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JPH0592129A - Composite semipermeable membrane - Google Patents

Composite semipermeable membrane

Info

Publication number
JPH0592129A
JPH0592129A JP28077791A JP28077791A JPH0592129A JP H0592129 A JPH0592129 A JP H0592129A JP 28077791 A JP28077791 A JP 28077791A JP 28077791 A JP28077791 A JP 28077791A JP H0592129 A JPH0592129 A JP H0592129A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
composite semipermeable
copolymer
semipermeable membrane
monomer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28077791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinao Kitamura
佳直 北村
Yoshihiro Nanzaki
喜博 南崎
Takuji Shintani
卓司 新谷
Kazuo Tanaka
和男 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
Priority to JP28077791A priority Critical patent/JPH0592129A/en
Publication of JPH0592129A publication Critical patent/JPH0592129A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、塩阻止性能、特に正荷電イオンの阻
止性能に優れる新規な複合半透膜を提供することにあ
る。 【構成】多孔性基材上に半透性超薄膜を有し、さらにそ
の上に、4級アンモニウム基を有しかつ実質的に水に不
溶な有機重合体の層が積層されている。
(57) [Abstract] [Purpose] The present invention is to provide a novel composite semipermeable membrane having excellent salt blocking performance, particularly positively charged ion blocking performance. [Structure] A semipermeable ultra-thin film is provided on a porous substrate, and a layer of an organic polymer having a quaternary ammonium group and substantially insoluble in water is further laminated thereon.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多孔性基材上に半透性
超薄膜を有し、さらにその上に、4級アンモニウム基を
有しかつ実質的に水に不溶な有機重合体の層が積層され
てなる、塩阻止性能、特に正荷電イオンの阻止性能に優
れる新規な複合半透膜に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an organic polymer which has a semipermeable ultrathin film on a porous substrate and further has a quaternary ammonium group and is substantially insoluble in water. The present invention relates to a novel composite semipermeable membrane that is formed by stacking layers and has excellent salt blocking performance, particularly positively charged ion blocking performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、逆浸透膜として多孔性基材上に半
透性を有する超薄膜を形成させてなる複合半透膜が、後
述するように、種々知られている。これらの超薄膜を備
えた複合半透膜は、従来より逆浸透膜として広く用いら
れている酢酸セルロース膜に比較して、一般に、塩阻止
性能や透水性能等の逆浸透性能に優れてはいるが、実用
的な脱塩に適用するには、なお、塩阻止性能の点で満足
できるものではない。 特に半導体の製造において、L
SIの洗浄に用いられる超純水には、近年のLSIの集
積密度の一層の高度化に伴って、高度に脱塩された純水
が要求されるに至っており、かくして、超純水の製造に
用いられる逆浸透膜には、従来に比べて一層高い塩阻止
性能を有するものが求められている。
2. Description of the Related Art In recent years, various composite semipermeable membranes formed by forming a semipermeable ultrathin film on a porous substrate as a reverse osmosis membrane are known, as will be described later. Composite semipermeable membranes equipped with these ultra-thin films are generally superior in reverse osmosis performance such as salt blocking performance and water permeability as compared with cellulose acetate membranes that have been widely used as reverse osmosis membranes. However, it is still unsatisfactory in terms of salt blocking performance when applied to practical desalination. Especially in the manufacture of semiconductors,
The ultra-pure water used for cleaning the SI is required to be highly desalted pure water with the recent increase in the integration density of LSIs. The reverse osmosis membrane used in the above is required to have a higher salt blocking performance than the conventional one.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した要
望に応えるためになされたものであって、従来の複合半
透膜に比べて、塩阻止性能が一層改善されている新規な
複合半透膜を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to meet the above-mentioned demands, and is a novel composite semi-permeable membrane having a further improved salt blocking performance as compared with the conventional composite semi-permeable membrane. It is intended to provide a permeable membrane.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明による複合半透膜
は、多孔性基材上に半透性超薄膜を有し、さらにその上
に、4級アンモニウム基を有しかつ実質的に水に不溶な
有機重合体の層が積層されていることを特徴とする。
The composite semipermeable membrane according to the present invention has a semipermeable ultrathin film on a porous substrate, and further has a quaternary ammonium group and substantially water. Is characterized in that layers of an organic polymer insoluble in are laminated.

【0005】本発明における半透性超薄膜は、特に限定
されないが、分子内に1級及び/又は2級アミノ基を少
なくとも2個有する水溶性多官能アミン化合物が上記ア
ミノ基と反応し得る多官能架橋剤にて架橋されてなる薄
膜が好ましい。
The semipermeable ultrathin film in the present invention is not particularly limited, but a water-soluble polyfunctional amine compound having at least two primary and / or secondary amino groups in the molecule may react with the above amino groups. A thin film obtained by crosslinking with a functional crosslinking agent is preferable.

