JPH05192551A - 耐溶剤性複合膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来分離が困難であった混合物中の溶質を
有効成分の活性を損なうことなく、効果的に分離するた
めの、有機溶剤に溶解せず、さらに該有機溶剤および該
有機溶剤と水との混合物中で、膨潤率１０％以下で、か
つ、広範囲な分子量分離能を有する耐溶剤性複合膜を提
供する。 【構成】 耐溶剤性多孔性支持膜上に支持された、厚
さ５ミクロン以下の架橋層から成り、該架橋層が酸化ポ
リフェニレン型ポリマーおよびポリスルホン型ポリマー
から選ばれる少なくとも一種のポリマー及び、ハロアル
キル化酸化ポリフェニレン型モノマーから誘導される少
なくとも一種のポリマー含み、さらに、アンモニア；脂
肪族、脂肪環化合物、芳香環含有脂肪族および芳香族ア
ミンのモノアミンおよびポリアミン：ヒドロキシルアミ
ンおよび置換ヒドロキシルアミン；並びにヒドラジンお
よび置換ヒドラジンから成る群から選ばれる少なくとも
一種の架橋反応物との反応により架橋されていることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に液体流の処理、具
体的には溶質の精製および濃縮、特に、これに限定され
ないが、有機溶剤の混合物、水と有機溶剤の混合物を含
む有機溶媒に溶解されている生物学的に活性な物質の精
製および濃縮に特に利用される、耐溶剤性複合膜に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】複合膜は、気体混合物、蒸気、およびそ
れらの水溶液もしくは有機溶媒溶液から種々の物質を分
離するためのものとして知られている。種々の成分の分
離は、通常、膜に選別機構を付与することによる。該機
構は、膜面における有る種の特定物質の優先的な吸着ま
たは溶解を高め、その後供与面から透過面への優先的膜
通過移動を行うものである。特定の溶媒の膜通過移動
は、膜の一方から反対側に作られた駆動力、特に電気化
学ポテンシャルによるものである。そのような駆動力
は、一般に、電気ポテンシャル、圧力の相違、濃度の相
違および／または単一もしくは組み合わされた他の駆動
力の形をとる。

【０００３】本発明は、主として、膜の一方から反対側
に作られた圧力の相違、特に圧力推進プロセス、 例えば
精密濾過、限外濾過、ナノフィルタレーションおよび逆
浸透であるが、他の駆動力、例えば濃度勾配および電気
的推進力の利用を除外するものではない。本発明の膜に
よって行われる液体流の処理、特にそのような流体中に
存在する溶解成分の分離において、大気圧以上の圧力を
用い、それによって有機溶媒およびある種の溶質の輸送
を惹起し、一方他の溶解溶質を保持しておくことが好ま
しい。

【０００４】本発明の耐溶剤性膜によって処理され得る
流体は以下のものである。 (i) 潤滑油。特に分子量が３００から２０００ダルト
ンの範囲の低分子量成分で、強い有機溶剤、例えばＮＭ
Ｐ、フェノール、ＭＥＫ、ＭＩＢＫ、トルエンおよびそ
れらの混合物に溶解されたものである。それらの分離に
は、特定したような溶剤に安定で、さらに溶解した低分
子量油を十分な程度、例えば７０−９５％の間で保持す
る、耐溶剤性膜が利用できることが必要である。 (ii) 有機溶剤に溶解された触媒。有機金属複合体から
成るいくつかの触媒は、有機媒体中の重合反応の触媒に
よる増強を行うために工業的に使用されている。これら
の触媒は非常に高価で、反応混合物からのそれらの回収
には、非常に大きな関心が寄せられている。触媒の分子
量は、２００−３００ダルトンから２０００−３０００
ダルトンまで変化し得る。 (iii) 強い有機溶剤、例えばＭＥＫ、酢酸ブチルおよ
び／または他の強い溶剤の単体または混合物中に溶解し
た塗装廃液中の低分子オリゴマー。 (iv) 生物学的に活性な成分。例えば抗生物質およびペ
プチドで、これらは、しばしば有機溶剤媒体または水と
そのような媒体との混合物中で調製され、さらに精製さ
れる。このような成分を濃縮および精製するために必要
な手段は、しばしば時間と経費を要し、その上処理中に
おける、そのような成分の分解および活性の損失を防ぐ
ために細心の注意をもって行わなければならない。沸点
の高い溶剤、例えばジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、
ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、ジメチルスルホキ
シド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）の
使用は、この点において特に困難がある。

【発明が解決しようとする課題】

【０００５】前記の如く、本発明の目的は、従来分離が
困難であった混合物中の溶質を有効成分の活性を損なう
ことなく、効果的に分離するための、有機溶剤に溶解せ
ず、さらに該有機溶剤および該有機溶剤と水との混合物
中で、膨潤率１０％以下で、かつ、広範囲な分子量分離
能を有する耐溶剤性複合膜を提供することにある。本発
明は、厚さ５ミクロン以下、好ましくは、１ミクロン以
下の架橋層から成り、該層が、酸化ポリフェニレン型ポ
リマーおよびポリスルホン型ポリマーから選ばれる、少
なくとも一種のポリマーを含む耐溶剤性複合膜を提供す
る。ただしこの場合において、該架橋層は、ハロアルキ
ル化、特にクロロメチル化もしくはブロモメチル化酸化
ポリフェニレン型モノマーから誘導される少なくとも一
種のポリマーを含み、耐溶剤性多孔性支持膜上に支持さ
れていることを条件とする。架橋に使用できる反応物は
下記に記載されている。

