JP2008259983A - Manufacturing method of dry composite semi-permeable membrane - Google Patents
Manufacturing method of dry composite semi-permeable membrane Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008259983A JP2008259983A JP2007105793A JP2007105793A JP2008259983A JP 2008259983 A JP2008259983 A JP 2008259983A JP 2007105793 A JP2007105793 A JP 2007105793A JP 2007105793 A JP2007105793 A JP 2007105793A JP 2008259983 A JP2008259983 A JP 2008259983A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- skin layer
- semipermeable membrane
- dry composite
- composite semipermeable
- undried
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ポリアミド系樹脂を含むスキン層とこれを支持する多孔性支持体とからなる複合半透膜の製造方法に関する。かかる複合半透膜は、超純水の製造、かん水または海水の脱塩などに好適であり、また染色排水や電着塗料排水などの公害発生原因である汚れなどから、その中に含まれる汚染源あるいは有効物質を除去・回収し、排水のクローズ化に寄与することができる。また、食品用途などで有効成分の濃縮、浄水や下水用途等での有害成分の除去などの高度処理に用いることができる。 The present invention relates to a method for producing a composite semipermeable membrane comprising a skin layer containing a polyamide-based resin and a porous support for supporting the skin layer. Such a composite semipermeable membrane is suitable for production of ultrapure water, desalination of brine or seawater, etc., and it is also a source of contamination contained in it due to contamination that causes pollution such as dye wastewater and electrodeposition paint wastewater. Alternatively, effective substances can be removed and recovered, contributing to the closure of wastewater. Moreover, it can be used for advanced treatments such as concentration of active ingredients in food applications and removal of harmful components in water purification and sewage applications.
従来より、多孔性支持体上に実質的に選択分離性を有する薄膜を形成してなる複合半透膜が知られている。このような複合半透膜としては、多官能芳香族アミンと多官能芳香族酸ハロゲン化物との界面重合によって得られるポリアミドからなるスキン層が支持体上に形成されたものが知られている(特許文献1〜4)。前記複合半透膜は、高い脱塩性能と透水性能を有しており、イオン性物質に対しては高い阻止性能を有しているが、透過水量が低く、さらに高い透過流束化が望まれていた。 Conventionally, a composite semipermeable membrane formed by forming a thin film having substantially selective separation on a porous support is known. As such a composite semipermeable membrane, a skin layer made of a polyamide obtained by interfacial polymerization of a polyfunctional aromatic amine and a polyfunctional aromatic acid halide is formed on a support. Patent Documents 1 to 4). The composite semipermeable membrane has high desalting performance and water permeation performance, and has high blocking performance against ionic substances, but the permeate flow rate is low and higher permeation flux is desired. It was rare.
前記高透過流束化を目的として、薄膜にアミン塩を添加する技術が開示されている(特許文献5)。作製した複合半透膜は、その後の加工性や保存性等の観点から乾燥複合半透膜とすることが望まれる。しかしながら、特許文献5に記載の方法では、薄膜を乾燥させるとアミン塩を形成するアミンが蒸発して、乾燥前に比べて塩阻止性能や透過流束が低下したり、化学洗浄剤に対する耐久性が低下するという問題があった。 A technique for adding an amine salt to a thin film for the purpose of achieving a high permeation flux is disclosed (Patent Document 5). The produced composite semipermeable membrane is desired to be a dry composite semipermeable membrane from the viewpoint of subsequent processability and storage stability. However, in the method described in Patent Document 5, when the thin film is dried, the amine that forms the amine salt evaporates, and the salt-blocking performance and permeation flux decrease compared to before drying, and the durability against chemical cleaning agents. There was a problem that decreased.
また、高い逆浸透性能を有する複合半透膜を得ることを目的として、架橋ポリアミド系超薄膜の表面に、温度が10〜80℃の範囲でしかも使用する炭化水素系溶媒の引火点よりも低温であり、絶対湿度が乾燥気体1kgあたり1g以上の水分量の気体を吹き付けて、残存した炭化水素系溶媒を蒸発させる方法が開示されている(特許文献6)。 In addition, for the purpose of obtaining a composite semipermeable membrane having high reverse osmosis performance, the temperature is lower than the flash point of the hydrocarbon solvent used on the surface of the crosslinked polyamide-based ultrathin film in the range of 10 to 80 ° C. And a method of spraying a gas having a moisture content of 1 g or more per kg of dry gas and evaporating the remaining hydrocarbon solvent is disclosed (Patent Document 6).
また、ホウ素の阻止性能向上を目的として、乾燥処理後の複合半透膜を熱水処理する技術が開示されている(特許文献7)。また、膜の溶質排除性能の向上、透水性能の向上を目的として、乾燥処理後の複合半透膜を炭酸ナトリウムなどのアルカリ水溶液、熱水、又は塩素含有水溶液に接触させる技術が開示されている(特許文献8)。 Moreover, the technique of carrying out the hot water process of the composite semipermeable membrane after a drying process is disclosed for the purpose of the boron performance improvement (patent document 7). Also, a technique for bringing the composite semipermeable membrane after the drying treatment into contact with an alkaline aqueous solution such as sodium carbonate, hot water, or a chlorine-containing aqueous solution for the purpose of improving the solute exclusion performance of the membrane and improving the water permeability is disclosed. (Patent Document 8).
また、複合半透膜を使用し続けると徐々に膜が汚染されるため、アルカリ水溶液を用いて膜洗浄する必要がある。しかし、従来の複合半透膜は、膜洗浄を繰り返すと次第に透過流束が増加したり、塩阻止性能が低下するという問題があった。透過流束が大幅に増加すると実際の造水運転において圧力を下げる必要があるため、操作が煩雑になったり、塩阻止率が低下する傾向にある。したがって、膜洗浄の前後において透過流束及び塩阻止率の変化が少ない複合半透膜が望まれていた。 Further, if the composite semipermeable membrane is continuously used, the membrane is gradually contaminated. Therefore, it is necessary to clean the membrane with an alkaline aqueous solution. However, the conventional composite semipermeable membrane has a problem that the permeation flux gradually increases or the salt blocking performance decreases when the membrane cleaning is repeated. If the permeation flux increases significantly, it is necessary to lower the pressure in the actual water production operation, so that the operation becomes complicated and the salt rejection rate tends to decrease. Therefore, a composite semipermeable membrane with little change in permeation flux and salt rejection before and after membrane cleaning has been desired.
