JP6996299B2 - ガス分離膜、ガス分離膜エレメント及びガス分離方法 - Google Patents
ガス分離膜、ガス分離膜エレメント及びガス分離方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6996299B2 JP6996299B2 JP2017567478A JP2017567478A JP6996299B2 JP 6996299 B2 JP6996299 B2 JP 6996299B2 JP 2017567478 A JP2017567478 A JP 2017567478A JP 2017567478 A JP2017567478 A JP 2017567478A JP 6996299 B2 JP6996299 B2 JP 6996299B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas separation
- gas
- separation membrane
- porous support
- crosslinked polyamide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims description 189
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 164
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 251
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 56
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 55
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims description 31
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 28
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 25
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 22
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 21
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 20
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 17
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 claims description 16
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 12
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 claims description 8
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 6
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims description 6
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 description 48
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 description 28
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 24
- 239000010408 film Substances 0.000 description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 21
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-tricarbonyl chloride Chemical class ClC(=O)C1=CC(C(Cl)=O)=CC(C(Cl)=O)=C1 UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 7
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 7
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 6
- 229940018564 m-phenylenediamine Drugs 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000012696 Interfacial polycondensation Methods 0.000 description 5
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- PYVHTIWHNXTVPF-UHFFFAOYSA-N F.F.F.F.C=C Chemical compound F.F.F.F.C=C PYVHTIWHNXTVPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 4
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 4
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 4
- RSJKGSCJYJTIGS-UHFFFAOYSA-N undecane Chemical compound CCCCCCCCCCC RSJKGSCJYJTIGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 238000004922 13C solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 3
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 3
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoroethene Chemical compound FC=C(F)F MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical compound CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012695 Interfacial polymerization Methods 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 2
- KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N Peracetic acid Chemical compound CC(=O)OO KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 2
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N [(2s,3r,4s,5r,6r)-2-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-trinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-3,5-dinitrooxy-6-(nitrooxymethyl)oxan-4-yl] nitrate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O1)O[N+]([O-])=O)CO[N+](=O)[O-])[C@@H]1[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O[C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- JSYBAZQQYCNZJE-UHFFFAOYSA-N benzene-1,2,4-triamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C(N)=C1 JSYBAZQQYCNZJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- VHRGRCVQAFMJIZ-UHFFFAOYSA-N cadaverine Chemical compound NCCCCCN VHRGRCVQAFMJIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 description 2
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 2
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 229920013653 perfluoroalkoxyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920002285 poly(styrene-co-acrylonitrile) Polymers 0.000 description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- KIDHWZJUCRJVML-UHFFFAOYSA-N putrescine Chemical compound NCCCCN KIDHWZJUCRJVML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 125000000467 secondary amino group Chemical group [H]N([*:1])[*:2] 0.000 description 2
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 2
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 description 2
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000000371 solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 2
- XFNJVJPLKCPIBV-UHFFFAOYSA-N trimethylenediamine Chemical compound NCCCN XFNJVJPLKCPIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- MIOPJNTWMNEORI-GMSGAONNSA-N (S)-camphorsulfonic acid Chemical compound C1C[C@@]2(CS(O)(=O)=O)C(=O)C[C@@H]1C2(C)C MIOPJNTWMNEORI-GMSGAONNSA-N 0.000 description 1
- GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 1,2-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC=C1N GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FMMUNDXXVADKHS-UHFFFAOYSA-N 1,3-dimethylpiperazine Chemical compound CC1CN(C)CCN1 FMMUNDXXVADKHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UUMDKGMEHWBZQB-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfanylcyclohexa-3,5-diene-1,3-diamine Chemical compound CSC1(N)CC(N)=CC=C1 UUMDKGMEHWBZQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IFNWESYYDINUHV-UHFFFAOYSA-N 2,6-dimethylpiperazine Chemical compound CC1CNCC(C)N1 IFNWESYYDINUHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOMNTHCQHJPVAZ-UHFFFAOYSA-N 2-methylpiperazine Chemical compound CC1CNCCN1 JOMNTHCQHJPVAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CRMACCRNCSJWTO-UHFFFAOYSA-N 2h-pyridine-1,2-diamine Chemical compound NC1C=CC=CN1N CRMACCRNCSJWTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LXDNKOBFMPHCPF-UHFFFAOYSA-N 2h-pyridine-1,4-diamine Chemical group NN1CC=C(N)C=C1 LXDNKOBFMPHCPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UENRXLSRMCSUSN-UHFFFAOYSA-N 3,5-diaminobenzoic