JP2011083664A - Method of preserving composite semipermeable membrane or membrane element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多孔性支持体上にポリアミド系樹脂を含むスキン層を有する複合半透膜又は該複合半透膜をエレメント容器に収納した膜エレメントの保存方法に関する。かかる複合半透膜又は膜エレメントは、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 composite semipermeable membrane having a skin layer containing a polyamide resin on a porous support, or a method for preserving a membrane element in which the composite semipermeable membrane is housed in an element container. Such a composite semipermeable membrane or membrane element is suitable for production of ultrapure water, desalination of brine or seawater, etc., and also from contamination that causes pollution such as dyeing wastewater and electrodeposition paint wastewater. It can contribute to the closure of wastewater by removing and recovering contained pollution sources or effective substances. 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.
現在、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多孔性支持体上に形成されたものが多く提案されている(特許文献1)。また、多官能芳香族アミンと多官能脂環式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多孔性支持体上に形成されたものも提案されている(特許文献2)。 Currently, many composite semipermeable membranes have been proposed in which a skin layer composed of polyamide obtained by interfacial polymerization of a polyfunctional aromatic amine and a polyfunctional aromatic acid halide is formed on a porous support. (Patent Document 1). There has also been proposed a skin layer made of polyamide obtained by interfacial polymerization of a polyfunctional aromatic amine and a polyfunctional alicyclic acid halide on a porous support (Patent Document 2).
上記複合半透膜は、高い塩阻止性能および水透過性能を有するが、さらに膜性能を向上させることを目的として、作製した複合半透膜に各種の後処理を行うことが提案されている。 The composite semipermeable membrane has high salt blocking performance and water permeation performance, but it has been proposed to perform various post-treatments on the produced composite semipermeable membrane for the purpose of further improving the membrane performance.
例えば、実用的な透水性と優れた塩阻止性および耐酸化剤性を併せ持つ複合半透膜を提供することを目的として、作製した複合半透膜を酸化剤水溶液に接触させる方法が提案されている(特許文献3)。 For example, for the purpose of providing a composite semipermeable membrane having both practical water permeability and excellent salt-blocking property and oxidation resistance, a method of bringing the produced composite semipermeable membrane into contact with an oxidizing agent aqueous solution has been proposed. (Patent Document 3).
また、透水性及び塩排除率の両方を希望の水準に向上させることを目的として、ポリアミド活性層を多官能性3級アルコールアミン水溶液に接触させる方法が提案されている(特許文献4)。 Moreover, a method of bringing a polyamide active layer into contact with an aqueous polyfunctional tertiary alcohol amine solution has been proposed for the purpose of improving both water permeability and salt rejection to a desired level (Patent Document 4).
また、液体分離膜から効率的に未反応残存物を除去することを目的として、液体分離膜を、界面活性剤、一価又は多価アルコール、又は有機酸とトリアルキルアミンとの塩を含む水溶液に接触させる方法が提案されている(特許文献5)。 Further, for the purpose of efficiently removing unreacted residues from the liquid separation membrane, the liquid separation membrane is an aqueous solution containing a surfactant, a monovalent or polyhydric alcohol, or a salt of an organic acid and a trialkylamine. There has been proposed a method of bringing it into contact (Patent Document 5).
さらに、流量の減少防止を目的として、複合膜を分子量1000以下の糖類溶液に浸漬する方法が提案されている(特許文献6)。 Furthermore, a method of immersing the composite membrane in a saccharide solution having a molecular weight of 1000 or less has been proposed for the purpose of preventing a decrease in flow rate (Patent Document 6).
一方、上記複合半透膜や、該複合半透膜をエレメント容器に収納した膜エレメントは、通常、製造後から使用前まで純水浴中で保存されるが、長期間保存すると膜性能、特に水透過性能(透過流束)が低下するという問題があった。 On the other hand, the composite semipermeable membrane and the membrane element in which the composite semipermeable membrane is housed in an element container are usually stored in a pure water bath after production until before use. There was a problem that the permeation performance (permeation flux) deteriorated.
本発明の目的は、長期間保存した場合でも膜性能が低下しにくい複合半透膜又は膜エレメントの保存方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for preserving a composite semipermeable membrane or membrane element in which membrane performance is unlikely to deteriorate even when stored for a long period of time.
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、下記保存方法を採用することにより、長期間保存した場合でも複合半透膜又は膜エレメントの膜性能が低下(経時劣化)しにくくなることを見出し、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 reduced the membrane performance of the composite semipermeable membrane or membrane element even when stored for a long time by adopting the following storage method (deterioration with time). As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、多孔性支持体上にポリアミド系樹脂を含むスキン層を有する複合半透膜の保存方法において、少なくともスキン層を脂環式ジアミン含有水溶液に接触させた状態で保存することを特徴とする複合半透膜の保存方法、に関する。 That is, the present invention relates to a method for storing a composite semipermeable membrane having a skin layer containing a polyamide-based resin on a porous support, wherein at least the skin layer is stored in a state in contact with an alicyclic diamine-containing aqueous solution. The present invention relates to a method for storing a composite semipermeable membrane.
また、本発明は、多孔性支持体上にポリアミド系樹脂を含むスキン層を有する複合半透膜をエレメント容器に収納した膜エレメントの保存方法において、少なくともスキン層を脂環式ジアミン含有水溶液に接触させた状態で保存することを特徴とする膜エレメントの保存方法、に関する。 Further, the present invention provides a method for preserving a membrane element in which a composite semipermeable membrane having a skin layer containing a polyamide-based resin on a porous support is housed in an element container, and at least the skin layer is contacted with an alicyclic diamine-containing aqueous solution. It is related with the preservation | save method of the membrane element characterized by preserve | saving in the made state.
スキン層を脂環式ジアミン含有水溶液に接触させた状態で保存することにより膜性能、特に透過流束の低下を抑制できる理由は明らかではないが、水溶液中の脂環式ジアミンが、ポリアミドの末端官能基と未反応の多官能アミン成分との過剰反応を阻害し、スキン層の密度上昇が抑制されたためと考えられる。 It is not clear why the skin layer can be kept in contact with the alicyclic diamine-containing aqueous solution to suppress the decrease in membrane performance, particularly the permeation flux, but the alicyclic diamine in the aqueous solution is the end of the polyamide. This is probably because the excessive reaction between the functional group and the unreacted polyfunctional amine component was inhibited, and the increase in the density of the skin layer was suppressed.