本発明の目的は、アルカリ洗浄液に対する耐性が高く、膜洗浄の前後において透過流束及び塩阻止率の変化が少ない乾燥複合半透膜の製造方法を提供することにある。また、該製造方法によって得られる乾燥複合半透膜を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for producing a dry composite semipermeable membrane having high resistance to an alkaline cleaning solution and little change in permeation flux and salt rejection before and after membrane cleaning. Moreover, it is providing the dry composite semipermeable membrane obtained by this manufacturing method.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、下記方法によりアルカリ洗浄液に対する耐性が高く、膜洗浄の前後において透過流束及び塩阻止率の変化が少ない乾燥複合半透膜を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained a dry composite semipermeable membrane that has high resistance to an alkaline cleaning solution by the following method and has little change in permeation flux and salt rejection before and after membrane cleaning. Has been found to be able to be produced, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、多官能アミン成分と多官能酸ハライド成分とを反応させてなるポリアミド系樹脂を含む未乾燥スキン層を多孔性支持体の表面に形成する工程、未乾燥スキン層上に気体を多段階的に吹き付けて余剰の溶液を除去する吹き付け工程、及び未乾燥スキン層を90〜140℃で乾燥する乾燥工程を含む乾燥複合半透膜の製造方法、に関する。 That is, the present invention provides a process for forming an undried skin layer containing a polyamide-based resin obtained by reacting a polyfunctional amine component and a polyfunctional acid halide component on the surface of the porous support, a gas on the undried skin layer. The method of manufacturing a dry composite semipermeable membrane including a spraying step of spraying a plurality of steps to remove excess solution and a drying step of drying an undried skin layer at 90 to 140 ° C.
本発明の乾燥複合半透膜の製造方法は、未乾燥スキン層を乾燥させる前に、未乾燥スキン層上に気体を多段階的に吹き付けて余剰の溶液を徐々に除去することを特徴とする。未乾燥スキン層上の余剰の溶液を徐々に除去することにより、その後の界面重合反応をコントロールしやすくなる。それにより、未反応の多官能酸ハライド成分と多官能アミン成分との過剰反応を抑制できるため、アルカリ洗浄液に対する耐性が高くなり、透過流束の増加や塩阻止率の低下が抑制されると考えられる。 The method for producing a dry composite semipermeable membrane according to the present invention is characterized in that before the undried skin layer is dried, gas is blown onto the undried skin layer in a multistage manner to gradually remove excess solution. . By gradually removing the excess solution on the undried skin layer, the subsequent interfacial polymerization reaction can be easily controlled. As a result, an excessive reaction between the unreacted polyfunctional acid halide component and the polyfunctional amine component can be suppressed, so that the resistance to the alkaline cleaning liquid is increased, and an increase in permeation flux and a decrease in the salt rejection rate are suppressed. It is done.
未乾燥スキン層の乾燥工程において、乾燥温度は90〜140℃であることが必要である。乾燥温度が90℃未満の場合には、溶媒の蒸発時間が長くなるため重合反応が過度に進行して乾燥複合半透膜の透過流束が低下する。一方、140℃を超える場合には、熱による膜の構造変化により膜性能が低下する。 In the drying process of the undried skin layer, the drying temperature needs to be 90 to 140 ° C. When the drying temperature is less than 90 ° C., the evaporation time of the solvent becomes long, so that the polymerization reaction proceeds excessively and the permeation flux of the dry composite semipermeable membrane is lowered. On the other hand, when the temperature exceeds 140 ° C., the film performance deteriorates due to the structural change of the film due to heat.
前記吹き付け工程において、吹き付ける気体の風速は、1段階目よりも2段階目以降の方が大きいことが好ましい。反応初期の1段階目では緩く吹き付け、反応がある程度進んだ2段階目以降でより強く吹き付けることにより、界面重合反応をコントロールしやすくなる。 In the spraying step, the wind speed of the gas to be sprayed is preferably higher in the second and subsequent stages than in the first stage. It is easy to control the interfacial polymerization reaction by spraying loosely in the first stage of the reaction and spraying more strongly in the second and subsequent stages where the reaction has progressed to some extent.
前記吹き付け工程において、気体の温度は10〜50℃であることが好ましい。温度が10℃未満の場合には水蒸気が液体となって多官能酸ハライドを失活させて重合反応の進行を妨げ、50℃を超える場合には溶剤が揮発しすぎて重合反応が不十分となる傾向にある。 In the spraying step, the gas temperature is preferably 10 to 50 ° C. If the temperature is less than 10 ° C, the water vapor becomes a liquid and deactivates the polyfunctional acid halide to hinder the progress of the polymerization reaction. If the temperature exceeds 50 ° C, the solvent is too volatile and the polymerization reaction is insufficient. Tend to be.
前記吹き付け工程において、気体の風速が1〜30m/secであることが好ましい。風速が1m/sec未満の場合には余剰溶液を十分に除去できないため本発明の効果が十分に得られず、30m/secを超える場合には余剰溶液が1段階目の吹き付けでほぼ除去されてしまうためスキン層が十分に形成されず、スキン層にピンホール等の欠陥が生じやすくなって塩阻止性能が低下する傾向にある。 In the spraying step, the gas wind speed is preferably 1 to 30 m / sec. When the wind speed is less than 1 m / sec, the surplus solution cannot be sufficiently removed, so that the effect of the present invention cannot be sufficiently obtained. When the wind speed exceeds 30 m / sec, the surplus solution is almost removed by the first-stage spraying. Therefore, the skin layer is not sufficiently formed, and defects such as pinholes are likely to occur in the skin layer, and the salt blocking performance tends to be lowered.
