JPH052363B2 - - Google Patents
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- JPH052363B2 JPH052363B2 JP59120734A JP12073484A JPH052363B2 JP H052363 B2 JPH052363 B2 JP H052363B2 JP 59120734 A JP59120734 A JP 59120734A JP 12073484 A JP12073484 A JP 12073484A JP H052363 B2 JPH052363 B2 JP H052363B2
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Description
(産業上の利用分野)
本発明は分離膜で区割される二つの室の供給液
側(一次側)に分離されるべき液体混合物を供給
し、透過液側(二次側)を減圧にするか、又は不
活性ガスを流すことによつて低蒸気圧に保ち、膜
との親和性の大きな成分を二次側に蒸気として優
先的に透過させるパーベーパレーシヨン法(浸透
気化法)で水−有機液体混合物を分離する方法に
関するものである。
(従来の技術)
従来このようなパーベーパレーシヨン法により
水−有機液体混合物から水を分離した実験例が
種々報告されている。例えば米国特許第2953502
号にセルロースアセテート膜やポリビニルアルコ
ール系膜を用いて共沸混合液体を分離した実験
例、J.Polymer SCI、Symposium No.41、145−
153(1973)にはセロフアン膜を用いて水−メタノ
ール混合液体をギ酸ナトリウムの存在下で分離し
た実験例、Journal of Applied Polymer
Science vol、26(1981)の3223ページにはグラフ
ト化ポリビニルアルコール膜を用いて水−メタノ
ール混合液体を分離した実験例などがある。
(発明が解決しようとする問題点)
パーベーパレーシヨン法は従来の逆浸透法のよ
うに浸透圧による濃度的な制限がないため低濃度
の液体混合物の分離と限定されることなく、全て
の範囲の濃度の液体混合物の分離が可能であるこ
と、また従来の蒸留法では分離の困難な共沸混合
物や沸点の接近した溶媒異性体(たとえばオルト
とパラ異性体、シスとトランス異性体)分離が可
能などの特徴を有している。
しかしながら、従来のパーベーパレーシヨン法
には次のような問題があり、実用にいたつていな
い。すなわち、混合液体が高分子膜を一回通過す
ることによる分離の割合〔一般に膜透過後のA成
分のB成分に対する重量比を膜通過前のA成分の
B成分に対する重量比で除いた値を分離係数αで
表示する。すなわち、
α=透過液中の(WA/WB)/被透過液中の(WA
/WB)
(式中WA及びWBは、それぞれA成分及びB成分
の重量を示す。)〕が小さいため、目的とする濃度
まで分離または濃縮するには、非常に多数の膜を
透過させなければならず膜分離法の利点が十分発
揮できないでいることであるが、とくに、高分子
膜を透過する透過速度〔一般に、単位膜表面積及
び単位時間当りの透過量、すなわちQ(Kg/m2hr)
で表示する〕が実用性のある高い値となつたと
き、分離係数αが非常に低くなつてしまうことで
ある。
したがつて、本発明の目的は水−有機液体混合
物をパーベーパレーシヨン法で分離するにあた
り、大きい透過速度のもとで、かつ有機液体に対
する水の分離係数が高い水−有機液体混合物の分
離方法を提供することにある。
(問題点を解決するための手段)
本発明者らはかかる目的を達成するため水との
親和性の大きなポリビニルアルコール系膜、再生
セルロース膜、酢酸セルロース膜、ポリアクリロ
ニトリル膜などに着目し、かかる分離膜を用いて
実験を行つたところ、意外にも再生セルロール膜
では分離すべき水−有機液体混合物中に特定の金
属塩を溶解状態で存在させると実用のレベルの大
きな透過速度を維持しつつ、有機液体に対する水
の分離係数の極めて高い分離方法が得られること
を見い出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は水−有機液体混合物を再生
セルロース膜を用いてパーベーパレーシヨンによ
つて水を分離するに際し、該水−有機液体混合物
をMn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、
Be2+及びMg2+からなる群から選ばれた少なくと
も一種類の陽イオンとSo4 2-、H2PO4、
CH3COO-及びNO3 -からなる群から選ばれた少
くとも一種類の陰イオンを該水−有機液体混合物
が二相分離しない範囲内の濃度で存在させること
を特徴とする水−有機液体混合物の分離方法であ
る。
本発明に用いられる再生セルロース膜(ビスコ
ース法再生セルロース膜、銅安法再生セルロース
膜など)は一般に非多孔質の均質スキンレス構造
の膜と称されているものであり、かかる膜として
は人工賢臓用として市販されている膜厚5〜25μ
(乾燥時)の膜が用いられている。本発明方法に
おいてはかかる市販の再生セルロース膜が便利に
使用される。上記再生セルロース膜の中でも銅安
法再生セルロース膜は極めて高い分離係数が得ら
れるため好ましく用いられる。これらの膜は公知
の製造方法に準じて製造することができる。例え
ば銅安法再生セルロース膜の場合にはセルロース
を銅アンモニア溶液に溶解後、硫酸浴中で湿式凝
固させることにより得ることができる。
再生セルロース膜は通常平板状(平膜形状)で
用いられるが、その他円筒状あるいは中空繊維状
にして単位容積当り膜面積を大きくして用いるこ
ともある。
本発明において、分離すべき水−有機液体混合
物中にMn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Be2+及
びMg2+からなる群から選ばれた少くとも一種類
の陽イオンを存在させることが必要である。これ
らの陽イオンのなかでもMn2+またはCo2+が好ま
しい。また、本発明において、分離すべき水−有
機液体混合物中にSo4 2-、H2PO4 -、CH3COO-及
びNO3 -からなる群から選ばれた少なくとも一種
類の陰イオンを存在させることが必要である。こ
れらの陰イオンのなかでもSo4 2-またはH2PO4 -
が好ましい。
これらの陽イオンおよび陰イオンを水−有機液
体混合物中に存在させるためには、これらの陽イ
オンと陰イオンからなる金属塩を該混合物中に添
加溶解させればよい。かかる金属塩としては、
MnSO4、FeSO4、CoSO4、NiSO4、CuSO4、
BeSO4、MgSO4、Mg(H2PO4)2、Mg
(CH3COO)2、Mg(NO3)2などが用いられるが、
なかでも、MnSO4、Mn(H2PO4)2、CoSO4、Co
(H2PO4)2が好ましい。かかる金属塩を水−有機
液体混合物中に一種類添加してもよくまた複数種
のものを添加してもよい。また、分離すべき水−
有機液体混合物が予め上記の金属塩が適当な濃度
で存在する、例えば水道水などが混入した液体混
合物の場合には改めて金属塩を添加する必要はな
い。なお、本発明においては水−有機液体混合物
中に上記の陽イオンと陰イオンが存在しておれば
よく、上記のイオン以外のイオンの混入を否定す
るものではない。
本発明において陽イオンおよび陰イオンの濃度
については分離すべき水−有機液体混合物中の有
機液体の種類および陽イオン、陰イオンの種類に
よりそれぞれ好適な濃度が存在するので、イオン
濃度は水−有機液体混合物が二相分離しない範囲
でそれぞれの系に応じて適宜選択される。例え
ば、水−エタノール(重量比1:1)溶液では7
×10-5〜5×10-2mol/Kgの範囲内でイオンを存
在させるのが好ましい。
本発明において分離すべき水−有機液体混合物
中に存在せしめた金属塩は膜を透過しないため非
透過液側に濃縮される。製品となる有機液体中の
金属塩の存在が不都合な場合は金属塩を除去する
必要がある。この場合該金属塩が沈澱状態であれ
ば過することにより金属塩を除去できる。ま
た、該金属塩が溶解状態であれば製品となる有機
液体をイオン交換樹脂を充填したカラムを通すこ
