JP6697205B2 - キレート精密ろ過膜の製造方法、再生方法及び応用 - Google Patents
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Description
A. リアクターに溶媒70〜90部を加えて、さらにポロゲン4〜22部及びポリビニリデンフルオリド6〜16部を加え、完全に溶解させるまで撹拌してキャスティング液を得、反応温度を50〜100℃に制御するようにキャスティング液をリアクターに1〜44h撹拌して反応させ、静置して脱泡した後、熱誘起相分離法によりダイヤフラムを形成し、ダイヤフラムを蒸留水に投入して1〜3h浸漬し、最後、乾燥させてポリビニリデンフルオリドPVDF平膜を製作するポリビニリデンフルオリド平膜の製造工程と、
B. ステップAで製作したポリビニリデンフルオリド平膜をリアクターに加え、低濃度のアルカリ性過マンガン酸カリウム溶液を加え、平膜と溶液との質量比を1:20〜1:50とし、温度を10〜100℃に制御し、1〜25h反応させた後、洗浄して乾燥させる脱フッ素工程と、
C. ステップBで脱フッ素した後の膜をリアクターに加え、濃度が0.5〜5%のグリシジルメタクリレートの溶液を加え、平膜と溶液との質量比を1:20〜1:50とし、開始剤及び重合禁止剤を加え、温度を10〜80℃に制御し、1〜25h反応させた後、洗浄して乾燥させるグリシジルメタクリレートのグラフト工程と、
D. ステップCで製作した膜をリアクターに加え、濃度が0.1〜5.0%のメラミン溶液を加え、平膜と溶液との質量比を1:20〜1:50とし、温度を10〜120℃に制御し、1〜36h反応させた後、洗浄して乾燥させるメラミン変性工程と、
を含む。
前記キレート精密ろ過膜の製造方法において、ステップAにおけるポロゲンは、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドンのうちのいずれかの一つであることが好ましい。
前記キレート精密ろ過膜の製造方法において、ステップCにおけるグリシジルメタクリレート溶液の溶媒は、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール及びトルエンのうちのいずれかの一つであることが好ましい。
前記キレート精密ろ過膜の製造方法において、ステップCにおける重合禁止剤は、メチルハイドロキノン、p-ヒドロキシアニソール、2-tert-ブチルヒドロキノンのうちのいずれかの一つであり、濃度が0.01〜0.05‰であることが好ましい。
(1) アルカリ性過マンガン酸カリウムでPVDF膜を脱フッ素し、グリシジルメタクリレートを表面にグラフトした後、メラミンによる求核置換で変性グラフトしてPVDF平膜を製造し、PVDF膜を表面変性処理することにより、膜本体の構造及び機械的強度を確保する前提で、膜表面の機能基の含有量及び膜の孔径の大きさを効果的に制御し、変性後のPVDF精密ろ過膜は、透過量が同種の変性製品よりも大きく、PVDF膜の応用範囲を拡大する。
(1) PVDF平膜の製造:リアクターにN,N-ジメチルアセトアミド76gを加え、さらに分子量400のポリエチレングリコール9g及びポリビニリデンフルオリドPVDF15gを加え、完全に溶解するまで撹拌してキャスティング液を得、キャスティング液をリアクターに12h撹拌して反応させ、温度を80℃に制御してから、静置して脱泡した後、TIPS相転換法で成膜し、ダイヤフラムを形成した後、ダイヤフラムを蒸留水に1h浸入し、乾燥させた後、ポリビニリデンフルオリドPVDF平膜を製作した。
(1) PVDF平膜の製造:リアクターにリン酸トリエチル80gを加え、さらに分子量8000のポリビニルピロリドン4g及びポリビニリデンフルオリドPVDF16gを加え、完全に溶解するまで撹拌してキャスティング液を得、キャスティング液をリアクターに44h撹拌して反応させ、温度を100℃に制御してから、静置して脱泡した後、TIPS相転換法で成膜し、ダイヤフラムを形成した後、ダイヤフラムを蒸留水に3h浸入し、乾燥させた後、ポリビニリデンフルオリドPVDF平膜を製作した。