前記吹き付け工程において、気体を吹き付ける時間は各段階で0.1〜10秒であることが好ましい。吹き付け時間が0.1秒未満の場合には、余剰溶液を十分に除去できないため本発明の効果が十分に得られず、10秒を超える場合には、溶液が過剰に除去されるため塩阻止率や透過流束が大幅に低下する傾向にある。 In the spraying step, it is preferable that the time for blowing the gas is 0.1 to 10 seconds at each stage. If the spraying time is less than 0.1 seconds, the excess solution cannot be removed sufficiently, so that the effect of the present invention cannot be obtained sufficiently. The rate and permeation flux tend to decrease significantly.
前記乾燥工程において、乾燥時間は10〜300秒であることが好ましい。乾燥時間が10秒未満の場合には、溶媒が蒸発しにくくなるため重合反応が過度に進行して乾燥複合半透膜の透過流束が低下する傾向にある。一方、300秒を超える場合には、熱による膜の構造変化により膜性能が低下する傾向にある。 In the drying step, the drying time is preferably 10 to 300 seconds. When the drying time is less than 10 seconds, the solvent is difficult to evaporate, so that the polymerization reaction proceeds excessively and the permeation flux of the dry composite semipermeable membrane tends to decrease. On the other hand, when the time exceeds 300 seconds, the film performance tends to deteriorate due to the structural change of the film due to heat.
また本発明は、前記製造方法によって得られる乾燥複合半透膜、に関する。 Moreover, this invention relates to the dry composite semipermeable membrane obtained by the said manufacturing method.
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の乾燥複合半透膜の製造方法は、多官能アミン成分と多官能酸ハライド成分とを反応させてなるポリアミド系樹脂を含む未乾燥スキン層を多孔性支持体の表面に形成する工程、未乾燥スキン層上に気体を多段階的に吹き付けて余剰の溶液を除去する吹き付け工程、及び未乾燥スキン層を90〜140℃で乾燥する乾燥工程を含む。 Embodiments of the present invention will be described below. The method for producing a dry composite semipermeable membrane of the present invention includes a step of forming an undried skin layer containing a polyamide-based resin obtained by reacting a polyfunctional amine component and a polyfunctional acid halide component on the surface of a porous support, It includes a spraying step of spraying gas on the undried skin layer in a multistage manner to remove excess solution, and a drying step of drying the undried skin layer at 90 to 140 ° C.
多官能アミン成分とは、2以上の反応性アミノ基を有する多官能アミンであり、芳香族、脂肪族及び脂環式の多官能アミンが挙げられる。 The polyfunctional amine component is a polyfunctional amine having two or more reactive amino groups, and examples thereof include aromatic, aliphatic and alicyclic polyfunctional amines.
芳香族多官能アミンとしては、例えば、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、1,3,5−トリアミノベンゼン、1,2,4−トリアミノベンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸、2,4−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、N,N’−ジメチル−m−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノアニソール、アミドール、キシリレンジアミン等が挙げられる。 Examples of the aromatic polyfunctional amine include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, o-phenylenediamine, 1,3,5-triaminobenzene, 1,2,4-triaminobenzene, and 3,5-diamino. Examples include benzoic acid, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, N, N′-dimethyl-m-phenylenediamine, 2,4-diaminoanisole, amidole, xylylenediamine and the like.
脂肪族多官能アミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリス(2−アミノエチル)アミン、N−フェニル−エチレンジアミン等が挙げられる。 Examples of the aliphatic polyfunctional amine include ethylenediamine, propylenediamine, tris (2-aminoethyl) amine, N-phenyl-ethylenediamine, and the like.
脂環式多官能アミンとしては、例えば、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、4−アミノメチルピペラジン等が挙げられる。 Examples of the alicyclic polyfunctional amine include 1,3-diaminocyclohexane, 1,2-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, 4-aminomethylpiperazine, and the like. .
これらの多官能アミンは1種で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。高塩阻止性能のスキン層を得るためには、芳香族多官能アミンを用いることが好ましい。 These polyfunctional amines may be used alone or in combination of two or more. In order to obtain a skin layer having a high salt inhibition performance, it is preferable to use an aromatic polyfunctional amine.
多官能酸ハライド成分とは、反応性カルボニル基を2個以上有する多官能酸ハライドである。 The polyfunctional acid halide component is a polyfunctional acid halide having two or more reactive carbonyl groups.
多官能酸ハライドとしては、芳香族、脂肪族及び脂環式の多官能酸ハライドが挙げられる。 Examples of the polyfunctional acid halide include aromatic, aliphatic and alicyclic polyfunctional acid halides.
芳香族多官能酸ハライドとしては、例えば、トリメシン酸トリクロライド、テレフタル酸ジクロライド、イソフタル酸ジクロライド、ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、ベンゼントリスルホン酸トリクロライド、ベンゼンジスルホン酸ジクロライド、クロロスルホニルベンゼンジカルボン酸ジクロライド等が挙げられる。 Examples of the aromatic polyfunctional acid halide include trimesic acid trichloride, terephthalic acid dichloride, isophthalic acid dichloride, biphenyldicarboxylic acid dichloride, naphthalene dicarboxylic acid dichloride, benzenetrisulfonic acid trichloride, benzenedisulfonic acid dichloride, chlorosulfonylbenzene dicarboxylic acid. An acid dichloride etc. are mentioned.
