JPH09509885A - 透析蒸発により物質混合物を分離もしくは物質を精製する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 透析蒸発により分離するための少なくとも１つの膜を有する、透析蒸発により物質混合物を分離もしくは物質を精製する装置であり、前記膜は、親水性コポリエーテルエステルをベースとするポリマーからなる非多孔質の、水蒸気透過性の、水密の膜である。前記膜は、中空繊維、管状膜または平板状膜の形で存在してもよい。平板状膜は有利にはフリースまたは繊維の基体と組み合わせて使用する。

Description

【発明の詳細な説明】 透析蒸発により物質混合物を分離 もしくは物質を精製する装置 本発明は、透析蒸発（pervaporation）により物質混合物を分離もしくは物質 を精製する装置に関し、その際透析蒸発のための膜としてポリエーテルエステル をベースとするポリマーからなる膜を使用する。本発明は更に透析蒸発のための ポリエーテルエステル膜の使用に関する。 膜を用いて液相中の物質混合物を分離する操作としての透析蒸発は従来から公 知である。推進力は導入混合物が存在する面と透過物が存在する面との圧力差で あり、すなわちその際推進力は供給面（導入混合物の面）にかかる作動温度に属 する飽和蒸気圧と透過物面にかかる透過する成分の蒸気分圧との差である。 透析蒸発に使用される膜は“ち密な（dicht）膜”または“非多孔質（nichtpo roes）膜”と呼ばれる膜タイプに属する。透析蒸発の方法に関する詳細は、例え ば“Membrane Handbook”W.S.Winston Ho.およびKamalesh K.Sirkar,van Nostra nd Reinhold Verlag New York 1992および“Membrane Processes”R.Rautenbach およびR.Albrecht，John Wiley and Sons Ltd.1989に記載されている。透析蒸発 のために多くの物質 が使用され、特に多くの合成ポリマーが公知であり、これらは平板状の薄膜とし てまたは中空繊維として透析蒸発による種々の分離課題に使用することができる 。 従って、例えば欧州特許第０２６４１１３号明細書には非多孔質膜を用いたフ ェノールの透析蒸発が記載されており、この膜は一連の弾性ポリマーからなるか またはアニオン交換膜であり、特にブロックコポリマー“Hytrel 5556”、特に 耐衝撃性プラスチック製品を製造するために使用されるコポリエーテルエステル からなる。 すでに種々のポリマーからなる多数の膜タイプが公知であるにもかかわらず、 透析蒸発に有利に使用することができ、個々の分離目的に、例えば特に有機液体 から水またはアルコールを分離するために十分に適した膜に対する要求がなお存 在する。 従って、本発明の課題は、多方面で使用することができ、特に良好な水および 有機液体の処理を可能にし、簡単に取り扱うことができ、多くの物質混合物に対 して化学的および熱的に安定であり、簡単かつ廉価に製造することができる、透 析蒸発により物質混合物を分離もしくは物質を精製する装置を提供することであ った。 前記課題は、装入混合物もしくは精製すべき物質、場合により担体ガスを供給 し、透過物および保持物質 を排出する手段および透析蒸発により分離するためのコポリエーテルエステルを ベースとする少なくとも１つの膜を有する、透析蒸発により物質混合物を分離も しくは物質を精製する装置により解決され、前記膜が親水性コポリエーテルエス テルをベースとするポリマーからなる非多孔質の、水蒸気透過性の、水密の膜で あることを特徴とする。 親水性コポリエーテルエステルをベースとするポリマーとして、特に長鎖ポリ グリコール、短鎖グリコール、例えば２〜４個の炭素原子を有するものおよびジ カルボン酸から誘導されるポリマーが適している。この場合に、有利には多数の 繰り返しの鎖内部の（intralinear）長鎖および短鎖エステル単位からなり、エ ステル単位の先端と末端が統計的にエステル結合を介して結合しているコポリエ ーテルエステルをベースとする膜が有利であり、その際長鎖エステル単位は式： に相当し、短鎖エステル単位は式： に相当し、式中、 Ｇは平均分子量６００〜６０００および炭素の酸素に対する原子比２.０〜４. ３を有する少なくとも１つ の長鎖グリコールから末端のヒドロキシル基を除去した後に残る二価の基を表し 、その際長鎖グリコールの少なくとも２０重量％が炭素の酸素に対する原子比２ .０〜２.