JPS5889902A - Method for separating liquid mixture - Google Patents

Method for separating liquid mixture

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JPS5889902A
JPS5889902A JP18682881A JP18682881A JPS5889902A JP S5889902 A JPS5889902 A JP S5889902A JP 18682881 A JP18682881 A JP 18682881A JP 18682881 A JP18682881 A JP 18682881A JP S5889902 A JPS5889902 A JP S5889902A
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JP
Japan
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membrane
polymer
fluorine
liquid mixture
water
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JP18682881A
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Japanese (ja)
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Haruhisa Miyake
三宅 晴久
Masami Yamashita
正美 山下
Tatsuro Asawa
浅輪 達郎
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Asahi Glass Co Ltd
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance separation efficiency in separating org. liquid mixture through pervaporation, by using a polymer membrane made by uniformly mixing a fluorine-contg. resin having acid type functional groups with a low mol. wt. polymer not contg. acid type functional groups. CONSTITUTION:A membrane is formed by mixing 100pts.wt. a fluorine-contg. polymer having carboxylic, sulfonic, phosphoric, or phenolic acid groups with 5-100pts.wt. low. mol. wt. polymer of trifluorochloroethylene or copolymer of perfluoroalkyl winyl ether and fluoroolefin. The obtained blended membrane is a nonporous uniform film, and use of this membrane for pervaporation operation permits a mixture of org. liquids to be separated with high separation coefft. and permeation rate.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも有機液体をその構成成分の一つと
する液体混合物(以下、有機液体混合物と略記する)を
、特定の高分子膜を用いてパーベーパレージ・ンにより
分離又は濃縮する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for separating or separating a liquid mixture containing at least an organic liquid as one of its components (hereinafter abbreviated as an organic liquid mixture) by pervaporation using a specific polymer membrane. Concerning the method of concentrating.

多孔質でない均一な高分子膜を用いて有機液体混合物を
分離するプロセスは、従来より米国特、許第29535
02号明細書力とに教示されている。この分離プロセス
は、一般に膜を用いたパーペーパレージ■ンプロセスト
呼ハレ、高分子膜の一次側(高圧側)に処理すべき液体
を・供給し、透過し易い物質を二次側(低圧側)に蒸気
として優先的に透過させる方法である。この膜分離法は
、従来簡単な方法では分離でき々かった液体混合物、例
えば共沸混合物、沸点が近接した比揮発度の小さい混合
物系、加熱によって重合や変性を起す物質を含む混合物
を分離又は濃縮する新しい方法として注目されている。
A process for separating organic liquid mixtures using non-porous, uniform polymeric membranes has been previously described in U.S. Pat. No. 29,535.
No. 02 Specification. In this separation process, the liquid to be treated is generally supplied to the primary side (high pressure side) of the polymer membrane, and the easily permeable substance is transferred to the secondary side (low pressure side). This is a method of preferentially transmitting it as vapor. This membrane separation method is used to separate liquid mixtures that could not be separated using conventional simple methods, such as azeotropic mixtures, mixtures with close boiling points and low relative volatility, and mixtures containing substances that polymerize or modify when heated. It is attracting attention as a new method of concentration.

従来、このような分離方法に用いられる高分子膜として
は、ポリ玉チレン・ポリプロピレン。
Conventionally, the polymer membranes used in such separation methods are polyethylene and polypropylene.

セルロース系高分子物質、ポリアクリロニトリル、ポリ
アミド、ポリエステル、ポリスチレン。
Cellulose polymer materials, polyacrylonitrile, polyamide, polyester, polystyrene.

ポリテトラフルオロエチレン又はこれらの共重合体から
なる膜が知られている。しかしながら、か\る膜を用い
てパーベーパレージlンにより有機液体混合物を分離す
る場合には、実用上次の如き難点が認められる。即ち、 (1)有機液体温付物が高分子膜を1回通過することに
よる濃縮の割合(分離係数’AB )が小さいため、目
的とする濃度まで濃縮又は分離するためには、非常に多
数の膜を通過させなければならない。一般に、分離係数
’ABは次の如きである。
Membranes made of polytetrafluoroethylene or copolymers thereof are known. However, when such a membrane is used to separate an organic liquid mixture by pervaporation, the following practical difficulties are observed. That is, (1) Since the concentration ratio (separation coefficient 'AB) of the organic liquid heated substance passing through the polymer membrane once is small, it takes a very large number of times to concentrate or separate it to the desired concentration. must pass through the membrane. Generally, the separation factor 'AB is as follows.

(2)有機液体混合物が高分子膜を通過する透過量(一
般に、単位膜表面積、単位膜厚及び単位時間当りの透過
量で表示する)が小さいため、膜表面積を非常に大きく
するか、高分子膜の膜厚を極端に薄くしなければならな
い。従って、前者の場合には装置設備コストが過大にな
り、後者の場合にはMの強度、耐久性に問題が生じる。
(2) Since the amount of permeation of an organic liquid mixture through a polymer membrane (generally expressed as the permeation amount per unit membrane surface area, unit membrane thickness, and unit time) is small, the membrane surface area must be made very large or The thickness of the molecular membrane must be made extremely thin. Therefore, in the former case, the equipment cost becomes excessive, and in the latter case, problems arise in the strength and durability of M.