脂肪族多官能酸ハライドとしては、例えば、プロパンジカルボン酸ジクロライド、ブタンジカルボン酸ジクロライド、ペンタンジカルボン酸ジクロライド、プロパントリカルボン酸トリクロライド、ブタントリカルボン酸トリクロライド、ペンタントリカルボン酸トリクロライド、グルタリルハライド、アジポイルハライド等が挙げられる。 Examples of the aliphatic polyfunctional acid halide include propanedicarboxylic acid dichloride, butanedicarboxylic acid dichloride, pentanedicarboxylic acid dichloride, propanetricarboxylic acid trichloride, butanetricarboxylic acid trichloride, pentanetricarboxylic acid trichloride, glutaryl halide, adipoid Examples include luhalides.
脂環式多官能酸ハライドとしては、例えば、シクロプロパントリカルボン酸トリクロライド、シクロブタンテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロペンタントリカルボン酸トリクロライド、シクロペンタンテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロヘキサントリカルボン酸トリクロライド、テトラハイドロフランテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロペンタンジカルボン酸ジクロライド、シクロブタンジカルボン酸ジクロライド、シクロヘキサンジカルボン酸ジクロライド、テトラハイドロフランジカルボン酸ジクロライド等が挙げられる。 Examples of the alicyclic polyfunctional acid halide include cyclopropane tricarboxylic acid trichloride, cyclobutane tetracarboxylic acid tetrachloride, cyclopentane tricarboxylic acid trichloride, cyclopentane tetracarboxylic acid tetrachloride, cyclohexane tricarboxylic acid trichloride, and tetrahydrofuran. Examples thereof include tetracarboxylic acid tetrachloride, cyclopentane dicarboxylic acid dichloride, cyclobutane dicarboxylic acid dichloride, cyclohexane dicarboxylic acid dichloride, and tetrahydrofurandicarboxylic acid dichloride.
これら多官能酸ハライドは1種で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。高塩阻止性能のスキン層を得るためには、芳香族多官能酸ハライドを用いることが好ましい。また、多官能酸ハライド成分の少なくとも一部に3価以上の多官能酸ハライドを用いて、架橋構造を形成するのが好ましい。 These polyfunctional acid halides may be used alone or in combination of two or more. In order to obtain a skin layer having a high salt inhibition performance, it is preferable to use an aromatic polyfunctional acid halide. Moreover, it is preferable to form a crosslinked structure by using a trifunctional or higher polyfunctional acid halide as at least a part of the polyfunctional acid halide component.
ポリアミド系樹脂を含むスキン層の性能を向上させるために、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸などのポリマー、ソルビトール、グリセリンなどの多価アルコールなどを共重合させてもよい。 In order to improve the performance of the skin layer containing a polyamide-based resin, a polymer such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, or polyacrylic acid, a polyhydric alcohol such as sorbitol, glycerin, or the like may be copolymerized.
多孔性支持体は、基材の表面に実質的に分離機能を有する微多孔層が形成されたものである。微多孔層は、通常平均孔径10〜500Å程度の微孔を有している。 The porous support is formed by forming a microporous layer having a substantially separating function on the surface of a substrate. The microporous layer usually has micropores having an average pore diameter of about 10 to 500 mm.
基材としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミドなどを素材とする織布、不織布、メッシュ状ネット、及び発泡焼結シートなどが挙げられる。これらのうち、製膜性及びコスト面から不織布が好適に用いられる。不織布としては、厚さ0.08〜0.15mm、密度0.5〜0.8g/cm3のものが好ましい。厚さが0.08mm未満又は密度が0.5g/cm3未満の場合には、補強シートとしての強度が得られず、2g/cm2以上の背圧強度を保持することが困難になる傾向にある。一方、厚さが0.15mmを超える場合又は密度が0.8g/cm3を超える場合には、ろ過抵抗が大きくなったり、不織布への微多孔層の投錨効果が小さくなるため、不織布と微多孔層との界面で剥離が起こりやすくなる傾向にある。 Examples of the substrate include woven fabrics, nonwoven fabrics, mesh nets, and foamed sintered sheets made of polyester, polypropylene, polyethylene, polyamide, and the like. Among these, non-woven fabrics are preferably used from the viewpoint of film forming properties and cost. As the nonwoven fabric, those having a thickness of 0.08 to 0.15 mm and a density of 0.5 to 0.8 g / cm 3 are preferable. When the thickness is less than 0.08 mm or the density is less than 0.5 g / cm 3 , the strength as the reinforcing sheet cannot be obtained, and it tends to be difficult to maintain the back pressure strength of 2 g / cm 2 or more. It is in. On the other hand, when the thickness exceeds 0.15 mm or when the density exceeds 0.8 g / cm 3 , the filtration resistance increases, and the anchoring effect of the microporous layer on the nonwoven fabric decreases. Peeling tends to occur easily at the interface with the porous layer.
微多孔層の形成材料としては、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンのようなポリアリールエーテルスルホン、ポリイミド、ボリフッ化ビニリデンなど種々のものをあげることができるが、特に化学的、機械的、熱的に安定である点からポリスルホン、ポリアリールエーテルスルホンが好ましく用いられる。かかる微多孔層の厚さは、通常約25〜125μm、好ましくは約40〜75μmであるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。 Examples of the material for forming the microporous layer include various materials such as polysulfone and polyarylethersulfone such as polyethersulfone, polyimide, and polyvinylidene fluoride, but particularly chemically, mechanically, and thermally. From the viewpoint of stability, polysulfone and polyaryl ether sulfone are preferably used. The thickness of the microporous layer is usually about 25 to 125 μm, preferably about 40 to 75 μm, but is not necessarily limited thereto.
基材表面に微多孔層を形成する方法は特に制限されず、従来公知の方法を適宜採用することができる。 The method for forming the microporous layer on the substrate surface is not particularly limited, and a conventionally known method can be appropriately employed.
