JPS6354404B2 - - Google Patents
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- JPS6354404B2 JPS6354404B2 JP53006670A JP667078A JPS6354404B2 JP S6354404 B2 JPS6354404 B2 JP S6354404B2 JP 53006670 A JP53006670 A JP 53006670A JP 667078 A JP667078 A JP 667078A JP S6354404 B2 JPS6354404 B2 JP S6354404B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/58—Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
- B01D71/62—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/125—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
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Description
本発明は新規な選択透過性複合膜およびその製
造方法に関する。更に詳しくは透過水量、塩排除
率、耐圧密性および耐薬品性のすぐれた選択透過
性複合膜に関する。
ロウブ(Loeb)およびサリラジヤン
(Sourirajan)らにより開発された酢酸セルロー
ス系逆浸透膜が、その優れた基本性能にも拘らず
種々の問題点、例えば加水分解性、圧密性、微生
物による分解劣化および乾燥できないなどの性質
を有しているために、多数の合成ポリマーがこれ
らの欠点を補なう膜素材として提案されてきた。
しかるにそれらの殆んどは一長一短を有してお
り、上記の様な諸問題を全て解消し、かつ高透水
性および高排除性を有する膜素材は現在までの
処、見い出されていなかつた。我々はそのような
目的を満足する膜素材として、すでにビスエポキ
シ化合物とポリアミノ化合物との重付加体を架橋
してなる選択性透過膜を提案した(特願昭52−
59930号、同52−60944号)がその後さらに検討を
重ねた結果、エポキシ化合物として、トリグリシ
ジルイソシアヌレートを単独で、またはビスエポ
キシ化合物と併用してポリアミノ化合物と反応せ
しめたのち、これを多孔性支持基体に塗布、含浸
させ、さらに架橋処理して成る複合膜がより一
層、有用かつ有望な選択性透過膜になり得ること
を見い出し本発明を完成するに到つた。
すなわち本発明は、
1(a) 次式
で表わされるトリグリシジルイソシアヌレー
ト:100〜5モル%及び次式
〔但し、Rは−CH2−CH2−又は
The present invention relates to a novel permselective composite membrane and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a permselective composite membrane with excellent permeation rate, salt rejection rate, compaction resistance, and chemical resistance. Despite its excellent basic performance, the cellulose acetate-based reverse osmosis membrane developed by Loeb and Sourirajan et al. has various problems, such as hydrolyzability, compaction, deterioration due to microorganisms, and drying. Many synthetic polymers have been proposed as membrane materials to compensate for these drawbacks.
However, most of them have advantages and disadvantages, and to date, no membrane material has been found that solves all of the above-mentioned problems and has high water permeability and high exclusion properties. We have already proposed a selectively permeable membrane made by crosslinking a polyadduct of a bisepoxy compound and a polyamino compound as a membrane material that satisfies such purposes (Japanese Patent Application No. 1973-
No. 59930, No. 52-60944), as a result of further studies, they discovered that triglycidyl isocyanurate was used as an epoxy compound alone or in combination with a bis-epoxy compound to react with a polyamino compound, and then this was made into a porous material. The present inventors have discovered that a composite membrane formed by coating and impregnating a supporting substrate and then crosslinking the membrane can become a more useful and promising selectively permeable membrane, and has completed the present invention. That is, the present invention provides the following equation: 1(a) Triglycidyl isocyanurate represented by: 100 to 5 mol% and the following formula [However, R is -CH 2 -CH 2 - or
【式】を表わす。〕
で表わされるビスエポキシ化合物:0〜95モ
ル%からなるポリエポキシ化合物と、
(b) アミノ基又はイミノ基を少くとも2個、又
はアミノ基およびイミノ基それぞれを少くと
も1個含有するアミノ系化合物
とを反応せしめて得られる水溶性付加体の水
溶液を微多孔性支持基体に塗布及び/又は含
浸せしめたのち、上記付加体が塗布及び/又
は含浸された該支持基体を
(c) アミノ基、イミノ基又はヒドロキシル基と
反応しうる多官能性化合物の溶液
と接触せしめ、しかる後に加熱処理して得ら
れる選択透過性複合膜であり、
2 微多孔性支持基体がポリスルホン及び/又は
セルロースアセテートからなる特許請求の範囲
第1項記載の選択透過性複合膜であり、
3 多官能性化合物がイソフタル酸クロライド、
テレフタル酸クロライド、トリメシン酸クロラ
イド及びトルエンジイソシアネートからなる群
より選ばれた1種又は2種以上である特許請求
の範囲第1項〜第2項記載のいずれかの選択透
過性複合膜、
4 加熱処理した後に、アミノ基、イミノ基、ヒ
ドロキシル基及びカルボキシル基のうちいずれ
かとキレート形成能を有する2価及び/又は3
価の金属塩水溶液で処理し変性することを特徴
とする特許請求の範囲第1項〜第3項記載の選
択透過性複合膜、及びそれらの製造法である。
本発明に用いられるトリグリシジルイソシアヌ
レート(例えばアラルダイト
−TGIC)および
式
(但し、Rは−CH2−CH2−又は
Represents [formula]. ] A bisepoxy compound represented by: a polyepoxy compound consisting of 0 to 95 mol%; (b) an amino group containing at least two amino groups or imino groups, or at least one each of an amino group and an imino group; After coating and/or impregnating a microporous support substrate with an aqueous solution of the water-soluble adduct obtained by reacting the adduct with a compound, the support substrate coated with and/or impregnated with the adduct is treated with (c) an amino group. , a permselective composite membrane obtained by contacting with a solution of a polyfunctional compound capable of reacting with an imino group or a hydroxyl group, followed by heat treatment, 2. The microporous supporting substrate is made of polysulfone and/or cellulose acetate. 3. The permselective composite membrane according to claim 1, wherein the polyfunctional compound is isophthalic acid chloride,
4. The permselective composite membrane according to any one of claims 1 to 2, which is one or more selected from the group consisting of terephthalic acid chloride, trimesic acid chloride, and toluene diisocyanate. After that, a divalent and/or trivalent compound having the ability to form a chelate with any one of an amino group, an imino group, a hydroxyl group, and a carboxyl group is added.
