JP6648092B2 - 酸性ガス分離膜シート及びその製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕 酸性ガスを選択的に透過する酸性ガス分離膜シートであって、
第1多孔層と、親水性樹脂組成物層と、第2多孔層とをこの順に含み、
前記第2多孔層と前記親水性樹脂組成物層との間の第2剥離強度は、前記第1多孔層と前記親水性樹脂組成物層との間の第1剥離強度よりも小さく、
前記第2剥離強度の平均値は、5N/m以上500N/m以下の範囲である、酸性ガス分離膜シート。
前記酸性ガス分離膜シートを含むエレメント用積層体とを含み、
前記エレメント用積層体は、前記中心管に巻回される、〔6〕に記載のガス分離膜エレメント。
前記酸性ガス分離膜シートに原料ガスを供給するための原料ガス供給口と、
前記酸性ガス分離膜シートを透過しない原料ガスを排出するための非透過ガス排出口と、
前記酸性ガス分離膜シートを透過した酸性ガスを排出するための透過ガス排出口と、を備える、ガス分離膜モジュール。
前記親水性樹脂組成物層を形成するための親水性樹脂組成物液を準備する工程と、
前記第1多孔層上に前記親水性樹脂組成物液を塗布して液層を形成する工程と、
前記液層を乾燥して、前記第1多孔層上に塗布層を形成する工程と、
前記塗布層上に前記第2多孔層を積層して積層体を形成する工程と、を含み、
前記親水性樹脂組成物液は、親水性樹脂と媒質とを含む、酸性ガス分離膜シートの製造方法。
前記液層を撮像する工程と、
前記撮像する工程で得られた画像を用いて、前記液層表面及び前記液層内部の少なくとも一方に含まれる異常を検出する工程と、を含む、〔13〕に記載の酸性ガス分離膜シートの製造方法。
前記酸性ガス分離膜シートは、〔16〕に記載の酸性ガス分離膜シートの製造方法で製造された酸性ガス分離膜シートである、酸性ガス分離膜エレメントの製造方法。
(酸性ガス分離膜シート)
図1は、本発明の酸性ガス分離膜シートの一例を示す断面図である。酸性ガス分離膜シート10は、図1に示すように、
酸性ガスを選択的に透過する酸性ガス分離膜シート10であって、
第1多孔層11と、親水性樹脂組成物層15と、第2多孔層12とをこの順に含み、
第2多孔層12と親水性樹脂組成物層15との間の第2剥離強度は、第1多孔層11と親水性樹脂組成物層15との間の第1剥離強度よりも小さく、
前記第2剥離強度の平均値は、5N/m以上500N/m以下の範囲である。
(i)分離性能が良好ではない酸性ガス分離膜シート90では、第2多孔層92に皺が発生していること、
(ii)この皺は、第2多孔層92と親水性樹脂組成物層95とが十分な接着強度で接着していない場合、及び、第2多孔層92が積層される親水性樹脂組成物層95の表面に生じた気泡痕や内部に残る空孔等に起因して、親水性樹脂組成物層95と第2多孔層92とが全体にわたって均一に接着せず、図6の破線で囲む部分のように部分的な接着不良が生じている場合に見られること、
(iii)第2多孔層92と親水性樹脂組成物層95と接着強度が不足している酸性ガス分離膜シート90では、ロール状に巻取られたりスパイラル型のガス分離膜エレメントに加工された場合に生じる巻締めによるシート間の摩擦負荷等により、第2多孔層92に皺が生じやすいこと、
(iv)接着不良部分を有する酸性ガス分離膜シート90では、ロール状に巻取られたりスパイラル型のガス分離膜エレメントに加工された場合に生じる巻締めによるシート間の摩擦負荷等により、接着不良部分において、親水性樹脂組成物層95と第2多孔層92との間にずりが生じて第2多孔層92に皺が発生しやすいこと、
(v)上記(iii)及び(iv)で発生した皺により親水性樹脂組成物層95に凹みや孔が生じ、その結果、ガス膜分離プロセスにおいて良好な分離性能が得られないと考えられる。