【0006】ここで、分子内に1級及び/又は2級アミ
ノ基を少なくとも2個有する水溶性多官能アミン化合物
は、好ましくは分子量が50〜500000の範囲であ
り、従って、単量体化合物から高分子重合体を含む。
このような水溶性多官能アミン化合物としては、具体的
には、例えば、ポリエチレンイミン、アミン変性ポリエ
ピクロロヒドリン、エポキン化合物とアミノ化合物との
重合による水溶性オリゴーなどの重合体、フェニレンジ
アミン、ジアミノピリジン、ジアミノジフェニルエーテ
ル、ジアミノジフェニルスルホン、ピペラジン、2,5 −
ジアミノピペラジン、ホモピペラジン、エチレンジアミ
ンなどを挙げることができる。
The water-soluble polyfunctional amine compound having at least two primary and / or secondary amino groups in the molecule preferably has a molecular weight in the range of 50 to 500,000. Including high molecular weight polymers.
As such a water-soluble polyfunctional amine compound, specifically, for example, polyethyleneimine, amine-modified polyepichlorohydrin, a polymer such as a water-soluble oligo by polymerization of an epoquine compound and an amino compound, phenylenediamine, Diaminopyridine, diaminodiphenyl ether, diaminodiphenyl sulfone, piperazine, 2,5-
Examples thereof include diaminopiperazine, homopiperazine, ethylenediamine and the like.

【0007】また、多官能架橋剤としては、分子内にイ
ソシアネート基、酸ハライド基、N−ハロホルミル基
等、前記水溶性多官能アミン化合物の有するアミノ基と
反応し得る官能基を分子内に少なくとも2つ有する化合
物が好適に用いられる。 具体的には、例えば、塩化イ
ソフタロイル、塩化テレフタロイル、トリメソイルクロ
ライド、トリレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニル
ジエーテルジイソシアネート、4,4'−ジフェニルジメタ
ンジイソシアネートなどを挙げることができる。
Further, as the polyfunctional crosslinking agent, at least a functional group capable of reacting with an amino group contained in the water-soluble polyfunctional amine compound, such as an isocyanate group, an acid halide group, or an N-haloformyl group, in the molecule. A compound having two is preferably used. Specific examples include isophthaloyl chloride, terephthaloyl chloride, trimesoyl chloride, tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenyl diether diisocyanate, and 4,4′-diphenyl dimethane diisocyanate.

【0008】本発明において、半透性超薄膜は、多孔性
基材上に、分子内に1級及び/又は2級アミノ基を少な
くとも2個有する水溶性多官能アミン化合物を主成分と
する水溶液を塗布した後、この多官能アミン化合物にそ
のアミノ基と反応し得る多官能架橋剤を接触させて界面
重合させ、架橋させることによって形成することができ
る。 また、必要に応じて、加熱して乾燥膜としてもよ
い。 通常、その膜厚は、50〜10000オングスト
ローム、好ましくは100〜5000オングストローム
の範囲である。
In the present invention, the semipermeable ultrathin film is an aqueous solution containing a water-soluble polyfunctional amine compound having at least two primary and / or secondary amino groups in the molecule as a main component on a porous substrate. Can be formed by contacting a polyfunctional crosslinking agent capable of reacting with the amino group with the polyfunctional amine compound to cause interfacial polymerization and crosslinking. Further, if necessary, it may be heated to form a dry film. Usually, the film thickness is in the range of 50 to 10000 angstrom, preferably 100 to 5000 angstrom.

【0009】上記多孔性基材は、特に限定されないが、
通常、例えば、ポリスルホン膜、ポリエーテルスルホン
膜、ポリアクリロニトリル膜、セルロースエステル膜、
ポリ塩化ビニル膜等が好適に用いられる。
The above-mentioned porous substrate is not particularly limited,
Usually, for example, polysulfone membrane, polyethersulfone membrane, polyacrylonitrile membrane, cellulose ester membrane,
A polyvinyl chloride film or the like is preferably used.

【0010】このように、多孔性基材上に半透性超薄膜
を形成させてなる複合半透膜は、既に種々のものが知ら
れており、例えば、ポリスルホン多孔性基材上でポリエ
チレンイミンをトリレンジイソシアネートで架橋させた
超薄膜を有する複合半透膜(特開昭49−133282
号公報)、ポリエチレンイミンに代えて、アミン変性ポ
リエピクロロヒドリンを上記と同様の多官能架橋剤で架
橋して超薄膜を形成してなる複合半透膜(特公昭55−
38164号公報)、エポキシ化合物とアミン化合物と
の重合により得られる水溶性オリゴマーを上記と同様の
多官能架橋剤で架橋して超薄膜を形成してなる複合半透
膜(特開昭53−144855号公報)、ポリエチレン
イミンなどの水溶性重合体とアミノ基を分子内に2つ以
上有する多官能アミン化合物単量体とを上記と同様の多
官能架橋剤で共架橋して超薄膜を形成させた複合半透膜
(特開昭56−139105号公報)、分子内に少なく
とも2つの1級アミノ置換基を有する芳香族単量体を多
官能アシルハライド置換の芳香族単量体で架橋して、超
薄膜を形成させた複合半透膜(特開昭55−14710
6号公報)、ポリビニルアルコールと2級アミノ基を分
子内に2つ以上有する多官能アミン化合物を多官能架橋
剤で架橋して超薄膜を形成させた複合半透膜(特公昭6
1−27083号公報)などを挙げることができる。
As described above, various composite semipermeable membranes formed by forming a semipermeable ultrathin film on a porous substrate are already known. For example, polyethyleneimine on a polysulfone porous substrate is known. A composite semipermeable membrane having an ultrathin film obtained by cross-linking styrene with tolylene diisocyanate
Japanese Patent Publication), a composite semipermeable membrane formed by crosslinking an amine-modified polyepichlorohydrin with a polyfunctional crosslinking agent similar to the above to form an ultrathin film instead of polyethyleneimine (Japanese Patent Publication No.
No. 38164), a water-soluble oligomer obtained by polymerization of an epoxy compound and an amine compound is crosslinked with a polyfunctional crosslinking agent similar to the above to form an ultrathin film (JP-A-53-144855). JP), a water-soluble polymer such as polyethyleneimine and a polyfunctional amine compound monomer having two or more amino groups in the molecule are co-crosslinked with the same polyfunctional crosslinking agent to form an ultrathin film. Composite semipermeable membrane (JP-A-56-139105), wherein an aromatic monomer having at least two primary amino substituents in the molecule is cross-linked with a polyfunctional acyl halide-substituted aromatic monomer. , A composite semipermeable membrane formed with an ultrathin film (JP-A-55-14710)
6), polyvinyl alcohol and a polyfunctional amine compound having two or more secondary amino groups in the molecule are crosslinked with a polyfunctional crosslinking agent to form an ultrathin film (JP-B-6).
1-28703) and the like.

