JP3098577B2 - Permeation separation membrane - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はポリオキシアルキレン化
合物により変性されたアイオノマーによる透過分離膜に
関する。さらに詳しくは、アルカリ金属イオンのアイオ
ノマーをポリアルキレン化合物によりグラフト変性又は
架橋変性して得られたアイオノマー変性体からなる、水
/水溶性有機化合物の混合物より水を分離するのに適し
た透過分離膜に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permeation separation membrane comprising an ionomer modified with a polyoxyalkylene compound. More specifically, a permeation separation membrane suitable for separating water from a mixture of a water / water-soluble organic compound, comprising a modified ionomer obtained by graft-modifying or cross-linking an ionomer of an alkali metal ion with a polyalkylene compound. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】アルコールと水の混合物のように、蒸留
等の通常の分離方法では分離が困難な共沸混合物、近沸
点混合物、異性体等の分離方法として、親水性のセグメ
ント又は基を有する高分子化合物の膜による浸透気化法
(パーベーパレーション)や気化分離法(エバポミユー
ション)が近年注目され、研究されている。中でもエタ
ノール/水、N,N’ジメチルホルムアミド/水等の水
溶性有機化合物/水の分離は、バイオマスアルコールの
濃縮や、廃液からの溶媒回収等への応用が考えられ省エ
ネルギータイプの分離法として開発が進められている。2. Description of the Related Art As a method for separating azeotropic mixtures, near-boiling mixtures, isomers and the like which are difficult to separate by ordinary separation methods such as distillation, such as a mixture of alcohol and water, they have a hydrophilic segment or group. In recent years, a pervaporation method using a polymer compound membrane (pervaporation) and a vaporization separation method (evaporation) have attracted attention and are being studied. Above all, the separation of water-soluble organic compounds / water such as ethanol / water and N, N'-dimethylformamide / water is considered to be applied to the concentration of biomass alcohol and the recovery of solvent from waste liquid, etc., and has been developed as an energy-saving type separation method. Is being promoted.
【0003】この分離膜に使用される高分子化合物とし
て、イオン化キトサン、イオン化アルギン酸、アクリル
酸グラフトポリエチレン、ポリビニルアルコール系複合
膜、アクリルアミドグラフトポリプロピレン、ポリイミ
ド、ポリ(1−トリメチルシリル−1−プロパン)など
が知られている。これらの高分子膜は分離特性としては
優れたものであるが、熱可塑性に乏しい等の性質から膜
の成形に複雑な工程を要し、膜の製造費用が高いという
欠点を有する。一方、エチレン−不飽和カルボン酸共重
合体を金属イオンにより架橋したアイオノマー、テトラ
フルオロエチレン−パーフルオロスルホン化ビニルエー
テル共重合体、又はテトラフルオロエチレン−パーフル
オロカルボキシル化ビニルエーテル共重合体の金属イオ
ンによる架橋アイオノマーも浸透気化法によるアルコー
ル/水分離膜としての性能を有することが知られてい
る。これらのアイオノマーはいずれも熱可塑性で、熱成
形により容易に膜に成形できる利点があるが、分離性能
(分離係数)が低く、実用上分離膜として使用できな
い。As the polymer compound used for the separation membrane, ionized chitosan, ionized alginic acid, acrylic acid-grafted polyethylene, polyvinyl alcohol-based composite membrane, acrylamide-grafted polypropylene, polyimide, poly (1-trimethylsilyl-1-propane) and the like are used. Are known. Although these polymer membranes have excellent separation characteristics, they have the disadvantage that they require complicated steps for forming the membrane due to their poor thermoplasticity and the like, and that the production cost of the membrane is high. On the other hand, an ionomer obtained by crosslinking an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer with a metal ion, a tetrafluoroethylene-perfluorosulfonated vinyl ether copolymer, or a cross-linking of a tetrafluoroethylene-perfluorocarboxylated vinyl ether copolymer with a metal ion It is known that ionomers also have performance as alcohol / water separation membranes by pervaporation. Each of these ionomers is thermoplastic and has the advantage of being easily formed into a membrane by thermoforming, but has a low separation performance (separation coefficient) and cannot be used practically as a separation membrane.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、膜の成形