酸性ガス分離膜シート10は、原料ガスから酸性ガスを分離するための後述するガス分離膜エレメントに設けられ、原料ガスに含まれる酸性ガスを分離するために、酸性ガスを選択的に透過する酸性ガス選択透過性を有する。酸性ガスとは、二酸化炭素(CO2)、硫化水素(H2S)、硫化カルボニル、硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)、塩化水素等のハロゲン化水素等をいう。また、原料ガスとは、ガス分離膜エレメントに供給されるガスをいい、原料ガスは少なくとも酸性ガスを含む。
上記反応式(1)に示すように、CO2とCO2キャリアとの可逆反応には水分が必要である。すなわち、酸性ガスがCO2である酸性ガス分離膜シート10では、上記反応式(1)に示すように、膜材中の水分によって酸性ガスの透過量が変化し、膜材中の水分が高いほど酸性ガスの透過量が多くなる。
親水性樹脂組成物層15は、酸性ガス分離膜シート10において酸性ガスを選択的に透過させるガス選択透過性を有する。親水性樹脂組成物層15はゲル状の層であって、少なくとも親水性樹脂と、酸性ガスと可逆的に反応する物質(酸性ガスキャリア)とを含む。親水性樹脂組成物層15は、必要に応じて親水性樹脂及び酸性ガスキャリア以外の添加剤を含んでいてもよい。親水性樹脂組成物層15の厚みは、酸性ガス分離膜シート10に必要な分離性能によって適宜選択すればよいが、通常、0.1μm〜600μmの範囲であることが好ましく、0.5μm〜400μmの範囲であることがより好ましく、1μm〜200μmの範囲であることが特に好ましい。
第1多孔層11は、後述するように、親水性樹脂組成物層15を形成するための親水性樹脂組成物液が塗布される層であり得る。第1多孔層11は、酸性ガス分離膜シート10において、親水性樹脂組成物層15に供給された原料ガス、特に原料ガスに含まれる親水性樹脂組成物層15を選択的に透過するガス成分の拡散抵抗とならないように、ガス透過性の高い多孔性を有する。第1多孔層11は、1層構造でもよく2層以上の積層構造であってもよい。第1多孔層11は、酸性ガス分離膜シート10の適用が想定されるプロセス条件に応じた耐熱性を有することが好ましい。本明細書において「耐熱性」とは、第1多孔層11等の部材をプロセス条件以上の温度条件下に2時間保存した後においてもこの部材の保存前の形態が維持され、熱収縮或いは熱溶融による、目視で確認し得るカールが生じないことを意味する。
以下、酸性ガス分離膜シート10の製造方法の一例について図面を参照しながら説明する。図2は、本発明の酸性ガス分離膜シートの製造方法の一例を示すフローチャートである。図3は、酸性ガス分離膜シート10を製造するための製造装置の概略図である。酸性ガス分離膜シート10の製造方法は、図2に示すように、
親水性樹脂組成物層15を形成するための親水性樹脂組成物液を準備する工程(以下、「準備工程(S1)」という。)と、
第1多孔層11上に親水性樹脂組成物液を塗布して液層を形成する工程(以下、「塗布工程(S2)」という。)と、
液層を乾燥して、第1多孔層11上に塗布層を形成する工程(以下、「乾燥工程(S3)」という。)と、
塗布層上に第2多孔層12を積層して積層体18を形成する工程(以下、「積層工程(S4)」という。)と、を含み、
親水性樹脂組成物液は、親水性樹脂と媒質とを含む。親水性樹脂組成物液は、さらに酸性ガスと可逆的に反応する物質を含んでいてもよい。
準備工程(S1)は、親水性樹脂組成物層15を形成するための親水性樹脂組成物液を準備する工程である。親水性樹脂組成物液は、親水性樹脂と媒質とを含み、酸性ガスと可逆的に反応する物質(酸性ガスキャリア)を含んでいてもよい。準備工程(S1)では、例えば、親水性樹脂組成物液を得るための原料(親水性樹脂、媒質等)を、原料組成が変化しない温度、例えば、常温(通常20℃)で混合することによって親水性樹脂組成物液を準備することができる。親水性樹脂組成物液は、第1多孔層11上に塗布して親水性樹脂組成物層15を形成するための塗布液である。準備工程(S1)で得られた親水性樹脂組成物液は、図3に示すように、原料タンク31に貯留しておくことができる。また、図3に示す原料タンク31を省略し、撹拌タンク32に原料を仕込み混合して、親水性樹脂組成物液を準備してもよい。
