JPH11539A - Polyacrylonitrile film and its production - Google Patents
Polyacrylonitrile film and its productionInfo
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- JPH11539A JPH11539A JP15476297A JP15476297A JPH11539A JP H11539 A JPH11539 A JP H11539A JP 15476297 A JP15476297 A JP 15476297A JP 15476297 A JP15476297 A JP 15476297A JP H11539 A JPH11539 A JP H11539A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、透水性に優れたポ
リアクリロニトリル系精密濾過膜に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polyacrylonitrile-based microfiltration membrane having excellent water permeability.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、膜による分離技術が発展し、優れ
た分離膜の重要性はますます高まっている。一般の分離
膜に要求される性能として、分離選択性が高いこと、透
水速度が大きいこと、機械的強度が大きいこと、化学的
にまたは微生物に対して安定であること等が挙げられる
が、これらの諸性能のすべてを充分に満足する分離膜は
存在していない。例えば、アセテート系膜は、すでに使
用されているが、化学薬品、微生物に対する耐性に大き
な欠点がある。一方、アクリロニトリル系重合体は、化
学的、微生物的安定性に優れているため、種々の製造方
法による多孔膜が提案されているが、いずれも改良の余
地が残されている。2. Description of the Related Art In recent years, separation techniques using membranes have been developed, and the importance of excellent separation membranes has been further increasing. The performance required for general separation membranes include high separation selectivity, high water permeation rate, high mechanical strength, and chemical or microbial stability. There is no separation membrane that fully satisfies all of the above properties. For example, acetate-based membranes have already been used, but have significant drawbacks in resistance to chemicals and microorganisms. On the other hand, acrylonitrile-based polymers have excellent chemical and microbial stability, and therefore porous membranes prepared by various production methods have been proposed, but all of them have room for improvement.
【0003】例えば、特公昭60ー39404号公報に
は、緻密層、多孔質層、巨大空孔とからなる膜構造が開
示されているが、この構造の膜は分画性能に優れている
ものの透水量が低い。したがって、大量の水を浄化する
ような用途においては膜モジュールを多く使用しなけれ
ばならず、結果として装置の大型化につながるため、処
理コストが高くなってしまう。For example, Japanese Patent Publication No. 60-39404 discloses a membrane structure composed of a dense layer, a porous layer, and huge pores. Although a membrane having this structure is excellent in fractionation performance, Low water permeability. Therefore, in an application for purifying a large amount of water, a large number of membrane modules must be used, which results in an increase in the size of the apparatus, and thus an increase in processing cost.
【0004】また、特開昭63ー190012号公報に
は、超高重合度のアクリロニトリル重合体を用い、膜外
表面にのみ緻密層を有し、巨大空孔を含まない構造の膜
が開示されている。この膜は機械的強度においては優れ
ているが、やはり透水量が十分ではない。Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-190012 discloses a film using an acrylonitrile polymer having a very high degree of polymerization, having a dense layer only on the outer surface of the film, and having no structure containing large pores. ing. Although this membrane is excellent in mechanical strength, it still has insufficient water permeability.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、透水
性に優れたポリアクリロニトリル系精密濾過膜と、その
製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polyacrylonitrile-based microfiltration membrane having excellent water permeability and a method for producing the same.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決したものである。すなわちこの発明は、(1)膜の一
表面に粒子の阻止性能が0.01μm〜1μmの最小孔
径層を有する膜であって、膜断面における該最小孔径層
の空孔率が40%〜90%であることを特徴とするポリ
アクリロニトリル系精密濾過膜、(2)膜が中空糸状膜
である上記(1)のポリアクリロニトリル系精密濾過
膜、(3)膜の外表面に最小孔径層を有する上記(2)
のポリアクリロニトリル系精密濾過膜、(4)アクリロ
ニトリル系重合体、添加剤、および溶剤からなり、30
℃以上の温度でミクロ相分離する製膜原液を、一定形状
にキャストまたは押し出して、凝固させることを特徴と
するポリアクリロニトリル系精密濾過膜の製造方法、
(5)溶剤がN、Nージメチルアセトアミドであること
を特徴とする上記(4)のポリアクリロニトリル系精密
濾過膜の製造方法、(6)添加剤がポリエチレングリコ
ールであることを特徴とする上記(5)のポリアクリロ
ニトリル系精密濾過膜の製造方法、に関する。The present invention has solved the above-mentioned problems. That is, the present invention relates to (1) a membrane having a minimum pore size layer having a particle blocking performance of 0.01 μm to 1 μm on one surface of the membrane, and having a porosity of 40% to 90% in the cross section of the membrane. %, A polyacrylonitrile-based microfiltration membrane, (2) the polyacrylonitrile-based microfiltration membrane of (1), wherein the membrane is a hollow fiber membrane, and (3) a minimum pore size layer on the outer surface of the membrane. The above (2)
A polyacrylonitrile-based microfiltration membrane of (4) an acrylonitrile-based polymer, an additive and a solvent,
A method for producing a polyacrylonitrile-based microfiltration membrane, characterized by casting or extruding a membrane-forming stock solution that undergoes microphase separation at a temperature of at least ℃, and solidifying it.