とにより容易に金属塩を除去することができる。
本発明の方法によつて分離することのできる水
−有機液体混合物としては水/タノール、水−エ
タノール、水/n−プロパノール、水/イソプロ
パノール、水/n−ブタノール、水/イソブタノ
ール、水/n−アミルアルコール、水/n−ヘキ
サノール、水/2−エチルヘキサノール、水/n
−オクタノール、水/エチレングリコール、水/
1,3−プロパンジオール、水/1,4−ブタン
ジオール、水/1,2−プロピレングリコール、
水/グリセリンなどの水−アルコール系混合物;
水/テトラハイドロフラン、水/ジオキサン、
水/メチルエチルケトン、水/アセトンなどの水
−有機溶媒系をあげることができる。これらの中
でも任意の割合で水に均一に溶解する炭素数1〜
4のアルコール(特にエタノール)と水の液体混
合物の分離が有効である。
本発明に用いられるパーベーパレーシヨン装置
は特に限定されることなく従来公知の装置が用い
られ、かかる装置を常法の条件で運転して液体混
合物を分離することができる。パーベーパレーシ
ヨンを行なうにあたり、供給液側と透過液側の圧
力差については大きければ大きいほど効果的であ
るが、工業的に実施するには、0.5〜1気圧の圧
力差を設けることが好適である。また供給液側の
圧力は大気圧あるいはその近傍の圧力が好まし
く、透過液側の圧力は透過成分の蒸気圧以下の減
圧に保つことが好ましい。透過液側を減圧に保つ
方法としては真空に引いて減圧にするか、構成成
分と反応しないガスを流して低蒸気圧に保つなど
の方法がある。分離温度は40℃以上でかつ分離す
べき有機液体混合物の共沸温度以下の温度が適当
である。液体混合物の分離にあたり、膜を1回通
過させるだけでは、目的の濃度が得られない場合
には、同様なパーベーパレーシヨン装置を連続に
設置して多数回通過させたり、蒸留と組み合せた
りして目的の濃度にまで濃縮分離することができ
る。
(作用)
本発明によれば上述のように分離すべき水−有
機液体混合物中に特定の陽イオンおよび陰イオン
を存在せしめて、該液体混合物を再生セルトース
膜でパーベーパレーシヨンにより分離することに
より実施例に示すごとく高い透過速度を維持しつ
つ分離係数が著しく向上するという効果が得られ
るが、かかる効果は従来の知見からは全く予想し
がたいことである。
かかる効果を生ずる理由は明らかでないが、特
定のイオン存在下にパーベーパレーシヨンが行わ
れることにより、上述の陽イオンが再生セルロー
スの何らかの形で結合し、上述の陰イオンが対座
イオンとして存在するため、再生セルロースが分
離に適した立体配座をとることにあると推察され
る。
かかる効果を得るためには、前述のようにそれ
ぞれの系に応じてイオン濃度を適宜選択する必要
がある。イオン濃度が高すきるとパーベーパレー
シヨン時にイオンが分離膜を透過して膜の2次側
で金属塩が折出して、分離係数が低下することが
ある。
(発明の効果)
本発明によれば、従来の膜分離方法にくらべて
大きい透過速度を維持しつつ、顕著に高い分離係
数が達成される。このため分離システムのコンパ
クト化、処理能力の増大、低コスト化が図られ、
本発明は化学工業などの分離精製プロセスの短縮
化や省エネルギー化への膜分離方法が実用化に有
効であり、産業上の有用性が極めて大きいもので
ある。
(実施例)
実施例 1
膜厚12μのキユプロフアン膜(西独エンカ社
製:商品名150PM)を装着したパーベーパレー
シヨン装置(有効膜面積23.5cm2)にイオン交換水
と試薬特級のエタノールから調整した水−エタノ
ール混合液体(エタノール濃度50重量%)に表−
1に示す各種の金属の硫酸塩をその濃度が7×
10-4mol/Kgとなるように溶解させたものをそれ
ぞれ温度60℃で供給し、常にエタノール濃度が50
重量%に保持されるように維持しつつ、透過液側
を真空ポンプにて1mmHggに吸引した。膜を透
過した透過成分水のエタノール濃度がガスクロマ
トグラフにて分析し、透過した成分の量は透過成
分を凝縮させて定量した。種々の陽イオンを含む
水−エタノール混合液体についてパーベーパレー
シヨンを開始して6時間後のエタノールに対する
水の分離係数と透過速度を表−1に示す。
(Industrial Application Field) The present invention supplies a liquid mixture to be separated to the feed liquid side (primary side) of two chambers separated by a separation membrane, and reduces the pressure on the permeate side (secondary side). Alternatively, a pervaporation method (pervaporation method) is used in which the vapor pressure is kept low by flowing an inert gas, and components with high affinity with the membrane are preferentially permeated as vapor to the secondary side. The present invention relates to a method for separating water-organic liquid mixtures. (Prior Art) Various experimental examples have been reported in which water was separated from a water-organic liquid mixture by such a pervaporation method. For example US Patent No. 2953502
Experimental example of separating azeotropic liquids using cellulose acetate membranes and polyvinyl alcohol membranes, J. Polymer SCI, Symposium No. 41, 145-
153 (1973), an experimental example of separating water-methanol mixed liquid in the presence of sodium formate using a cellophane membrane, Journal of Applied Polymer
Science vol. 26 (1981), page 3223, includes an experimental example in which a water-methanol mixed liquid was separated using a grafted polyvinyl alcohol membrane. (Problems to be Solved by the Invention) The pervaporation method is not limited to the concentration by osmotic pressure, unlike the conventional reverse osmosis method, so it is not limited to the separation of low-concentration liquid mixtures; The ability to separate liquid mixtures with a range of concentrations, as well as azeotropes and solvent isomers with close boiling points (e.g. ortho and para isomers, cis and trans isomers) that are difficult to separate using conventional distillation methods. It