JPS5840103A - 混合液の分離法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は混合液の分離法に関するものである。

分離膜を境にして一方側に混合液体を置き、他方側を真
空に引いて減圧にするか、不活性ガスを流して低蒸気圧
に保ち、そＯ圧力差によって液を透過させ、低圧側で蒸
発させることによって混合液を分離するいわゆるパーベ
ーパレーション（１）６ｒＶａｐＯｒａｔｉｏｎ）　ａ
　１９５０年の半ば頃よ）研究がなされていゐ。この分
離方法拡通常の蒸留法では分別できないようｅｓ液（お
もに有機溶媒、炭化水素など）の分離精製を目的として
考えだされたものである。たとえば共沸混合物、沸点の
接近した溶媒、異性体（オルトとバラ、シスとトランス
）などＯ分別分離である。このほかの応用例としては熱
分解性混合液体中果汁の淡縮精製、懺跡、不ＭｌｌｌＩ
Ｏ除去さらにはエステル反応中生成する水分除去などが
ある。

そして米国特許第２，９５３，５０２号明細書にはビ二
ルアルコール重合体膜を使用し、パーベーパレーション
によシー、共沸混合液を分離することが、また米国特許
第３，７２８，９３４号明細書には分離膜としてアクリ
ロニトリル重合体膜を使用し、スチレン−ベンゼン混合
液からスチレンを分離することが、さらにまた米国特許
第２，９６０，４６２号明細書には圧力差に耐え、しか
も耐久性のある分離膜としてエチルセルロースとポリエ
チレンまたはセルローズブチルアセテートとからなる複
合膜を使用し、有機混合物を分離することが報告されて
いる。しかし、これらの方法では分離効率が悪く、さら
に分離処理量も充分大きくないので、工業的に実施しよ
うとすればパーペーパレージ曹ン装置を大型化しなけれ
ばならず、そのためにコストアップになるという欠点が
ある。　　゛ 本発明者ら拡これらの欠点を改良し、工業的に有利に共
沸混合液などの混合液を分離する方法につき種々検討し
た結果、本発明にいたった。

すなわち、本発明は、ポリビニルアルコールとアきド基
とくにＮ−アルキルアミド基を有する親水性高分子の混
合物から得られる膜を用いて、混合液を分離する方法で
ある。本発明の方法によれば後述する実―例から明らか
なように混合物の各成の混合比を変えることにょシ所望
の分離性能を有する膜を得ることができる。

本発明におけるアミド基、とくにＮ−フルキルアミド基
を有する親水性高分子と祉、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルピリドン、ポリＮ、Ｎ−ジアルキルアクリルア
ミド、ポリビニルＮ−メチルアセドア建ドなどである。

このうちポリビニルピロリドンがもつとも好ましい。ま
たポリビニルアルコール（ＰＶＡ）としては平均重合度
５００〜ａ　ｓ　ＯＯ、ケン化度８５〜１００モルチ、
よｐ好ましくは、平均重合度１５００以上、ケン化度９
５〜１００４−ルーのもの、および、エチレン、ビニル
ピロリドン、塩化ビニル等と酢酸ビニルなどのビニルエ
ステルとの共重合体ケン化物、ｔたはＰＶＡにアルデヒ
ドなどの化学反応物質を反応させたものなどである。

ＰＶＡとＮ−アルキルアミド基を有する親水性高分子の
混合比については、ＰＶＡ２０重量−〜８０重量−１Ｎ
−アルキルア電ド基を有する親木性高分子８０重量９６
〜２０重量−の範囲がよい０よシ好ましくは、ＰＶＡ３
０に量−から７０重量−の範囲である０こ０範凹におい
て、混合比を変えることによって、分離係数及び誤透過
量を所値値にできる。箪−液分離膜としてＰＶＡ比が８
０−以上となると１分離係数は向上するが、透過量は極
端に減少し、実画的でない。を九、ＰＶＡの混合比が２
０−以下になると、膜透過量は、非常に大きくなるが、
分離性能は極端に低下し、やはｐ実用的でない。このよ
うな混合膜を作成する場合紘これらの成分のほかに第３
成分を加えて製膜することは自由である０また製膜方法
としては流延法、乾および／ｌたは湿式製膜法などがあ
げられる。さらに、紋膜を熱処理すれば、膜分離性能を
向上させることが出来るＯ熱処ｍ東件としては８０〜１
７０℃、１〜２０分間、よ如好宜しくは１００〜１５０
℃、５〜１０分間であゐ。