(5) The method for producing a polyacrylonitrile-based microfiltration membrane according to (4), wherein the solvent is N, N-dimethylacetamide, and (6) the additive, wherein the additive is polyethylene glycol. 5) a method for producing a polyacrylonitrile-based microfiltration membrane.
【0007】以下、本発明の膜の構造について説明す
る。この発明の膜は、膜の一表面に粒子の阻止性能が
0.01μm〜1μmの最小孔径層を有する膜であっ
て、膜の一方の表面から他方の表面まで一体的に連続し
た構造からなる。膜の形状は問わないが、中空糸状であ
ることが好ましい。中空糸状膜は、平面状膜と比較して
単位体積当たりの有効膜面積を大きくすることができる
ので、膜濾過装置を小型化することができるメリットが
ある。Hereinafter, the structure of the film of the present invention will be described. The film of the present invention is a film having a minimum pore size layer having a particle blocking performance of 0.01 μm to 1 μm on one surface of the film, and has a structure integrally and continuously from one surface to the other surface of the film. . The shape of the membrane is not limited, but is preferably a hollow fiber. Since the hollow fiber membrane can increase the effective membrane area per unit volume as compared with the flat membrane, there is an advantage that the membrane filtration device can be downsized.
【0008】さらに、中空糸状膜を用いて大容量の水を
濾過する際、いわゆる外圧式濾過と呼ばれる方法で濾過
を行うと、モジュール内の濾過膜面積は外表面となるた
め、内圧式濾過と比べ有効膜面積をさらに大きくするこ
とができる。なお、外圧式濾過の場合、膜の目詰まりを
低減させるためには、膜の最小孔径層が膜の最外層もし
くは最外層近傍に有ることが好ましい。よって、本発明
の膜が中空糸状である場合は、膜の最外層に最小孔径層
が有ることが好ましい。Further, when filtering a large volume of water using a hollow fiber membrane, if filtration is performed by a method called external pressure filtration, the area of the filtration membrane in the module becomes the outer surface. In comparison, the effective film area can be further increased. In the case of external pressure filtration, in order to reduce clogging of the membrane, it is preferable that the minimum pore size layer of the membrane is located at the outermost layer or in the vicinity of the outermost layer. Therefore, when the membrane of the present invention is in the form of a hollow fiber, it is preferable that the outermost layer of the membrane has a minimum pore size layer.
【0009】本発明でいう膜の最小孔径層とは、膜の分
画性能に寄与する層であり、粒子の阻止性能が0.01
μm以上1μm以下である。最小孔径層の粒子の阻止性
能が0.01μm未満であると膜の透水性能が低下する
傾向にあり、1μmより大きいと膜の強度が低下する傾
向にある。好ましい最小孔径層の粒子の阻止性能は、
0.1μm以上0.5μm以下である。ここでいう粒子
の阻止性能とは、阻止率において90%以上阻止できる
最小の球状粒子の直径を意味する。最小孔径層の厚みは
任意であるが、厚すぎると透水性が低下するので、通常
30μm以下、好ましくは10μm以下である。The minimum pore size layer of the membrane as referred to in the present invention is a layer that contributes to the fractionation performance of the membrane, and has a particle blocking performance of 0.01.
It is not less than μm and not more than 1 μm. If the blocking performance of the particles of the minimum pore size layer is less than 0.01 μm, the water permeability of the membrane tends to decrease, and if it is more than 1 μm, the strength of the membrane tends to decrease. Preferred minimum pore size layer particles have a blocking performance of:
It is 0.1 μm or more and 0.5 μm or less. The term “particle rejection performance” as used herein means the minimum diameter of a spherical particle that can prevent rejection by 90% or more. The thickness of the minimum pore size layer is arbitrary, but if it is too thick, the water permeability is reduced. Therefore, it is usually 30 μm or less, preferably 10 μm or less.
【0010】この発明では、膜断面における最小孔径層
の空孔率が40%〜90%と高い点に特徴がある。最小
孔径層がこのような空孔率を有するため、この発明の膜
は高い透水性能を示す。本発明の膜の代表的な例につい
て、図面を用いてさらに詳細に説明する。図1は、中空
糸状膜の長さ方向に対して垂直な断面、すなわち膜厚方
向の断面の一部を示す電子顕微鏡写真である。図2は、
図1の外表面近傍をさらに拡大した電子顕微鏡写真であ
る。また、図3は、膜の外表面の様子を示す電子顕微鏡
写真であり、図4は、膜の内表面の様子を示す電子顕微
鏡写真である。図1および図2に示されるように、膜の
最小孔径層は膜外表面にあり、かつ高い空孔率を有す
る。The present invention is characterized in that the porosity of the smallest pore diameter layer in the cross section of the membrane is as high as 40% to 90%. Since the minimum pore size layer has such porosity, the membrane of the present invention exhibits high water permeability. Representative examples of the film of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an electron micrograph showing a cross section perpendicular to the length direction of the hollow fiber membrane, that is, a part of the cross section in the film thickness direction. FIG.
