JP2020069469A - Composite semipermeable membrane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液状混合物の選択的分離に有用な半透膜に関し、高い透水性、耐汚れ性、耐酸化性に優れた複合半透膜に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semipermeable membrane useful for selective separation of a liquid mixture, and relates to a composite semipermeable membrane excellent in high water permeability, stain resistance and oxidation resistance.
液状混合物の膜分離に使用される膜には、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などがあり、これらの膜は、例えば塩分、有害物を含んだ水などから飲料水を得る場合や、工業用超純水の製造、排水処理、有価物の回収などに用いられている。 Membranes used for membrane separation of liquid mixtures include microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, reverse osmosis membranes, etc.These membranes are, for example, salts, water containing harmful substances, etc. It is used for obtaining water, production of industrial ultrapure water, wastewater treatment, and recovery of valuables.
現在市販されている逆浸透膜およびナノろ過膜の大部分は複合半透膜であり、中でも、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との重縮合反応によって得られる架橋ポリアミドからなる分離機能層を微多孔性支持膜上に被覆して得られる複合半透膜は、透過性や選択分離性の高い分離膜として広く用いられている。 Most of the reverse osmosis membranes and nanofiltration membranes currently on the market are composite semipermeable membranes. Among them, a separation functional layer composed of a crosslinked polyamide obtained by a polycondensation reaction of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide is used. A composite semipermeable membrane obtained by coating on a microporous support membrane is widely used as a separation membrane having high permeability and high selective separation.
しかし、複合半透膜を使用し続けると、膜表面に、有機物や重金属、微生物などの汚れ物質が付着し、膜の透過流束が低下するといった問題がある。また、透過流速を回復させるために、ある期間運転後に酸、アルカリなどによる薬液洗浄を行う場合があるが、それにより膜性能が低下する問題がある。そのため、長期間にわたって安定な運転を継続するために、汚れ物質が付着しにくく、かつ、酸、アルカリなどの薬液洗浄前後での性能変化の少ない複合半透膜が望まれている。 However, if the composite semipermeable membrane is continuously used, there is a problem that contaminants such as organic substances, heavy metals, and microorganisms adhere to the membrane surface to reduce the permeation flux of the membrane. Further, in order to recover the permeation flow rate, chemical solution cleaning with acid, alkali, etc. may be performed after the operation for a certain period of time, but there is a problem that the membrane performance deteriorates. Therefore, in order to continue stable operation for a long period of time, there is a demand for a composite semipermeable membrane in which fouling substances are less likely to adhere and the performance of the composite semipermeable membrane is small before and after cleaning with a chemical solution such as acid or alkali.
汚れの付着を改善する方法として、ポリビニルアルコールを分離機能層表面に被覆することで荷電状態を中性にして、ファウリングを抑制する方法(特許文献1参照)、ポリアルキレンオキシドを含有する被覆層を形成するなどの方法(特許文献2参照)が提案されている。 As a method for improving the adhesion of dirt, a method in which polyvinyl alcohol is coated on the surface of the separation functional layer to neutralize the charge state to suppress fouling (see Patent Document 1), a coating layer containing polyalkylene oxide A method of forming a film (see Patent Document 2) has been proposed.
しかしながら、特許文献1、2に記載の膜は、高温かつ低pH条件といった過酷な薬液洗浄後は、耐汚れ性が低下する。 However, the membranes described in Patent Documents 1 and 2 have reduced stain resistance after severe chemical cleaning under high temperature and low pH conditions.
本発明は、低pH条件での洗浄後も耐汚れ性を維持することのできる複合半透膜を提供することを目的とする。更に酸化処理供給水を用いる場合にも耐汚れ性を維持することのできる複合半透膜を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a composite semipermeable membrane that can maintain stain resistance even after washing under low pH conditions. It is another object of the present invention to provide a composite semipermeable membrane that can maintain stain resistance even when using oxidation-treated feed water.
上記課題を解決するために、本発明は、下記(1)〜(5)のいずれかの構成を備える。
(1)微多孔性支持層と、前記微多孔性支持層上に設けられる分離機能層と、分離機能層の上に設けられる被覆層を備える複合半透膜であって、前記被覆層のポリマー(A)を有し、前記ポリマー(A)がポリアルキレンオキシド成分(A-a)と、(メタ)アクリル酸成分(A-b)と、エステル結合(A-c)を含有する複合半透膜。
(2)前記被覆層の中のポリアルキレンオキシド成分(A-a)が50〜95重量%の(1)に記載の複合半透膜。
(3)前記被覆層の中の(メタ)アクリル酸成分(A-b)が3〜20重量%の(1)〜(2)に記載の複合半透膜。
(4)前記被覆層のポリマー(A)のポリアルキレンオキシド基末端構造が、OHおよび/またはOMeである(1)〜(3)に記載の複合半透膜
(5)前記分離機能層と被覆層がアミド結合によって結合している(1)〜(4)に記載の複合半透膜
(6)前記分離機能層が界面重合により得られるポリアミドからなる(1)〜(5)に記載の複合半透膜
(7)前記ポリマー(A)1gあたりの示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される不凍水量をWn(g)、融点低下水量をWf(g)としたとき、以下の式3、4を満たす(1)〜(6)に記載の複合半透膜
Wn+Wf ≧ 2.5 式(3)
Wf/(Wn+Wf) ≧ 0.5 式(4)
(8)微多孔性支持層と、前記微多孔性支持層上に形成される分離機能層と、分離機能層の上に設けられる被覆層を備える複合半透膜の製造方法であって、
下記工程(a)、(b)および(c)をこの順に行うことで前記分離機能層を形成する工程を有する複合半透膜の製造方法。
(a)多官能アミンを含有する水溶液と、多官能酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒とを用い、前記基材および前記多孔性支持層を含む支持膜の表面で界面重縮合を行うことにより、架橋ポリアミドを形成する工程。
(b)上記工程(a)で得られた前記架橋ポリアミドにポリアルキレンオキシド基を有するポリマー(A)を塗布する工程
(c)上記工程(b)で得られたポリアルキレンオキシド基を有するポリマー(A)を塗布した前記架橋ポリアミドを加熱する工程
(9)海水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された処理水を複合半透膜によって濾過し、濃縮水と淡水に分離する水処理システムであり、上記複合半透膜が上記(1)〜(7)に記載の複合半透膜を用い、かつ上記処理水がバイオポリマー成分が100μgC/L以下である水処理システム。
In order to solve the above problems, the present invention includes any one of the following configurations (1) to (5).
(1) A composite semipermeable membrane comprising a microporous support layer, a separation functional layer provided on the microporous support layer, and a coating layer provided on the separation functional layer, wherein the polymer of the coating layer is A composite semipermeable membrane having (A), wherein the polymer (A) contains a polyalkylene oxide component (Aa), a (meth) acrylic acid component (Ab), and an ester bond (Ac).
(2) The composite semipermeable membrane according to (1), wherein the polyalkylene oxide component (Aa) in the coating layer is 50 to 95% by weight.
(3) The composite semipermeable membrane according to (1) or (2), wherein the (meth) acrylic acid component (A-b) in the coating layer is 3 to 20% by weight.
(4) The composite semipermeable membrane according to (1) to (3), wherein the polyalkylene oxide group terminal structure of the polymer (A) of the coating layer is OH and / or OMe (5) The separation functional layer and coating The composite semipermeable membrane according to (1) to (4), wherein the layers are bound by an amide bond (6) The composite according to (1) to (5), wherein the separation functional layer is made of polyamide obtained by interfacial polymerization. Semi-permeable membrane (7) When the amount of antifreeze water measured using a differential scanning calorimeter (DSC) per 1 g of the polymer (A) is W n (g) and the amount of water with reduced melting point is W f (g), The composite semipermeable membrane W n + W f ≧ 2.5 Formula (3) described in (1) to (6) that satisfies the following Formulas 3 and 4:
W f / (W n + W f ) ≧ 0.5 Expression (4)
(8) A method for producing a composite semipermeable membrane, comprising a microporous support layer, a separation functional layer formed on the microporous support layer, and a coating layer provided on the separation functional layer,
A method for producing a composite semipermeable membrane, comprising a step of forming the separation functional layer by performing the following steps (a), (b) and (c) in this order.
(A) by using an aqueous solution containing a polyfunctional amine and an organic solvent containing a polyfunctional acid halide to perform interfacial polycondensation on the surface of the support film including the substrate and the porous support layer, A step of forming a crosslinked polyamide.
(B) Step (c) of applying the polymer (A) having a polyalkylene oxide group to the crosslinked polyamide obtained in the step (a) (c) Polymer having a polyalkylene oxide group (obtained in the step (b) ( Step (9) of heating the crosslinked polyamide coated with A) (9) A pretreatment device for pretreating seawater, and treated water pretreated by the pretreatment device are filtered through a composite semipermeable membrane to obtain concentrated water and fresh water. A water treatment system for separation, wherein the composite semipermeable membrane uses the composite semipermeable membrane according to (1) to (7), and the treated water has a biopolymer component of 100 μg C / L or less. ..
本発明によって、特に高塩濃度海水中で運転された際の耐汚れ性に優れ、かつ高い造水量と塩除去率を示し、かつ酸洗浄後の耐汚れ性や、酸化処理後供給水使用時の耐汚れ性にも優れる複合半透膜が得られる。 According to the present invention, particularly excellent stain resistance when operated in high salt seawater, and exhibit a high amount of fresh water production and salt removal rate, and stain resistance after acid cleaning, and when using feed water after oxidation treatment. It is possible to obtain a composite semipermeable membrane having excellent stain resistance.
[1.複合半透膜]
本発明に係る複合半透膜は、微多孔性支持膜と、微多孔性支持膜上に設けられる分離機能層と、分離機能層の上に設けられる被覆層を備える。前記分離機能層は実質的に分離性能を有するものであり、微多孔性支持膜は水を透過するものの実質的にイオン等の分離性能を有さず、分離機能層に強度を与えることができる。また被覆層は運転時の耐汚れ性付与が可能となる。
[1. Composite semipermeable membrane]
The composite semipermeable membrane according to the present invention comprises a microporous support membrane, a separation functional layer provided on the microporous support membrane, and a coating layer provided on the separation functional layer. The separation functional layer has substantially separation performance, and the microporous support membrane does not substantially have separation performance of ions, etc., although it permeates water, and can give strength to the separation functional layer. .. Further, the coating layer can impart stain resistance during operation.
(1)微多孔性支持膜
本実施形態では、微多孔性支持膜は、基材および微多孔性支持層を備える。ただし、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、支持膜は、基材を持たず、微多孔性支持層のみで構成されていてもよい。
(1) Microporous support film In the present embodiment, the microporous support film includes a base material and a microporous support layer. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the support film may have no base material and may be composed of only a microporous support layer.
(1−1)基材
基材としては、ポリエステル系重合体、ポリアミド系重合体、ポリオレフィン系重合体、及びこれらの混合物又は共重合体等が挙げられる。中でも、機械的、熱的に安定性の高いポリエステル系重合体の布帛が特に好ましい。布帛の形態としては、長繊維不織布や短繊維不織布、さらには織編物を好ましく用いることができる。
(1-1) Substrate Examples of the substrate include polyester-based polymers, polyamide-based polymers, polyolefin-based polymers, and mixtures or copolymers thereof. Among them, a polyester polymer cloth having high mechanical and thermal stability is particularly preferable. As the form of the cloth, a long fiber non-woven fabric, a short fiber non-woven fabric, or a woven or knitted fabric can be preferably used.
(1−2)微多孔性支持層
本発明において微多孔性支持層は、イオン等の分離性能を実質的に有さず、分離性能を実質的に有する分離機能層に強度を与えるためのものである。微多孔性支持層の孔のサイズや分布は特に限定されない。例えば、均一で微細な孔、又は分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面まで徐々に大きな微細孔をもち、かつ、分離機能層が形成される側の表面で微細孔の大きさが0.1nm以上100nm以下であるような微多孔性支持層が好ましい。支持層に使用する材料やその形状は特に限定されない。
(1-2) Microporous support layer In the present invention, the microporous support layer has substantially no separation performance for ions and the like, and imparts strength to the separation functional layer having substantially separation performance. Is. The pore size and distribution of the microporous support layer are not particularly limited. For example, uniform and fine pores, or gradually larger micropores from the surface on which the separation functional layer is formed to the other surface, and the size of the micropores on the surface on which the separation functional layer is formed. A microporous support layer having a thickness of 0.1 nm or more and 100 nm or less is preferable. The material used for the support layer and its shape are not particularly limited.
微多孔性支持層の素材には、例えば、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、及びポリフェニレンオキシド等のホモポリマー又はコポリマーを、単独で又は混合して使用することができる。ここで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、ビニル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使用できる。 The material of the microporous support layer, for example, polysulfone, polyether sulfone, polyamide, polyester, cellulosic polymer, vinyl polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfone, and homopolymers or copolymers such as polyphenylene oxide, They can be used alone or as a mixture. Here, cellulose acetate, cellulose nitrate and the like can be used as the cellulosic polymer, and polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile and the like can be used as the vinyl polymer.
