JP3878188B2 - ガス分離膜 - Google Patents
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しかしながら、非対称膜において単に多孔質層の多孔性を高めて膜透過成分が膜を透過する透過速度を大きくしようとすると、透過速度は大きくできるが多孔質層が担うべき膜に支持機能である機械的強度が低下するので、向上された透過速度と実用レベルの機械的強度の両方を併せ持つ実用的な高性能ガス分離膜を得ることは困難であった。また、高強度材料の選択によって機械的強度が低下するという課題を解決しようとする試みもあるが、高強度材料は一般的にガス透過係数がより小さいのでこの課題の解決に至っていなかった。
したがって、本発明の目的は、ガスの分離性能が高く、中空糸ガス分離膜として実用レベル以上の機械的強度を有する分離膜を提供することにある。
更に、次のいずれかを満足することはより好ましいガス分離膜を与える。
1)ガス分離膜が中空糸膜であること、
2)第一ポリマーが一般式(5)で表されるポリイミド構造単位からなるポリマーを含むこと。
本発明でガス分離膜を形成する原料として用いる樹脂組成物は、上記一般式(1)〜(5)で表される第一ポリマーと、これと相溶性を示し、相溶樹脂組成物を与える配合ポリマーとからなる。
約10本の中空糸膜と、ステンレスパイプと、エポキシ樹脂系接着剤とを使用して有効長が15cmの透過性能評価用のエレメントを作成し、これをステンレス容器に装着してペンシルモジュールとした。それに一定圧力、一定比率の窒素/炭酸ガスを供給して、透過流量と透過炭酸ガス濃度を測定した。測定した透過炭酸ガス量と供給圧力及び有効膜面積から炭酸ガスの透過速度を算出した。なお、これらの測定は40℃で行った。
(中空糸膜の引張強度と破断伸度の測定方法)
引張試験機を用いて有効長50mm、引張速度10mm/分で測定した。破断面積は破断面を、光学顕微鏡を用いて寸法を測定した。
カルド型ポリイミド樹脂20%溶液とポリフェニレンスルフィド樹脂20%溶液を75%と25%の比率で混合し、混合溶液を得た。
この混合溶液を中空糸紡糸ノズル(円形開口部外形650μm、円形開口部内形450μm、芯部開口部外形350μm)から吐出させ、空気中を通した後、凝固液に浸漬し、その後水中に24時間以上浸漬し脱溶媒を行った。乾燥して得られた中空糸膜は外径500μm、内径360μm、膜厚70μmであった。物性値、ガス分離性能を測定した結果は良好であった。
カルド型ポリイミド樹脂20%溶液のみを使用した他は、実施例1と同様にして紡糸して、中空糸膜を得た。
ポリフェニレンスルフィド樹脂20%溶液のみを使用した他は、実施例1と同様にして紡糸して、中空糸膜を得た。し、実施例1と同じ装置を使用し、同じ条件で紡糸を行い、中空糸膜を得た。物性値、ガス分離性能を測定した結果をまとめて表1に示す。
Claims (5)
- 下記一般式(1)〜(5)
- ガス分離膜が、中空糸膜である請求項1に記載のガス分離膜。
- 一般式(5)で表されるポリイミド構造単位からなるポリマーを含む樹脂組成物から形成された請求項1又は2に記載のガス分離膜。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の非対称中空糸ガス分離膜を装備してなるガス分離装置。
- 少なくともCO 2 とN 2 を含む混合ガスから少なくとも1種のガスを分離又は濃縮するためのガス分離装置である請求項4に記載のガス分離装置。
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