【0011】本発明の複合半透膜は、それ自体としては
既に知られている上記したような複合半透膜上に、さら
に、4級アンモニウム基を有する部分と疎水性部分とか
らなる構成される実質的に水に不溶な有機重合体の層が
積層されてなるものである。ここで、4級アンモニウム
基は、4級アンモニウムハライド基、又は4級化ピリジ
ニウムハライド基である。
The composite semipermeable membrane of the present invention comprises the above-described composite semipermeable membrane already known as such, and further comprising a portion having a quaternary ammonium group and a hydrophobic portion. And a layer of a substantially water-insoluble organic polymer. Here, the quaternary ammonium group is a quaternary ammonium halide group or a quaternized pyridinium halide group.

【0012】本発明における上記の4級アンモニウム基
を有しかつ実質的に水に不溶な有機重合体は、(1)4
級アンモニウム基を有する単量体と疎水性単量体を主成
分として得られる共重合体、(2)3級アミンを含有す
る単量体と疎水性単量体を主成分として得られる共重合
体を、アルキルハロゲンにより4級化させたもの、又
は、(3)ハロゲン含有単量体と疎水性単量体を主成分
として得られる共重合体を、3級アミン化合物により4
級化させたもの、から選ばれるものである。
The above-mentioned organic polymer having a quaternary ammonium group and substantially insoluble in water according to the present invention is (1) 4
Copolymer obtained mainly from a monomer having a secondary ammonium group and a hydrophobic monomer, (2) Copolymer obtained mainly from a monomer containing a tertiary amine and a hydrophobic monomer The compound obtained by quaternization with an alkyl halogen, or (3) a copolymer obtained by using a halogen-containing monomer and a hydrophobic monomer as main components is converted into a quaternary compound with a tertiary amine compound.
It is selected from the graded ones.

【0013】(1)において、4級アンモニウム基を有
する単量体とは、ビニル単量体及びアクリル系単量体の
うち、4級アンモニウム基を有するものであり、例え
ば、メタクリル酸ヒドロキシプロピルトリメチルアンモ
ニウムクロライド、メタクリル酸エチルトリメチルアン
モニウムクロライドなどが挙げられる。
In (1), the monomer having a quaternary ammonium group is a vinyl monomer or an acrylic monomer having a quaternary ammonium group, and for example, hydroxypropyl trimethyl methacrylate. Examples thereof include ammonium chloride and ethyl trimethylammonium chloride methacrylate.

【0014】また、疎水性単量体とは、ビニル系単量体
及びアクリル系単量体から選ばれるものであり、その単
独重合体が水に不溶なものである。 ここで、ビニル系
単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレ
ン等のスチレン系単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビ
ニル等のビニルエステルなどを挙げることができる。ま
た、上記アクリル系単量体としては、例えば、メチルア
クリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリ
レート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアク
リレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレー
ト、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリ
レート、イソブチルメタクリレート、n−ヘキシルメタ
クリレート、ラウリルメタクリレート、メトキシエチル
アクリレート、グリシジルメタクリレートなどを挙げる
ことができる。これらは、単量体によっては単独で、ま
たは他の単量体と組み合わせて用いられる。
The hydrophobic monomer is selected from vinylic monomers and acrylic monomers, and its homopolymer is insoluble in water. Here, examples of the vinyl-based monomer include styrene-based monomers such as styrene and α-methylstyrene, and vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate. Examples of the acrylic monomer include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-hexyl. Methacrylate, lauryl methacrylate, methoxyethyl acrylate, glycidyl methacrylate and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination with other monomers depending on the monomer.

【0015】(1)の共重合体は、上記4級アンモニウ
ム基を有する単量体と、疎水性単量体、及び、公知のラ
ジカル重合開始剤を、適宜な溶剤に溶かし、窒素置換下
で加熱することにより得られる。
The copolymer (1) is prepared by dissolving the above-mentioned quaternary ammonium group-containing monomer, a hydrophobic monomer, and a known radical polymerization initiator in an appropriate solvent, and substituting with nitrogen. Obtained by heating.

【0016】ここで用いる重合溶媒としては、ジメチル
スルフォキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、メタノー
ル、エタノール、イソプロピルアルコール、トルエン、
キシレンなど、又はこれらの混合溶剤が挙げられる。
また、合成される共重合物が不溶化しない程度であれ
ば、水を添加してもよく、例えば、テトラヒドロフラン
/水、ジオキサン/水等の混合溶剤としてもよい。
As the polymerization solvent used here, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, tetrahydrofuran, dioxane, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, toluene,
Examples include xylene and the like, or a mixed solvent thereof.
Further, water may be added as long as the synthesized copolymer is not insolubilized, and for example, a mixed solvent of tetrahydrofuran / water, dioxane / water or the like may be used.