【問題を解決するための手段】

【０００６】本発明は、耐溶剤性多孔性の支持膜上に支
持された、厚さ５ミクロン以下の架橋層から成る耐溶剤
性複合膜であって、該架橋層が酸化ポリフェニレン型ポ
リマーおよびポリスルホン型ポリマーから選ばれる少な
くとも一種のポリマー及び、ハロアルキル化酸化ポリフ
ェニレン型モノマーから誘導される少なくとも一種のポ
リマー含み、さらに、アンモニア；脂肪族、脂肪環化合
物、芳香環含有脂肪族および芳香族アミンのモノアミン
およびポリアミン：ヒドロキシルアミンおよび置換ヒド
ロキシルアミン；並びにヒドラジンおよび置換ヒドラジ
ンから成る群から選ばれる少なくとも一種の架橋反応物
との反応により架橋されていることを特徴とする耐溶剤
性複合膜に関する。本発明の耐溶剤性複合膜を作製する
ための適切な耐溶剤性支持膜は、実例としてエチレン性
不飽和ニトリルのコポリマーおよびホモポリマーから選
ばれるポリマー（特にポリアクリロニトリル）から鋳込
み成型される。 ここで、酸化ポリフェニレン型重合層
を架橋するために用いられる架橋剤は、脂肪族アミン、
脂肪環含有アミン、芳香環含有脂肪族アミンおよび芳香
族アミンから選ばれ、これは、モノおよび／またはポリ
一級アミンのようなモノアミンおよび／またはポリアミ
ンでも良い。適切なアミン架橋剤は、例えば米国特許第
４、４６８、５００号、４、４６８、５０１号および
４、４６８、５０２号並びに欧州特許公開公報第０、１
３０、９６３Ａ１号に記載されており、これらすべての
出願明細書の内容は、引用により本明細書に含まれてい
る。 架橋反応は、好ましくは、当該層を塗り、乾燥し
た後実施する。従って、例えば被膜形成された膜は、架
橋剤の溶液（例えば水溶液、層を膨潤させ、それによっ
て反応を促進させるために、場合によっては有機溶剤を
わずかな比率で含む）に浸しても良い。支持膜は、エチ
レン性不飽和カルボニトリルのホモポリマーおよびコポ
リマーから調製されたものに限らず、他の支持膜素材、
例えば本明細書の他の箇所に記載したようなものも使用
できることに留意されるべきである。

【０００７】以下に非常に詳しく説明するように、本発
明の膜は、架橋に続いて、膜の親水性および／または疎
水性特性を付与するために有効な付属基を導入すること
によって修飾することができる。のみならず、架橋層を
イオン的にチャージすることもできる。

【０００８】支持膜は、精密濾過膜および限外濾過膜か
ら選ぶことができ、および／または架橋ポリアクリロニ
トリル、酸化ポリアリレン、ポリアリレンスルホン、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、他のポリオレフィン、テ
トラフルオロポリエチレン、他のパーフルオロポリマ
ー、芳香族ポリイミド、ガラス、セラミック、多孔性金
属および炭素から選ばれる、少なくとも一種の素材を含
むことができる。

【０００９】本発明の耐溶剤性複合膜は、例えば、少な
くとも一種の有機溶剤媒体の元の混合物または水とそれ
との混合物中に存在する、分子量１５００以下の生物学
的に活性な物質から選ばれる少なくとも一種の物質の精
製および／または濃縮に用いることができる。一般に、
この方法は、大気圧以上の加圧下で元の混合物を耐溶剤
性複合膜の一方の表面（供給面という）に載せることか
ら成る。これは、この膜が同時に以下の（ｉ）および
（ｉｉ）の特性を有するという事実によって特徴づけら
れるかもしれない。すなわち（ｉ）元の混合物中に存在
するときは、少なくとも一種の物質の少なくとも一部分
を拒絶し、（ｉｉ）さらに少なくとも一種の媒体の少な
くとも一部分浸透を許容し、ここで、特性（ｉ）および
（ｉｉ）のバランスは、混合物中の少なくとも一種の物
質を、少なくとも一種の媒体の少なくとも一部分と共
に、元の混合物中の濃度よりも高い濃度で供給面に蓄積
させるようなものである。

【００１０】明確に言えば、耐溶剤性複合膜の使用によ
り濃縮および／または精製される元の混合物は、慣用的
な濾過操作によって生物学的に活性な物質が分離される
ような、単なる混合物ではないということは理解されよ
う。この条件下で、該混合物には、溶液、分散液、懸濁
液またはその他の一切のタイプの混合物が含まれる。少
なくとも一種の媒体には、（非制限的実施例により）ジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチル
スルホキシドおよびＮ−メチルピロリドンから選ばれる
高沸点溶剤が含まれる。さらに実例を付け加えれば、該
媒体は、前記に代えてまたは前記に加えて、低または高
沸点溶剤、例えば１から６個の炭素原子を含む脂肪族ア
ルコール、アルキル基に１から６個の炭素原子を有する
酢酸アルキル、４から８個の炭素原子を含む脂肪族エー
テル、３から８個の炭素原子を含む脂肪族ケトン、１か
ら６個の炭素原子を含む脂肪族カルボニトリル、５から
１０個の炭素原子を含む脂肪族炭化水素、ハロゲン炭化
水素および芳香族炭化水素を含むことができる。