FIG. 2 is an electron microscope photograph in which the vicinity of the outer surface of FIG. 1 is further enlarged. FIG. 3 is an electron micrograph showing the state of the outer surface of the film, and FIG. 4 is an electron micrograph showing the state of the inner surface of the film. As shown in FIGS. 1 and 2, the smallest pore size layer of the membrane is on the outer surface of the membrane and has a high porosity.
【0011】以下、本発明の膜の製造方法の例を説明す
る。この発明の膜は、アクリロニトリル系重合体、添加
剤、およびアクリロニトリル系重合体を溶解する溶剤か
らなり、30℃以上の温度でミクロ相分離(以下、単に
相分離ともいう)する製膜原液を、一定形状に流延また
は吐出して凝固させることにより製造される。Hereinafter, an example of the method for producing a film of the present invention will be described. The membrane of the present invention comprises an acrylonitrile-based polymer, an additive, and a solvent that dissolves the acrylonitrile-based polymer, and a membrane-forming stock solution that undergoes microphase separation at a temperature of 30 ° C. or higher (hereinafter, also simply referred to as phase separation) It is manufactured by casting or discharging into a fixed shape and solidifying.
【0012】本発明に用いられるアクリロニトリル系重
合体としては、少なくとも70重量%、好ましくは85
重量%〜100重量%のアクリロニトリルと、アクリロ
ニトリルに対して共重合性を有するビニル化合物の一種
又は二種以上が30重量%以下、好ましくは0重量%〜
15重量%以下のアクリロニトリル単独重合体、もしく
はアクリロニトリル系共重合体である。アクリロニトリ
ル系重合体の極限粘度は、0.4以上2.0未満が好ま
しい。極限粘度が0.4未満では、膜の強度が弱く、
2.0以上では溶解性が悪い傾向にある。The acrylonitrile polymer used in the present invention is at least 70% by weight, preferably 85% by weight.
% To 100% by weight of acrylonitrile and 30% by weight or less, preferably 0% by weight or less of one or more kinds of vinyl compounds copolymerizable with acrylonitrile.
15% by weight or less of acrylonitrile homopolymer or acrylonitrile copolymer. The intrinsic viscosity of the acrylonitrile polymer is preferably 0.4 or more and less than 2.0. If the intrinsic viscosity is less than 0.4, the strength of the film is weak,
If it is 2.0 or more, the solubility tends to be poor.
【0013】上記ビニル化合物としては、アクリロニト
リルに対して共重合性を有する公知の化合物であれば良
く、特に限定されないが、好ましい共重合成分として
は、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、イタコン酸、酢酸ビニル、アクリルスルホン酸ソー
ダ、メタリルスルホン酸ソーダ、p(パラ)−スチレン
スルホン酸ソーダ、ヒドロキシエチルメタクリレート、
メタアクリル酸エチルトリエチルアンモニウムクロライ
ド、メタアクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド、ビニルピロリドン等を例示することができる。The vinyl compound is not particularly limited as long as it is a known compound having copolymerizability with acrylonitrile. Preferred copolymerization components include acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate and itacone. Acid, vinyl acetate, sodium acrylsulfonate, sodium methallylsulfonate, sodium p (para) -styrenesulfonate, hydroxyethyl methacrylate,
Examples thereof include ethyl triethyl ammonium methacrylate, ethyl trimethyl ammonium methacrylate, and vinylpyrrolidone.
【0014】アクリロニトリル系重合体を溶解する有機
溶剤としては、プロピレンカーボネート、N,Nージメ
チルホルムアミド、N,Nージメチルアセトアミド、ジ
メチルスルホキシド、γーブチロラクトン、エチレンカ
ーボネート、N−メチルー2ーピロリドン、2ーピロリ
ドン、ヘキサメチレンホスホアミド等を挙げることがで
きる。好ましい溶剤はN,Nージメチルアセトアミドで
ある。Examples of the organic solvent for dissolving the acrylonitrile polymer include propylene carbonate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, N-methyl-2-pyrrolidone, and 2-pyrrolidone. And hexamethylenephosphamide. A preferred solvent is N, N-dimethylacetamide.