【0017】(2)において、3級アミンを含有する単
量体としては、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジ
ン、N−ビニル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルア
ミノプロピルアクリルアミドなどが挙げられる。
In (2), examples of the monomer containing a tertiary amine include 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, N-vinyl-2-pyrrolidone and N, N-dimethylaminopropylacrylamide. ..

【0018】また、アルキルハロゲンとしては、ヨウ化
メチル、塩化メチル、臭化メチル、塩化エチル、臭化エ
チル、塩化プロピル、臭化プロピルなどが挙げられる。
Examples of the alkyl halogen include methyl iodide, methyl chloride, methyl bromide, ethyl chloride, ethyl bromide, propyl chloride, propyl bromide and the like.

【0019】(2)の共重合体は、上記3級アミンを含
有する単量体と前記疎水性単量体を(1)と同様、溶剤
系にて共重合させ、さらにこの溶液に、アルキルハロゲ
ンを仕込みの3級アミンに対し当モル以上添加し、加熱
攪拌することにより得られる。 なお、4級化反応に関
与しなかった未反応のアルキルハロゲンを、減圧留去
か、沈澱精製によって取り除くことにより、不純物のな
い共重合体を単離することができる。
The copolymer (2) is obtained by copolymerizing the above-mentioned tertiary amine-containing monomer and the above-mentioned hydrophobic monomer in the solvent system in the same manner as in (1), and further adding this solution to an alkyl group. It can be obtained by adding halogen in an equimolar amount or more to the charged tertiary amine and stirring with heating. The unreacted alkylhalogen which has not been involved in the quaternization reaction can be removed by distillation under reduced pressure or precipitation purification to isolate a copolymer having no impurities.

【0020】(3)において、ハロゲン含有単量体とし
ては、塩化ビニル、臭化ビニル、メタクリル酸ヒドロキ
シプロピルクロライド、p−ビニルベンジルクロライド
などが挙げられる。 また、3級アミン化合物として
は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノ
ールアミン、ピリジンなどが挙げられる。
In (3), examples of the halogen-containing monomer include vinyl chloride, vinyl bromide, hydroxypropyl methacrylate chloride, p-vinylbenzyl chloride and the like. Examples of the tertiary amine compound include trimethylamine, triethylamine, triethanolamine, pyridine and the like.

【0021】(3)の共重合体は、上記ハロゲン含有単
量体と前記疎水性単量体を(1)と同様にして、溶剤系
にて共重合させ、さらにこの溶液に、3級アミン化合物
を仕込みのハロゲンに対し当モル以上添加し、加熱攪拌
することにより得られる。なお、4級化反応に関与しな
かった未反応の3級アミン化合物を、減圧留去か、沈澱
精製によって取り除くことにより、不純物のない共重合
体を単離することができる。
The copolymer (3) is obtained by copolymerizing the above halogen-containing monomer and the above hydrophobic monomer in the solvent system in the same manner as in (1), and further adding a tertiary amine to this solution. It can be obtained by adding the compound in an equimolar amount or more to the charged halogen and stirring with heating. An unreacted tertiary amine compound that has not been involved in the quaternization reaction can be removed by distillation under reduced pressure or purification by precipitation to isolate a copolymer having no impurities.

【0022】以上、(1)〜(3)で示される共重合体
は、4級アンモニウム基を有する部分の繰り返し単位
と、疎水性単量体の繰り返し単位から構成される。これ
らの共重合体は、分子内に疎水性部分を含むことにより
実質的に水不溶化が発現されている。 4級アンモニウ
ム基を有する部分と疎水性部分との組成比は、その共重
合物が水に不溶となる範囲で適宜設定すればよい。
As described above, the copolymers represented by (1) to (3) are composed of a repeating unit of a portion having a quaternary ammonium group and a repeating unit of a hydrophobic monomer. These copolymers are substantially water-insolubilized by containing a hydrophobic portion in the molecule. The composition ratio of the quaternary ammonium group-containing portion and the hydrophobic portion may be appropriately set within a range in which the copolymer is insoluble in water.

【0023】また、上記の共重合体の水中における膨潤
度は、100倍以下、好ましくは50倍以下がよい。
100倍より大きいと、この共重合体を半透性超薄膜上
に積層させた際の、耐水皮膜強度に乏しく、半透性超薄
膜から脱離しやすくなるので好ましくない。
The degree of swelling of the above copolymer in water is 100 times or less, preferably 50 times or less.
If it is more than 100 times, the strength of the water-resistant film when this copolymer is laminated on a semipermeable ultrathin film is poor, and the copolymer tends to be detached from the semipermeable ultrathin film, which is not preferable.

【0024】なお、これらの共重合体は、それ自体が水
不溶性であるが、さらに、耐水性を補強する目的で、水
酸基、カルボキシル基、エポキシ基、ブロックイソシア
ネート基などの架橋性官能基を有する単量体を微量共重
合させておき、半透性超薄膜上に適宜な架橋方法で架橋
することもできる。
Although these copolymers are water-insoluble by themselves, they further have a crosslinkable functional group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, an epoxy group and a blocked isocyanate group for the purpose of reinforcing water resistance. It is also possible to copolymerize a small amount of a monomer and crosslink it on the semipermeable ultrathin film by an appropriate crosslinking method.