中でもポリスルホン、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またはコポリマーが好ましい。より好ましくは酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、またはポリフェニレンスルホンが挙げられる。さらに、これらの素材の中では化学的、機械的、熱的に安定性が高く、成型が容易であることからポリスルホンが一般的に使用できる。 Of these, homopolymers or copolymers such as polysulfone, polyamide, polyester, cellulose acetate, cellulose nitrate, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyphenylene sulfide, and polyphenylene sulfide sulfone are preferable. More preferably, cellulose acetate, polysulfone, polyphenylene sulfide sulfone, or polyphenylene sulfone is used. Furthermore, among these materials, polysulfone can be generally used because it has high chemical, mechanical and thermal stability and is easy to mold.
ポリスルホンは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)でN−メチルピロリドンを溶媒に、ポリスチレンを標準物質として測定した場合の質量平均分子量(Mw)が、10000以上200000以下であることが好ましく、より好ましくは15000以上100000以下である。 The polysulfone preferably has a mass average molecular weight (Mw) of 10,000 or more and 200,000 or less when measured by gel permeation chromatography (GPC) using N-methylpyrrolidone as a solvent and polystyrene as a standard substance, and more preferably It is 15,000 or more and 100,000 or less.
ポリスルホンのMwが10000以上であることで、微多孔性支持層として好ましい機械的強度および耐熱性を得ることができる。また、Mwが200000以下であることで、溶液の粘度が適切な範囲となり、良好な成形性を実現することができる。 When the Mw of the polysulfone is 10,000 or more, the mechanical strength and heat resistance preferable as the microporous support layer can be obtained. Further, when the Mw is 200,000 or less, the viscosity of the solution is in an appropriate range, and good moldability can be realized.
基材と微多孔性支持層の厚みは、複合半透膜の強度及びそれをエレメントにしたときの充填密度に影響を与える。十分な機械的強度及び充填密度を得るためには、基材と微多孔性支持層の厚みの合計が、30μm以上300μm以下であることが好ましく、100μm以上220μm以下であるとより好ましい。また、微多孔性支持層の厚みは、20μm以上100μm以下であることが好ましい。なお、本書において、特に付記しない限り、厚みとは、平均値を意味する。ここで平均値とは相加平均値を表す。すなわち、基材と微多孔性支持層の厚みは、断面観察で厚み方向に直交する方向(膜の面方向)に20μm間隔で測定した、20点の厚みの平均値を算出することで求められる。 The thickness of the substrate and the microporous support layer affects the strength of the composite semipermeable membrane and the packing density when it is used as an element. In order to obtain sufficient mechanical strength and packing density, the total thickness of the base material and the microporous support layer is preferably 30 μm or more and 300 μm or less, and more preferably 100 μm or more and 220 μm or less. The thickness of the microporous support layer is preferably 20 μm or more and 100 μm or less. In the present specification, the thickness means an average value unless otherwise specified. Here, the average value represents an arithmetic mean value. That is, the thicknesses of the base material and the microporous support layer can be obtained by calculating the average value of the thicknesses at 20 points measured at intervals of 20 μm in the direction orthogonal to the thickness direction (the surface direction of the film) by cross-sectional observation. ..
(1−3)支持膜の形成方法
本発明に使用する微多孔性支持層は、ミリポア社製“ミリポアフィルターVSWP”(商品名)や、東洋濾紙社製“ウルトラフィルターUK10”(商品名)のような各種市販材料から選択することもできるが、“オフィス・オブ・セイリーン・ウォーター・リサーチ・アンド・ディベロップメント・プログレス・レポート”No.359(1968)に記載された方法に従って製造することができる。
(1-3) Method for forming support film The microporous support layer used in the present invention is made of "Millipore Filter VSWP" (trade name) manufactured by Millipore or "Ultra Filter UK10" (trade name) manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd. It is possible to select from various commercially available materials such as "Office of Saline Water Research and Development Progress Report" No. 359 (1968).
(2−1)分離機能層の化学構造
分離機能層は、架橋芳香族ポリアミドを含有する。特に、分離機能層は、架橋芳香族ポリアミドを主成分として含有することが好ましい。主成分とは分離機能層の成分のうち、50重量%以上を占める成分を指す。分離機能層は、架橋芳香族ポリアミドを50重量%以上含むことにより、高い除去性能を発現することができる。また、分離機能層における架橋芳香族ポリアミドの含有率は80重量%以上であることが好ましく、90重量%以上であることがより好ましい。
(2-1) Chemical Structure of Separation Functional Layer The separation functional layer contains a crosslinked aromatic polyamide. In particular, the separation functional layer preferably contains a crosslinked aromatic polyamide as a main component. The main component refers to a component that accounts for 50% by weight or more of the components of the separation functional layer. The separation functional layer can exhibit high removal performance by containing 50% by weight or more of the crosslinked aromatic polyamide. The content of the crosslinked aromatic polyamide in the separation functional layer is preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more.
架橋芳香族ポリアミドは、多官能芳香族アミン、多官能芳香族酸クロリドを化学反応させることにより形成できる。ここで、多官能芳香族アミンおよび多官能芳香族酸クロリドの少なくとも一方が3官能以上の化合物を含んでいることが好ましい。これにより、剛直な分子鎖が得られ、水和イオンやホウ素などの微細な溶質を除去するための良好な孔構造が形成される。 The crosslinked aromatic polyamide can be formed by chemically reacting a polyfunctional aromatic amine and a polyfunctional aromatic acid chloride. Here, it is preferable that at least one of the polyfunctional aromatic amine and the polyfunctional aromatic acid chloride contains a trifunctional or higher functional compound. As a result, a rigid molecular chain is obtained, and a good pore structure for removing fine solutes such as hydrated ions and boron is formed.
多官能芳香族アミンとは、一分子中に第一級アミノ基及び第二級アミノ基のうち少なくとも一方のアミノ基を2個以上有し、かつ、アミノ基のうち少なくとも1つは第一級アミノ基である芳香族アミンを意味する。多官能芳香族アミンとしては、例えば、o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、o−キシリレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、o−ジアミノピリジン、m−ジアミノピリジン、p−ジアミノピリジン等の2個のアミノ基がオルト位やメタ位、パラ位のいずれかの位置関係で芳香環に結合した多官能芳香族アミン、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、3−アミノベンジルアミン、4−アミノベンジルアミンなどの多官能芳香族アミンなどが挙げられる。特に、膜の選択分離性や透過性、耐熱性を考慮すると、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、及び1,3,5−トリアミノベンゼンが好適に用いられる。中でも、入手の容易性や取り扱いのしやすさから、m−フェニレンジアミン(以下、m−PDAとも記す)を用いることがより好ましい。これらの多官能芳香族アミンは、単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。 A polyfunctional aromatic amine has two or more amino groups of at least one of a primary amino group and a secondary amino group in one molecule, and at least one of the amino groups is a primary amino group. It means an aromatic amine that is an amino group. Examples of polyfunctional aromatic amines include o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, o-xylylenediamine, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine, o-diaminopyridine, m-. 1,3,5-Triaminobenzene, a polyfunctional aromatic amine in which two amino groups such as diaminopyridine and p-diaminopyridine are bonded to an aromatic ring in any one of the ortho, meta and para positions. , 1,2,4-triaminobenzene, 3,5-diaminobenzoic acid, 3-aminobenzylamine, and polyfunctional aromatic amines such as 4-aminobenzylamine. Particularly, considering the selective separation property, permeability and heat resistance of the membrane, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, and 1,3,5-triaminobenzene are preferably used. Above all, it is more preferable to use m-phenylenediamine (hereinafter, also referred to as m-PDA) from the viewpoint of easy availability and easy handling. These polyfunctional aromatic amines may be used alone or in combination of two or more.
多官能芳香族酸クロリドとは、一分子中に少なくとも2個のクロロカルボニル基を有する芳香族酸クロリドをいう。例えば、3官能酸クロリドでは、トリメシン酸クロリドなどを挙げることができ、2官能酸クロリドでは、ビフェニルジカルボン酸ジクロリド、アゾベンゼンジカルボン酸ジクロリド、テレフタル酸クロリド、イソフタル酸クロリド、ナフタレンジカルボン酸クロリドなどを挙げることができる。膜の選択分離性、耐熱性を考慮すると、一分子中に2〜4個の塩化カルボニル基を有する多官能芳香族酸クロリドであることが好ましい。 The polyfunctional aromatic acid chloride refers to an aromatic acid chloride having at least two chlorocarbonyl groups in one molecule. Examples of trifunctional acid chlorides include trimesic acid chloride, and examples of bifunctional acid chlorides include biphenyldicarboxylic acid dichloride, azobenzenedicarboxylic acid dichloride, terephthalic acid chloride, isophthalic acid chloride, and naphthalenedicarboxylic acid chloride. You can Considering the selective separation property and heat resistance of the membrane, a polyfunctional aromatic acid chloride having 2 to 4 carbonyl chloride groups in one molecule is preferable.
(3)被覆層
(3−1)被覆層の構造
複合半透膜は表面に被覆層を有する。被覆層は、実質的に汚れの付着を抑制する機能を有する。
(3) Coating layer (3-1) Structure of coating layer The composite semipermeable membrane has a coating layer on the surface. The coating layer has a function of substantially suppressing the attachment of dirt.
被覆層は、ポリマー(A)を有し、前記ポリマー(A)がポリアルキレンオキシド成分(A-a)と、(メタ)アクリル酸成分(A-b)と、成分(A−a)と(A−b)との間にあるエステル結合(A-c)を含有する。(メタ)アクリル酸成分(A-b)は被覆層中に水を保持し、かつポリアルキレンオキシド成分(A-a)は水の運動性を向上させるので、この被覆層によると優れた耐汚れ性を発現することができる。 The coating layer has a polymer (A), and the polymer (A) has a polyalkylene oxide component (Aa), a (meth) acrylic acid component (Ab), components (A-a) and (A-b). It contains an ester bond (Ac) between and. The (meth) acrylic acid component (Ab) retains water in the coating layer, and the polyalkylene oxide component (Aa) improves the mobility of water, so that the coating layer exhibits excellent stain resistance. be able to.
更に本発明の複合半透膜は、供給水にオゾン処理などの酸化処理を施した場合にも、優れた耐汚れ性を発現することができる。この効果を発現するメカニズムについて、発明者らは、以下のとおり推測している。すなわち、被覆層にポリアルキレンオキシド成分(A−a)を有することで、供給水にオゾン処理など酸化処理を施した時に生じる活性ラジカル種をアルキレンオキシド成分(A−a)が補足し、活性ラジカル種を消失させることで、分離機能層の劣化を抑制でき、複合半透膜の耐久性を向上させる。 Furthermore, the composite semipermeable membrane of the present invention can exhibit excellent stain resistance even when the feed water is subjected to an oxidation treatment such as ozone treatment. The inventors have speculated as to the mechanism of producing this effect as follows. That is, by having the polyalkylene oxide component (A-a) in the coating layer, the alkylene oxide component (A-a) captures the active radical species generated when the feed water is subjected to an oxidation treatment such as ozone treatment, and the active radical is generated. By eliminating the seed, deterioration of the separation functional layer can be suppressed and the durability of the composite semipermeable membrane is improved.
架橋芳香族ポリアミドの分離機能層上にポリアルキレンオキシド成分(A−a)が存在することは、飛行時間型二次イオン質量分析法を用いて複合半透膜の被覆層側を測定した際に、正2次イオンm/z = 45.03, 59.05, 104.03, 108.07, 135.06のカウント数をそれぞれa, b, c, d, eとしたとき、下記式(1)を満たすことで、判断できる。
(a+b)/(c+d+e) ≧ 10 …(1)
なお、正2次イオンm/z = 45.03, 59.05はポリアルキレンオキシド成分(A−a)に、104.03, 108.07, 135.06は芳香族ポリアミドの部分構造に帰属される。
The presence of the polyalkylene oxide component (Aa) on the separation functional layer of the crosslinked aromatic polyamide means that when the coating layer side of the composite semipermeable membrane is measured using time-of-flight secondary ion mass spectrometry. , Positive secondary ions m / z = 45.03, 59.05, 104.03, 108.07, 135.06 are a, b, c, d, and e, respectively, and can be determined by satisfying the following formula (1).
(a + b) / (c + d + e) ≧ 10… (1)
The positive secondary ions m / z = 45.03, 59.05 belong to the polyalkylene oxide component (Aa), and 104.03, 108.07, 135.06 belong to the partial structure of the aromatic polyamide.
ポリアルキレンオキシド成分(A−a)とは、一般式(2)に記載されるようなエーテル骨格を有する成分である。 The polyalkylene oxide component (Aa) is a component having an ether skeleton as described in the general formula (2).
具体的にはポリオキシエチレン基(式(2)中、n=2に相当)、ポリオキシプロピレン基(一般式(2)中、n=3に相当)などが挙げられる。更にオキシアルキレン基の重合度、すなわち、化学式(2)中のm は、4以上30以下が好ましい。mが4以上であることで、複合半透膜は逆浸透膜として良好な除去率を示すことができ、mが30以下であることで、複合半透膜は逆浸透膜として良好な透水性を示すことができる。 Specific examples thereof include a polyoxyethylene group (corresponding to n = 2 in the formula (2)) and a polyoxypropylene group (corresponding to n = 3 in the general formula (2)). Further, the degree of polymerization of the oxyalkylene group, that is, m in the chemical formula (2) is preferably 4 or more and 30 or less. When m is 4 or more, the composite semipermeable membrane can show a good removal rate as a reverse osmosis membrane, and when m is 30 or less, the composite semipermeable membrane has a good water permeability as a reverse osmosis membrane. Can be shown.
