JPS60209291A - 水溶性有機化合物の分離方法 - 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】 本発明は高分子合成膜を用いた水／水溶性有機化合物混
合液体から浸透気化法により水溶性有機化合物を選択的
に分離する方法に関するものであるＯ 水／水溶性有機化合物混合液体から水溶性有機化合物を
得る方法としては蒸留法が古くから知られ１一般に広く
用いられている。しかし１低濃度有機化合物水溶液から
有機化合物を得る場合や共沸組成の有機化合物／水混合
液体から有機化合物を得る場合には多大のエネルギーを
消費する欠点がある。

この難点を克服する方法として、高分子合成膜を透過さ
せる方法である。この浸ｆｌＫ化法に用いら籠る高分子
膜の素材は透過させたい成分に親和性のあるものが選ば
れる。

との方法の例として膜ｓ　ａ（８）ＳＬ　？　？　（１
９８３）Ｓ及び；ｒ、Ｍ＠ｍ、＋３０１　、１０，１５
３（１９ａｊｌ）にはシリコーンゴムを用いてエタノー
ル／水、イソプｐバ／−に／水ｍ合液からエタノール、
イソプ璽パノールを分離することが報告されている。し
かしな係数が低い欠点がある。上記の方法を改良し７１
′効率を向上させるもめ混合液体中に塩を添加する方法
が特開昭−５？−１！＄９１３０１号公報で述べられて
いる。この方法では混合液体中に塩化リチウム１塩化Ｖ
グネシウム１塩化アル攬ニウム１Ｍつ化すＦリウム等の
無機塩及び酢酸ナトリウム１！％酸カリウム等の脂肪酸
塩を添加することにより、分離効率とともに透過量を向
上させることが可能となったと記されている。しかし、
金属塩種間での差には全く言及していない。

本発明者らは１高分子膜を用いた有機化合物水Ｑの浸透
気化分−において１水溶液系への種々ＭＪ陣属塩化金物
の添加効果について鋭意検討したｇｆころ、金属塩の配
位子であるアニオンが分離膜・率及び透過性能に影響を
及ぼしていることを見い出し、以下の発明に至った。

すなわち、水及び水溶解性有機成分からなる混合液より
該有機成分を分離する浸透気化法においてＳＭ混合液中
にリン化合物の金属塩を存在せしめる水溶性有機化合物
の分離方法である〇本発明でいう金属塩とは１金属がリ
チウム１す）リウム１カリウムｓｙｖビジウム）セシウ
ムなるアルカリ金属類から選ばれ配位子がリンｆ１１１
亜リン酸、ホスフオン！！１亜ホス７オン酸１ホＴアイ
ン酸１亜ホスフィン酸及びこれらの誘導体４ｊ１１〜な
る金ｍ〆塩である。具体的にはリン＃Ｉに）水淋ｉ力、
　）リウム１リン酸水素に）ナトリウム１リン酸す了バ
リウム１リン＃！に）水素カリウム１リン酸水素に）カ
リウム１リン酸カリウム躊リン酸塩１亜リン酸水素に）
ナトリウム１亜リン酸水素に）カリウム等亜リン酸塩が
挙げられる。なかでもリン１！（→水素カリウム１リン
酸水素←）カリウムが特に好ましい。

また、これらの化合物を側鎖に有した高分子化合物を該
混合液中に１及び該混合液と高分子膜との双方に存在せ
しめることも可能である。

コ塩の添加方法には特に制限を設けないが、無機□傘Ｊ
！４塩を混合液中に添加する場合は１予め該金属塩を該
混合液中に溶解する方が好ましい。この時の塩濃度は特
に制限を加えないが塩濃度が高いと実用上好ましくない
。塩濃度が低いと塩添加の効果が減少するので０．１−
Ｊ！Ｏｖｔ％の範囲が好ましい。添加物として高分子金
属塩を用いる場合はこの範朋とは限らない◎ 分離に用いられる膜は有機化合物との親和性にすぐれた
膜が好ましく１ポリエステル１ポリアミド１ポリウレタ
ン１ポリイミド１ポリオレフインポリビニルアルコール
１エポキシ樹脂硬化物−七ル四−ス糸高分子化合物〜ポ
リスルホン１シリコーン系高分子化合物１ポリビニルア
ルコール、ポリアクリ１２ニシリル１ポリメタリル酸エ
ステル１等の単独重合体及びこれらの共重合体から得ら
れる膜を用いることができ１混合液の成分により適宜選
定することができる。

上記分離膜の膜厚は特に設けないが１好ましくは０．１
〜１６０μである。膜の強度が充分であるならば可能な
限り薄くしたほうが透過量が大きくなり実用上好ましい
。膜の形状は平膜の他例えば円筒状又は中空繊維の形状
として膜表面積を大きｒ　’ｇ：’・して用いる÷とも
できる。

本発明における水／水溶性有機化合物混合液体とは有機
化合物が水に均一に溶解した液であり次のようなものが
あげられる。有機化合物の例としテハアルコール（メタ
ノール１エタノール１プ田パノール、インプルパノール
など）１有機酸（ギｌ！！１酢酸１プｐピオン酸、酪酸
など）有機酸エステル（酢闇メチル１酢酸エチルなど）
１ケトン類（アセトン１メチルエチルケトンなど）環状
エーテル（ジオキサン１テトラハイドリフランなど）化
合物があげられる・混合液体中に上記の化合物が！！４
１１ｉ類以上含まれていても可能である。

本発明の水／水溶性有機化合惣混合縦体からの水溶性有
機化合物の分離は通常の浸透気化法に止って行なわれ１
混合液体と接触しない分離膜の反対側の圧力は混合液体
の接触する側の圧力より低圧でなければならない。