塗布工程(S2)は、準備工程(S1)により準備された親水性樹脂組成物液を第1多孔層11上に塗布して、第1多孔層11上に液層を形成する工程である。後述する脱泡工程の静置工程(S2b)が減圧雰囲気下で行われている場合には減圧を解除してから、塗布工程(S2)を行うことが好ましい。また、静置工程(S2b)が加温雰囲気下で行われている場合や、後述する温調工程を含む場合には、親水性樹脂組成物液を塗布する際の適切な粘度に調整したり、親水性樹脂組成物液に溶存しているガスによる気泡発生を抑制するために、親水性樹脂組成物液の温度を調整してから、塗布工程(S2)を行うことが好ましい。塗布工程(S2)は、大気圧下、温度15〜30℃で行うことが好ましい。
乾燥工程(S3)は、液層を乾燥して、第1多孔層15上に塗布層を形成する工程である。塗布工程(S2)で、親水性樹脂組成物液を塗布して液層が形成された第1多孔層11を図3に示す乾燥炉39に搬送し、第1多孔層11上の液層から媒質を除去して塗布層を形成する。
積層工程(S4)は、乾燥工程(S3)において第1多孔層11上に形成された塗布層に、第2多孔層12を積層して積層体18を形成する工程である。第2多孔層12は、塗布層の第1多孔層11とは反対側に積層される。積層工程(S4)では、例えば図3に示すように、第2多孔層12をロール状に巻取った第2多孔層巻回体12aから連続的に第2多孔層12を巻出し、第1多孔層11上に形成された塗布層の露出面上に積層して積層体18を形成する。第2多孔層巻回体12aは、長さ10m以上の第2多孔層12を巻取ったものであることが好ましく、1つのガス分離膜エレメントの製造に必要な酸性ガス分離膜シートの単位長さの整数倍以上であることがより好ましい。
検査工程は、塗布工程(S2)と乾燥工程(S3)との間に行う工程である。検査工程では、第1多孔層11上に塗布された親水性樹脂組成物液の液層表面及び液層内部の少なくとも一方に存在する異物、気泡及び気泡痕等の異常を確認する。酸性ガス分離膜シート10の製造方法において、検査工程は設けても設けなくてもよい。しかし、検査工程を設けることによって、積層体巻回体18a中の分離性能に劣る領域を把握しやすくなるため、酸性ガス分離膜シート10を用いてガス分離膜エレメントを製造する際に、分離性能に優れた酸性ガス分離膜シート10を効率的に抽出しやすくなる。
除去工程は、上記積層体18から、マーキング工程で付与されたマークに基づいて、異常が検出された液層を含む領域を除去する。除去工程は、例えば、一旦ロール状に巻取られた積層体18を巻出し、異常が検出された液層を含む領域を除去した積層体18をロール状に巻取る工程を有していてもよい。また、除去工程は、例えば、積層体18を用いたガス分離膜エレメントの製造において、ロール状に巻取られた積層体18を巻出す際に行ってもよい。この場合、マーキング工程で付与されたマークに基づいて、欠陥が検出された液層を含む領域を切断等により除去することで、ガス分離膜エレメントの製造に異常のない酸性ガス分離膜シート10を用いることができるため、分離性能に優れた酸性ガス分離膜エレメントを効率的に作製することができる。
酸性ガス分離膜シート10の製造方法では、上記した工程以外のその他の工程を有していてもよい。準備工程(S1)と塗布工程(S2)との間に設けられるその他の工程としては、親水性樹脂組成物液を所定温度に調整する工程(以下、「温調工程」という。)、親水性樹脂組成物液に含まれる気泡を除去する工程(以下、「脱泡工程」という。)、親水性樹脂組成物液に混入した気泡や異物等の混入物を検出する工程(以下、「液検査工程」という。)等を挙げることができる。また、積層工程(S4)に続いて設けられるその他の工程としては、乾燥工程(S3)で形成された塗布層中の媒質をさらに除去するために行う工程(以下、「追乾燥工程」という。)等を挙げることができる。