A permselective composite membrane according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane is modified by treatment with an aqueous solution of a metal salt, and a method for producing the same. Triglycidyl isocyanurate (e.g. Araldite -TGIC) used in the present invention and the formula (However, R is -CH 2 -CH 2 - or
〔但し、RはH又は−CH3を表わす。〕 〔但しn3は1〜10の整数である。〕 [However, R represents H or -CH3 . ] [However, n3 is an integer from 1 to 10. ]
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】
本発明における水溶性付加体は、前記のポリエ
ポキシ化合物と上記の如きアミノ基及び/又はイ
ミノ基を2個以上含有する化合物とをエポキシ基
1当量に対してアミノ基、イミノ基にして好まし
くは1〜2当量になるような割合で反応せしめて
得られる。この場合、アミノ基を2ケ以上含有す
る化合物の場合はアミノ基だけで計算し、アミノ
基を1ケ有し他がイミノ基の場合はアミノ基とイ
ミノ基の和で計算する。イミノ基だけの場合は当
然イミノ基だけで計算される。アミノ基、イミノ
基の当量が1未満であると水不溶性のヒドロゲル
が生成しやすく好ましくない。アミノ基とイミノ
基は反応性が著しく異なる為、反応条件もアミノ
基についてはかなり温和であつてよいが、イミノ
基についてはある程度きびしくする必要がある。
例えば上記反応は−30℃〜100℃の温度範囲で
行うことができるが、最も好適には室温(25℃〜
30℃)付近で行うのが良い。
反応温度が−30℃〜5℃位ではアミノ基の反応
は進行するが、イミノ基の反応は非常におそい。
反応温度が高まるに従つてイミノ基の反応性は上
昇するが、本発明における特に好ましい範囲25℃
〜30℃付近においてはアミノ基は殆んど反応し、
イミノ基はかなり残存する条件であつて、かかる
構成の付加体を用いて架橋、加熱処理した膜は安
定性その他において特にすぐれているのである。
又、前記のポリエポキシ化合物及びアミノ系化
合物の仕込重量濃度は5〜50%、好ましくは20〜
40%である。
かくして得られる付加体の重合度は、その仕込
割合によつて種々変化する。例えばエポキシ化合
物とジアミノ化合物の場合、エポキシ基1当量に
対してアミノ基を2当量加えた場合は、平均すれ
ばポリエポキシ化合物の各エポキシ基にジアミノ
化合物が該当数だけ付加反応した状態で反応は停
止するが、2当量より低くなるに従つて重合度は
増してゆく。
本発明においては、かくして得られる付加体、
別の表現を用いればプレポリマーの重合度はさほ
ど重要ではなく、要するに水溶性であつて後記の
如く微多孔性支持基材に塗布及び/又は含浸せし
めて少くとも凝似膜状物を形成し得れば良いので
あつて、後記架橋反応、加熱処理によつて膜を形
成すれば良いのである。もちろん、凝似膜状物の
形成の際に加温してヒドロゲル化するものでもよ
い。従つて付加重合反応が進行しすぎることは水
不溶性になることもあり、又架橋反応前の膜状物
が均一なものが得がたく好ましくないのである。
本発明においては、かかる水溶性付加体の形成
は該エポキシ化合物とアミノ系化合物との仕込割
合でもつて主として制御されるが、同時に反応温
度によつても制御されるのである。
又、各原料として2種以上のものを使用する場
合は、初めからそれらを混合してランダムな組成
としてもよいが、各反応の段階毎にそれぞれ添加
することにより、より規則的な構成体を得ること
が可能である。
この様にして得られる本発明の上記付加体のご
く数例を示せば、[Formula] The water-soluble adduct in the present invention comprises the above-mentioned polyepoxy compound and the above-mentioned compound containing two or more amino groups and/or imino groups per equivalent of the epoxy group. and preferably at a ratio of 1 to 2 equivalents. In this case, in the case of a compound containing two or more amino groups, calculation is made using only the amino group, and when the compound has one amino group and the others are imino groups, calculation is made using the sum of the amino group and the imino group. In the case of only imino groups, it is naturally calculated using only imino groups. If the equivalent weight of the amino group or imino group is less than 1, a water-insoluble hydrogel tends to form, which is not preferable. Since amino groups and imino groups have significantly different reactivities, reaction conditions may be fairly mild for amino groups, but must be somewhat stricter for imino groups. For example, the above reaction can be carried out at a temperature range of -30°C to 100°C, but most preferably at room temperature (25°C to 100°C).