acid Chemical compound NC1=CC(N)=CC(C(O)=O)=C1 UENRXLSRMCSUSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZDBWYUOUYNQZBM-UHFFFAOYSA-N 3-(aminomethyl)aniline Chemical compound NCC1=CC=CC(N)=C1 ZDBWYUOUYNQZBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNIZQCLFRCBEGE-UHFFFAOYSA-N 3-phenylbenzene-1,2-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1C(Cl)=O GNIZQCLFRCBEGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFWYZZPDZZGSLJ-UHFFFAOYSA-N 4-(aminomethyl)aniline Chemical compound NCC1=CC=C(N)C=C1 BFWYZZPDZZGSLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGFYUCRZIWLOIF-UHFFFAOYSA-N 4-dimethylphosphorylbenzene-1,3-diamine Chemical compound NC1=C(C=CC(=C1)N)P(C)(C)=O KGFYUCRZIWLOIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBNDMNBHWSKOHV-UHFFFAOYSA-N 4-methylsulfanylbenzene-1,3-diamine Chemical compound CSC1=CC=C(N)C=C1N SBNDMNBHWSKOHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJQSEUYLFLQZQY-UHFFFAOYSA-N 4-methylsulfonylbenzene-1,3-diamine Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC=C(N)C=C1N SJQSEUYLFLQZQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JUWITJLWSQNJKK-UHFFFAOYSA-N 4-nitrosobenzene-1,3-diamine Chemical compound NC1=CC=C(N=O)C(N)=C1 JUWITJLWSQNJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MRJKFQHUTRGEHP-UHFFFAOYSA-N 5-dimethylphosphanylbenzene-1,3-diamine Chemical compound NC1=CC(=CC(=C1)P(C)C)N MRJKFQHUTRGEHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MGZCIUJYLFNNJM-UHFFFAOYSA-N 5-dimethylphosphorylbenzene-1,3-diamine Chemical compound CP(C1=CC(=CC(=C1)N)N)(C)=O MGZCIUJYLFNNJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KVTFOWBVFGINPR-UHFFFAOYSA-N 5-methylsulfonylbenzene-1,3-diamine Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC(N)=CC(N)=C1 KVTFOWBVFGINPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RGHUTWAZADEUEM-UHFFFAOYSA-N 5-nitrosobenzene-1,3-diamine Chemical compound NC1=CC(N)=CC(N=O)=C1 RGHUTWAZADEUEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004953 Aliphatic polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N Isooctane Chemical compound CC(C)CC(C)(C)C NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCNGKCUCMZRDNI-UHFFFAOYSA-N N-(2,4-diaminophenyl)hydroxylamine Chemical compound ONC1=C(C=C(C=C1)N)N JCNGKCUCMZRDNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VKFBRTZWQOUOSP-UHFFFAOYSA-N N-(3,5-diaminophenyl)hydroxylamine Chemical compound ONC=1C=C(C=C(C=1)N)N VKFBRTZWQOUOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012425 OXONE® Substances 0.000 description 1
- YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N Phosgene Chemical group ClC(Cl)=O YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000005700 Putrescine Substances 0.000 description 1
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- GKXVJHDEWHKBFH-UHFFFAOYSA-N [2-(aminomethyl)phenyl]methanamine Chemical compound NCC1=CC=CC=C1CN GKXVJHDEWHKBFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDLQZKYLHJJBHD-UHFFFAOYSA-N [3-(aminomethyl)phenyl]methanamine Chemical compound NCC1=CC=CC(CN)=C1 FDLQZKYLHJJBHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISKQADXMHQSTHK-UHFFFAOYSA-N [4-(aminomethyl)phenyl]methanamine Chemical compound NCC1=CC=C(CN)C=C1 ISKQADXMHQSTHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010933 acylation Effects 0.000 description 1
