JP6206043B2 - Composite semipermeable membrane and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、中性分子に対する分離性能に優れた耐酸化剤性を有する複合半透膜およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a composite semipermeable membrane having oxidation resistance and excellent separation performance for neutral molecules, and a method for producing the same.
溶解物成分の透過を阻止する水処理分離膜として、微多孔性支持膜と、微多孔性支持膜上に設けられた分離機能層とを備える複合半透膜が知られている。市販されている複合半透膜の大部分は、分離機能層として、微多孔性支持膜上での界面重縮合により形成されたポリアミドからなる層を備える。 A composite semipermeable membrane comprising a microporous support membrane and a separation functional layer provided on the microporous support membrane is known as a water treatment separation membrane that prevents permeation of the lysate component. Most of the commercially available composite semipermeable membranes include a layer made of polyamide formed by interfacial polycondensation on a microporous support membrane as a separation functional layer.
しかしながら、ポリアミド層を備える複合半透膜は、主鎖にアミド結合を有するので、酸化剤に対する耐久性が不十分である。また、膜の殺菌に用いられる塩素、過酸化水素などにより、ポリアミド層を備える複合半透膜の脱塩性能および選択的な分離性能が著しく劣化することが知られている。 However, since the composite semipermeable membrane having a polyamide layer has an amide bond in the main chain, durability against an oxidizing agent is insufficient. It is also known that the desalting performance and selective separation performance of the composite semipermeable membrane having a polyamide layer are significantly deteriorated by chlorine, hydrogen peroxide, etc. used for sterilization of the membrane.
膜の分離機能層の酸化剤に対する耐久性を向上した技術の例としては、耐酸化剤性の高いシラン化合物と、原料の選択性の幅も広いエチレン性不飽和化合物を重合した分離機能層有する複合膜が特許文献1および特許文献2に開示されている。特許文献1および特許文献2には、耐薬品性の高いシラン化合物と、エチレン性不飽和化合物を重合して形成された分離機能層を有することで酸化剤に対する耐性が向上されると記載されている。特許文献1および特許文献2に開示された複合半透膜は、塩除去性能と耐酸化剤性に優れている。 As an example of the technology that improves the durability of the separation function layer of the membrane against the oxidant, the separation function layer is obtained by polymerizing a highly resistant silane compound and an ethylenically unsaturated compound with a wide range of raw material selectivity. Composite membranes are disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2. Patent Document 1 and Patent Document 2 describe that resistance to an oxidant is improved by having a separation functional layer formed by polymerizing a highly chemical-resistant silane compound and an ethylenically unsaturated compound. Yes. The composite semipermeable membrane disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 is excellent in salt removal performance and oxidation resistance.
水処理の目的または処理の対象となる水によっては、塩だけでなく、中性分子の除去が望まれることがある。本発明では、中性分子の除去性能を向上し、中性分子に対する除去性能に優れ、かつ耐酸化剤性を有する複合半透膜およびその製造方法を提供する。 Depending on the purpose of water treatment or the water to be treated, it may be desirable to remove not only salts but also neutral molecules. The present invention provides a composite semipermeable membrane with improved neutral molecule removal performance, excellent neutral molecule removal performance, and oxidation resistance, and a method for producing the same.
上記課題を解決するために、本発明は、下記(1)〜(8)のいずれかの構成を備える。 In order to solve the above problems, the present invention comprises any one of the following configurations (1) to (8).
(1)微多孔性支持膜と、前記微多孔性支持膜上に形成された分離機能層とを備え、
前記分離機能層は、化合物(A)の有する加水分解性基の縮合、および化合物(A)と化合物(B)または(C)の少なくとも一方との重合により形成される重合物を含有し、前記重合物が前記化合物(B)または前記化合物(C)を含有しないときは、前記分離機能層は、重合していない前記化合物(B)または前記化合物(C)を含有し、
下記化合物(B)および(C)の少なくとも一方が1個以上のエチレン性不飽和基を有する複合半透膜。
(A)ケイ素原子と、前記ケイ素原子に直接結合したエチレン性不飽和基を有する反応性基と、前記ケイ素原子に直接結合した加水分解性基と、を有するケイ素化合物
(B)1個以上の酸性基を有する、前記化合物(A)以外の化合物
(C)1個以上の塩基性基を有する、前記化合物(A)および前記化合物(B)以外の化合物
(2)前記分離機能層は、下記化合物(A)の加水分解性基の縮合および前記化合物(A)と前記化合物(D)と前記化合物(E)との重合により形成される重合物を含有し、
前記化合物(B)および(C)が1個以上のエチレン性不飽和基を含有する請求項1に記載の複合半透膜。
(3)化合物(A)の加水分解性基がアルコキシ基、アルケニルオキシ基、カルボキシ基、ケトオキシム基、ハロゲン原子およびソシアネート基からなる群より選択される少なくとも1つの官能基である上記(1)または(2)に記載の複合半透膜。
(4)化合物(A)が下記一般式(a)で表される上記(1)〜(2)のいずれかの複合半透膜。
Si(R1)m(R2)n(R3)4−m−n ・・・(a)
(R1はエチレン性不飽和基を含む反応性基を示す。R2はアルコキシ基、アルケニルオキシ基、カルボキシ基、ケトオキシム基、イソシアネート基およびハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも1種の基を表す。R3は水素およびアルキル基の少なくとも一方を表す。m、nは整数であり、m+n≦4、m≧1、およびn≧1を満たす。mが2以上である場合、R1は互いに同一であっても異なっていてもよく、nが2以上である場合、R2は互いに同一であっても異なっていてもよく,(4−m―n)が2以上である場合、R3は互いに同一であっても異なっていてもよい。)
(5)化合物(B)の酸性基がカルボキシル基、スルホン酸基、およびホスホン酸基のうちから選ばれる、少なくとも1種である、上記(1)〜(4)に記載の複合半透膜。
(6)化合物(C)の塩基性基が第一級アミノ基、第二級アミノ基、第三級アミノ基、第四級アンモニウム基および複素環基のうちから選ばれる、少なくとも1種である、上記(1)〜(5)に記載の複合半透膜。
(7)微多孔性支持膜と分離機能層とを備える複合半透膜の製造方法であって、
前記微多孔性支持膜を準備する工程(a)と、
前記微多孔性支持膜上に前記分離機能層を形成する工程(b)と、
を備え、
前記分離機能層を形成する工程(b)は、
化合物(A)および化合物(B)および化合物(C)の混合物を微多孔性支持膜上に塗布するステップ(b1)と、
化合物(A)が有する加水分解性基を縮合させるステップ(b2)と、
化合物(A)と化合物(B)または(C)の少なくとも一方とを重合させるステップ(b3)と、
を含み、
下記化合物(B)および(C)の少なくとも一方が1個以上のエチレン性不飽和基を有する複合半透膜の製造方法。
(A)ケイ素原子と、前記ケイ素原子に直接結合したエチレン性不飽和基を有する反応性基と、前記ケイ素原子に直接結合した加水分解性基と、を有するケイ素化合物
(B)1個以上の酸性基を有する、前記化合物(A)以外の化合物
(C)塩基性基を1個以上する、前記化合物(A)および前記化合物(B)以外の化合物
(8)前記化合物(B)および(C)は1個以上のエチレン性不飽和基を含有し、
前記ステップ(b3)において、化合物(A)と化合物(B)と化合物(C)とを重合させる、
上記(7)に記載の製造方法。
(1) comprising a microporous support membrane and a separation functional layer formed on the microporous support membrane,
The separation functional layer contains a polymer formed by condensation of a hydrolyzable group of the compound (A) and polymerization of the compound (A) and at least one of the compound (B) or (C), When the polymer does not contain the compound (B) or the compound (C), the separation functional layer contains the compound (B) or the compound (C) that is not polymerized,
A composite semipermeable membrane in which at least one of the following compounds (B) and (C) has one or more ethylenically unsaturated groups.
(A) one or more silicon compounds (B) having a silicon atom, a reactive group having an ethylenically unsaturated group directly bonded to the silicon atom, and a hydrolyzable group directly bonded to the silicon atom The compound (C) other than the compound (A) having an acidic group and the compound (2) having one or more basic groups, the compound (2) other than the compound (B) (2) Containing a polymer formed by condensation of a hydrolyzable group of the compound (A) and polymerization of the compound (A), the compound (D) and the compound (E);
The composite semipermeable membrane according to claim 1, wherein the compounds (B) and (C) contain one or more ethylenically unsaturated groups.
(3) The above (1) or (1), wherein the hydrolyzable group of the compound (A) is at least one functional group selected from the group consisting of an alkoxy group, an alkenyloxy group, a carboxy group, a ketoxime group, a halogen atom and a socyanate group. The composite semipermeable membrane according to (2).
(4) The composite semipermeable membrane according to any one of (1) to (2), wherein the compound (A) is represented by the following general formula (a).
Si (R1) m (R2) n (R3) 4-mn (a)
(R1 represents a reactive group containing an ethylenically unsaturated group. R2 represents at least one group selected from the group consisting of an alkoxy group, an alkenyloxy group, a carboxy group, a ketoxime group, an isocyanate group and a halogen atom. R3 represents at least one of hydrogen and an alkyl group, m and n are integers, and satisfy m + n ≦ 4, m ≧ 1, and n ≧ 1, and when m is 2 or more, R1 is the same as each other And when n is 2 or more, R2 may be the same or different from each other. When (4-mn) is 2 or more, R3 is the same as each other. Or different.)
(5) The composite semipermeable membrane according to (1) to (4), wherein the acidic group of the compound (B) is at least one selected from a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphonic acid group.
(6) The basic group of the compound (C) is at least one selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and a heterocyclic group. The composite semipermeable membrane according to (1) to (5) above.
(7) A method for producing a composite semipermeable membrane comprising a microporous support membrane and a separation functional layer,
Preparing the microporous support membrane (a);
Forming the separation functional layer on the microporous support membrane (b);
With
The step (b) of forming the separation functional layer includes:
Applying the compound (A) and a mixture of the compound (B) and the compound (C) on the microporous support membrane (b1);
A step (b2) of condensing a hydrolyzable group possessed by the compound (A);
Polymerizing compound (A) and at least one of compound (B) or (C) (b3);
Including
A method for producing a composite semipermeable membrane in which at least one of the following compounds (B) and (C) has one or more ethylenically unsaturated groups.
(A) one or more silicon compounds (B) having a silicon atom, a reactive group having an ethylenically unsaturated group directly bonded to the silicon atom, and a hydrolyzable group directly bonded to the silicon atom Compound (C) other than compound (A) having an acidic group and having one or more basic groups Compound (A) and compound (B) other than compound (B) (8) Compound (B) and (C ) Contains one or more ethylenically unsaturated groups,
In the step (b3), the compound (A), the compound (B) and the compound (C) are polymerized.
The manufacturing method as described in said (7).
本発明によれば酸性基を有する化合物と塩基性基を有する化合物とを用いることで、中性分子の除去性能を向上した膜を得ることができる。中性分子の除去性能の向上により、農薬および医薬品中間体などの電荷を持たない微小な溶解物成分に対しても高い分離性能を発揮できる。 According to the present invention, by using a compound having an acidic group and a compound having a basic group, a film with improved neutral molecule removal performance can be obtained. By improving the removal performance of neutral molecules, high separation performance can be exhibited even for minute lysate components having no charge such as agricultural chemicals and pharmaceutical intermediates.
[1.複合半透膜]
以下に説明される複合半透膜は、溶質を溶媒から分離する機能を有する分離機能層と、その分離機能層を支持する微多孔性支持膜とを備える。
[1. Composite semipermeable membrane]
The composite semipermeable membrane described below includes a separation functional layer having a function of separating a solute from a solvent, and a microporous support membrane that supports the separation functional layer.
(1−1)微多孔性支持膜
微多孔性支持膜は、分離機能層を支持することで、複合半透膜に強度を与える。分離機能層は微多孔性支持膜の少なくとも片面に設けられる。
(1-1) Microporous support membrane The microporous support membrane provides strength to the composite semipermeable membrane by supporting the separation functional layer. The separation functional layer is provided on at least one surface of the microporous support membrane.
