解し、製膜時に蒸発し
やすいものであればいかなるものでもよく、例え
ばベンゼン、トルエン、シクロヘキサン、n−ヘ
キサンなどの炭化水素系溶剤、テトラヒドロフラ
ンなどの含酸素炭化水素系溶剤、クロロホルム、
ジクロロメタン、四塩化炭素1,1,2−トリク
ロロ−1,2,2トリフルオロエタンなどのハロ
ゲン化炭化水素系溶剤などが良好に用いられる。
このようにして得られた膜は、平膜としてスパ
イラル型、プレートアンドフレーム型、チユーブ
ラー型などの液体分離膜装置に組み込むことがで
きる。また、膜を中空糸状あるいは複合中空糸状
にして使用することもできる。しかし、本発明は
これらの膜の形状に左右されるものではない。
本発明における被分離液体混合物は水溶性有機
物と水の混合液体、有機液体と有機液体の混合液
体であり、水溶性有機物とは、メタノール、エタ
ノール、n−プロパール、i−プロパールなどの
水溶性アルコール、およびエチルエーテル、テト
ラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、
およびアセトン、メチルエチルケトンなどの水溶
性ケトン類、および酢酸などの水溶性カルボン酸
類などであり、有機液体と有機液体の混合液体と
は、メタノール/酢酸メチル、メタノール/酢酸
エチル、エタノール/酢酸エチルなどである。こ
の中でも特に水溶性有機物と水の混合液体の分離
に対して効果がある。
[実施例] 以下に実施例によつて本発明の詳細を説明する
が、この中で分離係数αおよび透過流速Qは次の
式で計算できるものである。
αA B=(C1/C2)/(C′1/C′2) C1:透過液中のA成分の濃度(%) C2:透過液中のB成分の濃度(%) C′1:透過液中のA成分の濃度(%) C′2:透過液中のB成分の濃度(%) Q=W/A W:1時間当りの透過量(Kg/hr) A:膜面積(m2) 参考例 1 1−トリフルオロメチルジメチルシリルプロピ
ルジメチルシリル−1−プロピンの1Mトルエン
溶液に五塩化タンタル0.2mmolとテトラフエニ
ルスズ0.2mmolを加え80℃で24時間反応した。
反応停止後沈殿したゲル状ポリマーをトルエンに
溶解し、メタノールで再沈して白色のポリマーを
得た。
参考例 2 1−トリフルオロメチルジメチルシリルヘキシ
ルジメチルシリル−1−プロピンの1Mトルエン
溶液に五塩化タンタル0.2mmolとテトラフエニ
ルスズ0.2mmolを加え80℃で24時間反応した。
反応停止後沈殿したゲル状ポリマーをトルエンに
溶解し、メタノールで再沈して白色のポリマーを
得た。
参考例 3 1−トリフルオロメチルジメチルシリルメチル
ジメチルシリルメチルジメチルシリル−1−プロ
ピンの1Mトルエン溶液に五塩化タンタル0.2m
molとテトラフエニルスズ0.2mmolを加え80℃で
24時間反応した。反応停止後沈殿したゲル状ポリ
マーをトルエンに溶解し、メタノールで再沈して
白色のポリマーを得た。
参考例 4 1−トリメチルシリル−1−プロピンの1Mト
ルエン溶液に五塩化タンタル0.2mmolとテトラ
フエニルスズ0.2mmolを加え80℃で24時間反応
した。反応停止後沈殿したゲル状ポリマーをトル
エンに溶解し、メタノールで再沈して白色のポリ
マーを得た。
実施例 1 参考例1で得られたポリ(1−トリフルオロメ
チルジメチルシリルプロピルジメチルシリル−1
−プロピン)の3%シクロヘキサン溶液を調製し
た。得られた溶液をガラス板上に800μmの厚さ
でキヤストし、空気中、室温で溶媒を蒸発して乾
燥した。製膜性は良好であり、膜厚18.5μmの丈
夫なフイルムが得られた。
このフイルムを用いて濃度5wt%のエタノール
を供給液として、60℃、透過側圧力2〜20mmHg、
供給液側圧力1気圧で浸透気化法による分離を行
なつたところ分離係数αH2O EtOH=3.08、Q=0.069