【0025】また、これらの共重合体を半透性超薄膜上
に被覆乾燥後、電子線を照射する方法、あるいは共重合
体中に過酸化ベンゾイル、過硫酸カリウム、t−ブチル
ヒドロペルオキシドなどの過酸化物を混合しておき、被
覆後加熱する方法などによって、共重合体の骨格にラジ
カルを発生させ、架橋させることもできる。
Further, these copolymers are coated on a semipermeable ultrathin film and dried, and then irradiated with an electron beam, or benzoyl peroxide, potassium persulfate, t-butyl hydroperoxide and the like are added to the copolymer. It is also possible to generate a radical in the skeleton of the copolymer and crosslink it by a method in which a peroxide is mixed and heated after coating.

【0026】本発明の複合半透膜において、このような
共重合体からなる層の厚さは、特に限定されないが、通
常、10オングストロームないし10μmの範囲とする
のが好ましい。 共重合体層の厚みが10オングストロ
ームより薄いときは、塩の阻止性能が向上しない場合が
あり、一方、10μmを超えるときは、膜の透水性能が
低下する場合があるので好ましくない。
In the composite semipermeable membrane of the present invention, the thickness of the layer made of such a copolymer is not particularly limited, but it is usually preferably in the range of 10 angstrom to 10 μm. When the thickness of the copolymer layer is less than 10 Å, the salt blocking performance may not be improved in some cases, while when it exceeds 10 μm, the water permeability of the membrane may deteriorate, which is not preferable.

【0027】前記共重合体を多孔性基材上の半透性超薄
膜上に被覆する方法は、特に限定されないが、例えば、
共重合体を溶融塗布する方法、多孔性基材及びその上の
半透性超薄膜に有害な影響を与えない適宜の有機溶剤に
共重合体を溶解させ、これを塗布した後、乾燥させる方
法、共重合体を適当な有機溶剤に溶解させ、その溶液を
水面上に展開し、得られた薄膜を半透性超薄膜上に積層
する方法等を用いることができる。
The method for coating the above-mentioned copolymer on the semipermeable ultrathin film on the porous substrate is not particularly limited.
A method of melt-coating the copolymer, a method of dissolving the copolymer in an appropriate organic solvent that does not adversely affect the porous substrate and the semipermeable ultrathin film on the porous substrate, coating the solution, and then drying. The method of dissolving the copolymer in an appropriate organic solvent, developing the solution on the water surface, and laminating the resulting thin film on the semipermeable ultrathin film can be used.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明による複合半透膜は、半透性超薄
膜の上に正荷電基として4級アンモニウム基を有する共
重合体層が、水に溶解することなく安定に積層されてお
り、かかる正荷電基は、塩を含む水の処理において、ナ
トリウム、カリウム、カルシウム等のカチオン種の膜透
過を妨げ、また、膜内においては、電気的中性を保つた
めに、塩素イオン等のアニオン種のマトリックス透過も
妨げるので、高い塩阻止性能、特に高いカチオン除去性
能を有する。
In the composite semipermeable membrane according to the present invention, the copolymer layer having a quaternary ammonium group as a positively charged group is stably laminated on the semipermeable ultrathin film without being dissolved in water. , Such a positively charged group impedes the permeation of cation species such as sodium, potassium and calcium through the membrane in the treatment of water containing salt, and in the membrane, in order to maintain electrical neutrality, chlorine ion and the like are retained. It also has a high salt blocking performance, especially a high cation removal performance, as it also impedes the permeation of anionic species through the matrix.

【0029】[0029]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
The present invention will be described below with reference to examples.
The present invention is not limited to these examples.

【0030】参考例1 冷却還流管を備えた 500ml容量の反応槽に、ブチルメタ
クリレート60g、メタクリル酸エチルトリメチルアンモ
ニウムクロライド40g、重合溶剤としてイソプロピルア
ルコール 150g、及び重合開始剤として2,2'- アゾビス
イソブチロニトリル 0.5gを仕込んだ。 反応槽内を十
分窒素置換した後、反応槽に窒素を流通させつつ、反応
槽を60℃に加温し、8時間攪拌して重合をほぼ完結させ
た。
Reference Example 1 In a reaction vessel having a capacity of 500 ml equipped with a cooling reflux tube, 60 g of butyl methacrylate, 40 g of ethyl trimethylammonium methacrylate chloride, 150 g of isopropyl alcohol as a polymerization solvent, and 2,2'-azobis as a polymerization initiator. 0.5 g of isobutyronitrile was charged. After sufficiently substituting the inside of the reaction tank with nitrogen, the reaction tank was heated to 60 ° C. while circulating nitrogen in the reaction tank, and stirred for 8 hours to almost complete the polymerization.

【0031】得られた粘調液体の一部を採取し、ポリエ
ステルフィルム上に塗布し、加熱乾燥により約50μmの
共重合体層を得た。 これを水に浸漬させ室温で24時間
放置した。 含水共重合体の重量を測定し、含水膨潤度
を計算したところ、6倍であった。
A part of the obtained viscous liquid was collected, applied on a polyester film, and dried by heating to obtain a copolymer layer of about 50 μm. This was immersed in water and left at room temperature for 24 hours. The weight of the water-containing copolymer was measured, and the water-containing swelling degree was calculated to be 6 times.