脱泡工程は、準備工程(S1)と塗布工程(S2)との間に、準備工程(S1)で準備した親水性樹脂組成物液に含まれる気泡を除去するために行われる。酸性ガス分離膜シート10の製造方法では、脱泡工程は設けられても設けられなくてもよいが、親水性樹脂組成物液が比較的高い粘度を有する場合に設けられることが好ましい。特に、親水性樹脂組成物液の、温度25℃、せん断速度0.1s−1における粘度が100Pa・s以上である場合に、脱泡工程を行うことにより、塗布工程(S2)で塗布された液層に気泡が混入し、酸性ガス分離膜シート10の親水性樹脂組成物層15に気泡痕や空孔等の異常が生じることを抑制することができる。親水性樹脂組成物液の温度25℃、せん断速度0.1s−1における粘度は、レオメータ(例えば、TAインスツルメント(株)製;商品名:「AR2000ex」)によって測定することができる。これにより、親水性樹脂組成物液の粘度が比較的高い場合であっても、親水性樹脂組成物層15に気泡痕や空孔等の異常が生じ、親水性樹脂組成物層15と第2多孔層12との間に接着不良部分が生じることを抑制し、第2剥離強度の標準偏差と第2剥離強度の平均値との比(標準偏差/平均値)を小さくすることができる。
温調工程は、せん断印加工程(S2a)の前に親水性樹脂組成物液を所定温度に調整するために行われる。これにより、せん断印加工程(S2a)や静置工程(S2b)における親水性樹脂組成物液の脱泡の効率を向上させることができる。上記所定温度は、親水性樹脂組成物液に含まれる媒質が沸騰しない温度であれば特に限定されないが、上記の塗布工程(S2)における親水性樹脂組成物液の温度よりも高いことが好ましく、例えば、90℃未満であることが好ましく、85℃以下であることがより好ましく、80℃以下であることがさらに好ましく、通常25℃以上である。温調工程は、例えば、図3に示す撹拌タンク32で行うことができる。
液検査工程は、親水性樹脂組成物液に混入した気泡や異物等の混入物を検出する工程である。液検査工程は、準備工程(S1)と塗布工程(S2)との間、又は、脱泡工程を有する場合は脱泡工程と塗布工程(S2)との間に、行うことが好ましい。液検査工程は、例えば図3に示す配管35内を流通している親水性樹脂組成物液に対して行うことができ、ポンプ等によって脱泡タンク34から送出されて配管35内を流通している親水性樹脂組成物液を撮像する工程(以下、「液撮像工程」という。)と、親水性樹脂組成物液に混入している混入物を検出する工程(以下、「混入物検出工程」という。)とを含むことが好ましい。さらに、液検査工程は、図3に示すように、混入物検出工程での混入物の検出結果に基づいて、配管35内を流通している親水性樹脂組成物液の塗布液タンク37への供給を制御する工程(以下、「供給制御工程」という。)を含むことが好ましい。
追乾燥工程は、例えば図5に示すように、積層体巻回体18aから積層体18を連続的に巻出し、追乾燥炉49に搬送して塗布層からさらに媒質を除去することができる。追乾燥炉49としては、上記した乾燥炉39と同様のものを用いることができ、追乾燥を行う際の乾燥温度は、親水性樹脂組成物液に含まれる媒質と第1多孔層11及び第2多孔層12の種類とに応じて適宜決定すればよい。通常、媒質の凝固点よりも高く、かつ、第1多孔層11及び第2多孔層12をなす材料の融点よりも低い温度とすることが好ましく、一般に60℃〜200℃の範囲が好適である。追乾燥炉49から搬出された積層体18は、再びロール状に巻取ることができる。
酸性ガス分離膜シート10は、スパイラル型、平膜型、プリーツ型、プレートアンドフレーム型等の公知のガス分離膜エレメントに用いることができる。