- 238000005917 acylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 229920003231 aliphatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- RPHKINMPYFJSCF-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-triamine Chemical compound NC1=CC(N)=CC(N)=C1 RPHKINMPYFJSCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(C(Cl)=O)=C1 FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920003174 cellulose-based polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005384 cross polarization magic-angle spinning Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N dimethyl-hexane Natural products CCCCCC(C)C JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012971 dimethylpiperazine Substances 0.000 description 1
- LNGNZSMIUVQZOX-UHFFFAOYSA-L disodium;dioxido(sulfanylidene)-$l^{4}-sulfane Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=S LNGNZSMIUVQZOX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- WUQGUKHJXFDUQF-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1,2-dicarbonyl chloride Chemical compound C1=CC=CC2=C(C(Cl)=O)C(C(=O)Cl)=CC=C21 WUQGUKHJXFDUQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 125000003431 oxalo group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- OKBMCNHOEMXPTM-UHFFFAOYSA-M potassium peroxymonosulfate Chemical compound [K+].OOS([O-])(=O)=O OKBMCNHOEMXPTM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZZYXNRREDYWPLN-UHFFFAOYSA-N pyridine-2,3-diamine Chemical group NC1=CC=CN=C1N ZZYXNRREDYWPLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013558 reference substance Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229940079827 sodium hydrogen sulfite Drugs 0.000 description 1
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 1
- 229960001922 sodium perborate Drugs 0.000 description 1
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 1
- YKLJGMBLPUQQOI-UHFFFAOYSA-M sodium;oxidooxy(oxo)borane Chemical compound [Na+].[O-]OB=O YKLJGMBLPUQQOI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N terephthaloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000004809 thin layer chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
- B01D63/107—Specific properties of the central tube or the permeate channel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
- B01D69/107—Organic support material
- B01D69/1071—Woven, non-woven or net mesh
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1213—Laminated layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1214—Chemically bonded layers, e.g. cross-linking
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/16—Hydrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/18—Noble gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Polyamides (AREA)
Description
非特許文献1には、界面重縮合反応により架橋性芳香族ポリアミドを形成することで、極めて薄い機能層が形成されるため、高いガス透過度が得られる技術が開示されている。
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、水素やヘリウム等の軽ガスの透過性と分離選択性を両立させるガス分離膜、ガス分離膜エレメント及びそれらを用いたガス分離方法を提供することを目的とする。
[2]前記架橋ポリアミドの末端アミノ基の数A、末端カルボキシ基の数B、アミド基の数Cが、0.48≦(A+B)/Cを満たす、[1]に記載のガス分離膜。