【0015】添加剤は、溶剤と相溶性があり、アクリロ
ニトリル系重合体を溶解しないものであればよく、原液
粘度、溶解状態を制御する目的で水;塩類;イソプロピ
ルアルコール、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエ
チルケトン等のケトン類;ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリ
エチレングリコール(重量平均分子量200〜35,0
00)等のグリコール類;グリセリンおよびポリビニル
ピロリドン(重量平均分子量1,000〜2,800,
000)等が用いられ、複数添加することも可能であ
り、その種類、添加量は組み合わせにより随時行えばよ
い。好ましい添加剤は、ポリエチレングリコールであ
る。The additive may be any as long as it is compatible with the solvent and does not dissolve the acrylonitrile polymer. For the purpose of controlling the viscosity of the stock solution and the dissolution state, water; salts; isopropyl alcohol, methanol, ethanol, propanol, Alcohols such as butanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol and polyethylene glycol (weight average molecular weight 200 to 35.0
Glycols such as 00); glycerin and polyvinylpyrrolidone (weight average molecular weight 1,000 to 2,800,
000) and the like, and a plurality of them can be added, and the kind and the amount of addition may be determined as needed depending on the combination. A preferred additive is polyethylene glycol.
【0016】本発明の製造方法において極めて重要な点
は、アクリロニトリル系重合体、添加剤、溶剤からなる
製膜原液が、30℃以上の温度でミクロ相分離すること
にある。この性質を有する製膜原液を用いることによ
り、膜断面の最小孔径層における空孔率が40%〜90
%である精密濾過膜を得ることができる。相分離温度が
高いほど透水性の高い膜が得られる傾向にあり、相分離
温度が30℃未満では、高透水性の膜が得られない傾向
にある。好ましい相分離温度は、50℃以上である。A very important point in the production method of the present invention is that a film forming stock solution comprising an acrylonitrile polymer, an additive and a solvent undergoes microphase separation at a temperature of 30 ° C. or higher. By using the membrane-forming stock solution having this property, the porosity in the smallest pore diameter layer of the membrane cross section is 40% to 90%.
% Can be obtained. If the phase separation temperature is higher, a membrane having higher water permeability tends to be obtained. If the phase separation temperature is lower than 30 ° C., a membrane having higher water permeability tends not to be obtained. A preferred phase separation temperature is 50 ° C. or higher.
【0017】本発明のいうミクロ相分離とは、濁化(白
濁)または2相に分離することを意味する。また、本発
明の製膜原液は、相分離温度以上では、ミクロ相分離し
て濁化した状態になるが、この濁化した状態の製膜原液
を相分離温度未満にすると元の均一で透明な製膜原液へ
と戻る、可逆的な性質を有する。本発明のアクリロニト
リル系精密濾過膜を製造する際には、この性質を有する
製膜原液を相分離温度以下に冷却して、均一で透明な状
態の製膜原液として使用する。また、相分離温度が30
℃以上となる製膜原液を作るための、アクリロニトリル
系重合体に対する溶剤と添加剤との組み合わせは、特に
限定されないが、代表的な組み合わせとして、溶剤とし
てN,Nージメチルアセトアミド、添加剤としてポリエ
チレングリコールが用いられる。The term “microphase separation” as used in the present invention means turbidity (white turbidity) or separation into two phases. In addition, the membrane-forming stock solution of the present invention becomes a turbid state by microphase separation above the phase separation temperature. It has a reversible property, returning to a neat film forming solution. In producing the acrylonitrile-based microfiltration membrane of the present invention, a membrane-forming stock solution having this property is cooled to a phase separation temperature or lower and used as a uniform and transparent membrane-forming stock solution. Further, when the phase separation temperature is 30
The combination of a solvent and an additive for an acrylonitrile-based polymer for preparing a film forming solution having a temperature of at least ℃ is not particularly limited, but typical combinations include N, N-dimethylacetamide as a solvent and polyethylene as an additive. Glycol is used.
【0018】本発明で用いられるアクリロニトリル系重
合体の溶剤への溶解性、および添加剤の溶剤への溶解性
は、一般的に高温程大となる。しかしながら、アクリロ
ニトリル系重合体、N,Nージメチルアセトアミド、ポ
リエチレングリコールからなる3成分系においては、こ
れらとは全く逆に、低温になる程混合物の相溶性が大と
なり均一溶液が生成される。この事実は、全く新しい知
見である。The solubility of the acrylonitrile polymer used in the present invention in a solvent and the solubility of additives in a solvent generally increase as the temperature increases. However, in a three-component system composed of an acrylonitrile-based polymer, N, N-dimethylacetamide, and polyethylene glycol, the conversely, the lower the temperature, the greater the compatibility of the mixture and the more uniform the solution. This fact is a completely new finding.