【００１１】膜を使用するときには、周期的に精製およ
び／または濃縮されている物質の濃度を供給面でモニタ
ーすることができる。さらに、元の混合物の濃度と比較
して、予定した濃度増加が達成された場合には、モニタ
ーを終了しても良い。

【００１２】本発明の耐溶剤性複合膜を使用して精製ま
たは濃縮される物質は、例えば酵素、ホルモン、蛋白
質、抗体、α−アミノ酸、ジペプチド、トリペプチド、
テトラペプチドおよびより高次のペプチドであっても良
い。典型的なペピチドには、Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｇｌｕ、
Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｇｌｕ−Ａｓｎ、Ｌｙｓ−Ｇｌｕ−Ｇ
ｌｕ−Ａｌａ−Ｇｌｕ、Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ｇｌｕ−Ａｌ
ａ−Ｇｌｕ、ケントシン、タフトシン、Ｇｌｕ−Ｈｉｓ
−Ｇｌｙ アミド、Ｇｌｙ−Ａｒｇ−Ｇｌｙ−Ａｓｐ、
ジプロティン、カソモルフィン、アスパルテーム並びに
前述のいずれかの機能性誘導体、それらの塩、付加化合
物およびその混合物が含まれる。又、本発明の耐溶剤性
複合膜を使用して、例えば、ペニシリン、セファロスポ
リン、テトラサイクリン、エリスロマイシン、クロラム
フェニコール、スルホンアミド系抗菌剤、他の抗菌剤、
ストレプトマイシン、ゲンタマイシン、他のアミノグリ
コシド系抗生物質、他の抗生物質、並びに前述のいずれ
かの機能的な誘導体、その塩、付加化合物およびその混
合物を濃縮および／または精製することができる。本発
明の方法が適用できる単なる例を挙げてみれば、工業的
に製造されているトリメトプリム−スルホメトキサゾー
ル混合物が挙げられよう。

【００１３】既に上記で示したように、本発明の耐溶剤
性複合膜は、生物学的に活性な物質の精製および濃縮以
外に他の目的のために、例えば潤滑油、溶解触媒および
低分子オリゴマーの分離に利用できる。従って、例示す
れば、１：１のＭＥＫ／ＭＩＢＫに溶解された１０−１
５％のパラフィン油の溶液が、２倍の濃度の油を含む流
体と元の濃度のわずか１０％の濃度を含む流体とに分離
できる。

【００１４】本発明の複合膜を調製するために利用でき
る耐溶剤性支持膜は、好ましくは（ただしこれに制限さ
れるものではないが）、エチレン性不飽和カルボニトリ
ルのコポリマーおよびホモポリマーから選ばれるポリマ
ーから作られる。これは、（膜に所望の特性を付与する
ために）重合後処理、例えば以下の工程の少なくとも一
つを含む処理、すなわち架橋、ジアゾニウム塩処理およ
び／またはポリマーによる更なるコーティングに付され
ている。

【００１５】ハロアルキル化（特に例えば、クロロメチ
ル化またはブロモメチル化）酸化ポリフェニレン型モノ
マーから誘導される少なくとも一種のポリマーを含む架
橋層は、例えば、ブロモメチル化酸化２，６−ジメチル
フェニレンポリマー（例えば、メチル基のいくつかが臭
素化によりブロモメチルに変換されている酸化２，６−
ジメチルフェニレンポリマー）を含むか、またはこれか
ら構成されていてもよい。これは、（例えば、ｍ−フェ
ニレンジアミンのようなジアミンで）架橋され、さらに
続いて、特に最終膜の透過率および除去特性に影響を与
えるために、例えば、極性を導入し（例えばイオン
基）、および／または疎水基を導入するために四級化お
よび／またはスルホン化による誘導が行われる。

【００１６】該支持膜は、例えば精密濾過膜および限外
濾過膜から選ぶことができる。より具体的には、支持膜
は、架橋ポリアクリロニトリル、ポリアリレンオキサイ
ド、ポリアリレンスルホン、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、他のポリオレフィン、テトラフルオロポリエチレ
ン、他のパーフルオロポリマー、芳香族ポリイミド、ガ
ラス、セラミックおよび炭素から選ばれる、少なくとも
一種の物質を含むことができる。

