Effect of citrate-based non-toxic solvents on poly(vinylidene fluoride) membrane preparation thermally induced phase separation

クエン酸エステルを溶媒として用いた熱誘起相分離法によるポリフッ化ビニリデン膜の作製

澤田 真一; Ursino, C.*; Galiano, F.*; Simone, S.*; Drioli, E.*; Figoli, A.*

Sawada, Shinichi; Ursino, C.*; Galiano, F.*; Simone, S.*; Drioli, E.*; Figoli, A.*

熱誘起相分離(TIPS)法によるポリフッ化ビニリデン(PVDF)膜の作製において、人体に有害な溶媒を用いることが問題視されている。そこで本研究では、毒性が非常に低いことで知られているアセチルトリブチルシトレート(ATBC), アセチルトリエチルシトレート(ATEC), トリエチルシトレート(TEC)の3種類のクエン酸エステルを溶媒として初めて用い、TIPS法によってPVDF多孔膜を作製した。PVDF膜の空孔サイズは用いた溶媒の種類に依存し、ATBC(0.82-0.93m), ATEC(2.44-2.98m), TEC(3.90-7.24m)の順で大きくなった。PVDFとの相溶性もATBC, ATEC, TECの順で向上することから、相溶性の高い溶媒は高分子溶液中において分子運動性が高く、相分離過程で互いに凝集して巨大な相をつくるため、結果として大きなサイズの空孔を形成したと考えられる。PVDF膜を用いて純水のマイクロフィルトレーションを行ったところ、空孔サイズの違いに応じて水透過率を広範囲に渡って制御できた。

The replacement of commonly-used substances with non-toxic equivalents is attracting a great amount of attention in membrane preparation processes. In order to address this issue, we prepared porous poly(vinylidene fluoride) (PVDF) membranes via thermally-induced phase separation using the following non-toxic Citroflex as solvents: acetyl tributyl citrate (ATBC); acetyl triethyl citrate (ATEC); and triethyl citrate (TEC). The pore size of the membranes increased in the following solvent order of ATBC ATEC TEC, which is the same trend of the PVDF/solvent affinity. During the phase separation process, high-affinity solvent molecules should have enough molecular mobility and easily gather with each other to form the large solvent rich phases, thereby producing the large pores. In the pure water microfiltration test using the PVDF membranes, the water permeability can be controlled in the wide range, depending on the pore size.