が容易であるというアイオノマーの有する利点を保持
し、その欠点である透過分離膜としての低い分離性能を
改善することを検討した結果、エチレン−不飽和カルボ
ン酸共重合体をアルカリ金属イオンにより架橋したアイ
オノマー(以下アルカリ金属アイオノマーと略す)をポ
リオキシアルキレン化合物で変性することによりその目
的が達成できることを見出すに至った。従って本発明の
目的は、水溶性有機化合物/水の透過分離膜として用い
た場合に改善された分離性能を有するアイオノマーの透
過分離膜を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has studied an ionomer which has the advantage that the membrane can be easily formed and has improved the low separation performance as a permeation separation membrane which is a disadvantage thereof. The present inventors have found that an ionomer obtained by crosslinking an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer with an alkali metal ion (hereinafter abbreviated as an alkali metal ionomer) is modified with a polyoxyalkylene compound to achieve the object. Accordingly, an object of the present invention is to provide an ionomer permeation separation membrane having improved separation performance when used as a water-soluble organic compound / water permeation separation membrane.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、エチレン−不
飽和カルボン酸共重合体のアルカリ金属アイオノマーを
ポリオキシアルキレン化合物によりグラフト変性又は架
橋変性して得られたアイオノマー変性体から成る透過分
離膜である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a permeation separation membrane comprising a modified ionomer obtained by graft-modifying or cross-linking an alkali metal ionomer of an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer with a polyoxyalkylene compound. It is.
【0006】すなわち本発明の透過分離膜は、アルカリ
金属アイオノマーの不飽和カルボン酸単位の1部がポリ
オキシアルキレン化合物によりエステル結合でグラフト
変性され、又は該ポリオキシアルキレン化合物を介して
架橋変性されたアイオノマー(以下単にアイオノマー変
性体と呼ぶことがある。)を使用する点が特徴である。That is, in the permeation separation membrane of the present invention, one part of the unsaturated carboxylic acid unit of the alkali metal ionomer is graft-modified with a polyoxyalkylene compound through an ester bond, or cross-linked with the polyoxyalkylene compound. It is characterized in that an ionomer (hereinafter sometimes simply referred to as a modified ionomer) is used.
【0007】従って上記アイオノマー変性体は、(A)
エチレン、(B)一部又は全部がアルカリ金属で中和さ
れている不飽和カルボン酸、(C)ポリオキシアルキレ
ン化合物でエステル化されている不飽和カルボン酸から
なる共重合体である。又、この他に任意成分として他の
ビニル単量体を含有してもよい。Accordingly, the above modified ionomer comprises (A)
A copolymer comprising ethylene, (B) an unsaturated carboxylic acid partially or wholly neutralized with an alkali metal, and (C) an unsaturated carboxylic acid esterified with a polyoxyalkylene compound. In addition, other vinyl monomers may be contained as optional components.
【0008】上記共重合体における組成は、(A)エチ
レン単位が50〜99モル%、特に70〜96モル%、
(B)一部又は全部がアルカリ金属で中和されている不
飽和カルボン酸単位が1〜25モル%、特に4〜15モ
ル%、(C)ポリオキシアルキレン化合物でエステル化
されている不飽和カルボン酸単位が0.1〜10モル
%、特に0.2〜7モル%の範囲にあるものが好まし
い。これらの単量体単位はランダムに配列されている。
(B)成分における不飽和カルボン酸単位としてはアク
リル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、マレイン酸モ
ノエチルなどを例示することができる。The composition of the above copolymer is such that (A) the ethylene unit is 50 to 99 mol%, particularly 70 to 96 mol%,
(B) 1 to 25 mol%, particularly 4 to 15 mol%, of unsaturated carboxylic acid units partially or wholly neutralized with an alkali metal, (C) unsaturated esterified with a polyoxyalkylene compound Those having a carboxylic acid unit in the range of 0.1 to 10 mol%, particularly 0.2 to 7 mol% are preferred. These monomer units are randomly arranged.
Examples of the unsaturated carboxylic acid unit in the component (B) include acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, and monoethyl maleate.
