JPS62247807A - 半透性複合膜の製法 - Google Patents

半透性複合膜の製法

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JPS62247807A
JPS62247807A JP61088240A JP8824086A JPS62247807A JP S62247807 A JPS62247807 A JP S62247807A JP 61088240 A JP61088240 A JP 61088240A JP 8824086 A JP8824086 A JP 8824086A JP S62247807 A JPS62247807 A JP S62247807A
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JP
Japan
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ether
composite membrane
acid chloride
polyfunctional
amino group
Prior art date
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Pending
Application number
JP61088240A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoichi Hirose
広瀬 正一
Sadao Kojima
小嶋 定雄
Masaru Kurihara
優 栗原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPS62247807A publication Critical patent/JPS62247807A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/125In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction

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  • 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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、液状混合物の成分を選択透過分離するための
新規な半透膜の製造方法に関するものであり、特に海水
やカン水を脱塩して淡水化することができ、また、染色
廃水や電着染料廃水などの公害発生原因である汚水など
から、その中に含まれる汚染源あるいは有効物質を選択
的に除去あるいは回収し、ひいては、廃水のクローズド
化に奇与しうる半透膜に関する。より具体的には、多孔
性支持体と、この上に積層された特定構造の架橋ポリア
ミドを主成分とする超薄膜層から成る半透性複合膜の製
造方法に関する。
[従来の技術] 従来、工業的に利用されている半透膜には、酢酸セルロ
ーズから作った非対称膜として、例えば米国特許第3,
133.132号明細書及び同第3.133,137号
明細書等に記載されたロブ型の膜がある。しかし、この
膜は、耐加水分解性、耐微生物性、耐薬品性などに問題
があり、特に透過性を向上しようとすると耐圧性、耐久
性を兼ね備えた膜が製造できず、一部使用されているが
広範囲の用途に実用化されるに至っていない。これらの
酢酸セルローズ非対称膜の欠点をなくした新しい素材に
対する研究は、米国、日本を中心に盛んに行なわれてい
るが、芳香族ポリアミド、ポリアミドヒドラジド(米国
特許第3.567.632号明細書)、ポリアミド酸く
特公昭50−121168号公報)、架橋ポリアミド酸
く特公昭52−152879号公報)、ポリイミダゾピ
ロロン、ポリスルホンアミド、ポリベンズイミダゾール
、ポリベンズイミダシロン、ポリアリーレンオキシドな
ど、その一部の欠点を改良する素材は得られているもの
の、選択透過性おるいは透過性等の面では酢酸セルロー
ズ膜より劣っている。
一方、ロブ型とは型を異にする半透膜として多孔性支持
体上に実質的に膜性能を司どる活性層を被覆した複合膜
が開発されている。複合膜においては、活性層と多孔性
支持体を各々の用途に最適な素材を選ぶことが可能とな
り、製膜技術の自由度が増す。また常時湿潤状態で保存
しなければならないロブ型膜とは異なり、乾燥状態での
保存が可能であるなどの利点がある。
これらの複合膜には多孔性支持体上に直接活性層を被覆
した型のものと、多孔性支持体上にゲル化層を介して活
性層を被覆した型のものとの2種類がある。前者の具体
例は米国特許第36,744.642号明細書、同第3
,926,798@明細書、特開昭55−147106
号公報、同53−14046号公報、特開昭58−24
303号公報などがあり、後者の具体例としては、特開