基材の上に微多孔性支持膜を設け、さらにその微多孔性支持膜の上に分離機能層を設けることができる。また、基材の上に分離機能層を設け、さらにその分離機能層の上に微多孔性支持膜を設けることもできる。微多孔性支持膜に複数の分離機能層を設けても良いが、通常、片面に1層の分離機能層があれば十分である。なお、膜の支持性、目詰まりの防止および透水性の確保という理由から、目の粗い層から目の細かい層の順に積層するのが一般的である。そこで、基材の上に微多孔性支持膜を設け、さらにその微多孔性支持膜の上に分離機能層を設ける構成が採用されることが多い。 A microporous support membrane can be provided on the substrate, and a separation functional layer can be provided on the microporous support membrane. It is also possible to provide a separation functional layer on the substrate and further provide a microporous support membrane on the separation functional layer. Although a plurality of separation functional layers may be provided on the microporous support membrane, it is usually sufficient to have one separation functional layer on one side. In general, for the reasons of supporting the membrane, preventing clogging, and ensuring water permeability, the layers are generally laminated in order from the coarser layer to the finer layer. Therefore, a configuration in which a microporous support membrane is provided on a substrate and a separation functional layer is further provided on the microporous support membrane is often employed.
本発明で用いる微多孔性支持膜の表面の細孔径は1nm以上100nm以下の範囲内であることが好ましい。微多孔性支持膜表面の細孔径がこの範囲であれば、表面において欠陥が十分に少ない分離機能層を形成することができる。また、得られる複合半透膜が高い純水透過流束を有し、加圧運転中に分離機能層が支持膜孔内に落ち込むことなく構造を維持できる。 The pore diameter of the surface of the microporous support membrane used in the present invention is preferably in the range of 1 nm to 100 nm. When the pore diameter on the surface of the microporous support membrane is within this range, a separation functional layer with sufficiently few defects on the surface can be formed. Further, the obtained composite semipermeable membrane has a high pure water permeation flux, and the structure can be maintained without the separation functional layer falling into the support membrane pores during the pressurization operation.
ここで、微多孔性支持膜の表面の細孔径は、電子顕微鏡写真により算出できる。微多孔性支持膜の表面を電子顕微鏡写真により撮影し、観察できる細孔すべての直径を測定し、算術平均することにより細孔径を求めることができる。細孔が円状でない場合、画像処理装置等によって、細孔が有する面積と等しい面積を有する円(等価円)を求め、等価円直径を細孔の直径とする方法により求めることができる。別の手段としては、微小な細孔内にある水は通常の水に比べて融点が低くなるという原理を利用して、示差走査熱量測定(DSC)により細孔径を求めることができる。文献(石切山他、ジャーナル・オブ・コロイド・アンド・インターフェイス・サイエンス、171巻、p103、アカデミック・プレス・インコーポレーテッド(1995))等にその詳細が記載されている。 Here, the pore diameter of the surface of the microporous support membrane can be calculated from an electron micrograph. The surface of the microporous support membrane is photographed with an electron micrograph, the diameters of all the observable pores are measured, and the pore diameter can be obtained by arithmetic averaging. When the pores are not circular, a circle having an area equal to the area of the pores (equivalent circle) can be obtained by an image processing apparatus or the like, and the equivalent circle diameter can be obtained by the method of setting the diameter of the pores. As another means, the pore diameter can be determined by differential scanning calorimetry (DSC) using the principle that water in minute pores has a lower melting point than ordinary water. The details are described in literature (Ishikiriyama et al., Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 171, p103, Academic Press Incorporated (1995)).
微多孔性支持膜の厚みは、1μm以上5mm以下の範囲内にあると好ましく、10μm以上100μm以下の範囲内にあるとより好ましい。厚みが小さいと微多孔性支持膜の強度が低下しやすく、その結果、複合半透膜の強度が低下する傾向にある。厚みが大きいと微多孔性支持膜およびそれから得られる複合半透膜を曲げて使うときなどに取り扱いにくくなる。また、複合半透膜の強度を上げるため、微多孔性支持膜は布、不織布、紙などで補強されていてもよい。これら補強する材料の好ましい厚みは通常50μm以上150μm以下である。 The thickness of the microporous support membrane is preferably in the range of 1 μm to 5 mm, and more preferably in the range of 10 μm to 100 μm. If the thickness is small, the strength of the microporous support membrane tends to decrease, and as a result, the strength of the composite semipermeable membrane tends to decrease. When the thickness is large, it becomes difficult to handle when the microporous support membrane and the composite semipermeable membrane obtained therefrom are bent. In order to increase the strength of the composite semipermeable membrane, the microporous support membrane may be reinforced with cloth, nonwoven fabric, paper, or the like. The preferable thickness of these reinforcing materials is usually 50 μm or more and 150 μm or less.
微多孔性支持膜に用いる素材としては特に限定されない。たとえばポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリエステル、セルロース系ポリマー、ビニル系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンオキシドなどのホモポリマーあるいはコポリマーが使用できる。これらのポリマーを単独で、またはブレンドして用いることができる。上記のうち、セルロース系ポリマーとしては、酢酸セルロース、硝酸セルロースなどが例示される。ビニル系ポリマーとしてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリルなどが好ましいものとして例示される。中でも、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリエステル、酢酸セルロース、硝酸セルロース、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホンなどのホモポリマーやコポリマーが好ましい。さらに、これらの素材の中でも、化学的安定性、機械的強度、熱安定性が高く、成型が容易であるポリスルホン、ポリエーテルスルホンを用いることが特に好ましい。 The material used for the microporous support membrane is not particularly limited. For example, homopolymers or copolymers such as polysulfone, polyethersulfone, polyamide, polyester, cellulose polymer, vinyl polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfone, and polyphenylene oxide can be used. These polymers can be used alone or blended. Among the above, examples of the cellulose polymer include cellulose acetate and cellulose nitrate. Preferred examples of the vinyl polymer include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile and the like. Of these, homopolymers and copolymers such as polysulfone, polyethersulfone, polyamide, polyester, cellulose acetate, cellulose nitrate, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyphenylene sulfide, and polyphenylene sulfide sulfone are preferable. Furthermore, among these materials, it is particularly preferable to use polysulfone or polyethersulfone which has high chemical stability, mechanical strength and thermal stability and is easy to mold.
(1−2)分離機能層
本発明の複合半透膜における分離機能層の厚みは5nm以上500nm以下の範囲内にあると好ましい。下限としてはより好ましくは10nmである。上限としてより好ましくは200nmである。薄膜化した分離機能層は透水性を向上させることができる。
(1-2) Separation Functional Layer The thickness of the separation functional layer in the composite semipermeable membrane of the present invention is preferably in the range of 5 nm to 500 nm. The lower limit is more preferably 10 nm. More preferably, the upper limit is 200 nm. The separation functional layer having a reduced thickness can improve water permeability.
分離機能層は、化合物(A)の加水分解性基の縮合および、化合物(A)と化合物(B)または化合物(C)の少なくとも一方との重合により形成される重合物を含有する。化合物(B)または(C)は、分離機能層に、重合物としてではなく、重合していない化合物として含まれてもよい。つまり、化合物(B)または化合物(C)は、重合性基を持たない化合物であってもよく、重合性基を持たない(B)または(C)が重合していない化合物として分離機能層に含有されていてもよい。 The separation functional layer contains a polymer formed by condensation of the hydrolyzable group of the compound (A) and polymerization of the compound (A) and at least one of the compound (B) or the compound (C). The compound (B) or (C) may be contained in the separation functional layer not as a polymer but as a non-polymerized compound. That is, the compound (B) or the compound (C) may be a compound having no polymerizable group, and the compound (B) or (C) having no polymerizable group is not polymerized in the separation functional layer. It may be contained.
化合物(A)はケイ素原子と、前記ケイ素原子に直接結合したエチレン性不飽和基を有する反応性基と、前記ケイ素原子に直接結合した加水分解性基と、を有するケイ素化合物である。化合物(B)は、1個以上の酸性基を有し、かつ前記化合物(A)以外の化合物である。化合物(B)はさらにエチレン性不飽和基を1個以上有していてもよい。化合物(C)は、1個以上の塩基性基を有すると共に、前記化合物(A)以外の化合物であって、かつ前記化合物(B)以外の化合物である。化合物(C)は、さらにエチレン性不飽和基を1個以上有していてもよい。 The compound (A) is a silicon compound having a silicon atom, a reactive group having an ethylenically unsaturated group directly bonded to the silicon atom, and a hydrolyzable group directly bonded to the silicon atom. The compound (B) is a compound having one or more acidic groups and other than the compound (A). Compound (B) may further have one or more ethylenically unsaturated groups. The compound (C) has one or more basic groups, is a compound other than the compound (A), and is a compound other than the compound (B). Compound (C) may further have one or more ethylenically unsaturated groups.
上述のとおり、分離機能層内では、化合物(B)と化合物(C)とが共存する。分離機能層において、化合物(B)および(C)は、酸性基もしくは塩基性基に由来する高い親水性を有しており、単独で用いたときには高い親水性に起因して凝集構造を形成する。これら化合物(B)および(C)を共存させると、酸性基および塩基性基は互いに中和し、有機物同士の塩を形成することで酸性基および塩基性基は互いにキャッピングされ、親水性が低下する。これにより、高い親水性に由来していた凝集構造の形成が抑制される。
化合物(B)または化合物(C)が有機物と無機物との塩である場合、塩の組み換えが起こることで有機物同士の塩が形成され、同様に凝集構造が抑制される。
凝集構造部位は細孔となるので、凝集構造の形成を抑制することにより、分離機能層を緻密化できる。この緻密化により、従来のシロキサン化合物含有複合半透膜よりも高い中性分子の除去性能が実現される。
As described above, the compound (B) and the compound (C) coexist in the separation functional layer. In the separation functional layer, the compounds (B) and (C) have a high hydrophilicity derived from an acidic group or a basic group, and form an aggregated structure due to the high hydrophilicity when used alone. . When these compounds (B) and (C) coexist, the acidic group and the basic group are neutralized from each other, and the acidic group and the basic group are capped with each other by forming a salt between organic substances, thereby reducing the hydrophilicity. To do. Thereby, formation of the aggregate structure which originated in high hydrophilicity is suppressed.
When the compound (B) or the compound (C) is a salt of an organic substance and an inorganic substance, salt recombination occurs to form a salt between the organic substances, and the aggregation structure is similarly suppressed.
Since the aggregation structure site becomes pores, the separation functional layer can be densified by suppressing the formation of the aggregation structure. This densification realizes higher neutral molecule removal performance than conventional siloxane compound-containing composite semipermeable membranes.
溶液中から除去が望まれる中性分子として、残留農薬や医薬品が上げられる。残留農薬や医薬品は微量でも生体への影響が大きいので、中性分子に対して高い除去性能を有する膜は、水処理に好適に用いられる。 Residual agricultural chemicals and pharmaceuticals are examples of neutral molecules that are desired to be removed from the solution. Residual pesticides and pharmaceuticals have a large effect on the living body even in trace amounts, and therefore, a membrane having a high removal performance with respect to neutral molecules is suitably used for water treatment.
また、分離機能層が化合物(B)および化合物(C)を含有することで、化合物(B)の酸性基および化合物(C)の塩基性基によって適度な透水性が実現される。 Moreover, moderate water permeability is implement | achieved by the acidic group of a compound (B), and the basic group of a compound (C) because a isolation | separation functional layer contains a compound (B) and a compound (C).
まず、エチレン性不飽和基を有する反応性基と加水分解性基とがケイ素原子に結合した化合物(A)について説明する。 First, the compound (A) in which a reactive group having an ethylenically unsaturated group and a hydrolyzable group are bonded to a silicon atom will be described.
エチレン性不飽和基を有する反応性基はケイ素原子に直接結合している。このような反応性基としては、ビニル基、アリル基、メタクリルオキシエチル基、メタクリルオキシプロピル基、アクリルオキシエチル基、アクリルオキシプロピル基、スチリル基が例示される。重合性の観点から、メタクリルオキシプロピル基、アクリルオキシプロピル基、スチリル基が好ましい。 The reactive group having an ethylenically unsaturated group is directly bonded to the silicon atom. Examples of such reactive groups include vinyl groups, allyl groups, methacryloxyethyl groups, methacryloxypropyl groups, acryloxyethyl groups, acryloxypropyl groups, and styryl groups. From the viewpoint of polymerizability, a methacryloxypropyl group, an acryloxypropyl group, and a styryl group are preferable.