【0009】また(B)成分における不飽和カルボン酸
の中和に使用されるアルカリ金属としては、リチウム、
ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどを例
示できるが、分離性能の点からはナトリウム、カリウ
ム、ルビジウム、セシウムが好ましく、とりわけナトリ
ウムとカリウムが好しい。アルカリ金属による中和度
は、(B)成分の不飽和カルボン酸単位の20〜100
モル%、特に30〜100モル%が好ましい。これより
も中和度が低いと得られた透過分離膜の分離性能が低下
する。The alkali metal used for neutralizing the unsaturated carboxylic acid in the component (B) includes lithium,
Sodium, potassium, rubidium, cesium and the like can be exemplified, but from the viewpoint of separation performance, sodium, potassium, rubidium, and cesium are preferable, and sodium and potassium are particularly preferable. The degree of neutralization with an alkali metal is from 20 to 100 of the unsaturated carboxylic acid unit of the component (B).
Mole%, especially 30 to 100 mol% is preferred. If the degree of neutralization is lower than this, the separation performance of the obtained permeation separation membrane decreases.
【0010】アルカリ金属アイオノマーの変性に用いら
れるポリオキシアルキレン化合物は、分子中にポリオキ
シアルキレン基(−(R’O)n −)を有する化合物で
ある。ここでR’はメチレン、エチレン、プロピレン、
ブチレンのような低級アルキレン基が好適であり、nは
2〜100のものが好ましい。このようなポリオキシア
ルキレン化合物のうち、特に片末端又は両末端にグリシ
ジル基を有する化合物、例えば式The polyoxyalkylene compound used for modifying the alkali metal ionomer is a compound having a polyoxyalkylene group (-(R'O) n- ) in the molecule. Where R ′ is methylene, ethylene, propylene,
A lower alkylene group such as butylene is suitable, and n is preferably 2 to 100. Among such polyoxyalkylene compounds, in particular, compounds having a glycidyl group at one end or both ends, for example, a compound of the formula
【0011】 [0011]
【0012】 (ここでRはアリ−ル基、シクロアルキル基、アルキル
基等の炭化水素基又は水素である。)で表わされるポリ
オキシアルキレンモノグリシジルエーテル、又はポリオ
キシアルキレンジグリシジルエーテルを用いることによ
り、アイオノマーに容易に反応し結合することができる
ので変性剤として好適である。このポリオキシアルキレ
ン化合物によってアルカリ金属アイオノマーを変性する
ことにより、得られる透過分離膜の水溶性有機化合物/
水の分離効率が著しく改善される。[0012] (Where R is a hydrocarbon group such as an aryl group, a cycloalkyl group, or an alkyl group, or hydrogen), by using a polyoxyalkylene monoglycidyl ether or polyoxyalkylene diglycidyl ether represented by the following formula: It is suitable as a denaturing agent because it can easily react with and bind to the compound. By modifying the alkali metal ionomer with this polyoxyalkylene compound, the water-soluble organic compound /
Water separation efficiency is significantly improved.
【0013】上記任意成分である他のビニル単量体とし
て好ましいものは、不飽和カルボン酸のエステル又はビ
ニルエステルである。不飽和カルボン酸のエステルとし
ては(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エ
チル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリ
ル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシ
ル、マレイン酸ジエチルなど、またビニルエステルとし
ては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどを例示する
ことができる。(ここに(メタ)アクリル酸とはアクリ
ル酸またはメタクリル酸を表わす。)ビニル単量体の含
有量は0〜25モル%、好ましくは0〜15モル%であ
る。Preferred as the optional optional vinyl monomer is an ester or vinyl ester of an unsaturated carboxylic acid. As esters of unsaturated carboxylic acids, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, diethyl maleate And vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate. (Here, (meth) acrylic acid means acrylic acid or methacrylic acid.) The content of the vinyl monomer is 0 to 25 mol%, preferably 0 to 15 mol%.