４を有し、コポリエーテルエステルの１５〜５０重量％であり、 Ｒは３００より少ない分子量を有する少なくとも１つのジカルボン酸からカル ボキシル基を除去した後に残る二価の基を表し、 Ｄは２５０より少ない分子量を有する少なくとも１つのジオールからヒドロキ シル基を除去した後に残る二価の基を表し、 この場合に使用されるジカルボン酸の少なくとも８０モル％はテレフタル酸ま たはそのエステルを形成する等価物からなり、低い分子量を有するジオールの少 なくとも８０モル％は１,４−ブタンジオールまたはそのエステルを形成する等 価物からなり、テレフタル酸またはそのエステルを形成する等価物でないジカル ボン酸のモル％と、１,４−ブタンジオールまたはそのエステルを形成する等価 物でない低い分子量のジオールのモル％との合計は最高で２０％であり、短鎖エ ステル単位はコポリエーテルエステルの４０〜８０重量％である。 特に有利な実施態様においては、水密の、水蒸気透過性の膜を全部または一部 分構成しているポリマーがコポリエーテルエステルであり、この場合に使用され るジカルボン酸の少なくとも７０モル％は２,６−ナフタリンジカルボン酸また はそのエステルを形成する等価物であり、使用される低い分子量を有するジオー ルの少なくとも７０モル％は１,４−ブタンジオールまたはそのエステルを形成 する等価物であり、２,６−ナフタリンジカルボン酸またはそのエステルを形成 する等価物でないジカルボン酸のモル％と、１,４−ブタンジオールまたはその エステルを形成する等価物でない低い分子量を有するジオールのモル％との合計 は最高で３０％であり、短鎖エステル単位はコポリエーテルエステルの３５〜８ ０重量％である。 多数の繰り返しの鎖内部の長鎖および短鎖エステル単位からなり、エステル単 位の先端が末端とエステル結合を介して統計的に結合しているコポリエーテルエ ステルがきわめて適しており、その際長鎖エステル単位は式： に相当し、短鎖エステル単位は式： に相当し、式中、 Ｇは平均分子量６００〜４０００および炭素の酸素に対する原子比２.０〜４. ３を有する少なくとも１ つの長鎖グリコールから末端のヒドロキシル基を除去した後に残る二価の基を表 し、その際長鎖グリコールの少なくとも２０重量％が炭素の酸素に対する原子比 ２.０〜２.４を有し、コポリエーテルエステルの１５〜５０重量％であり、 Ｒは３００より少ない分子量を有する少なくとも１つのジカルボン酸からカル ボキシル基を除去した後に残る二価の基を表し、 Ｄは２５０より少ない分子量を有する少なくとも１つのジオールからヒドロキ シル基を除去した後に残る二価の基を表し、 この場合に使用されるジカルボン酸の少なくとも７０モル％は２,６−ナフタ リンジカルボン酸またはそのエステルを形成する等価物からなり、低い分子量を 有するジオールの少なくとも７０モル％は１,４−ブタンジオールまたはそのエ ステルを形成する等価物からなり、２,６−ナフタリンジカルボン酸またはその エステルを形成する等価物でないジカルボン酸のモル％と、１,４−ブタンジオ ールまたはそのエステルを形成する等価物でない低い分子量のジオールのモル％ との合計は最高で３０％であり、短鎖エステル単位はコポリエーテルエステルの ３５〜８０重量％である。 この種のコポリエーテルエステルは１９９３年４月２８日のオランダ国特許第 ９３００７２３号明細書に詳細に記載されている。詳しくはこの明細書を参照さ れたい。 装置に使用される膜は平板状膜、管状膜および中空繊維の形の膜であってもよ い。平板状膜は有利には繊維の基体、例えばフリース、メリヤスまたは織物の基 体の上で使用することができる。 前記膜は簡単なやり方で常法により、溶液または溶融物から製造することがで きる。膜は対称的または非対称的な構造を有してもよい。 コポリエーテルエステル膜は多層の膜として使用することができる。従って、 基体としてコポリエーテルエステルから構成されるべきでない支持体膜を使用す ることが可能であり、その場合は支持体膜の上に本来のコポリエーテルエステル 分離膜が施され、場合により薄い補償層が中間に配置されている。 本発明のもう１つの対象は透析蒸発に前記のポリエーテルエステルコポリマー からなる膜を使用することである。 この種のコポリエーテルエステルからなる膜が透析蒸発による種々の分離課題 にきわめて適していることは特に驚くべきことであった。特に透析蒸発により、 物質の精製、少ない混合物の分離、水またはアルコールおよびフェノールの分離 による有機液体の濃縮をすぐれた方法で実施することができる。これには、種々 の適用分野、例えば食品技術、環境保護、排水の浄化等が該当する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．装入混合物もしくは精製すべき物質、場合により担体ガスを供給し、透過物 および保持物質を排出する手段および透析蒸発により分離するためのコポリエー テルエステルをベースとする少なくとも１つの膜を有する、透析蒸発により物質 混合物を分離もしくは物質を精製する装置において、前記膜が親水性コポリエー テルエステルをベースとするポリマーからなる非多孔質の、水蒸気透過性の、水 密の膜であることを特徴とする透析蒸発により物質混合物を分離もしくは物質を 精製する装置。 ２．