ポリマー(A)において、ポリアルキレンオキシド成分(A-a)は、ポリマー(A)の全体を100重量%に対して、50重量%以上95重量%以下、更には80重量%以上95重量%以下含有されていることが好ましい。ポリアルキレンオキシド成分(A-a)の割合が50重量%以上であることで、優れた耐汚れ性が得られる。ポリアルキレンオキシド成分(A−a)の含有率が95重量%以下であることで、(メタ)アクリル酸成分(A−b)が含まれる余地が5重量%あることになる。(メタ)アクリル酸成分(A−b)は水の保持および分離機能層と被覆層との間にアミド結合を形成するという効果を持つ。
特に、ポリマー(A)の全体を100重量%とした時に、ポリアルキレンオキシド成分(A-a)を85重量%以上95重量%含有した場合に、その効果は顕著となる。また、ポリアルキレンオキシド成分(A-a)を85重量%以上95重量%含有した場合は、一部のポリアルキレンオキシド成分(A-a)は活性ラジカル種を消失させることで構造変化するものの、残るポリアルキレンオキシド成分(A-a)は被覆層の運動性向上に寄与できるため、耐汚れ性も発現できる。
In the polymer (A), the polyalkylene oxide component (Aa) is contained in an amount of 50% by weight or more and 95% by weight or less, and further 80% by weight or more and 95% by weight or less, based on 100% by weight of the entire polymer (A). Preferably. When the proportion of the polyalkylene oxide component (Aa) is 50% by weight or more, excellent stain resistance can be obtained. When the content of the polyalkylene oxide component (A-a) is 95% by weight or less, the room for containing the (meth) acrylic acid component (A-b) is 5% by weight. The (meth) acrylic acid component (Ab) has an effect of retaining water and forming an amide bond between the separation functional layer and the coating layer.
In particular, when the total amount of the polymer (A) is 100% by weight, the effect becomes remarkable when the polyalkylene oxide component (Aa) is contained in an amount of 85% by weight or more and 95% by weight. Further, when the polyalkylene oxide component (Aa) is contained in an amount of 85% by weight or more and 95% by weight, some of the polyalkylene oxide component (Aa) change in structure by eliminating active radical species, but the remaining polyalkylene oxide component (Aa) remains. Since the component (Aa) can contribute to improving the mobility of the coating layer, stain resistance can also be exhibited.
本願の(メタ)アクリル酸成分(A-b)とは、一般式(3)に示す構造を有する成分である。ポリマー(A)に(メタ)アクリル酸成分(A-b)を有することは、後述する飛行時間型二次イオン質量分析法を用いて判断できる。 The (meth) acrylic acid component (Ab) of the present application is a component having the structure represented by the general formula (3). The presence of the (meth) acrylic acid component (A-b) in the polymer (A) can be determined by using a time-of-flight secondary ion mass spectrometry method described later.
(メタ)アクリル酸成分(A-b)は、ポリマー(A)の全体を100重量%とした時に3重量%以上20重量%以下、更には5重量%以上15重量%以下が好ましい。(メタ)アクリル酸成分(A−b)に含まれるカルボキシ基は、分離機能層中の官能基と共有結合を形成することができる一方で、海水中のタンパク質および糖などのバイオポリマーと複合体を形成しやすいという性質を持つ。そのため、(メタ)アクリル酸成分(A−b)の量が3重量%以上であることで、分離機能層と被覆層との間の結合が強固になり、耐久性や耐酸洗浄後の耐汚れ性に優れた膜が実現される。また20重量%以下であることで、バイオポリマーが付着しにくく、耐汚れ性に優れた膜となる。 The (meth) acrylic acid component (A-b) is preferably 3% by weight or more and 20% by weight or less, more preferably 5% by weight or more and 15% by weight or less, based on 100% by weight of the entire polymer (A). The carboxy group contained in the (meth) acrylic acid component (Ab) can form a covalent bond with the functional group in the separation functional layer, while it is complexed with a biopolymer such as protein and sugar in seawater. Has the property of being easy to form. Therefore, when the amount of the (meth) acrylic acid component (A-b) is 3% by weight or more, the bond between the separation functional layer and the coating layer becomes strong, and durability and stain resistance after acid-proof cleaning are achieved. A film having excellent properties is realized. Further, when the content is 20% by weight or less, the biopolymer is less likely to adhere, and the film has excellent stain resistance.
エステル結合(A−c)とは、R1−C(=O)−O−R2で示される構造である。 The ester bond (A-c) is a structure represented by R 1 -C (= O) -O-R 2 .
ポリマー(A)がエステル結合(A−c)を有することは、X線光電子分光分析装置(ESCA)、フーリエ赤外分光光度計(FT−IR)ATR法分析により判断できる。ポリマー(A)がエステル結合(A−c)を有することで、酸処理後の耐汚れ性に優れる膜が得られる。 Whether the polymer (A) has an ester bond (A-c) can be determined by an X-ray photoelectron spectroscopy analyzer (ESCA) and a Fourier infrared spectrophotometer (FT-IR) ATR method analysis. Since the polymer (A) has an ester bond (A-c), a film having excellent stain resistance after acid treatment can be obtained.
本発明のポリマー(A)は、前記樹脂1gあたりの示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される不凍水量をWn(g)、融点低下水量をWf(g)としたとき、以下の式3、4を満たすことが好ましい。
Wn+Wf ≧ 2.5 式(3)
Wf/(Wn+Wf) ≧ 0.5 式(4)
上記式を満たすことで、優れた耐汚れ性を発現する機構について、詳細には判明していないが、ポリマー(A)がもつ水和水の量および運動性の影響と推定している。本発明のポリマー(A)が式3を満たすことにより、ポリマー(A)が十分な量の水和水をもつことで汚染物質の接近を抑制する水和水層を形成し、さらに式4を満たすことにより、ポリマー(A)が持つ水和水と周囲の自由水との交換が十分に速い速度で行うことが可能となる。そのため、汚れ成分がポリマー(A)を含有する被覆層のもつ水和水層を破壊し、分離機能膜表面に接近した際に、水和水層を修復することができると考えている。
特に本発明では、式(4)Wf/(Wn+Wf) が0.7以上となることが、運動性を向上させ、耐汚れ性が優れるためより好ましい。式(4)Wf/(Wn+Wf) が0.7以上となるためには、例えばポリマー(A)中のポリアルキレンオキシド成分(A−a)を80重量%以上含有させることで達成することができる。
When the polymer (A) of the present invention has an amount of antifreeze water measured using a differential scanning calorimeter (DSC) per 1 g of the resin as W n (g) and a melting point reduced water amount as W f (g), It is preferable to satisfy the following Expressions 3 and 4.
W n + W f ≧ 2.5 Formula (3)
W f / (W n + W f ) ≧ 0.5 Expression (4)
Although the mechanism for exhibiting excellent stain resistance by satisfying the above formula has not been clarified in detail, it is presumed to be due to the amount of water of hydration and the mobility of the polymer (A). When the polymer (A) of the present invention satisfies the formula 3, the polymer (A) has a sufficient amount of hydration water to form a hydration water layer that suppresses the approach of contaminants. By filling, the hydration water of the polymer (A) and the surrounding free water can be exchanged at a sufficiently fast rate. Therefore, it is thought that the hydration water layer can be restored when the soil component destroys the hydration water layer of the coating layer containing the polymer (A) and approaches the separation functional membrane surface.
Particularly in the present invention, it is more preferable that the formula (4) W f / (W n + W f ) is 0.7 or more because the mobility is improved and the stain resistance is excellent. In order for the formula (4) W f / (W n + W f ) to be 0.7 or more, for example, by containing the polyalkylene oxide component (Aa) in the polymer (A) in an amount of 80% by weight or more, Can be achieved.
上述した不凍水量Wnおよび融点低下水量Wfは示差走査熱量計(DSC)を用いて測定することができる。測定方法は後述する。 Amount of unfrozen water W n and a melting point lowering amount of water W f described above can be measured using a differential scanning calorimeter (DSC). The measuring method will be described later.
(3−4)被覆層と分離機能層との間の化学結合
本願において、被覆層と分離機能層がアミド結合によって結合していることが好ましい。被覆層と分離機能層がアミド結合によって結合している場合、被覆層がより安定的に存在できるので、耐久性の点でより好ましい。
(3-4) Chemical bond between the coating layer and the separation functional layer In the present application, it is preferable that the coating layer and the separation functional layer are bonded by an amide bond. When the coating layer and the separation functional layer are bound to each other by an amide bond, the coating layer can exist more stably, which is more preferable in terms of durability.
具体的には、被覆層を形成するポリマー(A)のカルボキシ基と、分離機能層を形成する架橋芳香族ポリアミドのアミノ基との間にアミド結合を形成していてもよい。 Specifically, an amide bond may be formed between the carboxy group of the polymer (A) forming the coating layer and the amino group of the crosslinked aromatic polyamide forming the separation functional layer.
[2.複合半透膜の製造方法]
(1)概要
本発明の複合半透膜の製造方法の例について以下に説明する。ただし、本発明の複合半透膜は以下の製造方法で製造されたものに限定されない。
[2. Manufacturing method of composite semipermeable membrane]
(1) Outline An example of the method for producing the composite semipermeable membrane of the present invention will be described below. However, the composite semipermeable membrane of the present invention is not limited to the one manufactured by the following manufacturing method.
以下の製造方法は、基材、微多孔性支持層、分離機能層を有する複合膜の分離機能層表面に被覆層を形成する工程を有する。 The following production method has a step of forming a coating layer on the surface of a separation functional layer of a composite membrane having a substrate, a microporous support layer, and a separation functional layer.
(2)複合膜の製造方法
複合膜の製造方法としては従来公知の方法を適用することができる。複合膜の製造方法は具体的には以下のとおりである。
(2) Method for producing composite membrane As a method for producing a composite membrane, a conventionally known method can be applied. The method for producing the composite membrane is specifically as follows.
(2−1)分離機能層の形成方法
複合膜の製造方法は、少なくとも分離機能層の形成工程を有する。分離機能層は、多官能芳香族アミン、多官能芳香族酸クロリドを化学反応させることにより架橋芳香族ポリアミドを形成することで得られる。化学反応の方法として、界面重合法が生産性、性能の観点から最も好ましい。すなわち、分離機能層は、多官能アミンを含有する水溶液と、多官能酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒とを用い、前記基材および前記多孔性支持層を含む支持膜の表面で界面重縮合を行うことにより形成される。この工程により、架橋ポリアミドが形成される。
(2-1) Method for Forming Separation Functional Layer The method for producing a composite membrane has at least a step for forming a separation functional layer. The separation functional layer is obtained by chemically reacting a polyfunctional aromatic amine and a polyfunctional aromatic acid chloride to form a crosslinked aromatic polyamide. As a chemical reaction method, the interfacial polymerization method is most preferable from the viewpoint of productivity and performance. That is, the separation functional layer uses an aqueous solution containing a polyfunctional amine and an organic solvent containing a polyfunctional acid halide to cause interfacial polycondensation on the surface of the support film including the substrate and the porous support layer. It is formed by performing. By this step, a crosslinked polyamide is formed.
より詳細には、界面重合の工程は、(a)多官能芳香族アミンを含有する水溶液を多孔性支持層上に接触させる工程と、(b)多官能芳香族アミンを含有する水溶液を接触させた多孔性支持層に多官能芳香族酸クロリドを溶解させた溶液Aを接触させる工程と、(c)さらに多官能芳香族酸クロリドを溶解させた有機溶媒溶液Bを接触させ加熱する工程と、(d)反応後の有機溶媒溶液を液切りする工程、を有する。 More specifically, in the step of interfacial polymerization, (a) a step of bringing an aqueous solution containing a polyfunctional aromatic amine into contact with the porous support layer and (b) bringing an aqueous solution containing a polyfunctional aromatic amine into contact with each other. Contacting a solution A having a polyfunctional aromatic acid chloride dissolved therein with the porous support layer, and (c) heating an organic solvent solution B having a polyfunctional aromatic acid chloride dissolved therein. (D) a step of draining the organic solvent solution after the reaction.
なお、本欄では、支持膜が基材と微多孔性支持層とを備える場合を例に挙げるが、支持膜が別の構成を備える場合は、「微多孔性支持層」を「支持膜」と読み替えればよい。 In this column, the case where the support film comprises a substrate and a microporous support layer is taken as an example, but when the support film has another structure, the “microporous support layer” is replaced with “support film”. Should be read as
工程(a)において、多官能芳香族アミン水溶液における多官能芳香族アミンの濃度は0.1重量%以上20重量%以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.5重量%以上15重量%以下の範囲内である。多官能芳香族アミンの濃度がこの範囲であると十分な溶質除去性能および透水性を得ることができる。 In the step (a), the concentration of the polyfunctional aromatic amine in the polyfunctional aromatic amine aqueous solution is preferably in the range of 0.1% by weight or more and 20% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or more and 15% by weight or more. It is within the range of not more than wt%. When the concentration of the polyfunctional aromatic amine is within this range, sufficient solute removal performance and water permeability can be obtained.