昭49−133282号公報、特公昭55−49524
号公報、特公昭55−38164号公報、PBレポート
80−182090、特公昭59−27202@公報、
特開昭56−404.03号公報などが知られている。
これらの複合膜は、従来、耐加水分解性、耐塩素性、耐
久性、耐熱性、耐薬品性、耐圧性に欠けるといった欠点
があった。
またこれらの膜においては、水中の塩素、過酸化水素な
どの酸化性物質によって超薄膜層が酸化を受けて、その
優れた性質を失うものが多い。
[発明が解決しようとする問題点] 従来から種々の反応性アミノ基を有する化合物が検討さ
れてきたが、形成された複合膜は、耐塩素性、耐久性、
耐熱性、耐薬品性、耐圧性の点で問題があった。本発明
者らは、1分子中に3個ないし4個のアミノ基を有する
特定構造のジフェニルエーテルの単独、または2官能以
上のアミノ基を有するアミン系化合物との混合物と、ア
ミノ基と反応して共有結合を生成することのできる多官
能性反応試薬とを多孔性支持体上で反応させて得られる
半透性複合膜が、従来提案されている素材が有していた
上記欠点を解消することができることを見い出し、本発
明に到達した。
[問題点を解決するための手段] 本発明は次の構成を有する。
「(1)多孔性支持体上に、下記成分(a)単独または
(a)と(b)の混合物に対して成分(c)を反応せし
めてなる反応生成物から成る架橋重合体を主成分とする
超薄膜層を設けることを特徴とする半透性複合膜の製法
(a)下式で示されるトリアミノジフェニルエーテルま
たはくおよび)テトラアミノジフェニルエーテル (ここにR1−R5のうら2個がアミノ基であり、その
仙は水素原子、R6〜RIOのうち1個または2個がア
ミン基であり、その他は水素原子)。
(b)芳香族または脂肪族多官能アミンであって、1分
子中に2個以上の1級または/および2級アミノ基を有
するもの、または/および分子鎖末端および/または側
鎖に反応性のアミノ基を有する水溶性有機重合体。
(c)アミン基と反応し、共有結合を生成することので
きる多官能性反応試薬。」 本発明における多孔性支持体としては、その片面の表面
の微細孔の孔径が約100〜1000人であるような構
造の支持体が好ましい。上記の微細孔性支持体の素材と
しては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ塩
化ビニル、ポリカーボネート、酢酸セルロース、硝酸セ
ルロースなどを例示することができる。なお多孔性支持
体のさらに具体的な製造法は、″オフィス・オブ・サラ
イン・r″)オーター・リザーヂ・アンド・デベロップ
メント・プログレス・レポート”N、359(1968
)に述べられている。
本発明の半透性複合膜の製造法としては、P、 W。
norganか″]ンデンセーション・ポリマーズ・パ
イ・インターフエージセル・アンド・ンリューション・
メソッド”(インターサイエンス、1965)に詳述し
ている界面重縮合反応が利用される。
すなわち、前述の芳香族または脂肪族多官能アミンの水
溶液を多孔性支持体の表面に塗布後、必要に応じて過剰
の溶液を液切りし、しかる後に多官能アミンに対して反
応性を有する多官能試薬を水に対して非混和性の溶剤に
溶解した溶液と接触させ、界面重縮合反応を行なわせる
ことにより容易に製造することができる。
本発明で使用される1〜リアミノジフエニルエーテルお
よびテトラアミノジフェニルエーテルとしては、芳香環
上に2個のアミノ基が隣接しない構造のものが好ましく
、具体的な例としては下記化合物を挙げることができる
が、特にこれらに限定される訳ではない。
これらの化合物はジフェニルエーテルのニトロ化物の接
触還元、または下記の反応式によって例示されるニトロ
置換フェノールとニトロ置換へロベンゼンとの反応(W
i I l iamson反応)によって合成すること
ができる。
[H] 本発明で使用される芳香族多官能アミン化合物としては
、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、
1,3.5+リアミノベンゼン、ベンジジン、4,4°
−ジアミノジフェニルエーテル、3,3°−ジアミノジ
フェニルエーテル、3.4°−ジアミノジフェニルエー
テル、4,4°−ジアミノベンゾフェノン、4,4“−
ジアミノジフェニルメタン、3,5−ジアミノ安息香酸
、2,5−ジアミノベンゼンスルホン酸、メチレンビス
アンスラニル酸、5−ニトロ−m−フェニレンジアミン
、2,5−ジアミノ安息香酸、トリレンジアミン、4,
6−ジメチル−m−フェニレンジアミン、2,4−ジア
ミノメシチレン、4−クロル−m−フェニレンジアミン
、2.5−ジアミノ−テレフタル酸、3.3“−ジアミ
ノベンズアニリドが例として挙げられる。
= 11一 本発明で使用される脂環族多官能アミン化合物としては
、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、ジピペリ
ジルプロパン、4−アミノメチルピペリジンなどが挙げ
られる。
本発明において使用される分子鎖末端および/または側