コポリエーテルエステルが長鎖ポリグリコール、２〜４個の炭素原子を有す る短鎖グリコールおよびジカルボン酸から誘導されるポリマーである請求の範囲 １記載の装置。 ３．ポリマーが多数の繰り返しの鎖内部の長鎖および短鎖エステル単位からなる コポリエーテルエステルであり、エステル単位の先端と末端が統計的にエステル 結合を介して結合しており、その際長鎖エステル単位は式： に相当し、短鎖エステル単位は式： に相当し、式中、 Ｇは平均分子量６００〜６０００および炭素の酸素に対する原子比２.０〜 ４.３を有する少なくとも１つの長鎖グリコールから末端のヒドロキシル基を除 去した後に残る二価の基を表し、その際長鎖グリコールの少なくとも２０重量％ が炭素の酸素に対する原子比２.０〜２.４を有し、コポリエーテルエステルの１ ５〜５０重量％であり、 Ｒは３００より少ない分子量を有する少なくとも１つのジカルボン酸からカ ルボキシル基を除去した後に残る二価の基を表し、 Ｄは２５０より少ない分子量を有する少なくとも１つのジオールからヒドロ キシル基を除去した後に残る二価の基を表し、 この場合に使用されるジカルボン酸の少なくとも８０モル％はテレフタル酸 またはそのエステルを形成する等価物からなり、低い分子量を有するジオールの 少なくとも８０モル％は１,４−ブタンジオールまたはそのエステルを形成する 等価物からなり、テレフタル酸またはそのエステルを形成する等価物でないジカ ルボン酸のモル％と、１,４−ブタンジオールまたはそのエステルを形成する等 価物でない低い分子量のジオールのモル％との合計は最高で２ ０％であり、短鎖エステル単位はコポリエーテルエステルの４０〜８０重量％で ある請求の範囲１または２記載の装置。 ４．ポリマーが全部または一部分コポリエーテルエステルであり、この場合に使 用されるジカルボン酸の少なくとも７０モル％は２,６−ナフタリンジカルボン 酸またはそのエステルを形成する等価物であり、使用される低い分子量を有する ジオールの少なくとも７０モル％は１,４−ブタンジオールまたはそのエステル を形成する等価物であり、２,６−ナフタリンジカルボン酸またはそのエステル を形成する等価物でないジカルボン酸のモル％と、１,４−ブタンジオールまた はそのエステルを形成する等価物でない低い分子量を有するジオールのモル％と の合計は最高で３０％であり、短鎖エステル単位はコポリエーテルエステルの３ ５〜８０重量％である請求の範囲１から３までのいずれか１項記載の装置。 ５．ポリマーがコポリエーテルエステルであり、これが多数の繰り返しの鎖内部 の長鎖および短鎖エステル単位からなり、エステル単位の先端が末端とエステル 結合を介して統計的に結合しており、その際長鎖エステル単位は式： に相当し、短鎖エステル単位は式： に相当し、式中、 Ｇは平均分子量６００〜４０００および炭素の酸素に対する原子比２.０〜 ４.３を有する少なくとも１つの長鎖グリコールから末端のヒドロキシル基を除 去した後に残る二価の基を表し、その際長鎖グリコールの少なくとも２０重量％ が炭素の酸素に対する原子比２.０〜２.４を有し、コポリエーテルエステルの１ ５〜５０重量％であり、 Ｒは３００より少ない分子量を有する少なくとも１つのジカルボン酸からカ ルボキシル基を除去した後に残る二価の基を表し、 Ｄは２５０より少ない分子量を有する少なくとも１つのジオールからヒドロ キシル基を除去した後に残る二価の基を表し、 この場合に使用されるジカルボン酸の少なくとも７０モル％は２,６−ナフ タリンジカルボン酸またはそのエステルを形成する等価物からなり、低い分子量 を有するジオールの少なくとも７０モル％は１,４−ブタンジオールまたはその エステルを形成する等価物からなり、２,６−ナフタリンジカルボン酸またはそ のエステルを形成する等価物でないジカルボン酸のモル％と、１,４−ブタンジ オールまた はそのエステルを形成する等価物でない低い分子量のジオールのモル％との合計 は最高で３０％であり、短鎖エステル単位はコポリエーテルエステルの３５〜８ ０重量％である請求の範囲１から４までのいずれか１項記載の装置。 ６．親水性コポリエーテルエステル膜が多層膜の形で存在し、その少なくとも１ つの層が親水性コポリエーテルエステルからなる請求の範囲１から５までのいず れか１項記載の装置。 ７．請求の範囲１から５までのいずれか１項記載のポリマーからなる膜を使用す ることを特徴とする、透析蒸発により物質混合物を分離もしくは物質を精製する ための、非多孔質の、水蒸気透過性の、水密の膜の使用。 ８．膜が中空繊維の形で存在する請求の範囲７記載の使用。 ９．膜が平板状膜の形で存在する請求の範囲７記載の使用。 10．平板状膜をフリース、メリヤスまたは繊維の基体と組み合わせて使用する請 求の範囲９記載の使用。 11．コポリエーテルエステル膜を多層膜として使用し、その少なくとも１つの層 が親水性コポリエーテルエステルからなる請求の範囲７から１０までのいずれか １項記載の使用。