ポリアミド系樹脂を含む未乾燥スキン層を多孔性支持体の表面(微多孔層上)に形成する方法は特に制限されず、あらゆる公知の手法を用いることができる。例えば、界面縮合法、相分離法、薄膜塗布法などが挙げられる。界面縮合法とは、具体的に、多官能アミン成分を含有するアミン水溶液と、多官能酸ハライド成分を含有する有機溶液とを接触させて界面重合させることにより未乾燥スキン層を形成し、該スキン層を多孔性支持体上に載置する方法や、多孔性支持体上での前記界面重合により未乾燥スキン層を多孔性支持体上に直接形成する方法である。かかる界面縮合法の条件等の詳細は、特開昭58−24303号公報、特開平1−180208号公報等に記載されており、それらの公知技術を適宜採用することができる。 The method for forming the undried skin layer containing the polyamide-based resin on the surface of the porous support (on the microporous layer) is not particularly limited, and any known method can be used. For example, an interfacial condensation method, a phase separation method, a thin film coating method, and the like can be given. Specifically, the interfacial condensation method comprises forming an undried skin layer by interfacial polymerization by contacting an amine aqueous solution containing a polyfunctional amine component with an organic solution containing a polyfunctional acid halide component, A method of placing a skin layer on a porous support, or a method of directly forming an undried skin layer on the porous support by the interfacial polymerization on the porous support. Details of the conditions of the interfacial condensation method are described in JP-A-58-24303, JP-A-1-180208 and the like, and those known techniques can be appropriately employed.
本発明においては、多官能アミン成分を含むアミン水溶液からなる水溶液被覆層を多孔性支持体上に形成し、次いで多官能酸ハライド成分を含有する有機溶液と水溶液被覆層とを接触させて界面重合させることにより未乾燥スキン層を形成する方法が好ましい。 In the present invention, an aqueous solution coating layer comprising an aqueous amine solution containing a polyfunctional amine component is formed on a porous support, and then an organic solution containing the polyfunctional acid halide component is contacted with the aqueous solution coating layer to perform interfacial polymerization. The method of forming an undried skin layer by making it preferable is preferable.
前記界面重合法において、アミン水溶液中の多官能アミン成分の濃度は特に制限されないが、0.1〜5重量%であることが好ましく、さらに好ましくは0.5〜2重量%である。多官能アミン成分の濃度が0.1重量%未満の場合にはスキン層にピンホール等の欠陥が生じやすくなり、また塩阻止性能が低下する傾向にある。一方、多官能アミン成分の濃度が5重量%を超える場合には、多官能アミン成分が多孔性支持体中に浸透しやすくなったり、膜厚が厚くなりすぎて透過抵抗が大きくなって透過流束が低下する傾向にある。 In the interfacial polymerization method, the concentration of the polyfunctional amine component in the aqueous amine solution is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5% by weight, more preferably 0.5 to 2% by weight. When the concentration of the polyfunctional amine component is less than 0.1% by weight, defects such as pinholes are likely to occur in the skin layer, and the salt blocking performance tends to decrease. On the other hand, when the concentration of the polyfunctional amine component exceeds 5% by weight, the polyfunctional amine component is likely to penetrate into the porous support, or the film thickness becomes too thick to increase the permeation resistance and increase the permeation flow. The bundle tends to decrease.
前記有機溶液中の多官能酸ハライド成分の濃度は特に制限されないが、0.01〜5重量%であることが好ましく、さらに好ましくは0.05〜3重量%である。多官能酸ハライド成分の濃度が0.01重量%未満の場合には、未反応多官能アミン成分が残留しやすくなったり、スキン層にピンホール等の欠陥が生じやすくなって塩阻止性能が低下する傾向にある。一方、多官能酸ハライド成分の濃度が5重量%を超える場合には、未反応多官能酸ハライド成分が残留しやすくなったり、膜厚が厚くなりすぎて透過抵抗が大きくなり、透過流束が低下する傾向にある。 The concentration of the polyfunctional acid halide component in the organic solution is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 5% by weight, and more preferably 0.05 to 3% by weight. If the concentration of the polyfunctional acid halide component is less than 0.01% by weight, the unreacted polyfunctional amine component tends to remain, or defects such as pinholes are likely to occur in the skin layer, resulting in a decrease in salt blocking performance. Tend to. On the other hand, when the concentration of the polyfunctional acid halide component exceeds 5% by weight, the unreacted polyfunctional acid halide component tends to remain, or the film thickness becomes too thick to increase the permeation resistance, thereby increasing the permeation flux. It tends to decrease.
前記有機溶液に用いられる有機溶媒としては、水に対する溶解度が低く、多孔性支持体を劣化させず、多官能酸ハライド成分を溶解するものであれば特に限定されず、例えば、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、及びノナン等の飽和炭化水素、1,1,2−トリクロロトリフルオロエタン等のハロゲン置換炭化水素などを挙げることができる。好ましくは沸点が300℃以下、さらに好ましくは沸点が200℃以下の飽和炭化水素である。 The organic solvent used in the organic solution is not particularly limited as long as it has low solubility in water, does not deteriorate the porous support, and dissolves the polyfunctional acid halide component. For example, cyclohexane, heptane, octane And saturated hydrocarbons such as nonane, and halogen-substituted hydrocarbons such as 1,1,2-trichlorotrifluoroethane. Preferred is a saturated hydrocarbon having a boiling point of 300 ° C. or lower, more preferably a boiling point of 200 ° C. or lower.
前記アミン水溶液や有機溶液には、製膜を容易にしたり、得られる複合半透膜の性能を向上させるための目的で各種の添加剤を加えることができる。前記添加剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、及びラウリル硫酸ナトリウム等の界面活性剤、重合により生成するハロゲン化水素を除去する水酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウム、及びトリエチルアミン等の塩基性化合物、アシル化触媒、特開平8−224452号公報記載の溶解度パラメータが8〜14(cal/cm3)1/2の化合物などが挙げられる。 Various additives can be added to the amine aqueous solution and the organic solution for the purpose of facilitating film formation and improving the performance of the resulting composite semipermeable membrane. Examples of the additive include surfactants such as sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium dodecylsulfate, and sodium laurylsulfate, sodium hydroxide that removes hydrogen halide generated by polymerization, trisodium phosphate, and triethylamine. And basic compounds, acylation catalysts, compounds having a solubility parameter of 8 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 described in JP-A-8-224452, and the like.