加水分解性基としては、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、カルボキシ基、ケトオキシム基、アミノヒドロキシ基、ハロゲン原子およびイソシアネート基が例示される。アルコキシ基としては、炭素数1以上10以下のものが好ましく、さらに好ましくは炭素数1または2のものである。アルケニルオキシ基としては炭素数2以上10以下のものが好ましく、さらには炭素数2以上4以下、さらには3のものが好ましい。カルボキシ基としては、炭素数2以上10以下のものが好ましく、さらには炭素数2のもの、すなわちアセトキシ基が好ましい。ケトオキシム基としては、メチルエチルケトオキシム基、ジメチルケトオキシム基、ジエチルケトオキシム基が例示される。アミノヒドロキシ基は、酸素を介してアミノ基が酸素原子を介してケイ素原子に結合しているものである。このようなものとしては、ジメチルアミノヒドロキシ基、ジエチルアミノヒドロキシ基、メチルエチルアミノヒドロキシ基が例示される。ハロゲン原子としては、塩素原子が好ましく採用される。 Examples of the hydrolyzable group include an alkoxy group, an alkenyloxy group, a carboxy group, a ketoxime group, an aminohydroxy group, a halogen atom and an isocyanate group. As an alkoxy group, a C1-C10 thing is preferable, More preferably, it is a C1-C2 thing. The alkenyloxy group preferably has 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms, and further preferably 3 carbon atoms. As the carboxy group, those having 2 to 10 carbon atoms are preferable, and those having 2 carbon atoms, that is, an acetoxy group is preferable. Examples of the ketoxime group include a methyl ethyl ketoxime group, a dimethyl ketoxime group, and a diethyl ketoxime group. The aminohydroxy group is one in which an amino group is bonded to a silicon atom via an oxygen atom via oxygen. Examples of such include dimethylaminohydroxy group, diethylaminohydroxy group, and methylethylaminohydroxy group. As the halogen atom, a chlorine atom is preferably employed.
分離機能層の形成にあたっては、上記加水分解性基の一部が加水分解し、シラノール構造をとっている化合物も使用できる。 In forming the separation functional layer, a compound in which a part of the hydrolyzable group is hydrolyzed to have a silanol structure can be used.
化合物(A)としては下記一般式(b):
Si(R1)m(R22)n(R33)4−m−n ・・・(a)
(R1はエチレン性不飽和基を含む反応性基を表す。R2はアルコキシ基、アルケニルオキシ基、カルボキシ基、ケトオキシム基、イソシアネート基およびハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも1種の基を表す。R3は水素およびアルキル基の少なくとも一方を表す。m、nは整数であり、m+n≦4、m≧1、およびn≧1を満たす。mが2以上である場合、R1は互いに同一であっても異なっていてもよく、nが2以上である場合、R2は互いに同一であっても異なっていてもよく,(4−m―n)が2以上である場合、R3は互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるものであることが好ましい。
As the compound (A), the following general formula (b):
Si (R1) m (R2 2 ) n (R3 3 ) 4-mn (a)
(R1 represents a reactive group containing an ethylenically unsaturated group. R2 represents at least one group selected from the group consisting of an alkoxy group, an alkenyloxy group, a carboxy group, a ketoxime group, an isocyanate group, and a halogen atom. R3 represents at least one of hydrogen and an alkyl group, m and n are integers, and satisfy m + n ≦ 4, m ≧ 1, and n ≧ 1, and when m is 2 or more, R1 is the same as each other And when n is 2 or more, R2 may be the same or different from each other. When (4-mn) is 2 or more, R3 is the same as each other. Or different.)
It is preferable that it is represented by these.
R1はエチレン性不飽和基を含む反応性基であるが、上で説明したとおりである。R2は加水分解性基であるが、これは上で説明したとおりである。R3となるアルキル基の炭素数としては1以上10以下のものが好ましく、さらに1または2のものが好ましい。 R1 is a reactive group containing an ethylenically unsaturated group, as described above. R2 is a hydrolyzable group, which is as described above. The number of carbon atoms of the alkyl group to be R3 is preferably 1 or more and 10 or less, and more preferably 1 or 2.
加水分解性基としては、分離機能層の形成にあたって、反応液が製膜に適した粘度とポットライフを有することからアルコキシ基が好ましく用いられる。 As the hydrolyzable group, an alkoxy group is preferably used in forming the separation functional layer because the reaction solution has a viscosity and pot life suitable for film formation.
このような化合物(A)としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、スチリルトリメトキシシラン、スチリルトリエトキシシラン、スチリルエチルトリメトキシシラン、スチリルエチルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、アクリロキシメチルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、(アクリロキシメチル)フェネチルトリメトキシシランが例示される。 Such compounds (A) include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, styryltrimethoxysilane, styryltriethoxysilane, styrylethyltrimethoxysilane, styrylethyltriethoxy. Silane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropyltriethoxysilane, acryloxymethyltrimethoxysilane, acryloxypropyltrimethoxysilane, (acryloxymethyl) An example is phenethyltrimethoxysilane.
化合物(A)の他、エチレン性不飽和基を有する反応性基を有しないが、加水分解性基を有する化合物を併せて使用することもできる。このような化合物は、下記一般式(c):
Si(R4)a(R5)4−a ・・・一般式(c)
(R4はアルコキシ基、アルケニルオキシ基、カルボキシ基、ケトオキシム基、ハロゲン原子およびイソシアネート基からなる群より選択される少なくとも1種の基を表す。R5は水素原子およびアルキル基の少なくとも一方を表す。aは1≦a≦4を満たす整数である。aが2以上である場合、R4は互いに同一であっても異なっていてもよく(4−a)が2以上である場合、R5は互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表すことができ、このようなケイ素化合物としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチレンビストリメトキシシラン、メチレンビストリエトキシシラン、エチレンビストリメトキシシラン、エチレンビストリエトキシシラン、フェニルビストリメトキシシラン、フェニルビストリエトキシシランが例示される。
In addition to the compound (A), a reactive group having an ethylenically unsaturated group is not included, but a compound having a hydrolyzable group can also be used. Such compounds have the following general formula (c):
Si (R4) a (R5) 4-a ... General formula (c)
(R4 represents at least one group selected from the group consisting of an alkoxy group, an alkenyloxy group, a carboxy group, a ketoxime group, a halogen atom and an isocyanate group. R5 represents at least one of a hydrogen atom and an alkyl group. Is an integer satisfying 1 ≦ a ≦ 4, when a is 2 or more, R4 may be the same or different from each other, and when (4-a) is 2 or more, R5 is the same as each other. It may or may not be.)
Examples of such silicon compounds include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methylenebistrimethoxysilane, methylenebistriethoxysilane, ethylenebistrimethoxysilane, and ethylenebistriethoxy. Examples include silane, phenylbistrimethoxysilane, and phenylbistriethoxysilane.
次に、酸性基を有しており、エチレン性不飽和基を有する反応性基を有していても良い化合物(B)について説明する。
化合物(B)は複合半透膜を水溶液の分離などに用いたときに水の選択的透過性を高め、塩の阻止率を上げるために、酸性基を有するアルカリ可溶性の化合物である。化合物(B)は有機化合物であることが好ましい。化合物(B)は、カルボキシル基、スルホン酸基、およびホスホン酸基のうちから選ばれる少なくとも1種の酸性基を有することが好ましい。つまり、化合物(B)として、好ましくは、カルボン酸、ホスホン酸、リン酸およびスルホン酸が挙げられる。化合物(B)は、酸、エステル化合物、および金属塩のいずれの状態で存在してもよい。これらの化合物(B)は、2つ以上の酸性基を含有し得るが、中でも1個〜2個の酸性基を含有する化合物が好ましい。
Next, the compound (B) which has an acidic group and may have a reactive group having an ethylenically unsaturated group will be described.
The compound (B) is an alkali-soluble compound having an acidic group in order to increase the selective permeability of water and increase the salt rejection when the composite semipermeable membrane is used for separation of an aqueous solution. The compound (B) is preferably an organic compound. The compound (B) preferably has at least one acidic group selected from a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphonic acid group. That is, the compound (B) preferably includes carboxylic acid, phosphonic acid, phosphoric acid and sulfonic acid. Compound (B) may exist in any state of an acid, an ester compound, and a metal salt. These compounds (B) may contain two or more acidic groups, and among them, compounds containing 1 to 2 acidic groups are preferable.
さらに、化合物(B)は付加重合性を有するエチレン性不飽和基を有していてもよい。エチレン性不飽和基を有する化合物としてはエチレン、プロピレン、メタクリル酸、アクリル酸、スチレンおよびこれらの誘導体が例示される。 Furthermore, the compound (B) may have an ethylenically unsaturated group having addition polymerizability. Examples of the compound having an ethylenically unsaturated group include ethylene, propylene, methacrylic acid, acrylic acid, styrene, and derivatives thereof.
上記の化合物(B)の中でカルボン酸基を有する化合物としては、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸、4−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメリット酸および対応する無水物、10−メタクリロイルオキシデシルマロン酸、N−(2−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシプロピル)−N−フェニルグリシン、4−ビニル安息香酸、ギ酸、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、2−メチルプロパン酸、2,2−ジメチルプロパン酸、2−メチルブタン酸、3−メチルブタン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ヒドロキシ安息香酸、ベンゼンカルボン酸、フタル酸、3−フェニルアクリル酸、プロパン二酸、ブタン二酸、ピルビン酸およびこれらの塩が例示される。 Among the above compounds (B), as the compound having a carboxylic acid group, maleic acid, maleic anhydride, acrylic acid, methacrylic acid, 2- (hydroxymethyl) acrylic acid, 4- (meth) acryloyloxyethyl trimellit Acid and corresponding anhydride, 10-methacryloyloxydecylmalonic acid, N- (2-hydroxy-3-methacryloyloxypropyl) -N-phenylglycine, 4-vinylbenzoic acid, formic acid, acetic acid, propanoic acid, butanoic acid, Pentanoic acid, hexanoic acid, 2-methylpropanoic acid, 2,2-dimethylpropanoic acid, 2-methylbutanoic acid, 3-methylbutanoic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, hydroxybenzoic acid, benzenecarboxylic acid, phthalic acid, 3-phenylacrylic acid, propanedioic acid, butanedioic acid, pyruvic acid and the like These salts are exemplified.
上記の化合物(B)の中でホスホン酸基を有する化合物としては、ビニルホスホン酸、4−ビニルフェニルホスホン酸、4−ビニルベンジルホスホン酸、2−メタクリロイルオキシエチルホスホン酸、2−メタクリルアミドエチルホスホン酸、4−メタクリルアミド−4−メチル−フェニル−ホスホン酸、2−[4−(ジヒドロキシホスホリル)−2−オキサ−ブチル]−アクリル酸および2−[2−ジヒドロキシホスホリル)−エトキシメチル]−アクリル酸−2,4,6−トリメチル−フェニルエステル、メチルホスホン酸、エチルホスホン酸、プロピルホスホン酸、ブチルホスホン酸、デシルホスホン酸ホスホン酸、1−メチルエチルホスホン酸、1−メチルプロピルホスホン酸、2−メチルプロピルホスホン酸、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸、フェニルホスホン酸、ベンジルホスホン酸、4−メトキシフェニルホスホン酸、メチレンジホスホン酸、1,2−エチレンジホスホン酸、1,8−オクタンジホスホン酸、およびこれらの塩が例示される。 Among the compounds (B), the compounds having a phosphonic acid group include vinylphosphonic acid, 4-vinylphenylphosphonic acid, 4-vinylbenzylphosphonic acid, 2-methacryloyloxyethylphosphonic acid, 2-methacrylamidoethylphosphonic. Acid, 4-methacrylamide-4-methyl-phenyl-phosphonic acid, 2- [4- (dihydroxyphosphoryl) -2-oxa-butyl] -acrylic acid and 2- [2-dihydroxyphosphoryl) -ethoxymethyl] -acrylic Acid-2,4,6-trimethyl-phenyl ester, methylphosphonic acid, ethylphosphonic acid, propylphosphonic acid, butylphosphonic acid, decylphosphonic acid phosphonic acid, 1-methylethylphosphonic acid, 1-methylpropylphosphonic acid, 2- Methylpropylphosphonic acid, 1-hydroxyethane -1,1-diphosphonic acid, phenylphosphonic acid, benzylphosphonic acid, 4-methoxyphenylphosphonic acid, methylenediphosphonic acid, 1,2-ethylenediphosphonic acid, 1,8-octanediphosphonic acid, and salts thereof Is exemplified.