前記脂環式ジアミンは、ビス型脂環式ジアミンであることが好ましく、特にビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンであることが好ましい。ビス型脂環式ジアミン、特にビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンを用いると、透過流束の低下をより効果的に抑制することができる。 The alicyclic diamine is preferably a bis-type alicyclic diamine, and particularly preferably bis (4-aminocyclohexyl) methane. When a bis-type alicyclic diamine, particularly bis (4-aminocyclohexyl) methane, is used, a decrease in permeation flux can be more effectively suppressed.
前記脂環式ジアミン含有水溶液中の脂環式ジアミンの濃度は、10ppm〜1500ppmであることが好ましい。脂環式ジアミンの濃度が低すぎると透過流束の低下を抑制し難くなり、一方、濃度が高すぎると脂環式ジアミンがスキン層に付着しやすくなるため透過流束が低下する傾向にある。 The concentration of the alicyclic diamine in the alicyclic diamine-containing aqueous solution is preferably 10 ppm to 1500 ppm. If the concentration of the alicyclic diamine is too low, it is difficult to suppress a decrease in the permeation flux. On the other hand, if the concentration is too high, the alicyclic diamine tends to adhere to the skin layer and the permeation flux tends to decrease. .
前記多孔性支持体がエポキシ樹脂多孔体である場合には、長期間保存後の透過流束の低下抑制効果が顕著である。その理由は明らかではないが、水溶液中の脂環式ジアミンが、エポキシ樹脂の末端官能基と未反応の多官能アミン成分との過剰反応を阻害し、エポキシ樹脂多孔体の密度上昇が抑制されたためと考えられる。 When the porous support is an epoxy resin porous body, the effect of suppressing the decrease in permeation flux after long-term storage is remarkable. The reason for this is not clear, but the alicyclic diamine in the aqueous solution inhibited the excessive reaction between the terminal functional group of the epoxy resin and the unreacted polyfunctional amine component, and the increase in the density of the porous epoxy resin was suppressed. it is conceivable that.
特に、多孔性支持体がエポキシ樹脂多孔体である複合半透膜を、ビス型脂環式ジアミン、特にビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンを含有する水溶液に接触させた状態で保存した場合には、驚くべきことに保存前よりも透過流束が向上する傾向にある。 In particular, when the composite semipermeable membrane in which the porous support is a porous epoxy resin is stored in contact with an aqueous solution containing a bis-type alicyclic diamine, particularly bis (4-aminocyclohexyl) methane. Surprisingly, the permeation flux tends to be higher than before storage.
前記ポリアミド系樹脂の原料成分である多官能アミン成分が芳香族多官能アミンである場合には、長期間保存後の透過流束の低下抑制効果が顕著である。水溶液中の脂環式ジアミンが、未反応の芳香族多官能アミンの過剰反応を阻害し、それにより透過流束の低下が抑制されたためと考えられる。 When the polyfunctional amine component that is a raw material component of the polyamide-based resin is an aromatic polyfunctional amine, the effect of suppressing the decrease in permeation flux after long-term storage is remarkable. This is probably because the alicyclic diamine in the aqueous solution inhibited the excessive reaction of the unreacted aromatic polyfunctional amine, thereby suppressing the decrease in the permeation flux.
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の複合半透膜は、多孔性支持体上にポリアミド系樹脂を含むスキン層を有する。当該複合半透膜は、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スキン層を多孔性支持体の表面に形成することにより製造することができる。 Embodiments of the present invention will be described below. The composite semipermeable membrane of the present invention has a skin layer containing a polyamide-based resin on a porous support. The said composite semipermeable membrane can be manufactured by forming the skin layer containing the polyamide-type resin formed by making a polyfunctional amine component and a polyfunctional acid halide component react on the surface of a porous support body.
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 cyclopropanetricarboxylic acid trichloride, cyclobutanetetracarboxylic acid tetrachloride, cyclopentanetricarboxylic acid trichloride, cyclopentanetetracarboxylic acid tetrachloride, cyclohexanetricarboxylic 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, or a polyhydric alcohol such as sorbitol or glycerin may be copolymerized.
スキン層を支持する多孔性支持体は、スキン層を支持しうるものであれば特に限定されず、通常平均孔径10〜500Å程度の微孔を有する限外濾過膜が好ましく用いられる。多孔性支持体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。かかる多孔性支持体の厚さは、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。なお、多孔性支持体は織布、不織布等による裏打ちにて補強されていてもよい。 The porous support that supports the skin layer is not particularly limited as long as it can support the skin layer, and usually an ultrafiltration membrane having micropores with an average pore diameter of about 10 to 500 mm is preferably used. Examples of the material for forming the porous support include polysulfone, polyarylethersulfone such as polyethersulfone, polyimide, polyvinylidene fluoride, and the like. Polysulfone and polyarylethersulfone are preferably used from the viewpoint of stability. The thickness of such a porous support is usually about 25 to 125 μm, preferably about 40 to 75 μm, but is not necessarily limited thereto. In addition, the porous support may be reinforced with a backing by a woven fabric, a nonwoven fabric or the like.
また、多孔性支持体としてエポキシ樹脂多孔体を用いてもよい。本発明の保存方法は、多孔性支持体がエポキシ樹脂多孔体である場合に特に有効である。以下、エポキシ樹脂多孔体の製造方法について説明する。 Moreover, you may use an epoxy resin porous body as a porous support body. The preservation method of the present invention is particularly effective when the porous support is an epoxy resin porous material. Hereinafter, the manufacturing method of an epoxy resin porous body is demonstrated.
エポキシ樹脂多孔体の原料としては、エポキシ樹脂、硬化剤、及びポロゲンを含むエポキシ樹脂組成物を用いる。 As a raw material for the epoxy resin porous body, an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and a porogen is used.