酸性ガスを含む原料ガスが流れる供給側流路部材3と、
供給側流路部材3を流れる原料ガスに含まれる酸性ガスを選択的に分離して透過させる酸性ガス分離膜シート10と、
酸性ガス分離膜シート10を透過した酸性ガスを含む透過ガスが流れる透過側流路部材4と、
原料ガスと透過ガスとの混合を防止するための封止部と、
透過側流路部材4を流れる透過ガスを収集する中心管5と、を有し、
供給側流路部材3と、ガス分離膜2と、透過側流路部材4とをそれぞれ少なくとも1以上積層したエレメント用積層体が、中心管5に巻回された巻回体を備えることができる。巻回体は、円筒状、角筒状等の任意の形状であってもよい。
実施例及び比較例で用いた第2多孔層における水の接触角は、接触角計(協和界面科学(株)製;商品名:「DropMaster500」)を用いて、25℃の条件下で測定した。
実施例及び比較例で用いた親水性樹脂組成物液の温度25℃、せん断速度0.1s−1における粘度は、レオメータ(TAインスツルメント(株)製;商品名:「AR2000ex」)により測定した。
第2剥離強度の平均値、及び、第2剥離強度の標準偏差と平均値との比(標準偏差/平均値)は、剥離試験機(アイコーエンジニアリング(株)製;商品名:エンボスキャリアテープ剥離試験器「MODEL−2165P」)を用いて剥離強度の経時データを測定し、得られた経時データの測定開始5秒後から15秒後の間の剥離強度の平均値及び標準偏差から求めた。具体的な剥離強度の経時データの測定方法は、以下の通りである。
1)酸性ガス分離膜シート10から、サイズ25mm×100mmの測定用サンプルを切り出す、
2)測定用サンプルを温度25℃かつ湿度50%RHの環境下に2時間静置する、
3)測定用サンプルの酸性ガス分離膜シート10の第1多孔層11が露出した面に樹脂製の平板を両面テープで貼り付ける、
4)酸性ガス分離膜シート10の端部の第2多孔層12を少し剥がして掴み代を作る、
5)剥離試験機の試料固定用クリップに測定用サンプルを固定する、
6)剥離試験機の先端クリップに測定用サンプルの掴み代を固定する、
7)剥離角度180度かつ剥離速度300mm/minの条件下で剥離強度の経時データを測定する。
なお、剥離強度の測定時に親水性樹脂組成物層15が第1多孔層11側の表面に存在する場合には、第2剥離強度は第1剥離強度よりも小さいと判断した。
(ガス分離膜エレメントの作製)
各実施例及び各比較例で得られた酸性ガス分離膜シートを用いて次のようにガス分離膜エレメントを作製した。ガス分離膜エレメントの作製に用いた材料は以下のとおりである。
・供給側流路部材:
PPS製ネット1層(50×50mesh)(ダイオ化成(株)製;商品名:50−150PPS)
・透過側流路部材:
PPS製ネット3層(50×50mesh/60×40mesh/50×50mesh)(ダイオ化成(株)製;商品名:50−150PPS及び60(40)−150PPS)
・中心管:
外径1インチのステンレス製、直径3mmの孔が中心管の外壁に合計20個形成されたもの。孔は、中心管の軸に平行な方向に2列形成されており、積層体が巻回される中心管の軸に平行な方向の範囲に亘って均一な間隔となるように25.4mmのピッチで、1列あたり10個の孔が形成されている。2つの列は、中心管の軸を挟んで対向する位置に設けられている。
図9に示すように、ガス分離膜エレメント1における供給側端部51側と中心管の排出口52側とがガス分離膜エレメント1の酸性ガス分離膜シート10で隔てられるように、ガス分離膜エレメント1を、試験装置Nにおけるステンレス製のハウジング55内に固定した。中心管の排出口52側はハウジング55の外部に導出し、他方側は閉栓した。ガス分離膜エレメント1における供給側端部51及び排出側端部53は、ハウジング55内に開放した。すなわち、ハウジング55に供給したガスを、ガス分離膜エレメント1における供給側の供給側端部51と排出側端部53とから、ガス分離膜エレメント1の内部に流入させた。