その圧力差が大きければ大きいほど効果的であるが、好
ましくは０．１〜１ｏｏｓｓＨ９がよい。膜を透過した
物質を低圧側において蒸発されてガス状で取り出すこと
が分離効率透過速度ともに良好となる・よって低圧側を
透過する物質の蒸気圧より低い圧力に保つことが好まし
い。低圧に保つ方法としては真空に８１いて減圧にする
か駕不活性ガスを流１７て低蒸気圧に保つかの方法があ
る。

□１：本発明の分離方法での適用温度範囲は混合液が峻
陸解を起したり、膜が変成したりしない程度の範囲であ
ればよいが１好ましくはＯ〜１００’Ｏである。

・、以下に本発明により得られる質的効九、量的効果に
ついて実施例、比較例に基づいて述べるが−こ１ｉらで
もって本発明が限走されるものではない。

実験　浸透気化実験法 水／水溶性有機化合物混合液の供給側は大気圧下透過側
は０．３ｇ１　ｍ＋１１１９の減圧下で以下の実験を行
なった。供給側に膜の活性層面を向けｓＭＲ面上に供Ｍ
Ｉ液を加え一定温度下で攪拌した。このときの膜の有効
面積は１Ｂ、ｆｆｉ　ｅｊである。膜を透過した水と有
機化合物は液体チッ素で凝縮させて採集した。

透過液中に内部標準として亀−プｐバノールヲ加え％　
’１’ＯＤ−ガスク胃マドグラフィーにより透過量及び
分離係数をめた。なお１水に対する□エタノールの分離
係数ａ　は次の様に定義したちＨ，０ のである。

ＹＩｔＯルケＨ，０ ただし部上式のＸ１ｔＯＨ、ＸＨ，Ｏは供給液のエタノ
ール−水の重量−を、またＹｌｔＯＨ，ＹＨ，Ｏけ透過
液のエタノール１水の重量襲を表す＠ 実施例　Ｌ ポリジメチルシルキサン１１脂（信越化学％ＩＫｆ４！
１−Ｔ８　）をテフロン板上に厚さが６４μになるよう
に塗布し１室温で８日間放置後ポリジメチルシロキサン
膜を得た。このようにして得られた暎を浸透気化装置セ
ル（有効面積ＩＩｓ、ｊＩｃＩ１１）にセ？目ハセル内
にｉ　ｏ　Ｔｏｌ　％エタノール水溶液１００−にｏ、
ｇモルのリン酸二水素ナトリウムを溶解した液を加える
。約３０分間恒温槽内！ＦＦＦ＄Ｑ’側を真空ポンプに
て約０−３８１１１１Ｈ９に吸引しｌ’！！、ｖＬ行な
った。

そのときの透過速度（単位−・′；゛・・・ｙ）・銚”
、θエタノールの水に対する分離係数ａ酎ＯＨは表１に
１＼め１１如くであった。

実施例　２ 金属塩を−ＩＩＰＯいその添加量を０．１モルとした以
外は実施例１と全く同様にして行なった。透過速度及び
分離係数は表１の如くであった。

牛すン展を合成し得られた膜は浸透気化装置セル灰１１
（有効面積１５．ｇ　Ｃ１ｌ　）にセットし、セル内に
ｇ−。

Ｖｏ１俸エタノール水溶液１００−を加え％４０＠０”
）Ｘ恒温槽に３０分間放置する。次に混合液体の反、真
個を真空ポンプにて約０．３−８９に吸引し、分離：栃
行なった。得られた結果を表１に示した。

比較例　２〜？ ナトリウム１カリウムのハｐゲン化物について実施例１
と同様にして行ない１その結果を表１に示した。

比較例　８，９ ナトリウム１カリウムの酢ｆ１！塩について実施例１と
同様にして行ないその結果を表１に示した０表　１ 透過量単位ニー・ｍ／ＩＩｆ・ｄａｙ 実施例　＆ 塩化ナトリウム１臭化ナトリウム％冒つ化す）リウム１
塩化カリウム１臭化カリウム、曹つ、化力％エタノール
水溶液の混合液体を調製した０ヤツドスペースガス７０
マドグラフイー（パーキンエルマー社製）により各混合
液体中の水１エタノール活量（人（ｎ＠Ｏ）ｓム（ｍｔ
ｏｎ）　）を測定した。その活量比ｃ人（ＩｌｌｔＯＨ
）／ム（Ｈｓｏ）　）　（これは水に１１対すで るエタノールの動きやす２の度合いを示す）１：と“：
実施例１．ＩＡ・比較例１〜？←おける分離係１ｒ′＋
＼１１１［、酎ｇＨとの関係を第１図に示した。ナトリ
ウム１カリウムのハロゲン化物については活量比と分離
係数に一次の関係があるが１リン酸水素に）カリウム−
リン酸に）水素ナトリウムはこの関係よりずれている。

すなわち、エタノール水溶液中のリン酸塩類にはハロゲ
ン化物とは異なったエタノール選択透過作用があること
を意味している。

【図面の簡単な説明】

第１図は水１エタノールの活量比と分離係数との関係を
示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）水及び水溶性有機成分からなる混合液！）−ｉ−
   ；り”、溶性有機化合物の分離方法。 （２）金属がリチウム１ナトリウム１カリウム、ルビジ
   ウム、セシウムからなる群から選ばれる特許請求の範囲
   第１項の分離方法。 （８）　リン化合物及びその誘導体がリン酸、ｉ肩７Ｐ
   Ｆ’ン酸、ホスフオン酸１亜ホスフオンＷ１１ホｗ＋＋
   ’＋ｒ＝　、