JPH0341206B2 - - Google Patents
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- JPH0341206B2 JPH0341206B2 JP20578383A JP20578383A JPH0341206B2 JP H0341206 B2 JPH0341206 B2 JP H0341206B2 JP 20578383 A JP20578383 A JP 20578383A JP 20578383 A JP20578383 A JP 20578383A JP H0341206 B2 JPH0341206 B2 JP H0341206B2
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- separated
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
（技術分野）
本発明は相溶性のある液体混合物の膜による分
離において、液・膜界面に高周波を印加する方法
に関するものである。 （従来技術とその問題点） 一般に相溶性のある液体混合物の各々の成分を
分離するには困難が伴なう。従来最も一般的に行
なわれている工業的分離方法は蒸留である。しか
し蒸留法は成分間の沸点差が大きく共沸混合物を
形成せず、且つ熱に対して安定な系でないと適用
できない。 又適用できる場合でも、蒸留には大量の熱エネ
ルギが必要であり、よりエネルギ消費の少ない分
離方法が求められている。 これに応え得る可能性を有する分離方法が膜分
離法である。このような観点から、従来より液体
混合物の膜分離は種々試みられてきた。 これらのうち、比較的普遍的な方法は、逆浸透
法および浸透気化法である。逆浸透法は海水の淡
水化等に実用化されている方法で、溶質である塩
（イオン）は不透過性で理想的には溶媒のみを透
過する半透膜を用い、溶液／透過液間に生ずる浸
透圧以上の圧力を溶液側に加えて、溶媒を透過さ
せ、分離する方法である。 この原理は液体混合物についても適用できるは
ずで、液体混合物の分離に逆浸透を適用した試み
も多い。しかし相溶性のある液体混合物では分子
サイズ、化学的性質等類似している場合が多いた
め、必ずしも分離性はよくない。又溶液／透過液
間の浸透圧を無視できず、濃縮限界が存在する。
通常の操作圧では10〜15％程度が限界となり、液
体混合物への逆浸透の適用は、特殊な場合を除い
て現状では有用でない。 透過気化法は膜の片面を分離さるべき液体混合
物に接触させ、他の一面を減圧とするか、キヤリ
アガスと接触させた系よりなる。 実際の分離は、成分液体の膜への溶解度の差、
膜内の拡散速度の差に基づいて行なわれる。原理
的には逆浸透のような限界はないと考えられ、液
体混合物の分離には有望とみられている。 しかし上述の分離過程からもわかるように、化
学的・物理的性質の類似した液体の組合せの場合
には、膜の材質、構成などに工夫が必要であり、
現在までに浸透気化法を実用した例はほとんどな
い。これらの普遍的方法とは異なつた膜分離法が
最近発表された。これは、新聞発表があつたのみ
で詳細は不明であるが、第１図に示すような構成
により、高周波振動を利用して、エタノール水溶
液から、エタノールを分離できるといわれてい
る。 第１図について説明すると、１は分離されるべ
きエタノール水溶液、２は炭酸カリウム又は乳酸
カリウム水溶液、３は透過したエタノール、４は
多孔芯テフロン膜、５はテフロン膜の表面をラジ
カル化処理して導電性をもたせたラジカル化テフ
ロン膜、６はフツ化ビニリデン膜である。 第１図において、ラジカル化テフロン膜５に電
極７，７′を通じて100〜1000KHzの高周波電流を
かけて、フツ化ビニリデン膜６の表面にマイクロ
波振動を起こさせ、このマイクロ波振動エネルギ
によつて会合したエタノール分子の中心に水を抱
いた構造のエタノール包接化合物と、その周囲の
水との間の結合が切れ、エタノール包接化合物の
みを膜４，５，６を経て液２中に取出し、更にテ
フロン膜１０を経て透過液３として取出すといわ
れている。電極８，９間には直流電圧を印加する