It is best to do this at around 30℃. At a reaction temperature of -30°C to 5°C, the reaction of amino groups proceeds, but the reaction of imino groups is very slow.
As the reaction temperature increases, the reactivity of the imino group increases, but the particularly preferred range in the present invention is 25°C.
At around ~30℃, most of the amino groups react,
A considerable amount of imino groups remains, and a film crosslinked and heat-treated using an adduct with such a structure is particularly excellent in stability and other aspects. Further, the concentration of the polyepoxy compound and amino compound to be charged is 5 to 50%, preferably 20 to 50%.
It is 40%. The degree of polymerization of the adduct thus obtained varies depending on the charging ratio. For example, in the case of an epoxy compound and a diamino compound, if 2 equivalents of amino group are added to 1 equivalent of epoxy group, on average, the corresponding number of diamino compounds will be added to each epoxy group of the polyepoxy compound, and the reaction will not proceed. However, as the amount becomes lower than 2 equivalents, the degree of polymerization increases. In the present invention, the adduct thus obtained,
In other words, the degree of polymerization of the prepolymer is not so important; in short, it is water-soluble and can be coated and/or impregnated onto a microporous support substrate to form at least a cohesive film-like material as described below. It is sufficient if the film is formed by the crosslinking reaction and heat treatment described later. Of course, it may also be one that is heated to form a hydrogel when forming an aggregated film-like material. Therefore, if the addition polymerization reaction proceeds too much, it may become water-insoluble, and it is difficult to obtain a uniform film before the crosslinking reaction, which is undesirable. In the present invention, the formation of such a water-soluble adduct is mainly controlled by the charging ratio of the epoxy compound and the amino compound, but also by the reaction temperature. In addition, when using two or more types of raw materials, it is possible to mix them from the beginning to create a random composition, but by adding each at each reaction stage, a more regular composition can be created. It is possible to obtain. Just a few examples of the above-mentioned adducts of the present invention obtained in this way include:
【表】【table】
【表】
などが本発明の非限定的な例としてあげられる
が、本発明にはさらに種々の組合せが存在する。
かくして得られた付加体含有水溶液は、必要に
応じて過や、稀釈或いは濃縮された後、微多孔
性支持基体に塗布及び/又は含浸させられる。
微多孔性支持基体とは、微細な孔を多数有する
ものであり、ポリスルフオン及び/又はセルロー
スアセテートが好適に使用される。かかる微多孔
性支持基体の製造法は当業者には周知であるがそ
の1例をポリスルフオンを例として示せば次の通
りである。
ポリスルホンを10〜20重量%含有するジメチル
ホルムアミド溶液を、ガラス板又は補強用織布或
いは不織布上に流延し、更に水中に浸漬してフイ
ルムをゲル化せしめれば、ポリスルホンの微多孔
性支持基体が形成される。
かくして得られた微多孔膜は異方性構造を有し
ており、いわゆる前面(face)には通常100Å以
下の微細孔が多数分布しており、本発明の上記付
加体はこの微多孔膜の前面(face)に塗布または
含浸される。
微多孔性支持基体は種々の厚さのものが用い得
るが、通常10〜300μ、好ましくは30〜150μであ
り、その膜定数は1×10-3〜1×10-1g/cm2・
sec・atmのもが好ましい。
塗布及び/又は含浸せしめる付加体水溶液の付
加体の濃度は、付加体の重合度や微多孔性支持基
体の構造及び含浸等の程度によつて変化するが通
常0.1〜10重量%であり、好ましくは0.5〜5重量
%である。
塗布・含浸の際に温度をあげたり、有機溶剤を
更に添加することも可能であり、かかる有機溶剤
としては例えば炭素原子数1〜5の低級アルキル
アルコールが挙げられる。
かくして微多孔性支持基体上に塗布及び/又は
含浸させて得られた付加体の凝似膜状物はそのま
まではかなり含水量の高いものであるので、必要
に応じて蒸発等により水分を除去する。
架橋前の付加体の凝似膜状物は、通常塗布膜厚
10〜10000Åであり好ましくは100〜1000Åであ
り、含水率は0〜50重量%(湿潤基準)であり、
好ましくは0〜30重量%(湿潤基準)である。
かくして得られた付加体の凝似膜状物と微多孔
性支持基体との複合体は、更にアミノ基、イミノ
基又はヒドロキシル基と反応しうる多官能性化合
物の溶液と接触せしめられ、架橋処理される。か
かる多官能性化合物としては、下記の官能基群
〔A〕より選ばれた1種または2種以上の官能基
を少くとも2個含有するものが使用される。
官能基群〔A〕:[Table] etc. are given as non-limiting examples of the present invention, but the present invention further includes various combinations. The adduct-containing aqueous solution thus obtained is filtered, diluted or concentrated as required, and then applied to and/or impregnated onto a microporous support substrate. The microporous support substrate has many fine pores, and polysulfone and/or cellulose acetate are preferably used. Methods for producing such microporous support substrates are well known to those skilled in the art, and one example of such methods is as follows, using polysulfone as an example. A microporous support substrate for polysulfone can be obtained by casting a dimethylformamide solution containing 10 to 20% by weight of polysulfone onto a glass plate or reinforcing woven or nonwoven fabric, and then immersing it in water to gel the film. is formed. The microporous membrane thus obtained has an anisotropic structure, and a large number of micropores of usually 100 Å or less are distributed on the so-called front surface. coated or impregnated on the face. The microporous support substrate can have various thicknesses, but is usually 10 to 300μ, preferably 30 to 150μ, and has a membrane constant of 1×10 -3 to 1×10 -1 g/cm 2 .