而して、前記の改良プロセスとして、高分子基体にスル
ホン酸基などを結合させた高分子膜を用いる方法、特定
のポリアミド膜を用いる方法、アイオノマー系高分子膜
を用いる方法などが、特開昭52−111888号公報
、同52−111889号公報、同54−33278号
公報、同54−33279号公報などに開示されている
As the above-mentioned improved process, a method using a polymer membrane in which sulfonic acid groups etc. are bonded to a polymer base, a method using a specific polyamide membrane, a method using an ionomer polymer membrane, etc. are disclosed in Japanese Patent Application Publication No. It is disclosed in Japanese Patent No. 52-111888, Japanese Publication No. 52-111889, Japanese Publication No. 54-33278, Japanese Publication No. 54-33279, etc.

本発明者は、パーベーパレーションによす各種有機液体
混合物を分離又は濃縮する手段について、種々の研究、
検討を重ねた結果、次の如き極めて興味深い知見を得る
に至った。即ち、CJ、CIあるいはCx F4 /C
F* (FOCs F+などの重合体の室温〜100℃
程度でワックス状の固形低分子量体を、カルボン酸基や
スルホン酸基の如き酸型官能基を有するフッ素樹脂膜に
ブレンドすると、膜内に内部可塑化現象を生せしめ靭性
を付与し得るものである。そして、か\るブレンド膜ヲ
パーペーパレーシ冒ンに用いることにより、前記難点を
円滑有利に解消し得ることを見出した。
The present inventor has conducted various studies on means for separating or concentrating various organic liquid mixtures by pervaporation.
As a result of repeated investigations, we came to the following extremely interesting findings. That is, CJ, CI or Cx F4 /C
F* (FOCs F+ and other polymers room temperature to 100℃
When a wax-like solid low-molecular weight material is blended into a fluororesin membrane having acid-type functional groups such as carboxylic acid groups or sulfonic acid groups, internal plasticization occurs within the membrane and toughness can be imparted. be. It has also been found that the above-mentioned difficulties can be smoothly and advantageously overcome by using such a blend film for paper lamination.

本発明は、前記知見に基いて完成されたものであり、少
なくとも有機液体をその構成成分の一つとする液体混合
物を、酸型官能基を有する含フッ素樹1石に酸型官能基
を含有しない重合体の固形低分子量体を均一混合して製
膜された高分子膜を用いて、パーベーパレージ1ンによ
って分離することを特徴とする液体混合物の分離方法を
新規に提供するものである。
The present invention has been completed based on the above findings, and it is possible to prepare a liquid mixture containing at least an organic liquid as one of its constituents by using a fluorine-containing tree containing no acid-type functional groups. The present invention provides a novel method for separating a liquid mixture, which is characterized in that separation is performed by pervaporation using a polymer membrane formed by uniformly mixing solid low-molecular-weight polymers.

本発明においては、特定の固形低分子量体を酸型官能基
を有する含フッ素taI哨(以下、含フツ素イオン交換
tatitt?と呼ぶ)に均一混合して製膜することが
重要である。固形低分子量体の混合割合は、特に限定さ
れないが、通常は含フッ素イオン交換噌脂100重量部
当り5〜100重儒部、好ましくは10〜゛50重醍部
程度の範囲から選定される。固形低分子量体の混合割合
が余りに少なすぎる場合には、本発明における靭性など
の補強効果が僅少となり、また余りに多すぎる場合には
、官能基を有する含フッ素樹1信を高分子膜材としたメ
リットが低下すると共に、補強効果についても逆に低下
してし捷うということもある。か\る混合割合は、含フ
ッ素イオン交換嚇脂や固形低分子量体の種類、あるいは
これらの組合せなどに応じて、最適範囲を選定すること
が好適である。
In the present invention, it is important to form a film by uniformly mixing a specific solid low-molecular-weight substance into a fluorine-containing tal exchanger having an acid type functional group (hereinafter referred to as fluorine-containing ion exchange tatitt?). The mixing ratio of the solid low molecular weight substance is not particularly limited, but is usually selected from a range of 5 to 100 parts by weight, preferably 10 to 50 parts by weight, per 100 parts by weight of the fluorine-containing ion exchange fat. If the mixing ratio of the solid low molecular weight material is too small, the reinforcing effect such as toughness in the present invention will be slight, and if it is too large, the fluorine-containing resin having functional groups will not be used as the polymer membrane material. At the same time, the reinforcing effect may also decrease and be destroyed. It is preferable that the optimum mixing ratio be selected depending on the type of the fluorine-containing ion-exchanged fat, the solid low molecular weight substance, or a combination thereof.

而して、本発明における固形低分子量体は、室温〜10
0℃程度でワックス状など固形状を呈するものであるこ
と及び比較的低分子量を有するものであることが重要で
ある。即ち、固形低分子量体の分子量は、通常は500
−30,000程度、好ましくは1,000〜io、o
oo程度の範囲から選定される。余りに低分子量の、例
えば液状乃至オイル状などの場合には、補強効果の点で
不利となると共に、概数などにより効果が長期的に安定
したいという難点が認められ、また余りに高分子量の場
合には、靭性付与の効果が小さいと共に、前述の如く膜
の性能面などでの難点が認められる。
Therefore, the solid low molecular weight material in the present invention has a temperature ranging from room temperature to 10
It is important that the material exhibits a solid form such as a waxy state at about 0° C., and that it has a relatively low molecular weight. That is, the molecular weight of the solid low molecular weight substance is usually 500
- About 30,000, preferably 1,000 to io, o
Selected from a range of about oo. If the molecular weight is too low, for example in the form of liquid or oil, it will be disadvantageous in terms of reinforcing effect, and it will be difficult to stabilize the effect over a long period of time due to round numbers. However, the effect of imparting toughness is small, and as mentioned above, there are difficulties in terms of film performance.