【0014】本アイオノマー変性体の製造は、公知のア
イオノマーの製造法によりアルカリ金属アイオノマーを
製造した後に、押出機やニーダーなどを用いて溶融条件
下にアルカリ金属アイオノマーとポリオキシアルキレン
化合物とを混合して反応する方法、アルカリ金属アイオ
ノマーの水性ディスパージョン中にポリオキシアルキレ
ン化合物を添加し混合した後70℃以上の温度に加熱し
て反応する方法などで製造することができる。又、エチ
レン−不飽和カルボン酸共重合体、アルカリ金属化合
物、ポリオキシアルキレン化合物を加圧熱水中で攪拌す
ることにより、エチレン不飽和カルボン酸共重合体より
直接アイオノマー変性体を製造することも可能である。The modified ionomer is produced by producing an alkali metal ionomer by a known ionomer production method, and then mixing the alkali metal ionomer and the polyoxyalkylene compound under melting conditions using an extruder or a kneader. And a method in which a polyoxyalkylene compound is added to an aqueous dispersion of an alkali metal ionomer, mixed and then heated to a temperature of 70 ° C. or more to react. Further, by stirring an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer, an alkali metal compound, and a polyoxyalkylene compound in hot pressurized water, a modified ionomer can be directly produced from the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. It is possible.
【0015】本発明の透過分離膜の製造は、アイオノマ
ー変性体をインフレーションフィルム成形法、Tダイフ
ィルム成形法等の熱可塑性樹脂用の押出成形によりフィ
ルムとして、或いは中空成形によりチューブ状の膜とし
て成形することができる。In the production of the permeation separation membrane of the present invention, the modified ionomer is formed as a film by extrusion molding for a thermoplastic resin such as an inflation film molding method or a T-die film molding method, or as a tubular membrane by hollow molding. can do.
【0016】これらの熱成形法によってアイオノマー変
性体単独で膜に成形し使用することもできるが、他の熱
可塑性樹脂とブレンドした組成物から膜を成形したり、
又他の樹脂や紙、不織布等との積層体として使用するこ
とも可能である。By using these thermoforming methods, the ionomer-modified product can be formed into a film by itself, and the film can be formed from a composition blended with another thermoplastic resin.
It can also be used as a laminate with other resins, papers, nonwoven fabrics and the like.
【0017】さらにこの変性体を水性ディスパージョン
或いは適当な溶剤による溶液にし、この液を適当な基材
上にキャスティング後加熱乾燥して膜にしたり、液を樹
脂の中空糸の外側にコーティングした後70℃〜200
℃に加熱して造膜することにより多層中空糸状の透過分
離膜として使用することができる。Further, the modified product is made into a solution with an aqueous dispersion or a suitable solvent, and the resulting solution is cast on a suitable substrate and then dried by heating to form a film, or after coating the solution on the outside of a resin hollow fiber, 70 ° C ~ 200
It can be used as a multilayer hollow fiber-shaped permeation separation membrane by forming the membrane by heating to ° C.
【0018】いずれの方法においても、このようにアイ
オノマー変性体と他の熱可塑性樹脂や紙、不織布等の多
孔性基材との積層膜とすることにより、透過分離機能に
寄与するアイオノマー変性体の層の厚さを薄くして透過
速度を向上させるとともに、薄くすることに伴う膜強度
の低下を、基材層の強度で補うことができる。又他の熱
可塑性樹脂とブレンドしても透過分離膜としての性能は
保持されるので、ブレンドする樹脂の種類、混合比率を
選択することにより膜の強度や耐熱性と分離性能とのバ
ランスをコントロールできる。アイオノマー変性体と配
合することのできる熱可塑性樹脂としては、例えばポリ
オレフィン系樹脂、ポリアミド等を挙げることができ
る。In any of the methods, by forming a laminated film of the modified ionomer and a porous substrate such as another thermoplastic resin, paper, or a nonwoven fabric, the modified ionomer which contributes to the permeation separation function can be obtained. The transmission speed can be improved by reducing the thickness of the layer, and a decrease in film strength due to the reduction in thickness can be compensated for by the strength of the base material layer. Even if blended with other thermoplastic resin, the performance as a permeation separation membrane is maintained, so the balance between membrane strength and heat resistance and separation performance can be controlled by selecting the type of resin to be blended and the mixing ratio. it can. Examples of the thermoplastic resin that can be blended with the modified ionomer include a polyolefin-based resin and a polyamide.
【0019】[0019]
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。なお、実施例に用いたポリオキシアルキレン化合
物アイオノマー変性体およびその原料として用いたアイ
オノマー、ポリオキシアルキレン化合物等の組成、物性
及び透過気化分離測定方法は次の通りである。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. The modified polyoxyalkylene compound ionomer used in the examples, and the composition, physical properties, and permeation vaporization measurement methods of the ionomer, polyoxyalkylene compound, and the like used as raw materials thereof are as follows.