上記の化合物(B)の中でリン酸エステルを有する化合物としては、2−メタクリロイルオキシプロピル一水素リン酸および2−メタクリロイルオキシプロピル二水素リン酸、2−メタクリロイルオキシエチル一水素リン酸および2−メタクリロイルオキシエチル二水素リン酸、2−メタクリロイルオキシエチル−フェニル−水素リン酸、10−メタクリロイルオキシデシル−二水素リン酸、リン酸モノ−(1−アクリロイル−ピペリジン−4−イル)−エステル、6−(メタクリルアミド)ヘキシル二水素ホスフェート、リン酸メチル、リン酸エチル、リン酸プロピル、リン酸ブチル、リン酸デシル、フェニルリン酸、リン酸1−ナフチル、リン酸2−ナフチル、リン酸ジメチル、リン酸エチルメチル
およびこれらの塩が例示される。
Among the compounds having a phosphate ester among the above compounds (B), 2-methacryloyloxypropyl monohydrogen phosphate, 2-methacryloyloxypropyl dihydrogen phosphate, 2-methacryloyloxyethyl monohydrogen phosphate and 2- Methacryloyloxyethyl dihydrogen phosphate, 2-methacryloyloxyethyl-phenyl-hydrogen phosphate, 10-methacryloyloxydecyl-dihydrogen phosphate, mono- (1-acryloyl-piperidin-4-yl) phosphate, 6 -(Methacrylamide) hexyl dihydrogen phosphate, methyl phosphate, ethyl phosphate, propyl phosphate, butyl phosphate, decyl phosphate, phenyl phosphate, 1-naphthyl phosphate, 2-naphthyl phosphate, dimethyl phosphate, Examples include ethyl methyl phosphate and salts thereof.
上記の化合物(B)の中でスルホン酸基を有する化合物としては、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、3−(アクリロイルオキシ)プロパン−1−スルホン酸、3−(メタクリロイルオキシ)プロパン−1−スルホン酸、4‐メタクリルアミドベンゼンスルホン酸、1,3−ブタジエン−1−スルホン酸、2−メチル−1,3−ブタジエン−1−スルホン酸、4−ビニルフェニルスルホン酸、3−(メタクリルアミド)プロピルスルホン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、1−プロパンスルホン酸、2−プロパンスルホン酸、デカンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、1−ナフタレンスルホン酸、2−ナフタレンスルホン酸、4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、4−ヒドロキシ−1−ナフタレンスルホン酸、5−ヒドロキシ−1−ナフタレンスルホン酸、1,2−エタンジスルホン酸、1,3−プロパンジスルホン酸、1,8−オクタンジスルホン酸およびこれらの塩が例示される。 Among the above compounds (B), examples of the compound having a sulfonic acid group include vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, 3- (acryloyloxy) propane-1-sulfonic acid, and 3- (methacryloyloxy) propane-1-sulfone. Acid, 4-methacrylamidobenzenesulfonic acid, 1,3-butadiene-1-sulfonic acid, 2-methyl-1,3-butadiene-1-sulfonic acid, 4-vinylphenylsulfonic acid, 3- (methacrylamide) propyl Sulfonic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, 1-propanesulfonic acid, 2-propanesulfonic acid, decanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, 1-naphthalenesulfonic acid, 2-naphthalenesulfonic acid, 4-hydroxybenzenesulfonic acid, p-Toluenesulfonic acid, 4-hydroxy-1-naphthalene Phosphate, 5-hydroxy-1-naphthalenesulfonic acid, 1,2-ethanedisulfonic acid, 1,3-propane disulfonic acid, 1,8-octane dicarboxylic acid and salts thereof are exemplified.
次に、塩基性基を有しており、エチレン性不飽和基を有する反応性基を有していても良い化合物(C)について説明する。
化合物(C)は、複合半透膜を水溶液の分離などに用いたときに水の選択的透過性を高め、塩の阻止率を上げるために、塩基性基を有する酸可溶性の化合物である。化合物(C)は有機化合物であることが好ましい。ここでいう塩基性基とは、水中における塩基解離定数(pKb)がその共役酸の酸解離定数(pKa)よりも小さい官能基を指す。好ましい塩基性基の構造としては、例えば、第一級アミノ基、第二級アミノ基、第三級アミノ基、第四級アンモニウム基、及び複素環基である。これらの化合物(C)は、2つ以上の塩基性基を含有し得るが、中でも1個〜2個の塩基性基を含有する化合物が好ましい。
Next, the compound (C) which has a basic group and may have a reactive group having an ethylenically unsaturated group will be described.
The compound (C) is an acid-soluble compound having a basic group in order to increase the selective permeability of water and increase the salt rejection when the composite semipermeable membrane is used for separation of an aqueous solution or the like. The compound (C) is preferably an organic compound. The basic group here means a functional group having a base dissociation constant (pKb) in water smaller than the acid dissociation constant (pKa) of the conjugate acid. Preferable basic group structures include, for example, a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and a heterocyclic group. These compounds (C) may contain two or more basic groups, and among them, compounds containing 1 to 2 basic groups are preferred.
さらに、化合物(C)は付加重合性を有するエチレン性不飽和基を有していてもよい。エチレン性不飽和基を有する化合物としてはエチレン、プロピレン、メタアクリル酸、アクリル酸、スチレンおよびこれらの誘導体が例示される。 Furthermore, the compound (C) may have an ethylenically unsaturated group having addition polymerizability. Examples of the compound having an ethylenically unsaturated group include ethylene, propylene, methacrylic acid, acrylic acid, styrene, and derivatives thereof.
上記の塩基性基およびエチレン性不飽和基をそれぞれ1個以上有する化合物としては、アリルアミン、N−メチルアリルアミン、4−アミノスチレン、N,N−ジメチルアリルアミン、4−ビニルベンジルアミンなどの下記一般式(1)で表されるアミン化合物、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノメチルメタクリレート、ジメチルアミノメチルアクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート、ジメチルアミノブチルメタクリレート、ジメチルアミノブチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノプロピルメタクリレート、ジエチルアミノプロピルアクリレート、ジエチルアミノブチルメタクリレート、ジエチルアミノブチルアクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシ(メタ)アクリルアミド、1−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、3−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、1−ビニルイミダゾール、2−ビニルイミダゾール、4−ビニルイミダゾール、5−ビニルイミダゾール、ビニルピロリドン、2−ビニルオキサゾール、2−ビニル−2−オキサゾリン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン、イソプロピルアミン、イソブチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジラウリルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−2−エチルヘキシルアミン、N−メチルブチルアミン、N−エチルブチルアミン、N−エチルヘキシルアミン、N−エチルラウリルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリラウリルアミン、トリイソプロピルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−2−エチルヘキシルアミン、N,N−ジメチルラウリルアミン、シクロヘキシルアミン、2−メチルシクロヘキシルアミン、アニリン、ベンジルアミン、4−メチルベンジルアミン、N,N−ジシクロヘキシルアミン、N,N−ジ−2−メチルシクロヘキシルアミン、ジベンジルアミン、N,N−ジ−4−メチルベンジルアミン、N−シクロヘキシル−2−エチルヘキシルアミン、N−シクロヘキシルベンジルアミン、N−ステアリルベンジルアミン、トリベンジルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、プロパノールアミン、イソプロパノールアミン、ブタノールアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N−プロピルエタノールアミン、N−イソプロピルエタノールアミン、N−ブチルエタノールアミン、N−シクロヘキシル−N−メチルアミノエタノール、N−ベンジル−N−プロピルアミノエタノール、N−ヒドロキシエチルピロリジン、N−ヒドロキシエチルピペラジン、N−ヒドロキシエチルモルホリン、エチレンジアミン、N−メチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,3−プロパンジアミン、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N−シクロヘキシル−1,3−プロパンジアミン、N−デシル−1,3−プロパンジアミン、N−イソトリデシル−1,3−プロパンジアミン、N,N’−ジメチルピペラジン、N−メトキシフェニルピペラジン、N−メチルピペリジン、N−エチルピペリジン、
ピリジン、1−メチルピリジン、2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、4−メチルピリジン、1−エチルピリジン、1−デシルピリジン、
イミダゾール、1−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、5−メチルイミダゾール1−エチルイミダゾール、1−デシルイミダゾール、1−プロピルイミダゾール、1−イソプロピルイミダゾール、
1−オキサゾリン、2−メチルオキサゾ−ル、2−メチル−2−オキサゾリン、2−エチル−2−オキサゾリン、2−プロピル−2−オキサゾリン、2−イソプロピル−2−オキサゾリン、4,5−ジヒドロ−2−フェニルオキサゾール、4,4−ジメチル−2−オキサゾリン、2,4,4−トリメチル−2−オキサゾリン、2,4,5−トリメチルオキサゾール、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)、1,3−ビス(4,5−ジヒドロ−2−オキサゾリル)ベンゼン
およびこれらの塩、
および、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムクロリド、
トリエチルメチルアンモニウムクロリド、トリメチルエチルアンモニウムクロリド、ジメチルジエチルアンモニウムクロリド、2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、3−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド
、N,N−ジメチルピロリジニウムクロリド、N,N−ジメチルピペリジニウムクロリド、N,N−ジメチルモルホリニウムクロリド、
1,3−ジメチルイミダゾリウムクロリド、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウムクロリド
N−メチルピリジニウムクロリド、N−エチルピリジニウムクロリド、N−プロピルピリジニウムクロリド、N−ブチルピリジニウムクロリド、
が例示される。
Examples of the compound having at least one basic group and at least one ethylenically unsaturated group include the following general formulas such as allylamine, N-methylallylamine, 4-aminostyrene, N, N-dimethylallylamine, and 4-vinylbenzylamine. The amine compound represented by (1), dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminomethyl methacrylate, dimethylaminomethyl acrylate, dimethylaminopropyl methacrylate, dimethylaminopropyl acrylate, dimethylaminobutyl methacrylate, dimethylaminobutyl acrylate, Diethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl acrylate, diethylaminopropyl methacrylate, diethylaminopropyl acrylate, di Tilaminobutyl methacrylate, diethylaminobutyl acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylamide, diethylaminoethyl (meth) acrylamide, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, N-hydroxy (meth) acrylamide, 1-vinylpyridine, 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 1-vinylimidazole, 2-vinylimidazole, 4-vinylimidazole, 5-vinylimidazole, vinylpyrrolidone, 2-vinyloxazole, 2-vinyl-2-oxazoline, methylamine, ethylamine , Propylamine, butylamine, laurylamine, isopropylamine, isobutylamine, 2-ethylhexylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropyl Amine, dibutylamine, dilaurylamine, diisopropylamine, diisobutylamine, di-2-ethylhexylamine, N-methylbutylamine, N-ethylbutylamine, N-ethylhexylamine, N-ethyllaurylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine , Tributylamine, trilaurylamine, triisopropylamine, triisobutylamine, tri-2-ethylhexylamine, N, N-dimethyllaurylamine, cyclohexylamine, 2-methylcyclohexylamine, aniline, benzylamine, 4-methylbenzylamine N, N-dicyclohexylamine, N, N-di-2-methylcyclohexylamine, dibenzylamine, N, N-di-4-methylbenzylamine, N-cyclo Hexyl-2-ethylhexylamine, N-cyclohexylbenzylamine, N-stearylbenzylamine, tribenzylamine, ethanolamine, diethanolamine, propanolamine, isopropanolamine, butanolamine, triethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N -Methylethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethylethanolamine, N-propylethanolamine, N-isopropylethanolamine, N-butylethanolamine, N-cyclohexyl-N-methylaminoethanol, N-benzyl-N- Propylaminoethanol, N-hydroxyethylpyrrolidine, N-hydroxyethylpiperazine, N-hydroxyethylmorpholine, ethylenediamine, N-methyl Ruethylenediamine, N, N′-dimethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,3-propanediamine, N, N-dimethyl-1,3-propane Diamine, N-cyclohexyl-1,3-propanediamine, N-decyl-1,3-propanediamine, N-isotridecyl-1,3-propanediamine, N, N′-dimethylpiperazine, N-methoxyphenylpiperazine, N -Methylpiperidine, N-ethylpiperidine,
Pyridine, 1-methylpyridine, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, 1-ethylpyridine, 1-decylpyridine,
Imidazole, 1-methylimidazole, 2-methylimidazole, 4-methylimidazole, 5-methylimidazole 1-ethylimidazole, 1-decylimidazole, 1-propylimidazole, 1-isopropylimidazole,
1-oxazoline, 2-methyloxazole, 2-methyl-2-oxazoline, 2-ethyl-2-oxazoline, 2-propyl-2-oxazoline, 2-isopropyl-2-oxazoline, 4,5-dihydro-2- Phenyloxazole, 4,4-dimethyl-2-oxazoline, 2,4,4-trimethyl-2-oxazoline, 2,4,5-trimethyloxazole, 2,2′-bis (2-oxazoline), 1,3- Bis (4,5-dihydro-2-oxazolyl) benzene and salts thereof,
And tetraethylammonium chloride, tetramethylammonium chloride, tetrapropylammonium chloride, tetrabutylammonium chloride,
Triethylmethylammonium chloride, trimethylethylammonium chloride, dimethyldiethylammonium chloride, 2-hydroxyethyltrimethylammonium chloride, 3-hydroxypropyltrimethylammonium chloride, N, N-dimethylpyrrolidinium chloride, N, N-dimethylpiperidinium chloride N, N-dimethylmorpholinium chloride,
1,3-dimethylimidazolium chloride, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolium chloride N-methylpyridinium chloride, N-ethylpyridinium chloride, N-propylpyridinium chloride, N-butylpyridinium chloride,
Is exemplified.