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、及びテトラキス(ヒドロキシフェニル)エタンベースなどのポリフェニルベースエポキシ樹脂、フルオレン含有エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、複素芳香環(例えば、トリアジン環など)を含有するエポキシ樹脂などの芳香族エポキシ樹脂;脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂肪族グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂環族グリシジルエステル型エポキシ樹脂などの非芳香族エポキシ樹脂が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, brominated bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, stilbene type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, bisphenol A novolak type epoxy resin, Contains cresol novolac type epoxy resin, diaminodiphenylmethane type epoxy resin, polyphenyl base epoxy resin such as tetrakis (hydroxyphenyl) ethane base, fluorene-containing epoxy resin, triglycidyl isocyanurate, heteroaromatic ring (eg triazine ring) Aromatic epoxy resins such as epoxy resins; aliphatic glycidyl ether type epoxy resins, aliphatic glycidyl ester type epoxy resins, alicyclic glycidyl esters Ether type epoxy resin, aromatic epoxy resins such as alicyclic glycidyl ester type epoxy resins. These may be used alone or in combination of two or more.
これらのうち、均一な三次元網目状骨格と均一な空孔を形成するため、また耐薬品性や膜強度を確保するために、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、フルオレン含有エポキシ樹脂、及びトリグリシジルイソシアヌレートからなる群より選択される少なくとも1種の芳香族エポキシ樹脂;脂環族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、及び脂環族グリシジルエステル型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の脂環族エポキシ樹脂を用いることが好ましい。特に、エポキシ当量が6000以下で、融点が170℃以下であるビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、フルオレン含有エポキシ樹脂、及びトリグリシジルイソシアヌレートからなる群より選択される少なくとも1種の芳香族エポキシ樹脂;エポキシ当量が6000以下で、融点が170℃以下である脂環族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、及び脂環族グリシジルエステル型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の脂環族エポキシ樹脂を用いることが好ましい。 Among these, bisphenol A type epoxy resin, brominated bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F are used to form a uniform three-dimensional network skeleton and uniform pores, and to ensure chemical resistance and film strength. Type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, fluorene-containing epoxy resin, and at least one aromatic epoxy resin selected from the group consisting of triglycidyl isocyanurate; alicyclic glycidyl ether type epoxy resin, and alicyclic glycidyl It is preferable to use at least one alicyclic epoxy resin selected from the group consisting of ester-type epoxy resins. In particular, from the group consisting of bisphenol A type epoxy resin, brominated bisphenol A type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, fluorene-containing epoxy resin, and triglycidyl isocyanurate having an epoxy equivalent of 6000 or less and a melting point of 170 ° C. At least one aromatic epoxy resin selected; selected from the group consisting of an alicyclic glycidyl ether type epoxy resin having an epoxy equivalent of 6000 or less and a melting point of 170 ° C. or less, and an alicyclic glycidyl ester type epoxy resin It is preferable to use at least one alicyclic epoxy resin.
硬化剤としては、例えば、芳香族アミン(例えば、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ベンジルジメチルアミン、ジメチルアミノメチルベンゼンなど)、芳香族酸無水物(例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸など)、フェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、複素芳香環含有アミン(例えば、トリアジン環含有アミンなど)などの芳香族硬化剤;脂肪族アミン類(例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、1,3,6−トリスアミノメチルヘキサン、ポリメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ポリエーテルジアミンなど)、脂環族アミン類(イソホロンジアミン、メンタンジアミン、N−アミノエチルピペラジン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカンアダクト、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、これらの変性品など)、ポリアミン類とダイマー酸からなる脂肪族ポリアミドアミンなどの非芳香族硬化剤が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the curing agent include aromatic amines (eg, metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, benzyldimethylamine, dimethylaminomethylbenzene), aromatic acid anhydrides (eg, phthalic anhydride, trimellitic anhydride). Acid, pyromellitic anhydride, etc.), phenolic resins, phenol novolac resins, heteroaromatic ring-containing amines (eg, triazine ring-containing amines), etc .; aliphatic amines (eg, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylene) Tetramine, tetraethylenepentamine, iminobispropylamine, bis (hexamethylene) triamine, 1,3,6-trisaminomethylhexane, polymethylenediamine, trimethylhexamethylenediamine, polyether Diamine), alicyclic amines (isophoronediamine, menthanediamine, N-aminoethylpiperazine, 3,9-bis (3-aminopropyl) 2,4,8,10-tetraoxaspiro (5,5) undecane) Non-aromatic curing agents such as adducts, bis (4-amino-3-methylcyclohexyl) methane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, modified products thereof, and the like, and aliphatic polyamidoamines composed of polyamines and dimer acids. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
これらのうち、均一な三次元網目状骨格と均一な空孔を形成するため、また膜強度と弾性率を確保するために、分子内に一級アミンを2つ以上有するメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、及びジアミノジフェニルスルホンからなる群より選択される少なくとも1種の芳香族アミン硬化剤;分子内に一級アミンを2つ以上有するビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、及びビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンからなる群より選択される少なくとも1種の脂環族アミン硬化剤を用いることが好ましい。 Among these, in order to form a uniform three-dimensional network skeleton and uniform pores, and to ensure film strength and elastic modulus, metaphenylenediamine having two or more primary amines in the molecule, diaminodiphenylmethane, And at least one aromatic amine curing agent selected from the group consisting of diaminodiphenylsulfone; bis (4-amino-3-methylcyclohexyl) methane having two or more primary amines in the molecule, and bis (4-amino) It is preferred to use at least one alicyclic amine curing agent selected from the group consisting of (cyclohexyl) methane.
また、エポキシ樹脂と硬化剤の組み合わせとしては、芳香族エポキシ樹脂と脂環族アミン硬化剤の組み合わせ、又は脂環族エポキシ樹脂と芳香族アミン硬化剤の組み合わせが好ましい。これらの組み合わせにより、得られるエポキシ樹脂多孔体の耐熱性が高くなり、複合半透膜の多孔性支持体として好適に用いられる。 Moreover, as a combination of an epoxy resin and a hardening | curing agent, the combination of an aromatic epoxy resin and an alicyclic amine hardening | curing agent or the combination of an alicyclic epoxy resin and an aromatic amine hardening | curing agent is preferable. These combinations increase the heat resistance of the resulting epoxy resin porous body and are suitably used as a porous support for a composite semipermeable membrane.