【0032】参考例2 冷却還流管を備えた 500ml容量の反応槽に、ブチルメタ
クリレート50g、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリル
アミド25g、重合溶媒としてジメチルホルムアミド 100
g、及び重合開始剤として2,2'- アゾビスイソブチロニ
トリル 0.5gを仕込んだ。 反応槽内を十分窒素置換し
た後、反応槽に窒素を流通させつつ、反応槽を60℃に加
温し、10時間攪拌して重合をほぼ完結させた。
Reference Example 2 In a reaction vessel having a capacity of 500 ml equipped with a cooling reflux tube, 50 g of butyl methacrylate, 25 g of N, N-dimethylaminopropyl acrylamide and 100 dimethylformamide as a polymerization solvent.
g, and 0.5 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator. After sufficiently substituting the inside of the reaction tank with nitrogen, the reaction tank was heated to 60 ° C. while flowing nitrogen into the reaction tank, and stirred for 10 hours to almost complete the polymerization.

【0033】さらにこの溶液に、臭化エチル30gを添加
し、50℃でさらに10時間攪拌した。得られた粘調液体
を、多量のトルエンに滴下し、共重合物を沈澱精製した
後、さらに真空乾燥させ、溶剤と未反応の臭化エチルを
完全に留去した。 精製した共重合物を赤外分光光度計
にて分析したところ、3級アミン部分はほぼ4級化され
ていることがわかった。
Further, 30 g of ethyl bromide was added to this solution, and the mixture was further stirred at 50 ° C. for 10 hours. The resulting viscous liquid was added dropwise to a large amount of toluene to precipitate and purify the copolymer, which was then vacuum dried to completely distill off the solvent and unreacted ethyl bromide. When the purified copolymer was analyzed by an infrared spectrophotometer, it was found that the tertiary amine moiety was almost quaternized.

【0034】この精製共重合体を、メトキシエタノール
/水(重量比1/1)の混合溶剤に溶解させ、塗布、乾
燥により約50μmの共重合体層を得た。これを参考例1
と同様の方法で求めた膨潤度は13倍であった。
The purified copolymer was dissolved in a mixed solvent of methoxyethanol / water (weight ratio 1/1), coated and dried to obtain a copolymer layer of about 50 μm. This is reference example 1
The degree of swelling obtained by the same method as in was 13 times.

【0035】参考例3 冷却還流管を備えた 500ml容量の反応槽に、メチルメタ
クリレート50g、p-ビニルベンジルクロライド35g、重
合溶媒としてジメチルホルムアミド 130g、及び重合開
始剤として2,2'- アゾビスイソブチロニトリル 0.4gを
仕込んだ。 反応槽内を十分窒素置換した後、反応槽に
窒素を流通させつつ、反応槽を60℃に加温し、8時間攪
拌して重合をほぼ完結させた。
Reference Example 3 In a reaction vessel of 500 ml capacity equipped with a cooling reflux tube, 50 g of methyl methacrylate, 35 g of p-vinylbenzyl chloride, 130 g of dimethylformamide as a polymerization solvent, and 2,2'-azobisiso as a polymerization initiator. 0.4 g of butyronitrile was charged. After sufficiently substituting the inside of the reaction tank with nitrogen, the reaction tank was heated to 60 ° C. while circulating nitrogen in the reaction tank, and stirred for 8 hours to almost complete the polymerization.

【0036】さらにこの溶液に、トリメチルアミン28%
水溶液を60g添加し、25℃で24時間攪拌した。 得られ
た粘調液体を、多量のトルエンに滴下し、共重合物を沈
澱精製した後、さらに真空乾燥させ、溶剤と未反応のト
リメチルアミンを完全に留去した。 精製した共重合物
を赤外分光光度計にて分析したところ、ハロゲン部分に
トリメチルアミンが付加し4級アンモニウム塩が生成し
ていることが確認された。
Further, 28% of trimethylamine was added to this solution.
60 g of an aqueous solution was added, and the mixture was stirred at 25 ° C for 24 hours. The resulting viscous liquid was added dropwise to a large amount of toluene to precipitate and purify the copolymer, which was then vacuum dried to completely distill off the solvent and unreacted trimethylamine. When the purified copolymer was analyzed by an infrared spectrophotometer, it was confirmed that trimethylamine was added to the halogen portion to form a quaternary ammonium salt.

【0037】この精製共重合体を、メトキシエタノール
/水(重量比1/1)の混合溶剤に溶解させ、塗布、乾
燥により約50μmの共重合体層を得た。これを参考例1
と同様の方法で求めた膨潤度は18倍であった。
The purified copolymer was dissolved in a mixed solvent of methoxyethanol / water (weight ratio 1/1), coated and dried to obtain a copolymer layer of about 50 μm. This is reference example 1
The degree of swelling determined by the same method as that of was 18 times.