[3]前記架橋ポリアミドの末端カルボキシ基の数B、アミド基の数Cが、B/C≦0.35を満たす、[1]または[2]に記載のガス分離膜。
[4]前記架橋ポリアミドの末端カルボキシ基の数B、アミド基の数Cが、0.22≦B/Cを満たす、[1]~[3]のいずれか1つに記載のガス分離膜。
[5]前記架橋ポリアミドが架橋芳香族ポリアミドである、[1]~[4]のいずれか1つに記載のガス分離膜。
[6]前記架橋ポリアミドがニトロ基を有する、[1]~[5]のいずれか1つに記載のガス分離膜。
[7]透過ガスを集積する中心管と、前記中心管の周りにスパイラル状に巻囲された、[1]~[6]のいずれか1つに記載のガス分離膜と、を備えるガス分離膜エレメント。
[8][1]~[6]のいずれか1つに記載のガス分離膜を用いたガス分離方法であって、以下の工程
(1)前記ガス分離膜の一方の面に二酸化炭素を含む混合ガスを供給する工程
(2)(1)工程の後、前記ガス分離膜の他方の面から前記混合ガスよりも二酸化炭素濃度の低いガスを得る工程
を含むガス分離方法。
[9]前記混合ガスが水素及びヘリウムの少なくとも一方を含有する、[8]に記載のガス分離方法。
ガス分離膜は、支持膜と、支持膜上に設けられ、多官能性アミンと多官能性酸ハロゲン化物との重縮合により得られる架橋ポリアミドを含有する分離機能層とを備える。
支持膜は、基材及び多孔性支持層を備えることができる。ただし、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、支持膜は、基材を備えず、多孔性支持層のみで構成されていてもよい。
基材としては、ポリエステル系重合体、ポリアミド系重合体、ポリオレフィン系重合体、あるいはこれらの混合物や共重合体等が挙げられる。中でも、機械的、熱的に安定性の高いポリエステル系重合体の布帛が特に好ましい。布帛の形態としては、長繊維不織布や短繊維不織布、さらには織編物を好ましく用いることができる。ここで、長繊維不織布とは、平均繊維長300mm以上、かつ平均繊維径3~30μmの不織布のことを指す。
多孔性支持層は、実質的にガスの分離性能を有さず、実質的にガスの分離性能を有する分離機能層に強度を与えるためのものである。多孔性支持層の孔径及び孔の分布は特に限定されないが、例えば、孔径は、多孔性支持層全体で均一であるか、あるいは多孔性支持層において分離機能層と接する側の表面からもう一方の面にかけて徐々に大きくなっていてもよい。また、分離機能層と接する側の表面における孔径は、0.1nm以上100nm以下が好ましい。
分離機能層は、多官能性アミンと多官能性酸ハロゲン化物との重縮合反応で得られた架橋ポリアミドを主成分とする薄膜を有する。言い換えると、分離機能層は、架橋ポリアミドを主成分として含有する。具体的には、分離機能層において、架橋ポリアミドが占める割合は50重量%以上、70重量%以上または90重量%以上であり、分離機能層は、架橋ポリアミドのみで構成されていてもよい。分離機能層が架橋ポリアミドを50重量%以上含むことにより、高性能な膜性能を発現しやすい。この架橋ポリアミドは、全芳香族ポリアミド(架橋芳香族ポリアミド)でも、全脂肪族ポリアミドでも、芳香族部分と脂肪族部分を併せ持っていてもよいが、より高い性能を発現するためには、全芳香族ポリアミド(架橋芳香族ポリアミド)であることが好ましい。
中でも、入手の容易性や取り扱いのしやすさの観点から、トリメシン酸クロリドがより好ましい。これらの多官能性酸ハロゲン化物は、単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
ここで、多官能性アミン及び多官能性酸ハロゲン化物の少なくとも一方が3官能以上の化合物を含んでいることが好ましい。
次に、上記ガス分離膜の製造方法について説明する。
(2-1)支持膜の形成
基材と多孔性支持層との積層体を支持膜と称する。支持膜の形成方法は、多孔性支持層の構成成分である高分子をその高分子の良溶媒に溶解させることで、ポリマー溶液を調製する工程、基材にポリマー溶液を塗布する工程、及びポリマー溶液を凝固浴に浸漬させてポリマーを湿式凝固させる工程を含む。
次にガス分離膜を構成する分離機能層の形成工程を説明する。分離機能層の形成工程は、
(a)多官能性アミンを含有する水溶液を多孔性支持層上に接触させる工程と、
(b)多官能性アミンを含有する水溶液を接触させた多孔性支持層に多官能性酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒溶液を接触させる工程、を有する。
このように反応を良好に行うことで架橋ポリアミドの分子量が大きくなり、(A+B)/Cを低減して分離選択性を向上させることができる。
水溶性の酸化剤の濃度は0.1重量%~10重量%が好ましく、より好ましくは0.5~3重量%である。
水溶性の酸化剤を含む水溶液のpHは酸化剤の酸化力を十分発揮できる範囲であれば特に限定されないが、1.5~7.0の範囲であることが好ましい。
水溶性の酸化剤を含む水溶液と架橋ポリアミドの接触後は酸化反応を停止させるため、架橋ポリアミドを還元剤と接触させる。ここで還元剤とは、使用する酸化剤と酸化還元反応を起こすものであれば特に限定されないが、入手、取り扱いの容易さから亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウムのいずれかを用いるのが好ましい。また、それらは0.01~1重量%水溶液として用いるのが好ましい。
還元剤と架橋ポリアミドの接触後は、架橋ポリアミド複合膜に残存する還元剤を洗い流すために水でリンスすることが好ましい。
(3-1)概要
本発明のガス分離膜エレメントは、透過ガスを集積する中心管と、前記中心管の周りにスパイラル状に巻囲された上述した本発明のガス分離膜と、を備える。
集ガス管2は、透過ガスを集積する中心管の一例である。集ガス管2は、その中を透過ガスが流れるように構成されていればよく、材質、形状、大きさ等は特に限定されないが、材質としては耐圧性や耐熱性の観点からSUS(Stainless Used Steel)、アルミニウム、銅、真鍮、チタン等の金属製のものが好適に用いられる。形状としては、例えば、複数の孔が設けられた側面を有する円筒状の部材が用いられる。
ガス分離膜3は、集ガス管2の周りに、複数枚のガス分離膜3が巻回されている。ガス分離膜3は、その供給側の面が供給側流路材4と対向し、その透過側の面が透過側流路材6と対向するように配置される。
なお、重ねられたガス分離膜3は、同じ構成を備えてもよいし、異なる構成を備えてもよい。
ガス分離膜エレメント1は透過側流路材6を有していても有していなくてもよいが、有している方が好ましい。有している場合は図1に示すように、封筒状膜5の内側、つまり向かい合うガス分離膜3の透過側の面の間に透過側流路材6を備える。
ガス分離膜エレメント1は供給側流路材4を有していても有していなくてもよいが、有している方が望ましい。有している場合は図1に示すように、向かい合うガス分離膜3の供給側の面の間に、供給側流路材4を備える。
供給側流路材4の高さ(厚み)は、各性能のバランスや運転コストを考慮すると0.5mmを超えて2.0mm以下が好ましく、0.6mm以上1.0mm以下がさらに好ましい。