has the following characteristics: However, the conventional pervaporation method has the following problems and has not been put into practical use. In other words, the separation rate when a mixed liquid passes through a polymer membrane once [generally, the value obtained by subtracting the weight ratio of component A to component B after passing through the membrane by the weight ratio of component A to component B before passing through the membrane] It is expressed as a separation factor α. In other words, α = (W A /W B ) in the permeate / (W A in the permeate)
/W B ) (in the formula, W A and W B indicate the weights of component A and component B, respectively)] are small, so in order to separate or concentrate to the desired concentration, it must pass through a large number of membranes. However, in particular, the permeation rate through a polymer membrane [generally, the permeation rate per unit membrane surface area and unit time, that is, Q (Kg/ m2hr )
] becomes a high value that is practical, the separation coefficient α becomes extremely low. Therefore, an object of the present invention is to separate a water-organic liquid mixture by a pervaporation method, with a high permeation rate and a high separation coefficient of water to organic liquid. The purpose is to provide a method. (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present inventors have focused on polyvinyl alcohol membranes, regenerated cellulose membranes, cellulose acetate membranes, polyacrylonitrile membranes, etc. that have a high affinity for water. When conducting experiments using separation membranes, we found that, unexpectedly, recycled cellulose membranes can maintain a high permeation rate at a practical level when a specific metal salt is present in a dissolved state in the water-organic liquid mixture to be separated. It was discovered that a method of separating water with an extremely high separation coefficient for organic liquids can be obtained, and the present invention was achieved. That is, in the present invention, when water is separated from a water-organic liquid mixture by pervaporation using a regenerated cellulose membrane, the water-organic liquid mixture is separated from Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ ,
At least one cation selected from the group consisting of Be 2+ and Mg 2+ and So 4 2- , H 2 PO 4 ,
A water-organic liquid characterized in that at least one type of anion selected from the group consisting of CH 3 COO - and NO 3 - is present in a concentration within a range that does not cause two-phase separation of the water-organic liquid mixture. This is a method for separating mixtures. The regenerated cellulose membrane used in the present invention (viscose method regenerated cellulose membrane, copper ammonium method regenerated cellulose membrane, etc.) is generally referred to as a membrane with a non-porous, homogeneous skinless structure. Film thickness 5-25μ commercially available for use on organs.
(dry) membrane is used. Such commercially available regenerated cellulose membranes are conveniently used in the method of the present invention. Among the above-mentioned regenerated cellulose membranes, ammonium ammonium method regenerated cellulose membranes are preferably used because they provide an extremely high separation coefficient. These films can be manufactured according to known manufacturing methods. For example, in the case of a copper ammonium regenerated cellulose membrane, it can be obtained by dissolving cellulose in a cupric ammonium solution and wet-coagulating it in a