ことによつて透過を促進することができるとい
う。 しかしこの方法に関する具体的記載は見当ら
ず、関連技術と思われる特許公開公報特開昭58−
95502〜95520号公報にも実施例の記述もなく構成
内容は不明である。 （発明の構成） 本発明は液体混合物の膜による分離において、
液・膜界面に容易に且つ効率よく高周波を印加す
る方法を提供するものである。即ちマイクロ波は
波長がcmからmmのオーダーになるため、いわゆる
電波としての性質を有し、通常の電線によつては
伝播し得ず、通常の電極によつては電場を印加で
きない。従つてこれを膜・液界面に印加するため
には、特殊な導波路を設け、印加空間の形状、膜
の配置を工夫しなければならない。本発明は導波
路と印加空間を一体化して、導波路内に膜を配置
し、マイクロ波を膜・液界面に印加しつゝ膜分離
を行なう方法を提供するものである。 以下第２図に示す本発明の一実施例について説
明する。６１は同軸ケーブル状構造体、６２，６
３は夫々中心導体および外導体で、これにマイク
ロ波発信機６４よりマイクロ波を印加すれば該構
造体内をマイクロ波が伝播し得る。 ６５はポリ四フツ化エチレン多孔体チユーブで
ある。マイクロ波帯域における誘電正接の小さい
即ち損失の小さい材質の材料からなる膜ならばポ
リ四フツ化エチレンでなくてもよく、特に誘電正
接が約300×10-4以下の材料は膜材料として適し
ている。 本実施例では上記チユーブを中心導体６２を中
心として同軸状に配置してある。６６は気密性を
保つための端末構造物である。 分離されるべき液体混合物は貯槽５１よりポン
プ５２によつてポリ四フツ化エチレン多孔体チユ
ーブ６５の内部を通り、再び貯槽５１へと循環さ
れる。５５は窒素ガスボンベで、キヤリヤーガス
として用いる窒素ガスは本例ではコールドトラツ
プ５４によつて水分を除いた後、同軸ケーブル状
構造体６１内に送入され、外部導体６３とポリ四
フツ化エチレン多孔体チユーブ６５との間の空間
を通過し、コールドトラツプ５４へと導かれる。
ポリ四フツ化エチレン多孔体チユーブ６５を透過
してきた透過物は気体状となつてキヤリヤーガス
と共に構造体６１の外部へ運び出されコールドト
ラツプ５４においてキヤリヤーガスから分離され
る。キヤリヤーガスとしては分離されるべき液体
混合物の各成分と反応しない不活性ガスであれば
窒素ガスに限定されるものではない。又膜として
多孔体を使用しない場合はキヤリヤーガスを用い
る代りに減圧としてもよい。このような構成の系
においてマイクロ波を供給した場合、マイクロ波
は構造体６１の長さ方向に伝播し、これに伴なう
電場は中心導体面と外部導体面に直交する面内に
ある。このためマイクロ波の進行方向に平行に置
かれた膜による損失は殆んどなく、これに接した
分離されるべき液体の進行方向に平行な面内には
表面電流がマイクロ波の波長とほぼ等しい周期で
あらわれる。液体が完全な導体と見なせる場合
は、この表面電流のロスは非常に小さいが、通常
の液体ではこの部分での吸収が起こる。マイクロ
波はこの他液体の誘電緩和による損失があるが、
これも表面が大きく、深部へ行くに従つて減少す
る。このような吸収が起るのは、表面近傍の領域
であるので、膜による液体分離という目的にとつ
ては、膜−液界面附近での吸収は大きいが分離に
とつては有効でない液体深部での吸収は小さく、
マイクロ波のエネルギを有効に膜分離に利用でき
る。このような状況からわかるように膜として微
細な径の中空糸を用いて、これらを多数本束状に
してマイクロ波の進行方向に平行に配置して、中
空糸の内部又は外部の一方に分離すべき液体を流
し、他の部分にキヤリヤーガスを流したり或はこ
れを減圧にすれば、液−膜接触界面が多くなるの
でマイクロ波の利用効率がよくなる。 以下に本法による液体分離の実施例を述べる。 実施例 １ 第２図に示す構成の装置を使用し、膜として孔
径0.1μｍ、膜厚0.5mm、管径15mm、長さ17cmのポ
リ四フツ化エチレン多孔体チユーブを用い、周波
数500MHzのマイクロ波を照射して、被分離液約
４％エタノール水溶液を７ml／minの流速で循環
させ、窒素ガスを0.5／minの流速で流した。 実施例 ２ 周波数5GHzのマイクロ波を用いる以外は、実
施例１と同じ条件で液体分離を行なつた。 比較例 マイクロ波は照射しない他は、実施例１と同じ
条件で液体分離を行なつた。 前記実施例１、２及び比較例より得られた結果
をまとめて下表に示す。
離において、液・膜界面に高周波を印加する方法
に関するものである。 （従来技術とその問題点） 一般に相溶性のある液体混合物の各々の成分を
分離するには困難が伴なう。従来最も一般的に行
なわれている工業的分離方法は蒸留である。しか
し蒸留法は成分間の沸点差が大きく共沸混合物を
形成せず、且つ熱に対して安定な系でないと適用
できない。 又適用できる場合でも、蒸留には大量の熱エネ
ルギが必要であり、よりエネルギ消費の少ない分
離方法が求められている。 これに応え得る可能性を有する分離方法が膜分
離法である。このような観点から、従来より液体
混合物の膜分離は種々試みられてきた。 これらのうち、比較的普遍的な方法は、逆浸透
法および浸透気化法である。逆浸透法は海水の淡
水化等に実用化されている方法で、溶質である塩
（イオン）は不透過性で理想的には溶媒のみを透
過する半透膜を用い、溶液／透過液間に生ずる浸
透圧以上の圧力を溶液側に加えて、溶媒を透過さ
せ、分離する方法である。 この原理は液体混合物についても適用できるは
ずで、液体混合物の分離に逆浸透を適用した試み
も多い。しかし相溶性のある液体混合物では分子
サイズ、化学的性質等類似している場合が多いた
め、必ずしも分離性はよくない。又溶液／透過液
間の浸透圧を無視できず、濃縮限界が存在する。
通常の操作圧では10〜15％程度が限界となり、液
体混合物への逆浸透の適用は、特殊な場合を除い
て現状では有用でない。 透過気化法は膜の片面を分離さるべき液体混合
物に接触させ、他の一面を減圧とするか、キヤリ
アガスと接触させた系よりなる。 実際の分離は、成分液体の膜への溶解度の差、
膜内の拡散速度の差に基づいて行なわれる。原理
的には逆浸透のような限界はないと考えられ、液
体混合物の分離には有望とみられている。 しかし上述の分離過程からもわかるように、化
学的・物理的性質の類似した液体の組合せの場合
には、膜の材質、構成などに工夫が必要であり、
現在までに浸透気化法を実用した例はほとんどな
い。これらの普遍的方法とは異なつた膜分離法が
最近発表された。これは、新聞発表があつたのみ
で詳細は不明であるが、第１図に示すような構成
により、高周波振動を利用して、エタノール水溶
液から、エタノールを分離できるといわれてい
る。 第１図について説明すると、１は分離されるべ
きエタノール水溶液、２は炭酸カリウム又は乳酸
カリウム水溶液、３は透過したエタノール、４は
多孔芯テフロン膜、５はテフロン膜の表面をラジ
カル化処理して導電性をもたせたラジカル化テフ
ロン膜、６はフツ化ビニリデン膜である。 第１図において、ラジカル化テフロン膜５に電
極７，７′を通じて100〜1000KHzの高周波電流を
かけて、フツ化ビニリデン膜６の表面にマイクロ
波振動を起こさせ、このマイクロ波振動エネルギ
によつて会合したエタノール分子の中心に水を抱
いた構造のエタノール包接化合物と、その周囲の
水との間の結合が切れ、エタノール包接化合物の
みを膜４，５，６を経て液２中に取出し、更にテ
フロン膜１０を経て透過液３として取出すといわ
れている。電極８，９間には直流電圧を印加する
ことによつて透過を促進することができるとい
う。 しかしこの方法に関する具体的記載は見当ら
ず、関連技術と思われる特許公開公報特開昭58−
95502〜95520号公報にも実施例の記述もなく構成
内容は不明である。 （発明の構成） 本発明は液体混合物の膜による分離において、
液・膜界面に容易に且つ効率よく高周波を印加す
る方法を提供するものである。即ちマイクロ波は
波長がcmからmmのオーダーになるため、いわゆる
電波としての性質を有し、通常の電線によつては
伝播し得ず、通常の電極によつては電場を印加で
きない。従つてこれを膜・液界面に印加するため
には、特殊な導波路を設け、印加空間の形状、膜
の配置を工夫しなければならない。本発明は導波