sec/atm is preferable. The concentration of the adduct in the adduct aqueous solution to be coated and/or impregnated varies depending on the degree of polymerization of the adduct, the structure of the microporous support substrate, the degree of impregnation, etc., but is usually 0.1 to 10% by weight, and is preferably is 0.5 to 5% by weight. It is also possible to raise the temperature during coating and impregnation, or to further add an organic solvent. Examples of such organic solvents include lower alkyl alcohols having 1 to 5 carbon atoms. The aggregated film-like material of the adduct obtained by coating and/or impregnating onto a microporous support substrate has a fairly high water content as it is, so water is removed by evaporation etc. as necessary. . The aggregated film-like substance of the adduct before cross-linking is usually coated with a film thickness of
10 to 10000 Å, preferably 100 to 1000 Å, and the water content is 0 to 50% by weight (wet basis),
Preferably it is 0 to 30% by weight (wet basis). The thus obtained composite of the adduct-like film and the microporous support substrate is further brought into contact with a solution of a polyfunctional compound capable of reacting with amino groups, imino groups, or hydroxyl groups to undergo crosslinking treatment. be done. As such a polyfunctional compound, one containing at least two functional groups of one or more types selected from the following functional group group [A] is used. Functional group group [A]:
【式】−SO2X、−N=C =O、[Formula]-SO 2 X, -N=C=O,
就中、酸クロライド及びイソシアネートが好ま
しい。
かかる多官能性化合物としては、上記官能基を
2個以上有する芳香族性の化合物及びエーテル結
合を有していても良い低分子量の脂肪族化合物が
挙げられる。
芳香族性の基としては
Among these, acid chlorides and isocyanates are preferred. Examples of such polyfunctional compounds include aromatic compounds having two or more of the above functional groups and low molecular weight aliphatic compounds which may have an ether bond. As an aromatic group
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】
等が挙げられ、エーテル結合を含有してもよい脂
肪族基としては
(−CH2−)4〜10、(−CH2−)1〜4O(−CH2−)1〜4
等が挙げられる。
その様な化合物として好適なものを例示すれ
ば、 [ Formula : _ _ _ etc. Examples of suitable compounds include:
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】
などが本発明の非限定的な例として挙げられる
が、これらのうち特に好ましいものは、イソフタ
ル酸クロライド、テレフタル酸クロライド、トリ
メシン酸クロライド、トルエンジイソシアネート
である。これらの架橋剤は単独でも組合せて用い
てもよく、組合せることにより透水量及び排除率
をある程度向上せしめうる場合もある。
かかる架橋剤を用いて架橋された本発明の前記
付加体のごく数例を示せば、[Formula] etc. are mentioned as non-limiting examples of the present invention, and among these, particularly preferred are isophthalic acid chloride, terephthalic acid chloride, trimesic acid chloride, and toluene diisocyanate. These crosslinking agents may be used alone or in combination, and in some cases, the water permeability and rejection rate can be improved to some extent by combining them. Just a few examples of the adducts of the present invention crosslinked using such crosslinking agents include:
【表】【table】
【表】
などが挙げられるが、もちろん本発明において