sulfuric acid bath. The regenerated cellulose membrane is usually used in the form of a flat plate (flat membrane shape), but it may also be used in the form of a cylinder or hollow fibers to increase the membrane area per unit volume. In the present invention, at least one selected from the group consisting of Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Be 2+ and Mg 2+ is present in the water-organic liquid mixture to be separated. It is necessary that one type of cation be present. Among these cations, Mn 2+ or Co 2+ is preferred. Further, in the present invention, at least one type of anion selected from the group consisting of So 4 2- , H 2 PO 4 - , CH 3 COO - , and NO 3 - is present in the water-organic liquid mixture to be separated. It is necessary to do so. Among these anions, So 4 2- or H 2 PO 4 -
is preferred. In order to have these cations and anions present in the water-organic liquid mixture, a metal salt consisting of these cations and anions may be added and dissolved in the mixture. Such metal salts include:
MnSO4 , FeSO4 , CoSO4 , NiSO4 , CuSO4 ,
BeSO4 , MgSO4 , Mg ( H2PO4 ) 2 , Mg
(CH 3 COO) 2 , Mg(NO 3 ) 2 , etc. are used, but
Among them, MnSO 4 , Mn(H 2 PO 4 ) 2 , CoSO 4 , Co
(H 2 PO 4 ) 2 is preferred. One kind of such metal salt may be added to the water-organic liquid mixture, or a plurality of kinds thereof may be added. Also, the water to be separated -
If the organic liquid mixture already contains the metal salt mentioned above at an appropriate concentration, for example, if it is a liquid mixture mixed with tap water, there is no need to add the metal salt again. In addition, in the present invention, it is sufficient that the above-mentioned cations and anions are present in the water-organic liquid mixture, and the inclusion of ions other than the above-mentioned ions is not ruled out. In the present invention, there are suitable concentrations of cations and anions depending on the type of organic liquid in the water-organic liquid mixture to be separated and the types of cations and anions. It is appropriately selected depending on each system within a range that does not cause two-phase separation of the liquid mixture. For example, in a water-ethanol (1:1 weight ratio) solution, 7
It is preferable that the ions be present in the range of ×10 −5 to 5×10 −2 mol/Kg. In the present invention, the metal salt present in the water-organic liquid mixture to be separated does not pass through the membrane, so it is concentrated in the non-permeate side. If the presence of metal salts in the organic liquid product is undesirable, it is necessary to remove the metal salts. In this case, if the metal salt is in a precipitated state, the metal salt can be removed by filtration. Further, if the metal salt is in a dissolved state, the metal salt can be easily removed by passing the organic liquid used as the product through a column packed with an ion exchange resin. Water-organic liquid mixtures that can be separated by the method of the invention include water/tanol, water-ethanol, water/n-propanol, water/isopropanol, water/n-butanol, water/isobutanol, water/ n-amyl alcohol, water/n-hexanol, water/2-ethylhexanol, water/n
-Octanol, water/ethylene glycol, water/
1,3-propanediol, water/1,4-butanediol, water/1,2-propylene glycol,
Water-alcohol mixtures such as water/glycerin;
water/tetrahydrofuran, water/dioxane,
Examples include water-organic solvent systems such as water/methyl ethyl ketone and water/acetone. Among these, carbon atoms with a carbon number of 1 or more can be dissolved uniformly in water at any ratio.
