JP2018167220A - 多孔質膜支持体、気体分離膜複合体、多孔質膜支持体の製造方法及び気体分離膜複合体の製造方法 - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
本実施形態に係る多孔質膜支持体2は、図1に示すように、撥水剤を含有する不織布3と、不織布3の一面3Aに設けられ、ポリエーテルスルホンを含有する多孔質膜4と、を備える。
本実施形態に係る気体分離膜複合体1は、多孔質膜支持体2と、気体分離膜5と、を備え、気体分離膜5は、多孔質膜支持体2における、多孔質膜4の不織布3とは反対側の面4Aに配置される。
本実施形態の多孔質膜支持体2の製造方法は、不織布3に撥水剤を塗布する工程と、不織布3の一面3Aにポリエーテルスルホン含有溶液を塗工する工程と、ポリエーテルスルホン含有溶液が塗工された不織布3を、水凝固液に浸漬する工程と、を含む。
本実施形態に係る気体分離膜複合体1の製造方法は、不織布3に撥水剤を塗布する工程と、不織布3の一面3Aにポリエーテルスルホン含有溶液を塗工する工程と、ポリエーテルスルホン含有溶液が塗工された不織布3を、水凝固液に浸漬し、不織布3上にポリエーテルスルホンを含有する多孔質膜4を形成する工程と、多孔質膜4の不織布3とは反対側の面4Aに気体分離膜5を形成する工程と、を含む。
1−1.多孔質膜支持体2の作製
次のようにして実施例1及び2の多孔質膜支持体2を作製した。不織布3として、ポリエチレンテレフタラート繊維からなる不織布(厚み115μm、坪量100g/m2)を準備した。この不織布3の表面3Bに撥水剤を20g/m2の塗布量で塗布した。次いで、不織布3をガラス板に固定し、不織布3の撥水剤を塗布した面3Bとは反対側の表面3Aに、アプリケーターを用いてポリエーテルスルホン含有溶液(濃度16.5質量%、溶媒ジメチルホルムアミド)を厚み25μmとなるよう塗工した。ポリエーテルスルホン含有溶液を塗工した不織布3をガラス板と共に水凝固液に浸漬した。ガラス板上の不織布3を水で洗浄した後、ガラス板から不織布3を剥離し、乾燥させた。これにより不織布3の表面3A上に多孔質膜4が形成された多孔質膜支持体2を得た。
実施例1及び2において、撥水剤を塗布した後の不織布3の表面3A及び表面3Bの水接触角を、接触角計(協和界面科学株式会社製)を用い、純水を用いた液滴法により測定した。比較例1〜4においては、撥水剤を塗布していないため、ポリエーテルスルホン含有溶液を塗工する前の不織布3の表面3A及び3Bの水接触角を上記の方法により測定した。
全実施例及び比較例において、多孔質膜支持体2の表面4A(多孔質膜4の表面4A)の算術平均粗さRaを、走査型プローブ顕微鏡(株式会社島津製作所製、SPM−9600)を用いて測定した。
全実施例及び比較例において、次のようにして多孔質膜支持体2の圧力損失を測定した。バルブから多孔質膜支持体2へと一方向に酸素が流れる装置を準備し、多孔質膜4がバルブ側になるように多孔質膜支持体2を配置した。この装置を用いて、バルブの上流と多孔質膜支持体2の下流との圧力差を98.0kPa(735mmHg)に設定した。多孔質膜支持体2の単位面積10.2cm2あたりに1秒間に酸素5cm3を透過するようにバルブを調節し、多孔質膜支持体2の上流(バルブの下流)と多孔質膜支持体2の下流の圧力差を、マノメーター(ホダカ株式会社製、HT−1500NH)を用いて測定した。
次のようにして実施例1、比較例1、及び比較例3の気体分離膜複合体1を作製した。テトラヒドロフランと1−クロロブタンとが6:94の質量比で混合された有機溶媒中に、ポリ(1−(p−トリメチルシリルフェニル)−2−フェニルアセチレン)0.42質量%、ポリフマル酸エステル0.04質量%、及びポリジメチルシロキサンとスチレンとの共重合体0.02質量%を含有する分離膜形成用溶液を準備した。この分離膜形成用溶液を、水面に展開することで薄膜の分離膜を形成し、この分離膜を4層積層することで気体分離膜5を得た。この気体分離膜5を多孔質膜支持体2の表面4Aに積層することで気体分離膜複合体1を作製した。