【0019】製膜原液中のアクリロニトリル系重合体の
濃度は、製膜可能でかつ得られた膜が膜としての性能を
有するような濃度の範囲であれば特に制限されないが、
2重量%〜50重量%である。2重量%未満では製膜原
液の粘度が低く、製膜しにくい傾向にあり、50重量%
より高いと製膜原液の粘度が高すぎ、製膜は困難となる
傾向にある。好ましくは5重量%〜35重量%である。
高い透水性能又は大きな分画分子量を達成するために
は、アクリロニトリル系重合体濃度は低い方が良く、1
0〜25重量%が好ましい。The concentration of the acrylonitrile-based polymer in the film-forming stock solution is not particularly limited as long as it can be formed into a film and the obtained film has a performance as a film.
It is 2% by weight to 50% by weight. If the amount is less than 2% by weight, the viscosity of the film forming stock solution is low, and the film tends to be difficult to form, and 50% by weight.
If it is higher, the viscosity of the film forming stock solution is too high, and film forming tends to be difficult. Preferably it is 5% by weight to 35% by weight.
In order to achieve high water permeability or a high molecular weight cut-off, the lower the acrylonitrile-based polymer concentration, the better.
0-25% by weight is preferred.
【0020】製膜原液中の添加剤の量は、1重量%〜4
0重量%、好ましくは1重量%〜30重量%であるが、
用いる添加剤の種類や分子量により最適濃度が決定され
る。以下、膜の製造方法の具体例を説明する。中空糸状
膜は、本発明の製膜原液を、内部液とともに2重環状ノ
ズルから凝固浴中に同時に吐出させ、凝固させることに
より製造される。より具体的には、前述の製膜原液と以
下に述べる内部液とを、公知のチューブインオリフィス
型の2重環状ノズルから凝固浴中に同時に吐出させ、凝
固させることにより本発明の中空糸状膜を得ることがで
きる。また、ノズルと凝固浴との間に隙間(エアギャッ
プ)を設けて製造することも可能である。The amount of the additive in the film forming solution is from 1% by weight to 4% by weight.
0% by weight, preferably 1% to 30% by weight,
The optimum concentration is determined by the type and molecular weight of the additive used. Hereinafter, a specific example of the method for producing a film will be described. The hollow fiber membrane is manufactured by simultaneously discharging the stock solution of the present invention together with the internal solution from a double annular nozzle into a coagulation bath and coagulating the same. More specifically, the hollow fiber membrane of the present invention is simultaneously discharged from a known tube-in-orifice type double annular nozzle into a coagulation bath and coagulated, and the above-mentioned membrane-forming stock solution and the internal solution described below are coagulated. Can be obtained. It is also possible to manufacture by providing a gap (air gap) between the nozzle and the coagulation bath.
【0021】平面状膜の場合は、上記製膜原液を、表面
の平滑な平板上、エンドレスベルト上、または回転ドラ
ム上にナイフエッジ等を用いて均一に薄膜状に流延し、
凝固浴で凝固させることにより製造される。中空糸状膜
の製造の際に用いられる内部液は、中空糸状膜の中空部
を形成させるために用いるものである。外表面に最小孔
径層を形成させる場合は、内部液としてプロピレンカー
ボネート、N,Nージメチルホルムアミド、N,Nージ
メチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γーブチ
ロラクトン、エチレンカーボネート、N−メチルー2ー
ピロリドン等のアクリロニトリル系重合体を溶解する良
溶剤の水溶液が用いられる。内表面に最小孔径層を形成
させる場合は、内部液には後述する凝固浴に記載したも
のが採用される。また、内部液の粘性を制御する目的で
テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール等
のグリコール類及びグリセリン等の非溶剤を加えること
も可能である。In the case of a flat membrane, the above-mentioned stock solution is uniformly cast into a thin film on a flat plate having a smooth surface, on an endless belt, or on a rotating drum using a knife edge or the like.
It is produced by coagulation in a coagulation bath. The internal liquid used in the production of the hollow fiber membrane is used for forming the hollow portion of the hollow fiber membrane. When a minimum pore size layer is formed on the outer surface, acrylonitrile such as propylene carbonate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, N-methyl-2-pyrrolidone is used as the internal liquid. An aqueous solution of a good solvent that dissolves the polymer is used. When a minimum pore size layer is formed on the inner surface, those described in a coagulation bath described later are employed as the internal liquid. It is also possible to add glycols such as tetraethylene glycol and polyethylene glycol and non-solvents such as glycerin for the purpose of controlling the viscosity of the internal liquid.
【0022】凝固浴としては、例えば、水;メタノー
ル、エタノール等のアルコール類;エーテル類;n−ヘ
キサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素類などポリマ
ーを溶解しない液体が用いられるが、水を用いることが
好ましい。また、凝固浴に前記良溶剤を添加することに
より凝固速度をコントロールすることも可能である。平
面状膜の場合、凝固浴に触れた側の膜表面に最小孔径層
が形成される。As the coagulation bath, for example, a liquid that does not dissolve the polymer such as water; alcohols such as methanol and ethanol; ethers; and aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane is used. Preferably, it is used. The solidification rate can also be controlled by adding the good solvent to the coagulation bath. In the case of a planar membrane, a minimum pore size layer is formed on the membrane surface on the side contacting the coagulation bath.