【0020】1.アイオノマー ポリオキシアルキレン化合物アイオノマー変性体の原料
として、および比較のための未変性物として6種のアイ
オノマーを使用した。その組成、物性等を表1に示す。1. As a raw material of the ionomer polyoxyalkylene compound ionomer modified product, and using the six ionomer as the non-modified product for comparison. Table 1 shows the composition, physical properties and the like.
【0021】[0021]
【表1】 [Table 1]
【0022】2.ポリオキシアルキレン化合物 ナガセ化成工業(株)ポリオキシエチレンエポキシ化合
物(商品名:ディナコール)を使用した。2. Polyoxyalkylene Compound Nagase Kasei Kogyo Co., Ltd. polyoxyethylene epoxy compound (trade name: Dinacol) was used.
【0023】(1)ディナコールEx−145 フェノールポリオキシエチレングリシジルエーテル (1) Dinacol Ex-145 phenol polyoxyethylene glycidyl ether
【0024】(2)ディナコールEx−832 ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル (2) Dinacol Ex-832 polyethylene glycol diglycidyl ether
【0025】3.ポリオキシアルキレン化合物変性アイ
オノマー (1) アイオノマー変性体1 アイオノマー3のフェノールポリオキシエチレングリシ
ジルエーテル(ディナコールEx−145)による2.
7重量%(全体の組成の0.51mol %)グラフト変性
体(押出機中で溶融混合により変性)3. Polyoxyalkylene compound modified eye
1. Onomer (1) Ionomer Modified 1 Ionomer 3 with phenol polyoxyethylene glycidyl ether ( Dinacol Ex-145)
7% by weight (0.51 mol% of the total composition) graft modified product (modified by melt mixing in an extruder)
【0026】(2) アイオノマー変性体2 アイオノマー6のポリオキシエチレンジグリシジルエー
テル(ディナコールEx−832)による10重量%架
橋変性体(アイオノマーの水性ディスパージョン中で変
性反応させ、ポリエステルフィルム上にキャスティング
して製膜)(2) Modified ionomer 2 Crosslinked and modified 10% by weight of ionomer 6 with polyoxyethylene diglycidyl ether (Dinacol Ex-832) (modified in an aqueous dispersion of the ionomer) and cast on a polyester film Film forming)
【0027】(3) アイオノマー変性体組成物 アイオノマー変性体1 25重量部と 低密度ポリエチレン 75重量部 (三井石油化学工業(株)製ミラソン−16 MFR 4.0 dg/min (190℃) 密度 0.923 ) とのメルトブレンド物(3) Ionomer-modified product composition Ionomer-modified product 1 25 parts by weight and low-density polyethylene 75 parts by weight (Mirason-16 MFR 4.0 dg / min (190 ° C.) manufactured by Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.) Density 0 .923) and melt blends with
【0028】透過気化分離測定方法 図1、図2に示す透過気化分離測定装置を用い、各種の
試料膜によるエタノール/水混合液の分離性能を測定し
た。 Pervaporation Separation Measurement Method The pervaporation separation measurement apparatus shown in FIGS. 1 and 2 was used to measure the separation performance of an ethanol / water mixed solution by various sample membranes.
【0029】図1は透過気化分離測定装置のフローシー
トである。透過セル(1)は、恒温水槽(2)につける
ことにより一定温度に保持されている。透過セルの透過
側以降の全系は真空ポンプ(3)で排気し、常時1mm
Hg以下に保たれ、途中に透過液を凝縮させるコールド
トラップ(6)が設けられている。FIG. 1 is a flow sheet of a pervaporation separation measuring apparatus. The permeation cell (1) is maintained at a constant temperature by attaching it to a thermostatic water bath (2). The whole system after the permeation side of the permeation cell is evacuated by the vacuum pump (3), and always 1 mm
A cold trap (6), which is kept at Hg or less and condenses the permeate, is provided on the way.
【0030】図2は図1中の透過セル(1)の断面図で
あり、試料膜(11)は支持台(11)上に装着される。FIG. 2 is a sectional view of the transmission cell (1) in FIG. 1, and the sample film (11) is mounted on a support (11).