全実施例及び比較例の気体分離膜複合体1の酸素及び窒素の透過量は、気体分離膜複合体1の両側の圧力差を98.0kPa(735mmHg)とした場合に、5cm3の酸素又は窒素が面積10.2cm2の気体分離膜複合体1を通過するのに要する時間より算出した。また、窒素の透過量に対する酸素の透過量の比を、気体分離比として算出した。
次のようにして実施例2及び比較例4の気体分離膜複合体1の耐熱性を評価した。気体分離膜複合体1を、温度105℃の環境下に1000時間放置した後、酸素の透過量を上記と同様の方法で測定し、酸素の透過量の変化率を算出した。なお、マイナスの変化率は、酸素の透過量が減少したことを示す。
次のようにして実施例2及び比較例4の気体分離膜複合体1の耐湿性を評価した。気体分離膜複合体1を、湿度85%及び温度85℃の環境下に1000時間放置した後、酸素の透過量を上記と同様の方法で測定し、酸素の透過量の変化率を算出した。なお、マイナスの変化率は、酸素の透過量が減少したことを示す。
2 多孔質膜支持体
3 不織布
4 多孔質膜
5 気体分離膜
Claims (11)
- 撥水剤を含有する不織布と、
前記不織布の一面に設けられ、ポリエーテルスルホンを含有する多孔質膜と、
を備える多孔質膜支持体。 - 前記不織布は、ポリエステル、ポリフェニレンスルファイド、ポリアミド、ポリイミド、及びポリアミドイミドからなる群から選択される少なくとも一種の繊維を含有する
請求項1に記載の多孔質膜支持体。 - 前記不織布は、200℃以上の融点を有する繊維を少なくとも一種含有する
請求項1又は2に記載の多孔質膜支持体。 - 前記不織布の前記一面の水に対する接触角は、70°以上100°以下である
請求項1〜3のいずれか1項に記載の多孔質膜支持体。 - 前記多孔質膜の前記不織布とは反対側の面の算術平均粗さRaは、1〜20nmの範囲内である
請求項1〜4のいずれか1項に記載の多孔質膜支持体。 - 酸素を流速5cm3/秒で通過させたときの圧力損失が、8.0kPa以下である
請求項1〜5のいずれか1項に記載の多孔質膜支持体。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の多孔質膜支持体と、
気体分離膜と、を備え、
前記気体分離膜は、前記多孔質膜支持体における、前記多孔質膜の前記不織布とは反対側の面に配置される
気体分離膜複合体。 - 前記気体分離膜は、ポリ(4−メチルペンテン−1)、ポリフマル酸エステル、シロキサン系化合物、一置換ポリジフェニルアセチレン、二置換ポリジフェニルアセチレンからなる群から選択される少なくとも一種の化合物を含有する
請求項7に記載の気体分離膜複合体。 - 不織布に撥水剤を塗布する工程と、
前記不織布の一面にポリエーテルスルホン含有溶液を塗工する工程と、
前記ポリエーテルスルホン含有溶液が塗工された前記不織布を、水凝固液に浸漬する工程と、を含む
多孔質膜支持体の製造方法。 - 前記撥水剤を塗布する工程後の前記不織布の前記一面の水に対する接触角は、70°以上100°以下である
請求項9に記載の多孔質膜支持体の製造方法。 - 不織布に撥水剤を塗布する工程と、
前記不織布の一面にポリエーテルスルホン含有溶液を塗工する工程と、
前記ポリエーテルスルホン含有溶液が塗工された前記不織布を、水凝固液に浸漬し、前記不織布上にポリエーテルスルホンを含有する多孔質膜を形成する工程と、
前記多孔質膜の前記不織布とは反対側の面に気体分離膜を形成する工程と、を含む
気体分離膜複合体の製造方法。
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