JPS61220703A - 混合液の分離用膜 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシリコン系ポリマーからなる混合液の分離用膜
に関する。

〔従来の技術〕

従来、分離膜で区割された二つの呈の供給液側（−次側
）に分離されるべき液体混合物を供給し透過液側（二次
側）を減圧にするか、又は不活性ガスを流すことによっ
て低蒸気圧に保ち膜との親和性の大きな成分を二次側に
蒸気として優先的に透過させるパーベーパレーション法
（浸透気化法）で水−有機液体混合物を分離する方法が
冥施されており、このようなパーベーパレーション法に
より水−有機液体混合物を分離し次実験例が種々報告さ
れている。具体的には、米国特許第２，９５３，５０２
号にはセルロースアセテート膜やポリビニルアルコール
系膜を用いて共沸混合液体を分離しｆｃ央験例、−Ｊｏ
ｕｒｒｓａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｏｌｙｍｅｒ
Ｓｃｉｅｒｋｃｅ　ｖｏｌ、　２６　（１９８１）の３
２２３ページにはグラ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九実験例などが
報告されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

パーベーパレーション法は、従来の逆浸透法のように浸
透圧による濃度的な制限がないため低濃度の液体混合物
の分離に限定されることなく、全ての範囲の濃度の液体
混合物の分離が可能であること、また従来の蒸留法では
分離の困＃！な共沸混合物や沸点の接近し次異性体（た
とえばオルトとパラ異性体、シスとトランス異性体）の
分離が可能などの特徴を有しているため、非常に有用な
分離方法であると考えられている。

しかしながら、液体混合物から、より非極性である成分
を選択的に透過させる膜として従来から知ら２している
ポリジメチルシロ干サン、ポリオレフィン等の膜ヲ使用
してパーベーパレーション法によって混合液の分離を実
施しても、混合液体が高分子膜を１回通過することによ
る分離の割合、すなわち、分離係数が小さい次め、目的
とする濃度まで分離ま九は濃縮するには、非常に多数の
膜を透過させる必要がアリ、又、とくに、高分子膜を透
過する透過速度〔一般に、単位膜表面積及び単位時間当
りの透過量、すなわちＱ　（ＩＱ／ｒｔ　ｈｒ　）で表
示する〕が実用性のある高い値となったとき、分離係数
αが非常に低くなってしまうため、実用化は困離である
。

分離係数α３は、膜透過後のＡ成分のＢ成分に対する重
量比ＷＡ／ＷＢを膜透過前のＡ成分のＢ成分に対する重
量比ＷＡ／ＷＢで除し比値、で定義されるが、本発明の
目的は水−有機液体混合物全パーベーパレーション法で
分離するにあたり、大きい透過速度のもとで、かかる分
離係数の高い膜を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは鋭意検討し、ポリシルアリレンシロキサン
からなる膜が上記目的を達成する膜であることを見出し
、本発明に到達した。すなわち本繰り返し単位全主鎖と
するシリコン系ポリマーからなる混合液体分離用膜であ
る。

本発明に用いられるシリコン系ポリマーは、るが、Ｒの
炭素数が１及び９以上のものは合成が困崩となる九め、
２〜８であるのが好ましい。ここで炭化水素基としては
、（−ＣＨ２＋ｎ（ｎ　＝　２〜８）、べΣＨ１−ｃη
ＣΣＣＨ２−等が挙げられる。

本発明の膜は、該シリコン系ポリマーをトルエン等の有
機溶媒に溶解し、Ｓｉα４等の架橋剤を加えて、ポリプ
ロピレン板上等にキャストすることにより容易に得るこ
とができる。この膜は非多孔質の均質スキンレス構造の
膜であり、通常は平板状（平膜形状）で用いられるが、
その細円筒状あるいは中空繊維状にして単位容積あたり
の膜面積を大きくして用いてもよい。ま之、多孔性基材
膜上にコートすることにより、膜厚を薄くすることも出
来る。

本発明の膜によって分離することのできる液体混合物は
、少くとも有機液体をそのＭ酸成分の１つとする液体混
合物であるが、かかる液体混合物の具体例としては、水
／メタノール、水／エタノール、　水／グロパノール、
水／ブタノール、水／アセト／、水／エテルメチルクト
ン、水／ジオキサ／、水／テトラヒドロ７ラン、水／ギ
酸、水／酢酸、水／酪駿等の水／有機液体混合物や、メ
タノール／ベンゼン、メタノール／酢酸メチル、エタノ
ール／酢酸エチル、酢酸エチル／ヘキサン。

メタノール／クロロホルム等の有機／有機液体混合物が
挙げられる。また、本発明の膜によって分離することの
できる液体混合物は上記二成分系だけでなく、多成分系
でろってもよい。

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液体混合物を分離することが
できる。パーベーパレーションを行なうにあ次り、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は
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
引いて減圧するか、構成成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。分離温度は分離すべ
き有機液体混合物の共沸温度以下の温度が適幽である。

液体混合物の分離にあ友す、膜′ｔ−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、同様なパー
ベーパレーション装置を連続に設置して多数回通過させ
たり、蒸留と組み合せたりして目的の濃度にまで濃縮分
離することができる。