4. Separation of liquid mixtures of alcohol (especially ethanol) and water is effective. The pervaporation device used in the present invention is not particularly limited, and any conventionally known device can be used, and such a device can be operated under conventional conditions to separate a liquid mixture. When performing pervaporation, the larger the pressure difference between the feed liquid side and the permeate side, the more effective it is, but for industrial implementation, it is preferable to provide a pressure difference of 0.5 to 1 atmosphere. It is. The pressure on the feed liquid side is preferably at or near atmospheric pressure, and the pressure on the permeate side is preferably maintained at a reduced pressure below the vapor pressure of the permeate component. Methods for maintaining the permeate side at reduced pressure include drawing a vacuum to reduce the pressure, or flowing a gas that does not react with the constituent components to maintain a low vapor pressure. The appropriate separation temperature is 40°C or higher and lower than the azeotropic temperature of the organic liquid mixture to be separated. When separating a liquid mixture, if the desired concentration cannot be obtained by passing it through the membrane once, similar pervaporation equipment can be installed in series and passed multiple times, or it can be combined with distillation. can be concentrated and separated to the desired concentration. (Function) According to the present invention, specific cations and anions are made to exist in the water-organic liquid mixture to be separated as described above, and the liquid mixture is separated by pervaporation using a regenerated cellulose membrane. As shown in the examples, the effect of significantly improving the separation coefficient while maintaining a high permeation rate can be obtained, but such an effect is completely unpredictable from conventional knowledge. The reason for this effect is not clear, but by performing pervaporation in the presence of specific ions, the above-mentioned cations are bound in some form to the regenerated cellulose, and the above-mentioned anions exist as counterdentate ions. Therefore, it is presumed that the regenerated cellulose adopts a conformation suitable for separation. In order to obtain such an effect, it is necessary to appropriately select the ion concentration depending on each system as described above. If the ion concentration is too high, ions may permeate through the separation membrane during pervaporation and metal salts may be precipitated on the secondary side of the membrane, resulting in a decrease in the separation coefficient. (Effects of the Invention) According to the present invention, a significantly higher separation coefficient can be achieved while maintaining a higher permeation rate than in conventional membrane separation methods. As a result, the separation system has become more compact, its processing capacity has increased, and its costs have been reduced.
The present invention is effective for practical use as a membrane separation method for shortening separation and purification processes in the chemical industry and saving energy, and has extremely great industrial utility. (Example) Example 1 A pervaporation device (effective membrane area 23.5 cm 2 ) equipped with a 12 μm thick Kyuprofan membrane (manufactured by Enka AG, West Germany, product name 150PM) was prepared using ion-exchanged water and reagent-grade ethanol. water-ethanol mixed liquid (ethanol concentration 50% by weight)
The concentration of sulfates of various metals shown in 1 is 7×
10 -4 mol/Kg was supplied at a temperature of 60°C, and the ethanol concentration was always 50°C.
The permeate side was suctioned to 1 mmHgg using a vacuum pump while maintaining the weight percentage. The ethanol concentration of the permeated component water that permeated through the membrane was analyzed using a gas chromatograph, and the amount of permeated component was determined by condensing the permeated component. Table 1 shows the separation coefficient and permeation rate of water relative to ethanol 6 hours after starting pervaporation for water-ethanol mixed liquids containing various cations.