本発明の製造方法においては、上記方法により未乾燥スキン層を多孔性支持体の表面に形成した後、該未乾燥スキン層上に気体を多段階的に(複数回に分けて)吹き付けて余剰の溶液を徐々に除去することが必要である。本発明の効果を十分に発現させるためには、2段階以上に分けて気体を吹き付けることが好ましく、より好ましくは3段階以上である。一方、使用する装置及び効果の観点から5段階以下が好ましい。 In the production method of the present invention, after an undried skin layer is formed on the surface of the porous support by the above method, gas is blown onto the undried skin layer in a multistage manner (in a plurality of times), and surplus It is necessary to gradually remove the solution. In order to fully express the effect of the present invention, it is preferable to blow the gas in two or more stages, more preferably three or more stages. On the other hand, from the viewpoint of the apparatus to be used and the effects, 5 steps or less are preferable.
吹き付ける気体は、多官能アミン成分及び多官能酸ハライド成分と反応しない気体であれば特に制限されないが、例えば空気、窒素、アルゴンなどが挙げられる。 The gas to be blown is not particularly limited as long as it does not react with the polyfunctional amine component and the polyfunctional acid halide component, and examples thereof include air, nitrogen, and argon.
使用する気体の温度は、10〜50℃であることが好ましく、より好ましくは15〜35℃である。なお、気体の温度は、未乾燥スキン層上10mmの位置で測定する。 The temperature of the gas used is preferably 10 to 50 ° C, more preferably 15 to 35 ° C. The gas temperature is measured at a position of 10 mm on the undried skin layer.
未乾燥スキン層上に吹き付ける気体の風速は、1〜30m/secであることが好ましく、より好ましくは1〜20m/secであり、特に好ましくは5〜15m/secである。吹き付ける気体の風速は、1段階目よりも2段階目以降の方が大きいことが好ましく、具体的には、1段階目の気体の風速は、1〜15m/secであることが好ましく、より好ましくは2〜10m/secである。2段階目以降の風速は1段階目よりも1〜5m/sec程度大きくすることが好ましい。なお、気体の風速は、未乾燥スキン層上10mmの位置で測定する。 The wind speed of the gas sprayed onto the undried skin layer is preferably 1 to 30 m / sec, more preferably 1 to 20 m / sec, and particularly preferably 5 to 15 m / sec. The wind speed of the blowing gas is preferably higher in the second and subsequent stages than in the first stage. Specifically, the wind speed of the first stage gas is preferably 1 to 15 m / sec, more preferably. Is 2 to 10 m / sec. The wind speed after the second stage is preferably increased by about 1 to 5 m / sec than the first stage. The gas wind speed is measured at a position of 10 mm on the undried skin layer.
気体を吹き付ける時間は各段階で0.1〜10秒であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5秒である。 The time for blowing the gas is preferably 0.1 to 10 seconds, more preferably 0.5 to 5 seconds at each stage.
本発明においては、上記方法で吹き付け処理した未乾燥スキン層を乾燥して、乾燥複合半透膜を作製する。本発明の乾燥複合半透膜は、乾燥タイプであるため加工性や保存性に優れている。 In the present invention, the undried skin layer sprayed by the above method is dried to produce a dry composite semipermeable membrane. Since the dry composite semipermeable membrane of the present invention is a dry type, it is excellent in workability and storage stability.
乾燥処理を行う際に、半透膜はその形状になんら制限を受けるものではない。すなわち平膜状、あるいはスパイラル状など、考えられるあらゆる膜形状において乾燥処理を施すことが可能である。例えば、半透膜をスパイラル状に加工して膜ユニットを作製し、該膜ユニットを乾燥してドライスパイラルエレメントを作製してもよい。 When performing a drying process, a semipermeable membrane does not receive a restriction | limiting at all in the shape. That is, it is possible to perform the drying treatment in all conceivable film shapes such as a flat film shape or a spiral shape. For example, the semipermeable membrane may be processed into a spiral shape to produce a membrane unit, and the membrane unit may be dried to produce a dry spiral element.
乾燥処理を行う際の温度は、90〜140℃であることが必要であり、好ましくは90〜130℃である。 The temperature at the time of performing the drying treatment needs to be 90 to 140 ° C, and preferably 90 to 130 ° C.
乾燥処理を行う際の時間は、膜性能の低下防止の観点から10〜300秒であることが好ましく、より好ましくは30〜180秒である。特に、半透膜中の溶媒量が5重量%以下になるまで乾燥することが好ましい。 The time for performing the drying treatment is preferably 10 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, from the viewpoint of preventing deterioration of the film performance. In particular, it is preferable to dry until the amount of solvent in the semipermeable membrane is 5% by weight or less.
乾燥工程は、乾燥温度及び乾燥時間が異なる条件下で多段階的に(複数回に分けて)行うことが好ましい。それにより、重合反応を制御でき、高性能の乾燥複合半透膜を得ることができる。乾燥を2段階に分けて行う場合、1段階目の乾燥温度は90〜130℃及び乾燥時間は30〜90秒であり、2段階目の乾燥温度は100〜130℃及び乾燥時間は30〜90秒であることが好ましい。 The drying process is preferably performed in multiple steps (divided into multiple times) under different conditions of drying temperature and drying time. Thereby, the polymerization reaction can be controlled, and a high-performance dry composite semipermeable membrane can be obtained. When drying is performed in two stages, the drying temperature in the first stage is 90 to 130 ° C. and the drying time is 30 to 90 seconds, and the drying temperature in the second stage is 100 to 130 ° C. and the drying time is 30 to 90. Preferably it is seconds.