また、ガス分離膜エレメント1は、上述した構成に加えて、さらに以下の構成を備える。
すなわち、ガス分離膜エレメント1は、その両端(すなわち第1端及び第2端)に供給ガス9を通過させることができる複数の孔を有する孔付端板7を備える。また、ガス分離膜エレメント1において、巻囲されたガス分離膜3(以下、「巻囲体」と称する。)の外周面には、外装体8が巻囲されている。
本発明のガス分離膜は、二酸化炭素を除去するガス分離方法に利用することができる。つまり、本発明におけるガス分離方法は、
(1)ガス分離膜の一方の面に二酸化炭素を含む混合ガスを供給する工程、及び
(2)(1)工程の後、ガス分離膜の他方の面から前記混合ガスよりも二酸化炭素濃度の低いガスを得る工程を含む。
実施例及び比較例で得られたそれぞれのガス分離膜のガス透過度は、図2に示す装置を用いてJIS K 7126-2Bに則って測定を行った。
実施例及び比較例で得られたそれぞれのガス分離膜5m2から基材を手で物理的に剥離させ、多孔性支持層と分離機能層を回収した。回収した多孔性支持層と分離機能層を25℃で24時間静置することで乾燥させた後、ジクロロメタンの入ったビーカー内に少量ずつ加えて撹拌し、多孔性支持層を構成するポリマーを溶解させた。ビーカー内の不溶物を濾紙で回収した。この不溶物をジクロロメタンの入ったビーカー内に入れ撹拌し、ビーカー内の不溶物を回収した。
試料回転数:10.5kHz
パルス繰り返し時間:100s
得られたスペクトルから、各官能基が結合している炭素原子由来のピークごとにピーク分割を行い、分割されたピークの面積から(A+B)/C(Aは分離機能層中の架橋ポリアミドの末端アミノ基の数、Bは末端カルボキシ基の数、Cはアミド基の数)及びB/Cを求めた。結果を表1に示す。
ポリエステル不織布(通気量2.0cc/cm2/sec)上にポリスルホン(PSf)の16.0重量%DMF溶液を25℃の条件下で200μmの厚みでキャストし、ただちに純水中に浸漬して5分間放置することによって多孔性支持膜を作製した。
TMCの溶媒をデカンとした以外は比較例1と同様の操作を行ってガス分離膜を得た。
比較例1で得られた多孔性支持膜を、m-フェニレンジアミン2重量%、ラウリル硫酸ナトリウム0.15重量%の濃度で含有する水溶液に2分間浸漬した。その後、該多孔性支持膜を垂直方向にゆっくりと引き上げ、エアーノズルから窒素を吹き付け多孔性支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。
比較例1で得られた多孔性支持膜を、m-フェニレンジアミン3.0重量%、ラウリル硫酸ナトリウム0.15重量%、トリエチルアミン3.0重量%、カンファースルホン酸6.0重量%を含有した水溶液に2分間浸漬した。その後、該多孔性支持膜を垂直方向にゆっくりと引き上げ、エアーノズルから窒素を吹き付け、多孔性支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。
比較例1で得られた多孔性支持膜を、6重量%のm-フェニレンジアミン水溶液に2分間浸漬した。その後、該支持膜を垂直方向にゆっくりと引き上げ、エアーノズルから窒素を吹き付け多孔性支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。
TMCの溶媒をデカンとした以外は実施例1と同様の操作を行ってガス分離膜を得た。
比較例1で得られた多孔性支持膜を、6重量%のm-フェニレンジアミン水溶液に2分間浸漬した。その後、該支持膜を垂直方向にゆっくりと引き上げ、エアーノズルから窒素を吹き付け多孔性支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。
120℃のオーブンで30分間乾燥する工程の前に、pH2.2、1重量%のペルオキソ1硫酸カリウムを含む水溶液に25℃で30分間浸漬した以外は実施例1と同様の操作を行ってガス分離膜を得た。
120℃のオーブンで30分間乾燥する工程の前に、pH2.2、1重量%のペルオキソ1硫酸カリウムを含む水溶液に60℃で2分間浸漬した以外は実施例3と同様の操作を行ってガス分離膜を得た。
これらの実施例に示されるガス分離膜を用いてガス分離モジュールを作製することにより、高い軽ガス/CO2選択性を発現させることができる。
2:集ガス管
3:ガス分離膜
4:供給側流路材
5:封筒状膜
6:透過側流路材
7:孔付端板
8:外装体
9:供給ガス
10:濃縮ガス
11:透過ガス
20:原料ガスボンベ
21:スイープガスボンベ
22:マスフローコントローラー
23:ガス分離膜を装着した透過セル
24:バルブ
25:ガスクロマトグラフィー
26:石鹸膜流量計
Claims (9)
- 支持膜と、
前記支持膜上に設けられ、多官能性アミンと多官能性酸ハロゲン化物との重縮合により得られる架橋ポリアミドを含有する分離機能層と、を備え、
前記架橋ポリアミドの末端アミノ基の数A、末端カルボキシ基の数B、アミド基の数Cが、(A+B)/C≦0.66及び0.22≦B/Cを満たすガス分離膜。 - 支持膜と、
前記支持膜上に設けられ、多官能性アミンと多官能性酸ハロゲン化物との重縮合により得られる架橋ポリアミドを含有する分離機能層と、を備え、
前記架橋ポリアミドの末端アミノ基の数A、末端カルボキシ基の数B、アミド基の数Cが、0.48≦(A+B)/C≦0.66を満たすガス分離膜。 - 前記架橋ポリアミドの末端カルボキシ基の数B、アミド基の数Cが、B/C≦0.35を満たす、請求項1または2に記載のガス分離膜。
- 前記架橋ポリアミドの末端カルボキシ基の数B、アミド基の数Cが、0.22≦B/Cを満たす、請求項2に記載のガス分離膜。
- 前記架橋ポリアミドが架橋芳香族ポリアミドである、請求項1~4のいずれか1項に記載のガス分離膜。
- 前記架橋ポリアミドがニトロ基を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載のガス分離膜。
- 透過ガスを集積する中心管と、
前記中心管の周りにスパイラル状に巻囲された、請求項1~6のいずれか1項に記載のガス分離膜と、を備えるガス分離膜エレメント。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載のガス分離膜を用いたガス分離方法であって、
以下の工程
(1)前記ガス分離膜の一方の面に二酸化炭素を含む混合ガスを供給する工程
(2)(1)工程の後、前記ガス分離膜の他方の面から前記混合ガスよりも二酸化炭素濃度の低いガスを得る工程
を含むガス分離方法。 - 前記混合ガスが水素及びヘリウムの少なくとも一方を含有する、請求項8に記載のガス分離方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016211464 | 2016-10-28 | ||
JP2016211464 | 2016-10-28 | ||
PCT/JP2017/038962 WO2018079729A1 (ja) | 2016-10-28 | 2017-10-27 | ガス分離膜、ガス分離膜エレメント及びガス分離方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018079729A1 JPWO2018079729A1 (ja) | 2019-09-19 |
