JPH0759643B2 - Method for producing modified cation exchange membrane - Google Patents
Method for producing modified cation exchange membraneInfo
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- JPH0759643B2 JPH0759643B2 JP62192660A JP19266087A JPH0759643B2 JP H0759643 B2 JPH0759643 B2 JP H0759643B2 JP 62192660 A JP62192660 A JP 62192660A JP 19266087 A JP19266087 A JP 19266087A JP H0759643 B2 JPH0759643 B2 JP H0759643B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気抵抗が低く、特にイオン交換膜電気透析
法による海水濃縮において、高濃度のかん水を得ること
が出来る陽イオン交換膜の製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to the production of a cation exchange membrane which has a low electric resistance and is capable of obtaining a high concentration of brackish water particularly in the concentration of seawater by an ion exchange membrane electrodialysis method. Regarding the method.
従来から、我国ではイオン交換膜電気透析法による海水
濃縮製塩技術の確立に伴ない、高濃度のかん水を得るに
適した種々の改質されたイオン交換膜が研究,開発され
ている。例えば、特公昭60−59921号公報には、スチレ
ン−クロロメチルスチレン系のモノマーにアクリロニト
リルまたはメタクリロニトリルを混合して共重合した後
架橋処理することにより電気化学的性質に優れた陽イオ
ン交換膜の製法が提案されている。即ち、特公昭60−59
921号により製造された陽イオン交換膜では電気抵抗も
可成り低く、かつ高濃度のかん水が得られている。しか
しながら、工業的に実用に供する陽イオン交換膜として
は、電気抵抗を可及的に低くして、あるいは電気抵抗が
同一でも出来るだけ高濃度のかん水を得る性能が求めら
れる。特に近年、イオン交換膜電気透析法による製塩技
術では、電力原単位を低減して、輸入の原料塩に対抗し
得る低価格を追求するためにも、電気抵抗のより低い、
且つ高濃度のかん水を得ることが出来るイオン交換膜が
要望される。Conventionally, in Japan, various modified ion-exchange membranes suitable for obtaining high-concentration brackish water have been researched and developed with the establishment of seawater-concentrating salt-making technology by ion-exchange membrane electrodialysis. For example, Japanese Examined Patent Publication No. 60-59921 discloses a cation-exchange membrane having excellent electrochemical properties by mixing acrylonitrile or methacrylonitrile with a styrene-chloromethylstyrene-based monomer and copolymerizing the mixture, followed by crosslinking treatment. Has been proposed. That is, Japanese Patent Publication 60-59
The cation exchange membrane manufactured by No. 921 has a considerably low electric resistance and a high concentration of brine is obtained. However, as a cation exchange membrane that is industrially put to practical use, it is required to have the ability to obtain as high a concentration of brackish water as possible, even if the electric resistance is as low as possible, or even if the electric resistance is the same. Particularly in recent years, in the salt-making technology using the ion-exchange membrane electrodialysis method, the electric resistance is lower in order to reduce the electric power consumption and to pursue a low price that can compete with imported raw material salts.
Further, an ion exchange membrane capable of obtaining high-concentration brackish water is desired.
〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、上記した問題点および要望に鑑み鋭意研
究の結果、ハロアルキル基を有する陽イオン交換膜母体
の表面を電離性放射線により処理することにより、所望
の陽イオン交換膜が簡易に得られることを見出して、本
発明を提案するに至ったものである。即ち、本発明はハ
ロアルキル基を有する陽イオン交換膜または陽イオン交
換膜母体の表面を電離性放射線により照射し、該陽イオ
ン交換膜母体には陽イオン交換基を導入することを特徴
とする改質陽イオン交換膜の製造方法である。[Means for Solving Problems] As a result of intensive research in view of the problems and desires described above, the present inventors have treated the surface of a cation exchange membrane matrix having a haloalkyl group with ionizing radiation, The inventors have found that a desired cation exchange membrane can be easily obtained, and have proposed the present invention. That is, the present invention is characterized in that the surface of a cation exchange membrane having a haloalkyl group or a cation exchange membrane matrix is irradiated with ionizing radiation, and a cation exchange group is introduced into the cation exchange membrane matrix. A method for producing a cation exchange membrane.