(準備工程)
媒質としての水161.38質量部と、親水性樹脂としての架橋ポリアクリル酸(住友精化(株)製;商品名:アクペック「HV−501」)4質量部及び非架橋ポリアクリル酸(住友精化(株)製;商品名:アクパーナ「AP−40F(40%Na鹸化)」)0.8質量部とを原料タンク31に仕込み、親水性樹脂を水に分散させた分散液を得た。この分散液に、50%水酸化セシウム水溶液38.09質量部を添加し混合した後、添加剤として10%界面活性剤(AGCセイミケミカル(株)製;商品名:サーフロン「S−242」)水溶液1.2質量部を加えて混合して、親水性樹脂組成物液を得た。得られた親水性樹脂組成物液の粘度を測定した。その結果を表1に示す。
図3に示すように、準備工程で得られた親水性樹脂組成物液を原料タンク31から回転翼型の撹拌機を備えた撹拌タンク32に移送し、撹拌タンク32内で親水性樹脂組成物液を温度30±1℃となるように加温した(温調工程)。その後、撹拌タンク32内において、温度を30±1℃に維持して4時間撹拌した(撹拌工程)。撹拌タンク32の詳細及び撹拌条件は以下のとおりである。
・撹拌タンクの容量:1m3
・撹拌タンクの径:1.0m
・回転翼の翼径:0.8m
・回転翼の翼形状:アンカー翼
・翼回転数:20rpm
・せん断速度:8s−1
続いて、撹拌を停止した後、撹拌タンク32を4.6kPaA(Aは絶対圧を示す。)に減圧し、温度を30±1℃に維持して18時間静置した(静置工程−1)。
静置工程−1の後、温度を30±1℃に維持しながら撹拌タンク32を大気圧に復圧し、図3に示すように、撹拌タンク32から親水性樹脂組成物液を送出してフィルター33に通し(濾過工程)、脱泡タンク34に導入した。フィルターの詳細及び濾過条件は以下のとおりである。
・フィルター:PP製デプスフィルター(目開き:50μm)((株)ロキテクノ製;商品名:スロープピュア フィルターカートリッジ「SHP−500」)
・流量:0.12m3/h
・濾過面積:0.18m2
・せん断速度:30s−1
続いて、親水性樹脂組成物液が導入された脱泡タンク34を4.6kPaA(Aは絶対圧を示す。)に減圧し、温度を30±1℃に維持して20時間静置した(静置工程−2)。
第1多孔層11として疎水性PTFE多孔膜(住友電工ファインポリマー社製;商品名:ポアフロン「HP−010−50」)を用い、第1多孔層巻回体11aから巻出された第1多孔層11の一方の面上に、上記で得られた親水性樹脂組成物液を温度20〜25℃で塗布して液層を形成した。
撮像装置(長瀬産業(株)製;商品名:ラインセンサカメラ「XCM6040SAT2V1−F−N」、光源(林時計(株)製;商品名:幅狭ラインLED照明(白)1200ミリ長))を用いて、塗布工程で形成した液層を撮像した(撮像工程)。得られた画像を、画像解析装置(長瀬産業(株)製;商品名:SCANTEC「8000」)を用いて2値化処理して解析し、液層表面及び液層内部の異常の検出を行い(異常検出工程)、検出した異常の位置の情報を取得した。
検査工程に続いて、親水性樹脂組成物液が塗布された第1多孔層11を乾燥炉39に搬送し、温度約120℃で約20分間乾燥して塗布層を形成した。
続いて、環境湿度が60%RH〜65%RHの範囲に調節された部屋の中で、第2多孔層巻回体12aから巻き出された第2多孔層12を積層して積層体13を形成し、この積層体18をロール状に巻取った。第2多孔層として、上記第1多孔層11に用いたものと同じ疎水性PTFE多孔膜を用いた。上記した方法を用いて、第2多孔層12における水の接触角を測定したところ、温度25℃において125度であった。