本発明の複合半透膜では、分離機能層を形成するために、(A)のケイ素化合物以外に、一個以上酸性基を有している(A)以外の化合物(B)、および、塩基性基を有している(A)および(B)以外の化合物(C)が使用される。加水分解性基を縮合することに加えて、エチレン性不飽和基を有する化合物の重合によって、これら化合物を高分子量化することが必要である。 In the composite semipermeable membrane of the present invention, in order to form a separation functional layer, in addition to the silicon compound of (A), the compound (B) other than (A) having one or more acidic groups, and basic A compound (C) other than (A) and (B) having a group is used. In addition to condensing hydrolyzable groups, it is necessary to increase the molecular weight of these compounds by polymerizing compounds having ethylenically unsaturated groups.
(A)のケイ素化合物を単独で縮合させた場合、ケイ素原子に架橋鎖の結合が集中し、ケイ素原子周辺とケイ素原子から離れた部分との密度差が大きくなるため、分離機能層中の孔径が不均一となる傾向がある。一方、(A)のケイ素化合物自身の高分子量化および架橋に加え、化合物(A)と化合物(B)または(C)のうち少なくとも一方を共重合させることで、加水分解性基の縮合による架橋点とエチレン性不飽和基の重合による架橋点が適度に分散される。このように適度に架橋点を分散させることで、均一な孔径を有する分離機能層が構成され、透水性能と除去性能のバランスが取れた複合半透膜を得ることができる。この際、エチレン性不飽和基を有する化合物は、低分子量だと複合半透膜使用時に溶出し膜性能低下を引き起こす可能性があるため、高分子量化していることが必要である。
つまり、分離機能層は、化合物(A)と化合物(B)または(C)の少なくとも一方との重合物を含有し、化合物(A)の官能基を介した縮合反応により架橋した重合物を含有する。
When the silicon compound of (A) is condensed alone, the bond of the crosslinking chain concentrates on the silicon atom, and the density difference between the silicon atom periphery and the part away from the silicon atom increases, so the pore size in the separation functional layer Tends to be non-uniform. On the other hand, in addition to the high molecular weight and crosslinking of the silicon compound itself of (A), at least one of the compound (A) and the compound (B) or (C) is copolymerized to crosslink by condensation of hydrolyzable groups. The points and the crosslinking points due to the polymerization of the ethylenically unsaturated groups are moderately dispersed. By appropriately dispersing the crosslinking points in this manner, a separation functional layer having a uniform pore diameter is formed, and a composite semipermeable membrane having a balance between water permeability and removal performance can be obtained. At this time, since the compound having an ethylenically unsaturated group has a low molecular weight, it may be eluted when the composite semipermeable membrane is used and may cause a decrease in membrane performance.
That is, the separation functional layer contains a polymer of the compound (A) and at least one of the compound (B) or (C), and contains a polymer crosslinked by a condensation reaction via the functional group of the compound (A). To do.
そして、本発明では、化合物(B)と化合物(C)を共存させることが重要である。化合物(B)および(C)は、酸性基もしくは塩基性基に由来する高い親水性を有しており、単独で用いたときには高い親水性に起因して凝集構造を形成している。(B)および(C)を共存させると、酸性基および塩基性基は互いに中和し、有機物同士の塩を形成することで酸性基および塩基性基は互いにキャッピングされ、親水性が低下する。これにより、高い親水性に由来していた凝集構造の形成が抑制される。化合物(B)もしくは化合物(C)が無機物との塩である場合、塩の組み換えが起こることで有機物同士の塩が形成され、同様に凝集構造が抑制される。 In the present invention, it is important that the compound (B) and the compound (C) coexist. Compounds (B) and (C) have a high hydrophilicity derived from an acidic group or a basic group, and when used alone, form an aggregate structure due to the high hydrophilicity. When (B) and (C) are allowed to coexist, the acidic group and the basic group are neutralized with each other, and the acidic group and the basic group are capped with each other by forming a salt between organic substances, thereby reducing the hydrophilicity. Thereby, formation of the aggregate structure which originated in high hydrophilicity is suppressed. When compound (B) or compound (C) is a salt with an inorganic substance, salt recombination occurs to form a salt between organic substances, and the aggregate structure is similarly suppressed.
(1−3)基材
複合半透膜の強度、寸法安定性等の観点から、複合半透膜本体は基材を有してもよい。基材としては、強度、凹凸形成能および流体透過性の点で繊維状基材を用いることが好ましい。
(1-3) Substrate From the viewpoints of the strength and dimensional stability of the composite semipermeable membrane, the composite semipermeable membrane main body may have a substrate. As the base material, it is preferable to use a fibrous base material in terms of strength, unevenness forming ability and fluid permeability.
基材としては、長繊維不織布及び短繊維不織布のいずれも好ましく用いることができる。特に、長繊維不織布は、優れた製膜性を有するので、高分子重合体の溶液を流延した際に、その溶液が過浸透により裏抜けすること、多孔性支持層が剥離すること、さらには基材の毛羽立ち等により膜が不均一化すること、及びピンホール等の欠点が生じることを抑制できる。また、基材が熱可塑性連続フィラメントより構成される長繊維不織布からなることにより、短繊維不織布と比べて、高分子溶液流延時に繊維の毛羽立ちによって起きる不均一化および膜欠点の発生を抑制することができる。さらに、複合半透膜は、連続製膜されるときに、製膜方向に対し張力がかけられるので、寸法安定性に優れる長繊維不織布を基材として用いることが好ましい。 As a base material, both a long fiber nonwoven fabric and a short fiber nonwoven fabric can be used preferably. In particular, since the long fiber nonwoven fabric has excellent film-forming properties, when the polymer solution is cast, the solution penetrates through the permeation, the porous support layer peels off, and Can suppress the film from becoming non-uniform due to fluffing of the substrate and the like, and the occurrence of defects such as pinholes. In addition, since the base material is made of a long-fiber non-woven fabric composed of thermoplastic continuous filaments, compared to short-fiber non-woven fabrics, it suppresses the occurrence of non-uniformity and film defects caused by fiber fluffing during casting of a polymer solution. be able to. Furthermore, since the composite semipermeable membrane is subjected to tension in the film forming direction when continuously formed, it is preferable to use a long fiber nonwoven fabric having excellent dimensional stability as a base material.
長繊維不織布は、成形性、強度の点で、微多孔性支持膜とは反対側の表層における繊維が、微多孔性支持膜側の表層の繊維よりも縦配向であることが好ましい。そのような構造によれば、強度を保つことで膜破れ等を防ぐ高い効果が実現される。複合半透膜にエンボス加工等によって凹凸を付与する場合に、基材が長繊維不織布であれば、微多孔性支持膜と基材とを含む積層体の成形性も向上し、複合半透膜表面の凹凸形状が安定するので好ましい。 In the long-fiber nonwoven fabric, in terms of moldability and strength, it is preferable that the fibers in the surface layer on the side opposite to the microporous support membrane have a longitudinal orientation than the fibers in the surface layer on the microporous support membrane side. According to such a structure, the high effect which prevents a film tear etc. is implement | achieved by maintaining intensity | strength. When unevenness is imparted to the composite semipermeable membrane by embossing or the like, if the base material is a long-fiber nonwoven fabric, the moldability of the laminate including the microporous support film and the base material is also improved, and the composite semipermeable membrane It is preferable because the uneven shape on the surface is stabilized.
より具体的には、長繊維不織布の、微多孔性支持膜とは反対側の表層における繊維配向度は、0°以上25°以下であることが好ましく、また、微多孔性支持膜の表層における繊維配向度との配向度差が10°以上90°以下であることが好ましい。 More specifically, the fiber orientation degree in the surface layer on the side opposite to the microporous support membrane of the long fiber nonwoven fabric is preferably 0 ° or more and 25 ° or less, and in the surface layer of the microporous support membrane. The orientation degree difference from the fiber orientation degree is preferably 10 ° or more and 90 ° or less.
複合半透膜の製造工程やエレメントの製造工程においては加熱する工程が含まれるが、加熱により多孔性支持層または分離機能層が収縮する現象が起きる。特に連続製膜において張力が付与されていない幅方向において、収縮は顕著である。収縮することにより、寸法安定性等に問題が生じるため、基材としては熱寸法変化率が小さいものが望まれる。不織布において多孔性支持層とは反対側の表層における繊維配向度と微多孔性支持膜の表層における繊維配向度との差が10°以上90°以下であると、熱による幅方向の変化を抑制することもできるので好ましい。 The manufacturing process of the composite semipermeable membrane and the manufacturing process of the element include a heating process, but a phenomenon occurs in which the porous support layer or the separation functional layer contracts due to the heating. In particular, the shrinkage is remarkable in the width direction where no tension is applied in continuous film formation. Since shrinkage causes problems in dimensional stability and the like, a substrate having a small rate of thermal dimensional change is desired. In the nonwoven fabric, if the difference between the fiber orientation degree on the surface layer opposite to the porous support layer and the fiber orientation degree on the surface layer of the microporous support film is 10 ° or more and 90 ° or less, the change in the width direction due to heat is suppressed. It is also preferable because it can be performed.
ここで、繊維配向度とは、微多孔性支持膜を構成する不織布基材の繊維の向きを示す指標である。具体的には、繊維配向度とは、製膜方向(Machine direction:つまり不織布の長手方向)と、不織布基材を構成する繊維の長手方向との間の角度の平均値である。つまり、繊維の長手方向が製膜方向と平行であれば、繊維配向度は0°である。また、繊維の長手方向が、製膜方向に直角であれば、すなわち不織布の幅方向に平行であれば、その繊維の配向度は90°である。従って、繊維配向度が0°に近いほど縦配向であり、90°に近いほど横配向であることを示す。 Here, the fiber orientation degree is an index indicating the fiber orientation of the nonwoven fabric substrate constituting the microporous support membrane. Specifically, the fiber orientation degree is an average value of angles between the film forming direction (machine direction: the longitudinal direction of the nonwoven fabric) and the longitudinal direction of the fibers constituting the nonwoven fabric substrate. That is, if the longitudinal direction of the fiber is parallel to the film forming direction, the fiber orientation degree is 0 °. If the longitudinal direction of the fiber is perpendicular to the film forming direction, that is, parallel to the width direction of the nonwoven fabric, the degree of orientation of the fiber is 90 °. Therefore, the fiber orientation degree is closer to 0 °, the longer is the vertical orientation, and the closer to 90 ° is the lateral orientation.
繊維配向度は以下のように測定される。まず、不織布からランダムに小片サンプル10個を採取する。次に、そのサンプルの表面を走査型電子顕微鏡で100〜1000倍で撮影する。撮影像の中で、各サンプルあたり10本の繊維を選び、不織布の長手方向(縦方向かつ製膜方向)を0°としたときの、繊維の長手方向の角度を測定する。また、不織布の長手方向は、多孔性支持層の製膜方向に一致する。こうして、1枚の不織布あたり計100本の繊維について、角度を測定する。こうして得られた100本の繊維の角度について平均値を算出する。得られた平均値の小数点以下第一位を四捨五入して得られる値が、繊維配向度である。 The degree of fiber orientation is measured as follows. First, 10 small piece samples are randomly collected from the nonwoven fabric. Next, the surface of the sample is photographed at 100 to 1000 times with a scanning electron microscope. In the photographed image, 10 fibers are selected for each sample, and the angle in the longitudinal direction of the fibers is measured when the longitudinal direction (longitudinal direction and film forming direction) of the nonwoven fabric is 0 °. The longitudinal direction of the nonwoven fabric coincides with the film forming direction of the porous support layer. Thus, the angle is measured for a total of 100 fibers per nonwoven fabric. An average value is calculated for the angles of the 100 fibers thus obtained. The value obtained by rounding off the first decimal place of the obtained average value is the fiber orientation degree.
[2.製造方法]
上述の複合半透膜は、微多孔性支持膜上に分離機能層を形成する工程を備える製造方法によって製造可能である。
[2. Production method]
The composite semipermeable membrane described above can be manufactured by a manufacturing method including a step of forming a separation functional layer on a microporous support membrane.