本発明のハロアルキル基を有する陽イオン交換膜または
陽イオン交換膜母体は、一般にハロアルキル基および不
飽和結合を有する芳香族化合物と陽イオン交換基または
陽イオン交換基の導入に適した官能基を有するモノマー
との重合体によって得られる。上記のハロアルキル基お
よび不飽和結合を有する芳香族化合物としては、例えば
クロルメチルスチレン、クロロメチルビニルナフタレ
ン、ブロモメチルスチレン、ブロモメチルビニルナフタ
レンが挙げられるが、特にクロロメチルスチレンが好ま
しく用いられる。また、陽イオン交換基または陽イオン
交換基の導入に適した官能基を有するモノマーとして
は、例えばスチレン、スチレンスルホン酸誘導体、ビニ
ルスルホン酸誘導体、アクリル酸エステル、無水マレイ
ン酸などが挙げられる。かかるハロアルキル基を有する
芳香族化合物の使用割合は、陽イオン交換基または陽イ
オン交換基の導入に適したモノマー100重量部に対し
て、一般に0.5〜40重量部、好ましくは1〜20重量部で
ある。なお、架橋剤として例えばジビニルベンゼンなど
のジビニル化合物を必要に応じて用いることも出来る。The cation exchange membrane having a haloalkyl group or the cation exchange membrane matrix of the present invention generally has an aromatic compound having a haloalkyl group and an unsaturated bond and a cation exchange group or a functional group suitable for introducing a cation exchange group. Obtained by polymerizing with monomers. Examples of the aromatic compound having a haloalkyl group and an unsaturated bond include chloromethylstyrene, chloromethylvinylnaphthalene, bromomethylstyrene and bromomethylvinylnaphthalene, with chloromethylstyrene being particularly preferred. In addition, examples of the monomer having a cation exchange group or a functional group suitable for introducing a cation exchange group include styrene, a styrenesulfonic acid derivative, a vinylsulfonic acid derivative, an acrylic acid ester, and maleic anhydride. The proportion of the aromatic compound having such a haloalkyl group is generally 0.5 to 40 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the cation exchange group or a monomer suitable for introducing the cation exchange group. is there. If necessary, a divinyl compound such as divinylbenzene can be used as a crosslinking agent.
また、本発明のハロアルキル基を有する陽イオン交換膜
母体としては、ハロアルキル基の導入に適したモノマー
の重合体あるいは共重合体に、後処理によりハロアルキ
ル基を導入する方法によっても得ることも出来る。例え
ばスチレン、ビニルトルエンなどの重合体あるいはこれ
とジビニルベンゼンやジビニルスルホンとの共重合体
を、ルイス酸の存在下にハロアルキルエーテル溶液によ
ってハロアルキル化する方法、塩化水素およびアルデヒ
ドによってハロアルキル化する方法など通常のハロアル
キル化、特にハロメチル化して得られる。The cation exchange membrane matrix having a haloalkyl group of the present invention can also be obtained by a method of introducing a haloalkyl group by post-treatment into a polymer or copolymer of a monomer suitable for introducing a haloalkyl group. For example, a method of haloalkylating a polymer such as styrene or vinyltoluene or a copolymer thereof with divinylbenzene or divinylsulfone with a haloalkyl ether solution in the presence of a Lewis acid, a method of haloalkylating with hydrogen chloride or an aldehyde, etc. Is obtained by haloalkylation of, particularly halomethylated.
本発明の具体的な陽イオン交換膜または陽イオン交換膜
母体の製造は、上記した如きモノマー混合物を用いて公
知のイオン交換膜の製法に準じて実施すればよい。した
がって、上記した各モノマーのほか、重合触媒、可塑
剤、増粘剤あるいは補強材としての微粉末熱可塑性高分
子物質、膜状基材などが適宜に用いられる。重合触媒と
しては、例えばベンゾイルパーオキサイド、アゾビスイ
ソブチロニトリル、ジクミルパーオキサイドなどであ
る。可塑剤としては、例えばジオクチルフタレート、ジ
ブチルフタレートなどである。微粉末の熱可塑性物質と
しては、例えばポリエチレン、ポリ塩化ビニル、アクリ
ロニトリル−塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビ
ニリデン共重合体、NBR、SBR、ポリブタジエンなどであ
る。膜基材としては、例えば硝子繊維、毛、ビニロン、
カネカロン、テビロン、テトロン、サラン、ナイロン、
ボンネル(以上、商品名)、ポリエチレン、ポリプロピ
レンなどの布状物、網状物が用いられる。The specific cation exchange membrane or the cation exchange membrane matrix of the present invention may be produced according to a known method for producing an ion exchange membrane using the above-mentioned monomer mixture. Therefore, in addition to the above-mentioned respective monomers, a finely divided thermoplastic polymer substance as a polymerization catalyst, a plasticizer, a thickener or a reinforcing material, a film-shaped substrate, etc. are appropriately used. Examples of the polymerization catalyst include benzoyl peroxide, azobisisobutyronitrile, dicumyl peroxide and the like. Examples of the plasticizer include dioctyl phthalate and dibutyl phthalate. Examples of the fine powdery thermoplastic material include polyethylene, polyvinyl chloride, acrylonitrile-vinyl chloride copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, NBR, SBR, and polybutadiene. Examples of the film substrate include glass fiber, hair, vinylon,
Kanekalon, Teviron, Tetoron, Saran, Nylon,
Bonnell (above, trade name), cloth such as polyethylene and polypropylene, and mesh are used.