【0031】分離性能の測定には先ず、透過セル(1)
に試料膜を装着し、供給液(エタノール/水)を充填
し、6時間以上放置する。このようにして、膜−溶媒系
を平衡に達せしめた後、コールドトラップ(6)を液体
窒素で冷し、透過側(低濃度側)を高真空にし、6b,6c
のコールドトラップを交互に切り替えながら、透過液の
重量を時間とともに測定し、透過速度を求めた。また、
透過液の組成をガスクロマトグラフィーで分析した。X
A ,XB を供給側のA,B成分のそれぞれの重量分率、
YA ,YB を透過側のA,B成分のそれぞれの重量分率
とすると、A成分に対するB成分の分離係数(αBA)は
次式のように表される。αBA=(YB /YA )/(XB
/XA ) ここではエタノールをA成分、水をB成分と
した。In order to measure the separation performance, first, the permeation cell (1)
Is filled with a supply liquid (ethanol / water), and left for 6 hours or more. After the membrane-solvent system is thus equilibrated, the cold trap (6) is cooled with liquid nitrogen, and the permeate side (low concentration side) is evacuated to high vacuum.
The weight of the permeate was measured over time while alternately switching the cold traps, and the permeation rate was determined. Also,
The composition of the permeate was analyzed by gas chromatography. X
A, A of the X B supply side, each of the weight fraction of component B,
Y A, Y B of the transmission side A, when the respective weight fractions of the component B, the separation factor of the B component to A component (alpha BA) is expressed by the following equation. α BA = (Y B / Y A ) / (X B
/ X A ) Here, ethanol was used as the A component, and water was used as the B component.
【0032】実施例1,2 インフレーションフィルム成形法により成形したポリオ
キシアルキレン変性体1(実施例1)およびポリオキシ
アルキレン変性体組成物(実施例−2)のフィルムを透
過分離膜として、図2の透過セルに装着し、各種混合比
のエタノール/水混合液の透過気化分離テストを前述の
測定方法に従って行った。結果を表2に示す。表2の結
果から明らかなように、本発明のポリオキシアルキレン
変性体またはそれを含有する組成物から成る透過分離膜
を用いることにより、エタノール/水の分離が効率よく
行われている。特に分離係数は混合液中のアルコール分
含量が高くなるに従って良好であることが確認され、エ
タノール/水混合液からの水の分離に有用であることが
確認された。 Examples 1 and 2 Films of the modified polyoxyalkylene 1 (Example 1) and the composition of the modified polyoxyalkylene (Example 2) formed by the blown film molding method were used as permeation separation membranes. And a pervaporation separation test of ethanol / water mixtures having various mixing ratios was carried out according to the above-described measurement method. Table 2 shows the results. As is clear from the results in Table 2, the separation of ethanol / water is performed efficiently by using the permeation separation membrane composed of the modified polyoxyalkylene of the present invention or a composition containing the modified polyoxyalkylene. In particular, the separation coefficient was confirmed to be better as the alcohol content in the mixture was higher, and was confirmed to be useful for separating water from the ethanol / water mixture.
【0033】実施例3 アイオノマー6の水性ディスパージョンにディナコール
Ex−832を添加混合後、ポリエステルフィルム上に
キャスティングし、150℃で1分間加熱乾燥し反応さ
せて塗膜を形成させた後、この塗膜をポリエステルフィ
ルムより剥離する。得られたアイオノマー変性体2の1
0μm厚の膜を用いて実施例1と同様にしてエタノール
/水混合液の透過気化分離性能を測定したところ、透過
量、分離係数ともに優れた結果が得られた。結果を表2
に示す。 Example 3 Dinacol Ex-832 was added to and mixed with the aqueous dispersion of the ionomer 6, cast on a polyester film, and dried by heating at 150 ° C. for 1 minute to form a coating film. The coating is peeled from the polyester film. 1 of the obtained modified ionomer 2
The pervaporation and separation performance of the ethanol / water mixture was measured in the same manner as in Example 1 using a 0-μm thick membrane. As a result, excellent results were obtained in both the permeation amount and the separation coefficient. Table 2 shows the results
Shown in
【0034】比較例1〜4 透過分離膜として実施例1のポリオキシアルキレン変性
体の代わりに未変性のアイオノマー1(比較例1)、ア
イオノマー4(比較例2)、アイオノマー2(比較例
3)、アイオノマー5(比較例4)のインフレーション
フィルム成形法によるフィルムを使用し、夫々実施例1
と同様にしてエタノール/水混合液の透過気化分離テス
トを行った。結果を表2にあわせて示した。未変性アイ
オノマーの膜を用いた場合、ポリオキシアルキレン変性
アイオノマーに比較して分離係数が低く、分離効率が劣
っていることがわかる。 Comparative Examples 1-4 Unmodified ionomer 1 (Comparative Example 1), ionomer 4 (Comparative Example 2), ionomer 2 (Comparative Example 3) instead of the polyoxyalkylene modified product of Example 1 as a permeation separation membrane And Ionomer 5 (Comparative Example 4) using a film formed by the blown film molding method,
A pervaporation / separation test of an ethanol / water mixture was performed in the same manner as described above. The results are shown in Table 2. When the membrane of the unmodified ionomer is used, it can be seen that the separation coefficient is lower and the separation efficiency is inferior to that of the polyoxyalkylene-modified ionomer.
