プラズマグラフトフィリング重合法を用いた中空糸状有機溶媒分離膜の開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555207
• Research Institution: UNIVERSITY OF TOKYO
• Principal Investigator: 木村 尚史 東京大学, 工学部, 教授 (30010771)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 滝田 耕太郎 東燃化学(株), 技術センター, 研究員 ; 都留 稔了 東京大学, 工学部, 助手 (20201642) ; 中尾 真一 東京大学, 工学部, 助教授 (00155665)
• Keywords: プラズマグラフト / フィリング重合 / 中空糸膜 / パ-ベ-パレイション / 浸透気化

Research Abstract

中空糸重合膜の開発
多孔性中空糸ポリチレン膜(細孔径0.06,0.12μm)を基材として,プラズマグラフト重合を行った。グラフトモノマーとしてメチルアクリレート(MA)、共重合組成となるメチルアクリレート/アクリロアミド(MA/AAm)、及び、架橋膜メチルアクリレート/ビニルアクリレート(MA/VA)を用いた。
浸透気化実験
ベンゼン/シクロヘキサン、クロロホルム/四塩化炭素混合物の浸透気化実験を行った。ベンゼン/シクロヘキサン(50/50)での、分離係数は約5、透過流束は1kgm^<-2>h^<-1>であった。フィリングポリマーがMAの場合、いずれの基材についてもベンゼン100wt%の透過実験後、膜性能が大きく低下する、という問題が生じた。原因としては、中空糸基材の強度が小さいために、フィリングポリマーの膨潤度が大きい場合、膜に裂け目が生じたり、基材骨格が引き延ばされ膜構造が不可逆的に変化する、ということが考えられる。
この問題を解決するために、以下の2つの手法を検討した。(1)MAとAAmを共重合することでフィリングポリマーの溶解性を制御し、膨潤度を低下させ分離性能を向上させる。(2)架橋剤としてVAを用い、フィリングポリマーを架橋することで膜強度を高めると共に、基材の膨潤抑制力を補強することによる分離係数の向上が期待できる。
フィリング共重合膜(MA/AAm=70/30、50/50)では、高濃度域のPV分離実験の後でも極端な分離性能の低下は起こらなかった。さらに、共重合することにより、高濃度域でもあまり分離係数が低下せず、供給液濃度90wt%においては、これまでの平膜での分離係数よりも高くなることが明らかとなった。フィリング架橋膜は、非架橋膜に比べると大きく透過流束が減少したが、ベンゼン高濃度域においても安定な分離性能を示した。分離係数は向上し、ベンゼン50wt%では分離係数10.6を得た。