【００１７】具体的には、本発明の複合膜を調製するた
めに利用される耐溶剤性膜は、エチレン不飽和カルボニ
トリルのコポリマーおよびホモポリマーから選ばれるポ
リマーから鋳込み成型される多孔性支持膜に、以下の連
続した工程を含む工程により製造される。すなわち： （ａ）多孔性支持膜を架橋する； （ｂ）工程（ａ）の生成物を、酸化ポリフェニレン型ポ
リマーから選ばれる少なくとも一種のポリマーの薄層で
コーティングする。ただし、この薄層は、ハロアルキル
化酸化ポリフェニレン型モノマーから誘導される少なく
とも一種のポリマーを含むことを条件とする； （ｃ）工程（ｂ）で行われたコーティングを、アンモニ
ア、脂肪族、環含有脂肪族、芳香環含有脂肪族および芳
香族モノアミン並びにポリアミンから選ばれる少なくと
も一つの構成物で架橋する。本文において、”アミン”
は、アミン機能が他の機能と結び付いているか否かにか
かわらず、アミン機能を有する化合物を指し、従って、
本明細書中および特許請求の範囲の”アミン”は、ヒド
ロキシルアミン、ヒドラジン並びに置換（例えばアルキ
ル−置換）ヒドロキシルアミンおよびヒドラジンとさら
に慣用的にアミンと考えられている化合物を含むという
ことは理解されよう。さらに、本文中のポリアミンは、
分子中に一つ以上のアミン機能を有する化合物を指すも
のとする。

【００１８】別の具体例では、本発明に従い、ポリアク
リロニトリルから製造される支持膜から成る複合膜が提
供される。該支持膜は、以下の工程から成る連続段階処
理に付される： （１）架橋により該ポリマーを不溶化する。これは、有
機および無機塩基から選ばれる塩基による処理、塩基処
理ポリアクリロニトリル支持膜をその後、例えば約１１
０−１３０℃の範囲内の温度で熱処理による後処理に付
すことから成る； （２）酸化ポリフェニレン型ポリマーおよびポリスルホ
ン型ポリマーから選ばれる少なくとも一種のポリマーの
他に、ハロアルキル化酸化ポリフェニレン型モノマーか
ら誘導された少なくとも一種のポリマーを含む層で不溶
化ポリマーをコーティングする； （３）アンモニア；脂肪族、環含有脂肪族、芳香環含有
脂肪族および芳香族アミンのモノアミン並びにポリアミ
ン；ヒドロキシルアミンおよび置換ヒドロキシルアミ
ン；並びにヒドラジンおよび置換ヒドラジンから成る群
から選ばれる少なくとも一種の構成物と当該層を反応さ
せて架橋する。

【００１９】ハロアルキル化酸化ポリフェニレン型ポリ
マーから誘導された少なくとも一種のポリマーを含む支
持膜および薄層は両方共、有機溶剤、特に強力な溶解力
を有するものの存在下においても有効で、安定な膜とす
るために架橋しなければならないということは、特に留
意されるべきである。これは、溶解力の影響がより少な
い、ガスおよび有機蒸気の分離に主に用いられる既知の
膜と対照的である。さらに、本発明の膜の性能は、用い
られる架橋のタイプによって非常に影響を受けるという
ことがわかっている。従って、異なる架橋剤は、種々の
溶剤組成において、透過率および選択性の両方に影響を
与えることができる。特に、ある種の溶剤または溶剤混
合物において、効果的な分離を行うためには、特定の架
橋剤が他のものより好ましい。

【００２０】最適性能（透過率および除去）は、架橋膜
の溶解度パラメーターを輸送される溶剤の溶解度パラメ
ーターに対して調節することによって達成できる。最適
性能のための架橋膜の溶解度パラメーターに対するこの
調整は、架橋剤を選択することによって、又はそれに代
えて（またはそれに加えて）酸化ポリフェニレン型の薄
層を付加的付属基で修飾することによって実施できる。
この論理に従えば、薄層の基剤ポリマー（これは、ハロ
アルキル化酸化ポリフェニレン型モノマーから誘導され
る少なくとも一種のポリマーを含んでいるが）を、所望
の付属基を付加するために、コーティング工程の前また
は後に反応させるならば、膜の流動性および選択性に十
分に影響を与えることができるということは留意できよ
う。従って、一定の割合の酸化ポリフェニレンポリマー
基剤のハロアルキル置換基を、架橋目的ではなく、膜の
疎水性または親水性付与のために、第二または第三アミ
ンで反応させることができる。詳しくは、この目的のた
めに第二アミン、ジメチルアミンおよびジエチルアミン
を、および／または第三アミン、トリメチルアミン、ト
リエチルアミン、トリブチルアミンおよびトリエタノー
ルアミンを用いることができる。また芳香族ポリマーバ
ックボーンは、鋳込み成型の前または後に、例えばクロ
ロスルホン酸（その後加水分解を行う）で、または硝酸
（その後還元し、所望の場合には形成されたアミン基の
誘導を行う）で反応させることによって修飾することも
できる。工程（ａ）で架橋される最初の多孔性支持膜
は、平均孔径が１から５００ｎｍ、好ましくは１から１
００ｎｍ、最も好ましくは２から２０ｎｍの逆浸透（Ｒ
Ｏ）、限外濾過（ＵＦ）、精密濾過（ＭＦ）膜とするこ
とができる。さらに、十分な高透過率を達成するため
に、最小有孔率は現時点で１０％が好ましい。

【００２１】本明細書中にいうエチレン性不飽和カルボ
ニトリルのコポリマーおよびホモポリマーは、例えばア
クリロニトリル、（Ｃ1-6 −アルキル）アクリロニトリ
ル（例えばメタクリロニトリルおよびヘキシルアクリロ
ニトリル）、アリールアクリロニトリル（例えば、場合
によっては置換されたフェニルアクリロニトリル）、ハ
ロ置換アクリロニトリル（例えば、フルオロアクリルニ
トリル、クロロアクリロニトリルおよびブロモアクリロ
ニトリル）以外に他の置換されたアクリロニトリル（例
えばチオロアクリロニトリル）であっても良い。アクリ
ロニトリルのホモポリマーが現時点では好ましい。