は、前記(a)のポリエポキシ化合物、(b)のアミノ系
化合物及び(c)の多官能性化合物の組合せにより
種々の構造のものが得られる。
上記例示においては、各架橋剤はすべてアミノ
基及びイミノ基に結合しているが、本発明におい
ては、ヒドロキシル基にも結合することができ
る。又、上記例示においてはすべてのアミノ基及
びイミノ基が架橋剤と結合しているが、本発明に
おいては架橋剤は必ずしもすべての架橋可能点に
結合する必要はなく、目的に応じて広範囲の架橋
度のものを得ることができる。
本発明の架橋反応は、前記の架橋剤を適当な有
機溶剤に溶解させて溶液となし、前述の複合体と
接触せしめ、しかる後熱処理することにより達成
される。かかる操作において架橋剤は前記複合体
の付加体凝似膜状物と、架橋剤溶剤との接触面か
ら凝似膜状物中に拡散してゆきその際にある程度
架橋反応が進行する。そして更に熱処理すること
によつて拡散浸透した架橋剤の未反応部分を所望
の程度に架橋させることができ、又、架橋剤が存
在しない部分も安定な構造に変化せしめるのであ
る。本発明においては上記の如く架橋剤が凝似膜
状物中を拡散してゆく為、膜中において架橋剤濃
度の分布が生じ、又加熱処理により架橋剤が存在
しない部分も特有の三次元安定構造になり、これ
らが本発明の効果を更に増大させていると思われ
る。
架橋剤溶液中の架橋剤濃度は通常0.05〜5重量
%であり、凝似膜状物との接触は通常10〜100℃
で5秒〜10分行なわれる。
上記架橋剤の溶剤としては、炭素数5〜10のn
−アルカンが好ましく、特に好ましいのはn−ヘ
キサンおよびn−ヘプタンである。
上記架橋反応を促進させるために、前述の該付
加体水溶液中に、あるいは上記架橋剤溶液中に架
橋促進剤を予め含ませることも可能である。その
様な促進剤としては、カ性アルカリ、リン酸ソー
ダ、ピリジン、界面活性剤、酢酸ソーダなどが好
適に用いられる。
上記架橋反応を完結させるための熱処理は50〜
150℃、好ましくは90〜120℃にて5〜20分間行な
うのが好ましい。この様にして得られた架橋複合
膜はそのままで選択透過性膜として使用できる
が、本発明においては原料、架橋の仕込割合や反
応条件等によつては残存する、或いは意識的に残
存させたアミノ基、イミノ基、カルボキシル基、
ヒドロキシル基のいずれかとキレート形成能を有
する2価又は3価の金属塩の水溶液で処理するこ
とにより、得られる複合膜の透水量及び耐圧密性
を向上させうる場合があり、この様なキレート化
処理も本発明に包含される。
上記キレート化処理に使用される金属塩として
は、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化鉄、塩
化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化第2水
銀、塩化ストロンチウムなどが本発明の非限定的
な例としてあげられる。
該キレート化処理は、上記金属塩の1〜50重量
%、好ましくは5〜30重量%水溶液中に前述の架
橋複合膜を室温にて10〜60分間浸漬することによ
り実施される。
本発明により得られる複合膜は後述の実施例に
示す如く、すぐれた塩排除性および透水性を具備
するのに加えて耐加水分解性、耐圧密性にもすぐ
れており、さらに架橋構造を有しているため有機
溶剤にも不溶であるので海水、カン水の脱塩のみ
ならず有機混合物の分離、産業廃水、食品工業廃
水の高次処理にも適用できる極めて有用な選択透
過性膜である。
以下、実施例をあげ本発明をさらに詳しく説明
する。実施例中、逆浸透試験の脱塩率は次の式で
求められる値である。
RO脱塩率=(1−透過液中のNaCl濃度/供給原液中のNa
Cl濃度)
×100
実施例 1
撹拌機、温度計を備えた1の3つ口フラスコ
にトリエチレンテトラミン43.8g(0.30モル)お
よび蒸留水350mlを入れ30℃にて系を撹拌しなが
らトリグリシジルイソシアヌレート(アラルダイ
ト
TGIG長瀬・チバ(株)製)29.7g(0.10モル)
を10分間かけて系に徐々に加える。そのまま系を
5時間撹拌した処、トリグリシジルイソシアヌレ
ートは系に均一に溶解した。反応混合物を過し
て、さらに水で稀釈して2重量%水溶液となし
た。(これをPEPA−IC4と略称する。)
ポリスルホン〔Udel 3500
(U.C.C.社製)〕
をジメチルホルムアミド:N−メチルピロリド
ン:メチルセロソルブ(70:17:14重量比)に溶
解して15重量%溶液となし、該溶液をポリエチレ
ンテレフタレート製不織布〔Remay
(E.I.
Dupon´t社製)〕上に流延後直ちに水に浸漬、ゲル
化させることにより微多孔性のポリスルホン膜を
得た。全体の膜厚は160μであり、不織布上のポ
リスルホンの厚みは60μであつた。該ポリスルホ
ン膜を上記のPEPA−IC4水溶液中に5分間浸漬
したのち、10分間該膜を垂直に立てて風乾した。
続いて該膜を、イソフタル酸クロライド:トリメ
シン酸クロライド(5:1重量比)混合物の1.5
重量%n−ヘキサン溶液中に5分間浸漬したの
ち、直ちに熱風乾燥器中に入れ110〜115℃で10分
間熱処理した。この様にして得られた複合膜を、
次の様な条件で逆浸透試験した結果、透水量
110.9/m2・hr(66.5G.F.D.)および脱塩率95.6
%という初期性能が得られた。このものを同一条
件でさらに100時間継続試験した処、透水量103.7
/m2・hr(62.2G.F.D.)および脱塩率96.5%とい
う性能を示した。
逆浸透試験条件:
原 液:1重量%NaCl水溶液
操作圧力:40Kg/cm2
原液流量:1.80/min
原液温度:25℃
原液PH :7.0
実施例 2
トリエチレンテトラミンの代りにテトラエチレ
ンペンタミンを0.30モル用いる他は実施例1と全
く同様にして複合膜を作成した。このものの逆浸
透性能(試験条件は実施例1と全く同じ)は透水
量115.0/m2・hr(69.0G.F.D.)脱塩率95.1%で
あつた。
逆浸透試験の終つた上記複合膜を、塩化第二鉄
の20wt%水溶液中に1時間浸漬したのち、再び
該膜を逆浸透試験した処、透水量138.0/m2・
hr(82.8G.F.D.)脱塩率95.2%という値が得られ
た。このキレート化処理により透水量が約20%増
加(脱塩率の低下を招くことなく)したことがわ
かる。
実施例 3
トリエチレンテトラミンの代りにω,ω′−ジ
シアノペンタエチレンテトラミン〔NC(−
CH2CH2NH−)4CH2CH2CN〕を0.30モル用いる
他は実施例1と全く同様にして複合膜を作成し
た。
このものの逆浸透性能は透水量72.3/m2・hr
(43.4G.F.D.)脱塩率96.7%であつた。該膜を