【表】
比較例 1
実施例1で用いたのと同一のキユプロフアン膜
を同一のパーベーパレーシヨン装置に装着し、本
願発明では用いられない、表−2に示す各種の金
属の硫酸塩を、その濃度が7×10-7mol/Kgとな
るように溶解せしめた水−エタノール混合液体
(エタノール濃度50重量%)を温度60℃で供給し
て実施例1と同様な操作を行つた。パーベーパレ
ーシヨンを開始して6時間後のエタノールに対す
る水の分離係数と透過速度を表−2に示す。[Table] Comparative Example 1 The same Cyprofan membrane used in Example 1 was attached to the same pervaporation device, and sulfates of various metals shown in Table 2, which are not used in the present invention, were The same operation as in Example 1 was carried out by supplying a water-ethanol mixed liquid (ethanol concentration 50% by weight) dissolved at a concentration of 7×10 -7 mol/Kg at a temperature of 60°C. Table 2 shows the separation coefficient and permeation rate of water for ethanol 6 hours after starting pervaporation.
【表】
比較例 2
実施例1で用いたのと同一のキユプロフアン膜
を装着した同一のパーベーパレーシヨン装置に、
金属塩を添加することなく、実施例1と同様にし
て調整された水−エタノール混合液体(エタノー
ル濃度50重量%)を温度60℃で供給して実施例1
と同様な操作を行つた。パーベーパレーシヨンを
開始して6時間後のエタノールに対する水の分離
係数は2.64、透過速度は12.38Kg/m2hγであつた。
実施例 2
実施例1で用いたのと同一のキユプロフアン膜
を装着した同一のパーベーパレーシヨン装置に実
施例1と同様にして表−1に示す各種陰イオンを
生成するマグネシユーム塩を、その濃度が7×
10-4mol/Kgとなるように溶解した各種の水−エ
タノール混合液体(エタノール濃度50重量%)を
それぞれ温度60℃で供給して実施例1と同様な操
作を行つた。パーベーパレーシヨンを開始して6
時間後のエタノールに対する水の分離係数と透過
速度を表−3に示す。[Table] Comparative Example 2 In the same pervaporation device equipped with the same Cuprofane membrane used in Example 1,
Example 1 was carried out by supplying a water-ethanol mixed liquid (ethanol concentration 50% by weight) prepared in the same manner as in Example 1 at a temperature of 60°C without adding metal salts.
I performed a similar operation. Six hours after starting pervaporation, the separation coefficient of water to ethanol was 2.64, and the permeation rate was 12.38 Kg/m 2 hγ. Example 2 Magnesium salts that produce the various anions shown in Table 1 were added in the same manner as in Example 1 to the same pervaporation device equipped with the same Cyprofane membrane used in Example 1, at different concentrations. is 7×
The same operation as in Example 1 was carried out by supplying various water-ethanol mixed liquids (ethanol concentration 50% by weight) dissolved at a concentration of 10 -4 mol/Kg at a temperature of 60°C. 6 after starting pervaporation
Table 3 shows the separation coefficient and permeation rate of water for ethanol after a certain period of time.
【表】
実較例 3
実施例1で用いたのと同一のキユプロフアン膜
を同一のパーベーパレーシヨン装置に装着し、本
願発明では用いられない、表−4に示す陰イオン
のマグネシユーム塩を、その濃度が7×
10-4mol/Kgとなるように溶解せしめ、60℃に加
熱された水−エタノール混合液体(エタノール濃
度:50重量%)を供給して実施例1と同様な操作
を行つた。パーベーパレーシヨンを開始して6時
間後のエタノールに対する水の分離係数と透過速
度を表−4に示す。[Table] Comparative Example 3 The same Cyprofane membrane used in Example 1 was attached to the same pervaporation device, and anionic magnesium salts shown in Table 4, which are not used in the present invention, were added. Its concentration is 7x
The same operation as in Example 1 was carried out by supplying a water-ethanol mixed liquid (ethanol concentration: 50% by weight) which had been dissolved at a concentration of 10 -4 mol/Kg and heated to 60°C. Table 4 shows the separation coefficient and permeation rate of water to ethanol 6 hours after starting pervaporation.
【表】
実施例 3
実施例1で用いたのと同一のキユプロフアン膜
の装着した同一のパーベーパレーシヨン装置に、
各種金属の硫酸塩を、その濃度が1.5×10-3mol/
Kgとなるように溶解させた実施例1と同様にして
調整された水−エタノール混合液体(エタノール
濃度65重量%)を60℃で供給して実施例1と同様
な操作を行つた。パーベーパレーシヨンを開始し
て6時間後及び24時間後のエタノールに対する水
の分離係数と透過速度を表−5に示す。[Table] Example 3 In the same pervaporation device equipped with the same Cuprofane membrane used in Example 1,
The concentration of sulfates of various metals is 1.5×10 -3 mol/
The same operation as in Example 1 was carried out by supplying a water-ethanol mixed liquid (ethanol concentration: 65% by weight) prepared in the same manner as in Example 1 at 60° C., which was dissolved to give a total weight of 1,000 kg. Table 5 shows the separation coefficient and permeation rate of water to ethanol 6 hours and 24 hours after starting pervaporation.