微多孔性支持膜上に分離機能層を形成する工程とは、微多孔性支持膜上で、エチレン性不飽和基を介して化合物(A)と化合物(B)および化合物(C)の少なくとも一方を重合する工程とは微多孔性支持膜上で、化合物(A)の加水分解性基を介した縮合を行う工程を含む。 The step of forming the separation functional layer on the microporous support membrane means that at least one of the compound (A), the compound (B) and the compound (C) via the ethylenically unsaturated group on the microporous support membrane. The step of polymerizing includes a step of performing condensation via a hydrolyzable group of compound (A) on the microporous support membrane.
重合を行う工程と縮合を行う工程は、どちらが先に行われてもよいし、並行して行われてもよい。 Either the step of performing polymerization or the step of performing condensation may be performed first or in parallel.
分離機能層を形成する工程は、具体的には、化合物(A)、(B)および(C)を含有する反応液を微多孔性支持膜に塗布するステップおよび溶媒を除去するステップをさらに備えてもよい。 Specifically, the step of forming the separation functional layer further includes a step of applying a reaction liquid containing the compounds (A), (B), and (C) to the microporous support membrane and a step of removing the solvent. May be.
以下に、分離機能層の製造工程をより具体的に説明する。
まず、化合物(A)、(B)および(C)を含有する反応液を微多孔性支持膜に接触させる。かかる反応液は、通常溶媒を含有している。かかる溶媒は微多孔性支持膜を破壊せず、化合物(A)、(B)および(C)、並びに必要に応じて添加される重合開始剤を溶解するものであれば特に限定されない。
本発明の製造方法において、(A)エチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物の含有量は、反応液に含有される固形分量100重量部に対し10重量部以上であることが好ましく、さらに好ましくは20重量部〜50重量部である。ここで、反応液に含有される固形分とは、反応液に含有される全成分のうち、溶媒や留去成分を除いた、本発明の製造方法によって得られた複合半透膜に最終的に分離機能層として含まれる成分のことを指す。(A)のケイ素化合物量が少ないと、架橋度が不足する傾向があるので、膜ろ過時に分離機能層が溶出し分離性能が低下するなどの不具合が発生するおそれがある。(A)の化合物の含有量がこれらの範囲にあるとき、得られる分離機能層は架橋度が高くなるため、分離機能層が溶出することなく安定に膜ろ過ができる。
Below, the manufacturing process of a separation functional layer is demonstrated more concretely.
First, the reaction solution containing the compounds (A), (B) and (C) is brought into contact with the microporous support membrane. Such a reaction solution usually contains a solvent. Such a solvent is not particularly limited as long as it does not destroy the microporous support membrane and dissolves the compounds (A), (B) and (C), and a polymerization initiator added as necessary.
In the production method of the present invention, (A) the content of the silicon compound in which the reactive group having an ethylenically unsaturated group and the hydrolyzable group are directly bonded to the silicon atom is 100 parts by weight of the solid content contained in the reaction solution. The amount is preferably 10 parts by weight or more, more preferably 20 parts by weight to 50 parts by weight. Here, the solid content contained in the reaction solution is the final content of the composite semipermeable membrane obtained by the production method of the present invention, excluding the solvent and the distilling component among all the components contained in the reaction solution. Refers to a component contained as a separation functional layer. When the amount of the silicon compound (A) is small, the degree of crosslinking tends to be insufficient, so that there is a possibility that problems such as elution of the separation functional layer during membrane filtration and deterioration of separation performance may occur. When the content of the compound (A) is in these ranges, the resulting separation functional layer has a high degree of crosslinking, and thus membrane filtration can be performed stably without the separation functional layer eluting.
(B)の酸性基を有し、エチレン性不飽和基を有していてもよい化合物の含有量は、反応液に含有される固形分量100重量部に対し90重量部以下であることが好ましく、さらに好ましくは5重量部〜80重量部である。
(C)の塩基性基を有し、エチレン性不飽和基を有していてもよい化合物の含有量は、反応液に含有される固形分量100重量部に対し90重量部以下であることが好ましく、さらに好ましくは5重量部〜80重量部である。
The content of the compound (B) having an acidic group and optionally having an ethylenically unsaturated group is preferably 90 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the solid content contained in the reaction solution. More preferably, it is 5 to 80 parts by weight.
The content of the compound (C) that has a basic group and may have an ethylenically unsaturated group is 90 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the solid content contained in the reaction solution. Preferably, it is 5 to 80 parts by weight.
次に、本発明の複合半透膜の製造方法における、分離機能層を多孔質支持膜上に形成する方法について説明する。 Next, a method for forming a separation functional layer on a porous support membrane in the method for producing a composite semipermeable membrane of the present invention will be described.
分離機能層を形成する方法として、例えば、化合物(A)、(B)および(C)とを含有する反応液を塗布する工程、溶媒を除去する工程、エチレン性不飽和基を重合させる工程、加水分解性基を縮合させる工程を備える方法が挙げられる。各工程は、この順に実行可能である。また、エチレン性不飽和基を重合させる工程において、加水分解性基が同時に縮合してもよい。 As a method for forming the separation functional layer, for example, a step of applying a reaction liquid containing compounds (A), (B) and (C), a step of removing the solvent, a step of polymerizing ethylenically unsaturated groups, A method comprising a step of condensing a hydrolyzable group can be mentioned. Each process can be executed in this order. In the step of polymerizing the ethylenically unsaturated group, the hydrolyzable group may condense at the same time.
まず、化合物(A)および(B)および(C)を含有する反応液を微多孔性支持膜に接触させる。かかる反応液は、通常溶媒を含有する溶液であるが、かかる溶媒は微多孔性支持膜を破壊せず、化合物(A)および(B)および(C)、および必要に応じて添加される重合開始剤を溶解するものであれば特に限定されない。この反応液には、ケイ素化合物(A)のモル数に対して1〜10倍モル量、好ましくは1〜5倍モル量の水を無機酸または有機酸と共に添加して、ケイ素化合物(A)の加水分解を促すことが好ましい。 First, the reaction liquid containing the compounds (A), (B) and (C) is brought into contact with the microporous support membrane. Such a reaction solution is usually a solution containing a solvent, but such a solvent does not destroy the microporous support membrane, and the compounds (A), (B) and (C), and a polymerization which is added as necessary. The initiator is not particularly limited as long as it dissolves the initiator. To this reaction liquid, water of 1 to 10 times mol amount, preferably 1 to 5 times mol amount of the silicon compound (A) is added together with an inorganic acid or an organic acid, and the silicon compound (A). It is preferable to promote hydrolysis.
反応液の溶媒としては、水、アルコール系有機溶媒、エーテル系有機溶媒、ケトン系有機溶媒および、これらを混ぜ合わせたものが好ましい。例えば、アルコール系有機溶媒として、メタノール、エトキシメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチレングリコールモノメチルエーテル(2−メトキシエタノール)、エチレングリコールモノアセトエステル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、メトキシブタノール等が挙げられる。また、エーテル系有機溶媒として、メチラール、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジエチルアセタール、ジヘキシルエーテル、トリオキサン、ジオキサン等が挙げられる。また、ケトン系有機溶媒として、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルシクロヘキシルケトン、ジエチルケトン、エチルブチルケトン、トリメチルノナノン、アセトニトリルアセトン、ジメチルオキシド、ホロン、シクロヘキサノン、ダイアセトンアルコール等が挙げられる。 As the solvent for the reaction solution, water, an alcohol-based organic solvent, an ether-based organic solvent, a ketone-based organic solvent, and a mixture thereof are preferable. For example, as an alcohol organic solvent, methanol, ethoxymethanol, ethanol, propanol, butanol, amyl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, ethylene glycol monomethyl ether (2-methoxyethanol), ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monomethyl ether, Examples include diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoethyl ether, and methoxybutanol. Examples of ether organic solvents include methylal, diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diamyl ether, diethyl acetal, dihexyl ether, trioxane, dioxane and the like. As ketone organic solvents, acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, methyl cyclohexyl ketone, diethyl ketone, ethyl butyl ketone, trimethylnonanone, acetonitrile acetone, dimethyl oxide, phorone, cyclohexanone, dye Acetone alcohol etc. are mentioned.
また、溶媒の添加量としては、反応液の全重量に対して50重量%以上99重量%以下が好ましく、さらには80重量%以上99重量%以下が好ましい。溶媒の添加量が多すぎると膜中に欠点が生じやすい傾向があり、少なすぎると得られる複合半透膜の透水性が低くなる傾向がある。 The amount of the solvent added is preferably 50% by weight to 99% by weight and more preferably 80% by weight to 99% by weight with respect to the total weight of the reaction solution. If the amount of the solvent added is too large, defects tend to occur in the membrane, and if it is too small, the water permeability of the resulting composite semipermeable membrane tends to be low.
微多孔性支持膜と反応液との接触は、微多孔性支持膜面上で均一にかつ連続的に行うことが好ましい。具体的には、例えば、反応液をスピンコーター、ワイヤーバー、フローコーター、ダイコーター、ロールコーター、スプレー、などの塗布装置を用いて微多孔性支持膜にコーティングする方法があげられる。また微多孔性支持膜を、反応液に浸漬する方法を挙げることができる。 The contact between the microporous support membrane and the reaction solution is preferably performed uniformly and continuously on the surface of the microporous support membrane. Specifically, for example, a method of coating the reaction solution on the microporous support film using a coating apparatus such as a spin coater, a wire bar, a flow coater, a die coater, a roll coater, or a spray. Moreover, the method of immersing a microporous support membrane in a reaction liquid can be mentioned.
浸漬させる場合、微多孔性支持膜と反応液との接触時間は、0.5分間以上10分間以下の範囲内であることが好ましく、1分間以上3分間以下の範囲内であるとさらに好ましい。反応液を微多孔性支持膜に接触させたあとは、膜上に液滴が残らないように十分に液切りすることが好ましい。十分に液切りすることで、膜形成後に液滴残存部分が膜欠点となって膜性能が低下することを防ぐことができる。液切りの方法としては、反応液接触後の微多孔性支持膜を垂直方向に把持して過剰の反応液を自然流下させる方法や、エアーノズルから窒素などの風を吹き付け、強制的に液切りする方法などを用いることができる。また、液切り後、膜面を乾燥させ、反応液の溶媒分の一部を除去することもできる。 When immersed, the contact time between the microporous support membrane and the reaction solution is preferably in the range of 0.5 minutes to 10 minutes, and more preferably in the range of 1 minute to 3 minutes. After the reaction solution is brought into contact with the microporous support membrane, it is preferable to sufficiently drain the liquid so that no droplets remain on the membrane. By sufficiently draining the liquid, it is possible to prevent the remaining portion of the liquid droplet from becoming a film defect after the film is formed and deteriorating the film performance. Liquid draining can be performed by holding the microporous support membrane in contact with the reaction liquid in the vertical direction to allow the excess reaction liquid to flow down naturally or by blowing air such as nitrogen from an air nozzle to forcibly drain the liquid. Or the like can be used. In addition, after draining, the membrane surface can be dried to remove a part of the solvent in the reaction solution.
ケイ素の加水分解性基を縮合させる工程は、微多孔性支持膜上に反応液を接触させた後に加熱処理することによって行われる。このときの加熱温度は、微多孔性支持膜が溶融する温度より低いことが好ましい。縮合反応を速やかに進行させるために通常0℃以上で加熱を行うことが好ましく、20℃以上がより好ましい。また、前記縮合反応温度は、150℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましい。反応温度が0℃以上であれば、加水分解および縮合反応が速やかに進行し、150℃以下であれば、加水分解および縮合反応の制御が容易になる。また、加水分解または縮合を促進する触媒を添加することで、より低温でも反応を進行させることが可能である。さらに本発明では分離機能層が細孔を有するよう加熱条件および湿度条件を選定し、縮合反応を適切に行うようにする。 The step of condensing the hydrolyzable group of silicon is carried out by bringing the reaction solution into contact with the microporous support membrane and then performing a heat treatment. The heating temperature at this time is preferably lower than the temperature at which the microporous support membrane melts. In order to allow the condensation reaction to proceed rapidly, it is usually preferred to heat at 0 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher. The condensation reaction temperature is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower. If the reaction temperature is 0 ° C. or higher, the hydrolysis and condensation reaction proceed rapidly, and if it is 150 ° C. or lower, the hydrolysis and condensation reaction are easily controlled. Further, by adding a catalyst that promotes hydrolysis or condensation, the reaction can proceed even at a lower temperature. Furthermore, in the present invention, the heating condition and the humidity condition are selected so that the separation functional layer has pores, and the condensation reaction is appropriately performed.