本発明における特定低分子量体の種類については、前記
の如きものであれば、特に制限される理由はないが、含
フツ素イオン交換樹脂膜への配合添加の観点から、含フ
ツ素重合体を選定するのが望ましい。例えば、三弗化塩
化エチレンの低重合体、バーフルオロメチルビニルエー
テルやパーフルオロプロピルビニルエーテルなどの如キ
パーフルオロアルキルビニルエーテルと四弗化エチレン
や三弗化塩化エチレンなどの如きフルオロオレフィンと
の低分子量共重合体、四弗化エチレンなどとへキサフル
オロプロピレンやオクタフルオロブテンなどの如きとの
低分子量共重合体などが挙げられる。その他、耐腐食性
や熱的安定性などの優れた、例えばヘキサフルオロプロ
ビレ/エポキシドやテトラフルオロエチレンエポキシド
の如きの低分子量重合体なども採用され得る。
There is no particular reason to limit the type of specific low molecular weight polymer used in the present invention as long as it is as described above. It is desirable to select For example, low molecular weight copolymers of ethylene trifluoride, perfluoroalkyl vinyl ethers such as perfluoromethyl vinyl ether and perfluoropropyl vinyl ether, and fluoroolefins such as ethylene tetrafluoride and ethylene trifluorochloride are used. Polymers, low molecular weight copolymers of tetrafluoroethylene, etc., and hexafluoropropylene, octafluorobutene, etc. can be mentioned. In addition, low molecular weight polymers with excellent corrosion resistance and thermal stability, such as hexafluoropropylene/epoxide and tetrafluoroethylene epoxide, may also be used.

本発明において、含フツ素イオン交換樹脂としては、カ
ルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、ツーノール往水
酸基などのイオン交換基を有する含フツ素重合体からな
る樹脂が好ましい。
In the present invention, the fluorine-containing ion exchange resin is preferably a resin made of a fluorine-containing polymer having an ion exchange group such as a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, or a thunol hydroxyl group.

かかる樹脂としては、例えばテトラフルオロエチレン、
クロロトリフルオロエチレンナトノヒニルモノマート、
スルホン酸、カルボン酸、リン酸基などのイオン交換基
含有フルオロビニルしい。
Such resins include, for example, tetrafluoroethylene,
chlorotrifluoroethylene natonohynyl monomer,
Fluorovinyl containing ion exchange groups such as sulfonic acid, carboxylic acid, and phosphoric acid groups.

特に以下の(イ)、(ロ)の構造からなる重合体の使用
が好ましい。
In particular, it is preferable to use polymers having the following structures (a) and (b).

(イl   (CF、−cxx′→+、   (0) 
   +cp+ −cx +ここでXはF、CI、H又
は−CFmであり、X′はX又はCFm(CFt+mで
あり、mは1〜5であり、Yは次9ものから選ばれる。
(Il (CF, -cxx'→+, (0)
+cp+ -cx +where X is F, CI, H or -CFm, and X' is X or CFm (CFt+m, m is 1 to 5, and Y is selected from the following nine).

−(cps )A 、 −o−fcv*f A 、 (
0−CF鵞−CFkA 。
-(cps)A, -o-fcv*fA, (
0-CF-CFkA.

X+y+!  は、−ともに0〜10であり、Z。X+y+! - both are 0 to 10, and Z.

Riは−F又は炭素数1〜10のパーフルオロアルキル
基から選ばれる。また、Aは−COOH。
Ri is selected from -F or a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Moreover, A is -COOH.

−coo・−!−M、  −5OIH,−5へ一伸など
、又は加水分解によりこれらの基に転化しうる−50.
F 、  −CN。
-coo・-! -M, -5OIH, -5, etc., or -50. which can be converted to these groups by hydrolysis.
F, -CN.

−COF 、 −COOR’ 、 −5o、R’、 −
CONR’R” 、 −5へNR”R”の如き酸型官能
基であり、Mはアルカリ金属・アルカリ土類金属などの
金属原子又は−NR’R’R’R’であり、lFiMの
原子価数であり、R′は炭素数1〜20のアルキル基て
あり、R* 、 R3、R4、R@。
-COF, -COOR', -5o,R', -
CONR'R', -5 is an acid type functional group such as NR'R', M is a metal atom such as an alkali metal or alkaline earth metal, or -NR'R'R'R', an atom of lFiM valence, R' is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R*, R3, R4, R@.

R・及びR1は水素原子又はR゛を示す。R. and R1 represent a hydrogen atom or R'.

而して、本発明・−おいては、含フツ素イオン交換樹脂
(以下、酸型フッ素樹脂と略記する)は、弗素化したエ
チレン系不飽和単量体(1)と酸型官能性学量体(n)
との共重合体であることかできる。(1)としては、テ
トラフルオロエチレン。
Therefore, in the present invention, the fluorine-containing ion exchange resin (hereinafter abbreviated as acid type fluororesin) is composed of a fluorinated ethylenically unsaturated monomer (1) and an acid type functional group. Quantity (n)
It can be a copolymer with (1) is tetrafluoroethylene.