【表】
実施例 4
実施例1で用いたのと同一のキユプロフアン膜
の装着した同一のパーベーパレーシヨン装置に、
60℃に加熱された硫酸コバルトをコバルトイオン
が1.5×10-3mol/Kgとなるように存在せしめたイ
オン交換水と試薬特級のイソプロパノールから調
整された水−イソプロパノール混合液体(イソプ
ロパノール濃度:50重量%)を供給して実施例1
と同様な操作を行つた。パーベーパレーシヨンを
開始して6時間後のイソプロパノールに対する水
の分離係数は134.3、透過速度は5.80Kg/m2hrで
あつた。
実施例 5
実施例1で用いたのと同一のキユプロフアン膜
を同一のパーベーパレーシヨン装置に装着し、60
℃に加熱された硫酸コバルトをコバルトイオンが
1.5×10-3mol/Kgとなるように存在せしめたイオ
ン交換水と試薬特級のt−ブタノールから調整さ
れた水−t−ブタノール混合液体(t−ブタノー
ル濃度:50重量%)の供給して実施例1と同様な
操作を行つた。パーベーパレーシヨンを開始して
6時間後のT−ブタノールに対する水の分離係数
は208.3、透過速度は5.72Kg/m2hrであつた。
実施例 6
実施例1で用いたのと同一のキユプロフアン膜
を装着した同一のパーベーパレーシヨン装置に硫
酸コバルトをコバルトイオンが1.5×10-3mol/Kg
となるように溶解せしめ、25℃に加熱されたイオ
ン交換水と試薬特級のアセトンから調整された水
−アセトン混合液体(アセトン濃度:50重量%)
を供給して実施例1と同様な操作を行つた。パー
ベーパレーシヨンを開始して6時間後のアセトン
に対する水の分離係数は92.43、透過速度は3.751
Kg/m2hrであつた。
実施例 7
実施例1で用いたのと同一のキユプロフアン膜
を装着した同一のパーベーパレーシヨン装置に硫
酸コバルトをコバルトイオンが0.36×10-4mol/
Kgとなるように溶解せしめ、実施例1と同様に調
整された水−エタノール混合液体(エタノール濃
度:95重量%)を温度60℃で供給して実施例1と
同様な操作を行つた。6時間後のエタノールに対
する水の分離係数は9.07、透過速度は2.05Kg/m2
hrであつた。
比較例 4
実施例1で用いたのと同一のキユプロフアン膜
を装着した同一のパーベーパレーシヨン装置に金
属塩を添加することなく、実施例1と同様にして
調整された水−エタノール混合液体(エタノール
濃度:95重量%)を温度60℃で供給して実施例1
と同様な操作を行つた。6時間後のエタノールに
対する水の分離係数は3.32、透過速度は5.110
Kg/m2hrであつた。
実施例 8
膜厚21μのセロフアン膜(UCC社製透析用チユ
ーブ)を装着した実施例1と同一のパーベーパレ
ーシヨン装置に硫酸コバルトをコバルトイオンが
1.5×10-3mol/Kgとなるように溶解せしめ、60℃
に加熱された実施例1と同様に調整された水−エ
タノール混合液体(エタノール濃度:50重量%)
を供給して実施例1と同様な操作を行つた。パー
ベーパレーシヨンを開始して6時間後のエタノー
ルに対する水の分離係数は47.36、透過速度は
4.08Kg/m2hrであつた。
比較例 5
実施例8で用いたのと同一のセロフアン膜を装
着した実施例1と同一のパーベーパレーシヨン装
置に金属塩を添加することなく、実施例1と同様
に調整された水−エタノール混合液体(エタノー
ル濃度:50重量%)を60℃で供給して実施例1と
同様な操作を行つた。パーベーパレーシヨンを開
始して6時間後のエタノールに対する水の分離係
数は2.65、透過速度は5.96Kg/m2hrであつた。[Table] Example 4 In the same pervaporation device equipped with the same Cuprofane membrane used in Example 1,
Water-isopropanol mixed liquid prepared from ion-exchanged water heated to 60°C in which cobalt ions were present at a concentration of 1.5 x 10 -3 mol/Kg and reagent-grade isopropanol (isopropanol concentration: 50% by weight) Example 1
I performed a similar operation. Six hours after starting pervaporation, the separation coefficient of water to isopropanol was 134.3, and the permeation rate was 5.80 Kg/m 2 hr. Example 5 The same Cuprofane membrane used in Example 1 was attached to the same pervaporation device, and 60
Cobalt ions form cobalt sulfate heated to ℃
A water-t-butanol mixed liquid (t-butanol concentration: 50% by weight) prepared from ion-exchanged water and reagent-grade t-butanol (t-butanol concentration: 50% by weight) was supplied at a concentration of 1.5 ×10 -3 mol/Kg. The same operation as in Example 1 was performed. Six hours after starting pervaporation, the separation coefficient of water to T-butanol was 208.3, and the permeation rate was 5.72 Kg/m 2 hr. Example 6 Cobalt sulfate was added to the same pervaporation device equipped with the same Cuprofane membrane used in Example 1 at a concentration of 1.5×10 -3 mol/Kg of cobalt ions.