多孔性支持体上に形成したスキン層の厚みは特に制限されないが、通常0.05〜2μm程度であり、好ましくは、0.1〜1μmである。 The thickness of the skin layer formed on the porous support is not particularly limited, but is usually about 0.05 to 2 μm, preferably 0.1 to 1 μm.
また、乾燥複合半透膜やドライスパイラルエレメントの塩阻止性、透水性、及び耐酸化剤性等を向上させるために、従来公知の各種処理を施してもよい。 In order to improve the salt-inhibiting property, water permeability, oxidation resistance, etc. of the dry composite semipermeable membrane or dry spiral element, various conventionally known treatments may be performed.
以下に実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例によりなんら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
製造例1
(多孔性支持体の作製)
ポリスルホン(Solvay社製、P−3500)18重量%をN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解した製膜ドープを不織布基材上にウエット厚み200μmで均一に塗布した。その後、すぐに40〜50℃の水中に浸漬させることにより凝固させ、かつ溶媒であるDMFを完全に抽出洗浄することによって、不織布基材上にポリスルホン微多孔層を有する多孔性支持体を作製した。
Production Example 1
(Preparation of porous support)
A film-forming dope in which 18% by weight of polysulfone (manufactured by Solvay, P-3500) was dissolved in N, N-dimethylformamide (DMF) was uniformly applied to a nonwoven fabric substrate with a wet thickness of 200 μm. Then, the porous support body which has a polysulfone microporous layer on a nonwoven fabric base material was produced by solidifying by immediately immersing in 40-50 degreeC water, and completely extracting and wash | cleaning DMF which is a solvent. .
実施例1
m−フェニレンジアミン3重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.2重量部、カンファースルホン酸8重量部、トリエチルアミン4重量部、イソプロピルアルコール10重量部、及び水74.85重量部を含有するアミン水溶液を前記多孔性支持体上に塗布して水溶液被覆層を形成した。次に、前記水溶液被覆層の表面にトリメシン酸クロライド0.25重量%を含有するイソオクタン溶液を塗布し、界面重合反応させて未乾燥スキン層を形成した。そして、未乾燥スキン層の表面に温度20℃、風速5m/secの空気を3秒間吹き付け、その後さらに温度20℃、風速10m/secの空気を3秒間吹き付けて余剰の溶液を除去した。その後、未乾燥複合半透膜を130℃で2分間乾燥させることにより乾燥複合半透膜を作製した。
Example 1
A porous amine solution containing 3 parts by weight of m-phenylenediamine, 0.2 parts by weight of sodium lauryl sulfate, 8 parts by weight of camphorsulfonic acid, 4 parts by weight of triethylamine, 10 parts by weight of isopropyl alcohol, and 74.85 parts by weight of water An aqueous solution coating layer was formed by coating on a conductive support. Next, an isooctane solution containing 0.25% by weight of trimesic acid chloride was applied to the surface of the aqueous solution coating layer and subjected to an interfacial polymerization reaction to form an undried skin layer. Then, air having a temperature of 20 ° C. and a wind speed of 5 m / sec was blown on the surface of the undried skin layer for 3 seconds, and then air having a temperature of 20 ° C. and a wind speed of 10 m / sec was further blown for 3 seconds to remove excess solution. Thereafter, the undried composite semipermeable membrane was dried at 130 ° C. for 2 minutes to prepare a dry composite semipermeable membrane.
(透過流束及び塩阻止率の測定)
作製した乾燥複合半透膜を所定の形状、サイズに切断し、平膜評価用のセルにセットする。1500mg/LのNaClを含みかつNaOHを用いてpH6.5に調整した水溶液(25℃)を膜の供給側と透過側に1.5MPaの差圧を与えて膜に接触させる。この操作によって得られた透過水の透過速度および電導度を測定し、透過流束(m3/m2・d)および塩阻止率(%)を算出した。塩阻止率は、NaCl濃度と水溶液電導度の相関(検量線)を事前に作成し、それらを用いて下式により算出した。透過試験の結果を表1に示す。
塩阻止率(%)={1−(透過液中のNaCl濃度[mg/L])/(供給液中のNaCl濃度[mg/L])}×100
(Measurement of permeation flux and salt rejection)
The produced dry composite semipermeable membrane is cut into a predetermined shape and size, and set in a flat membrane evaluation cell. An aqueous solution (25 ° C.) containing 1500 mg / L NaCl and adjusted to pH 6.5 with NaOH is brought into contact with the membrane by applying a differential pressure of 1.5 MPa between the supply side and the permeation side of the membrane. The permeation rate and conductivity of the permeated water obtained by this operation were measured, and the permeation flux (m 3 / m 2 · d) and the salt rejection (%) were calculated. The salt rejection was calculated in advance using a correlation (calibration curve) between NaCl concentration and aqueous solution conductivity in advance. The results of the transmission test are shown in Table 1.
Salt rejection (%) = {1− (NaCl concentration in the permeate [mg / L]) / (NaCl concentration in the feed liquid [mg / L])} × 100
また、上記透過試験後に、乾燥複合半透膜をアルカリ洗浄液(pH:14、NaOH:4重量%、25℃)中に60時間浸漬した。その後、膜を超純水(20℃)中で60分間浸漬洗浄し、上記と同様の方法で再度透過試験を行った。透過試験の結果を表1に示す。 Further, after the permeation test, the dried composite semipermeable membrane was immersed in an alkaline cleaning solution (pH: 14, NaOH: 4% by weight, 25 ° C.) for 60 hours. Thereafter, the membrane was immersed and washed in ultrapure water (20 ° C.) for 60 minutes, and a permeation test was performed again in the same manner as described above. The results of the transmission test are shown in Table 1.