クロロトリフルオロエナレン、六弗化プロピレン、三弗
化エチレン、弗化ビニリデン、弗化ビニルなどが例示さ
れ、好適には一般式 CFI −CXX’ (X及びX′は前記の通り)で表
わされるフッ素化オレフィン化合物である。なかでもパ
ーフルオロオレフィン化合物が好ましく、特にテトラフ
ルオロエチレンが好適である。(Illとしては、一般
式CF、=CXY (X及びYは前記の通す)のフルオ
ロビニル化合物であることが望ましく、好適なものとし
ては、 CF、二cx−(ocptcpRl)、−(o)、−(
cpR’1)r−A(こ\で、pは0〜5. qは0〜
it rは0〜12の整数であり、X、R,、A  は
前記の通りであり、a/、はR,である)で表わされる
フルオロビニル化合物が例示される。性能上及び入手容
易性の点から、Xはフッ素原子、Rfは−CFs + 
R’fはフッ素原子、pは0〜1.qは0〜1+rは0
〜8であることが好ましい。か\るフルオロビニル化合
物(川の好ましい代表例としては、CFm ””CFO
(CFs ) 1++ s C0OR’ 。
Examples include chlorotrifluoroenalene, propylene hexafluoride, ethylene trifluoride, vinylidene fluoride, vinyl fluoride, and preferably fluorine represented by the general formula CFI -CXX' (X and X' are as described above). It is an olefin compound. Among these, perfluoroolefin compounds are preferred, and tetrafluoroethylene is particularly preferred. (Ill is preferably a fluorovinyl compound of the general formula CF, =CXY (X and Y are as defined above), and preferred examples include CF, dicx-(ocptcpRl), -(o), −(
cpR'1) r-A (here, p is 0 to 5. q is 0 to
Examples include fluorovinyl compounds represented by the following formula: it r is an integer of 0 to 12, X, R,, A are as described above, and a/ is R. From the point of view of performance and availability, X is a fluorine atom, and Rf is -CFs +
R'f is a fluorine atom, p is 0 to 1. q is 0 to 1 + r is 0
It is preferable that it is 8. fluorovinyl compounds (preferable representative examples include CFm ""CFO
(CFs) 1++s C0OR'.

CFm =CFO(CFt)、〜8COF 。CFm = CFO (CFt), ~8COF.

CFI=CF(CFt )。〜8COOR’ICF! 
=CFOCF雪CF(CFs )OCF鵞CFICOO
R’。
CFI=CF(CFt). ~8COOR'ICF!
=CFOCF Snow CF (CFs) OCF Goose CFICOO
R'.

CFm ”’CFOCF*CF(CFs )OCF*C
F*COF 。
CFm ”'CFOCF*CF(CFs)OCF*C
F*COF.

CFm ”CFO(CF鳳)、〜8so、p lCFm
 ””CFOCFxcF (CFs )QCFxCF2
80s Fなどが挙げられる。
CFm “CFO (CF Otori), ~8so, p lCFm
””CFOCFxcF (CFs)QCFxCF2
Examples include 80s F.

また、本発明においては、カルボン酸型以外の官能基、
例えばスルホン酸型官能基を有するフッ素化共重合体の
還元処理(特開昭52−24175、同52−.241
76、同52−24177号公報などを参照)、酸化処
理(特開昭53−132094.同53−132069
号公報などを参照)などによ′って、スルホン酸型官能
基をカルボン酸型官能基に転換した重合体が、特定の酸
型フッ素置;指として使用されても良い。勿論、カルボ
ン酸型をスルホ/酸型に転換したものや、単量体の段階
で同様の処理によって、前記の如きカルボン酸型やスル
ホン酸型に転換し、前記の酸型官能性単量体(川として
使用しても良い。
In addition, in the present invention, functional groups other than carboxylic acid type,
For example, reduction treatment of fluorinated copolymers having sulfonic acid type functional groups (JP-A-52-24175, JP-A-52-241)
76, No. 52-24177, etc.), oxidation treatment (JP-A No. 53-132094, No. 53-132069)
A polymer obtained by converting a sulfonic acid type functional group into a carboxylic acid type functional group may be used as a specific acid type fluorine group. Of course, the carboxylic acid type may be converted to the sulfo/acid type, or the acid type functional monomer may be converted to the carboxylic acid type or sulfonic acid type as described above by the same treatment at the monomer stage. (You can also use it as a river.

更に、本発明においては、特定の酸型フッ素樹脂の構成
単位として、前記の(1)や(Illあるいは(イ)や
(ロ)のそれぞれを二種以上で使用することもでき、ま
た、これらの他に、他の成分、例えばエチレン、プロピ
レン、イソブチレンの如きオレフィン化合物、CFj=
cvroo (oは炭素数1〜フルオロビニルエーテル
、CFs ””CF−CF=CF*  。
Furthermore, in the present invention, two or more of each of (1) and (Ill) or (a) and (b) above may be used as the structural unit of a specific acid type fluororesin. In addition, other components such as olefin compounds such as ethylene, propylene, isobutylene, CFj=
cvroo (o is carbon number 1 - fluorovinyl ether, CFs ""CF-CF=CF*.

CFs= CFO(CF璽)、〜40CF=CF、の如
きジビニルモノマー、その他を一種又は二種以上で併用
することもできる。
Divinyl monomers such as CFs=CFO (CF), ~40CF=CF, and others can also be used singly or in combination of two or more.