【００２２】コポリマーの場合には、エチレン性不飽和
カルボニトリルによる共重合のための適切なコモノマー
は、例えば疎水性、親水性、極性またはイオン性の基を
含んでいても良い。典型的なコモノマーは、２−１８カ
ルボン酸のビニルエステル（例えば酢酸ビニル）；ビニ
ルピリジン；塩化ビニル；スチレン；アクリル酸および
メタクリル酸並びにそれらと例えばＣ1-4 アルコールと
のエステル；無水マレイン酸；メタクリル酸２−アミノ
エチル；例えばアリルアルコール、アリルおよびメタリ
ルスルホン酸並びにそれらの塩（例えばアルカリ金属
塩）、ハロゲン化アリルおよびメタリル、アリルアミン
並びにｐ−トルエンスルホン酸アリルのようなアリル化
合物である。本明細書中の”コポリマー”なる用語は、
エチレン不飽和ニトリルの一種または二種以上のコモノ
マーとの共重合体を含み、従って、この用語は、実施例
を通して、アクリロニトリル／スチレン／ブタジエン
（ＡＢＳ）、アクリロニトリル／メタクリル酸メチル／
酢酸ビニルおよびアクリロニトリル／メタクリル酸メチ
ル／アリルスルホン酸ナトリウム三重合体並びに四重合
体を含む。コポリマーにおいて、エチレン不飽和カルボ
ニトリルの重量比は、好ましくは全モノマーの少なくと
も２０％、より好ましくは少なくとも５０％、最も好ま
しいのは少なくとも８０％である。

【００２３】最初の多孔性支持膜は、当該技術分野で既
知のいずれの方法によっても鋳込み成型できる（例えば
米国特許第４、９０２、４２２号、同第４、０２９、５
８２号、英国特許公開第２、０００、７２０Ａ号、米国
特許第３、５５６、３０５号、同第３、６１５、０２４
号および同第３、５６７、８１０号参照）。これらの開
示された内容は、すべて本明細書に引用によって取り込
まれている。従って、例えば適切なポリマーは溶剤また
は溶剤混合物（例えばＮＭＰ、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ、ＤＭ
ＡＣ、ヘキサメチルホスホトリアミドおよび／またはジ
オキサン）に溶解できる。これは、膜の形状、並びにそ
の透過率および除去を変更または修飾するために、場合
によって以下の添加剤、すなわち共存溶剤、非溶剤、
塩、他の電解質、界面活性剤の一つまたは二つ以上を含
む。そのような添加剤を非制限的に列挙すれば、アセト
ン、エタノール、メタノール、ギ酸アミド、水、メチル
エチルケトン、リン酸トリエチル、硫酸、塩酸、脂肪酸
および糖由来アルコールの部分エステルの他にそれらの
酸化エチレン付加物、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシ
ルスルホン酸ナトリウム、ＮａＯＨ、ＫＣｌ、ＺｎＣｌ
2 、ＣａＣｌ2 、ＬｉＮＯ3 、ＬｉＣｌ、Ｍｇ（ＣｌＯ
4 ）2 が含まれる。

【００２４】当業者にとって、膜自体は使いやすい、い
ずれの形態、例えば平坦膜、管、細管、中空糸を取るこ
ともでき、また渦巻き状に巻いていても良いことは明白
であろう。

【００２５】本発明の顕著な利点は、本発明が利用され
る感熱性の生物学的に活性な物質の分解または不活化を
避けるために、精製および濃縮操作を外気温で行うこと
ができるということであるのは理解し得よう。

【００２６】本発明の複合膜が、生物学的に活性な物質
の濃縮に用いられる場合、用いられる膜は、問題となっ
ている物質を除去し、溶媒の浸透を許すという事実によ
り、元の混合物中の濃度が増加する。達成可能な濃縮度
は、該溶媒における溶質の飽和点に達し、さらにこの点
を越えることもできる。当業者は、記載された複合膜の
利用目的は生物学的に活性な物質の濃度を高めることで
あるにも拘わらず、より高い出発流動率を与えるため
に、または別に所望の溶質に対して膜の除去を高めるた
めに、元の混合物は希釈することができるということに
気づくであろう。のみならず、濃縮操作の実施中はいつ
でも該混合物は、より高い出発透過率を与えるために、
または別に所望の溶質に対して膜の除去を高めるため
に、さらにまた少なくとも部分的に交換された溶媒中の
溶質の溶解度を増加させるために（その濃度が増加する
ように）、同様に希釈することができる。所望の溶質の
濃度が増加するとき溶媒の一定の容積を維持するため
に、濃縮操作の間に連続的または断続的に溶剤を添加す
ることができる。濃縮操作の終了後、得られた溶質／溶
媒混合物はクロマトグラフィー、電気透析、結晶化、凍
結乾燥、蒸発脱水、沈殿、選択的吸着のような既知の操
作および／または物質の回収および精製のために当該技
術分野において用いられている他の一切の操作にもちろ
ん付すことができる。