図5に示すように、ロール状に巻取った積層体18を巻出し、追乾燥炉49に搬送して、温度約120℃で約20分間乾燥した。続いて、異常検出工程で取得した情報に基づいて、異常が検出された液層を含む領域を認識できるように、第2多孔層12上にマークを付与し(マーキング工程)、積層体18をロール状に巻取った。
積層工程の環境湿度を80%RH〜85%RHの範囲とした以外は、実施例1と同様の手順で酸性ガス分離膜シートを得た。得られた酸性ガス分離膜シートについて剥離強度を測定し、第2剥離強度の平均値及び第2剥離強度の標準偏差と平均値の比(標準偏差/平均値)を算出した。また、得られた酸性ガス分離膜シートを用いて気密試験を行った。その結果を表1に示す。
積層工程の環境湿度を40%RH〜45%RHの範囲とし、検査工程(異常検出工程及びマーキング工程)を行わなかったこと以外は、実施例1と同様の手順で酸性ガス分離膜シートを得た。得られた酸性ガス分離膜シートについて剥離強度を測定し、第2剥離強度の平均値及び第2剥離強度の標準偏差と平均値の比(標準偏差/平均値)を算出した。また、得られた酸性ガス分離膜シートを用いて気密試験を行った。その結果を表1に示す。
脱泡工程−1、脱泡工程−2及び検査工程(異常検出工程及びマーキング工程)を行わなかったこと以外は、実施例1と同様の手順で酸性ガス分離膜シートを得た。得られた酸性ガス分離膜シートについて剥離強度を測定し、第2剥離強度の平均値及び第2剥離強度の標準偏差と平均値の比(標準偏差/平均値)を算出した。また、得られた酸性ガス分離膜シートを用いて気密試験を行った。その結果を表1に示す。
積層工程の環境湿度を30%RH〜35%RHの範囲とした以外は、実施例1と同様の手順で酸性ガス分離膜シートを得た。得られた酸性ガス分離膜シートについて剥離強度を測定し、第2剥離強度の平均値及び第2剥離強度の標準偏差と平均値の比(標準偏差/平均値)を算出した。また、得られた酸性ガス分離膜シートを用いて気密試験を行った。その結果を表1に示す。
Claims (17)
- 酸性ガスを選択的に透過する酸性ガス分離膜シートであって、
第1多孔層と、ゲル状の親水性樹脂組成物層と、第2多孔層とをこの順に含み、
前記第2多孔層と前記親水性樹脂組成物層との間の第2剥離強度は、前記第1多孔層と前記親水性樹脂組成物層との間の第1剥離強度よりも小さく、
前記第2剥離強度の平均値は、5N/m以上500N/m以下の範囲であり、
前記第2剥離強度の標準偏差と、前記第2剥離強度の前記平均値との比(標準偏差/平均値)は、0.5未満である、酸性ガス分離膜シート。 - 前記第2多孔層における水の接触角は、温度25℃において90度以上である、請求項1に記載の酸性ガス分離膜シート。
- 前記第2多孔層は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、フッ素含有樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド及びポリエーテルエーテルケトンからなる群より選ばれる1種以上の樹脂を含む、請求項1又は2に記載の酸性ガス分離膜シート。
- 前記親水性樹脂組成物層は、親水性樹脂と、酸性ガスと可逆的に反応する物質と、媒質とを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の酸性ガス分離膜シート。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸性ガス分離膜シートを含む酸性ガス分離膜エレメント。
- 有孔の中心管と、
前記酸性ガス分離膜シートを含むエレメント用積層体とを含み、
前記エレメント用積層体は、前記中心管に巻回される、請求項5に記載の酸性ガス分離膜エレメント。 - 請求項5又は6に記載の酸性ガス分離膜エレメントを少なくとも1基と、
前記酸性ガス分離膜シートに原料ガスを供給するための原料ガス供給口と、
前記酸性ガス分離膜シートを透過しない原料ガスを排出するための非透過ガス排出口と、