Water-acetone mixed liquid (acetone concentration: 50% by weight) prepared from ion-exchanged water heated to 25℃ and reagent-grade acetone.
The same operation as in Example 1 was carried out by supplying . Six hours after starting pervaporation, the separation coefficient of water to acetone is 92.43, and the permeation rate is 3.751.
Kg/m 2 hr. Example 7 Cobalt sulfate was added to the same pervaporation device equipped with the same Cuprofane membrane used in Example 1 at a concentration of 0.36×10 -4 mol/cobalt ion.
The same operation as in Example 1 was carried out by supplying a water-ethanol mixed liquid (ethanol concentration: 95% by weight), which had been dissolved and prepared in the same manner as in Example 1, at a temperature of 60°C. After 6 hours, the separation coefficient of water to ethanol is 9.07, and the permeation rate is 2.05Kg/m 2
It was hot at hr. Comparative Example 4 A water-ethanol mixed liquid ( Example 1 by supplying ethanol concentration: 95% by weight) at a temperature of 60°C
I performed a similar operation. The separation coefficient of water for ethanol after 6 hours is 3.32, and the permeation rate is 5.110.
Kg/m 2 hr. Example 8 Cobalt sulfate was added to the same pervaporation device as in Example 1 equipped with a cellophane membrane (dialysis tube manufactured by UCC) with a thickness of 21μ.
Dissolve at 1.5×10 -3 mol/Kg at 60℃
Water-ethanol mixed liquid prepared in the same manner as in Example 1 (ethanol concentration: 50% by weight) heated to
The same operation as in Example 1 was carried out by supplying . Six hours after starting pervaporation, the separation coefficient of water for ethanol was 47.36, and the permeation rate was
It was 4.08Kg/m 2 hr. Comparative Example 5 Water-ethanol prepared in the same manner as in Example 1 without adding metal salts in the same pervaporation apparatus as in Example 1 equipped with the same cellophane membrane used in Example 8. The same operation as in Example 1 was carried out by supplying a mixed liquid (ethanol concentration: 50% by weight) at 60°C. Six hours after starting pervaporation, the separation coefficient of water to ethanol was 2.65, and the permeation rate was 5.96 Kg/m 2 hr.
Claims (1)
いてパーベーパレーシヨンによつて、水を膜透過
させて分離するに際し、該水−有機液体混合物中
にMn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、
Be2+及びMg2+からなる群から選ばれた少なくと
も一種類の陽イオンとSO4 2-、H2PO4 -、
CH3COO-及びNO3 -からなる群から選ばれた少
なくとも一種類の陰イオンを該水−有機液体混合
物が二相分離しない範囲内の濃度で存在させるこ
とを特徴とする水−有機液体混合物の分離方法。1. When a water-organic liquid mixture is separated by pervaporation using a regenerated cellulose membrane to allow water to pass through the membrane, Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ are present in the water-organic liquid mixture. , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ ,
At least one cation selected from the group consisting of Be 2+ and Mg 2+ and SO 4 2- , H 2 PO 4 - ,
A water-organic liquid mixture characterized in that at least one anion selected from the group consisting of CH 3 COO - and NO 3 - is present in a concentration within a range that does not separate the water-organic liquid mixture into two phases. separation method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12073484A JPS61404A (en) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | Separation of water-organic liquid mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12073484A JPS61404A (en) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | Separation of water-organic liquid mixture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61404A JPS61404A (en) | 1986-01-06 |
| JPH052363B2 true JPH052363B2 (en) | 1993-01-12 |
Family
ID=14793661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12073484A Granted JPS61404A (en) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | Separation of water-organic liquid mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61404A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS57159501A (en) * | 1981-03-24 | 1982-10-01 | Kuraray Co Ltd | Separation of mixed liquid |
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-
1984
- 1984-06-14 JP JP12073484A patent/JPS61404A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61404A (en) | 1986-01-06 |
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