5ppmの塩素水(PH5.0)に24時間浸透して耐塩素
性をテストした。浸漬後の膜性能は透水量85.7
/m2・hr(51.4G.F.D.)脱塩率95.5%であつた。
又、実施例1の複合膜(100時間の逆浸透試験の
終つたもの)を同一の条件で塩素水浸漬した処、
透水量119.3/m2・hr(71.6G.F.D.)脱塩率93.4
%という値が得られた。
実施例 4
架橋剤としてイソフタル酸クロライドの代りに
トルエンジイソシアネート:トリメシン酸クロラ
イド(1:1重量比)の混合物を用いる他は実施
例1と全く同様にして複合膜を得た。
このものの逆浸透性能は透水量106.0/m2・
hr(63.6G.F.D.)脱塩率95.9%であつた。
実施例 5
トリグリシジルイソシアヌレートのみを用いる
代りにエチレングリコールジグリシジルエーテル
とトリグリシジルイソシアヌレートを1:1(モ
ル比)混合物として用いる他は実施例1と全く同
様にして複合膜を得た。
このものの逆浸透性能は透水量112.8/m2・
hr(67.7G.F.D.)脱塩率93.2%であつた。
実施例 6
エチレングリコールジグリシジルエーテルの代
りにグリセリンジグリシジルエーテルを用いる他
は実施例5と全く同様にして複合膜を得た。
このものの逆浸透性能は透水量73.3/m2・hr
(44.0G.F.D.)脱塩率95.6%であつた。
実施例 7
架橋剤としてイソフタル酸クロライド:トリメ
シン酸クロライド(5:1重量比)混合物を用い
る代りにイソフタル酸クロライドの1.5重量%n
−ヘキサン溶液を用いる他は実施例1と全く同様
にして複合膜を得た。
このものの逆浸透性能は透水量47.8/m2・
hr、脱塩率97.8%であつた。[Table] Of course, in the present invention, various structures can be obtained by combining the polyepoxy compound (a), the amino compound (b), and the polyfunctional compound (c). It will be done. In the above examples, all the crosslinking agents are bonded to amino groups and imino groups, but in the present invention, they can also be bonded to hydroxyl groups. In addition, in the above examples, all the amino groups and imino groups are bonded to the crosslinking agent, but in the present invention, the crosslinking agent does not necessarily need to be bonded to all crosslinkable points, and a wide range of crosslinking may be performed depending on the purpose. You can get the degree. The crosslinking reaction of the present invention is achieved by dissolving the above-mentioned crosslinking agent in a suitable organic solvent to form a solution, bringing the solution into contact with the above-mentioned composite, and then heat-treating the solution. In this operation, the crosslinking agent diffuses into the aggregated membrane from the contact surface between the adduct-like membrane of the composite and the crosslinking agent solvent, and at this time the crosslinking reaction proceeds to some extent. By further heat-treating, the unreacted portions of the diffused crosslinking agent can be crosslinked to a desired degree, and the portions where no crosslinking agent is present can also be transformed into a stable structure. In the present invention, as the crosslinking agent diffuses through the aggregated film-like material as described above, a distribution of crosslinking agent concentration occurs within the film, and the areas where no crosslinking agent is present due to heat treatment also have a unique three-dimensional stability. It is believed that these structures further increase the effects of the present invention. The concentration of the crosslinking agent in the crosslinking agent solution is usually 0.05 to 5% by weight, and the temperature of contact with the aggregated film is usually 10 to 100°C.
This is done for 5 seconds to 10 minutes. As the solvent for the crosslinking agent, n having 5 to 10 carbon atoms may be used.