鎖に反応性のアミン基を有する水溶性有機重合体として
は、アミン変性ポリエピハロヒドリン、ポリエヂレンイ
ミン、ポリプロピレンイミン、ポリエピアミノヒドリン
などを挙げることができる。これらの重合体は、多官能
アミン類と均一に混和し、多官能イソシアネート化合物
の単独または芳香族多官能酸塩化物との混合物との反応
により均一な組成の欠陥のない架橋重合体膜を形成する
。本発明においてはアミン変性ポリエピハロヒドリン、
特に下記一般式で示されるポリエピハロヒドリンと多官
能アミンから誘導されるアミン変性ポリマーが卓越した
性能を有する半透性複合膜を与えるので好ましい。
(ただし上式中Xはハロゲン、iおよびjはモル比分率
であって次の関係を満す)。
;+j=1 Q<i≦1 0≦j≦0.8 本発明において、多官能性反応試薬とは、該芳香族アミ
ン化合物と反応して、架橋アミドまたはウレアを形成す
ることのできるものであればいずれでもよく、例えば、
トリメシン酸クロライド、ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸クロライド、トリメリット酸クロライド、ピロメリ
ット酸クロライド、イソフタル酸クロライド、テレフタ
ル酸り目ライド、ナフタレンジカルボン酸クロライド、
ジフェニルジカルボン酸クロライド、ピリジンジカルボ
ン酸クロライド、ベンゼンジスルホン酸クロライド、無
水ピロメリット酸、トリレンジイソシアナート、ビス(
p−イソシアナートフェニル)メタンなどが挙げられる
が、製膜溶媒に対する溶解性及び半透性複合膜の性能を
考慮するとトリメシン酸クロライド、インフタル酸クロ
ライド、テレフタル酸クロライドが好ましい。
本発明において、多孔性支持体とし実質的には分子性能
を有さない層で、実質的に分離性能を有する薄膜に強度
を与えるために用いられるものであり、均一な微細な孔
あるいは片面からもう一方の面まで徐々に大きな微細な
孔をもっていて、その微細孔の大きさはその片面の表面
が約100〜1000人であるような構造の支持体が好
ましい。
上記の多孔性支持体は、ミリポアフィルタ(VSWP)
や東洋濾紙(UKlo)のような各種市販材料から選択
することもできるが、通常は“′オフィス・オブ・セイ
リーン・ウオータリー・リサーチ・アンド・ディベロッ
プメント・プログレス・レポート”N、359 (19
68)に記載された方法にしたがって製造できる。その
素材にはポリスルホンや酢酸セルロース、硝酸セルロー
スやポリ塩化ビニル等のホモポリマあるいはブレンドし
たものが通常使用され、例えば、ポリスルホンのジメチ
ルホルムアミド(DMF>溶液を密に織ったポリエステ
ル布あるいは不織布の上に一定の厚さに注型し、それを
ドデシル硫酸ソーダ0.5重恒%及びDMF2重量%を
含む水溶液中で湿式凝固させることによって、表面の大
部分が直径数百Å以下の微細な孔を有した多孔性支持体
が得られる。
[実施例コ 以下の実施例において、選択分離性能として、食塩の排
除率は電気伝導度の測定による通常の手段によって決定
された。
また、透過性能として、水通過速度は単位面積、単位時
間当りの水の透過量で決定した。
参考例 タテ30cm、ヨコ2Qcmの大きさのポリエステル繊
維からなるタフタ(タテ糸、ヨコ糸とも150デニール
のマルチフィラメント糸、織密度タテ90本/インチ、
ヨコ67本/インチ、厚さ160μ)をガラス板上に固
定し、その上にポリスルホン(コニオン・カーム11〜
社製のOde l −p3500 )の16重量%ジメ
チルホルムアミド(DMF)溶液を200μの厚みで室
温(20’C)でキャストし、ただちに純水中に浸漬し
て5分間放置することによって繊維補強ポリスルホン支
持体(以下FR−PS支持体と略す)を作製する。この
ようにして得られたFR−PS支持体く厚さ210〜2
15μ)の純水透過係数は、圧力1kq/ruf、温度
25°Cで測定して0.005〜0.01g/cnf・
Sec−atmであった。
実施例1 参考例によって得られたFR−PS支持体上に、m−フ
ェニレンジアミンを0.93重量%、2,2°、4.4
°−テトラニl−ロジフェニルエーテルを1.07重量
%含む水溶液を、塗布量150mff/ln2となるよ
うに均一に塗布した。しかる後に、トリメシン酸クロリ
ドを0.06重量%含むトリフルオロトリクロロエタン
溶液を60md/m2塗布した。
このようにして得られた複合膜を圧力56kg/cnf
原水として3.5%NaCD、を含む合成海水を使用し
て逆浸透試験を行なった。その結果、脱塩率92%、進
水10 、62 m”/m2・日の性能が確認された。
実施例2 参考例によって得られたFR−PS支持体に2゜2′、
4,4−テトラアミノジフェニルエーテルの2゜0重量
%水溶液を塗布量150mm/m’となるように均一に
塗布した。しかる後に、テレフタル酸クロリドを0.1
重量%含むトリフルオロトリクロロエタン溶液を60m
a/Tr12塗布した。このようにして得られた複合膜
を実施例1と同一条件で評価したところ、脱塩率81.