(1) PVDF平膜の製造:リアクターにトリメチロールプロパン70gを加え、さらに分子量500のポリエチレングリコール22g及びポリビニリデンフルオリドPVDF8gを加え、完全に溶解するまで撹拌してキャスティング液を得、キャスティング液をリアクターに1h撹拌して反応させ、温度を50℃に制御してから、静置して脱泡した後、TIPS相転換法で成膜し、ダイヤフラムを形成した後、ダイヤフラムを蒸留水に2h浸入し、乾燥させた後、ポリビニリデンフルオリドPVDF平膜を製作した。
(1) PVDF平膜の製造:リアクターにN-メチルピロリドン90gを加え、さらに分子量24000のポリビニルピロリドン4g及びポリビニリデンフルオリドPVDF6gを加え、完全に溶解するまで撹拌してキャスティング液を得、キャスティング液をリアクターに30h撹拌して反応させ、温度を75℃に制御してから、静置して脱泡した後、TIPS相転換法で成膜し、ダイヤフラムを形成した後、ダイヤフラムを蒸留水に2h浸入し、乾燥させた後、ポリビニリデンフルオリドPVDF平膜を製作した。
(1) PVDF平膜の製造:リアクターにフタル酸ジメチル85gを加え、さらに分子量400のポリエチレングリコール5g及びポリビニリデンフルオリドPVDF10gを加え、完全に溶解するまで撹拌してキャスティング液を得、キャスティング液をリアクターに24h撹拌して反応させ、温度を85℃に制御してから、静置して脱泡した後、TIPS相転換法で成膜し、ダイヤフラムを形成した後、ダイヤフラムを蒸留水に90min浸入し、乾燥させた後、ポリビニリデンフルオリドPVDF平膜を製作した。
(1) PVDF平膜の製造:リアクターにN,N-ジメチルアセトアミド75gを加え、さらに分子量10000のポリビニルピロリドン15g及びポリビニリデンフルオリドPVDF10gを加え、完全に溶解するまで撹拌してキャスティング液を得、キャスティング液をリアクターに10h撹拌して反応させ、温度を90℃に制御してから、静置して脱泡した後、TIPS相転換法で成膜し、ダイヤフラムを形成した後、ダイヤフラムを蒸留水に150min浸入し、乾燥させた後、ポリビニリデンフルオリドPVDF平膜を製作した。
キレート精密ろ過膜の再生
実施例1で得られたキレート精密ろ過膜を、重金属イオンを動的吸着してトラップした後、濃度0.5Mの塩酸溶液に36h浸漬してから、脱イオン水で12h浸漬して中性となるまで洗浄し、吸着膜の重金属イオンに対する吸着能力を回復できた。
前記キレート精密ろ過膜をクロスフロー膜ろ過システムに配置し、システム温度を20℃に制御し、膜差圧0.1MPaで30minプリプレスして測定したところ、純水透過量が589L・m-2・h-1であった。
キレート精密ろ過膜の再生
実施例3で得られたキレート精密ろ過膜を、重金属イオンを動的吸着してトラップした後、濃度0.001Mの硝酸溶液に72h浸漬してから、脱イオン水で1h浸漬して中性となるまで洗浄し、吸着膜の重金属イオンに対する吸着能力を回復できた。
前記キレート精密ろ過膜をクロスフロー膜ろ過システムに配置し、システム温度を25℃に制御し、膜差圧0.2MPaで1hプリプレスして測定したところ、純水透過量が601L・m-2・h-1であった。
キレート精密ろ過膜の再生
実施例5で得られたキレート精密ろ過膜を、重金属イオンを動的吸着してトラップした後、濃度1.0Mの硫酸溶液に1h浸漬してから、脱イオン水で20h浸漬して中性となるまで洗浄し、吸着膜の重金属イオンに対する吸着能力を回復できた。
前記キレート精密ろ過膜をクロスフロー膜ろ過システムに配置し、システム温度を30℃に制御し、膜差圧0.15MPaで30minプリプレスして測定したところ、純水透過量が558L・m-2・h-1であった。
キレート精密ろ過膜の再生
実施例6で得られたキレート精密ろ過膜を、重金属イオンを動的吸着してトラップした後、濃度0.1Mの硝酸溶液に12h浸漬してから、脱イオン水で72h浸漬して中性となるまで洗浄し、吸着膜の重金属イオンに対する吸着能力を回復できた。
前記キレート精密ろ過膜をクロスフロー膜ろ過システムに配置し、システム温度を25℃に制御し、膜差圧0.2MPaで30minプリプレスして測定したところ、純水透過量が659L・m-2・h-1であった。