ポロゲンとは、エポキシ樹脂及び硬化剤を溶かすことができ、かつエポキシ樹脂と硬化剤が重合した後、反応誘起相分離を生ぜしめることが可能な溶剤をいい、例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなどのセロソルブ類、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、及びポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのグリコール類などが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 A porogen is a solvent that can dissolve an epoxy resin and a curing agent, and can cause reaction-induced phase separation after the epoxy resin and the curing agent are polymerized, such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve. Examples include cellosolves, esters such as ethylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate, and glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol. These may be used alone or in combination of two or more.
これらのうち、均一な三次元網目状骨格と均一な空孔を形成するために、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、分子量600以下のポリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いることが好ましく、特に分子量200以下のポリエチレングリコール、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いることが好ましい。 Among these, in order to form a uniform three-dimensional network skeleton and uniform pores, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, polyethylene glycol having a molecular weight of 600 or less, ethylene glycol monomethyl ether acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate should be used. In particular, polyethylene glycol having a molecular weight of 200 or less and propylene glycol monomethyl ether acetate are preferably used.
また、個々のエポキシ樹脂又は硬化剤と常温で不溶又は難溶であっても、エポキシ樹脂と硬化剤との反応物が可溶となる溶剤についてはポロゲンとして使用可能である。このようなポロゲンとしては、例えば臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製「エピコート5058」)などが挙げられる。 Moreover, even if it is insoluble or hardly soluble at room temperature with each epoxy resin or curing agent, a solvent in which a reaction product of the epoxy resin and the curing agent is soluble can be used as a porogen. Examples of such porogen include brominated bisphenol A type epoxy resin (“Epicoat 5058” manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.).
エポキシ樹脂多孔体の空孔率、平均孔径、孔径分布などは、使用するエポキシ樹脂、硬化剤、ポロゲンなどの原料の種類や配合比率、及び反応誘起相分離時における加熱温度や加熱時間などの反応条件により変化するため、目的とする空孔率、平均孔径、孔径分布を得るために系の相図を作成して最適な条件を選択することが好ましい。また、相分離時におけるエポキシ樹脂架橋体の分子量、分子量分布、系の粘度、架橋反応速度などを制御することにより、エポキシ樹脂架橋体とポロゲンとの共連続構造を特定の状態で固定し、安定した多孔構造を得ることができる。 The porosity, average pore size, pore size distribution, etc. of the epoxy resin porous material are the types of raw materials such as epoxy resin, curing agent, porogen, etc. and the mixing ratio, and the reaction such as the heating temperature and heating time during reaction-induced phase separation. Since it varies depending on the conditions, it is preferable to create a phase diagram of the system and select the optimum conditions in order to obtain the desired porosity, average pore diameter, and pore diameter distribution. In addition, by controlling the molecular weight, molecular weight distribution, system viscosity, crosslinking reaction rate, etc. of the crosslinked epoxy resin during phase separation, the co-continuous structure of the crosslinked epoxy resin and porogen is fixed in a specific state and stable. A porous structure can be obtained.
また、エポキシ樹脂多孔体を構成する全炭素原子に対する芳香環由来の炭素原子比率が0.1〜0.65の範囲になるように、エポキシ樹脂及び硬化剤の種類と配合割合を決定することが好ましい。上記値が0.1未満の場合には、エポキシ樹脂多孔体の特性である分離媒体の平面構造の認識性が低下する傾向にある。一方、0.65を超える場合には、均一な三次元網目状骨格を形成することが困難になる。 Moreover, the kind and compounding ratio of an epoxy resin and a hardening | curing agent may be determined so that the carbon atom ratio derived from the aromatic ring with respect to all the carbon atoms which comprise an epoxy resin porous body may become the range of 0.1-0.65. preferable. When the above value is less than 0.1, the recognizability of the planar structure of the separation medium, which is a characteristic of the epoxy resin porous body, tends to decrease. On the other hand, when it exceeds 0.65, it becomes difficult to form a uniform three-dimensional network skeleton.
また、エポキシ樹脂に対する硬化剤の配合割合は、エポキシ基1当量に対して硬化剤当量が0.6〜1.5であることが好ましい。硬化剤当量が0.6未満の場合には、硬化体の架橋密度が低くなり、耐熱性、耐溶剤性などが低下する傾向にある。一方、1.5を超える場合には、未反応の硬化剤が残留したり、架橋密度の向上を阻害する傾向にある。なお、上述した硬化剤の他に、目的とする多孔構造を得るために、溶液中に硬化促進剤を添加してもよい。硬化促進剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミンなどの三級アミン、2−フェノール−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェノール−4,5−ジヒドロキシイミダゾールなどのイミダゾール類などが挙げられる。 Moreover, as for the mixture ratio of the hardening | curing agent with respect to an epoxy resin, it is preferable that hardening | curing agent equivalent is 0.6-1.5 with respect to 1 equivalent of epoxy groups. When the curing agent equivalent is less than 0.6, the crosslinking density of the cured product is lowered, and the heat resistance, solvent resistance and the like tend to be lowered. On the other hand, if it exceeds 1.5, unreacted curing agent remains or tends to hinder the improvement of the crosslinking density. In addition to the above-described curing agent, a curing accelerator may be added to the solution in order to obtain a target porous structure. Known curing accelerators can be used, for example, tertiary amines such as triethylamine and tributylamine, 2-phenol-4-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenol- Examples thereof include imidazoles such as 4,5-dihydroxyimidazole.