本発明においては、上記のハロアルキル基を有する陽イ
オン交換膜または陽イオン交換膜母体の表面を電離性放
射線により照射することにより、電気抵抗の上昇を殆ど
伴うことなく、高濃度のかん水を得ることが出来る陽イ
オン交換膜を容易に製造し得る。本発明に用いる電離性
放射線としては、例えばプラズマ、紫外線、x線、ガン
マー線、電子線などの線源が挙げられるが、好ましくは
プラズマ、水銀ランプによる紫外線、電子線などが簡便
である。このような電離性放射線の照射方法は、雰囲気
として真空中、空気中、あるいは窒素アルゴン、ヘリウ
ムなどの不活性気体中で実施してよく、また連続的ある
いは間歇的に実施してもよい。本発明において、電離性
放射線の照射量が多過ぎる場合には、得られる陽イオン
交換膜の電気抵抗が増大する。したがって、本発明にお
ける電離性放射線の照射量は、予め実験により得られる
陽イオン交換膜の電気抵抗を勘案して、線源、その強
度、照射時間などに応じて決定すればよいが、一般に数
分〜数10分の照射時間によって所期の目的を達成するこ
とが出来る。In the present invention, by irradiating the surface of the cation exchange membrane having a haloalkyl group or the matrix of the cation exchange membrane with ionizing radiation, high concentration brackish water can be obtained with almost no increase in electric resistance. A cation exchange membrane that can be manufactured can be easily manufactured. Examples of the ionizing radiation used in the present invention include radiation sources such as plasma, ultraviolet rays, x-rays, gamma rays, and electron beams. Among them, plasma, ultraviolet rays from a mercury lamp, and electron beams are simple and convenient. Such an ionizing radiation irradiation method may be carried out in vacuum, in air, or an inert gas such as nitrogen, argon, or helium as an atmosphere, or may be carried out continuously or intermittently. In the present invention, when the dose of ionizing radiation is too large, the electric resistance of the obtained cation exchange membrane increases. Therefore, the dose of ionizing radiation in the present invention may be determined according to the radiation source, its intensity, the irradiation time, etc., in consideration of the electrical resistance of the cation exchange membrane obtained by experiments in advance, but it is generally several. The intended purpose can be achieved by the irradiation time of minutes to several tens of minutes.
本発明において、電離性放射線の照射を行った陽イオン
交換膜母体には、常法に従い陽イオン交換基を導入する
ことにより目的とする陽イオン交換膜を得ることが出来
る。例えば、陽イオン交換基としてスルホン酸基を導入
する場合には、一般に濃硫酸、クロルスルホン酸または
これらの混合物を用いることにより達成される。また、
陽イオン交換基の導入は、スルホン基のほかカルボキシ
ル基、ホスホン基などを公知の方法に導入することも出
来る。In the present invention, a desired cation exchange membrane can be obtained by introducing a cation exchange group into the cation exchange membrane matrix which has been irradiated with ionizing radiation according to a conventional method. For example, when introducing a sulfonic acid group as a cation exchange group, it is generally achieved by using concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid or a mixture thereof. Also,
The cation exchange group can be introduced by a known method such as a sulfone group, a carboxyl group or a phosphon group.
本発明の作用機構は未だ充分に明らかに出来ないが、電
離性放射線の照射により、陽イオン交換膜または陽イオ
ン交換膜母体の極く薄い表層部において、存在するハロ
アルキル基が分解するとともに、その一部が架橋して該
表層部に極めて緻密な構造を形成するものと推測され
る。その結果、得られる陽イオン交換膜は電気抵抗の上
昇を殆んど伴うことなく、高濃度のかん水を得ることが
出来る性能が発現するものと認められる。Although the mechanism of action of the present invention has not been fully clarified yet, irradiation with ionizing radiation causes the existing haloalkyl group to decompose in an extremely thin surface layer of the cation exchange membrane or the cation exchange membrane matrix, and It is presumed that some of them crosslink to form an extremely dense structure in the surface layer portion. As a result, it is considered that the obtained cation exchange membrane exhibits the ability to obtain high-concentration brackish water with almost no increase in electric resistance.