0%、造水N0゜63m’/m2・日の性能が確認され
た。
実施例3 参考例によって得られたFR−PS支持体に、2.2°
、4,4“−テトラアミノジフェニルエーテルの2゜0
重量%水溶液を塗布量150mfl/m2となるように
均一に塗布した。しかる後に、トリメシン酸クロリドを
0.1重量%含むトリフルオロトリクロロエタン溶液を
60rT’l/m2塗布した。このようにして得られた
複合膜を実施例1と同一条件で評価したところ、脱塩率
68.0%、造水量1゜48m”/m2・日の性能が確
認された。
[発明の効果コ 従来提案されている素材に代えて、トリアミノジフェニ
ルエーテルまたはテトラアミノジフェニルエーテルを使
用して形成された架橋重合体から主として成る超薄膜層
を用いることにより、耐加水分解性、耐微生物性、耐薬
品性、耐塩素性、機械的性質に優れ、PI−(変化なら
びに乾燥に対しても選択透過性が失われることがない、
申越した選択分離性能を有する複合半透膜を得ることが
できた。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多孔性支持体上に、下記成分(a)単独または(
    a)と(b)の混合物に対して成分(c)を反応せしめ
    てなる反応生成物から成る架橋重合体を主成分とする超
    薄膜層を設けることを特徴とする半透性複合膜の製法。 (a)下式で示されるトリアミノジフェニルエーテルま
    たは(および)テトラアミノジフェニルエーテル ▲数式、化学式、表等があります▼ (ここにR_1〜R_5のうち2個がアミノ基であり、
    その他は水素原子、R_6〜R_1_0のうち1個また
    は2個がアミノ基であり、その他は水素原子)。 (b)芳香族または脂肪族多官能アミンであって、1分
    子中に2個以上の1級または/および2級アミノ基を有
    するもの、または/および分子鎖末端および/または側
    鎖に反応性のアミノ基を有する水溶性有機重合体。 (c)アミノ基と反応し、共有結合を生成することので
    きる多官能性反応試薬。
  2. (2)特許請求の範囲第(1)項において、多官能性ア
    ミンがm−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミ
    ン、1,3,5−トリアミノベンゼン、ピペラジンから
    選ばれた少なくとも1種以上であることを特徴とする半
    透性複合膜の製法。
  3. (3)特許請求の範囲第(1)項において、多官能性反
    応試薬がトリメシン酸クロライド、テレフタル酸クロラ
    イド、イソフタル酸クロライドから選ばれる少なくとも
    1種であることを特徴とする半透性複合膜の製法。
  4. (4)特許請求の範囲第(1)項において、多孔性支持
    体がポリスルホンまたはアセチルセルロースであること
    を特徴とする半透性複合膜の製法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0357781A4 (en) * 1988-01-11 1990-02-05 Toray Industries PROCESS FOR PRODUCING A SEMI-PERMEABLE COMPOSITE MEMBRANE.
US5271985A (en) * 1987-08-28 1993-12-21 Toray Industries, Inc. Polyester film having specific surface properties
US5352273A (en) * 1993-04-14 1994-10-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Alkyl substituted aromatic polyester gas separation membranes

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EP0357781A4 (en) * 1988-01-11 1990-02-05 Toray Industries PROCESS FOR PRODUCING A SEMI-PERMEABLE COMPOSITE MEMBRANE.
US5352273A (en) * 1993-04-14 1994-10-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Alkyl substituted aromatic polyester gas separation membranes

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