(Kg・m-2・h-1)であつた。
実施例 2 参考例2で得られたポリ(1−トリフルオロメ
チルジメチルシリルヘキシルジメチルシリル−1
−プロピン)の3%シクロヘキサン溶液を調製し
た。得られた溶液をガラス板上に800μmの厚さ
でキヤストし、空気中、室温で溶媒を蒸発して乾
燥した。製膜性は良好であり、膜厚21.3μmの丈
夫なフイルムが得られた。
このフイルムを用いて濃度5wt%のエタノール
を供給液として、60℃、透過側圧力2〜20mmHg、
供給液側圧力1気圧で浸透気化法による分離を行
なつたところ分離係数αH2O EtOH=3.58、Q=0.087
(Kg・m-2・h-1)であつた。
実施例 3 参考例3で得られたポリ(1−トリフルオロメ
チルジメチルシリルメチルジメチルシリルメチル
ジメチルシリル−1−プロピン)の3%シクロヘ
キサン溶液を調製した。得られた溶液をガラス板
上に800μmの厚さでキヤストし、空気中、室温
で溶媒を蒸発して乾燥した。製膜性は良好であ
り、膜厚17.5μmの丈夫なフイルムが得られた。
このフイルムを用いて濃度5wt%のエタノール
を供給液として、60℃、透過側圧力2〜20mmHg、
供給液側圧力1気圧で浸透気化法による分離を行
なつたところ分離係数αH2O EtOH=2.38、Q=0.076
(Kg・m-2・h-1)であつた。
実施例 4 参考例1で得られたポリ(1−トリフルオロメ
チルジメチルシリルプロピルジメチルシリル−1
−プロピン)の3%1,1,2−トリクロロ−
1,2,2−トリフルオロエタン溶液を調製し
た。得られた溶液をガラス板上に800μmの厚さ
でキヤストし、空気中、室温で溶媒を蒸発して乾
燥した。製膜性は良好であり、膜厚24.2μmの丈
夫なフイルムが得られた。
このフイルムを用いて濃度5wt%のエタノール
を供給液として、60℃、透過側圧力2〜20mmHg、
供給液側圧力1気圧で浸透気化法による分離を行
なつたところ分離係数αH2O EtOH=3.48、Q=0.077
(Kg・m-2・h-1)であつた。
比較例 1 参考例4で得られたポリ(1−トリメチルシリ
ル−1−プロピン)の3%1,1,2−トリクロ
ロ−1,2,2−トリフルオロエタン溶液を調製
した。ポリマーは充分に溶解せず溶液中にゲルが
存在した。得られた溶液をガラス板上に800μm
の厚さでキヤストし、空気中、室温で溶媒を蒸発
して乾燥した。平均膜厚18.5μmのフイルムが得
られたが膜厚の大小が大きく表面は凹凸が大きく
なつていた。さらに膜厚の薄い部分は非常に破れ
易く膜性能の評価はできなかつた。
[発明の効果] 本発明は上記構成であるので、下記の特別な効
果を有する。
(1) 分離係数が高い。
(2) 透過流速が大きい。
(3) 製膜性が良好である。
(4) 溶媒キヤストがしやすい。
(5) 膜の形態を様々にできる。複合膜化しやす
い。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 [式中R1は水素原子、ハロゲン原子、アルキル
    基、アルケニル基、あるいはアルキニル基であ
    り、R2、R3は芳香族、置換芳香族、アルキル基、
    アルケニル基、芳香族置換アルキル基、R4(ここでmは1〜6の整数、nは1〜6の整数で
    あるが、m=1、n=1およびm=2、n=1の
    場合を除く)であり、これらのR1〜R4の少なく
    とも1つにおいて少なくとも1つの水素がハロゲ
    ン原子で置換されている]を繰返し単位として含
    むポリマーを主成分としてなる液体分離膜。
JP60278001A 1985-12-12 1985-12-12 液体分離膜 Granted JPS62140603A (ja)

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