【0023】凝固浴の温度は、ー30℃〜90℃、好ま
しくは0℃〜90℃、さらに好ましくは0℃〜80℃で
ある。凝固浴の温度が90℃を越えたり、またはー30
℃未満であると、凝固浴中の膜の表面の状態が安定しに
くい。The temperature of the coagulation bath is from -30 ° C to 90 ° C, preferably from 0 ° C to 90 ° C, and more preferably from 0 ° C to 80 ° C. The temperature of the coagulation bath exceeds 90 ° C or -30
If the temperature is lower than ℃, the state of the surface of the film in the coagulation bath is difficult to be stabilized.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施例を示す
が、これに限定されるものではない。各測定方法は、下
記のとおりである。なお、測定サンプルとして使用した
中空糸状膜及び平面状膜は、すべて十分に水を含浸させ
た状態のものを用いた。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments. Each measuring method is as follows. In addition, the hollow fiber membrane and the planar membrane used as the measurement samples were all completely impregnated with water.
【0025】中空糸状膜の透水量は、25℃の限外濾過
水を長さ50mmの中空糸状膜のサンプルの内表面から
外表面へ透過させ、その量をリットル/hr・m2 ・a
tmで表した。ただし、有効膜面積は内表面換算した。
膜強度は、(株)島津製作所製のオ−トグラフAGS−
5Dを使用し、サンプル長さ50mm、引っ張りスピー
ド10mm/分で測定した。The amount of water permeation of the hollow fiber membrane is determined by permeating ultrafiltration water at 25 ° C. from the inner surface to the outer surface of the sample of the hollow fiber membrane having a length of 50 mm, and the amount is liter / hr · m 2 · a.
tm. However, the effective film area was converted to the inner surface.
The film strength was measured using an Autograph AGS- manufactured by Shimadzu Corporation.
The measurement was performed using 5D at a sample length of 50 mm and a pulling speed of 10 mm / min.
【0026】破断強度は、中空糸状膜1本当たりの破断
時の荷重を、引っ張る前の膜断面積当たりの値(kgf
/cm2 )で表し、伸度(伸び)は、元の長さに対する
破断までに伸びた長さ(%)で表した。分画性能(A)
は、中空糸状膜の場合、0.2重量%のドデシル硫酸ナ
トリウム水溶液中に、0.132μmの粒径を有する均
一なラテックス粒子(セラダイン社製、ポリスチレン系
ポリマー、0.132μm)が0.02体積%の濃度で
懸濁するように調整した原液を、70mmの中空糸状膜
に対して、入り圧と出圧との平均圧力を0.5kgf/
cm2 、流体線速=1m/秒のクロスフローの条件で外
表面から内表面へと濾過した時の40分後の阻止率を示
す。また、溶液の温度は、25℃に調節した。流体線速
は、円筒状の容器の断面積から、中空糸状膜の外径から
算出した断面積を差し引いた面積(図5参照)を用いて
算出した。また、原液濾液中のラテックス粒子の濃度
は、紫外可視分光器により、260nmの波長にて測定
した。平面状膜の場合、直径25mmに打ち抜いた平面
状膜をフィルターホルダーに組み込み、上記原液を膜差
圧間0.5kgf/cm2 で供給した時の2分後の阻止
率を示す。The breaking strength is defined as the load at the time of breakage of one hollow fiber membrane per unit area (kgf) of the membrane before pulling.
/ Cm 2 ), and the elongation (elongation) was expressed as the length (%) of the original length that elongated before breaking. Fractionation performance (A)
In the case of a hollow fiber membrane, in a 0.2% by weight aqueous solution of sodium dodecyl sulfate, 0.02 μm of uniform latex particles having a particle size of 0.132 μm (polystyrene-based polymer, 0.132 μm, manufactured by Ceradyne Co.) An undiluted solution adjusted to be suspended at a concentration of volume% was applied to a 70 mm hollow fiber membrane at an average pressure of 0.5 kgf /
The rejection after 40 minutes when filtering from the outer surface to the inner surface under the conditions of cross flow of cm 2 and a fluid linear velocity of 1 m / sec. The temperature of the solution was adjusted to 25 ° C. The fluid linear velocity was calculated using the area (see FIG. 5) obtained by subtracting the cross-sectional area calculated from the outer diameter of the hollow fiber membrane from the cross-sectional area of the cylindrical container. The concentration of latex particles in the undiluted filtrate was measured at a wavelength of 260 nm using an ultraviolet-visible spectrometer. In the case of a flat membrane, the rejection after 2 minutes is shown when a flat membrane punched to a diameter of 25 mm is incorporated in a filter holder and the stock solution is supplied at a membrane differential pressure of 0.5 kgf / cm 2 .
