JP3525759B2 - 流体分離膜およびその製造方法 - Google Patents

流体分離膜およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、逆浸透膜や限外ろ
過膜等として用いるのに好適な流体分離膜に関する。
【0002】
【従来の技術】海水淡水化や半導体分野における超純水
製造、さらには一般かん水の脱塩化などには、流体分離
膜を備えた流体分離素子が用いられる。このような流体
分離素子には、より低圧でより大きな透過水量を得るこ
とが求められており、その流体分離素子に使用する膜に
も、低圧力下での高透過水量という性能が要求されてい
る。
【0003】膜は、一般的にアミンと酸化クロライドな
どによる架橋反応によって製膜されるが、上述の要求を
満足するために、反応性の高いメタフェニレンジアミン
やトリメシン酸クロライドなどを反応化合物モノマーと
して用いたり反応化合物モノマーへアシル化触媒を添加
する等、化合物の改良が試みられていた。しかし、反応
されないまま残るカチオン性を有する芳香族系モノマー
が、膜の親水性を奪い透水性能を低下させるため、市場
の要求を満足するような流体分離膜とすることができて
いなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、透水性能の
高い流体分離膜およびその製造方法を提供すること目的
とする。
【0005】上記課題を解決するための本発明は、カチ
オン性を有し、かつ、1分子中に2個以上のアミノ基を
含む芳香族系モノマーと、1分子中に2個以上の多官能
性酸塩化物を有する化合物とを反応せしめて形成された
機能膜を有し、機能膜形成後に温度50℃以上の洗浄液
で洗浄されることで前記芳香族系モノマーの含有量が多
くとも0.2g/m2 となっている流体分離膜を特徴と
するものである。
【0006】ここで、流体分離機能を有する機能膜と、
機能膜を支持する多孔性支持膜と、これら機能膜と多孔
性支持膜とを支持する基材とを含んでいることが好まし
い。
【0007】また、上記課題を解決するための本発明
は、多孔性支持膜に、カチオン性を有し、かつ、1分子
中に2個以上のアミノ基を含む芳香族系モノマーを塗布
した後、その上に1分子中に2個以上の多官能性酸塩化
物を有する化合物を塗布して上記芳香族系モノマーと反
応せしめ、次いで未反応の上記芳香族系モノマーを温度
50℃以上の洗浄液で洗浄除去する流体分離膜の製造方
法を特徴とするものである。
【0008】このとき、除去によって、未反応の芳香族
系モノマーの含有量を多くとも0.2g/m2にするこ
とが好ましい。
【0009】さらに、集水管の周囲に、上記の流体分離
膜または上記の方法で得られる流体分離膜と、透過液流
路材と、原液流路材とを含む膜ユニットを形成してなる
流体分離素子も好ましく、さらにその流体分離素子を圧
力容器内に収容してなる分離膜モジュールも好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の流体分離膜は、脱塩性能
や透水性能などの流体分離機能を有する機能膜、その機
能膜を支持するための多孔性支持膜と、これら機能膜お
よび多孔性支持膜を支持するための基材などからなり、
メタフェニレンジアミンやトリアミノベンゼンのよう
に、カチオン性を有し、かつ、1分子中に2個以上のア
ミノ基を含む芳香族系モノマーが、流体分離膜中に多く
とも0.2g/m2 含有しているものである。
【0011】本発明において、カチオン性を有し、か
つ、1分子中に2個以上のアミノ基を含む芳香族系モノ
マーが0.2g/m2 を超えて含まれていると、そのモ
ノマーが疎水性物質であるために、膜が有すべき親水性
特性が失われていく。このため、膜の中に水が含浸しに
くくなり、透水性能が低下する。
【0012】多孔性支持膜としては機能膜を支持するた
めに均一な孔径の得られやすいポリスルホンが好まし
く、基材としては、その多孔性支持膜となる高分子物質
の溶液が保持しやすい織編物や不織布等が好ましい。
【0013】上記のような流体分離膜は、たとえば、タ