【００２７】当業者には、元の混合物中に存在する低分
子量成分（例えばＮａＣｌのような低分子量の塩の如き
もの）は、所望の溶質の濃度が増加するにつれ、膜を通
過することにより該溶質から同時に分離できるというこ
とは理解されよう。一般的には、中性分子に対して分子
量１５００で分離能を有する膜は、およそ１５００以上
の分子量を有する物質を拒絶し、この値以下の分子量の
物質の透過を許す。荷電分子については、しかしながら
この同じ膜が、分子量３００の分子を効果的に拒絶す
る。同様に、中性分子に対して分子量３００で分離能を
有する膜は、分子量がおよそ３００以上の物質を拒絶
し、およそ３００以下の分子量の物質を透過させる。さ
らに分子量１５０のカットオフを有する膜は、分子量が
およそ１５０以上の物質を拒絶し、分子量がおよそ１５
０以下の物質の透過を許す。殆どの場合において、同じ
膜を使用したとき、荷電分子はより効果的に拒絶され、
荷電分子の分離は、中性分子のそれと異なることが見い
だされている。元の混合物に存在する特定の物質を保持
し、他のものを通過させるために、特定の分離能を有す
る膜を選択することができるということがこの考察から
明らかである。

【００２８】本発明に従い、有効な膜の分離効果（除
去）を以下のように測定することができる。１３ｃｍ²
の表面積を有する円形膜を焼結スチール円盤上に置い
て、ステンレススチール製の円筒セル中で使用した。被
験物質を濃度Ｃ1 （被験物質のグラム数／被験溶液のグ
ラム数）で含む被験溶液１５０ｍｌをスチール製の円筒
中の膜上に導入し、１４バールの圧力（Ｎ2 ）をかけ、
磁石で溶液を撹拌した。膜の出口側で採取した液体を、
その中の被験物質の濃度（Ｃ2 ）を測定するために調べ
た。実験の開始から５ｍｌづつ３サンプル採取した。概
して、膜を通過する量および３サンプルの組成は一定で
あった。除去（Ｒ）は、得られた数値から下記の等式を
用いて計算できる。 Ｒ（％）＝（Ｃ1 −Ｃ2 ）ｘ１００／Ｃ1 単位表面積および単位時間当たり、膜を通過する物質の
量（Ｆ＝透過率）は下記の等式で求められる。 Ｆ＝ＶｘＳ-1ｘｔ-1 ここでＶ＝容量、Ｓ＝膜の表面積、ｔ＝時間である。Ｆ
は、１日当たり、膜の表面積（ｍ² ）当たりの溶液の容
量（ｍ³ ）、または１時間当たり、膜の表面積当たり
（ｍ² ）の溶液の容量（ｌ）で表すことができる。さら
に平坦膜での測定に加えて、外径１. ４ｃｍの長さ６０
ｃｍの管状膜での測定も実施した。この目的のために、
ステンレススチール製の穴開き管中に管状膜を設置し
た。それから全体（すなわち支持体と膜）を、別のステ
ンレススチール製の管に入れた。膜からの流出液は、こ
の外側のステンレススチール管と穴開きスチール管との
間に存在する。液体は、加圧下で乱流または層状流の溶
液の流れとして加えた。流速を、１０−１５リットル／
分で一定に保った。除去（Ｒ）および透過率（Ｆ）を、
平坦膜と同様に計算した。

【００２９】

【実施例】本発明を以下の非限定的な調製および実施例
によって詳述する。 調製例１ ポリアクリロニトリル（９８％ホモポリマー：デュポン
Ａ）、分子量５０００（平均値）をジメチルホルムア
ミド（ＤＭＦ）に溶解し、ポリエステル不織布の管（直
径１. ２７ｃｍ）に入れて氷水中でゲル化した。１２時
間水で洗浄した後、支持膜は、分子量６００００のポリ
エチレングリコールを６５％、蔗糖を５％除去した。こ
のポリアクリロニトリル支持膜を、エタノール中のナト
リウムエトキシド（１％ ｗｔ／ｖｏｌ）に１５分間浸
して架橋し、乾燥し、それから１１５℃で３０分間加熱
した。元の支持膜は灰白色またはベージュ色であった
が、この処理の後黒褐色となり、もはやＤＭＦ、ＮＭＰ
またはＤＭＳＯに溶解せず、また膨潤もしなかった。元
の膜はラフィノースに対して１８％以下の除去を示した
が、この架橋膜はラフィノースに対して４５％の除去
を、デキストラン（７００００）に対して９４％の除去
率を有した。

【００３０】実施例１ ０. ４５ｘ０. ０４５ミクロンの長方形の孔を有する２
０ミクロンの厚さの極微小孔性ポリプロピレン（有孔率
３０％）を被覆するために、トルエン中の１％ブロモメ
チル化２，６−ジメチルフェニレンオキサイド（分子量
２００００、活性臭素３. ２ｍｅｑ／ｇ）および０. ２
％ｍ−フェニレンジアミンの混合物を使用し、０. ５ミ
クロンの層を形成した。この合成物をそれからトリメチ
ルアミンで四級化した。生じた膜は、流動量４００ｌ／
ｍ² ・日でアセトニトリル／水（２５：７５）中の５０
０ｐｐｍのアスパルテームに対して９４％除去率を有し
た。