JP6996299B2 true JP6996299B2 (ja) | 2022-01-17 |
Family
ID=62025146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017567478A Active JP6996299B2 (ja) | 2016-10-28 | 2017-10-27 | ガス分離膜、ガス分離膜エレメント及びガス分離方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11000800B2 (ja) |
EP (1) | EP3533516A4 (ja) |
JP (1) | JP6996299B2 (ja) |
KR (1) | KR102408068B1 (ja) |
CN (1) | CN109906113B (ja) |
CA (1) | CA3041848A1 (ja) |
WO (1) | WO2018079729A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102342446B1 (ko) * | 2018-10-18 | 2021-12-22 | 주식회사 엘지화학 | 분리막 엘리먼트의 결함 검출 방법 및 분리막 엘리먼트 결함 검출 장치 |
EP3895788A4 (en) * | 2018-12-11 | 2022-11-23 | Toray Industries, Inc. | ENERGY GENERATION SYSTEM |
WO2020122151A1 (ja) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | 東レ株式会社 | 発電システム |
US20220029177A1 (en) * | 2018-12-11 | 2022-01-27 | Toray Industries, Inc. | Power generation system |
JPWO2021039039A1 (ja) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | ||
CN114845797B (zh) * | 2019-12-23 | 2024-03-12 | 东丽株式会社 | 气体分离膜、气体分离膜元件及气体制造方法 |
DE202022000423U1 (de) * | 2022-02-21 | 2022-03-14 | Evonik Operations GmbH | Hochtemperatur-Spiralwickelmodul aus metallischen Komponenten |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013180218A1 (ja) | 2012-05-30 | 2013-12-05 | 東レ株式会社 | 二酸化炭素分離膜 |
US20140083925A1 (en) | 2012-05-17 | 2014-03-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Multi-layer Separation Membrane Formed by Molecular Layer-by-Layer Deposition of Highly Cross-linked Polyamide Films |
WO2016002821A1 (ja) | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 東レ株式会社 | 複合半透膜 |
WO2016104781A1 (ja) | 2014-12-26 | 2016-06-30 | 東レ株式会社 | 複合半透膜 |
WO2016136966A1 (ja) | 2015-02-27 | 2016-09-01 | 東レ株式会社 | 複合半透膜 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61101541A (ja) * | 1984-10-24 | 1986-05-20 | イー・アイ・デユポン・デ・ニモアス・アンド・カンパニー | 気体分離膜及びその製造方法 |
EP0179474A3 (en) * | 1984-10-24 | 1988-07-13 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Gas separation membrane and process for preparing it |
JPS6297624A (ja) * | 1985-10-24 | 1987-05-07 | イ−・アイ・デユポン・デ・ニモアス・アンド・カンパニ− | ガス分離法及びその膜 |
US4781733A (en) * | 1986-07-23 | 1988-11-01 | Bend Research, Inc. | Semipermeable thin-film membranes comprising siloxane, alkoxysilyl and aryloxysilyl oligomers and copolymers |
US5049167A (en) * | 1989-12-13 | 1991-09-17 | Membrane Technology & Research, Inc. | Multilayer interfacial composite membrane |
JP4318237B2 (ja) * | 1998-04-10 | 2009-08-19 | 東レ株式会社 | 複合半透膜の製造方法 |
JP3878188B2 (ja) * | 2004-05-24 | 2007-02-07 | 財団法人地球環境産業技術研究機構 | ガス分離膜 |
JP5689765B2 (ja) | 2011-07-29 | 2015-03-25 | 富士フイルム株式会社 | 二酸化炭素分離部材、その製造方法及び二酸化炭素分離モジュール |
AU2012312423A1 (en) * | 2011-09-21 | 2014-04-03 | Dow Global Technologies Llc | Azide crosslinked and physically crosslinked polymers for membrane separation |
EP2868366A4 (en) * | 2012-06-27 | 2016-03-30 | Toray Industries | SEMI-PERMEABLE COMPOSITE MEMBRANE |
US10427109B2 (en) * | 2013-02-28 | 2019-10-01 | Toray Industries, Inc. | Composite semipermeable membrane and production thereof |
KR101519026B1 (ko) * | 2014-02-17 | 2015-05-12 | 한국과학기술연구원 | 유기단량체 간의 가교를 이용한 다층박막기반의 정삼투계 분리막 및 그 제조방법 |