したがって、本発明のかかる改質陽イオン交換膜を用い
る電気透析による海水濃縮の製塩技術においては、電流
効率よく電力原単位を大巾に低減でき工業的に極めて有
効である。Therefore, in the salt-making technology of seawater concentration by electrodialysis using the modified cation exchange membrane of the present invention, the electric power consumption rate can be greatly reduced with current efficiency, which is extremely effective industrially.
以下に本発明を更に詳しく説明するために実施例を挙げ
るが、本発明は、下記の実施例の記載によって何ら限定
されるものではない。Examples are given below for illustrating the present invention further in detail, but the present invention is not limited to the description of the examples below.
尚、実施例中における膜の電気抵抗は、0.5N−NaCl中で
1000サイクル25℃にて測定した。The electric resistance of the film in the examples is 0.5N-NaCl.
The measurement was performed at 25 ° C for 1000 cycles.
実施例1〜3,比較例1 スチレン10重量部、クロロメチルスチレン2重量部、ア
クリロニトリル2重量部、ジオクチルフタレート1重量
部および微粉末ポリ塩化ビニル1重量部を加熱混合した
モノマー混合液に、ベンゾイルパーオキサイド0.2重量
部を添加し、ポリ塩化ビニル布に塗布した後、加熱重合
して高分子膜母体(原膜)を得た。この高分子膜母体
に、第1表に示した所定の放射線を照射した後、次いで
硫酸−クロルスルホン酸(1:1)の液において、40℃で
1時間処理した。得られた各陽イオン交換膜について、
それぞれ陰イオン交換膜(徳山曹達社製、ネオセプタAC
S)と組み合せて電気透析を行い海水濃縮を行った。な
お、電気透析における条件は温度30℃,電流密度3A/d
m2,海水流速6cm/secである。Examples 1 to 3, Comparative Example 1 10 parts by weight of styrene, 2 parts by weight of chloromethylstyrene, 2 parts by weight of acrylonitrile, 1 part by weight of dioctyl phthalate and 1 part by weight of finely powdered polyvinyl chloride were heated and mixed, and benzoyl was added thereto. After 0.2 part by weight of peroxide was added and applied to a polyvinyl chloride cloth, it was polymerized by heating to obtain a polymer film matrix (raw film). This polymer membrane matrix was irradiated with the prescribed radiation shown in Table 1, and then treated with a solution of sulfuric acid-chlorosulfonic acid (1: 1) at 40 ° C. for 1 hour. For each cation exchange membrane obtained,
Anion Exchange Membrane (Neoceptor AC manufactured by Tokuyama Soda Co., Ltd.)
S) was combined with electrodialysis to concentrate seawater. The conditions for electrodialysis are temperature 30 ℃, current density 3A / d.
m 2 and seawater velocity 6 cm / sec.
それらの結果を、得られたかん水中の塩素イオン濃度
(規定)として第1表に示す。The results are shown in Table 1 as the chlorine ion concentration (normal) in the obtained brine.
Claims (1)
たは陽イオン交換膜母体の表面を電離性放射線により照
射し、該陽イオン交換膜母体には陽イオン交換基を導入
することを特徴とする改質陽イオン交換膜の製造方法1. A cation-exchange membrane having a haloalkyl group or the surface of a cation-exchange membrane matrix is irradiated with ionizing radiation to introduce a cation-exchange group into the cation-exchange membrane matrix. For producing high quality cation exchange membrane
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62192660A JPH0759643B2 (en) | 1987-08-03 | 1987-08-03 | Method for producing modified cation exchange membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62192660A JPH0759643B2 (en) | 1987-08-03 | 1987-08-03 | Method for producing modified cation exchange membrane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6438440A JPS6438440A (en) | 1989-02-08 |
| JPH0759643B2 true JPH0759643B2 (en) | 1995-06-28 |
Family
ID=16294926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62192660A Expired - Lifetime JPH0759643B2 (en) | 1987-08-03 | 1987-08-03 | Method for producing modified cation exchange membrane |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0759643B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5196236B2 (en) * | 2008-01-28 | 2013-05-15 | 財団法人塩事業センター | Cation exchange membrane and method for producing the same |
| JP6548960B2 (en) * | 2015-06-02 | 2019-07-24 | 株式会社豊田中央研究所 | Electroplating cell and method of manufacturing metal film |
-
1987
- 1987-08-03 JP JP62192660A patent/JPH0759643B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6438440A (en) | 1989-02-08 |
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