本発明の方法で使用する前記混合膜は非多孔均質膜で、
その膜厚ｔｉ　０．１μ〜５００μ、好ましくは５〜３
００μである。膜厚がこれより薄くなると膜の強度が不
足するか、耐久性が不充分となる。

ま九膜厚がこれよシ厚い場合には膜を透過する液体混合
物の透過量が小さくなって実用的でない。

しかし、複合膜の場合嬬、腋混合膜屡の厚さはさらに小
にでき、０．１〜５０μが好ましい。このＰＶＡ−一水
性高分子膜の形状は通常平板な膜（平膜）として用いる
が、その他例えば円筒状又鉱中空繊維の形状として膜表
面積を大きくして用いることもできる。

本発明においては、「混合液」の接触する膜をへだて九
反対肯は、「混合液」側よシ低圧であることを必須とし
、その圧力差は大きければ大きい＃１ど効果的であるが
、工業的には、０．０１〜５０気圧がよく、よシ好まし
くは０．５〜１気圧である。

また「混合液」の接触する側の圧力はｌ（大気圧）〜１
００気圧がよく、好ましくは大気圧およびその近傍であ
る。一方その反対側の圧力は５０気圧以下、好ましくは
大気圧以下、さらには４００鱈Ｈｆ以下、さらには１０
０−Ｈｆ以下の真空に保つのがよい。膜を透過した物質
を低圧側において液状、ガス状いずれの状態で取シ出し
てもよいが、低圧側においてＳ弗させてガス状で取ｐ出
すことが分離効率、透過率とも良好である。したがって
低圧側を膜を透過する物質の蒸気圧よル低い圧力に保っ
ておくことが好ましい。低圧に保つ方法としては真空に
引いて減圧するか、不活性ガスを流して低蒸気圧に保つ
かの方法がある。また低圧側には筐体などを流動させる
必要はない。

本発明Ｏｒｓ舎液」Ｏ分離方法を第１ｍを参照して説明
する。本装置は前記混合膜ｌで混合液室２と排気ｍＩ３
とに区切られ、混合液１１２には、分離またはＩＩｍぜ
んとする有機混合液を注入口Ｓよシ入れ、出口４よ〕堆
）出す。一方排気１１３ａ、適嶋な方法で減圧にするが
、又は、他の液体、苦しく紘気体を循環する。＆訃、図
中６は膜支持体（たとえばステンレス鉤紬１［）であ〉
、７は膜を透過した蒸気の取〉出し口である。

本発明において、被分離筐体である「温合液」とは共沸
混合液、近接沸点混合液などであシ、とくに本発明の方
法は有機混合液の分離に著効がある。有機混合液のうち
共沸混合液としては、酢酸メチル／メチルアルコール、
酢酸エチル／エチルアルコール、ベンゼン／シクロヘキ
サン、メタノール／アセトン、ベンゼン／メタノール、
ベンイン／エタノール、アセトン／りａａホルム、メタ
ノール／アセトンなどがあげられるｏｔた近接沸点混合
液としては、エチルベンゼン／スチレン、パラ／−ルエ
チルベンゼン／ハラクロルスチレ／、トルエン／メチル
シフ霞ヘキサン、ブタジェン／ブテン類、ブタジェン／
ブタン類などがあげられる０ また「混合液」としては、上記共沸混合液のほかに分離
しにくい混合液、たとえば水−酢酸、さらには、普通の
蒸雷でも分けることのできる混合１１（たとえば水−メ
タノール、水−アセトン）などをも含むものであるＯ ｒ混合液」中の物質のうち、ＰＶＡ−Ｎ−アルキルアミ
ド基を有する親水性高分子混合膜を透過する物質は、温
合液のよ）極性の高ｉ方のものである。−１ＩＯ分離操
作で充分分離出来ない場合には、複数間の操作を＜ｎｘ
すことによって、目的とする分離を行なうことが出来る
。壕九％骸搗合膜は、属水性であるので％まず第１に本
発明の混合膜によｐ透過し、次いで透過液を疎水性膜に
よシ処理することによｐ、害鳥に「温合液」を高純度に
分離することも可能である。