比較例1
実施例1と同様の方法で未乾燥スキン層を形成した。その後、未乾燥スキン層の表面に温度20℃、風速5m/secの空気を3秒間吹き付けて余剰の溶液を除去した。その後、未乾燥複合半透膜を30℃で10分間乾燥させることにより乾燥複合半透膜を作製した。その後、実施例1と同様の方法で透過試験を行った。透過試験の結果を表1に示す。
Comparative Example 1
An undried skin layer was formed in the same manner as in Example 1. Thereafter, air having a temperature of 20 ° C. and a wind speed of 5 m / sec was blown onto the surface of the undried skin layer for 3 seconds to remove excess solution. Thereafter, the undried composite semipermeable membrane was dried at 30 ° C. for 10 minutes to produce a dry composite semipermeable membrane. Thereafter, a transmission test was performed in the same manner as in Example 1. The results of the transmission test are shown in Table 1.
比較例2
実施例1と同様の方法で未乾燥スキン層を形成した。その後、吹き付け処理をせずに未乾燥複合半透膜を130℃で2分間乾燥させることにより乾燥複合半透膜を作製した。その後、実施例1と同様の方法で透過試験を行った。透過試験の結果を表1に示す。
Comparative Example 2
An undried skin layer was formed in the same manner as in Example 1. Then, the dry composite semipermeable membrane was produced by drying an undried composite semipermeable membrane for 2 minutes at 130 ° C. without spraying. Thereafter, a transmission test was performed in the same manner as in Example 1. The results of the transmission test are shown in Table 1.
比較例3
実施例1と同様の方法で未乾燥スキン層を形成した。その後、未乾燥スキン層の表面に温度20℃、風速5m/secの空気を3秒間吹き付けて余剰の溶液を除去した。その後、未乾燥複合半透膜を60℃で5分間乾燥させることにより乾燥複合半透膜を作製した。その後、実施例1と同様の方法で透過試験を行った。透過試験の結果を表1に示す。
Comparative Example 3
An undried skin layer was formed in the same manner as in Example 1. Thereafter, air having a temperature of 20 ° C. and a wind speed of 5 m / sec was blown onto the surface of the undried skin layer for 3 seconds to remove excess solution. Thereafter, the undried composite semipermeable membrane was dried at 60 ° C. for 5 minutes to prepare a dry composite semipermeable membrane. Thereafter, a transmission test was performed in the same manner as in Example 1. The results of the transmission test are shown in Table 1.
Claims (7)
A dry composite semipermeable membrane obtained by the production method according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007105793A JP2008259983A (en) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | Manufacturing method of dry composite semi-permeable membrane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007105793A JP2008259983A (en) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | Manufacturing method of dry composite semi-permeable membrane |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008259983A true JP2008259983A (en) | 2008-10-30 |
Family
ID=39982879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007105793A Pending JP2008259983A (en) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | Manufacturing method of dry composite semi-permeable membrane |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008259983A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI750801B (en) * | 2019-09-27 | 2021-12-21 | 南韓商可隆股份有限公司 | Polyimide based film having improved surface evenness, method for manufacturing the same and electronic device |
CN114466901A (en) * | 2019-09-27 | 2022-05-10 | 可隆工业株式会社 | Polyimide-based film having excellent surface flatness and method for producing same |
CN115624868A (en) * | 2022-12-22 | 2023-01-20 | 湖南沁森高科新材料有限公司 | Reverse osmosis membrane and preparation method thereof |
-
2007
- 2007-04-13 JP JP2007105793A patent/JP2008259983A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI750801B (en) * | 2019-09-27 | 2021-12-21 | 南韓商可隆股份有限公司 | Polyimide based film having improved surface evenness, method for manufacturing the same and electronic device |
CN114466901A (en) * | 2019-09-27 | 2022-05-10 | 可隆工业株式会社 | Polyimide-based film having excellent surface flatness and method for producing same |
CN115624868A (en) * | 2022-12-22 | 2023-01-20 | 湖南沁森高科新材料有限公司 | Reverse osmosis membrane and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4936438B2 (en) | Method for producing dry composite semipermeable membrane | |
JP5978998B2 (en) | Composite semipermeable membrane, composite semipermeable membrane element, and method for producing composite semipermeable membrane | |
KR102289642B1 (en) | Composite semipermeable membrane | |
JP4656502B2 (en) | Composite semipermeable membrane and method for producing the same | |
JP2008093544A (en) | Composite semipermeable membrane and manufacturing method thereof | |
JP6237232B2 (en) | Composite semipermeable membrane | |
JP4500002B2 (en) | Composite semipermeable membrane and method for producing the same | |
JP2018039003A (en) | Composite semipermeable membrane and production method of the same | |
KR101114668B1 (en) | Manufacturing method for polyamide-based reverse osmosis membrane and polyamide-based reverse osmosis membrane manufactured thereby | |
JP2008246419A (en) | Production method for composite semi-permeable membrane | |
WO2015118894A1 (en) | Method for producing composite semipermeable membrane | |
JP2014065004A (en) | Composite semipermeable membrane | |
JP4656503B2 (en) | Composite semipermeable membrane and method for producing the same | |
JP2006102594A (en) | Method for manufacturing composite semipermeable membrane | |
JP2008253906A (en) | Dry composite semipermeable membrane | |
WO2016052427A1 (en) | Composite semipermeable membrane and method for producing same, and spiral separation membrane element | |
JP6702181B2 (en) | Composite semipermeable membrane | |
JP2008259983A (en) | Manufacturing method of dry composite semi-permeable membrane | |
JPH10165789A (en) | Manufacture of dry composite reverse-osmosis membrane | |
JP2007253109A (en) | Method for manufacturing dry composite semipermeable membrane | |
JP2012143750A (en) | Method for producing composite semi-permeable membrane | |
JP2009078218A (en) | Method of manufacturing composite semi-permeable membrane | |
JP6456671B2 (en) | Porous support, composite semipermeable membrane, and spiral separation membrane element | |
JP2017148771A (en) | Composite semipermeable membrane | |
JP2008253905A (en) | Manufacturing method of dry composite semipermeable membrane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20091228 |