JPS6031803A - 液体混合物の分離方法 - Google Patents

液体混合物の分離方法

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JPS6031803A
JPS6031803A JP58142058A JP14205883A JPS6031803A JP S6031803 A JPS6031803 A JP S6031803A JP 58142058 A JP58142058 A JP 58142058A JP 14205883 A JP14205883 A JP 14205883A JP S6031803 A JPS6031803 A JP S6031803A
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JPS6339281B2 (ja
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Masaru Miya
見矢 勝
Susumu Yoshikawa
暹 吉川
Reikichi Iwamoto
岩本 令吉
Koji Oota
浩二 太田
Seiichi Mima
美馬 精一
Shuzo Yamashita
修蔵 山下
Akira Mochizuki
明 望月
Yoshiki Tanaka
善喜 田中
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Kuraray Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
Kuraray Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/362Pervaporation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/08Polysaccharides

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

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】 本発明は少くとも有機液体をその構成々分の一つトスル
液体混合物をパーベーパレーションによって分離する方
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
に保ち液を透過させ、低圧側で蒸発させるととKよって
混合液を分離するーわゆるパーベーパレーション法は1
950年の半ば頃よシ研究がなされている。この分離方
法は通常の蒸留法では分別できないような薬液(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1− れだものであシ、たとえば共沸混合物、沸点の接近した
溶媒、異性体(オルトとパラ、シスとトランス)などの
分別分離に好適であるとされている。
このほかの応用例としては熱分解性成分を含む混合液体
や果汁のra縮精製、痕跡不純物の除去、さらにはエス
テル化反応中生成する水分除去などがある。
従来よりこのようなパーベーパレーション法により有機
混合液体、特に水〜アルコール混合液体を分離した実験
例も数多く報告されている。例えば米国特許第2,95
3,502号にはセルロースアセテート膜を用いて水〜
メタノール混合液体を分離した実験例(分離係数5.1
、透過速度3− I K910Ill−hr)、機能材
料12月号(1981)の33ページにはセルロースア
セテート膜を用いて水〜エタノール混合液体を分離した
実験例(分離係数8.5、透過速度1.95KP/&−
hr)及びセロファン膜を用−て水〜イソプロパツール
混合液体を分離した実験例(分離係数15.6、透過速
度0.7Kp/nr−hr)、Journal of 
Applied Polymer Sci@noe v
ol 262− (1981)の3,223ページにはグシフト化ポリビ
ニルアルコール膜を用いて水〜メタノール混合液体を分
離した実験例(分離係数22.6 、透過量[0,2K
f/ rl−hr )などが報告されている。しかしな
がらこれらの膜を用いた水〜アルコール混合液体の分離
方法は実鹸室規模の実施ではまだしも、工業的規模の実
施においては次のような問題があ)、実用化に程遠いも
のであった。すなわち、(1) 水〜アルコール混合液
体が高分子膜を一回通過することによる分離の割合〔一
般に膜透過後の水成分のアルコール成分に対する重量比
を膜透過前の水成分のアルコール成分に対する重量比で
除した値を分離係数αで表示する。すなわち、(式中W
及びAは、それぞれ水成分及びアルコール成分の重量を
示す。)〕が小さいため、目的とする濃度まで分離また
は濃縮するためには非常に多数の膜を透過させなければ
ならない。
(2)高分子膜を透過する透過量〔一般に、単位膜3− 一面積及び単位時間当シの透過量、すなわちQ(KP/
rIf−hr)で表示する〕が小さいため、膜表面積を
大きくする必要がある。
などの問題がある。
本発明者らはこのような従来のパーベーパレーション法
の問題点を解消し、有機混合液体を高い分離係数及び大
きな透過速度でパーベーパレーション分離する方法を提
供するため種々の膜素材を用いて実験を行っていたとこ
ろ、意外にも従来、パーベーパレーション用の分離膜と
して全く用いられていなかったキトサン系膜が実際には
、従来報告されていた実験値よりも高い分離係数及び高
い透過速度を達成することを見い出し本発明に到達した
ものである。すなわち、本発明は少くとも有機液体をそ
の構成4分の一つとする液体混合物をキトサン系膜を用
いてパーベーパレーショ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である。
本発明に用いるキトサンは、えび、かになどの甲殻類の
外皮の構成4分であるキチンを30〜504− 一の濃度範囲のアルカリ溶液、例えば水酸化ナトリウム
水溶液とともに60℃以上の温度に加熱し脱アセチル化
して得られる物質で、その化学構造はD−グルコサミン
を基本単位とするβ−(1→4)結合の多糖類であシ、
酢酸、塩酸、リン酸などの希薄な水溶液には塩を形成し
て容易に溶解するが、これをアルカリ水溶液と接触する
ときは再び凝固析出する性質を有している。なお、キト
サンとは、キチンを濃アルカリ処理して得られる脱アセ
チル化物の総称であるが、本発明に用いるキトサンは脱
アセチル化度50チ以上のものが好ましい。またキトサ
ンはポリビニルアルコール(PVA)、!:のブレンド
膜として用いることも可能である。ブレンドに用いるP
VAはケン化度が80%以上。
好ましくは98チ以上のものが用−られる。キトサン系
膜とは・・・上記キトサンを少くとも一構成成分とする
膜であり、ブレンド膜、充填剤添加膜。
グラフト膜、架橋膜など屯含む。それらキトサン膜の構
造は、均質膜、複合膜、非対称膜などである。
本発明の方法で使用する分離膜の厚さは、1μ5− 〜300μ、好ましくは5〜200μである。膜厚がこ
れよシ薄くなると膜の強度が不足するが、耐久性が不充
分となる。また、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。
さらに、キトサン膜を多孔膜(微細多孔膜など)の上に
付着させて使用すると、キトサン膜の膜厚を薄くしても
充分使用に耐えるものとなる。この場合のキトサン膜の
厚さは0.1μ程度まで薄くすることができる0紡記分
離膜の形状は、通常平板な膜(平膜)として用りるが、
その他例えは円筒状又は中空糸の形状として膜表面積を
大きくして用いることもで色る。
本発明において、被分離液体である「混合液」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、水/エタノール
、水/イソプロパツール、などの水/アルコール及び酢
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/6− メタノール、ベンゼン/エタノール、アセトン/クロロ
ホルム、メタノール/アセトンなどがあげられる。また
近接沸点温合液としては、エチルベンゼン/スチレン、
パラクロルエチルベンゼン/ハラクロルスチレン、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/ブタン類などがあげられる。水/アセトン
、水/エチレングリコール、水/グリセリン、水/メタ
ノールなどの普通の蒸留でも分離することのできる混合
液なども、上記混合液のほかに含まれる。
本発明に用いられるパーベーパレーション装置は特に限
定されることな〈従来公知の装置が用いられ、かかる装
置を常法の条件で運転して有機混合液体を分離すること
ができる。パーベーパレーションを行うにあたシ、供給
液側と透過液側の圧力差については大きければ大きいほ
ど効果的であるが、工業的に実施するには0.5〜1気
圧の圧力差を設けることが好適である。また供給液側の
圧力は大気圧あるいはその近傍の圧力が好ましく、透過
液側の圧力は透過成分の蒸気圧以下の減圧に7− 保つことが好ましい。透過液側を減圧に保つ方法として
は真空に引いて減圧にするか、構成4分と反応しないガ
スを流して低蒸気圧に保つなどの方法がある。分離温度
は40℃以上で、かつ分離すべき有機混合液体の共沸温
度以下の温度が普通であるが特に限定されない。液体混