次に本発明を実施例によって、さらに＾体的に説明する
が、本発明はこれらＯ実施例によって、何ら制限される
ものではない。

実施例１〜】０ ポリビニルアルー−ル（ＰＶＡ）（クラレ製、ＰＶＡＩ
　１７　：平Ｍｔ１合度Ｉ　Ｔｏｏ、　ケン化ｍ　９９
．８モルチ）１０重量パーセント水溶ｉｌｋおよびポリ
ビニルピロリドン（ｐｖｐ）（東京化成製、平均分子量
３６０，０００）１０重量バー七ント水漕液を調整した
。この２つの水溶液を１０１２０．１２．５！１７．５
．１５冨１５％　　１７．５富１２．５．２０冨１０の
重量比で温合した溶液をガラス板上に流砥し、富−下、
風乾し、非多孔均質膜（膜厚５０μ）を得た。これらの
各重量比の膜を、酢酸メチル／メタノールの混合液中に
１５分間、浸漬した後、第１図に示した装置（有効膜面
積２３．８ｊ）にセットシ、混合ｍＫ有機混合液を２５
℃、大気圧下にて、循環供給し、排気室を３５−ＨｆＫ
吸引し、分離夷歇を行なつ九０単位膜面積及び単位時間
当シの淑透過量Ｑ１並びに分シ係数ａは、第１表及び第
２表の通シであった。

表−１酢酸メチル／メタノール（１目重量比）の分離表
−２酢酸メチル／メタノール（８：２重量比）の分離〔
町１及びｅμ）ｌＳ膜透過前のＭ（メタノール）および
ＭＡ（酢酸メチル） の重量分率 〔鳩２及び（ＭＡ）　＊　＊膜透過後のＭ（メタノール
）およびＭＡ（酢酸メチル） の重量分率 実施例１１〜２０ ＰＶＡ−ＰＶＰ混合膜を１３０℃、ｌＯ分分間式熱処理
した以外は実施例−１と全く同様の条件で分離実験を行
なった。結果は第３表、第４表の通シであつ九。

表−３酢酸メチル／メタノール（１：１重量比）の分離
表−４酢酸メチル／メタノール（８０１２０重量比）Ｑ
分離実施例２１ 有機混合液体をベンゼン／メタノール（１！１重量比）
Ｋ変えた以外性実施例１と全く同じ条件で、分離実験を
行なった。結果を表−５に示す゛。

表−５

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において使用する分離装置の一例を示す
断面図である。 ｌ・・・混合膜 ２・・・混合液室 ３・・・排気車 ４・・・混合液の出口 ５・・・混合液の注入口 ６・−膜支持体 ７・・・蒸気０１８シ出し口 特許出願人　　株式金社　りＪ　し 代理人　弁理士本多　路 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　ポリビニルアルコールとアンド基を有する親
   水性高分子の混合物から得られる膜を使用することを特
   徴とする混合液の分離法。 （２）　　ポリビニルアル；−ル２０〜８０重量−とア
   さド基を有する親水性高分子８０〜２０重量−〇混合物
   である特許請求の範囲第１項記載の分離法。 （８）　　アンド基を有する親水性高分子がＮ−フルキ
   ルアミド基な有する親水性高分子である特許請求の範囲
   第１また拡第２項記載の分離法。 （４）　　アζド基を有すゐ親水性高分子が、ポリビニ
   ルピロリドン、ポリビニルピペリドン、ポリビニルピリ
   ドン、ポリＮ、Ｎ−ジアルキルアクリルアミド、ポリと
   ニルＮ−メチルアセドア建ドである特許請求第１１第２
   宜九は第３項記載の分離法。 （Ｉｓ）　　ｓ合液が有機混合液である特許請求の範囲
   第１、第２、第３★九拡第４項記載の分離法。