本発明において、酸型フッ素期脂中の酸型官能基の含有
tは、広範囲にわたって採用されるが、イオン交換容量
で0.01〜6ミリ当量/グラム乾燥樹脂という広い範
囲から選定される。
In the present invention, the content t of the acid type functional group in the acid type fluorinated resin can be adopted over a wide range, and is selected from a wide range of 0.01 to 6 milliequivalents/g dry resin in terms of ion exchange capacity.

該イオン交換容量は、好ましくは0.1〜22ミリ当量
/グラム乾燥樹脂程度が採用される。また、特定の酸型
フッ素#脂の分子量は、高分子膜としての機械的強度の
面から、後述のTQの値で表示すると、50℃以上、好
ましくは70〜300℃程度とするのが好適である。
The ion exchange capacity is preferably about 0.1 to 22 meq/g dry resin. In addition, from the viewpoint of mechanical strength as a polymer membrane, the molecular weight of the specific acid type fluorine resin is preferably 50°C or higher, preferably about 70 to 300°C, when expressed as the TQ value described below. It is.

本明細中において、r TQ Jなる言葉は、次のよう
に定義されるものである。即ち、重合体の分子量に関係
する容量流速10C1+j/秒を示す温度がToと定義
される。こ\において容量流速は、重合体として酸型官
能基を−COOCHs基などメチルエステル型としたも
のを使用し、該重合体を30kg/cd加圧下、一定温
度の経1龍。
In this specification, the term r TQ J is defined as follows. That is, the temperature at which the volumetric flow rate 10C1+j/sec, which is related to the molecular weight of the polymer, is defined as To. In this case, the volume flow rate was determined by using a polymer with an acid type functional group of methyl ester type such as -COOCHs group, and applying the polymer under a pressure of 30 kg/cd at a constant temperature.

長さ2 i+i+のオリフィスから熔融流出せしめ、流
出する重合体量を一/秒の単位で示したものである。t
だ、「イオン交換容量」は次のようにして求めた。即ち
、酸型官能基を−COOHの如きH型とした特定の酸型
フッ素樹脂を、1NのHCI中で60℃、5時間放置し
、完全にH型に転換し、HCIが残存しないように水で
充分洗浄した。その後ここのH型の樹脂0.5gを、I
]、1NのNaOH25mlに水25m1を加えてなる
溶液中に、室温で2日間静置した。次いで樹脂を取り出
して、溶液中のNaOHの量を0.1NのMCIで逆滴
定することにより求めるものである。
The amount of polymer melted and flowed out from an orifice having a length of 2 i+i+ is expressed in units of 1/sec. t
The ``ion exchange capacity'' was calculated as follows. That is, a specific acid-type fluororesin whose acid-type functional group is H-type, such as -COOH, is left in 1N HCI at 60°C for 5 hours to completely convert it to H-type, so that no HCI remains. Washed thoroughly with water. Then, add 0.5 g of H-type resin here to I
], and was left standing at room temperature for 2 days in a solution prepared by adding 25 ml of water to 25 ml of 1N NaOH. The resin is then taken out and the amount of NaOH in the solution is determined by back titration with 0.1N MCI.

本発明においては、前記固形低分子量体と酸型フッ素、
1脂とが均一混合され製膜される。そして、かくして得
られるブレンド膜は、必ずしも一種の重合体から形成す
る必要はなく、また一種類の酸型官能基だけを有する必
要もない。
In the present invention, the solid low molecular weight substance and acid type fluorine,
1 fat is uniformly mixed and a film is formed. The blend membrane thus obtained does not necessarily need to be formed from one type of polymer, nor does it need to have only one type of acid type functional group.

例えば、イオン交換容蟻として二種類の重合体を併用し
ても良く、カルボン酸基などの弱酸性官能基とスルホン
酸基などの強酸性官能基とを併用したブレンド膜であっ
ても良い。製膜に当っては、従来より公知乃至周知の種
々の方法が採用され得る。まだ、か\る特定ブレンド膜
は必要にヨF)fkFiしくはポリテトラフルオロエチ
レンなどの含フツ素重合体からガる布、網などの織物、
不織布、又は金属製のメツシー、多孔体などび補強する
ことができる。
For example, two types of polymers may be used together as the ion exchange material, or a blend membrane may be used in which a weakly acidic functional group such as a carboxylic acid group and a strongly acidic functional group such as a sulfonic acid group are used together. For film formation, various conventionally known methods can be employed. However, such specific blend membranes are still necessary.
Non-woven fabrics, metal sheets, porous materials, etc. can be used for reinforcement.