多官能芳香族アミン水溶液の接触は、微多孔性支持層上に均一かつ連続的に行うことが好ましい。具体的には、例えば、多官能芳香族アミン水溶液を微多孔性支持層にコーティングする方法や、微多孔性支持層を多官能芳香族アミン水溶液に浸漬する方法などを挙げることができる。微多孔性支持層と多官能芳香族アミン水溶液との接触時間は、1秒以上10分間以下であることが好ましく、10秒以上3分間以下であるとさらに好ましい。 The contact with the polyfunctional aromatic amine aqueous solution is preferably carried out uniformly and continuously on the microporous support layer. Specifically, for example, a method of coating a polyfunctional aromatic amine aqueous solution on a microporous support layer, a method of immersing the microporous support layer in a polyfunctional aromatic amine aqueous solution, and the like can be mentioned. The contact time between the microporous support layer and the polyfunctional aromatic amine aqueous solution is preferably 1 second or more and 10 minutes or less, and more preferably 10 seconds or more and 3 minutes or less.
多官能芳香族アミン水溶液を微多孔性支持層に接触させた後は、膜上に液滴が残らないように十分に液切りする。十分に液切りすることで、微多孔性支持層形成後に液滴残存部分が膜欠点となって除去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、例えば、特開平2−78428号公報に記載されているように、多官能芳香族アミン水溶液接触後の支持膜を垂直方向に把持して過剰の水溶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気流を吹き付け、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、膜面を乾燥させて水溶液の水分を一部除去することもできる。 After bringing the polyfunctional aromatic amine aqueous solution into contact with the microporous support layer, it is sufficiently drained so that no droplets remain on the membrane. By sufficiently draining the liquid, it is possible to prevent the remaining portion of the liquid droplets from becoming a film defect after the formation of the microporous support layer and deteriorating the removal performance. As a method of draining, for example, as described in JP-A-2-78428, a method of vertically holding the support membrane after contact with the polyfunctional aromatic amine aqueous solution and allowing the excess aqueous solution to flow down naturally Alternatively, a method of blowing a stream of nitrogen or the like from an air nozzle to forcibly drain the liquid can be used. Further, after draining, the film surface may be dried to partially remove the water content of the aqueous solution.
有機溶媒溶液(溶液Aおよび溶液B)中の多官能芳香族酸クロリドの濃度は、0.01重量%以上10重量%以下の範囲内であると好ましく、0.02重量%以上2.0重量%以下の範囲内であるとさらに好ましい。0.01重量%以上とすることで十分な反応速度が得られ、また、10重量%以下とすることで副反応の発生を抑制することができるためである。 The concentration of the polyfunctional aromatic acid chloride in the organic solvent solution (Solution A and Solution B) is preferably 0.01% by weight or more and 10% by weight or less, and 0.02% by weight or more and 2.0% by weight or less. % Or less is more preferable. This is because a sufficient reaction rate can be obtained with an amount of 0.01% by weight or more, and the occurrence of side reactions can be suppressed with an amount of 10% by weight or less.
有機溶媒は、水と非混和性であり、かつ多官能芳香族酸クロリドを溶解し、支持膜を破壊しないものが好ましく、多官能芳香族アミンおよび多官能芳香族酸クロリドに対して不活性であるものであればよい。好ましい例として、n−ノナン、n−デカン、n−ウンデカン、n−ドデカン、イソオクタン、イソデカン、イソドデカンなどの炭化水素化合物および混合溶媒が挙げられる。 The organic solvent is preferably immiscible with water, dissolves the polyfunctional aromatic acid chloride, and does not destroy the supporting film, and is inert to the polyfunctional aromatic amine and the polyfunctional aromatic acid chloride. Anything will do. Preferred examples include hydrocarbon compounds such as n-nonane, n-decane, n-undecane, n-dodecane, isooctane, isodecane, isododecane, and mixed solvents.
多官能芳香族酸クロリドの有機溶媒溶液の多官能芳香族アミン水溶液と接触させた微多孔性支持層への接触の方法は、多官能芳香族アミン水溶液の微多孔性支持層への被覆方法と同様に行えばよい。 The method for contacting the microporous support layer in which the solution of the polyfunctional aromatic acid chloride in the organic solvent is contacted with the aqueous solution of the polyfunctional aromatic amine is a method for coating the microporous support layer with the aqueous solution of the polyfunctional aromatic amine. Do the same.
工程(c)において多官能芳香族酸クロリドを溶解させた溶液Bを接触させ加熱する。加熱処理する温度としては50℃以上180℃以下、好ましくは60℃以上160℃以下である。この範囲で加熱することにより、熱および溶液の濃縮による界面重合反応の促進の相乗効果が得られる。 In the step (c), the solution B in which the polyfunctional aromatic acid chloride is dissolved is brought into contact and heated. The heat treatment temperature is 50 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, preferably 60 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. By heating in this range, a synergistic effect of promoting the interfacial polymerization reaction by heat and concentration of the solution can be obtained.
工程(d)において、反応後の有機溶媒溶液を液切りする工程により、有機溶媒を除去する。有機溶媒の除去は、例えば、膜を垂直方向に把持して過剰の有機溶媒を自然流下して除去する方法、送風機で風を吹き付けることで有機溶媒を乾燥除去する方法、水とエアーの混合流体で過剰の有機溶媒を除去する方法等を用いることができる。 In step (d), the organic solvent is removed by the step of draining the organic solvent solution after the reaction. The organic solvent can be removed by, for example, holding the film in a vertical direction to naturally remove excess organic solvent, removing the organic solvent by blowing air with a blower, or a mixed fluid of water and air. The method of removing the excess organic solvent can be used.
(2−2)微多孔性支持層の形成
複合膜の製造方法は、微多孔性支持層の形成工程を含んでもよい。
(2-2) Formation of Microporous Support Layer The method for producing the composite membrane may include a step of forming a microporous support layer.
微多孔性支持層は、ポリマーと溶媒を含む溶液を基材上に塗布し、凝固浴中でポリマーを湿式凝固させることによって形成することができる。ポリスルホンであれば溶媒としてN,N−ジメチルホルムアミド(以降、DMFと記載)を用い、凝固浴として水を用いればよい。 The microporous support layer can be formed by applying a solution containing a polymer and a solvent onto a substrate and wet coagulating the polymer in a coagulation bath. In the case of polysulfone, N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) may be used as a solvent and water may be used as a coagulation bath.
(3)被覆層の形成方法
(3−1)ポリマー(A)の合成
ポリマー(A)の合成方法は、既存の重縮合反応を用いて合成することができる。予め生成されたポリアルキレンオキシド成分(A−a)を用いるブロック重合によってポリマー(A)を形成することで、ポリマー(A)中で、ポリアルキレンオキシド成分(A−a)および(メタ)アクリル酸成分(A−b)が均一に分散するので、複合半透膜の耐汚れ性を向上させる効果が高く、特に好ましい。その中でもポリアルキレンオキシド成分含有(メタ)アクリレートモノマーと、カルボキシ基含有(メタ)アクリレートモノマーのラジカル共重合体を用いることが好ましい。これにより、ポリマー(A)中のポリアルキレンオキシド成分含有量を高めることができ、被覆層の水和水運動性が向上し、耐汚れ性を向上させることができる。
(3) Method for forming coating layer (3-1) Synthesis of polymer (A) The polymer (A) can be synthesized by using an existing polycondensation reaction. In the polymer (A), the polyalkylene oxide component (A-a) and the (meth) acrylic acid are formed in the polymer (A) by forming the polymer (A) by block polymerization using the polyalkylene oxide component (A-a) generated in advance. Since the component (A-b) is uniformly dispersed, the effect of improving the stain resistance of the composite semipermeable membrane is high, which is particularly preferable. Among these, it is preferable to use a radical copolymer of a polyalkylene oxide component-containing (meth) acrylate monomer and a carboxy group-containing (meth) acrylate monomer. Thereby, the content of the polyalkylene oxide component in the polymer (A) can be increased, the hydration water mobility of the coating layer can be improved, and the stain resistance can be improved.
上記ポリアルキレンオキシド成分含有(メタ)アクリレートモノマーとしては、市販のメトキシポリエチレングリコール#400アクリレート、メトキシポリエチレングリコール#800アクリレートなどを用いることができる。また、任意のポリアルキレンオキシドジオールとアクリル酸をエステル化する方法でも得ることができる。この中でもポリアルキレンオキシド成分含有(メタ)アクリレートモノマー中に、アルキレンオキシド成分(A−a)とエステル結合(A−c)を有すると、疎水性部位であるアルキレンオキシド成分(A−a)と親水性部位であるエステル結合がポリマー中に微分散化するため、ポリマーの水分散性が向上するため好ましい。 As the polyalkylene oxide component-containing (meth) acrylate monomer, commercially available methoxy polyethylene glycol # 400 acrylate, methoxy polyethylene glycol # 800 acrylate and the like can be used. It can also be obtained by a method of esterifying an arbitrary polyalkylene oxide diol and acrylic acid. Among these, when the polyalkylene oxide component-containing (meth) acrylate monomer has an alkylene oxide component (A-a) and an ester bond (A-c), it is hydrophilic with the alkylene oxide component (A-a) which is a hydrophobic moiety. Since the ester bond, which is a sex site, is finely dispersed in the polymer, the water dispersibility of the polymer is improved, which is preferable.
上記カルボキシ基を有する(メタ)アクリレートモノマーとしては、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ト酸および対応する無水物、などが挙げられ、中でも汎用性、共重合性の点から、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸が好ましい。 Examples of the (meth) acrylate monomer having a carboxy group include maleic acid, maleic anhydride, acrylic acid, methacrylic acid, 2- (hydroxymethyl) acrylic acid, 4- (meth) acryloyloxyethyltrimethic acid and corresponding anhydrides. Among them, acrylic acid, methacrylic acid and maleic acid are preferable from the viewpoints of versatility and copolymerizability.
(3−2)被覆層の形成
被覆層は、分離機能層表面に、ポリマー(A)を含む溶液を塗布することで形成される。塗布とは、コーティングであってもよいし、ポリマー(A)を含む溶液に分離機能層を含む膜を浸漬することでもよいし、後述する複合半透膜エレメントを作成してからポリマー(A)を含む溶液を通液することであってもよい。通液、つまりエレメントに溶液を供給してろ過することで、溶媒は膜を通過し、ポリマー(A)は分離機能層上に残るので、被覆層が形成される。
(3-2) Formation of coating layer The coating layer is formed by applying a solution containing the polymer (A) onto the surface of the separation functional layer. The application may be coating, or may be immersing the membrane containing the separation functional layer in a solution containing the polymer (A), or the composite semipermeable membrane element described below may be prepared before the polymer (A). It is also possible to pass a solution containing By passing the solution, that is, by supplying the solution to the element and filtering, the solvent passes through the membrane and the polymer (A) remains on the separation functional layer, so that the coating layer is formed.
具体的には、上述したように、被覆層を形成するポリマー(A)のカルボキシ基と、分離機能層を形成する架橋芳香族ポリアミドのアミノ基との間でアミド結合を形成することができる。ポリマー(A)のカルボキシ基は、具体的には、(メタ)アクリル酸成分(A−b)に由来する。 Specifically, as described above, an amide bond can be formed between the carboxy group of the polymer (A) forming the coating layer and the amino group of the crosslinked aromatic polyamide forming the separation functional layer. The carboxy group of the polymer (A) is specifically derived from the (meth) acrylic acid component (Ab).
本アミド結合の形成は、分離機能層を構成する架橋芳香族ポリアミドと、ポリマー(A)とが接触した際に行われる。具体的には、ポリマー(A)を含む溶液を分離機能層上にコーティングして被覆層を形成する際、被覆層と分離機能層との間で化学反応を行ってよい。または、ポリマー(A)を含む溶液に分離機能層を含む膜を浸漬して被覆層を形成する際、被覆層と分離機能層との間で化学反応を行ってよい。さらに、後述する複合半透膜エレメントを作成してからポリマー(A)を含む溶液を通液処理して、被覆層を形成する際、被覆層と分離機能層との間で化学反応を行ってよい。 The formation of the amide bond is carried out when the crosslinked aromatic polyamide constituting the separation functional layer is brought into contact with the polymer (A). Specifically, when the separation functional layer is coated with a solution containing the polymer (A) to form a coating layer, a chemical reaction may be performed between the coating layer and the separation functional layer. Alternatively, when the membrane containing the separation functional layer is immersed in the solution containing the polymer (A) to form the coating layer, a chemical reaction may be performed between the coating layer and the separation functional layer. Further, when a composite semipermeable membrane element described below is prepared and a solution containing the polymer (A) is passed through to form a coating layer, a chemical reaction is performed between the coating layer and the separation functional layer. Good.