エポキシ樹脂多孔体の平均孔径は0.01〜0.4μmであることが好ましく、該平均孔径に調整するためには、エポキシ樹脂、硬化剤、及びポロゲンの総重量に対してポロゲンを40〜80重量%用いることが好ましい。ポロゲンの量が40重量%未満の場合には平均孔径が小さくなりすぎたり、空孔が形成されなくなる傾向にある。一方、ポロゲンの量が80重量%を超える場合には平均孔径が大きくなりすぎて均一なスキン層を多孔体上に形成することができなくなったり、塩阻止率が著しく低下する傾向にある。エポキシ樹脂多孔体の平均孔径は、0.05〜0.2μmであることが好ましい。そのためにはポロゲンを60〜70重量%用いることがより好ましく、特に好ましくは60〜65重量%である。 The average pore diameter of the epoxy resin porous body is preferably 0.01 to 0.4 μm. In order to adjust to the average pore diameter, the porogen is 40 to 80 with respect to the total weight of the epoxy resin, the curing agent, and the porogen. It is preferable to use by weight. When the amount of the porogen is less than 40% by weight, the average pore diameter tends to be too small or no pores are formed. On the other hand, when the amount of the porogen exceeds 80% by weight, the average pore diameter becomes too large to form a uniform skin layer on the porous body, or the salt rejection tends to be remarkably reduced. The average pore diameter of the epoxy resin porous body is preferably 0.05 to 0.2 μm. For that purpose, it is more preferable to use 60 to 70% by weight of porogen, and particularly preferably 60 to 65% by weight.
また、エポキシ樹脂多孔体の平均孔径を0.01〜0.4μmに調整する方法として、エポキシ当量の異なる2種以上のエポキシ樹脂を混合して用いる方法も好適である。その際、エポキシ当量の差は100以上であることが好ましい。 Moreover, as a method for adjusting the average pore diameter of the epoxy resin porous body to 0.01 to 0.4 μm, a method in which two or more epoxy resins having different epoxy equivalents are mixed and used is also suitable. At that time, the difference in epoxy equivalent is preferably 100 or more.
また、エポキシ樹脂多孔体の平均孔径は、全体のエポキシ当量とポロゲンの割合、硬化温度などの諸条件を適宜設定することにより目的の範囲に調整できる。 Moreover, the average pore diameter of the epoxy resin porous body can be adjusted to the target range by appropriately setting various conditions such as the total epoxy equivalent and the porogen ratio and the curing temperature.
前記エポキシ樹脂多孔体は、例えば、以下の方法で作製することができる。 The said epoxy resin porous body can be produced with the following method, for example.
1)エポキシ樹脂、硬化剤、及びポロゲンを含むエポキシ樹脂組成物を基板上に塗布し、その後、塗布したエポキシ樹脂組成物を加熱してエポキシ樹脂を三次元架橋させる。その際に、エポキシ樹脂架橋体とポロゲンとの相分離により共連続構造が形成される。その後、得られたエポキシ樹脂シートからポロゲンを洗浄除去し、乾燥することにより、三次元網目状骨格と連通する空孔とを有するエポキシ樹脂多孔体を作製する。使用する基板は特に制限されず、例えば、プラスチック基板、ガラス基板、及び金属板などが挙げられる。 1) An epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and a porogen is applied onto a substrate, and then the applied epoxy resin composition is heated to three-dimensionally crosslink the epoxy resin. At that time, a co-continuous structure is formed by phase separation of the crosslinked epoxy resin and the porogen. Thereafter, the porogen is washed and removed from the obtained epoxy resin sheet and dried to produce an epoxy resin porous body having pores communicating with the three-dimensional network skeleton. The substrate to be used is not particularly limited, and examples thereof include a plastic substrate, a glass substrate, and a metal plate.
2)エポキシ樹脂、硬化剤、及びポロゲンを含むエポキシ樹脂組成物を基板上に塗布し、その後、塗布したエポキシ樹脂組成物上に別の基板を被せてサンドイッチ構造体を作製する。なお、基板間に一定の厚みを設けるために、基板の四隅にスペーサー(例えば、両面テープ)を設けておくことが好ましい。そして、該サンドイッチ構造体を加熱してエポキシ樹脂を三次元架橋させる。その際に、エポキシ樹脂架橋体とポロゲンとの相分離により共連続構造が形成される。その後、得られたエポキシ樹脂シートを取り出し、ポロゲンを洗浄除去し、乾燥することにより、三次元網目状骨格と連通する空孔とを有するエポキシ樹脂多孔体を作製する。使用する基板は特に制限されず、例えば、プラスチック基板、ガラス基板、及び金属板などが挙げられるが、特にガラス基板を用いることが好ましい。 2) An epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and a porogen is applied onto a substrate, and then another substrate is placed on the applied epoxy resin composition to produce a sandwich structure. In order to provide a certain thickness between the substrates, it is preferable to provide spacers (for example, double-sided tape) at the four corners of the substrates. Then, the sandwich structure is heated to cross-link the epoxy resin three-dimensionally. At that time, a co-continuous structure is formed by phase separation of the crosslinked epoxy resin and the porogen. Thereafter, the obtained epoxy resin sheet is taken out, and the porogen is washed and removed, followed by drying to produce an epoxy resin porous body having pores communicating with the three-dimensional network skeleton. The substrate to be used is not particularly limited, and examples thereof include a plastic substrate, a glass substrate, and a metal plate, and it is particularly preferable to use a glass substrate.
3)エポキシ樹脂、硬化剤、及びポロゲンを含むエポキシ樹脂組成物を所定形状のモールド内に充填し、その後、加熱してエポキシ樹脂を三次元架橋させて、円筒状又は円柱状樹脂ブロックを作製する。その際に、エポキシ樹脂架橋体とポロゲンとの相分離により共連続構造が形成される。その後、該ブロックを円筒軸又は円柱軸を中心に回転させながら該ブロックの表面を所定厚みで切削して長尺状のエポキシ樹脂シートを作製する。そして、エポキシ樹脂シート中のポロゲンを洗浄除去し、乾燥することにより、三次元網目状骨格と連通する空孔とを有するエポキシ樹脂多孔体を作製する。 3) An epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and a porogen is filled in a mold having a predetermined shape, and then heated to three-dimensionally crosslink the epoxy resin to produce a cylindrical or columnar resin block. . At that time, a co-continuous structure is formed by phase separation of the crosslinked epoxy resin and the porogen. Thereafter, the surface of the block is cut with a predetermined thickness while rotating the block about the cylindrical axis or the columnar axis to produce a long epoxy resin sheet. Then, the porogen in the epoxy resin sheet is washed and removed, and dried to produce an epoxy resin porous body having pores communicating with the three-dimensional network skeleton.