本発明において、特定低分子量体と含フツ素イオン交換
樹脂との均一混合、製膜は前記の如く各種手段にて行な
われる。例えば、含フツ素イオン交換樹脂の水性ディス
バージ・ンや有機溶液、有機ディスバージ・ンなどを使
用して特定低分子量体との均一混合を湿式で行なったり
、特定低分子量体が混合されたかがる有機溶液、有機デ
ィスバージ冒°ンなどからキャスト法などで製膜するこ
となども可能である。勿論、トライブレンド方式の採用
やブレンド物を加熱熔融成形により製膜することもでき
る。後者の加熱熔融成形による製膜の際に、含フッ素イ
オン交換+@脂はその有するイオン交換基の分解を招か
ないような適宜のイオン交換基の形態、例えばカルボン
酸基のときは酸又はエステル型で行なうのが好ましく、
゛またスルホン酸基のときは一5O1F型で行なうのが
好ましい。さらには、ブレンド物を予め加熱熔融成形し
てペレット化しそれを押出し成形やプレス成形等により
製膜することもできる。
In the present invention, uniform mixing of the specific low molecular weight substance and the fluorine-containing ion exchange resin and film formation are carried out by various means as described above. For example, homogeneous mixing with specific low molecular weight substances can be carried out using an aqueous dispersion, an organic solution, or an organic dispersion of a fluorine-containing ion exchange resin, or a specific low molecular weight substance can be mixed with a specific low molecular weight substance in a wet process. It is also possible to form a film from a solution, organic dispersion, etc. by a casting method. Of course, it is also possible to form a film by employing a tri-blend method or by heat-melting a blended product. In the latter case, when forming a film by hot melt molding, the fluorine-containing ion exchange + @ fat should be in the form of an appropriate ion exchange group that does not cause decomposition of the ion exchange group it has, for example, an acid or ester in the case of a carboxylic acid group. It is preferable to do it in a mold,
In the case of a sulfonic acid group, it is preferable to use the -5O1F type. Furthermore, the blend may be heated and melt-molded to form pellets, and the pellets may be formed into a film by extrusion molding, press molding, or the like.

本発明で使用する前記の如きブレンド膜は、酸型フッ素
tatllWに特定低分子量体が均一混合され製膜され
た高分子膜であり、非多孔質の均一膜であり、その膜厚
は1〜250ミクロン、好ましくは5〜180ミクロン
程度が採用される1、膜厚が余りに薄くなると、膜の強
度が不足するか耐久性が不充分となる。また、膜厚が屯
りに厚い場合には、液体混合物の透過−が小さくなって
実用的でない。高分子膜の形状は、通常は平膜として用
いるが、その他例えば円筒状又は中空繊維状などの形状
に゛して表面積を大きくしど補強材を埋め込んだり、あ
るいは多孔質補強体上に膜を積層するなどの、各種補強
手段を適用しても良い。
The above-mentioned blend membrane used in the present invention is a polymer membrane formed by uniformly mixing a specific low molecular weight substance with acid type fluorine TATLW, and is a non-porous uniform membrane with a thickness of 1 to 1. A thickness of about 250 microns, preferably from 5 to 180 microns is adopted.1 If the film thickness becomes too thin, the film will lack strength or durability. Moreover, if the film thickness is relatively thick, the permeation of the liquid mixture becomes small, making it impractical. The shape of the polymer membrane is usually a flat membrane, but other shapes such as a cylindrical or hollow fiber shape can be used to increase the surface area and embed a reinforcing material, or the membrane can be formed on a porous reinforcement. Various reinforcing means such as lamination may be applied.

本発明方法は、前述の特定の酸型フッ素樹脂膿で、−次
室と二次室に仕切られた装置を使用して実施される。−
次室には分離又は濃縮しようとする有機液体混合物を液
状で入れ、一方二法案は適当な方法で減圧にするか、又
は他の液体もしくは気体を循環する。このようにして、
有機液体混合物を高分子膜に透、過せしめてパーベーパ
レーションにより分離又は濃縮する。−次室の内部の液
体は、外部循環や内部循環したり、−次室の内部に適当
な攪拌装置を設けて攪拌したりするのが好ましい。特定
の高分子膜は、適当な方法で一次室と二次室とを仕切る
ように保持されるが、例えば補強用の多孔板などでサポ
ートすると耐久性などの点で有利である。−次室より高
分子膜を透過した物質は、二次室から取り出して捕集す
る。そして、通常は適当な加熱装置、例えば加熱ジャケ
ットなどにより、−次室及び/又は二次室を適宜加熱す
るのが望ましい。
The method of the present invention is carried out using the above-mentioned specific acid type fluororesin using an apparatus partitioned into a secondary chamber and a secondary chamber. −
The next chamber contains the organic liquid mixture to be separated or concentrated in liquid form, while the two chambers are reduced in pressure by appropriate methods or circulated with other liquids or gases. In this way,
The organic liquid mixture is passed through a polymer membrane and separated or concentrated by pervaporation. - The liquid inside the next chamber is preferably circulated externally or internally, or - agitated by providing a suitable stirring device inside the next chamber. The specific polymer membrane is held in a suitable manner to partition the primary chamber and the secondary chamber, but it is advantageous in terms of durability if it is supported by, for example, a perforated reinforcing plate. - Substances that permeate the polymer membrane from the next chamber are taken out from the second chamber and collected. It is usually desirable to appropriately heat the secondary chamber and/or the secondary chamber using a suitable heating device, such as a heating jacket.

本発明の分離方法は、広範囲にわたる温度のもとで実障
虜ね、通常は(l〜200’C1好ましくは室温〜10
0℃程度の範囲から選定される。
The separation method of the present invention is practical under a wide range of temperatures, typically (1 to 200' C1, preferably room temperature to 10
It is selected from a range of about 0°C.

余りに高温度では高分子膜の形状保持に問題が生じ、捷
だ余りに低温度では液体の透過量が小さく々る。一般的
には、高温度で透過量を大にすることができるが、膜透
過による濃縮割合(分離係数)は小さくなる。また、採
用可能な圧力範囲は、通常真空〜100ky/clt、
好ましくは真空〜50に9/cd程度であり、余りに高
圧では高分子膜の形状保持が困難となる。
If the temperature is too high, there will be problems in maintaining the shape of the polymer membrane, and if the temperature is too low, the amount of liquid permeated will be small. Generally, the amount of permeation can be increased at high temperatures, but the concentration ratio (separation coefficient) due to membrane permeation becomes smaller. In addition, the pressure range that can be adopted is normally vacuum to 100ky/clt,
Preferably, the pressure is from vacuum to about 50 to 9/cd; if the pressure is too high, it becomes difficult to maintain the shape of the polymer membrane.