被覆層と分離機能層との間のアミド結合形成に際し、カルボキシ基は、必要に応じ反応活性の高い状態にしておくことが好ましい。例えば、カルボキシ基とアミノ基との間の反応に際し、種々の反応助剤(縮合促進剤)を利用することも、高効率かつ短時間でのアミド結合形成にとり好ましい。縮合促進剤としては、硫酸、4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド(DMT-MM)、 1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩、N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド、N,N’-ジイソプロピルカルボジイミド、N,N’-カルボニルジイミダゾール、1,1’-カルボニルジ(1,2,4-トリアゾール)、1H-ベンゾトリアゾール-1-イルオキシトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロりん酸塩、1H-ベンゾトリアゾール-1-イルオキシトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロりん酸塩、(7-アザベンゾトリアゾール-1-イルオキシ)トリピロリジノホスホニウムヘキサフルオロりん酸塩、クロロトリピロリジノホスホ二ウムヘキサフルオロりん酸塩、ブロモトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロりん酸塩、3-(ジエトキシホスホリルオキシ)-1,2,3-ベンゾトリアジン-4(3H)-オン、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロりん酸塩、O-(7-アザベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロりん酸塩、O-(N-スクシンイミジル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムテトラフルオロほう酸塩、O-(N-スクシンイミジル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロりん酸塩、O-(3,4-ジヒドロ-4-オキソ-1,2,3-ベンゾトリアジン-3-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムテトラフルオロほう酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-(2-オクトキシ-2-オキソエチル)ジメチルアンモニウム、S-(1-オキシド-2-ピリジル)-N,N,N’,N’-テトラメチルチウロニウムテトラフルオロほう酸塩、O-[2-オキソ-1(2H)-ピリジル]-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムテトラフルオロほう酸塩、{{[(1-シアノ-2-エトキシ-2-オキソエチリデン)アミノ]オキシ}-4-モルホリノメチレン}ジメチルアンモニウムヘキサフルオロりん酸塩、2-クロロ-1,3-ジメチルイミダゾリニウムヘキサフルオロりん酸塩、1-(クロロ-1-ピロリジニルメチレン)ピロリジニウムヘキサフルオロりん酸塩、2-フルオロ-1,3-ジメチルイミダゾリニウムヘキサフルオロりん酸塩、フルオロ-N,N,N’,N’-テトラメチルホルムアミジニウムヘキサフルオロりん酸塩、などが例として挙げられる。 When forming an amide bond between the coating layer and the separation functional layer, the carboxy group is preferably kept in a state of high reaction activity, if necessary. For example, it is also preferable to use various reaction aids (condensation accelerators) in the reaction between the carboxy group and the amino group for highly efficient and short-time amide bond formation. As the condensation accelerator, sulfuric acid, 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride (DMT-MM), 1- (3-dimethylamino Propyl) -3-ethylcarbodiimide hydrochloride, N, N'-dicyclohexylcarbodiimide, N, N'-diisopropylcarbodiimide, N, N'-carbonyldiimidazole, 1,1'-carbonyldi (1,2,4-triazole ), 1H-benzotriazol-1-yloxytris (dimethylamino) phosphonium hexafluorophosphate, 1H-benzotriazol-1-yloxytris (dimethylamino) phosphonium hexafluorophosphate, (7-azabenzotriazole -1-yloxy) tripyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate, chlorotripyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate, bromotris (dimethylamino) phosphonium hexafluoro Phosphate, 3- (diethoxyphosphoryloxy) -1,2,3-benzotriazin-4 (3H) -one, O- (benzotriazol-1-yl) -N, N, N ', N'- Tetramethyluronium hexafluorophosphate, O- (7-azabenzotriazol-1-yl) -N, N, N ', N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate, O- (N-succinimidyl ) -N, N, N ', N'-Tetramethyluronium tetrafluoroborate, O- (N-succinimidyl) -N, N, N', N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate, O -(3,4-dihydro-4-oxo-1,2,3-benzotriazin-3-yl) -N, N, N ', N'-tetramethyluronium tetrafluoroborate, trifluoromethanesulfonic acid ( 4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)-(2-octoxy-2-oxoethyl) dimethylammonium, S- (1-oxide-2-pyridyl) -N, N, N ', N'-tetramethylthiuronium Tetrafluoroborate, O- [2-oxo-1 (2H) -pyridyl] -N, N, N ', N'-tetramethyluronium tetrafluoroborate, {{[(1-cyano-2-ethoxy -2-Oxoethylidene) amino] oxy} -4-morpholinomethylene} dimethylammonium hexafluorophosphate, 2-chloro-1,3-dimethylimidazolinium hexafluorophosphate, 1- (chloro-1-pyrrolid (Dinylmethylene) pyrrolidinium hexafluorophosphate, 2-fluoro-1,3-dimethylimidazolinium hexafluorophosphate, fluoro-N, N, N ', N'-tetramethylformamidinium hexafluoro Phosphate, etc. are mentioned as an example.
被覆層と分離機能層との間のアミド結合形成の反応時間および濃度は、使用する溶媒、縮合剤および脂肪族ポリアミド、架橋芳香族ポリアミドの化学構造により、適宜調整可能であるが、生産性の観点から、反応時間は24時間以内が好ましく、1時間以内がより好ましく、10分以内がさらに好ましく、3分以内が特に好ましい。反応終了後、水、熱水または適切な有機溶媒により、得られた複合半透膜を洗浄し、反応性の化合物を除去することが好ましい。 The reaction time and concentration of the amide bond formation between the coating layer and the separation functional layer can be appropriately adjusted depending on the solvent used, the condensing agent and the aliphatic polyamide, and the chemical structure of the crosslinked aromatic polyamide. From the viewpoint, the reaction time is preferably within 24 hours, more preferably within 1 hour, further preferably within 10 minutes, particularly preferably within 3 minutes. After completion of the reaction, it is preferable to wash the obtained composite semipermeable membrane with water, hot water or a suitable organic solvent to remove the reactive compound.
被覆層の形成工程は、被覆層と分離機能層との間のアミド結合形成を促進するために、ポリマー(A)を含む溶液を塗布した複合膜を加熱する工程を有することが好ましい。ここでいう加熱とは、溶液を塗布した複合膜をドライヤー乾燥する工程や、溶液を塗布した複合膜を湯浴する工程などが挙げられる。加熱温度は50℃以上150℃以下が好ましく、より好ましくは60℃以上100℃以下である。加熱時間は適宜調整可能であるが、生産性の観点から10秒以上5分以下が好ましい。 The coating layer forming step preferably includes a step of heating the composite film coated with the solution containing the polymer (A) in order to promote the formation of an amide bond between the coating layer and the separation functional layer. The heating here includes a step of drying the composite film coated with the solution by a dryer, a step of bathing the composite film coated with the solution in a hot water, and the like. The heating temperature is preferably 50 ° C or higher and 150 ° C or lower, more preferably 60 ° C or higher and 100 ° C or lower. Although the heating time can be adjusted as appropriate, it is preferably 10 seconds or more and 5 minutes or less from the viewpoint of productivity.
[3.複合半透膜の利用]
複合半透膜は、プラスチックネットなどの供給水流路材と、トリコットなどの透過水流路材と、必要に応じて耐圧性を高めるためのフィルムと共に、多数の孔を穿設した筒状の集水管の周りに巻回され、スパイラル型の複合半透膜エレメントとして好適に用いられる。さらに、このエレメントを直列または並列に接続して圧力容器に収納した複合半透膜モジュールとすることもできる。
また、上記の複合半透膜やそのエレメント、モジュールは、それらに供給水を供給するポンプや、その供給水を前処理する装置などと組み合わせて、流体分離装置を構成することができる。この分離装置を用いることにより、供給水を飲料水などの透過水と膜を透過しなかった濃縮水とに分離して、目的にあった水を得ることができる。
[3. Use of composite semipermeable membranes]
A composite semi-permeable membrane is a tubular water collection pipe with a large number of holes, along with a feed water flow path material such as a plastic net, a permeate water flow path material such as a tricot, and a film for enhancing pressure resistance if necessary. It is wound around and is suitably used as a spiral type composite semipermeable membrane element. Furthermore, a composite semipermeable membrane module in which these elements are connected in series or in parallel and housed in a pressure vessel can be used.
The above-mentioned composite semipermeable membrane, its element, and module can be combined with a pump for supplying feed water to them, a device for pretreating the feed water, and the like to form a fluid separation device. By using this separator, the feed water can be separated into permeated water such as drinking water and concentrated water that has not permeated through the membrane to obtain water suitable for the purpose.
本発明に係る複合半透膜によって処理される供給水としては、海水、かん水、排水等の500mg/L以上100g/L以下のTDS(Total Dissolved Solids:総溶解固形分)を含有する液状混合物が挙げられる。一般に、TDSは総溶解固形分量を指し、「質量÷体積」あるいは「重量比」で表される。定義によれば、0.45ミクロンのフィルターで濾過した溶液を39.5℃以上40.5℃以下の温度で蒸発させ残留物の重さから算出できるが、より簡便には実用塩分(S)から換算する。 As the feed water treated by the composite semipermeable membrane according to the present invention, a liquid mixture containing 500 mg / L or more and 100 g / L or less of TDS (Total Dissolved Solids: total dissolved solids) such as seawater, brackish water, and drainage water. Can be mentioned. Generally, TDS refers to the total amount of dissolved solids, and is represented by "mass / volume" or "weight ratio". According to the definition, the solution filtered through a 0.45 micron filter can be evaporated from a temperature of 39.5 ° C or higher and 40.5 ° C or lower to calculate the weight of the residue. Convert from
流体分離装置の操作圧力は高い方が溶質除去率は向上するが、運転に必要なエネルギーも増加すること、また、複合半透膜の耐久性を考慮すると、複合半透膜に被処理水を透過する際の操作圧力は、0.5MPa以上、10MPa以下が好ましい。供給水温度は、高くなると溶質除去率が低下するが、低くなるにしたがい膜透過流束も減少するので、5℃以上、45℃以下が好ましい。また、供給水pHが高くなると、海水などの高溶質濃度の供給水の場合、マグネシウムなどのスケールが発生する恐れがあり、また、高pH運転による膜の劣化が懸念されるため、中性領域での運転が好ましい。 The higher the operating pressure of the fluid separation device, the higher the solute removal rate, but the energy required for operation also increases, and considering the durability of the composite semipermeable membrane, the water to be treated is placed in the composite semipermeable membrane. The operating pressure for permeation is preferably 0.5 MPa or more and 10 MPa or less. The solute removal rate decreases as the supply water temperature increases, but the membrane permeation flux decreases as the supply water temperature decreases, so 5 ° C or higher and 45 ° C or lower is preferable. Further, when the pH of the feed water becomes high, scales such as magnesium may be generated in the case of feed water having a high solute concentration such as seawater, and there is a concern that the membrane may deteriorate due to high pH operation. Driving is preferred.
一方で、長期期間運転後の薬液洗浄として、低pHの供給水を用いられる場合があるが、その際、被覆層の耐酸性が不足していると膜の劣化が懸念される。本発明の被覆層はアルキレンオキシド基を含有する樹脂(A)を有し、更にポリアルキレンオキシド成分(A−a)と(メタ)アクリル酸成分(A−b)とがエステル結合(A−c)を介して結合していることで、他の化学結合よりも結合が切れにくく、低pH条件での耐久性に優れるため好ましい。 On the other hand, there is a case where low-pH feed water is used as the chemical liquid cleaning after the operation for a long period of time. At that time, if the acid resistance of the coating layer is insufficient, there is a concern that the film may deteriorate. The coating layer of the present invention has a resin (A) containing an alkylene oxide group, and the polyalkylene oxide component (A-a) and the (meth) acrylic acid component (A-b) have an ester bond (A-c). It is preferable that the bond is less likely to be broken than other chemical bonds and the durability under low pH conditions is excellent because the bond is bonded via (4).
また、本発明の被覆層を備える複合半透膜は、被覆層の水和水運動性を向上させることで耐汚れ性を発現することができるが、これは供給水のバイオポリマー成分が100μgC/L以下である水処理システムで特に有用に用いられる。供給水のバイオポリマー成分が100μgC/L以下の場合は、バイオポリマーより低分子量のタンパク質や糖類が汚れの主要因となるため、水和水運動性の向上による耐汚れ性効果が発現しやすいためである。 In addition, the composite semipermeable membrane provided with the coating layer of the present invention can exhibit stain resistance by improving the hydration water mobility of the coating layer. This is because the biopolymer component of the feed water is 100 μgC / It is particularly useful in water treatment systems below L. When the biopolymer component of the feed water is 100 μg C / L or less, proteins and sugars having a lower molecular weight than the biopolymer are the main causes of stains, so the stain resistance effect due to the improvement of hydration water mobility is likely to appear. Is.
また本発明の被覆層を備える複合半透膜は、ポリアルキレンオキシド成分(A−a)を有することで、活性ラジカル種を補足することができるので、オゾン処理など酸化処理を施した供給水を対象とする場合でも、耐汚れ性能を損なうことなく運転できるため好ましい。 Further, the composite semipermeable membrane provided with the coating layer of the present invention can capture the active radical species by having the polyalkylene oxide component (Aa). Even when it is a target, it is preferable because it can be operated without impairing the stain resistance performance.
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 to this.