【0038】参考例4 冷却還流管を備えた 500ml容量の反応槽に、スチレン80
g、4-ビニルピリジン20g、重合溶媒としてトルエン 1
50g、及び重合開始剤として2,2'- アゾビスイソブチロ
ニトリル1gを仕込んだ。 反応槽内を十分窒素置換し
た後、反応槽に窒素を流通させつつ、反応槽を60℃に加
温し、8時間攪拌して重合させた。 重合率は63%であ
った。 精製した共重合体をプロトンNMR(磁気核共
鳴)分析したところ、スチレン/4-ビニルピリジンの組
成比〔重量/重量〕は、79/21であり、、仕込み比とほ
ぼ同じであることを確認した。
Reference Example 4 In a reaction vessel of 500 ml capacity equipped with a cooling reflux tube, styrene 80 was added.
g, 4-vinylpyridine 20 g, toluene 1 as a polymerization solvent
50 g and 1 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator were charged. After sufficiently substituting the inside of the reaction tank with nitrogen, the reaction tank was heated to 60 ° C. while flowing nitrogen into the reaction tank, and stirred for 8 hours for polymerization. The polymerization rate was 63%. Proton NMR (magnetic nuclear resonance) analysis of the purified copolymer confirmed that the composition ratio [weight / weight] of styrene / 4-vinylpyridine was 79/21, which was almost the same as the charge ratio. did.

【0039】次いで、冷却還流管を備えた 200ml容量の
反応槽に、得られた共重合体10g、ジメチルホルムアミ
ド40gを仕込み、共重合体が溶解した後、臭化エチル80
gを添加した。 反応槽に窒素を流入させつつ、60℃に
加温し5時間攪拌して4級化反応させた。 この精製物
を赤外分光光度計にて分析したところ、ピリジン環の窒
素原子がほぼ4級化されていることを確認した。
Next, 10 g of the obtained copolymer and 40 g of dimethylformamide were charged into a 200 ml reaction tank equipped with a cooling reflux tube, and after the copolymer was dissolved, ethyl bromide 80
g was added. While introducing nitrogen into the reaction tank, the mixture was heated to 60 ° C. and stirred for 5 hours to carry out a quaternization reaction. When this purified product was analyzed by an infrared spectrophotometer, it was confirmed that the nitrogen atom in the pyridine ring was almost quaternized.

【0040】この精製共重合体を、エタノールに溶解さ
せ、塗布、乾燥により約50μmの共重合体層を得た。
これを参考例1と同様の方法で求めた膨潤度は2.2倍
であった。
The purified copolymer was dissolved in ethanol, coated and dried to obtain a copolymer layer of about 50 μm.
The degree of swelling obtained by the same method as in Reference Example 1 was 2.2 times.

【0041】比較例1 特開昭55-147106 号公報の実施例1に従い、多孔性ポリ
スルホン膜を、2%m−フェニレンジアミン水溶液に浸
漬した。 次いで、過剰のm−フェニレンジアミン水溶
液を取り除いた後、0.1 %トリメソイルクロライドのト
リクロロトリフルオロエタン溶液に10秒間接触させ、空
気乾燥させて複合半透膜を得た。
Comparative Example 1 According to Example 1 of JP-A-55-147106, a porous polysulfone membrane was immersed in a 2% m-phenylenediamine aqueous solution. Then, after removing the excess m-phenylenediamine aqueous solution, it was contacted with a trichlorotrifluoroethane solution of 0.1% trimesoyl chloride for 10 seconds and air-dried to obtain a composite semipermeable membrane.

【0042】比較例2 特公昭61-50641号公報の実施例5に従い、多孔性ポリス
ルホンに、ポリエチレンイミン(日本触媒化学工業株式
会社製、商品名エポミンP−1000) 2.5%、及びtr
ans-2,5-ジメチルピペラジン0.25%を含む水溶液を塗布
した。 次いで、トリレンジイソシアネートの 0.3%ヘ
キサン溶液と1分間接触させ、5分間風乾させた後、 1
10℃で10分間熱処理して複合半透膜を得た。
Comparative Example 2 According to Example 5 of Japanese Patent Publication No. 61-50641, polyethyleneimine (manufactured by Nippon Shokubai Chemical Co., Ltd., trade name Epomin P-1000) 2.5% was added to porous polysulfone, and tr.
An aqueous solution containing 0.25% ans-2,5-dimethylpiperazine was applied. Then, contact with 0.3% hexane solution of tolylene diisocyanate for 1 minute, air dry for 5 minutes, and then
Heat treatment was performed at 10 ° C for 10 minutes to obtain a composite semipermeable membrane.

【0043】実施例1 参考例1で得た共重合体を、3重量%イソプロピルアル
コール溶液とし、乾燥膜厚 0.2μmとなるように比較例
1の複合半透膜上に塗布し、 120℃で10分間加熱乾燥さ
せて、本発明による複合半透膜を得た。
Example 1 The copolymer obtained in Reference Example 1 was applied as a 3% by weight isopropyl alcohol solution onto the composite semipermeable membrane of Comparative Example 1 so as to have a dry film thickness of 0.2 μm, and at 120 ° C. It was dried by heating for 10 minutes to obtain a composite semipermeable membrane according to the present invention.

【0044】実施例2 参考例2で得た共重合体を、3重量%メトキシエタノー
ル/水(重量比2/1)の混合溶液にし、乾燥膜厚 0.2
μmとなるように比較例1の複合半透膜上に塗布し、 1
20℃で10分間加熱乾燥させて、本発明による複合半透膜
を得た。
Example 2 The copolymer obtained in Reference Example 2 was made into a mixed solution of 3% by weight methoxyethanol / water (weight ratio 2/1) to give a dry film thickness of 0.2.
1 μm to the composite semipermeable membrane of Comparative Example 1,
The composite semipermeable membrane according to the present invention was obtained by heating and drying at 20 ° C for 10 minutes.