化合物(A)、(B)および(C)のエチレン性不飽和基の重合方法としては、熱処理、電磁波照射、電子線照射、プラズマ照射により行うことができる。ここで電磁波とは紫外線、X線、γ線などを含む。重合方法は適宜最適な選択をすればよいが、ランニングコスト、生産性などの点から電磁波照射による重合が好ましい。電磁波の中でも紫外線照射が簡便性の点からより好ましい。実際に紫外線を用いて重合を行う際、これらの光源は選択的に紫外線の波長域の光のみを発生する必要はなく、紫外線の波長域の電磁波を含むものであればよい。しかし、重合時間の短縮、重合条件の制御のしやすさなどの点から、これらの紫外線の強度がその他の波長域の電磁波に比べて高いことが好ましい。 As a polymerization method of the ethylenically unsaturated groups of the compounds (A), (B), and (C), heat treatment, electromagnetic wave irradiation, electron beam irradiation, and plasma irradiation can be performed. Here, electromagnetic waves include ultraviolet rays, X-rays, γ-rays and the like. The polymerization method may be appropriately selected as appropriate, but polymerization by electromagnetic wave irradiation is preferred from the viewpoint of running cost, productivity and the like. Among electromagnetic waves, ultraviolet irradiation is more preferable from the viewpoint of simplicity. When the polymerization is actually performed using ultraviolet rays, these light sources need not selectively generate only light in the ultraviolet wavelength region, but may be any material that contains electromagnetic waves in the ultraviolet wavelength region. However, from the viewpoint of shortening the polymerization time and ease of controlling the polymerization conditions, it is preferable that the intensity of these ultraviolet rays is higher than electromagnetic waves in other wavelength regions.
電磁波は、ハロゲンランプ、キセノンランプ、UVランプ、エキシマランプ、メタルハライドランプ、希ガス蛍光ランプ、水銀灯などから発生させることができる。電磁波のエネルギーは重合できれば特に制限しないが、中でも紫外線の薄膜形成性が高い。このような紫外線は低圧水銀灯、エキシマーレーザーランプにより発生させることができる。本発明に係る分離機能層の厚み、形態はそれぞれの重合条件によっても大きく変化することがある。電磁波による重合であれば、電磁波の波長、強度、被照射物との距離、処理時間により本発明に係る分離機能層の厚み、形態は大きく変化することがある。そのためこれらの条件は適宜最適化を行う必要がある。 Electromagnetic waves can be generated from halogen lamps, xenon lamps, UV lamps, excimer lamps, metal halide lamps, rare gas fluorescent lamps, mercury lamps, and the like. The energy of the electromagnetic wave is not particularly limited as long as it can be polymerized, but the ultraviolet thin film formation property is particularly high. Such ultraviolet rays can be generated by a low-pressure mercury lamp or an excimer laser lamp. The thickness and form of the separation functional layer according to the present invention may vary greatly depending on the respective polymerization conditions. In the case of polymerization using electromagnetic waves, the thickness and form of the separation functional layer according to the present invention may vary greatly depending on the wavelength of electromagnetic waves, the intensity, the distance to the irradiated object, and the processing time. Therefore, these conditions need to be optimized as appropriate.
重合速度を速める目的で分離機能層形成の際に重合開始剤、重合促進剤等を添加することが好ましい。ここで、重合開始剤、重合促進剤は特に限定されるものではなく、用いる化合物の構造、重合手法などに合わせて適宜選択されるものである。 For the purpose of increasing the polymerization rate, it is preferable to add a polymerization initiator, a polymerization accelerator or the like during the formation of the separation functional layer. Here, the polymerization initiator and the polymerization accelerator are not particularly limited, and are appropriately selected according to the structure of the compound to be used, the polymerization technique, and the like.
重合開始剤を以下例示する。電磁波による重合の開始剤としては、ベンゾインエーテル、ジアルキルベンジルケタール、ジアルコキシアセトフェノン、アシルホスフィンオキシドもしくはビスアシルホスフィンオキシド、α−ジケトン(例えば、9,10−フェナントレンキノン)、ジアセチルキノン、フリルキノン、アニシルキノン、4,4’−ジクロロベンジルキノンおよび4,4’−ジアルコキシベンジルキノン、およびショウノウキノンが、例示される。熱による重合の開始剤としては、アゾ化合物(例えば、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)もしくはアゾビス−(4−シアノバレリアン酸)、または過酸化物(例えば、過酸化ジベンゾイル、過酸化ジラウロイル、過オクタン酸tert−ブチル、過安息香酸tert−ブチルもしくはジ−(tert−ブチル)ペルオキシド)、さらに芳香族ジアゾニウム塩、ビススルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、アルキルリチウム、クミルカリウム、ナトリウムナフタレン、ジスチリルジアニオンが例示される。なかでもベンゾピナコールおよび2,2’−ジアルキルベンゾピナコールは、ラジカル重合のための開始剤として特に好ましい。 The polymerization initiator is exemplified below. As an initiator for polymerization by electromagnetic waves, benzoin ether, dialkylbenzyl ketal, dialkoxyacetophenone, acylphosphine oxide or bisacylphosphine oxide, α-diketone (for example, 9,10-phenanthrenequinone), diacetylquinone, furylquinone, anisylquinone, 4,4′-dichlorobenzylquinone and 4,4′-dialkoxybenzylquinone, and camphorquinone are exemplified. Initiators for thermal polymerization include azo compounds (eg, 2,2′-azobis (isobutyronitrile) (AIBN) or azobis- (4-cyanovaleric acid), or peroxides (eg, dibenzoyl peroxide). , Dilauroyl peroxide, tert-butyl peroctanoate, tert-butyl perbenzoate or di- (tert-butyl) peroxide), aromatic diazonium salts, bissulfonium salts, aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts, Examples include potassium sulfate, ammonium persulfate, alkyllithium, cumylpotassium, sodium naphthalene, distyryl dianion, and benzopinacol and 2,2'-dialkylbenzopinacol are particularly preferred as initiators for radical polymerization.
過酸化物およびα−ジケトンは、重合開始を加速するために、好ましくは、芳香族アミンと組み合わせて使用される。この組み合わせはレドックス系とも呼ばれる。このような系の例としては、過酸化ベンゾイルまたはショウノウキノンと、アミン(例えば、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジヒドロキシエチル−p−トルイジン、p−ジメチル−アミノ安息香酸エチルエステルまたはその誘導体)との組み合わせである。さらに、過酸化物を、還元剤としてのアスコルビン酸、バルビツレートまたはスルフィン酸と組み合わせて含有する系も重合開始を加速するために好ましい。 Peroxides and α-diketones are preferably used in combination with aromatic amines to accelerate the initiation of polymerization. This combination is also called a redox system. Examples of such systems include benzoyl peroxide or camphorquinone and amines (eg, N, N-dimethyl-p-toluidine, N, N-dihydroxyethyl-p-toluidine, ethyl p-dimethyl-aminobenzoate). Ester or a derivative thereof). Furthermore, a system containing a peroxide in combination with ascorbic acid, barbiturate or sulfinic acid as a reducing agent is also preferable in order to accelerate the initiation of polymerization.
次いで、これを約100〜200℃で10分〜3時間程度加熱処理すると重縮合反応により、化合物(A)同士の間で共有結合が形成される。こうして、微多孔性支持膜表面に分離機能層が形成された本発明の複合半透膜を得ることができる。加熱温度は微多孔性支持膜の素材にもよるが、高すぎると溶解が起こり微多孔性支持膜の細孔が閉塞するため、複合半透膜の造水量が低下する。一方、加熱温度が低すぎる場合には、重縮合反応の進行が不十分となり、その結果、共有結合の形成が不十分となるので、分離機能層の溶出により塩の除去率が低下するようになる。 Subsequently, when this is heat-treated at about 100 to 200 ° C. for about 10 minutes to 3 hours, a covalent bond is formed between the compounds (A) by a polycondensation reaction. Thus, the composite semipermeable membrane of the present invention in which the separation functional layer is formed on the surface of the microporous support membrane can be obtained. Although the heating temperature depends on the material of the microporous support membrane, if it is too high, dissolution occurs and the pores of the microporous support membrane are blocked, resulting in a decrease in the amount of water produced in the composite semipermeable membrane. On the other hand, if the heating temperature is too low, the progress of the polycondensation reaction will be insufficient, and as a result, the formation of covalent bonds will be insufficient, so that the salt removal rate will decrease due to elution of the separation functional layer. Become.
なお上述したとおり、エチレン性不飽和基を有する反応性基の重合工程は、加水分解性基間での共有結合形成工程の前に行っても良いし、後に行っても良い。 In addition, as above-mentioned, the superposition | polymerization process of the reactive group which has an ethylenically unsaturated group may be performed before the covalent bond formation process between hydrolysable groups, and may be performed after it.
このようにして得られた複合半透膜はこのままでも使用できるが、使用する前に例えばアルコール含有水溶液、アルカリ水溶液によって膜の表面を親水化させることが好ましい。 The composite semipermeable membrane thus obtained can be used as it is, but before use, it is preferable to hydrophilize the surface of the membrane with, for example, an alcohol-containing aqueous solution or an alkaline aqueous solution.
以下実施例をもって本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれにより限定されるものではない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited thereby.
以下の実施例において、複合半透膜の溶質除去率の初期性能は次の数式(I)で計算されるものである。 In the following examples, the initial performance of the solute removal rate of the composite semipermeable membrane is calculated by the following formula (I).
溶質除去率(%)={1−(透過液の溶質濃度)/(供給液の溶質濃度)}×100・・・(I)
(実施例1)
ポリエチレンテレフタレート不織布上にポリスルホンの15.7重量%ジメチルホルムアミド溶液を200μmの厚みで、室温(25℃)でキャストした。キャスト後、ただちに純水中に浸漬して5分間放置することによって微多孔性支持膜を作製した。このようにして得られた微多孔性支持膜の表面の細孔径は21nmであり、厚みは150μmであった。
Solute removal rate (%) = {1- (solute concentration of permeate) / (solute concentration of feed solution)} × 100 (I)
Example 1
A 15.7 wt% dimethylformamide solution of polysulfone was cast on a polyethylene terephthalate nonwoven fabric at a thickness of 200 μm at room temperature (25 ° C.). After casting, the substrate was immediately immersed in pure water and allowed to stand for 5 minutes to prepare a microporous support membrane. The microporous support membrane thus obtained had a surface pore size of 21 nm and a thickness of 150 μm.
イソプロピルアルコールの50重量%水溶液中に、化合物(A)に該当する3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを80mM、化合物(B)に該当する4−ビニルフェニルスルホン酸ナトリウムを53mM、化合物(C)に該当する2−(アクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアンモニウムクロリドを27mM、光重合開始剤2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノンを8.5mMの濃度で溶解させ、製膜溶液を調製した。 In a 50% by weight aqueous solution of isopropyl alcohol, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane corresponding to the compound (A) is 80 mM, sodium 4-vinylphenylsulfonate corresponding to the compound (B) is 53 mM, and the compound (C) is The corresponding 2- (acryloyloxy) -N, N, N-trimethylethaneammonium chloride was dissolved at a concentration of 27 mM and the photopolymerization initiator 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone was dissolved at a concentration of 8.5 mM, and a film-forming solution was prepared. Prepared.
この溶液に、前記の微多孔性支持膜を接触させ、エアーノズルから窒素を吹き付け支持膜表面から余分な溶液を取り除き微多孔性支持膜上に前記溶液の層を形成した。次いで365nmの紫外線が照射できるUV照射装置を用い、紫外線積算光量計を用いた際の照射強度が40mW/cm2となるように設定し、紫外線を照射して、分離機能層を微多孔性支持膜表面に形成した複合半透膜を作製した。 The microporous support membrane was brought into contact with this solution, and nitrogen was blown from an air nozzle to remove excess solution from the surface of the support membrane to form a layer of the solution on the microporous support membrane. Next, using a UV irradiation apparatus capable of irradiating 365 nm ultraviolet light, setting the irradiation intensity to 40 mW / cm 2 when using an ultraviolet integrated light meter, irradiating with ultraviolet light, and supporting the separation functional layer with a microporous structure A composite semipermeable membrane formed on the membrane surface was prepared.