【００３１】実施例２ 調製例１の不溶化支持体を、実施例１のように１％ブロ
モメチル化酸化２, ６−ジメチルフェニレンのトルエン
溶液（ｍ−フェニレンジアミンは省略）で被覆し、厚さ
０. ７５ミクロンの層を形成した。乾燥後、該合成物を
１０％水酸化アンモニウム水溶液に２時間浸し、除去し
た後、水道水で良く洗浄した。このようにしてＰＰＯコ
ーティングをアンモニアで架橋した。生じた膜は、４０
バール、流動量４００ｌ／ｍ² ・日で、酢酸エチル中の
１０％エリスロマイシンに対して９９％除去率を示し
た。

【００３２】実施例３ 調製例１の不溶化支持体を、実施例２のように１０％ブ
ロモメチル化酸化２,６−ジメチルフェニレンのトルエ
ン溶液で被覆し、厚さ０. ２ミクロンの微小な穴のない
層を形成する。乾燥後、該合成物をテトラヒドロフラン
中の種々の反応物の１０％溶液（下表参照）に室温で２
時間浸した。除去後水道水でよく洗浄した。このＰＰＯ
コーティングを、それぞれの反応物で架橋した。生じた
膜は、０. １％スダンＩＶ（有機染料、分子量およそ３
８０、メルクインデクス１０版、１９８３、モノグラフ
第８２４０号参照）の酢酸エチル溶液に対して、下表に
記載する透過率および除去を示した。下表にはアセトニ
トリルおよび酢酸エチルの純粋溶媒に対する透過率も記
した。

【００３３】

【表１】

【００３４】実施例４ 種々の架橋反応物を用いて実施例３を繰り返した。膜の
流動率を種々の有機溶剤で調べ、酢酸エチルで測定した
透過率について図１に示した（ｙ−軸）。ｘ−軸に被験
溶剤の溶解度パラメーターδt （ヒルデブランド溶解度
パラメーターとしても知られている）をプロットし、そ
の凝集エネルギー密度（単位容積当たりの凝集エネルギ
ー）値を記した。これは理想蒸気に対する同温度での固
体又は液体における、物質の内部分子エネルギーであ
り、該物質における正味の吸引相互作用を表す。δt ＝
Ｃ0.5 、ここでＣ＝−Ｕ／Ｖで、Ｖは容積である。同じ
δt値をもつ二種の物質は、混合で十分なエネルギーを
得、互いに溶解する。架橋剤および／または付属基の性
質を変えることによって、酸化ポリフェニレンを主成分
とする耐溶剤性膜の種々の溶媒流および溶質に対する最
適性能の実現性を調べ、図１中のデータにより示した。
図１に示した溶媒（δt 記載）はメチルイソブチルケト
ン（１７. ０）、トルエン（１８. ２）、アセトン（２
０. ０）、アセトニトリル（２４. ４）およびエタノー
ル（２６. ５）である。図１の略称は、ＯＮ＝一晩中、
ＲＴ＝室温、７０＝７０℃、ＤＡＥｔ＝１, ２−ジアミ
ノエタン、Ｑｕａｔ＝架橋反応の後でエタノール中の沃
化メチルを用いて四級化を行うことを示している。本発
明は本明細書において詳しく記述されているが、当業者
ならば、本発明の実施において多くの修飾、変更が為さ
れ得ることは理解し得よう。従って、特に記載された具
体例に限られるものとして本発明をとららえるべきでは
なく、後に続く特許請求の範囲を熟考することによっ
て、当該発明の概念、本質および範囲を十分に理解する
べきであろう。

【００３５】

【発明の効果】前記の如く、本発明の耐溶剤性複合膜
は、有機溶剤に溶解せず、さらに該有機溶剤および該有
機溶剤と水との混合物中で、膨潤率１０％以下で、か
つ、広範囲な分子量分離能を有するため、従来分離が困
難であった混合物中の溶質を効果的に分離することがで
きる。さらに、外気温において分離が可能なため、感熱
性の生物学的に活性な成分の有効性を損なうことなく分
離できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】種々の溶剤における本発明の複合膜の具体例に
よる透過量を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘニア ヤクボウィッチ イスラエル国 ネス ジオナ ビアリク ストリート 11 (72)発明者 チャールズ リンダー イスラエル国 レホボット デレチ ヤブ ネ 20 (72)発明者 マラ ネマス イスラエル国 ネベ モノッソン タマル ストリート 28／15 (72)発明者 リューベン カトラロ イスラエル国 リション レジオン ハコ ベシュ ストリート 11／３