フタなどの基材に、まず、溶媒に溶かしたポリスルホン
溶液を塗布して脱溶媒し、多孔性支持膜を形成した後、
その多孔性支持膜の表面に、カチオン性を有し、かつ、
1分子中に2個以上のアミノ基を含む芳香族系モノマー
を塗布し、その上に1分子中に2個以上の多官能性酸塩
化物を有する化合物を塗布して芳香族系モノマーと反応
せしめて機能膜を形成する。そして、反応しなかった芳
香族系モノマーを除去することによって、本発明の流体
分離膜となる。
【0014】ここで、本発明においては、作業の簡便さ
やコストなどの観点から、洗浄によって未反応の芳香族
系モノマーを除去するが、未反応の芳香族系モノマーを
酸化せしめることによって除去する方法を組み合わせて
もよい
【0015】洗浄による除去に用いる洗浄液としては、
芳香族系モノマーの抽出のために、水とアルコールの少
なくとも一方を含むものが好ましいが、非引火性という
観点から水による洗浄が特に好ましい。
【0016】また、洗浄液は、その粘性を下げ膜中のモ
ノマーの抽出効果を高めるために、温度を50℃以上に
る。好ましくは60℃以上、さらに好ましくは70℃
以上である。膜の種類にもよるが、洗浄液の温度を上げ
ず常温(25℃)で膜中のモノマーを抽出するには、通
常約1日かかるので、時間短縮という観点からも洗浄液
の温度を上げることが好ましい。
【0017】一方、未反応の芳香族系モノマーを酸化せ
しめるためには、コスト面から、塩素を含む液体や気体
を用いることが好ましい。酸化せしめることによって、
芳香族系モノマーの有するカチオン性を除去する。
【0018】これらの方法によって、膜中に含まれる未
反応の芳香族系モノマーを多くとも0.2g/m2 にす
る。より好ましくは0.1g/m2 以下、さらに好まし
くは0.07g/m2 以下、特に好ましくは0.05g
/m2 以下である。
【0019】本発明において、カチオン性を有し、か
つ、1分子中に2個以上のアミノ基を含む芳香族系モノ
マーとしては、メタフェニレンジアミン、パラフェニレ
ンジアミン、1,3,5−トリアミノベンゼン、パラキ
シリレンジアミンなどを用いることができるが、反応効
率の高い架橋反応を行うためにはメタフェニレンジアミ
ンやパラフェニレンジアミンや1,3,5−トリアミノ
ベンゼンが好ましい。また、多官能性酸塩化物を有する
化合物としては、トリメシン酸ハライド、ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸ハライド、トリメリット酸ハライ
ド、ピロメリット酸ハライド、イソフタル酸ハライド、
テレフタル酸ハライド、ナフタレンジカルボン酸ハライ
ド、ジフェニルジカルボン酸ハライド、ピリジンジカル
ボン酸ハライド、ベンゼンスルホン酸ハライド、クロロ
スルホニルイソフタル酸ハライドなどを用いることがで
きる、反応効率の高い架橋反応を行うためにイソフタル
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、またはこれらの混合物が好ましい。
【0020】上記のように得られる流体分離膜は、透水
性能の高い膜となるので、透過液流路材や原液流路材と
共に膜ユニットを形成し、集水管の周りに巻回して流体
分離素子としたり、また、その流体分離素子を圧力容器
内に収容して分離膜モジュールとすると、その流体分離
素子や分離膜モジュールとしても透水性能の高いものと
なるので好ましい。
【0021】
【実施例】実施例1 タフタ上に、ポリスルホンの15重量%ジメチルホルム
アミド(DMF)溶液を塗布した後脱溶媒して多孔性支
持膜を形成し、その後、常温にてその表面に3重量%の
メタフェニレンジアミン水溶液を塗布し、さらに、n−
デカンに0.1重量%溶かしたトリメシン酸クロライド
を溶液を塗布して1分間静置した。その後タフタを垂直
にして液切りを行い、室温下で乾燥した。そして、70
℃の水を用いて180秒間の洗浄を行い流体分離膜を形
成した。
【0022】得られた流体分離膜は、メタフェニレンジ
アミン含有量が0.10g/m2、膜透過水量が1.3
5m3/m2日であった。
【0023】比較例1 25℃の水を用いて24時間洗浄を行う以外は実施例1