(1)飛行時間型二次イオン質量分析
(1−1)ポリアルキレンオキシド成分(A−a)
複合半透膜を室温・真空下で乾燥し、TOF SIMS 5(ION TOF 社製)装置を使用し、飛行時間型二次イオン質量分析測定を行った(2次イオン極性:正、質量範囲(m/z)=0−200、ラスターサイズ:300μm、スキャン数:16、ピクセル数(1辺)=256、測定真空度=4×10−7Pa以下、1次イオン種:Bi3 ++、1次イオン加速電圧=25kV、パルス幅=12.5, 13.3 ns、バンチング:あり、帯電中和:あり、後段加速:10kV)。複合半透膜の被覆層側表面において、正2次イオンm/z=45.03、59.05、104.03、108.07、135.06のカウント数をそれぞれ求め、正2次イオンm/z=45.03、59.05、104.03、108.07、135.06のカウント数をa,b,c,d,eとし、(a+b)/(c+d+e)の値を求めた。(a+b)/(c+d+e)≧10の時に、ポリアルキレンオキシド成分を有すると判断した。
(1) Time-of-flight secondary ion mass spectrometry (1-1) Polyalkylene oxide component (Aa)
The composite semipermeable membrane was dried at room temperature under vacuum, and a time-of-flight secondary ion mass spectrometry measurement was performed using a TOF SIMS 5 (manufactured by ION TOF) (secondary ion polarity: positive, mass range ( m / z) = 0-200, raster size: 300 μm, number of scans: 16, number of pixels (one side) = 256, measurement vacuum degree = 4 × 10 −7 Pa or less, primary ion species: Bi 3 ++ , (Primary ion acceleration voltage = 25 kV, pulse width = 12.5, 13.3 ns, bunching: Yes, charge neutralization: Yes, second-stage acceleration: 10 kV). On the surface of the composite semipermeable membrane on the coating layer side, positive secondary ions m / z = 45.03, 59.05, 104.03, 108.07, 135.06 were obtained, and the positive secondary ions m /Z=45.03, 59.05, 104.03, 108.07, and 135.06 were set as a, b, c, d, and e, and the value of (a + b) / (c + d + e) was calculated. When (a + b) / (c + d + e) ≧ 10, it was judged to have a polyalkylene oxide component.
(1−2)ポリアクリル酸成分(A−b)
(1−1)と同様の方法で、2次イオン極性を負として測定を行い、負2次イオンm/z=71.02, 103.02, 107.06, 133.04のカウント数をそれぞれ求め、それぞれf, g, h, iとし、f/(g+h+i)の値を求めた。f/(g+h+i)≧ 1の時にポリアクリル酸成分(A−b)を有すると判断した。
(1-2) Polyacrylic acid component (Ab)
In the same manner as in (1-1), the secondary ion polarity was set to be negative and measurement was performed, and the count numbers of negative secondary ions m / z = 71.02, 103.02, 107.06, and 133.04 were obtained. Then, the values of f / (g + h + i) were calculated with f, g, h, and i, respectively. When f / (g + h + i) ≧ 1, it was judged to have a polyacrylic acid component (Ab).
(2)複合半透膜の性能評価
得られた複合半透膜に、温度25℃、pH7に調整した海水(TDS濃度3.5%)(Total Dissolved Solids:総溶解固形分)を操作圧力5.5MPaで供給して膜通水試験を行った。得られた結果に基づいて、次の式から塩除去率を求めた。
(2) Performance evaluation of composite semipermeable membrane Seawater (TDS concentration 3.5%) (Total Dissolved Solids: total dissolved solids) adjusted to a temperature of 25 ° C and pH 7 was applied to the obtained composite semipermeable membrane at an operating pressure of 5 A membrane water permeation test was carried out by supplying at 0.5 MPa. Based on the obtained results, the salt removal rate was calculated from the following formula.
塩除去率(%)=100×{1−(透過水中のTDS濃度/供給水中のTDS濃度)}
また、上述の条件下で得られた、膜面1平方メートル当たりの1日の透水量(立方メートル)から、透過水量(m3/m2/日)を求めた。
Salt removal rate (%) = 100 × {1- (TDS concentration in permeated water / TDS concentration in feed water)}
Further, the permeated water amount (m 3 / m 2 / day) was obtained from the permeated water amount (cubic meter) per square meter of the membrane surface obtained under the above-mentioned conditions.
(3)耐汚れ性試験
上記(2)の製造時性能の評価後、スキムミルク(森永製菓製)200ppm添加した海水を2時間、操作圧力5.5MPaで供給して膜通水試験を行い、透過水量を測定し、製造時の透過水量との比を算出し、◎、〇、△、×の4段階評価を行った。△は実使用上問題のないレベル、〇、◎を良好とした。
(3) Fouling resistance test After the evaluation of the production performance in (2) above, seawater added with 200 ppm of skim milk (manufactured by Morinaga & Co., Ltd.) was supplied for 2 hours at an operating pressure of 5.5 MPa to conduct a membrane water permeation test, and then permeation The amount of water was measured, the ratio with the amount of permeated water at the time of production was calculated, and four-level evaluation of ⊚, ◯, Δ, and × was performed. Δ is a level with no problem in practical use, and ◯ and ◎ are good.
◎:製造時の透過水量との比率 0.95以上
〇:製造時の透過水量との比率 0.80以上、0.95未満
△:製造時の透過水量との比率 0.70以上。0.80未満
×:製造時の透過水量との比率 0.70未満
(4)酸洗浄後の耐汚れ性
上記(3)の耐汚れ性試験後の複合半透膜に、温度50℃、pH1に調整したRO水を操作圧力5.5MPaで供給し、20時間酸洗浄を行い、その後改めて(3)に記載の耐汚れ性試験を実施した。◎、〇、△、×の4段階評価を行い、△は実使用上問題のないレベル、〇、◎を良好とした。
⊚: Ratio with permeated water during manufacturing 0.95 or more ◯: Ratio with permeated water during manufacturing 0.80 or more and less than 0.95 Δ: Ratio with permeated water during manufacturing 0.70 or more. Less than 0.80 x: Ratio with the amount of permeated water during production less than 0.70 (4) Stain resistance after acid cleaning The composite semipermeable membrane after the stain resistance test of (3) above was subjected to a temperature of 50 ° C. and a pH of 1. The RO water adjusted to 1. was supplied at an operating pressure of 5.5 MPa, acid cleaning was performed for 20 hours, and then the stain resistance test described in (3) was performed again. A four-level evaluation of ⊚, ◯, Δ, and × was performed, and Δ was a level at which there was no problem in practical use, and ◯ and ⊚ were good.
◎:製造時の透過水量との比率 0.95以上
〇:製造時の透過水量との比率 0.80以上、0.95未満
△:製造時の透過水量との比率 0.70以上。0.80未満
×:製造時の透過水量との比率 0.70未満
(5)エステル結合の有無
複合半透膜の被覆層側表面において、下記IRスペクトルの測定を行い、エステル由来のピーク(1750〜1700cm−1、および/または1300〜1000cm−1)の有無で判断した。 エステル結合を有する場合はY、有さない場合はNとした。
⊚: Ratio with permeated water during manufacturing 0.95 or more ◯: Ratio with permeated water during manufacturing 0.80 or more and less than 0.95 Δ: Ratio with permeated water during manufacturing 0.70 or more. Less than 0.80 ×: Ratio with the amount of permeated water during production Less than 0.70 (5) Presence or absence of ester bond The following IR spectrum was measured on the surface of the composite semipermeable membrane on the coating layer side, and a peak derived from ester (1750) was obtained. .About.1700 cm.sup.- 1, and / or 1300 to 1000 cm.sup.- 1 ). When it had an ester bond, it was Y, and when it did not have it, it was N.
測定機械にはNocolet株式会社製Avatar360FT−IR測定器を用い、一回反射型水平上ATR測定装置(OMNI−Sampler)およびゲルマニウム製のATRクリスタルを用いて試料表面を測定した。測定条件は分解能4cm−1、スキャン回数256回である。 An Avatar 360 FT-IR measuring instrument manufactured by Nocolet Co., Ltd. was used as a measuring machine, and the sample surface was measured using a single-reflection horizontal upper ATR measuring device (OMNI-Sampler) and an ATR crystal made of germanium. The measurement conditions are a resolution of 4 cm −1 and a scan count of 256 times.
(6)バイオポリマーの測定方法
バイオポリマー濃度は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)に湿式全有機炭素計
測器(OCD計)を接続したLC−OCD(DOC-Labor製)により測定する。測定は、Stefan A. Huber et al. “Characterisation of aquatic humic and non-humic matter with size-exclusion chromatography -organic carbon detection -organic nitrogen detection (LC-OCD-OND)” Water Research 45 (2011) pp879-885に記載された方法に準じ、以下の条件下で行った。
・流速:1.1mL/min
・サンプル注入量:1mL
・カラム:250mm×20mm、TSK HW50S
・UV波長:254nm
・OCD計:酸注入量 0.2mL/min
・保留時間:25〜38分
(7)不凍水量(Wn)、融点低下水量(Wf)
(7−1)試料の調整
試料(ポリマー)を5,000ppmとなるようイオン交換水に溶解させ、攪拌しながら70℃で2時間加水分解反応を進行させた。冷却後、透析膜(BIOTECH RC 分画分子量3.5−5kD、Spectrum社)を用いて透析による精製を行い、凍結乾燥を行うことで加水分解試料を得た。得られた加水分解試料を16.7重量%(水分率500%)となるようイオン交換水を加え、DSC測定試料を調整した。
(6) Method of measuring biopolymer The concentration of biopolymer is measured by LC-OCD (manufactured by DOC-Labor) in which a wet total organic carbon measuring instrument (OCD measuring instrument) is connected to high performance liquid chromatography (HPLC). The measurement is conducted by Stefan A. Huber et al. “Characterisation of aquatic humic and non-humic matter with size-exclusion chromatography -organic carbon detection -organic nitrogen detection (LC-OCD-OND)” Water Research 45 (2011) pp879-885. The method was performed under the following conditions according to the method described in 1.
・ Flow rate: 1.1 mL / min
・ Sample injection volume: 1 mL
・ Column: 250 mm x 20 mm, TSK HW50S
・ UV wavelength: 254 nm
・ OCD meter: Acid injection rate 0.2mL / min
- Hold Time: 25 to 38 min (7) antifreeze water (W n), melting point lowering amount of water (W f)
(7-1) Preparation of sample A sample (polymer) was dissolved in ion-exchanged water so as to be 5,000 ppm, and a hydrolysis reaction was allowed to proceed at 70 ° C for 2 hours while stirring. After cooling, purification by dialysis was performed using a dialysis membrane (BIOTECH RC molecular weight cutoff 3.5-5 kD, Spectrum), and freeze-dried to obtain a hydrolyzed sample. Ion-exchanged water was added to the obtained hydrolyzed sample so as to be 16.7% by weight (water content: 500%) to prepare a DSC measurement sample.
(7−2)DSCの測定
DSC6200(SII社製 EXSTAR6000)を用い、窒素流量40mL/分の条件で測定を行った。温度プログラムは、(i)冷却速度20℃/分で25℃から−100℃まで冷却、(ii)−100℃で5分間保持、(iii)昇温速度5℃/分で−100℃から25℃まで昇温を行った。上記(iii)において、水の融解に起因する吸熱ピークを測定した。
(7-2) Measurement of DSC Using DSC6200 (EXSTAR6000 manufactured by SII), measurement was performed under the condition of nitrogen flow rate of 40 mL / min. The temperature program includes (i) cooling from 25 ° C. to −100 ° C. at a cooling rate of 20 ° C./min, (ii) holding at −100 ° C. for 5 minutes, and (iii) heating rate of 5 ° C./min from −100 ° C. to 25 ° C. The temperature was raised to ° C. In the above (iii), the endothermic peak due to the melting of water was measured.
(7−3)不凍水量(Wn)と融点低下水量(Wf)の計算
0℃未満での吸熱量から融点低下水量(Wh)、0℃以上での吸熱量から自由水量(Wf)を計算し、不凍水量(Wn)は以下の式(5)により求めた。なお、水の融解エンタルピーは式(6)を用いて算出した。
Wn=W0−Wf−Wh (5)
ΔH(T) = 334.1 + 2.119(T-273.15) - 0.00783(T-273.15)2 (6)
(W0:全水分量、Wn:不凍水量、Wh:融点低下水量、Wf:自由水量)
(8)酸化処理供給水での耐酸・耐汚れ性
pH7に調整した海水(TDS濃度3.5%)(Total Dissolved Solids:総溶解固形分)に、オゾン発生機(荏原実業製、発生能力10g/h)とオゾン反応槽(回分式、容量2.5L、オゾン吸収量20mg/L)を用いてオゾン処理を施し、オゾン濃度5ppmの供給水とし、その後本発明で得られる複合半透膜に、温度25℃、操作圧力5.5MPaで供給して膜通水試験(初期特性)を行った。
次に、温度50℃、pH1に調整したRO水を操作圧力5.5MPaで供給し、20時間酸洗浄を行い、その後改めて(3)に記載の耐汚れ性試験を実施した。◎、〇、△、×の4段階評価を行い、△は実使用上問題のないレベル、〇、◎を良好とした。
(7-3) antifreeze water (W n) and the melting point lowering amount of water (W f) Calculation 0 melting point lowering water from endotherm below ° C. (W h), the free water (Wf from endotherm at 0 ℃ or higher ) Was calculated, and the amount of antifreeze water (Wn) was calculated by the following equation (5). The melting enthalpy of water was calculated using the equation (6).