次に、得られた複合半透膜を150℃の熱風乾燥機中で2時間保持して加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物を縮合させ、微多孔性支持膜上に分離機能層を有する乾燥複合半透膜を得た。その後、乾燥複合半透膜をイソプロピルアルコール水溶液に浸漬して親水化を行った。このようにして得られた複合半透膜に、pH6.5に調整した1500ppmグルコース水溶液またはpH6.5に調整した1500ppmMgSO4水溶液を、0.75MPa、25℃の条件下で供給して加圧膜ろ過運転を行った。運転開始時から3時間後に透過水と供給水の水質を測定することにより、式(I)から計算した膜のグルコース溶質除去率を表1に示す。なお、MgSO4除去率は89.0%であった。 Next, the obtained composite semipermeable membrane is kept in a hot air dryer at 150 ° C. for 2 hours to condense the silicon compound in which the hydrolyzable group is directly bonded to the silicon atom, and the separation function is provided on the microporous support membrane. A dry composite semipermeable membrane having a layer was obtained. Thereafter, the dried composite semipermeable membrane was immersed in an aqueous isopropyl alcohol solution for hydrophilization. The composite semipermeable membrane thus obtained was supplied with a 1500 ppm glucose aqueous solution adjusted to pH 6.5 or a 1500 ppm MgSO 4 aqueous solution adjusted to pH 6.5 under the conditions of 0.75 MPa and 25 ° C. A filtration operation was performed. Table 1 shows the glucose solute removal rate of the membrane calculated from the formula (I) by measuring the quality of the permeated water and the feed water 3 hours after the start of operation. The MgSO 4 removal rate was 89.0%.
(実施例2)
実施例1の製膜溶液において、化合物(B)の4−ビニルフェニルスルホン酸ナトリウムの濃度を40mM、化合物(C)の2−(アクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアンモニウムクロリドの濃度を40mMとした点以外は、実施例1と同様にして複合半透膜を作製した。得られた複合半透膜を実施例1と同様にして評価を行い、表1に示す結果が得られた。なお、MgSO4除去率は87.5%であった。
(Example 2)
In the membrane forming solution of Example 1, the concentration of sodium 4-vinylphenylsulfonate of compound (B) was 40 mM, and the concentration of 2- (acryloyloxy) -N, N, N-trimethylethaneammonium chloride of compound (C) A composite semipermeable membrane was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount was 40 mM. The obtained composite semipermeable membrane was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained. The removal rate of MgSO 4 was 87.5%.
(実施例3)
実施例1の製膜溶液において、化合物(B)の4−ビニルフェニルスルホン酸ナトリウムの濃度を27mM、化合物(C)の2−(アクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアンモニウムクロリドの濃度を53mMとした点以外は、実施例1と同様にして複合半透膜を作製した。得られた複合半透膜を実施例1と同様にして評価を行い、表1に示す結果が得られた。なお、MgSO4除去率は68.9%であった。
(Example 3)
In the membrane forming solution of Example 1, the concentration of sodium 4-vinylphenylsulfonate of compound (B) was 27 mM, and the concentration of 2- (acryloyloxy) -N, N, N-trimethylethaneammonium chloride of compound (C). A composite semipermeable membrane was produced in the same manner as in Example 1 except that the value was 53 mM. The obtained composite semipermeable membrane was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained. The MgSO 4 removal rate was 68.9%.
(実施例4)
実施例1の製膜溶液において、化合物(B)の4−ビニルフェニルスルホン酸ナトリウム濃度を80mM、化合物(C)の2−(アクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアンモニウムクロリド40mMを2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド40mMとした点以外は、実施例1と同様にして複合半透膜を作製した。得られた複合半透膜を実施例1と同様にして評価を行い、表1に示す結果が得られた。なお、MgSO4除去率は86.3%であった。
Example 4
In the membrane-forming solution of Example 1, the concentration of sodium 4-vinylphenylsulfonate of compound (B) was 80 mM, and the concentration of 2- (acryloyloxy) -N, N, N-trimethylethaneammonium chloride 40 mM of compound (C) was 2 A composite semipermeable membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that -hydroxyethyltrimethylammonium chloride 40 mM was used. The obtained composite semipermeable membrane was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained. The MgSO 4 removal rate was 86.3%.
(実施例5)
実施例1の製膜溶液において、化合物(B)の4−ビニルフェニルスルホン酸ナトリウム80mMをメタクリル酸ナトリウム53mMとした点以外は、実施例1と同様にして複合半透膜を作製した。得られた複合半透膜を実施例1と同様にして評価を行い、表1に示す結果が得られた。なお、MgSO4除去率は75.7%であった。
(Example 5)
A composite semipermeable membrane was produced in the same manner as in Example 1 except that 80 mM of 4-vinylphenylsulfonate of compound (B) was changed to 53 mM of sodium methacrylate in the membrane-forming solution of Example 1. The obtained composite semipermeable membrane was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained. The removal rate of MgSO 4 was 75.7%.
(比較例1)
実施例1の製膜溶液において、化合物(B)の、4−ビニルフェニルスルホン酸ナトリウム濃度を80mMとし、化合物(C)の2−(アクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアンモニウムクロリドを添加しない点以外は実施例1と同様にして複合半透膜を作製した。得られた複合半透膜を実施例1と同様にして評価を行い、表1に示す結果が得られた。
(Comparative Example 1)
In the membrane-forming solution of Example 1, the concentration of sodium 4-vinylphenylsulfonate of compound (B) was 80 mM, and 2- (acryloyloxy) -N, N, N-trimethylethaneammonium chloride of compound (C) was added. A composite semipermeable membrane was produced in the same manner as in Example 1 except that it was not added. The obtained composite semipermeable membrane was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained.
(比較例2)
実施例1の製膜溶液において、化合物(B)の4−ビニルフェニルスルホン酸ナトリウムを添加せず、化合物(C)の2−(アクリロイルオキシ)−N,N,N−トリメチルエタンアンモニウムクロリドを80mMとする点以外は実施例1と同様にして複合半透膜を作製した。得られた複合半透膜を実施例1と同様にして評価を行い、表1に示す結果が得られた。
表1において、グルコースの除去率を比べると、実施例1〜5で示された複合半透膜は、比較例1、2で得られた複合半透膜と比べて、グルコースの除去率が大きく、酸性基と塩基性基を共存させたことにより、中性分子の除去率が向上していることが分かる。実施例1〜5において、小角X線散乱法(SAXS)による凝集構造の測定の結果、いずれも比較例1、2よりも凝集構造が小さくなっていることを確認した。SAXSによる凝集構造サイズの確認は、下記引用文献1などにおいて採用されている手法である。
(Comparative Example 2)
In the film forming solution of Example 1, sodium 4-vinylphenylsulfonate of compound (B) was not added, but 2- (acryloyloxy) -N, N, N-trimethylethaneammonium chloride of compound (C) was 80 mM. A composite semipermeable membrane was produced in the same manner as in Example 1 except that. The obtained composite semipermeable membrane was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained.
In Table 1, when comparing the glucose removal rate, the composite semipermeable membranes shown in Examples 1 to 5 have a larger glucose removal rate than the composite semipermeable membranes obtained in Comparative Examples 1 and 2. It can be seen that the neutral molecule removal rate is improved by the coexistence of the acidic group and the basic group. In Examples 1-5, as a result of the measurement of the aggregate structure by the small angle X-ray scattering method (SAXS), it was confirmed that the aggregate structure was smaller than those of Comparative Examples 1 and 2. Confirmation of the agglomerated structure size by SAXS is a technique adopted in the following cited reference 1 and the like.
以上より、化合物(B)および化合物(C)を共存させることで溶質除去率の向上に有効であることが分かる。
引用文献1:M. Fujimura, et al., Macromoleculesx 14(1981) 1309−1315
As mentioned above, it turns out that it is effective for the improvement of a solute removal rate by making a compound (B) and a compound (C) coexist.
Reference 1: M.M. Fujimura, et al. , Macromoleculesx 14 (1981) 1309-1315.
本発明の複合半透膜は、固液分離、液体分離、ろ過、精製、濃縮、汚泥処理、海水淡水化、飲料水製造、純水製造、廃水再利用、廃水減容化、有価物回収などの水の処理の分野に利用できる他、浸透圧発電の分野にも利用できる。
The composite semipermeable membrane of the present invention includes solid-liquid separation, liquid separation, filtration, purification, concentration, sludge treatment, seawater desalination, drinking water production, pure water production, waste water reuse, waste water volume reduction, valuable material recovery, etc. In addition to being used in the field of water treatment, it can be used in the field of osmotic pressure power generation.
Claims (5)
前記分離機能層は、化合物(A)の有する加水分解性基の縮合、および化合物(A)と化合物(B)および(C)との重合により形成される重合物を含有し、さらに前記分離機能層は、重合していない前記化合物(B)および前記化合物(C)を含有し、
下記化合物(B)および(C)がそれぞれ1個以上のエチレン性不飽和基を有する複合半透膜。
(A)ケイ素原子と、前記ケイ素原子に直接結合したエチレン性不飽和基を有する反応性基と、前記ケイ素原子に直接結合した加水分解性基と、を有するケイ素化合物
(B)1個以上の酸性基を有する、前記化合物(A)以外の化合物
(C)1個以上の塩基性基を有する、前記化合物(A)および前記化合物(B)以外の四級アンモニウム塩 A microporous support membrane, and a separation functional layer formed on the microporous support membrane,
The separation function layer contains a polymer formed by condensation of a hydrolyzable group of the compound (A) and polymerization of the compound (A) and the compounds (B) and (C ), and further the separation function The layer contains the compound (B) and the compound (C) that are not polymerized,
The compound semipermeable membrane in which the following compounds (B) and (C 1 ) each have one or more ethylenically unsaturated groups.
(A) one or more silicon compounds (B) having a silicon atom, a reactive group having an ethylenically unsaturated group directly bonded to the silicon atom, and a hydrolyzable group directly bonded to the silicon atom A compound (C) other than the compound (A) having an acidic group and a quaternary ammonium salt other than the compound (A) and the compound (B) having one or more basic groups
Si(R1)m(R2)n(R3)4−m−n ・・・(a)
(R1はエチレン性不飽和基を含む反応性基を示す。R2はアルコキシ基、アルケニルオキシ基、カルボキシ基、ケトオキシム基、イソシアネート基およびハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも1種の基を表す。R3は水素およびアルキル基の少なくとも一方を表す。m、nは整数であり、m+n≦4、m≧1、およびn≧1を満たす。mが2以上である場合、R1は互いに同一であっても異なっていてもよく、nが2以上である場合、R2は互いに同一であっても異なっていてもよく,(4−m―n)が2以上である場合、R3は互いに同一であっても異なっていてもよい。) The composite semipermeable membrane according to claim 1 or 2, wherein the compound (A) is represented by the following general formula (a).
Si (R1) m (R2) n (R3) 4-mn (a)
(R1 represents a reactive group containing an ethylenically unsaturated group. R2 represents at least one group selected from the group consisting of an alkoxy group, an alkenyloxy group, a carboxy group, a ketoxime group, an isocyanate group and a halogen atom. R3 represents at least one of hydrogen and an alkyl group, m and n are integers, and satisfy m + n ≦ 4, m ≧ 1, and n ≧ 1, and when m is 2 or more, R1 is the same as each other And when n is 2 or more, R2 may be the same or different from each other. When (4-mn) is 2 or more, R3 is the same as each other. Or different.)
(a)前記微多孔性支持膜を準備する工程と、
(b)前記微多孔性支持膜上に前記分離機能層を形成する工程と、
を備え、
前記工程(b)は、
(b1)下記化合物(A)および下記化合物(B)および下記化合物(C)の混合物を微多孔性支持膜上に塗布するステップと、
(b2)化合物(A)が有する加水分解性基を縮合させるステップと、
(b3)化合物(A)と化合物(B)および(C)とを重合させるステップと、
を含み、
下記化合物(B)および(C)がそれぞれ1個以上のエチレン性不飽和基を有する複合半透膜の製造方法。
(A)ケイ素原子と、前記ケイ素原子に直接結合したエチレン性不飽和基を有する反応性基と、前記ケイ素原子に直接結合した加水分解性基と、を有するケイ素化合物
(B)1個以上の酸性基を有する、前記化合物(A)以外の化合物
(C)塩基性基を1個以上する、前記化合物(A)および前記化合物(B)以外の四級アンモニウム塩 A method for producing a composite semipermeable membrane comprising a microporous support membrane and a separation functional layer,
(A) preparing the microporous support membrane;
(B) forming the separation functional layer on the microporous support membrane;
With
The step (b)
(B1) applying a mixture of the following compound (A) and the following compound (B) and the following compound (C) on the microporous support membrane;
(B2) a step of condensing the hydrolyzable group possessed by the compound (A);
(B3) polymerizing the compound (A) with the compounds (B) and (C 1 ) ;
Including
The manufacturing method of the composite semipermeable membrane in which the following compounds (B) and (C 1 ) each have one or more ethylenically unsaturated groups.
(A) one or more silicon compounds (B) having a silicon atom, a reactive group having an ethylenically unsaturated group directly bonded to the silicon atom, and a hydrolyzable group directly bonded to the silicon atom A quaternary ammonium salt other than the compound (A) and the compound (B), which has one or more basic groups (C) other than the compound (A) having an acidic group
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