前記酸性ガス分離膜シートを透過した酸性ガスを排出するための透過ガス排出口と、を備える、ガス分離膜モジュール。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸性ガス分離膜シートの製造方法であって、
前記親水性樹脂組成物層を形成するための親水性樹脂組成物液を準備する工程と、
前記第1多孔層上に前記親水性樹脂組成物液を塗布して液層を形成する工程と、
前記液層を乾燥して、前記第1多孔層上に塗布層を形成する工程と、
前記塗布層上に前記第2多孔層を積層して積層体を形成する工程と、を含み、
前記親水性樹脂組成物液は、親水性樹脂と媒質とを含む、酸性ガス分離膜シートの製造方法。 - 前記親水性樹脂組成物液は、さらに、酸性ガスと可逆的に反応する物質を含む、請求項8に記載の酸性ガス分離膜シートの製造方法。
- さらに、前記積層体を形成する工程に続いて、前記積層体中の前記塗布層を乾燥する工程を含む、請求項8又は9に記載の酸性ガス分離膜シートの製造方法。
- 前記積層体を形成する工程における環境湿度は、40%RH以上85%RH以下の範囲である、請求項8〜10のいずれか1項に記載の酸性ガス分離膜シートの製造方法。
- さらに、前記液層を形成する工程と前記塗布層を形成する工程との間に、前記液層の異常を確認する工程を含む、請求項8〜11のいずれか1項に記載の酸性ガス分離膜シートの製造方法。
- 前記異常を確認する工程は、
前記液層を撮像する工程と、
前記撮像する工程で得られた画像を用いて、前記液層表面及び前記液層内部の少なくとも一方に含まれる異常を検出する工程と、を含む、請求項12に記載の酸性ガス分離膜シートの製造方法。 - さらに、前記第1多孔層及び第2多孔層の少なくとも一方に、前記異常が検出された前記液層を含む領域を認識可能とするためのマークを付与する工程を含む、請求項13に記載の酸性ガス分離膜シートの製造方法。
- さらに、前記マークを付与する工程で付与された前記マークに基づいて、前記領域を除去する工程を含む、請求項14に記載の酸性ガス分離膜シートの製造方法。
- 酸性ガス分離膜シートを含む酸性ガス分離膜エレメントの製造方法であって、
前記酸性ガス分離膜シートは、請求項15に記載の酸性ガス分離膜シートの製造方法で製造された酸性ガス分離膜シートである、酸性ガス分離膜エレメントの製造方法。 - 酸性ガスを選択的に透過する酸性ガス分離膜シートの製造方法であって、
前記酸性ガス分離膜シートは、
第1多孔層と、親水性樹脂組成物層と、第2多孔層とをこの順に含み、
前記第2多孔層と前記親水性樹脂組成物層との間の第2剥離強度は、前記第1多孔層と前記親水性樹脂組成物層との間の第1剥離強度よりも小さく、
前記第2剥離強度の平均値は、5N/m以上500N/m以下の範囲であり、
前記酸性ガス分離膜シートの製造方法は、
前記親水性樹脂組成物層を形成するための親水性樹脂組成物液を準備する工程と、
前記第1多孔層上に前記親水性樹脂組成物液を塗布して液層を形成する工程と、
前記液層を乾燥して、前記第1多孔層上に塗布層を形成する工程と、
前記塗布層上に前記第2多孔層を積層して積層体を形成する工程と、
前記液層を形成する工程と前記塗布層を形成する工程との間に、前記液層の異常を確認する工程と、を含み、
前記親水性樹脂組成物液は、親水性樹脂と媒質とを含み、
前記異常を確認する工程は、
前記液層を撮像する工程と、
前記撮像する工程で得られた画像を用いて、前記液層表面及び前記液層内部の少なくとも一方に含まれる異常を検出する工程と、を含み、
さらに、前記第1多孔層及び第2多孔層の少なくとも一方に、前記異常が検出された前記液層を含む領域を認識可能とするためのマークを付与する工程を含む、酸性ガス分離膜シートの製造方法。
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