【0045】実施例3 実施例2において参考例2で得た共重合体の代わりに、
参考例3で得た共重合体を用いた以外は、実施例2と同
様にして本発明の複合半透膜を得た。
Example 3 Instead of the copolymer obtained in Example 2 in Example 2,
A composite semipermeable membrane of the present invention was obtained in the same manner as in Example 2 except that the copolymer obtained in Reference Example 3 was used.

【0046】実施例4 参考例4で得た共重合体を、3重量%エタノール溶液と
し、乾燥膜厚 0.2μmとなるように比較例1の複合半透
膜上に塗布し、 150℃で5分間加熱乾燥させて、本発明
による複合半透膜を得た。
Example 4 The copolymer obtained in Reference Example 4 was applied as a 3 wt% ethanol solution onto the composite semipermeable membrane of Comparative Example 1 so as to have a dry film thickness of 0.2 μm, and the mixture was heated at 150 ° C. for 5 hours. The composite semipermeable membrane according to the present invention was obtained by heating and drying for minutes.

【0047】実施例5 実施例1において比較例1の複合半透膜の代わりに、比
較例2の複合半透膜を用いた以外は、実施例1と同様に
して本発明の複合半透膜を得た。
Example 5 The composite semipermeable membrane of the present invention was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite semipermeable membrane of Comparative Example 1 was used instead of the composite semipermeable membrane of Comparative Example 1. Got

【0048】以上のようにして得た複合半透膜のそれぞ
れを用いて、濃度1ppm の塩化ナトリウム水溶液(pH6
〜7)を温度25℃、圧力15kg/cm2 の条件下に、逆
浸透による脱塩を行なって、塩阻止率を調べた結果を表
1に示す。 ここで、ナトリウムイオン又は塩素イオン
の阻止率は、 阻止率=〔1−(膜透過水中のナトリウムイオン又は塩
素イオン濃度)/(被処理水中のナトリウムイオン又は
塩素イオン濃度)〕×100(%) にて定義される。なお、ナトリウムイオン濃度、塩素イ
オン濃度は、それぞれ原子吸光分析、イオンクロマトグ
ラフィーにより測定した。
Using each of the composite semipermeable membranes obtained as described above, an aqueous sodium chloride solution (pH 6) having a concentration of 1 ppm was used.
Table 1 shows the results of examining the salt rejection by subjecting 7 to 7) to desalting by reverse osmosis under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a pressure of 15 kg / cm 2 . Here, the inhibition rate of sodium ion or chlorine ion is: inhibition rate = [1- (sodium ion or chloride ion concentration in membrane permeate water) / (sodium ion or chloride ion concentration in water to be treated)] × 100 (%) Defined in. The sodium ion concentration and the chlorine ion concentration were measured by atomic absorption spectrometry and ion chromatography, respectively.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】表1に示す結果から明らかなように,実施
例1〜4による複合半透膜は、比較例1による複合半透
膜に比べて、また実施例5の複合半透膜は、比較例2に
よる複合半透膜に比べて、塩素イオンの阻止率が殆ど低
下しておらず、他方、ナトリウムイオンの阻止率が著し
く改善されており、塩阻止率が高いことがわかる。
As is clear from the results shown in Table 1, the composite semipermeable membranes of Examples 1 to 4 were compared with the composite semipermeable membrane of Comparative Example 1, and the composite semipermeable membrane of Example 5 was compared. It can be seen that, compared with the composite semipermeable membrane according to Example 2, the blocking rate of chlorine ions is hardly reduced, while the blocking rate of sodium ions is significantly improved, and the salt blocking rate is high.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 和男 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号 日東 電工株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Kazuo Tanaka 1-2 1-2 Shimohozumi, Ibaraki City, Osaka Prefecture Nitto Denko Corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多孔性基材上に半透性超薄膜を有し、さ
らにその上に、4級アンモニウム基を有しかつ実質的に
水に不溶な有機重合体の層が積層されていることを特徴
とする複合半透膜。
1. A semipermeable ultrathin film is provided on a porous substrate, and a layer of an organic polymer having a quaternary ammonium group and substantially insoluble in water is further laminated thereon. A composite semipermeable membrane characterized in that
【請求項2】 4級アンモニウム基を有しかつ実質的に
水に不溶な有機重合体が、 (1)4級アンモニウム基を有する単量体と疎水性単量
体を主成分として得られる共重合体、 (2)3級アミンを含有する単量体と疎水性単量体を主
成分として得られる共重合体を、アルキルハロゲンによ
り4級化させたもの、又は (3)ハロゲン含有単量体と疎水性単量体を主成分とし
て得られる共重合体を、3級アミン化合物により4級化
させたもの、から選ばれる請求項1記載の複合半透膜。
2. An organic polymer having a quaternary ammonium group and being substantially insoluble in water is (1) a copolymer obtained mainly from a monomer having a quaternary ammonium group and a hydrophobic monomer. Polymer, (2) A quaternized product of a copolymer obtained by using a monomer containing a tertiary amine and a hydrophobic monomer as main components with an alkyl halogen, or (3) a halogen-containing unit amount The composite semipermeable membrane according to claim 1, which is selected from a copolymer obtained mainly from a polymer and a hydrophobic monomer, which is quaternized with a tertiary amine compound.
【請求項3】 4級アンモニウム基を有しかつ実質的に
水に不溶な有機重合体の水中での膨潤度が100倍以下
である請求項1記載の複合半透膜。
3. The composite semipermeable membrane according to claim 1, wherein the swelling degree in water of the organic polymer having a quaternary ammonium group and substantially insoluble in water is 100 times or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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