エポキシ樹脂組成物を加熱する際の条件は特に制限されないが、温度は100〜150℃程度であり、加熱時間は10分〜5時間程度である。加熱処理後にエポキシ樹脂架橋体の架橋度を高めるためにポストキュアを行ってもよい。 The conditions for heating the epoxy resin composition are not particularly limited, but the temperature is about 100 to 150 ° C., and the heating time is about 10 minutes to 5 hours. Post-curing may be performed after the heat treatment in order to increase the degree of crosslinking of the crosslinked epoxy resin.
得られたエポキシ樹脂シートからポロゲンを除去するために用いられる溶剤としては、例えば、水、DMF、DMSO、THF、及びこれらの混合溶剤などが挙げられ、ポロゲンの種類に応じて適宜選択する。 Examples of the solvent used for removing the porogen from the obtained epoxy resin sheet include water, DMF, DMSO, THF, and mixed solvents thereof, and are appropriately selected according to the type of porogen.
ポロゲンを除去したエポキシ樹脂多孔体の乾燥条件は特に制限されないが、温度は40〜120℃程度であり、乾燥時間は0.2〜3時間程度である。 Although the drying conditions of the epoxy resin porous body from which the porogen has been removed are not particularly limited, the temperature is about 40 to 120 ° C., and the drying time is about 0.2 to 3 hours.
エポキシ樹脂多孔体の厚さは特に制限されないが、強度、実用的な透水性及び塩阻止性の観点から50〜250μm程度である。また、エポキシ樹脂多孔体は織布、不織布などで裏面を補強してもよい。 The thickness of the epoxy resin porous body is not particularly limited, but is about 50 to 250 μm from the viewpoints of strength, practical water permeability and salt blocking property. Moreover, the back surface of the epoxy resin porous body may be reinforced with a woven fabric, a nonwoven fabric or the like.
ポリアミド系樹脂を含むスキン層を多孔性支持体の表面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、多孔性支持体上で前記2種の溶液を接触させて界面重合させることにより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 skin layer containing the polyamide resin on the surface of the porous support is not particularly limited, and any known technique can be used. For example, an interfacial condensation method, a phase separation method, a thin film coating method and the like can be mentioned. Specifically, the interfacial condensation method is a method in which a skin layer is formed by bringing an aqueous amine solution containing a polyfunctional amine component into contact with an organic solution containing a polyfunctional acid halide component to cause interfacial polymerization. Or a method of directly forming the skin layer on the porous support by interfacial polymerization by bringing the two kinds of solutions into contact with each other 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 a 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、より好ましくは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るため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. 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、より好ましくは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るため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, 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 and the permeation resistance increases, so that the permeation flux is increased. 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 aqueous amine 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.
有機溶液との接触後、多孔性支持体上の過剰な有機溶液を除去し、多孔性支持体上の形成膜を通常20〜150℃、好ましくは70〜130℃で加熱乾燥してスキン層を形成する。形成膜を加熱処理することによりスキン層の機械的強度や耐熱性等を高めることができる。加熱時間は1分〜10分程度が好ましく、さらに好ましくは2〜8分程度である。 After contact with the organic solution, the excess organic solution on the porous support is removed, and the formed film on the porous support is dried by heating at 20 to 150 ° C., preferably 70 to 130 ° C. Form. By heat-treating the formed film, the mechanical strength and heat resistance of the skin layer can be increased. The heating time is preferably about 1 to 10 minutes, more preferably about 2 to 8 minutes.
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、複合半透膜の塩阻止性、透水性、及び耐酸化剤性等をさらに向上させるために、従来公知の各種処理を施してもよい。 In order to further improve the salt-blocking property, water permeability, oxidation resistance, and the like of the composite semipermeable membrane, various conventionally known treatments may be performed.
本発明の複合半透膜の保存方法は、上記複合半透膜の少なくともスキン層を脂環式ジアミン含有水溶液に接触させた状態で保存することを特徴とする。また、スパイラル状などに加工した複合半透膜をエレメント容器に収納して膜エレメントを作製し、膜エレメント内の少なくともスキン層を脂環式ジアミン含有水溶液に接触させた状態で保存しても同様の効果が得られる。 The method for preserving a composite semipermeable membrane according to the present invention is characterized in that at least the skin layer of the composite semipermeable membrane is preserved in contact with an alicyclic diamine-containing aqueous solution. In addition, a composite semipermeable membrane processed into a spiral shape or the like is housed in an element container to produce a membrane element, and at least the skin layer in the membrane element is stored in contact with an alicyclic diamine-containing aqueous solution. The effect is obtained.
脂環式ジアミンは、水溶性のものであれば特に制限されないが、ビス型のものが好ましく、例えば、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3−アミノシクロヘキシル)メタン、及びビス(2−アミノシクロヘキシル)メタンなどが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The alicyclic diamine is not particularly limited as long as it is water-soluble, but is preferably a bis type. For example, bis (4-aminocyclohexyl) methane, bis (3-aminocyclohexyl) methane, and bis (2- Aminocyclohexyl) methane and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
水溶液中の脂環式ジアミンの濃度は、スキン層及び多孔性支持体の形成材料によって適宜調整する必要があるが、通常10ppm〜1500ppmであれば膜性能の低下を長期間抑制することができ、より好ましい濃度は50ppm〜1000ppmである。 The concentration of the alicyclic diamine in the aqueous solution needs to be adjusted as appropriate depending on the material for forming the skin layer and the porous support, but if it is usually 10 ppm to 1500 ppm, a decrease in membrane performance can be suppressed for a long period of time, A more preferred concentration is 50 ppm to 1000 ppm.