Claims (9)
- A. リアクターに溶媒70〜90部を加えて、さらにポロゲン4〜22部及びポリビニリデンフルオリド6〜16部を加え、完全に溶解させるまで撹拌してキャスティング液を得、反応温度を50〜100℃に制御するようにキャスティング液をリアクターに1〜44h撹拌して反応させ、静置して脱泡した後、熱誘起相分離法によりダイヤフラムを形成し、ダイヤフラムを蒸留水に投入して1〜3h浸漬し、最後、乾燥させてポリビニリデンフルオリドPVDF平膜を製作するポリビニリデンフルオリド平膜の製造工程と、
B. ステップAで製作したポリビニリデンフルオリド平膜をリアクターに加え、低濃度のアルカリ性過マンガン酸カリウム溶液を加え、平膜と溶液との質量比を1:20〜1:50とし、温度を10〜100℃に制御し、1〜25h反応させた後、洗浄して乾燥させる脱フッ素工程と、
C. ステップBで脱フッ素した後の膜をリアクターに加え、濃度が0.5〜5%のグリシジルメタクリレートの溶液を加え、平膜と溶液との質量比を1:20〜1:50とし、開始剤及び重合禁止剤を加え、温度を10〜80℃に制御し、1〜25h反応させた後、洗浄して乾燥させるグリシジルメタクリレートのグラフト工程と、
D. ステップCで製作した膜をリアクターに加え、濃度が0.1〜5.0%のメラミン溶液を加え、平膜と溶液との質量比を1:20〜1:50とし、温度を10〜120℃に制御し、1〜36h反応させた後、洗浄して乾燥させるメラミン変性工程と、
を含むことを特徴とするキレート精密ろ過膜の製造方法。 - 前記ステップAにおける溶媒は、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、トリメチロールプロパン、フタル酸ジメチル、リン酸トリエチルのうちのいずれかの一つであることを特徴とする請求項1に記載のキレート精密ろ過膜の製造方法。
- 前記ステップAにおけるポロゲンは、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドンのうちのいずれかの一つであることを特徴とする請求項2に記載のキレート精密ろ過膜の製造方法。
- 前記ステップBにおけるアルカリ性過マンガン酸カリウム溶液の質量分率は、0.5〜5%であることを特徴とする請求項3に記載のキレート精密ろ過膜の製造方法。
- 前記ステップCにおけるグリシジルメタクリレート溶液の溶媒は、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール及びトルエンのうちのいずれかの一つであることを特徴とする請求項4に記載のキレート精密ろ過膜の製造方法。
- 前記ステップCにおける開始剤は、2,2-アゾイソブチロニトリル、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、ベンゾイルパーオキサイドのうちのいずれかの一つであり、濃度が0.01〜0.05‰であることを特徴とする請求項5に記載のキレート精密ろ過膜の製造方法。
- 前記ステップCにおける重合禁止剤は、メチルハイドロキノン、p-ヒドロキシアニソール、2-tert-ブチルヒドロキノンのうちのいずれかの一つであり、濃度が0.01〜0.05‰であることを特徴とする請求項6に記載のキレート精密ろ過膜の製造方法。
- 重金属を吸着するキレート精密ろ過膜を0.001〜1.0Mの塩酸、硝酸又は硫酸溶液に1〜72h浸漬してから、脱イオン水で1〜72h浸漬して洗浄するステップを含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のキレート精密ろ過膜の製造方法で製造されたキレート精密ろ過膜の再生方法。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のキレート精密ろ過膜の製造方法で製造されたキレート精密ろ過膜の水中の重金属の除去用としての使用。
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