本発明方法で分離できる有機液体混合物としては、種々
の組合せのものが挙げられ、例えば共沸点が存在するた
めに通常の蒸留方法では分離できない有機物質の混合物
、沸点が相互に近接しているために蒸留分離が非常に難
しい有機物質の混合物などの場合に特に有効であ−る。
The organic liquid mixtures that can be separated by the method of the present invention include various combinations, such as mixtures of organic substances that cannot be separated by normal distillation methods because of the presence of azeotropic points, and mixtures of organic substances that cannot be separated by ordinary distillation methods because their boiling points are close to each other. This method is particularly effective in the case of mixtures of organic substances that are difficult to separate by distillation.

また、有機液体混合物は、その全てが相互に均一に溶解
していても良いし、一部が溶解度を超えて析出し懸濁状
態になっていてもかまわない。
Further, the organic liquid mixture may be entirely dissolved in each other uniformly, or a part of the organic liquid mixture may exceed the solubility and precipitate into a suspended state.

ただし、有機液体混合物は、その混合状態で、前記の実
施温度範囲内において、常圧もしくは採用圧力範囲内で
、液状であることが必要である。
However, the organic liquid mixture needs to be in a liquid state in its mixed state within the above-mentioned implementation temperature range and at normal pressure or within the employed pressure range.

か\る有機液体混合物を例示すれば、共沸点が存在する
混合物としてベンゼン/シクロヘキサン、ベンゼン/n
−ヘキサン、メタノール/アセトン、ベンゼン/メタノ
ール、アセトン/クロロ、ホルムなどの有機物質相互の
混合物;水/イソプロパツール、水/エタノ−/l/ 
、 水/n −フロハノール、水/アリルアルコール、
水/2−メトキシエタノール、水/イソブタノール。
Examples of such organic liquid mixtures include benzene/cyclohexane and benzene/n as mixtures having an azeotropic point.
- mixtures of organic substances such as hexane, methanol/acetone, benzene/methanol, acetone/chloro, form; water/isopropanol, water/ethanol/l/
, water/n-furohanol, water/allyl alcohol,
Water/2-methoxyethanol, water/isobutanol.

水/n−ブタノール、水/2−ブタノーノシ、水/フル
フリルアルコール、水/n−ペンタノール、水/2−ペ
ンタノール、水/4−メチルー1−フリノールなどの水
/アルコール系混合物;水/テトラヒドロフラン、水/
ジオキサン・水/メチルエチルケトンなどの水/有機溶
剤系混合物などが挙げられる。
Water/alcohol mixtures such as water/n-butanol, water/2-butanol, water/furfuryl alcohol, water/n-pentanol, water/2-pentanol, water/4-methyl-1-furinol; water/ Tetrahydrofuran, water/
Examples include water/organic solvent mixtures such as dioxane/water/methyl ethyl ketone.

壕だ、沸点が相互、に近接している混合物としては、エ
チルベンゼン/スチレン、p−クロルエチルベンゼン/
p−クロルスチレン、トルエン/メチルシクロヘキサン
、ブタジェン/ブテン類、ブタジェン/ブタン類、n−
ブテン/ミーブテンなどが挙げられる。その他、水/グ
リセリン、水/グリコール類、水/プロピレンクロルヒ
ドリン、*/7”ロビレンジクロルヒドリン、水/エピ
クロルヒドリン、水/ヒドラジyなど、あるいは異性体
゛混合物々ども例示され得る。
Mixtures whose boiling points are close to each other include ethylbenzene/styrene and p-chloroethylbenzene/
p-Chlorstyrene, toluene/methylcyclohexane, butadiene/butenes, butadiene/butanes, n-
Examples include butene/mebutene. Other examples include water/glycerin, water/glycols, water/propylene chlorohydrin, */7'' robin dichlorohydrin, water/epichlorohydrin, water/hydrazine, and mixtures of isomers.

更に、これらの混合物は、前記の如き二成分系ばかりで
なく、三成分系以上の多成分系であっても、本発明方法
が適用され優る。勿論、本発明方法は、例えば有機液体
を含む廃水の如轡有機物質と無機物質を含む混合物に対
しても適用され得る。
Furthermore, the method of the present invention can be applied to these mixtures not only in two-component systems as described above, but also in multi-component systems, such as ternary or more component systems. Of course, the method of the invention can also be applied to mixtures containing organic and inorganic substances, such as wastewater containing organic liquids.

そして、処哩すべき液体混合物の混合割合はの割合が等
量混合物に近いほど濃縮の割合は大きくhる。高分子膜
を1回通過させる(−膜濃縮)だけでは所望の純度が得
られない場合は、同様の装置を多数回通過させて(多段
濃縮゛)、有機液体混合物を所望程度まで濃縮又は分離
することもできる。
The closer the mixing ratio of the liquid mixture to be treated is to an equivalent mixture, the higher the concentration ratio becomes. If the desired purity cannot be obtained by passing through a polymer membrane once (-membrane concentration), the organic liquid mixture may be concentrated or separated to the desired degree by passing through a similar device multiple times (multi-stage concentration). You can also.