-Alkanes are preferred, particularly preferred are n-hexane and n-heptane. In order to promote the crosslinking reaction, a crosslinking promoter may be included in advance in the aqueous solution of the adduct or in the crosslinking agent solution. As such a promoter, caustic alkali, sodium phosphate, pyridine, surfactant, sodium acetate, etc. are suitably used. The heat treatment to complete the above crosslinking reaction is 50~
It is preferable to carry out the reaction at 150°C, preferably 90-120°C, for 5-20 minutes. The crosslinked composite membrane obtained in this way can be used as is as a permselective membrane, but in the present invention, depending on the raw materials, crosslinking ratio, reaction conditions, etc., the crosslinked composite membrane may remain or be intentionally left. Amino group, imino group, carboxyl group,
By treating with an aqueous solution of a divalent or trivalent metal salt that has the ability to form a chelate with any of the hydroxyl groups, the water permeability and consolidation resistance of the resulting composite membrane may be improved. Processing is also encompassed by the invention. Non-limiting examples of metal salts used in the chelation treatment of the present invention include calcium chloride, barium chloride, iron chloride, magnesium chloride, aluminum chloride, mercuric chloride, strontium chloride, and the like. The chelation treatment is carried out by immersing the above-mentioned crosslinked composite membrane in an aqueous solution of 1 to 50% by weight, preferably 5 to 30% by weight, of the above metal salt at room temperature for 10 to 60 minutes. As shown in the Examples below, the composite membrane obtained by the present invention not only has excellent salt exclusion properties and water permeability, but also has excellent hydrolysis resistance and compaction resistance, and also has a crosslinked structure. Because it is insoluble in organic solvents, it is an extremely useful permselective membrane that can be applied not only to the desalination of seawater and can water, but also to the separation of organic mixtures and the higher-level treatment of industrial wastewater and food industry wastewater. . Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. In the examples, the desalination rate in the reverse osmosis test is a value determined by the following formula. RO removal rate = (1 - NaCl concentration in permeate / Na in feed stock solution
Cl concentration) ×100 Example 1 43.8 g (0.30 mol) of triethylenetetramine and 350 ml of distilled water were placed in a three-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer, and triglycidyl isocyanate was added while stirring the system at 30°C. Nurate (Araldite TGIG Nagase/Ciba Co., Ltd.) 29.7g (0.10mol)
is gradually added to the system over 10 minutes. When the system was stirred for 5 hours, triglycidyl isocyanurate was uniformly dissolved in the system. The reaction mixture was filtered and further diluted with water to give a 2% by weight aqueous solution. (This is abbreviated as PEPA-IC 4. ) Polysulfone [Udel 3500 (manufactured by UCC)]
was dissolved in dimethylformamide:N-methylpyrrolidone:methylcellosolve (70:17:14 weight ratio) to make a 15% by weight solution, and the solution was mixed into a polyethylene terephthalate nonwoven fabric [Remay (EI
A microporous polysulfone membrane was obtained by immediately immersing it in water to gel it. The total film thickness was 160μ, and the thickness of the polysulfone on the nonwoven fabric was 60μ. The polysulfone membrane was immersed in the above PEPA-IC 4 aqueous solution for 5 minutes, and then stood vertically for 10 minutes to air dry.
The membrane was then treated with 1.5 ml of a mixture of isophthalic chloride:trimesic chloride (5:1 weight ratio).
After being immersed in a wt% n-hexane solution for 5 minutes, it was immediately placed in a hot air dryer and heat-treated at 110 to 115°C for 10 minutes. The composite membrane obtained in this way is
As a result of reverse osmosis test under the following conditions, water permeability
110.9/m 2・hr (66.5GFD) and desalination rate 95.6
An initial performance of % was obtained. When this product was continuously tested for 100 hours under the same conditions, the water permeability was 103.7.
/m 2 ·hr (62.2GFD) and a salt removal rate of 96.5%. Reverse osmosis test conditions: Stock solution: 1% by weight NaCl aqueous solution Operating pressure: 40Kg/cm 2 Stock solution flow rate: 1.80/min Stock solution temperature: 25℃ Stock solution PH: 7.0 Example 2 Tetraethylenepentamine was added at 0.30% instead of triethylenetetramine. A composite membrane was prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that the molar ratio was used. The reverse osmosis performance (test conditions were exactly the same as in Example 1) of this product was water permeability of 115.0/m 2 ·hr (69.0GFD) and salt removal rate of 95.1%. After the reverse osmosis test, the above composite membrane was immersed in a 20wt% aqueous solution of ferric chloride for 1 hour, and then the membrane was tested again for reverse osmosis, and the water permeability was 138.0/ m2 .
hr (82.8GFD) and a desalination rate of 95.2% was obtained. It can be seen that this chelation treatment increased water permeability by approximately 20% (without causing a decrease in desalination rate). Example 3 Instead of triethylenetetramine, ω,ω′-dicyanopentaethylenetetramine [NC(-
A composite membrane was prepared in exactly the same manner as in Example 1, except that 0.30 mol of CH 2 CH 2 NH-) 4 CH 2 CH 2 CN] was used. The reverse osmosis performance of this product is water permeability of 72.3/m 2・hr
(43.4GFD) The desalination rate was 96.7%. the membrane
Chlorine resistance was tested by soaking in 5ppm chlorinated water (PH5.0) for 24 hours. Membrane performance after immersion is water permeability of 85.7
/m 2 ·hr (51.4GFD) and the desalination rate was 95.5%.
In addition, when the composite membrane of Example 1 (after 100 hours of reverse osmosis test) was immersed in chlorine water under the same conditions,
Water permeability 119.3/ m2・hr (71.6GFD) Desalination rate 93.4
A value of % was obtained. Example 4 A composite membrane was obtained in exactly the same manner as in Example 1, except that a mixture of toluene diisocyanate:trimesic acid chloride (1:1 weight ratio) was used instead of isophthalic acid chloride as a crosslinking agent. The reverse osmosis performance of this product is water permeability of 106.0/ m2 .
hr (63.6GFD) desalination rate was 95.9%. Example 5 A composite membrane was obtained in exactly the same manner as in Example 1, except that a 1:1 (molar ratio) mixture of ethylene glycol diglycidyl ether and triglycidyl isocyanurate was used instead of using only triglycidyl isocyanurate. The reverse osmosis performance of this product is water permeability of 112.8/ m2 .
hr (67.7GFD) and desalination rate was 93.2%. Example 6 A composite membrane was obtained in exactly the same manner as in Example 5, except that glycerin diglycidyl ether was used instead of ethylene glycol diglycidyl ether. The reverse osmosis performance of this product is water permeability of 73.3/m 2・hr
(44.0GFD) The desalination rate was 95.6%. Example 7 1.5 wt% n of isophthaloyl chloride instead of using isophthaloyl chloride:trimesoyl chloride (5:1 weight ratio) mixture as crosslinking agent
A composite membrane was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that -hexane solution was used. The reverse osmosis performance of this product is water permeability of 47.8/ m2 .
hr, and the desalination rate was 97.8%.