路と印加空間を一体化して、導波路内に膜を配置
し、マイクロ波を膜・液界面に印加しつゝ膜分離
を行なう方法を提供するものである。 以下第２図に示す本発明の一実施例について説
明する。６１は同軸ケーブル状構造体、６２，６
３は夫々中心導体および外導体で、これにマイク
ロ波発信機６４よりマイクロ波を印加すれば該構
造体内をマイクロ波が伝播し得る。 ６５はポリ四フツ化エチレン多孔体チユーブで
ある。マイクロ波帯域における誘電正接の小さい
即ち損失の小さい材質の材料からなる膜ならばポ
リ四フツ化エチレンでなくてもよく、特に誘電正
接が約300×10-4以下の材料は膜材料として適し
ている。 本実施例では上記チユーブを中心導体６２を中
心として同軸状に配置してある。６６は気密性を
保つための端末構造物である。 分離されるべき液体混合物は貯槽５１よりポン
プ５２によつてポリ四フツ化エチレン多孔体チユ
ーブ６５の内部を通り、再び貯槽５１へと循環さ
れる。５５は窒素ガスボンベで、キヤリヤーガス
として用いる窒素ガスは本例ではコールドトラツ
プ５４によつて水分を除いた後、同軸ケーブル状
構造体６１内に送入され、外部導体６３とポリ四
フツ化エチレン多孔体チユーブ６５との間の空間
を通過し、コールドトラツプ５４へと導かれる。
ポリ四フツ化エチレン多孔体チユーブ６５を透過
してきた透過物は気体状となつてキヤリヤーガス
と共に構造体６１の外部へ運び出されコールドト
ラツプ５４においてキヤリヤーガスから分離され
る。キヤリヤーガスとしては分離されるべき液体
混合物の各成分と反応しない不活性ガスであれば
窒素ガスに限定されるものではない。又膜として
多孔体を使用しない場合はキヤリヤーガスを用い
る代りに減圧としてもよい。このような構成の系
においてマイクロ波を供給した場合、マイクロ波
は構造体６１の長さ方向に伝播し、これに伴なう
電場は中心導体面と外部導体面に直交する面内に
ある。このためマイクロ波の進行方向に平行に置
かれた膜による損失は殆んどなく、これに接した
分離されるべき液体の進行方向に平行な面内には
表面電流がマイクロ波の波長とほぼ等しい周期で
あらわれる。液体が完全な導体と見なせる場合
は、この表面電流のロスは非常に小さいが、通常
の液体ではこの部分での吸収が起こる。マイクロ
波はこの他液体の誘電緩和による損失があるが、
これも表面が大きく、深部へ行くに従つて減少す
る。このような吸収が起るのは、表面近傍の領域
であるので、膜による液体分離という目的にとつ
ては、膜−液界面附近での吸収は大きいが分離に
とつては有効でない液体深部での吸収は小さく、
マイクロ波のエネルギを有効に膜分離に利用でき
る。このような状況からわかるように膜として微
細な径の中空糸を用いて、これらを多数本束状に
してマイクロ波の進行方向に平行に配置して、中
空糸の内部又は外部の一方に分離すべき液体を流
し、他の部分にキヤリヤーガスを流したり或はこ
れを減圧にすれば、液−膜接触界面が多くなるの
でマイクロ波の利用効率がよくなる。 以下に本法による液体分離の実施例を述べる。 実施例 １ 第２図に示す構成の装置を使用し、膜として孔
径0.1μｍ、膜厚0.5mm、管径15mm、長さ17cmのポ
リ四フツ化エチレン多孔体チユーブを用い、周波
数500MHzのマイクロ波を照射して、被分離液約
４％エタノール水溶液を７ml／minの流速で循環
させ、窒素ガスを0.5／minの流速で流した。 実施例 ２ 周波数5GHzのマイクロ波を用いる以外は、実
施例１と同じ条件で液体分離を行なつた。 比較例 マイクロ波は照射しない他は、実施例１と同じ
条件で液体分離を行なつた。 前記実施例１、２及び比較例より得られた結果
をまとめて下表に示す。
【表】
（発明の効果）
本発明によれば従来の如き複雑な膜構造は不要
となり、既に技術的に実績のあるマイクロ波発信
機を用いて、液・膜界面近傍に効率よくマイクロ
波を供給できるので、高周波を用いた液体分離の
効率を向上させることができ、且つ操作性が向上
する。
となり、既に技術的に実績のあるマイクロ波発信
機を用いて、液・膜界面近傍に効率よくマイクロ
波を供給できるので、高周波を用いた液体分離の