【0027】分画性能(B)は、ラテックス粒子を0.
088μm(ダウケミカル社製、ポリスチレン系ポリマ
ー、0.088μm)にした以外は、分画性能(A)と
同様の操作を行った。分画性能(C)は、ラテックス粒
子を0.042μm(JSR社製、ポリスチレン系ポリ
マー、0.042μm)にした以外は、分画性能(A)
と同様の操作を行った。The fractionation performance (B) is such that the latex particles have a particle size of 0.1%.
The same operation as the fractionation performance (A) was performed except that the particle size was 088 μm (manufactured by Dow Chemical Company, polystyrene-based polymer, 0.088 μm). The fractionation performance (C) was the same as the fractionation performance (A) except that the latex particles were 0.042 μm (manufactured by JSR, polystyrene-based polymer, 0.042 μm).
The same operation as described above was performed.
【0028】膜の最小孔径層の平均孔径は、ASTM
F316−86に記載されているエアーフロー法により
測定した。また、膜断面における最小孔径層の空孔率
は、膜断面の電子顕微鏡写真を画像解析することにより
求めた。アクリロニトリル系重合体の極限粘度は、Jo
urnal of polymer Science
(Aー1)第6巻、147〜157(1968)に記載
されている測定法に準じて、N,Nージメチルホルムア
ミドを溶剤とし30℃で測定した。The average pore size of the smallest pore size layer of the membrane is ASTM
It was measured by the air flow method described in F316-86. Further, the porosity of the minimum pore size layer in the film cross section was determined by image analysis of an electron micrograph of the film cross section. The intrinsic viscosity of acrylonitrile polymer is Jo
urnal of polymer science
(A-1) According to the measurement method described in Volume 6, 147 to 157 (1968), measurement was carried out at 30 ° C. using N, N-dimethylformamide as a solvent.
【0029】[0029]
【実施例1】アクリロニトリル91.5重量%、アクリ
ル酸メチル8.0重量%、メタリルスルホン酸ソーダ
0.5重量%からなる極限粘度[η]=1.2の共重合
体16重量%および重量平均分子量3,000のポリエ
チレングリコール(和光純薬社製、PEG4000)8
重量%を、N,Nージメチルアセトアミド76重量%に
溶解して均一溶液とした。この製膜原液は、64℃でミ
クロ相分離することが確認された。この製膜原液を60
℃に保ち、N,Nージメチルアセトアミド90重量%と
水10重量%との混合溶液からなる内部液とともに、紡
口(2重環状ノズル0.5mm−0.7mm−1.3m
m)から80℃の水からなる凝固浴中に吐出し、凝固を
完結させた。紡速は、10m/分に固定した。膜の最小
孔径層は、膜外表面に存在し、膜の最小孔径層の平均孔
径は、0.12μmであった。得られた中空糸状膜の性
能を表1に示す。Example 1 A copolymer consisting of 91.5% by weight of acrylonitrile, 8.0% by weight of methyl acrylate, and 0.5% by weight of sodium methallylsulfonate having an intrinsic viscosity [η] of 1.2% was obtained. Polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 3,000 (PEG4000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 8
% By weight was dissolved in 76% by weight of N, N-dimethylacetamide to obtain a homogeneous solution. It was confirmed that this membrane forming solution was subjected to microphase separation at 64 ° C. This membrane-forming stock solution was added to 60
C. and a spinneret (double annular nozzle 0.5 mm-0.7 mm-1.3 m) together with an internal solution consisting of a mixed solution of N, N-dimethylacetamide 90% by weight and water 10% by weight.
m) to discharge into a coagulation bath consisting of water at 80 ° C. to complete coagulation. The spinning speed was fixed at 10 m / min. The minimum pore size layer of the membrane was present on the outer surface of the membrane, and the average pore size of the minimum pore size layer of the membrane was 0.12 μm. Table 1 shows the performance of the obtained hollow fiber membrane.
【0030】[0030]
【実施例2】実施例1で使用した製膜原液をガラス板上
に厚さ400μmに流延し、N,Nージメチルアセトア
ミド90重量%と水10重量%との混合溶液からなる6
0℃の凝固浴中に流延面を浸漬し、凝固させて平面状膜
を得た。得られた膜の透水量は3900リットル/hr
・m2 ・atm(25℃測定)であり、分画性能(A)
は100%、分画性能(B)は2%であった。また、膜
の最小孔径層の平均孔径は0.12μmであり、膜断面
における最小孔径層の空孔率は71%であった。Example 2 A film-forming stock solution used in Example 1 was cast on a glass plate to a thickness of 400 μm, and was made of a mixed solution of 90% by weight of N, N-dimethylacetamide and 10% by weight of water.