と同様に流体分離膜を形成した。
【0024】得られた流体分離膜は、メタフェニレンジ
アミン含有量が0.20g/m2、膜透過水量が1.3
0m3/m2日であった。
【0025】実施例 90℃の水を用いて180秒間の洗浄を行う以外は実施
例1と同様に流体分離膜を形成した。
【0026】得られた流体分離膜は、メタフェニレンジ
アミン含有量が0.07g/m2、膜透過水量が1.4
0m3/m2日であった。
【0027】比較例 洗浄を行わない以外は実施例1と同様に流体分離膜を形
成した。
【0028】得られた流体分離膜は、メタフェニレンジ
アミン含有量が0.35g/m2、膜透過水量が0.6
0m3/m2日と、実施例1〜3に劣るものであった。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】本発明の流体分離膜は、カチオン性を有
し、かつ、1分子中に2個以上のアミノ基を含む芳香族
系モノマーの含有量が、多くとも0.2g/m2 である
ので、疎水性物質であるカチオン性芳香族系モノマーに
よって膜の親水性特性が失われない。そのため、透水性
能の高い流体分離膜である。
【0031】また、本発明の流体分離膜は、多孔性支持
膜に、カチオン性を有し、かつ、1分子中に2個以上の
アミノ基を含む芳香族系モノマーを塗布し、その上に1
分子中に2個以上の多官能性酸塩化物を有する化合物を
塗布して芳香族系モノマーと反応させ、次いで未反応の
芳香族系モノマーを除去することによって得るので、疎
水性物質である芳香族系モノマーの含有量を低減するこ
とができ、透水性能の高い流体分離膜とすることができ
る。
【0032】さらに、洗浄することによって未反応の芳
香族系モノマーを除去するので、作業が簡便であった
り、低コストに抑えることができる。
【0033】そして、上記のようにして得られる流体分
離膜を、透過液流路材と原液流路材と共に、集水管の周
囲に巻回し流体分離素子としたり、その流体分離素子を
圧力容器内に収容して分離膜モジュールとすると、流体
分離素子や分離膜モジュールとしても大きな透過水量が
得られるものとなる。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カチオン性を有し、かつ、1分子中に2個
    以上のアミノ基を含む芳香族系モノマーと、1分子中に
    2個以上の多官能性酸塩化物を有する化合物とを反応せ
    しめて形成された機能膜を有し、機能膜形成後に温度5
    0℃以上の洗浄液で洗浄されることで前記芳香族系モノ
    マーの含有量が多くとも0.2g/m2 となっている
    とを特徴とする流体分離膜。
  2. 【請求項2】流体分離機能を有する機能膜と、機能膜を
    支持する多孔性支持膜と、これら機能膜と多孔性支持膜
    とを支持する基材とを含んでいる、請求項1に記載の流
    体分離膜。
  3. 【請求項3】多孔性支持膜に、カチオン性を有し、か
    つ、1分子中に2個以上のアミノ基を含む芳香族系モノ
    マーを塗布した後、その上に1分子中に2個以上の多官
    能性酸塩化物を有する化合物を塗布して上記芳香族系モ
    ノマーと反応せしめ、次いで未反応の上記芳香族系モノ
    マーを温度50℃以上の洗浄液で洗浄除去することを特
    徴とする流体分離膜の製造方法。
  4. 【請求項4】除去によって、未反応の芳香族系モノマー
    の含有量を多くとも0.2g/m2 にする、請求項3に
    記載の流体分離膜の製造方法。
  5. 【請求項5】集水管の周囲に、請求項1もしくはに記
    の流体分離膜または請求項3もしくは4に記載の方法
    で得られる流体分離膜と、透過液流路材と、原液流路材
    とを含む膜ユニットを形成してなることを特徴とする流
    体分離素子。
  6. 【請求項6】請求項に記載の流体分離素子を圧力容器
    内に収容してなることを特徴とする分離膜モジュール。
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