スキン層に脂環式ジアミン含有水溶液を接触させる方法としては、浸漬、噴霧、塗布、シャワーなどあらゆる方法が例示されるが、接触状態を十分に維持したまま保存させるために浸漬することが最も好ましい。また、少なくともスキン層を脂環式ジアミン含有水溶液に接触させることにより保存中の膜性能の低下を抑制できるが、膜性能の低下をさらに抑制するためには、複合半透膜全体を脂環式ジアミン含有水溶液に接触させることが好ましい。 Examples of the method of bringing the skin layer into contact with the alicyclic diamine-containing aqueous solution include all methods such as dipping, spraying, coating, showering, etc., but it is most preferable to immerse in order to preserve the contact state sufficiently. . In addition, at least the skin layer can be brought into contact with the alicyclic diamine-containing aqueous solution to suppress a decrease in membrane performance during storage, but in order to further suppress the decrease in membrane performance, the entire composite semipermeable membrane is alicyclic. It is preferable to contact the diamine-containing aqueous solution.
複合半透膜又は膜エレメントを保存する際の温度は特に制限されないが、低温であることが好ましい。具体的には0〜60℃程度であり、好ましくは15〜50℃である。 The temperature at which the composite semipermeable membrane or membrane element is stored is not particularly limited, but is preferably a low temperature. Specifically, it is about 0-60 degreeC, Preferably it is 15-50 degreeC.
本発明の保存方法によると、複合半透膜又は膜エレメントを約2ヶ月保存した場合であっても、Flux比(保存後の透過流束/初期透過流束)を0.8以上に保つことができる。 According to the storage method of the present invention, even when the composite semipermeable membrane or membrane element is stored for about 2 months, the flux ratio (permeation flux after storage / initial permeation flux) is maintained at 0.8 or more. Can do.
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.
(多孔性支持体の作製)
製造例1
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ポリスルホン系多孔性支持体を作製した。
(Preparation of porous support)
Production Example 1
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. Thereafter, the polysulfone-based porous support having a polysulfone microporous layer on the nonwoven fabric substrate is immediately solidified by being immersed in water at 40 to 50 ° C., and DMF which is a solvent is completely extracted and washed. Produced.
製造例2
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(東都化成(株)、商品名「YD−128」、エポキシ当量:184〜194(g/eq))23.3gにポリエチレングリコール200(東京化成(株))53gを加え、自転・公転ミキサー(商品名「あわとり練太郎」ARE−250)を用いて2000rpmで5分間撹拌し、溶解させてエポキシ樹脂/ポリエチレングリコール溶液を得た。次に、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン(東京化成(株))5.2gをエポキシ樹脂/ポリエチレングリコール溶液に加え、自転・公転ミキサーを用いて2000rpmで10分間撹拌し、溶解させてエポキシ樹脂/ポリエチレングリコール/硬化剤溶液を得た。
四隅に両面テープを設けたソーダガラス板上に、前記エポキシ樹脂/ポリエチレングリコール/硬化剤溶液を塗布し、その上に別のソーダガラス板を積層してサンドイッチ構造体を得た。その後、サンドイッチ構造体を乾燥機内に入れ、120℃で3時間反応硬化させた。冷却後にエポキシ樹脂シートを取り出し、これを水中に12時間浸漬してポリエチレングリコールを除去した。その後、50℃の乾燥機内で約4時間乾燥させてエポキシ樹脂多孔性支持体を得た。エポキシ樹脂多孔性支持体の平均孔径を、水銀圧入法により、(株)島津製作所製オートポア9520型装置にて測定したところ、0.078μmであった。なお、平均孔径は、初期圧7kPaの条件のメディアン径を採用した。
Production Example 2
Add 53 g of polyethylene glycol 200 (Tokyo Kasei Co., Ltd.) to 23.3 g of bisphenol A type epoxy resin (Toto Kasei Co., Ltd., trade name “YD-128”, epoxy equivalent: 184-194 (g / eq)), Using an autorotation / revolution mixer (trade name “Awatori Netaro” ARE-250), the mixture was stirred at 2000 rpm for 5 minutes and dissolved to obtain an epoxy resin / polyethylene glycol solution. Next, 5.2 g of bis (4-aminocyclohexyl) methane (Tokyo Kasei Co., Ltd.) is added to the epoxy resin / polyethylene glycol solution, stirred at 2000 rpm for 10 minutes using an autorotation / revolution mixer, dissolved and dissolved in an epoxy resin. A polyethylene glycol / curing agent solution was obtained.
The epoxy resin / polyethylene glycol / curing agent solution was applied on a soda glass plate provided with double-sided tape at the four corners, and another soda glass plate was laminated thereon to obtain a sandwich structure. Thereafter, the sandwich structure was placed in a dryer and reaction-cured at 120 ° C. for 3 hours. After cooling, the epoxy resin sheet was taken out and immersed in water for 12 hours to remove polyethylene glycol. Thereafter, it was dried in a dryer at 50 ° C. for about 4 hours to obtain an epoxy resin porous support. When the average pore diameter of the porous epoxy resin support was measured by an auto pore 9520 apparatus manufactured by Shimadzu Corporation by mercury porosimetry, it was 0.078 μm. As the average pore diameter, a median diameter under the condition of an initial pressure of 7 kPa was adopted.
(複合半透膜の作製)
製造例3
m−フェニレンジアミン1重量%、トリエチルアミン3重量%、及びカンファースルホン酸6重量%を含有するアミン水溶液を、製造例1で作製したポリスルホン系多孔性支持体上に塗布し、その後、余分なアミン水溶液を除去することにより水溶液被覆層を形成した。次に、水溶液被覆層の表面にトリメシン酸クロライド0.2重量%を含有するイソオクタン溶液を塗布した。その後、余分な溶液を除去し、さらに120℃の熱風乾燥機中で3分間保持して、ポリスルホン系多孔性支持体上にポリアミド系樹脂を含むスキン層を形成して複合半透膜Aを作製した。
(Production of composite semipermeable membrane)
Production Example 3
An amine aqueous solution containing 1% by weight of m-phenylenediamine, 3% by weight of triethylamine, and 6% by weight of camphorsulfonic acid was applied on the polysulfone porous support prepared in Production Example 1, and then an excess aqueous amine solution was used. The aqueous solution coating layer was formed by removing. Next, an isooctane solution containing 0.2% by weight of trimesic acid chloride was applied to the surface of the aqueous solution coating layer. Thereafter, the excess solution is removed, and further maintained in a hot air dryer at 120 ° C. for 3 minutes to form a skin layer containing a polyamide resin on the polysulfone porous support to produce a composite semipermeable membrane A. did.