The casting surface was immersed in a coagulation bath at 0 ° C. and solidified to obtain a planar film. The water permeability of the obtained membrane is 3900 liter / hr.
· M 2 · atm (measured at 25 ° C) and fractionation performance (A)
Was 100% and the fractionation performance (B) was 2%. The average pore size of the minimum pore size layer of the membrane was 0.12 μm, and the porosity of the minimum pore size layer in the membrane cross section was 71%.
【0031】[0031]
【比較例1】溶剤にNーメチルー2ーピロリドンのみを
用いた以外は、実施例1と同様の操作を行なって中空糸
状膜を得た。この製膜原液は、温度によるミクロ相分離
を示さなかった。得られた中空糸状膜の平均孔径は0.
009μmであった。膜の性能を表1に示した。Comparative Example 1 A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that only N-methyl-2-pyrrolidone was used as a solvent. This membrane-forming stock solution did not show microphase separation with temperature. The average pore size of the obtained hollow fiber membrane is 0.3.
009 μm. The performance of the membrane is shown in Table 1.
【0032】[0032]
【表1】 [Table 1]
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明の膜は、透水性に優れたポリアク
リロニトリル系精密濾過膜であることから、大容量の処
理が必要な上水道等の水の浄化に好適に用いることがで
きる。Since the membrane of the present invention is a polyacrylonitrile-based microfiltration membrane having excellent water permeability, it can be suitably used for purification of water such as tap water which requires a large volume treatment.
【図1】本発明の中空糸状濾過膜の一様態の横断面(一
部)を示す電子顕微鏡写真(倍率200倍)である。FIG. 1 is an electron micrograph (200 × magnification) showing a cross section (part) of a uniform state of a hollow fiber filtration membrane of the present invention.
【図2】図1に示す中空糸状濾過膜の外表面近傍の電子
顕微鏡写真(倍率10,000倍)である。FIG. 2 is an electron micrograph (magnification: 10,000) of the vicinity of the outer surface of the hollow fiber filtration membrane shown in FIG.
【図3】図1に示す中空糸状濾過膜の外表面の電子顕微
鏡写真(倍率10,000倍)である。FIG. 3 is an electron micrograph (magnification: 10,000) of the outer surface of the hollow fiber filtration membrane shown in FIG.
【図4】図1に示す中空糸状濾過膜の内表面の電子顕微
鏡写真(倍率1,000倍)である。FIG. 4 is an electron micrograph (× 1,000) of the inner surface of the hollow fiber filtration membrane shown in FIG. 1.
【図5】流体の線速を測定する際の、容器と中空糸状膜
との位置関係を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a positional relationship between a container and a hollow fiber membrane when measuring a linear velocity of a fluid.
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成9年6月13日[Submission date] June 13, 1997
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図1】 FIG.
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図2】 FIG. 2
【手続補正3】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図3】 FIG. 3
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図4】 FIG. 4
Claims (2)
μm〜1μmの最小孔径層を有する膜であって、膜断面
における該最小孔径層の空孔率が40%〜90%である
ことを特徴とするポリアクリロニトリル系精密濾過膜。1. A film having a particle blocking performance of 0.01 on one surface.
A polyacrylonitrile-based microfiltration membrane having a minimum pore size layer of from 1 μm to 1 μm, wherein the porosity of the minimum pore size layer in the membrane cross section is from 40% to 90%.
よび溶剤からなり、30℃以上の温度でミクロ相分離す
る製膜原液を、一定形状にキャストまたは押し出して、
凝固させることを特徴とするポリアクリロニトリル系精
密濾過膜の製造方法。2. A film-forming stock solution comprising an acrylonitrile-based polymer, an additive, and a solvent and subject to microphase separation at a temperature of 30 ° C. or higher, is cast or extruded into a predetermined shape,
A method for producing a polyacrylonitrile-based microfiltration membrane characterized by coagulation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15476297A JPH11539A (en) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | Polyacrylonitrile film and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15476297A JPH11539A (en) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | Polyacrylonitrile film and its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11539A true JPH11539A (en) | 1999-01-06 |
Family
ID=15591348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15476297A Pending JPH11539A (en) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | Polyacrylonitrile film and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11539A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4698363A (en) * | 1984-11-22 | 1987-10-06 | May & Baker Limited | Prostacyclin analogues |
| KR100454153B1 (en) * | 2001-11-24 | 2004-10-26 | 태광산업주식회사 | A hollow fiber membrane made of polyacrylonitrile and a preparation method thereof |
-
1997
- 1997-06-12 JP JP15476297A patent/JPH11539A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4698363A (en) * | 1984-11-22 | 1987-10-06 | May & Baker Limited | Prostacyclin analogues |
| KR100454153B1 (en) * | 2001-11-24 | 2004-10-26 | 태광산업주식회사 | A hollow fiber membrane made of polyacrylonitrile and a preparation method thereof |
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