以下に本発明の実施例について更に具体的に説明するが
、か\る説明によって本発明が伺ら限定されるものでな
いことは勿論である。
Examples of the present invention will be described in more detail below, but it goes without saying that the present invention is not limited by the above description.

実施例1゜ C,FWCOONルを乳化剤としくNHa )* St
o、を開始剤としてC5FaとCFa =CFO(CF
m )m C00CHsを共重合させイオン交換容量1
.44 meq/fを有する共重合体を得た。該共重合
体に分子量約3,000のC雪F@(l低重合体を20
重量%になるように添加しミキシングロールでよく混練
した。次いで200℃でプレス製膜し厚さ100μのフ
ィルムとした後、苛性ソーダで加水分解し、純水中90
℃で16時間処理した後、70℃で24時間乾燥した。
Example 1 Using C, FWCOON as an emulsifier, NHa)*St
C5Fa and CFa =CFO(CF
m ) m C00CHs is copolymerized and the ion exchange capacity is 1
.. A copolymer having a meq/f of 44 was obtained. To this copolymer, 20%
It was added in an amount of % by weight and thoroughly kneaded with a mixing roll. The film was then press-formed at 200°C to form a film with a thickness of 100μ, which was then hydrolyzed with caustic soda and diluted with pure water at 90°C.
After being treated at 70°C for 16 hours, it was dried at 70°C for 24 hours.

得られた膜を用いて)(−ベーノくレーションにより水
とインプロパツールの混合液(イソプロパツール/水二
82/18.重量比)を分離した。温度40℃、透過側
王力10”wmHgにおいてi(+られた水のインプロ
、Cノールに対する分離係数は196であゆ、透過量は
483 f/m1・hrであった。
Using the obtained membrane, a mixed solution of water and inpropatol (isopropatol/water 82/18. weight ratio) was separated by vane extraction. Temperature: 40°C, permeation side power: 10" At wmHg, the separation coefficient of improvised water with respect to C-nol was 196, and the permeation rate was 483 f/m1·hr.

実施例2 C@ Fe C00NHhを乳化剤として(Nua)s
stosを開始剤としてC5FaとCFs =CFOC
sFt を共重合させ室温〜100℃でワックス状の低
分子量体を得た。
Example 2 C@Fe C00NHh as emulsifier (Nua)s
C5Fa and CFs = CFOC using stos as an initiator
A wax-like low molecular weight product was obtained by copolymerizing sFt at room temperature to 100°C.

これを実施例1と同じC山とCFt ””CF O(C
Fm )acO*cH*の共重合体に20重量%になる
ように添加して、ミキシングロールで良く混練した。次
いで、200℃でプレス製膜し厚さ100μのフィルム
とした。
This is the same mountain C as in Example 1 and CFt ””CF O (C
Fm) It was added to a copolymer of acO*cH* at a concentration of 20% by weight, and thoroughly kneaded with a mixing roll. Next, it was press-formed at 200° C. to form a film with a thickness of 100 μm.

該フィルムを苛性ソーダ中で加水分解した後、塩酸中で
官能基を−COOH型とし、純水中90℃で16時間処
理し、70℃で24時間乾燥させた。得られた験を用い
て・く−ベー・(レージ日ンにより水とエタノールの混
合液(エタノ−ノン水=9476、重量比)を分離した
。40℃、 10−’lllHgにおいて得られた水の
エタノールに対する分離係数は5.21であり、透過量
は 935 f/m”hrであった。
After the film was hydrolyzed in caustic soda, the functional groups were changed to -COOH type in hydrochloric acid, treated in pure water at 90°C for 16 hours, and dried at 70°C for 24 hours. Using the obtained experiment, a mixture of water and ethanol (ethanol-non-water = 9476, weight ratio) was separated using a refrigerator. The separation factor for ethanol was 5.21 and the permeation rate was 935 f/m''hr.

手続補正書(絋) 昭和57年 4月乙日 特許庁長官 島田春樹殿 1、事件の表示 昭和56年特許願第186828号 2、発明の名称 液体混合物の分離方法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所  東京都千代田区丸の内二丁目1番2号氏名 (
004)旭硝子株式会社 6、補正により増加する発明の数   なし7、補正の
対象   明細書
Procedural Amendment (Paper) April 1980 Director-General of the Patent Office Haruki Shimada 1, Indication of the case 1986 Patent Application No. 186828 2, Name of the invention Method for separating liquid mixtures 3, Person making the amendment Case and Relationship Patent applicant address 2-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Name (
004) Asahi Glass Co., Ltd. 6. Number of inventions increased by amendment None 7. Subject of amendment Specification

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 少々くとも有機液体をその構成成分の一つとする液体混
合物を、酸型官能基を有する含フツ素樹脂に酸型官郁基
を含有しない重合体の固形低分子量体を均一混合して製
膜された高分子膜ヲ用イテ、パーベーパレージm/によ
って分離することを特徴とする液体混合物の分離方法。
A film is formed by uniformly mixing a solid low-molecular-weight polymer that does not contain an acid-type functional group with a fluorine-containing resin having an acid-type functional group from a liquid mixture containing at least an organic liquid as one of its constituent components. 1. A method for separating a liquid mixture, the method comprising separating a liquid mixture using a pervaporage method using a polymer membrane.
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