製造例4
m−フェニレンジアミン1重量%、トリエチルアミン3重量%、及びカンファースルホン酸6重量%を含有するアミン水溶液を、製造例2で作製したエポキシ樹脂多孔性支持体上に塗布し、その後余分なアミン水溶液を除去することにより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0.2重量%を含有するイソオクタン溶液を塗布した。その後、余分な溶液を除去し、さらに120℃の熱風乾燥機中で3分間保持して、エポキシ樹脂多孔性支持体上にポリアミド系樹脂を含むスキン層を形成して複合半透膜Bを作製した。
Production Example 4
An amine aqueous solution containing 1% by weight of m-phenylenediamine, 3% by weight of triethylamine, and 6% by weight of camphorsulfonic acid was applied onto the epoxy resin porous support prepared in Production Example 2, and then an excess aqueous amine solution was applied. The aqueous solution coating layer was formed by removing. Next, an isooctane solution containing 0.2% by weight of trimesic acid chloride was applied to the surface of the aqueous solution coating layer. Thereafter, the excess solution is removed, and further kept in a 120 ° C. hot air dryer for 3 minutes to form a skin layer containing a polyamide-based resin on the porous epoxy resin support to produce a composite semipermeable membrane B did.
(初期透過流束の測定)
作製した複合半透膜A及びBを所定の形状、サイズに切断し、平膜評価用のセルにそれぞれセットした。1500ppm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、複合半透膜Aの場合は1.5MPaの差圧を、複合半透膜Bの場合は3.0MPaの差圧を与えて膜に接触させた。この操作によって得られた透過水の透過速度を測定し、透過流束(m3/m2・d)を算出した。その結果を表1に示す。
(Measurement of initial permeation flux)
The produced composite semipermeable membranes A and B were cut into predetermined shapes and sizes, and set in cells for flat membrane evaluation. An aqueous solution (at 25 ° C.) containing 1500 ppm NaCl and adjusted to pH 6.5 using NaOH is applied to the supply side and permeation side of the membrane, and in the case of the composite semipermeable membrane A, a differential pressure of 1.5 MPa is applied. In the case of the membrane B, a differential pressure of 3.0 MPa was applied and brought into contact with the membrane. The permeation rate of the permeated water obtained by this operation was measured, and the permeation flux (m 3 / m 2 · d) was calculated. The results are shown in Table 1.
実施例1
精製水にビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン(以下、BACMと略す)を添加して濃度100ppmのBACM水溶液を調製した。35℃に温度調節した前記BACM水溶液中に複合半透膜Aを完全に浸漬させて、11日間、20日間、及び42日間保存した。なお、通常、複合半透膜の保存は低温で行うことが好ましいが、効果の違いを短期間で発現させるために35℃のBACM水溶液を用いて促進試験を行った。各期間保存した後にBACM水溶液中から複合半透膜Aを取り出し、前記と同様の方法で透過流束を測定し、Flux比(保存後の透過流束/初期透過流束)を求めた。その結果を表1に示す。
Example 1
Bis (4-aminocyclohexyl) methane (hereinafter abbreviated as BACM) was added to purified water to prepare a BACM aqueous solution having a concentration of 100 ppm. The composite semipermeable membrane A was completely immersed in the BACM aqueous solution adjusted to 35 ° C., and stored for 11 days, 20 days, and 42 days. In general, it is preferable to store the composite semipermeable membrane at a low temperature, but an accelerated test was performed using a 35 ° C. BACM aqueous solution in order to express the difference in effect in a short period of time. After storage for each period, the composite semipermeable membrane A was taken out from the BACM aqueous solution, and the permeation flux was measured by the same method as described above to determine the flux ratio (permeation flux after storage / initial permeation flux). The results are shown in Table 1.
実施例2〜4、比較例1、2
表1記載の保存条件を採用した以外は実施例1と同様の方法で複合半透膜Aを保存し、各期間保存した後に透過流束を測定し、Flux比を求めた。その結果を表1に示す。
Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 and 2
The composite semipermeable membrane A was stored in the same manner as in Example 1 except that the storage conditions described in Table 1 were employed, and the permeation flux was measured after storage for each period to determine the flux ratio. The results are shown in Table 1.
実施例5、比較例3、4
複合半透膜Aの代わりに複合半透膜Bを用い、表1記載の保存条件を採用した以外は実施例1と同様の方法で複合半透膜Bを保存し、各期間保存した後に透過流束を測定し、Flux比を求めた。その結果を表1に示す。
Example 5, Comparative Examples 3, 4
The composite semipermeable membrane B was used in place of the composite semipermeable membrane A, and the composite semipermeable membrane B was stored in the same manner as in Example 1 except that the storage conditions described in Table 1 were adopted. The flux was measured and the flux ratio was determined. The results are shown in Table 1.
Claims (7)
The preservation method according to any one of claims 1 to 6, wherein the polyfunctional amine component which is a raw material component of the polyamide-based resin is an aromatic polyfunctional amine.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2009236428A JP2011083664A (en) | 2009-10-13 | 2009-10-13 | Method of preserving composite semipermeable membrane or membrane element |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2011083664A true JP2011083664A (en) | 2011-04-28 |
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Country Status (1)
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Cited By (2)
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| WO2012137449A1 (en) | 2011-04-05 | 2012-10-11 | 株式会社 東北テクノアーチ | Epo knockout gfp anemic mouse |
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2009
- 2009-10-13 JP JP2009236428A patent/JP2011083664A/en active Pending
Cited By (3)
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