Claims (1)
ト:100〜5モル%及び次式 〔但し、Rは−CH2−CH2−又は
【式】を表わす。〕 で表わされるビスエポキシ化合物:0〜95モル
%からなるポリエポキシ化合物と、 (b) アミノ基又はイミノ基を少くとも2個、又は
アミノ基及びイミノ基それぞれを少くとも1個
含有するアミノ系化合物 とを反応せしめて得られる水溶性付加体の水溶
液を微多孔性支持基体に塗布及び/または含浸
せしめたのち、上記付加体が塗布及び/または
含浸された該支持体を (c) アミノ基、イミノ基又はヒドロキシル基と反
応しうる多官能性化合物の溶液 と接触せしめ、しかる後に加熱処理して得られ
る選択透過性複合膜。 2 微多孔性支持基体がポリスルホン及び/又は
セルロースアセテートからなる特許請求の範囲第
1項記載の選択性透過膜。 3 多官能性化合物がイソフタル酸クロライド、
テレフタル酸クロライド、トリメシン酸クロライ
ド及びトルエンジイソシアネートからなる群より
選ばれた1種又は2種以上である特許請求の範囲
第1項〜第2項記載のいずれかの選択性透過膜。 4 (a) 次式 で表わされるトリグリシジルイソシアヌレー
ト:100〜5モル%及び次式 〔但し、Rは−CH2−CH2−又は
【式】を表かす。〕 で表わされるビスエポキシ化合物:0〜95モル
%からなるポリエポキシ化合物と、 (b) アミノ基又はイミノ基を少なくとも2個、又
はアミノ基及びイミノ基それぞれを少くとも1
個含有するアミノ系化合物 とを反応せしめて得られる水溶性付加体の水溶
液を微多孔性支持基体に塗布及び/または含浸
せしめたのち、上記付加体が塗布及び/または
含浸された該支持基体を (c) アミノ基、イミノ基又はヒドロキシル基と反
応しうる多官能性化合物の溶液 と接触せしめ、しかる後に加熱処理し、加熱処理
した後に、アミノ基、イミノ基、ヒドロキシル基
及びカルボキシル基のうちいずれかとキレート形
成能を有する2価及び/又は3価の金属塩水溶液
で処理し変性したことを特徴とする選択透過性複
合膜。[Claims] 1 (a) The following formula Triglycidyl isocyanurate represented by: 100 to 5 mol% and the following formula [However, R represents -CH 2 -CH 2 - or [Formula]. ] Bisepoxy compound represented by: a polyepoxy compound consisting of 0 to 95 mol%; (b) an amino group containing at least two amino groups or imino groups, or at least one each of an amino group and an imino group; After coating and/or impregnating a microporous support substrate with an aqueous solution of the water-soluble adduct obtained by reacting the adduct with a compound, the support coated and/or impregnated with the adduct is treated with (c) an amino group. , a permselective composite membrane obtained by contacting with a solution of a polyfunctional compound capable of reacting with an imino group or a hydroxyl group, followed by heat treatment. 2. The selectively permeable membrane according to claim 1, wherein the microporous support substrate is made of polysulfone and/or cellulose acetate. 3 The polyfunctional compound is isophthalic acid chloride,
The selectively permeable membrane according to any one of claims 1 to 2, which is one or more selected from the group consisting of terephthalic acid chloride, trimesic acid chloride, and toluene diisocyanate. 4 (a) The following formula Triglycidyl isocyanurate represented by: 100 to 5 mol% and the following formula [However, R represents -CH 2 -CH 2 - or [Formula]. ] Bisepoxy compound represented by: a polyepoxy compound consisting of 0 to 95 mol%; (b) at least 2 amino groups or imino groups, or at least 1 amino group and imino group each;
After coating and/or impregnating a microporous support substrate with an aqueous solution of the water-soluble adduct obtained by reacting the adduct with an amino compound containing (c) contact with a solution of a polyfunctional compound capable of reacting with amino groups, imino groups or hydroxyl groups, followed by heat treatment; 1. A permselective composite membrane characterized in that it has been modified by being treated with an aqueous solution of a divalent and/or trivalent metal salt having chelate-forming ability.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP667078A JPS54100984A (en) | 1978-01-26 | 1978-01-26 | Selectively permeable composition membrane and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP667078A JPS54100984A (en) | 1978-01-26 | 1978-01-26 | Selectively permeable composition membrane and its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54100984A JPS54100984A (en) | 1979-08-09 |
| JPS6354404B2 true JPS6354404B2 (en) | 1988-10-27 |
Family
ID=11644800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP667078A Granted JPS54100984A (en) | 1978-01-26 | 1978-01-26 | Selectively permeable composition membrane and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54100984A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62121603A (en) * | 1985-08-05 | 1987-06-02 | Toray Ind Inc | Composite semipermeable membrane and preparation thereof |
-
1978
- 1978-01-26 JP JP667078A patent/JPS54100984A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54100984A (en) | 1979-08-09 |
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