W n = W 0 -W f -W h (5)
ΔH (T) = 334.1 + 2.119 (T-273.15)-0.00783 (T-273.15) 2 (6)
(W 0: total water content, W n: amount of unfrozen water, W h: mp decrease water amount, W f: free water)
(8) Oxidation resistance and dirt resistance in oxidation-treated supply water Seawater (TDS concentration 3.5%) (Total Dissolved Solids: total dissolved solids) adjusted to pH 7 is equipped with an ozone generator (produced by Ebara Jitsugyo, capacity 10 g). / H) and an ozone reaction tank (batch type, capacity 2.5 L, ozone absorption amount 20 mg / L) are used for ozone treatment to obtain feed water with an ozone concentration of 5 ppm, and then to the composite semipermeable membrane obtained by the present invention. Then, the membrane water permeation test (initial characteristics) was performed by supplying at a temperature of 25 ° C. and an operating pressure of 5.5 MPa.
Next, RO water adjusted to a temperature of 50 ° C. and pH 1 was supplied at an operating pressure of 5.5 MPa, acid cleaning was performed for 20 hours, and then the stain resistance test described in (3) was performed again. A four-level evaluation of ⊚, ◯, Δ, and × was performed, and Δ was a level at which there was no problem in practical use, and ◯ and ⊚ were good.
◎:初期特性の透過水量との比率 0.95以上
〇:初期特性の透過水量との比率 0.80以上、0.95未満
△:初期特性の透過水量との比率 0.70以上。0.80未満
×:初期特性の透過水量との比率 0.70未満
(9)複合半透膜の作製
(参考例1)
ポリエステル不織布(通気量2.0cc/cm2/sec)上にポリスルホン(PSf)の16.0質量%DMF溶液を25℃の条件下で200μmの厚みでキャストし、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、多孔性支持膜を作製した。
得られた多孔性支持膜をm−フェニレンジアミン(m−PDA)の3質量%水溶液中に2分間浸漬し、該支持膜を垂直方向にゆっくりと引き上げ、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水溶液を取り除いた後、トリメシン酸クロリド(TMC)0.165質量%を含むデカン溶液を表面が完全に濡れるように塗布して1分間静置したのち、膜を垂直にして余分な溶液を液切りして除去し、純水で洗浄することで、架橋芳香族ポリアミド分離機能層を有する複合膜を得た。
⊚: Percentage of permeated water of initial characteristics 0.95 or more ◯: Percentage of permeated water of initial characteristics 0.80 or more and less than 0.95 Δ: Ratio of permeated water of initial characteristics 0.70 or more. Less than 0.80 x: Ratio of permeated water of initial characteristics less than 0.70 (9) Preparation of composite semipermeable membrane (Reference Example 1)
A 16.0 mass% DMF solution of polysulfone (PSf) was cast on a polyester non-woven fabric (air permeability of 2.0 cc / cm2 / sec) at a temperature of 25 ° C. to a thickness of 200 μm, and immediately immersed in pure water for 5 minutes. A porous support membrane was prepared by leaving it for a minute.
The obtained porous support membrane was immersed in a 3 mass% aqueous solution of m-phenylenediamine (m-PDA) for 2 minutes, the support membrane was slowly pulled up in the vertical direction, and nitrogen was blown from an air nozzle to blow the support membrane from the surface. After removing the excess aqueous solution, a decane solution containing 0.165% by mass of trimesic acid chloride (TMC) was applied so that the surface was completely wet and allowed to stand for 1 minute, and then the membrane was made vertical to remove the excess solution. A composite membrane having a crosslinked aromatic polyamide separation functional layer was obtained by draining, removing, and washing with pure water.
(参考例2)ポリマー(A−1)の合成
攪拌子を入れた反応容器にガス導入管、冷却管をつけ、溶媒に水を用い、アクリル酸5100重量部、メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート(新中村化学工業株式会社製、AM−90G)490重量部、2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩(和光純薬工業社製のV−50)1重量部を含む水溶液を添加し、均一に溶解した。窒素ガスを流しながら攪拌し、60℃まで昇温し、その後反応容器を60℃に保ち、5時間攪拌重合した後、室温に冷却し、ポリマー(A−1)の溶液を得た。樹脂(A−1)の組成比はポリアルキレンオキシド成分(A−a)/(メタ)アクリル成分(A−b)=49/51、エステル結合(A−c)を含む樹脂である。
Reference Example 2 Synthesis of Polymer (A-1) A gas inlet tube and a cooling tube were attached to a reaction vessel containing a stirrer, water was used as a solvent, 5100 parts by weight of acrylic acid, methoxy polyethylene glycol # 400 acrylate (new An aqueous solution containing 490 parts by weight of Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) and 1 part by weight of 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride (V-50 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Added and dissolved uniformly. The mixture was stirred while flowing a nitrogen gas, heated to 60 ° C., kept at 60 ° C. in the reaction vessel for 5 hours with stirring and polymerized, and then cooled to room temperature to obtain a solution of the polymer (A-1). The composition ratio of the resin (A-1) is a resin containing a polyalkylene oxide component (Aa) / (meth) acrylic component (Ab) = 49/51 and an ester bond (Ac).
(参考例3)ポリマー(A−2)の合成
攪拌子を入れた反応容器にガス導入管、冷却管をつけ、溶媒に水を用い、アクリル酸500重量部、メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート(新中村化学工業株式会社製、AM−90G)500重量部、2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩(和光純薬工業社製のV−50)1重量部を含む水溶液を添加し、均一に溶解した。窒素ガスを流しながら攪拌し、60℃まで昇温し、その後反応容器を60℃に保ち、5時間攪拌重合した後、室温に冷却し、ポリマー(A−2)の溶液を得た。樹脂(A−2)の組成比はポリアルキレンオキシド成分(A−a)/(メタ)アクリル成分(A−b)=50/50、エステル結合(A−c)を含む樹脂である。
(Reference Example 3) Synthesis of polymer (A-2)
A reaction vessel containing a stirrer is equipped with a gas introduction tube and a cooling tube, water is used as a solvent, and acrylic acid is used 500 parts by weight, methoxypolyethylene glycol # 400 acrylate (Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) 500 parts by weight. Part, 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride (V-50 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1 part by weight was added and the solution was uniformly dissolved. The mixture was stirred while flowing a nitrogen gas, heated to 60 ° C., kept at 60 ° C. in the reaction vessel for 5 hours with stirring and polymerized, and then cooled to room temperature to obtain a solution of the polymer (A-2). The composition ratio of the resin (A-2) is a resin containing a polyalkylene oxide component (Aa) / (meth) acrylic component (Ab) = 50/50 and an ester bond (Ac).
(参考例4)ポリマー(A−3)の合成
攪拌子を入れた反応容器にガス導入管、冷却管をつけ、溶媒に水を用い、アクリル酸250重量部、メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート(新中村化学工業株式会社製、AM−90G)750重量部、2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩(和光純薬工業社製のV−50)1重量部を含む水溶液を添加し、均一に溶解した。窒素ガスを流しながら攪拌し、60℃まで昇温し、その後反応容器を60℃に保ち、5時間攪拌重合した後、室温に冷却し、ポリマー(A−3)の溶液を得た。樹脂(A−3)の組成比はポリアルキレンオキシド成分(A−a)/(メタ)アクリル成分(A−b)=75/25、エステル結合(A−c)を含む樹脂である。
(Reference Example 4) Synthesis of polymer (A-3)
A reaction vessel containing a stirrer is equipped with a gas introduction tube and a cooling tube, water is used as a solvent, acrylic acid 250 parts by weight, methoxypolyethylene glycol # 400 acrylate (Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) 750 parts by weight. Part, 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride (V-50 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1 part by weight was added and the solution was uniformly dissolved. The mixture was stirred while flowing nitrogen gas, the temperature was raised to 60 ° C., the reaction vessel was kept at 60 ° C., the mixture was stirred and polymerized for 5 hours, and then cooled to room temperature to obtain a polymer (A-3) solution. The composition ratio of the resin (A-3) is a resin containing a polyalkylene oxide component (Aa) / (meth) acrylic component (Ab) = 75/25 and an ester bond (Ac).
(参考例5)ポリマー(A−4)の合成
攪拌子を入れた反応容器にガス導入管、冷却管をつけ、溶媒に水を用い、アクリル酸200重量部、メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート(新中村化学工業株式会社製、AM−90G)800重量部、2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩(和光純薬工業社製のV−50)1重量部を含む水溶液を添加し、均一に溶解した。窒素ガスを流しながら攪拌し、60℃まで昇温し、その後反応容器を60℃に保ち、5時間攪拌重合した後、室温に冷却し、ポリマー(A−4)の溶液を得た。樹脂(A−4)の組成比はポリアルキレンオキシド成分(A−a)/(メタ)アクリル成分(A−b)=80/20、エステル結合(A−c)を含む樹脂である。
Reference Example 5 Synthesis of Polymer (A-4) A reaction vessel equipped with a stirrer was equipped with a gas introduction tube and a cooling tube, water was used as a solvent, and 200 parts by weight of acrylic acid and methoxy polyethylene glycol # 400 acrylate (new An aqueous solution containing 800 parts by weight of Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) and 1 part by weight of 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride (V-50 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Added and dissolved uniformly. The mixture was stirred while flowing a nitrogen gas, heated to 60 ° C., kept at 60 ° C. in the reaction vessel, stirred and polymerized for 5 hours, and then cooled to room temperature to obtain a solution of the polymer (A-4). The composition ratio of the resin (A-4) is a resin containing a polyalkylene oxide component (Aa) / (meth) acrylic component (Ab) = 80/20 and an ester bond (Ac).
(参考例6)ポリマー(A−5)の合成
攪拌子を入れた反応容器にガス導入管、冷却管をつけ、溶媒に水を用い、アクリル酸50重量部、メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート(新中村化学工業株式会社製、AM−90G)950重量部、2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩(和光純薬工業社製のV−50)1重量部を含む水溶液を添加し、均一に溶解した。窒素ガスを流しながら攪拌し、60℃まで昇温し、その後反応容器を60℃に保ち、5時間攪拌重合した後、室温に冷却し、ポリマー(A−5)の溶液を得た。樹脂(A−5)の組成比はポリアルキレンオキシド成分(A−a)/(メタ)アクリル成分(A−b)=95/5、エステル結合(A−c)を含む樹脂である。
(Reference Example 6) Synthesis of polymer (A-5)
A reaction vessel containing a stirrer is equipped with a gas introduction tube and a cooling tube, water is used as a solvent, acrylic acid 50 parts by weight, methoxypolyethylene glycol # 400 acrylate (Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) 950 parts by weight. Part, 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride (V-50 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1 part by weight was added and the solution was uniformly dissolved. The mixture was stirred while flowing a nitrogen gas, heated to 60 ° C., kept at 60 ° C. in the reaction vessel, stirred and polymerized for 5 hours, and then cooled to room temperature to obtain a polymer (A-5) solution. The composition ratio of the resin (A-5) is a resin containing a polyalkylene oxide component (Aa) / (meth) acrylic component (Ab) = 95/5 and an ester bond (Ac).
(参考例7)ポリマー(A−6)の合成
攪拌子を入れた反応容器にガス導入管、冷却管をつけ、溶媒に水を用い、アクリル酸20重量部、メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート(新中村化学工業株式会社製、AM−90G)980重量部、2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩(和光純薬工業社製のV−50)1重量部を含む水溶液を添加し、均一に溶解した。窒素ガスを流しながら攪拌し、60℃まで昇温し、その後反応容器を60℃に保ち、5時間攪拌重合した後、室温に冷却し、ポリマー(A−6)の溶液を得た。樹脂(A−6)の組成比はポリアルキレンオキシド成分(A−a)/(メタ)アクリル成分(A−b)=98/2、エステル結合(A−c)を含む樹脂である。
(Reference Example 7) Synthesis of polymer (A-6)
A gas inlet tube and a cooling tube were attached to a reaction vessel containing a stirrer, water was used as a solvent, acrylic acid 20 parts by weight, methoxypolyethylene glycol # 400 acrylate (Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) 980 parts by weight. Part, 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride (V-50 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1 part by weight was added and the solution was uniformly dissolved. The mixture was stirred while flowing a nitrogen gas, the temperature was raised to 60 ° C., the reaction vessel was kept at 60 ° C., the mixture was stirred and polymerized for 5 hours, and then cooled to room temperature to obtain a polymer (A-6) solution. The composition ratio of the resin (A-6) is a resin containing a polyalkylene oxide component (Aa) / (meth) acrylic component (Ab) = 98/2 and an ester bond (Ac).