効率を向上させることができ、且つ操作性が向上
する。
第１図は、従来の液体混合物の膜分離法を示す
説明図、第２図は本発明の一実施例についての説
明図である。 １……エタノール水溶液、２……炭酸カリウム
又は乳酸カリウム水溶液、３……透過したエタノ
ール、４……多孔芯テフロン膜、５……ラジカル
化テフロン膜、６……フツ化ビニリデン膜、７，
７′，８，９……電極、１０……テフロン膜、５
１……貯槽、５２……ポンプ、５５……窒素ガス
ボンベ、５４……コールドトラツプ、６１……同
軸ケーブル状構造体、６２……中心導体、６３…
…外導体、６４……マイクロ波発信機、６５……
ポリ四フツ化エチレン多孔体チユーブ、６６……
端末構造物。
説明図、第２図は本発明の一実施例についての説
明図である。 １……エタノール水溶液、２……炭酸カリウム
又は乳酸カリウム水溶液、３……透過したエタノ
ール、４……多孔芯テフロン膜、５……ラジカル
化テフロン膜、６……フツ化ビニリデン膜、７，
７′，８，９……電極、１０……テフロン膜、５
１……貯槽、５２……ポンプ、５５……窒素ガス
ボンベ、５４……コールドトラツプ、６１……同
軸ケーブル状構造体、６２……中心導体、６３…
…外導体、６４……マイクロ波発信機、６５……
ポリ四フツ化エチレン多孔体チユーブ、６６……
端末構造物。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高周波電磁場の存在下で高分子膜を用いて液
体混合物を分離する膜分離方法において、マイク
ロ波発振機から発生するマイクロ波を中心導体と
外部導体とからなる同軸状マイクロ波伝送路に導
き、前記の中心導体と外部導体との間の空間を高
分子膜により区画し、該高分子膜の片面に分離す
べき液体混合物を接触させ、他の面は不活性キヤ
リヤーガス或は減圧の雰囲気と接触させつゝ、分
離を行なうことを特徴とする液体の膜分離方法。 ２ 高分子膜として中空状の構造物を用い、該中
空状高分子膜の長さ方向の中心線が同軸状マイク
ロ波伝送路の長さ方向軸と重なるように同心的に
配置されていることを特徴とする特許請求範囲第
１項記載の液体の膜分離方法。 ３ 高分子膜が複数の微細径中空糸状膜であるこ
とを特徴とする特許請求範囲第１項記載の液体の
膜分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20578383A JPS6099312A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 液体の膜分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20578383A JPS6099312A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 液体の膜分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6099312A JPS6099312A (ja) | 1985-06-03 |
| JPH0341206B2 true JPH0341206B2 (ja) | 1991-06-21 |
Family
ID=16512597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20578383A Granted JPS6099312A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 液体の膜分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6099312A (ja) |
-
1983
- 1983-11-04 JP JP20578383A patent/JPS6099312A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6099312A (ja) | 1985-06-03 |
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