合物の分離にあたりキトサン系膜を1回通過させるだけ
では目的の濃度が得られない場合には同様な装置を連続
に設置して多数回通過させたり、蒸留と組み合せたヤし
て目的の濃度にまでa膜分離することができる。
本発明方法によれは、従来の膜分離方法にくらべて高い
分離係数及び大きい透過速度が達成される。このため本
発明の方法によれば分離システムのコンパクト化、処理
能力の増大、低コスト化が図られ本発明は化学工業など
の分離精製プロセスの短縮化や省エネルギー化への膜分
離方法の実用化に有効で′#)シ、産業上の有用性が極
めて大きいものである。
次に実施匈によp本発明方法を更に具体的に説8− 明する。
実施例1〜5 ’tr[J面et23.5−のパーベーパレーション装
置にキトサン膜をセットし、混合液室にエタノール−水
混合液を供給し、所にの温度で排気室を真空ポンプにて
3關■2に減圧にし、分番油を行った。単位面積及び単
位時間当りの透過量Q1並びに水()I20 )のエタ
ノール(gton )に対する分離係数、/゛ 一\ し く 9− 10− なお、実施例1.2.3に用いたキトサンは、ズワイガ
ニから得九角中状のキチンを約50%水酸化ナトリウム
水溶液中窒素ガスを吹込みながら、110℃で1時間加
熱して脱アセチル化し、反応物を取り出し、十分水洗す
る。この反応物について同じ操作を3回繰り返し行って
得たキトサンを2チ酢酸水溶液に溶解し、約2%のキト
サン溶液を調製する。この溶液を多量のIN水酸化す)
 IJウム水溶液中に流し込んで紐状に凝固さす。この
紐状のキトサンを前回と同じ条件で再度処理すると、脱
アセチル化度99−のキトサンを得る。実施例4のキト
サンは加熱温度60℃、加熱時間2時間にした他は、実
施例1.2.8と同じ条件で処理して得た。実施例5の
キトサンは実施例4の初期2回反応した物を用いた。
キトサンの製膜は、以下の様に行った。キトサン0.5
tを蒸留水35〜’IO*gに約30分浸漬した後、氷
酢酸0.75114を加え、攪拌しながら溶解した。次
に、この溶液を吸引濾過した後、クリーンベンチ内で水
平に保ったガラス板(鏡面仕上げ、20 X 20 t
yn ’)上に流延し室温で自然乾燥した。
得られた膜をINの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、
不溶化した後、蒸留水で十分洗って試料とした。
実施例6 まず、種酢酸を含むキトサン水溶液及び27人水溶液を
調製する。この両液をキトサンとPVAの重量比が60
対40になるように混合し、キトサン膜と同様に、ガラ
ス板上で線膜後、120℃、1時間熱処理した。得られ
た熱処理膜をINの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して
キトサン成分を不溶化した後、蒸留水で十分洗って試料
とした。
得られたキトサン−PVAブレンド膜を実施例1〜5と
同じ装置にセットして、原液エタノール濃度75.4重
量パーセント、温度17.0℃、圧力3■HPで膜性能
を測定したところQ=0.145kq/m” hr。
H,0 α1EtOH” 37.8であった。
実施例7 脱アセチル化度99%のキトサン膜を実施例1〜5と同
じ装置にセットし、原液トルエン/メタノール(501
50wt/wt)、温度70 ”C,圧力0、5 w 
Hfで膜性能を測定したところQ=o、o95特許出願
人工業技術院長(ほか1名) 指定代理人 工業技術院大阪工業技術試験所長13− 第1頁の続き 0発 明 者 望 月 明 倉敷市酒津@発 明 者 
1)中 善 喜 総社市三須625 1433−25 1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少くとも有機液体をその構成々分の一つとすゐ液体混合
    物をキトサン系膜を用−てパーベーパレーションによっ
    て分離することを特徴とする液体混合物の分離方法。
JP58142058A 1983-08-02 1983-08-02 液体混合物の分離方法 Granted JPS6031803A (ja)

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JP58142058A JPS6031803A (ja) 1983-08-02 1983-08-02 液体混合物の分離方法

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JPS6339281B2 JPS6339281B2 (ja) 1988-08-04

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