(参考例8)ポリマー(A−7)の合成
窒素置換したグローブボックス内で、ポリアクリル酸2.05g(15.8mmol)、エチル−2−メチル−2−n−ブチルテラニル−プロピオネート(以下「BTEE」とする)22.9μl(0.10mmol)、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)(以下「ACHN」とする)4.9mg(0.020mmol)を加え、90℃で21時間反応させた。次に得られた溶液に、メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート(新中村化学工業株式会社製、AM−90G)0.90g(8.64mmol)、ACHN 12.2mg(0.050mmol)を加え、90℃で46時間反応させた。反応終了後、ヘプタンで再沈処理した後、乾燥することによりポリマー(A−7)を得た。樹脂(A−7)の組成比はポリアルキレンオキシド成分(A−a)/(メタ)アクリル成分(A−b)=95/5、エステル結合(A−c)を含む樹脂である。
(Reference Example 8) Synthesis of polymer (A-7)
In a nitrogen-substituted glove box, 2.05 g (15.8 mmol) of polyacrylic acid, 22.9 μl (0.10 mmol) of ethyl-2-methyl-2-n-butylteranyl-propionate (hereinafter referred to as “BTEE”), 1,1′-Azobis (1-cyclohexanecarbonitrile) (hereinafter referred to as “ACHN”) 4.9 mg (0.020 mmol) was added, and the mixture was reacted at 90 ° C. for 21 hours. Next, 0.90 g (8.64 mmol) of methoxypolyethylene glycol # 400 acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) and ACHN 12.2 mg (0.050 mmol) were added to the obtained solution, and 90 ° C was added. And reacted for 46 hours. After completion of the reaction, the polymer (A-7) was obtained by reprecipitation treatment with heptane and drying. The composition ratio of the resin (A-7) is a resin containing a polyalkylene oxide component (Aa) / (meth) acrylic component (Ab) = 95/5 and an ester bond (Ac).
(参考例9)ポリマー(A−8)の合成
ポリアクリル酸500重量部と下記式5の脂肪族アミン500重量部を純水中に溶解し、25℃で12時間攪拌し、縮合反応させ、ポリマー(A−8)の溶液を得た。樹脂(A−8)の組成比はポリアルキレンオキシド成分(A−a)/(メタ)アクリル成分(A−b)=50/50、エステル結合(A−c)を含まない樹脂である。
(Reference Example 9) Synthesis of polymer (A-8) 500 parts by weight of polyacrylic acid and 500 parts by weight of aliphatic amine of the following formula 5 were dissolved in pure water and stirred at 25 ° C for 12 hours to cause a condensation reaction, A solution of polymer (A-8) was obtained. The composition ratio of the resin (A-8) is a resin having no polyalkylene oxide component (Aa) / (meth) acrylic component (Ab) = 50/50 and no ester bond (Ac).
(参考例10)ポリマー(A−9)の合成
窒素置換したグローブボックス内で、ポリアクリル酸1.83g(14.1mmol)、エチル−2−メチル−2−n−ブチルテラニル−プロピオネート(以下「BTEE」とする)22.9μl(0.10mmol)、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)(以下「ACHN」とする)4.9mg(0.020mmol)を加え、90℃で21時間反応させた。次に得られた溶液に、メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート(新中村化学工業株式会社製、AM−90G)1.80g(17.2mmol)、ACHN 12.2mg(0.050mmol)を加え、90℃で46時間反応させた。反応終了後、ヘプタンで再沈処理した後、乾燥することによりポリマー(A−9)を得た。樹脂(A−7)の組成比はポリアルキレンオキシド成分(A−a)/(メタ)アクリル成分(A−b)=85/15、エステル結合(A−c)を含む樹脂である。
(Reference Example 10) Synthesis of polymer (A-9)
In a nitrogen-substituted glove box, 1.83 g (14.1 mmol) of polyacrylic acid, 22.9 μl (0.10 mmol) of ethyl-2-methyl-2-n-butylteranyl-propionate (hereinafter referred to as “BTEE”), 1,1′-Azobis (1-cyclohexanecarbonitrile) (hereinafter referred to as “ACHN”) 4.9 mg (0.020 mmol) was added, and the mixture was reacted at 90 ° C. for 21 hours. Next, to the resulting solution, 1.80 g (17.2 mmol) of methoxypolyethylene glycol # 400 acrylate (AM-90G, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) and 12.2 mg (0.050 mmol) of ACHN were added, and the temperature was 90 ° C. And reacted for 46 hours. After completion of the reaction, the polymer (A-9) was obtained by reprecipitation treatment with heptane and drying. The composition ratio of the resin (A-7) is a resin containing a polyalkylene oxide component (Aa) / (meth) acrylic component (Ab) = 85/15 and an ester bond (Ac).
(実施例1)
参考例1で得られた複合膜を、ポリマー(A−1)0.5%とDMT−MM0.1%を含む水溶液に20℃で1分間接触させた後、60℃で1分間湯浴洗浄し、被覆層を設けた複合半透膜を得た。
得られた複合半透膜の特性を表2に示す。高い透水性と除去率を有するだけでなく、耐汚れ性にも優れる結果であった。
(Example 1)
The composite membrane obtained in Reference Example 1 was brought into contact with an aqueous solution containing 0.5% of polymer (A-1) and 0.1% of DMT-MM at 20 ° C. for 1 minute, and then washed at 60 ° C. for 1 minute in a hot water bath. Then, a composite semipermeable membrane provided with a coating layer was obtained.
The characteristics of the obtained composite semipermeable membrane are shown in Table 2. The result was not only high water permeability and removal rate, but also excellent stain resistance.
(実施例2〜6、8)
ポリマー(A−1)を、表1に記載のポリマー(A)に変更した以外は実施例1と同様に行い、複合半透膜を得た。得られた複合半透膜の特性を表2に示す。高い透水性と除去率を有するだけでなく、耐汚れ性にも優れる結果であった。
(Examples 2 to 6 and 8)
A composite semipermeable membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymer (A-1) was changed to the polymer (A) shown in Table 1. The characteristics of the obtained composite semipermeable membrane are shown in Table 2. The result was not only high water permeability and removal rate, but also excellent stain resistance.
(実施例7)
参考例1で得られた複合半透膜を、ポリマー(A−3)0.5%を含む水溶液に20℃で1分間接触させた後、60℃で1分間湯浴洗浄し、被覆層を設けた複合半透膜を得た。
得られた複合半透膜の特性を表2に示す。高い透水性と除去率を有するが、耐汚れ性および酸処理後の耐汚れ性は実用レベルであった。
(Example 7)
The composite semipermeable membrane obtained in Reference Example 1 was brought into contact with an aqueous solution containing 0.5% of the polymer (A-3) at 20 ° C for 1 minute, and then washed with a hot water bath at 60 ° C for 1 minute to form a coating layer. The composite semipermeable membrane provided was obtained.
The characteristics of the obtained composite semipermeable membrane are shown in Table 2. It has high water permeability and removal rate, but the stain resistance and the stain resistance after acid treatment were at a practical level.
(実施例9)
ポリマー(A−1)を、ポリマー(A−9)に変更した以外は実施例1と同様に行い、複合半透膜を得た。得られた複合半透膜の特性を表2に示す。高い透水性と除去率を有するだけでなく、耐汚れ性にも優れる結果であった。
(Example 9)
A composite semipermeable membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymer (A-1) was changed to the polymer (A-9). The characteristics of the obtained composite semipermeable membrane are shown in Table 2. The result was not only high water permeability and removal rate, but also excellent stain resistance.
(比較例1)
参考例1で得られた複合半透膜を、ポリエチレングリコール(シグマアルドリッチ社製、分子量1000)0.5%を含む水溶液に20℃で1分間接触させた後、60℃で1分間湯浴洗浄し、被覆層を設けた複合半透膜を得た。
(Comparative Example 1)
The composite semipermeable membrane obtained in Reference Example 1 was brought into contact with an aqueous solution containing 0.5% of polyethylene glycol (Sigma Aldrich, molecular weight 1000) at 20 ° C. for 1 minute, and then washed at 60 ° C. for 1 minute in a hot water bath. Then, a composite semipermeable membrane provided with a coating layer was obtained.
得られた複合半透膜の特性を表2に示す。高い透水性と除去率を有するものの、耐汚れ性に劣る結果であった。 The characteristics of the obtained composite semipermeable membrane are shown in Table 2. Although it had high water permeability and removal rate, it was inferior in stain resistance.
(比較例2)
参考例1で得られた複合半透膜を、ポリアクリル酸(シグマアルドリッチ社製、分子量5000)0.5%とDMT−MM0.1%を含む水溶液に20℃で1分間接触させた後、60℃で1分間湯浴洗浄し、被覆層を設けた複合半透膜を得た。
(Comparative example 2)
The composite semipermeable membrane obtained in Reference Example 1 was brought into contact with an aqueous solution containing 0.5% of polyacrylic acid (manufactured by Sigma-Aldrich, molecular weight 5000) and DMT-MM 0.1% at 20 ° C. for 1 minute, It was washed in a hot water bath at 60 ° C. for 1 minute to obtain a composite semipermeable membrane provided with a coating layer.
得られた複合半透膜の特性を表2に示す。高い透水性と除去率を有するものの、耐汚れ性に劣る結果であった。 The characteristics of the obtained composite semipermeable membrane are shown in Table 2. Although it had high water permeability and removal rate, it was inferior in stain resistance.
(比較例3)
ポリマー(A−1)を、表1に記載のポリマー(A−8)に変更した以外は実施例1と同様に行い、複合半透膜を得た。得られた複合半透膜の特性を表2に示す。高い透水量と除去率を有するものの、酸処理後の耐汚れ性に劣る結果であった。
(Comparative example 3)
A composite semipermeable membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymer (A-8) shown in Table 1 was used instead of the polymer (A-1). The characteristics of the obtained composite semipermeable membrane are shown in Table 2. Although it had a high water permeability and a high removal rate, it was inferior in stain resistance after acid treatment.
(比較例4)
参考例1で得られた複合半透膜を、ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製“ゴーセノール”(登録商標)Z100)0.5%を含む水溶液に20℃で1分間接触させた後、60℃で1分間湯浴洗浄し、被覆層を設けた複合半透膜を得た。
得られた複合半透膜の特性を表2に示す。耐汚れ性に劣る結果であった。
(Comparative example 4)
The composite semipermeable membrane obtained in Reference Example 1 was contacted with an aqueous solution containing 0.5% of polyvinyl alcohol (“Gohsenol” (registered trademark) Z100 manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.) at 20 ° C. for 1 minute, and then, It was washed in a hot water bath at 60 ° C. for 1 minute to obtain a composite semipermeable membrane provided with a coating layer.
The characteristics of the obtained composite semipermeable membrane are shown in Table 2. The result was inferior in stain resistance.
(比較例5)
参考例1で得られた複合半透膜を、ポリ2−エチル2−オキサゾリン(分子量5000)0.5%を含む水溶液に20℃で1分間接触させた後、60℃で1分間湯浴洗浄し、被覆層を設けた複合半透膜を得た。
得られた複合半透膜の特性を表2に示す。耐汚れ性に劣る結果であった。
(Comparative example 5)
The composite semipermeable membrane obtained in Reference Example 1 was brought into contact with an aqueous solution containing 0.5% of poly-2-ethyl-2-oxazoline (molecular weight 5000) at 20 ° C for 1 minute, and then washed at 60 ° C for 1 minute in a hot water bath. Then, a composite semipermeable membrane provided with a coating layer was obtained.
The characteristics of the obtained composite semipermeable membrane are shown in Table 2. The result was inferior in stain resistance.
Claims (10)
前記分離機能層はポリアミドを含有し
前記被覆層が、ポリアルキレンオキシド成分(A-a)と、(メタ)アクリル酸成分(A-b)と、成分(A−a)と成分(A−b)との間のエステル結合(A-c)と、を有するポリマー(A)を含有する複合半透膜。 A composite semipermeable membrane comprising a microporous support layer, a separation functional layer provided on the microporous support layer, and a coating layer provided on the separation functional layer,
The separation functional layer contains a polyamide, and the coating layer includes a polyalkylene oxide component (Aa), a (meth) acrylic acid component (Ab), a component (A-a) and a component (Ab). A composite semipermeable membrane containing a polymer (A) having an ester bond (Ac) of.
Wn+Wf ≧ 2.5 式(3)
Wf/(Wn+Wf) ≧ 0.5 式(4) When the amount of antifreeze water measured using a differential scanning calorimeter (DSC) per 1 g of the polymer (A) is W n (g) and the amount of water with lowered melting point is W f (g), the following formulas 3 and 4 are given. composite semipermeable membrane W n + W f ≧ 2.5 formula according to claim 1, satisfying (3)
W f / (W n + W f ) ≧ 0.5 Expression (4)
を備える複合半透膜の製造方法 A microporous support layer, and a separation functional layer on the microporous support layer, on the separation functional layer of the composite membrane, a polyalkylene oxide component (Aa), and (meth) acrylic acid component (Ab) A method for producing a composite semipermeable membrane, comprising the step of applying a solution containing a polymer (A) having an ester bond (Ac) between the component (A-a) and the component (A-b).
請求項7に記載の複合半透膜の製造方法。 The method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 7, further comprising heating the composite membrane coated with the solution.
請求項7または8に記載の製造方法。 The method further comprises the step of forming a separation functional layer that forms a crosslinked polyamide by interfacial polycondensation on the surface of the microporous support layer using an aqueous solution containing a polyfunctional amine and an organic solvent containing a polyfunctional acid halide. The manufacturing method according to claim 7.
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