〔作　用〕

本発明の膜を用いてパーベーパレーション法によって、
少くとも有機液体をその構成成分の１つとする液体混合
物を分離することにより、高い分離係数を維持しつつ、
大きい透過速度で効率よく処理することができるが、か
かる効果は従来の知見からは全く予想しがたいことであ
る。かかる効果を生ずる理由は必らずしも明らかではな
いが、ケイ素原子にはさまれ次炭化水素基Ｒにより、混
合液体中のより極性の低い分子との親和性が増大し、ま
た、ポリジメチルシロキサン等に比べ、ポリマーの分子
運動が抑制された几めと考えられる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらにより何ら制限されるものではない。

実施例１〜３ １．２−ビス（ジメチルクロロシリル）エタン（Ｉ越化
学＃りの３０重量％）ルエン溶液１００ｆを水／トルエ
ン（重量比１／１）３００ｆ中に滴下し８０℃で２０時
間攪拌後、トルエン層を分離し、該トルエン層を水で洗
滌後、硫酸マグネシウムで乾燥した。次いで、トルエン
を蒸発、留去して粘稠な無色透明なオイル状のポリシル
エチレンジａキサンを得ｆＣ。

このようにして得られ次ポリシルエチレンシロキサン１
（ｌをトルエン９０？に溶解したシリコンポリマーのト
ルエン溶液に架橋剤として、Ｓｉα４をポリマーに対し
て０．０１重量部を加えた後、ポリプロビレ／板上にキ
ャストして、均質な厚さ１００μｍの膜を得九〇 該膜ヲパーベーパレーション装置（ｉｎＪ１１面積７、
０　ｍ　）に装着し、有機液体濃度が５０重量％の酢酸
水溶液（実施例１）、エタノール水溶液（実施例２）及
びアセトン水溶液（実施例３）’ｉ２５℃で供給し、透
過側を真空ポンプにて１■々に吸引シ、パーベーパレー
ション法により分離を行すつ友。膜を透過し次成分の有
機液体濃度（有機液体が優先透過）はガスクロマトグラ
フにて分析し透過量はガスを凝縮させて定量した。結果
を表１に示す。

“２′グリニヤー試薬を調製し友。これにトリメチルシ
リルク°ロリド１１４１１７′ｔ−滴下し、６時間反応
後、ヘキサンで抽出し、ついでヘキサンを蒸発させ、蒸
留して１．６−ビス（トリメチルシリル）ヘキサン（ｂ
、Ｐ、１１１℃、１６■Ｈｇ）３４ｆを得次。該１、６
−ヒス（トリメチルシリル）へキサン３４２を大過剰の
濃硫酸２００２中に加え、室温下で７２時間攪拌後、ヘ
キサンで抽出し、つ２いてヘキサンを蒸発させて末端ト
リメチルのポリシルヘキシレンシロキサン３０１を得７
２：ｏ次に、このポリｆｆ−ｔｌＪフルオロボラン・エ
チルエーテル錯体２２．７ｆと反応させ、蒸留して１．
６−ビス（ジメチルフルオロシリル）ヘキサン（ｂ、Ｐ
１１５℃。

２８■Ｈｇ　）　２３　ｆ　ｔ−得た。この７ツ化シリ
ルヘキサンを４０重量％水酸化カリタム水溶液２００ｆ
中に攪拌下滴下して加水分解を行い、浮遊している白色
状の固形物を水で洗滌し、ついでヘキサンで再結晶して
１．６−ビス（ジメチルヒドロキシシリル）ヘキサンの
白色結晶を得ｆ／−ｏ該ヒドロキシシリルヘキサンのベ
ンゼン溶液１０（ｌｊＫｏ、５ｒのトリフルオロ酢酸を
加え、還流下で脱水重合を行い、オイル状の末端ヒトミ
キシルのポリシルヘキシレンシロキサン１４　ｆ　ｔ４
次。

このようにして得られ之ポリシルヘキシレンシロキサン
を実施例１と同様にして厚さ１００μｍの膜を得次。

該層を実施例１〜３と同様にして、有機液体濃度が５０
重量−の酢酸水溶液（実施例４）、エタノール水溶液（
実施例５）及びアセトン水溶液（実施例６）ｉ２５℃で
供給し、膜性能を測定し友。結果を表１に示す。

比較例１〜３ 従来のジメチルシリコン膜（厚さ１００μｍ）を用いて
酢酸水溶液（比較例１）、エタノール水溶液（比較例２
）及びアセトン水溶液（比較例３）を２５℃で供給し、
実施例１と同様の方法で膜性能を測定した。結果を表１
に示す。

以上の結果から本発明の効果は明らかである。

＄　　１ 以上の結果から、本発明の膜は従来の膜に比べて優れ膜
性能を示す膜であることが明らかである。

〔発明の効果〕

本発明の膜を用いれば、従来の膜を用いた分離方法にく
らべて°高い分離係数を維持しつつ、大きい透過速度で
有機液体混合物を効率よく処理することができる。この
ため、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
用化に有効であり、産業上の有用性が極めて大きいもの
である。

％許出願人　工業技術院長

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）▲数式、化学式、表等があります▼（Ｒ：炭化水
   素基）の繰 返し単位を主鎖とするシリコン系ポリマーからなる混合
   液の分離用膜。
2. （２）該炭化水素基Ｒの炭素数が２〜８である特許請求
   の範囲第（１）項記載の分離用膜。