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐溶剤性多孔性の支持膜上に支持され
   た、厚さ５ミクロン以下の架橋層から成る耐溶剤性複合
   膜であって、該架橋層が酸化ポリフェニレン型ポリマー
   およびポリスルホン型ポリマーから選ばれる少なくとも
   一種のポリマー及び、ハロアルキル化酸化ポリフェニレ
   ン型モノマーから誘導される少なくとも一種のポリマー
   含み、さらに、アンモニア；脂肪族、脂肪環化合物、芳
   香環含有脂肪族および芳香族アミンのモノアミンおよび
   ポリアミン：ヒドロキシルアミンおよび置換ヒドロキシ
   ルアミン；並びにヒドラジンおよび置換ヒドラジンから
   成る群から選ばれる少なくとも一種の架橋反応物との反
   応により架橋されていることを特徴とする耐溶剤性複合
   膜。
2. 【請求項２】 前記耐溶剤性複合膜が、下記の（ａ）、
   （ｂ）、（ｃ）および（ｄ）のうち少なくとも一つによ
   って特徴づけられている、請求項１記載の耐溶剤性複合
   膜、すなわち； （ａ） 前記支持膜が、エチレン性不飽和ニトリルのコ
   ポリマーおよびホモポリマー、好ましくはアクリロニト
   リルおよび置換アクリロニトリルから選ばれるポリマー
   から鋳込み成型される； （ｂ） 架橋に引き続いて、親水性および疎水性特性か
   ら選ばれる膜の特性を修飾するために有効な付属基の付
   加によって、当該複合膜が修飾されている； （ｃ） 該架橋層がイオン的に荷電される； （ｄ） 該複合膜は、以下の溶剤、すなわち、アセトニ
   トリル、エタノール、ヘキサン、トルエン、Ｎ−メチル
   ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムア
   ミド、ジメチルアセトアミド、それらの混合物および該
   溶剤のいずれかと水との混合物に実質的に不溶であり、
   さらに好ましくは、そのような溶剤に浸したとき、膨潤
   率およそ１０％以下である。
3. 【請求項３】 前記支持膜が自己支持している、請求項
   １または２記載の耐溶剤性複合膜。
4. 【請求項４】 前記支持膜が別の多孔性素材上に支持さ
   れている、請求項１または２記載の耐溶剤性複合膜。
5. 【請求項５】 エチレン性不飽和ニトリルのコポリマー
   およびホモポリマーから選ばれるポリマーで製造された
   支持体から成る複合膜であって、該支持体が、以下の工
   程から成る一連の段階的処理に付されている耐溶剤性複
   合膜： （１） 架橋により該ポリマーを不溶化する； （２） ハロアルキル化酸化ポリフェニレン型モノマー
   から誘導される少なくとも一種のポリマーの他に、酸化
   ポリフェニレン型ポリマーおよびポリスルホン型ポリマ
   ーから選ばれる少なくとも一種のポリマーを含む層で、
   該不溶化ポリマーを被覆する； （３） アンモニア；脂肪族、脂肪環化合物、芳香環含
   有脂肪族および芳香族アミンのモノアミンおよびポリア
   ミン；ヒドロキシルアミンおよび置換ヒドロキシルアミ
   ン；並びにヒドラジンおよび置換ヒドラジンから成る群
   から選ばれる少なくとも一種との反応によって該層を架
   橋する。
6. 【請求項６】 さらに以下の特色（ａ）、（ｂ）、
   （ｃ）および（ｄ）の少なくとも一つによって特徴付ら
   れる、請求項５記載の耐溶剤性複合膜、すなわち； （ａ） 該支持体は、エチレン性不飽和ニトリルのコポ
   リマーおよびホモポリマー、好ましくはアクリロニトリ
   ルおよび置換アクリロニトリルから選ばれるポリマーか
   ら鋳込み成型される； （ｂ） 該複合膜は、架橋に引き続いて、親水性および
   疎水性特性から選ばれる、膜の特性を修飾するために有
   効な付属基の付加によって、修飾されている； （ｃ） 該架橋層はイオン的に荷電される； （ｄ） 該複合膜は、以下の溶剤、すなわち、アセトニ
   トリル、エタノール、ヘキサン、トルエン、Ｎ−メチル
   ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムア
   ミド、ジメチルアセトアミド、それらの混合物および該
   溶剤のいずれかと水との混合物に実質的に不溶であり、
   さらに好ましくは、そのような溶媒に浸したとき、膨潤
   率およそ１０％以下である。
7. 【請求項７】 該支持膜が自己支持している、請求項５
   または６記載の耐溶剤性複合膜。
8. 【請求項８】 該支持膜が別の多孔性素材上に支持され
   ている、請求項５または６記載の耐溶剤性複合膜。
9. 【請求項９】 該不溶化工程が、下記の工程（ｉ）およ
   び（ｉｉ）のうち少なくとも（ｉ）の工程を含む、請求
   項５から８のいずれかに記載の耐溶剤性複合膜、 （ｉ）有機および無機塩基から選ばれる少なくとも一種
   の塩基で処理する。 （ｉｉ）工程（ｉ）に引き続いて、該支持膜を好ましく
   はおよそ１１０−１３０℃の範囲内の温度で熱処理す
   る。
10. 【請求項１０】 該支持膜がポリアクリロニトリルから
    製造され、さらに前記工程（１）が、有機および無機塩
    基から選ばれる一つの塩基による処理と、その後の該塩
    基処理ポリアクリロニトリル支持膜のおよそ１１０−１
    ３０℃の範囲内の温度での熱処理から成る架橋によって
    実施される、請求項５から８のいずれかに記載の耐溶剤
    性複合膜。
11. 【請求項１１】 該層が、記載されたポリマーの代わり
    に、ハロアルキル化ポリスルホンポリマー、ハロアルキ
    ル化ポリエーテルスルホンポリマーおよびハロアルキル
    化ポリケトンポリマーから選ばれる少なくとも一種のポ
    リマーを含む、請求項１から１０のいずれかに記載の耐
    溶剤性複合膜の修飾。