【0035】[0035]
【表2】 [Table 2]
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明の透過分離膜はアルカリ金属アイ
オノマーをポリオキシアルキレン化合物によるグラフト
変性又は架橋変性したことにより、浸透気化法による水
溶性有機化合物/水の透過分離性能が改善され、しかも
アイオノマーと同様、フィルムや中空糸として容易に成
形できるので、アルコール/水等の分離膜として利用す
ることができる。According to the permeation separation membrane of the present invention, the permeation separation performance of a water-soluble organic compound / water by pervaporation is improved by graft modification or cross-linking modification of an alkali metal ionomer with a polyoxyalkylene compound. Similarly to the above, since it can be easily formed as a film or a hollow fiber, it can be used as a separation membrane for alcohol / water or the like.
【0037】また他の熱可塑性樹脂や紙、不織布等の多
孔性基材と積層膜として、あるいは他の熱可塑性樹脂と
のブレンドフィルムとして使用することも容易にできる
のでアイオノマー変性体の層の厚さを薄くして透過速度
を向上させたり、膜の強度や耐熱性と分離性能とのバラ
ンスの良い分離膜を製造することができる。Further, since it can be easily used as a laminated film with another thermoplastic resin, a porous substrate such as paper or non-woven fabric, or as a blend film with another thermoplastic resin, the thickness of the layer of the modified ionomer can be easily increased. It is possible to improve the permeation speed by reducing the thickness, and to produce a separation membrane having a good balance between the strength and heat resistance of the membrane and the separation performance.
【図1】透過気化分離測定装置のフローシートを示す。FIG. 1 shows a flow sheet of a pervaporation separation measuring apparatus.
【図2】透過セルの断面図を示す。FIG. 2 shows a cross-sectional view of a transmission cell.
(1) 透過セル (2) 恒温槽 (3) 真空ポンプ (4) マノメーター (5) 二方コック (6a ,6b ,6c ) コールドトラップ (7) 三方コック (11) 試料膜支持台 (12) 試料膜 (13) 冷却管 (14) 攪拌羽根 (15) 液供給側容器 (16) Oリング (17) 排気室 (1) Permeation cell (2) Constant temperature bath (3) Vacuum pump (4) Manometer (5) Two-way cock (6a, 6b, 6c) Cold trap (7) Three-way cock (11) Sample membrane support (12) Sample Membrane (13) Cooling tube (14) Stirrer blade (15) Liquid supply side container (16) O-ring (17) Exhaust chamber
Claims (2)
アルカリ金属アイオノマーをポリオキシアルキレン化合
物によりグラフト変性又は架橋変性して得られたアイオ
ノマー変性体から成る透過分離膜。1. A permeation separation membrane comprising a modified ionomer obtained by graft-modifying or crosslinking-modifying an alkali metal ionomer of an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer with a polyoxyalkylene compound.
シアルキレンモノグリシジルエーテル、又はポリオキシ
アルキレンジグリシジルエーテルである請求項1記載の
透過分離膜。2. The permeation separation membrane according to claim 1, wherein the polyoxyalkylene compound is polyoxyalkylene monoglycidyl ether or polyoxyalkylene diglycidyl ether.
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