US20170120201A1 (en) | 2014-06-30 | 2017-05-04 | Toray Industries, Inc. | Composite semipermeable membrane |
CN105148751B (zh) * | 2015-06-15 | 2017-11-07 | 天津工业大学 | 一种复合膜及其制备方法 |
-
2017
- 2017-10-27 JP JP2017567478A patent/JP6996299B2/ja active Active
- 2017-10-27 KR KR1020197011783A patent/KR102408068B1/ko active IP Right Grant
- 2017-10-27 US US16/345,498 patent/US11000800B2/en active Active
- 2017-10-27 WO PCT/JP2017/038962 patent/WO2018079729A1/ja active Application Filing
- 2017-10-27 CN CN201780066022.XA patent/CN109906113B/zh active Active
- 2017-10-27 EP EP17864530.5A patent/EP3533516A4/en not_active Withdrawn
- 2017-10-27 CA CA3041848A patent/CA3041848A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140083925A1 (en) | 2012-05-17 | 2014-03-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Multi-layer Separation Membrane Formed by Molecular Layer-by-Layer Deposition of Highly Cross-linked Polyamide Films |
WO2013180218A1 (ja) | 2012-05-30 | 2013-12-05 | 東レ株式会社 | 二酸化炭素分離膜 |
WO2016002821A1 (ja) | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 東レ株式会社 | 複合半透膜 |
WO2016104781A1 (ja) | 2014-12-26 | 2016-06-30 | 東レ株式会社 | 複合半透膜 |
WO2016136966A1 (ja) | 2015-02-27 | 2016-09-01 | 東レ株式会社 | 複合半透膜 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3533516A1 (en) | 2019-09-04 |
US11000800B2 (en) | 2021-05-11 |
CA3041848A1 (en) | 2018-05-03 |
CN109906113A (zh) | 2019-06-18 |
JPWO2018079729A1 (ja) | 2019-09-19 |
CN109906113B (zh) | 2021-08-31 |
EP3533516A4 (en) | 2020-06-03 |
US20190275461A1 (en) | 2019-09-12 |
KR102408068B1 (ko) | 2022-06-14 |
WO2018079729A1 (ja) | 2018-05-03 |
KR20190069449A (ko) | 2019-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6996299B2 (ja) | ガス分離膜、ガス分離膜エレメント及びガス分離方法 | |
KR102289642B1 (ko) | 복합 반투막 | |
JP6544245B2 (ja) | 複合半透膜 | |
WO2018221684A1 (ja) | ガス分離膜、ガス分離膜エレメント、ガス分離装置及びガス分離方法 | |
CN111491720B (zh) | 气体分离膜、气体分离膜元件及气体分离方法 | |
CN108430612B (zh) | 复合半透膜 | |
KR20120077997A (ko) | 폴리아마이드계 역삼투 분리막의 제조방법 및 그에 의해 제조된 폴리아마이드계 역삼투 분리막 | |
JPWO2020137066A1 (ja) | 複合半透膜 | |
JP2021069989A (ja) | 複合半透膜 | |
JP2022054573A (ja) | ガス分離用複合分離膜、ガス分離用複合分離膜エレメント及びガス製造方法 | |
WO2021085599A1 (ja) | 複合半透膜 | |
JP2021186763A (ja) | ガス分離膜、ガス分離膜エレメント及びガス製造方法 | |
JP2021186762A (ja) | ガス分離膜、ガス分離膜エレメント及びガス製造方法 | |
WO2023277033A1 (ja) | 正浸透膜及びその製造方法 | |
JP3588886B2 (ja) | 複合逆浸透膜の製造方法及びその装置 | |
JP3536501B2 (ja) | 複合半透膜の製造方法及びその装置 | |
JP2020138138A (ja) | 複合半透膜 | |
WO2022138975A1 (ja) | 複合半透膜 | |
JP2023144363A (ja) | ガス分離膜、ガス分離膜モジュール、及びガス製造方法 | |
JP2023018784A (ja) | ガス分離用複合分離膜、ガス分離用複合分離膜エレメント及びガス製造方法 | |
JP2021069988A (ja) | 複合半透膜および複合半透膜を用いた濾過方法 | |
JP2021186749A (ja) | 複合半透膜および複合半透膜の製造方法 | |
JPWO2020122152A1 (ja) | 発電システム | |
JP2014064989A (ja) | 複合半透膜 | |
JP2021023842A (ja) | 複合半透膜 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200821 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210706 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210820 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211116 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211129 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6996299 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |