JP7264722B2

JP7264722B2 - 組成物、ガス分離膜及びその製造方法、並びにガス分離装置

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Publication number: JP7264722B2
Application number: JP2019100351A
Authority: JP
Inventors: 健祐川良; 史哲松岡; 亜由美青木
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2039-05-29
Also published as: WO2020241565A1; JP2020193288A

Description

本発明は、組成物に関し、この組成物を用いたガス分離膜及びその製造方法、並びに、このガス分離膜を備えたガス分離装置に関する。

高分子化合物を用いた高分子膜は、液体、気体、固体及び少なくともそれらの２つを含む混合物等の流体に含まれる特定の成分の選択的な分離に用いられることが知られている。例えば、特許文献１及び２には、ガス混合物からＣＯ_２ガスを分離するための分離膜を形成するために、ポリマーを含む組成物を用いることが記載されている。

特表２００１－５１９７１１号公報特開２０１０－２０２８７２号公報

ガス分離装置に設けられたガス分離膜を用いて、水素製造等の大規模プラントで合成される合成ガスや、天然ガス、排ガス等からガス分離を行う際、これらのガスには多量の水分が含まれる場合が多く、高湿度条件下では高いガス透過性能が必要となる。一方で、ガス分離装置の上流におけるプロセスや、プラント内に活用されているユーティリティの制約が要因で、低湿度の原料ガスやスイープガスがガス分離装置に供給されたり、当該ガス分離装置に供給される原料ガスがその構造上、当該ガス分離装置内を流通する過程で局所的に低湿度となることがある。そのため、ガス分離装置内に備わるガス分離膜には、流通するガスが低湿度であっても高いガス透過性能を有し、長期間の低湿度運転にも耐え得る高い耐久性が要求される。

本発明は、高いガス透過性能を有するとともに耐久性にも優れるガス分離膜を提供するための組成物、ガス分離膜及びその製造方法、並びにガス分離装置を提供する。

本発明は、以下の組成物、ガス分離膜、ガス分離装置、及びガス分離膜の製造方法を提供する。
〔１〕親水性樹脂、窒素原子を含む塩基性重合体、アミノ酸、及びアルカリ金属化合物を含有する組成物であって、
前記アルカリ金属化合物に含まれるアルカリ金属元素は、ルビジウム及びセシウムのうちの少なくとも一方を含み、
前記塩基性重合体の総量に含まれる窒素原子数（ＮＢ）［ｍｏｌ］と前記アミノ酸の総量に含まれる窒素原子数（ＮＣ）［ｍｏｌ］との比（ＮＣ／ＮＢ）は、０．１以上２以下の範囲内である、組成物。
〔２〕前記親水性樹脂は、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール－ポリ（メタ）アクリル酸共重合体、ポリビニルアルコールのアルキルアルデヒド変性体、主鎖末端に水酸基を有するポリエチレンオキシド、主鎖末端に水酸基を有するポリプロピレンオキシド、主鎖末端に水酸基を有するポリエチレンオキシド－ポリプロピレンオキシド共重合体、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルピロリドン、及びポリヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートからなる群より選択される少なくとも１種である、〔１〕に記載の組成物。
〔３〕前記塩基性重合体は、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリアミジン、ポリイミダゾリン、ジシアンジアミド系縮合物、ポリジアリルアミン、ポリ（ビニルアミン－コ－ビニルアルコール）、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンのエチレンオキシド付加体、及びポリエチレンイミンのプロピレンオキシド付加体からなる群より選択される少なくとも１種である、〔１〕又は〔２〕に記載の組成物。
〔４〕前記アミノ酸は、グリシン、３－（メチルアミノ）プロピオン酸、Ｎ－（２－アミノエチル）グリシン、Ｎ－（３－アミノプロピル）グリシン、Ｎ－（４－シアノフェニル）グリシン、ジメチルグリシン、馬尿酸、４－アミノ馬尿酸、Ｎ－（４－ヒドロキシフェニル）グリシン、ヒダントイン酸、サルコシン、イミノ二酢酸、イミノジプロピオン酸、Ｎ－イソバレリルグリシン、フェナセツル酸、Ｎ－チグロイルグリシン、アセツル酸、アラニルグリシルグリシン、ベンゾイルグリシルグリシン、エチレンジアミン二酢酸、エチレンジアミン二プロピオン酸、２－アリルグリシン、Ｎ－β－アラニルグリシン、Ｎ－アセチル－β－アラニン、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リシン、２，３－ジアミノプロピオン酸、メチオニン、フェニルアラニン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン、バリン、オルニチン、シトルリン、シスチン、プロリン、ピペコリン酸、及びこれらの化合物の異性体からなる群より選択される少なくとも１種である、〔１〕～〔３〕のいずれかに記載の組成物。
〔５〕ガス分離膜用組成物である、〔１〕～〔４〕のいずれかに記載の組成物。
〔６〕特定のガス成分を選択的に透過するガス分離膜であって、
〔１〕～〔５〕のいずれかに記載の組成物を含むガス分離機能層と、第１多孔層とを含む、ガス分離膜。
〔７〕前記ガス分離機能層の前記第１多孔層とは反対側に第２多孔層を含む、〔６〕に記載のガス分離膜。
〔８〕前記特定のガス成分は、酸性ガスである、〔６〕又は〔７〕に記載のガス分離膜。
〔９〕〔６〕～〔８〕のいずれかに記載のガス分離膜を備えるガス分離装置。
〔１０〕前記ガス分離膜によって互いに隔てられた供給側空間及び透過側空間と、
少なくとも前記特定のガス成分を含む原料ガスを、前記供給側空間に供給するための供給側入口と、
前記ガス分離膜を透過しなかった原料ガスを前記供給側空間から排出するための非透過側出口と、
前記ガス分離膜を透過した前記特定のガス成分を含む透過ガスを前記透過側空間から排出するための透過側出口と、
前記透過側出口の下流側に設けられた前記透過ガスを減圧するための減圧部と、
を備える、〔９〕に記載のガス分離装置。
〔１１〕さらに、前記ガス分離機能層に対して不活性なスイープガスを前記透過側空間に供給するための透過側供給口と、
前記ガス分離膜を透過した前記特定のガス成分を含む透過ガス及び前記スイープガスを前記透過側空間から排出するための透過側出口と、
前記透過側供給口の上流側に設けられた前記スイープガスを供給するためのスイープガス供給部と、
を備える、〔１０〕に記載のガス分離装置。
〔１２〕前記ガス分離膜によって互いに隔てられた供給側空間及び透過側空間と、
少なくとも前記特定のガス成分を含む原料ガスを、前記供給側空間に供給するための供給側入口と、
前記ガス分離膜を透過しなかった原料ガスを前記供給側空間から排出するための非透過側出口と、
前記ガス分離機能層に対して不活性なスイープガスを前記透過側空間に供給するための透過側供給口と、
前記ガス分離膜を透過した前記特定のガス成分を含む透過ガス及び前記スイープガスを前記透過側空間から排出するための透過側出口と、
前記透過側供給口の上流側に設けられた前記スイープガスを供給するためのスイープガス供給部と、
を備える、〔９〕に記載のガス分離装置。
〔１３〕特定のガス成分を選択的に透過するガス分離膜の製造方法であって、
〔１〕～〔５〕のいずれかに記載の組成物を含む塗布液を準備する工程と、
第１多孔層上に前記塗布液を塗布する工程と、を含む、ガス分離膜の製造方法。

本発明によれば、高いガス透過性能を有するとともに耐久性にも優れるガス分離膜を形成するための組成物を提供することができる。

（ａ）及び（ｂ）は、本発明のガス分離膜を用いたガス分離膜エレメントの一例を示す、一部展開部分を設けた概略の斜視図である。本発明のガス分離装置の一例を示す概略図である。本発明のガス分離装置の他の一例を示す概略図である。実施例で用いたガス分離装置の概略図である。

（組成物）
本実施形態の組成物は、親水性樹脂（以下、「親水性樹脂（Ａ）」ということがある。）、窒素原子を含む塩基性重合体（以下、「塩基性重合体（Ｂ）」ということがある。）、アミノ酸（以下、「アミノ酸（Ｃ）」ということがある。）、アルカリ金属化合物（以下、「アルカリ金属化合物（Ｄ）」ということがある。）を含む。アルカリ金属化合物（Ｄ）に含まれるアルカリ金属元素は、ルビジウム及びセシウムのうちの少なくとも一方を含み、塩基性重合体（Ｂ）の総量に含まれる窒素原子数（ＮＢ）［ｍｏｌ］とアミノ酸（Ｃ）の総量に含まれる窒素原子数（ＮＣ）［ｍｏｌ］との比（ＮＣ／ＮＢ）は、０．１以上２以下の範囲内である。

上記した組成物は、例えば、後述するガス分離膜を形成するために用いることができる。組成物中のアルカリ金属化合物（Ｄ）に含まれるアルカリ金属元素が、上記のようにルビジウム及びセシウムのうちの少なくとも一方を含むことにより、上記組成物を用いて形成されたガス分離膜を備えるガス分離装置は良好な分離性能を有することができる。

塩基性重合体（Ｂ）の総量に含まれる窒素原子数（ＮＢ）とアミノ酸（Ｃ）の総量に含まれる窒素原子数（ＮＣ）との比（ＮＣ／ＮＢ）は、０．１以上２以下の範囲内である。比（ＮＣ／ＮＢ）は、０．２以上であることが好ましく、０．３以上であることがより好ましく、０．５以上であってもよく、また、１．８以下であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましく、１．２以下であることがさらに好ましく、０．８以下であることが特に好ましい。窒素原子数（ＮＢ）及び窒素原子数（ＮＣ）の算出方法については後述する。

比（ＮＣ／ＮＢ）が上記範囲内であることにより、上記組成物を用いて形成されたガス分離膜を備えるガス分離装置は良好な分離性能を有することができる。また、ガス分離膜を有するガス分離装置を用いてガス分離を行う場合、低湿度の原料ガスやスイープガスが用いられたり、ガス分離装置内を流通するガスが局所的に低湿度となることがある。このような低湿度のガス（以下、「低湿度ガス」ということがある。）が流通する条件下でガス分離装置の運転を行った場合にも、比（ＮＣ／ＮＢ）が上記範囲内であることにより、優れた耐久性を発揮することができる。一方、比（ＮＣ／ＮＢ）が上記範囲を超えると、低湿度ガスが流通する条件下でガス分離装置の運転を行った場合の耐久性が低下する傾向にあり、比（ＮＣ／ＮＢ）が上記範囲よりも小さくなると、ガス分離装置での分離性能が低下する傾向にある。

上記の組成物は、後述するガス分離膜のガス分離機能層を構成するためのガス分離膜用組成物として好適に用いることができ、酸性ガスの吸収剤等にも用いることもできる。

以下、組成物に含まれる各成分について説明する。
（親水性樹脂（Ａ））
親水性樹脂（Ａ）が組成物に含まれていることにより、後述するガス分離膜のガス分離機能層を形成する場合に、ガス分離機能層に適度な保水性を付与することができる。また、組成物を含む塗布液を塗工してガス分離機能層を形成する際に、適度な保水性を有することにより塗工液の粘度を調整しやすくなるため、塗工性を向上することができる。さらに、ガス分離膜を備えるガス分離装置に低湿度の原料ガスやスイープガスを供給した場合にも、良好な分離性能を発揮させることができる。

親水性樹脂（Ａ）とは、親水性の官能基であって塩基性の官能基以外の官能基をポリマー鎖に有している重合体をいう。親水性の官能基としては、カルボキシ基、スルホ基、ホスホノ基等の酸性官能基；酸性官能基のアルカリ金属塩；水酸基；シアノ基；オキシアルキレン基；ブチラール基；アセチル基；アミド基；シラノール基；アンモニウム基；イソシアネート基等を挙げることができる。親水性樹脂（Ａ）は、水又は水を主成分とする（水を５０重量％以上含む）媒体といった水系媒体により膨潤する重合体、又は、水系媒体に溶解する、もしくは、均一に分散する性質を有する重合体であることが好ましい。

親水性樹脂（Ａ）を構成する構成単位は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。親水性樹脂（Ａ）が２種以上の構成単位を含む場合、上記した親水性の官能基は、いずれかの構成単位に含まれていればよく、すべての構成単位に含まれていてもよい。上記した親水性の官能基は、１つの構成単位に１又は２以上含まれていてもよく、２以上の官能基を含む場合、上記した親水性の官能基は同一のものでもよいし、２種以上の官能基を含んでもよい。

親水性樹脂（Ａ）としては、水酸基を有する重合体、酸性解離基を有する重合体、又は水酸基及び酸性解離基の両方を有する重合体であることが好ましい。

水酸基を有する重合体は、特に限定されない。水酸基を有する重合体は、１種の水酸基を有する構成単位から構成されてもよく、２種以上の水酸基を有する構成単位から構成されてもよく、水酸基を有する構成単位と水酸基を有さない構成単位との組み合わせから構成されていてもよい。

水酸基を有する重合体としては、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ポリヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等が挙げられ、ポリビニルアルコールであることが好ましい。本明細書において「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートからなる群より選択される少なくとも１種を表す。「（メタ）アクリル」等の表記についても同様である。

ポリビニルアルコールやビニルアルコール単位を含む共重合体は、脂肪酸のビニルエステルに由来する構造単位の少なくとも一部を鹸化することによって得ることができる。ポリビニルアルコールは、通常、ポリ酢酸ビニルを加水分解することによって得ることができる。ポリビニルアルコールとしては、例えば、株式会社クラレから入手できる「クラレポバール（登録商標）」、日本酢ビ・ポバール株式会社から入手できる「Ｊ－ポバール（登録商標）」が挙げられる。

ポリヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ポリヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等は、水酸基を有する単量体を重合することによって得ることができる。水酸基を有する単量体としては、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。

酸性解離性基を有する重合体とは、媒質中でプロトン（Ｈ^＋）を放出し得る酸性官能基を有する重合体を意味し、特に限定されない。１価の酸性解離性基としては、例えば、カルボキシ基（－ＣＯＯＨ）、スルホ基（－Ｓ（Ｏ）_２（ＯＨ））、フェノール性水酸基が挙げられ、２価の酸性解離性基としては、例えば、ホスホノ基（－Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）_２）、ホスホノオキシ基（－Ｏ－Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）_２）が挙げられる。フェノール性の水酸基は、プロトンを放出し得る酸性解離基として、一般的な水酸基とは異なることが広く知られている。親水性樹脂（Ａ）が有する酸性解離性基は、１種のみでもよく、２種以上でもよい。酸性解離性基は、好ましくは１価の酸性解離性基であり、より好ましくはカルボキシ基である。

酸性解離性基を有する重合体としてはポリ（メタ）アクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、フェノール－ホルマリン樹脂、レゾルシン－ホルマリン樹脂、ポリビニルホスホン酸、ポリスチレンホスホン酸、ポリヒドロキシスチレン、ポリビニルフェノール等が挙げられ、好ましくはポリ（メタ）アクリル酸である。

親水性樹脂（Ａ）は、架橋していてもよいし、架橋重合体と非架橋重合体を混合して用いてもよい。本明細書において、「架橋重合体」とは、化学架橋している重合体を意味する。「化学架橋」とは、共有結合（但し、配位結合を除く）による分子間又は分子内架橋を意味する。架橋形態は特に制限されず、例えば親水性重合体の架橋基と反応するビニル基やエポキシ基をもつ架橋剤による架橋や、親水性重合体の炭素鎖（主鎖）にラジカルを発生させ、炭素－炭素共有結合を形成する架橋法等が挙げられる。

架橋重合体としては、例えば、（メタ）アクリル酸系の吸水性架橋重合体、（メタ）アクリルアミド系の吸水性架橋重合体、ビニルアルコール系の吸水性架橋重合体、エチレンオキシド系の吸水性架橋重合体、スルホン酸系の吸水性架橋重合体、アスパラギン酸系の吸水性架橋重合体、グルタミン酸系の吸水性架橋重合体、アルギン酸塩系の吸水性架橋重合体、デンプン系の吸水性架橋重合体、セルロース系の吸水性架橋重合体が挙げられる。

架橋重合体は、好ましくはカルボキシ基を有する（メタ）アクリル酸系の吸水性架橋重合体又はビニルアルコール系の吸水性架橋重合体である。

カルボキシ基を有する（メタ）アクリル酸系の架橋重合体は、さらに、カルボキシ基とは異なる他の酸性解離性基を有していても良い。他の酸性解離性基としては、例えば、スルホ基、ホスホノ基、ホスホノオキシ基が挙げられる。他の酸性解離性基は、この基を有する単量体を上述の（メタ）アクリル酸等と共に重合させる、又は重合で得られた吸水性架橋重合体に、他の酸性解離性基を有する単量体又は重合体を付加させることによって、架橋重合体に導入することができる。

カルボキシ基を有する（メタ）アクリル酸系の架橋重合体の好適例として、カルボキシ基を有する架橋ポリ（メタ）アクリル酸が挙げられる。架橋ポリ（メタ）アクリル酸とは、（メタ）アクリル酸に由来する構成単位及び共有結合による化学架橋構造を有し、ハイドロゲルを形成し得る重合体を意味する。なお、共有結合による架橋構造は、架橋性単量体に由来する構成単位又は架橋剤から構成されていてもよい。

化学架橋ポリ（メタ）アクリル酸の原料の一つである架橋性単量体としては、例えば、１，３－ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４－ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリトリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル等が挙げられる。

架橋ポリ（メタ）アクリル酸としては、例えば、住友精化から入手できる「アクペック（登録商標）」、三洋化成社から入手できる「サンフレッシュ（登録商標）」が挙げられる。

カルボキシ基を有する（メタ）アクリル酸系の架橋重合体は、（メタ）アクリル酸に由来する構成単位に加えて、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸及びそれらの塩、ビニルアルコール、ピロリドン、並びに（メタ）アクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも一種に由来する構成単位を含んでいてもよい。

非架橋重合体としては、架橋されていない上述の親水性樹脂（Ａ）であれば特に限定されないが、好ましくはカルボキシ基を有する（メタ）アクリル酸系の重合体又はビニルアルコール系の重合体である。

カルボキシ基を有する（メタ）アクリル酸系の非架橋重合体は、さらに、カルボキシ基とは異なる他の酸性解離性基を有していてもよい。他の酸性解離性基としては、例えば、スルホ基、ホスホノ基、ホスホノオキシ基が挙げられる。他の酸性解離性基は、この基を有する単量体を上述の（メタ）アクリル酸等と共に重合させる、又は重合で得られた吸水性架橋重合体に、他の酸性解離性基を有する単量体又は重合体を付加させることによって、架橋重合体に導入することができる。

カルボキシ基を有する（メタ）アクリル酸系の非架橋重合体は、（メタ）アクリル酸に由来する構成単位に加えて、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸及びそれらの塩、ビニルアルコール、並びに（メタ）アクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも一種に由来する構成単位を含んでいてもよい。

酸性解離基を有する非架橋重合体は、より好ましくはカルボキシ基を有する非架橋ポリ（メタ）アクリル酸である。

親水性樹脂（Ａ）としては上記した水酸基を有する重合体や、酸性解離基を有する重合体に加えて、水酸基及び酸性解離基を有する共重合体を用いてもよい。このような共重合体としては、例えばポリビニルアルコール－ポリ（メタ）アクリル酸共重合体等が挙げられる。共重合体は、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体及びグラフト共重合体のいずれでもよい。

親水性樹脂（Ａ）としては、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール－ポリ（メタ）アクリル酸共重合体、ポリビニルアルコールのアルキルアルデヒド変性体（例えば、ポリビニルブチラール等）、主鎖末端に水酸基を有するポリエチレンオキシド、主鎖末端に水酸基を有するポリプロピレンオキシド、主鎖末端に水酸基を有するポリエチレンオキシド－ポリプロピレンオキシド共重合体、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルピロリドン、及びポリヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートからなる群より選択される少なくとも１種が挙げられる。鎖とは、重合体の繰返し構造単位が連なる鎖をいう。

組成物は、親水性樹脂（Ａ）を１種含有していればよく、２種以上を含有していてもよい。親水性樹脂（Ａ）は、化学的構造の差異に基づいて区別されるものとし、２種以上の親水性樹脂（Ａ）とは、官能基種、官能基数、架橋構造、架橋度、架橋の有無、分子量分布等が異なる親水性樹脂（Ａ）が２以上含まれていることを意味する。組成物中の親水性樹脂（Ａ）の合計含有量は、組成物中の固形分濃度を１００重量％とするとき、０．５重量％以上であることが好ましく、１重量％以上であることがより好ましく、２重量％以上であることがさらに好ましく、通常、３０重量％以下であり、２５重量％以下であってもよく、２０重量％以下であってもよく、１０重量％以下であってもよく、５重量％以下であってもよい。

（塩基性重合体（Ｂ））
塩基性重合体（Ｂ）が組成物に含まれていることにより、組成物を含む塗布液を塗工して後述するガス分離膜のガス分離機能層を形成する際に、適度な保水性を有することにより塗工液の粘度を調整しやすくなるため、塗工性を向上することができる。また、塩基性重合体（Ｂ）と後述するアミノ酸（Ｃ）とを含む組成物を用いてガス分離膜を備えるガス分離装置に低湿度の原料ガスやスイープガスを供給した場合にも、良好な分離性能を発揮させることができる。

塩基性重合体（Ｂ）は、窒素原子を含みポリマー鎖に塩基性の官能基を有している重合体をいい、主鎖、側鎖、又はその両方に窒素原子を有する重合体であることが好ましい。塩基性の官能基としては、アミド基、第１級～第３級アミノ基等を挙げることができ、これらアミノ基には窒素原子をヘテロ原子として含む複素環基も含まれる。

窒素原子をヘテロ原子として含む複素環基としては、例えば、アジリジン、アジリン、アゼチジン、ピロリジン、ピロール、ピペリジン、ピリジン、アゼパン、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾリン、モルホリン、チアジン、トリアゾール、テトラゾール、ピリミジン、ピラジン、インドール、イソインドール、ベンゾイミダゾール、プリン、ベンゾトリアゾール、キノリン、イソキノリン、キナゾリン、キノキサリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン、カルバゾール、ポルフィリン、クロリン、コリン、アデニン等の骨格を持つ基が挙げられる。

塩基性重合体（Ｂ）は、塩基性以外の官能基を含んでいてもよい。塩基性重合体（Ｂ）における塩基性以外の官能基／塩基性官能基のモル比は、好ましくは１０未満であり、より好ましくは５以下、さらに好ましくは３以下、さらにより好ましくは１以下、最も好ましくは０．５以下である。

塩基性重合体（Ｂ）としては特に限定されないが、例えば、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリアミジン、ポリイミダゾリン、ジシアンジアミド系縮合物、ポリジアリルアミン、ポリ（ビニルアミン－コ－ビニルアルコール）、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンのエチレンオキシド付加体、及びポリエチレンイミンのプロピレンオキシド付加体からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。

塩基性重合体（Ｂ）としては、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリアミジン、ポリイミダゾリン、ジシアンジアミド系縮合物、ポリ（ビニルアミン－コ－ビニルアルコール）、ポリエチレンイミン、及びポリエチレンイミンのエチレンオキシド付加体等のアミノ基を含有する塩基性重合体であることがより好ましく、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンのエチレンオキシド付加体、及びポリエチレンイミンのプロピレンオキシド付加体のうちの少なくとも１種以上であることがさらに好ましい。

塩基性重合体（Ｂ）は、架橋していてもよいし、架橋重合体と非架橋重合体を混合して用いてもよい。架橋形態は特に制限されず、例えばイソチオシアネート、イソシアネート、アシルアジド、ＮＨＳエステル、スルホニルクロリド、アルデヒド、グリオキサール、エポキシド、オキシラン、カーボネート、アリールハライド、イミドエステル、カルボジイミド、無水物、フルオロエステルのような反応性官能基を有する架橋剤による架橋や塩基性重合体の炭素鎖（主鎖）にラジカルを発生させ、炭素－炭素共有結合を形成する架橋法等が挙げられる。

組成物中の塩基性重合体（Ｂ）の総量に含まれる窒素原子数（ＮＢ）は、例えば１０以上とすることができ、１００以上であってもよく、１，０００以上であってもよく、また、通常５０，０００以下であり、３０，０００以下であってもよく、２０，０００以下であってもよい。塩基性重合体（Ｂ）の総量に含まれる窒素原子数（ＮＢ）は、組成物中の塩基性重合体（Ｂ）の添加量［ｇ］を繰り返しの構成単位モル質量［ｇ／ｍｏｌ]で除し、繰り返し構成単位に含まれる窒素原子数を乗じることにより、物質量［ｍｏｌ］として算出することができる。組成物中に塩基性重合体（Ｂ）が２種以上含まれる場合、窒素原子数（ＮＢ）は、各塩基性重合体（Ｂ）ごとに上記手法によって算出した窒素原子数の和として算出することができる。

組成物は、塩基性重合体（Ｂ）を１種含有していればよく、２種以上を含有していてもよい。塩基性重合体（Ｂ）は、化学的構造の差異に基づいて区別されるものとし、２種以上の塩基性重合体（Ｂ）とは、官能基種、官能基数、架橋構造、架橋度、架橋の有無、分子量分布等が異なる塩基性重合体（Ｂ）が２以上含まれていることを意味する。組成物中の塩基性重合体（Ｂ）の合計含有量は、組成物中の固形分濃度を１００重量％とするとき、５重量％以上であることが好ましく、１５重量％以上であることがより好ましく、２０重量％以上であることがさらに好ましく、通常、７０重量％以下であり、６０重量％以下であってもよく、５０重量％以下であってもよい。

（アミノ酸（Ｃ））
アミノ酸（Ｃ）が組成物に含まれていることにより、上記の組成物を用いて形成されたガス分離膜を備えるガス分離装置は良好な分離性能を有することができる。また、アミノ酸（Ｃ）は、塩基性重合体（Ｂ）と組み合わせて用いることにより、低湿度ガスが流通する条件下でガス分離装置の運転を行った場合の耐久性を向上することができる。アミノ酸（Ｃ）は、後述するアルカリ金属化合物（Ｄ）と組み合わせて用いることにより、ガス分離装置の様々な運転温度において良好な分離性能を発揮させることが期待できる。アミノ酸（Ｃ）は、組成物を得る際にアミノ酸（Ｃ）の前駆体を添加し、組成物中でアミノ酸（Ｃ）に変換されるものであってもよい。

アミノ酸（Ｃ）とは、アミノ基とカルボキシ基の両方の官能基を有する化合物をいう。アミノ基は、第１級～第３級アミノ基のいずれであってもよいが、第１級アミノ基又は第２級アミノ基であることが好ましく、第２級アミノ基であることがより好ましい。

アミノ酸（Ｃ）としてはアミノ基及びカルボキシ基を有するものであれば特に限定されない。アミノ酸（Ｃ）としては、例えば、グリシン、３－（メチルアミノ）プロピオン酸、Ｎ－（２－アミノエチル）グリシン、Ｎ－（３－アミノプロピル）グリシン、Ｎ－（４－シアノフェニル）グリシン、ジメチルグリシン、馬尿酸、４－アミノ馬尿酸、Ｎ－（４－ヒドロキシフェニル）グリシン、ヒダントイン酸、サルコシン、イミノ二酢酸、イミノジプロピオン酸、Ｎ－イソバレリルグリシン、フェナセツル酸、Ｎ－チグロイルグリシン、アセツル酸、アラニルグリシルグリシン、ベンゾイルグリシルグリシン、エチレンジアミン二酢酸、エチレンジアミン二プロピオン酸、２－アリルグリシン、Ｎ－β－アラニルグリシン、Ｎ－アセチル－β－アラニン、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リシン、２，３－ジアミノプロピオン酸、メチオニン、フェニルアラニン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン、バリン、オルニチン、シトルリン、シスチン、プロリン、ピペコリン酸、及びこれらの化合物の異性体からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。上記したアミノ酸（Ｃ）のうち、グリシン、サルコシン、イミノ二酢酸、エチレンジアミン二酢酸、エチレンジアミン二プロピオン酸、リシン、アルギニン、セリン、及びこれらの化合物の異性体からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。

アミノ酸（Ｃ）は、カルボキシ基が結合している炭素原子にアミノ基が結合しているα－アミノ酸が好ましく、例えば、グリシン、サルコシン、イミノ二酢酸、エチレンジアミン二酢酸、リシン、アルギニン、セリン、プロリン、及びこれらの化合物の異性体からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましく、グリシン又はサルコシンであることがより好ましい。

組成物中のアミノ酸（Ｃ）の総量に含まれる窒素原子数（ＮＣ）は、例えば１以上とすることができ、１０以上であってもよく、１００以上であってもよく、また、通常１００，０００以下であり、６０，０００以下であってもよく、４０，０００以下であってもよい。アミノ酸（Ｃ）の総量に含まれる窒素原子数（ＮＣ）は、組成物中のアミノ酸（Ｃ）の添加量［ｇ］をモル質量［ｇ／ｍｏｌ]で除した値に、当該アミノ酸（Ｃ）の構造式に含まれる窒素原子数を乗じることにより、物質量［ｍｏｌ］として算出することができる。組成物中にアミノ酸（Ｃ）が２種以上含まれる場合、窒素原子数（ＮＣ）は、各アミノ酸（Ｃ）ごとに上記手法によって算出した窒素原子数の和として算出することができる。

組成物は、アミノ酸（Ｃ）を１種含有していればよく、２種以上を含有していてもよい。組成物中のアミノ酸（Ｃ）の合計含有量は、組成物中の固形分濃度を１００重量％とするとき、１０重量％以上であることが好ましく、１５重量％以上であることがより好ましく、２０重量％以上であることがさらに好ましく、通常、５０重量％以下であり、４０重量％以下であってもよく、３０重量％以下であってもよい。

組成物中において、アミノ酸（Ｃ）のモル数（ＭＣ）は、例えば０．００１ｍｏｌ以上とすることができ、０．０１ｍｏｌ以上であってもよく、０．１ｍｏｌ以上であってもよく、また、通常１００ｍｏｌ以下であり、５０ｍｏｌ以下であってもよく、１０ｍｏｌ以下であってもよい。アミノ酸（Ｃ）のモル数（ＭＣ）と後述するアルカリ金属化合物（Ｄ）のモル数（ＭＤ）とのモル比（ＭＣ／ＭＤ）は、０．１以上であることが好ましく、０．３以上であることがより好ましく、０．５以上であってもよく、また、１．１以下であることが好ましく、１．０以下であることがより好ましく、０．８以下であってもよい。モル比（ＭＣ／ＭＤ）が上記の範囲内であることにより、ガス分離装置の様々な運転温度において良好な分離性能を発揮させることができる。

（アルカリ金属化合物（Ｄ））
アルカリ金属化合物（Ｄ）が組成物に含まれていることにより、上記の組成物を用いて形成されたガス分離膜を備えるガス分離装置は良好な分離性能を有することができる。アルカリ金属化合物（Ｄ）は、アミノ酸（Ｃ）と組み合わせて用いることにより、ガス分離装置の様々な運転温度において良好な分離性能を発揮させることができる。

アルカリ金属化合物（Ｄ）に含まれるアルカリ金属元素は、ルビジウム及びセシウムのうちの少なくとも一方を含む。アルカリ金属化合物（Ｄ）は、ルビジウム及びセシウムの両方を含んでいてもよいが、いずれか一方を含むことが好ましい。

アルカリ金属化合物（Ｄ）としては、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ金属のアルコキシド等を挙げることができる。アルカリ金属化合物（Ｄ）は、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、及びアルカリ金属水酸化物からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましく、炭酸セシウム、炭酸水素セシウム、水酸化セシウム、炭酸ルビジウム、炭酸水素ルビジウム、及び水酸化ルビジウムからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。

組成物は、アルカリ金属化合物（Ｄ）を１種含有していればよく、２種以上を含有していてもよい。組成物中のアルカリ金属化合物（Ｄ）の合計含有量は、組成物中の固形分濃度を１００重量％とするとき、塩基性重合体（Ｂ）、アミノ酸（Ｃ）、アルカリ金属化合物（Ｄ）の種類にもよるが、２５重量％以上であることが好ましく、３５重量％以上であることがより好ましく、４０重量％以上であることがさらに好ましく、通常、７０重量％以下であり、６０重量％以下であってもよく、５０重量％以下であってもよい。

組成物中において、アルカリ金属化合物（Ｄ）のモル数（ＭＤ）は、例えば０．００１ｍｏｌ以上とすることができ、０．０１ｍｏｌ以上であってもよく、０．１ｍｏｌ以上であってもよく、また、通常１０ｍｏｌ以下であり、５ｍｏｌ以下であってもよく、１ｍｏｌ以下であってもよい。上記したように、アミノ酸（Ｃ）のモル数（ＭＣ）とアルカリ金属化合物（Ｄ）のモル数（ＭＤ）とのモル比（ＭＣ／ＭＤ）は、０．１以上１．１以下であることが好ましい。モル比（ＭＣ／ＭＤ）が上記の範囲内であることにより、ガス分離装置の様々な運転温度において良好な分離性能を発揮させることができる。

（その他の成分）
本実施形態の組成物は、上記した親水性樹脂（Ａ）、塩基性重合体（Ｂ）、アミノ酸（Ｃ）、及びアルカリ金属化合物（Ｄ）の以外のその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、組成物を溶解又は分散させるための媒質、界面活性剤、ガス分離機能層の透過を特定のガス成分との水和反応で促進する触媒等を添加剤として含んでいてもよい。その他の成分には、リチウム又はカリウムのアルカリ金属塩が含まれていてもよい。アルカリ金属塩としては、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、又はアルカリ金属水酸化物が挙げられる。

媒質としては、例えば、水、メタノール、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール等のアルコール等のプロトン性極性溶媒；トルエン、キシレン、ヘキサン等の無極性溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン、Ｎ－メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒；等が挙げられる。媒質は、１種類を単独で用いてもよく、相溶する範囲で２種類以上を併用してもよい。これらの中でも、水、メタノール、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール等のアルコールからなる群から選択される少なくとも１つが含まれる媒質が好ましく、水が含まれる媒質がより好ましい。

界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等の従来公知の界面活性剤を使用することができる。界面活性剤は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

特定のガス成分が酸性ガスである場合に水和反応を促進する水和反応触媒としては、オキソ酸化合物を含むことが好ましく、１４族元素、１５族元素、及び１６族元素からなる群より選択される少なくとも１つの元素のオキソ酸化合物を含むことがより好ましく、亜テルル酸化合物、亜セレン酸化合物、亜ヒ酸化合物、及びオルトケイ酸化合物からなる群より選択される少なくとも１つを含むことがさらに好ましい。

（ガス分離膜）
ガス分離膜は、特定のガス成分を選択的に透過するものである。特定のガス成分は、酸性ガスであることが好ましい。酸性ガスとしては、二酸化炭素（ＣＯ_２）、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、硫化カルボニル、硫黄酸化物（ＳＯ_ｘ）、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）、塩化水素等のハロゲン化水素等が挙げられる。特定のガス成分は、二酸化炭素であることが好ましい。

ガス分離膜の形状は、シート状であってもよく、チューブ状であってもよく、好ましくはシート状である。以下では、シート状のガス分離膜を例に挙げて説明する。

ガス分離膜は、上記した組成物を含むガス分離機能層と第１多孔層とを含み、ガス分離機能層は、第１多孔層に支持されていることが好ましい。ガス分離機能層は、例えばゲル状の樹脂層とすることができる。ガス分離膜は、ガス分離機能層の第１多孔層とは反対側に第２多孔層を有していてもよい。

第１多孔層及び第２多孔層は、ガス分離機能層に供給された原料ガス、特に原料ガスに含まれる成分のうち、ガス分離機能層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ものであることが好ましい。

第１多孔層及び第２多孔層は、それぞれ樹脂材料を含むことが好ましい。第１多孔層及び第２多孔層に含まれる樹脂材料は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の含フッ素樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂；ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、高分子量ポリエステル、耐熱性ポリアミド、アラミド、ポリカーボネート等の樹脂材料等が挙げられる。これらの中でも、撥水性の点から、ポリオレフィン系樹脂又はフッ素含有樹脂であることが好ましい。また、第１多孔層及び第２多孔層に含まれる材料は、上記の樹脂材料の他に、金属、ガラス、セラミックス等の無機材料が挙げられ、これら無機材料と上記の樹脂材料との両方を含んでいてもよい。第１多孔層をなす材料と、第２多孔層をなす材料とは、それぞれ同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。

第１多孔層や第２多孔層に強度を付加的に付与すること等を目的として、第１多孔層及び第２多孔層のガス分離機能層と接しない面にさらに多孔体を積層してもよい。多孔体としては、第１多孔層及び第２多孔層と例示した樹脂材料及び無機材料、これら両方の材料を含む不織布又は織布等を好適に用いることができる。

（ガス分離膜の製造方法）
上記のガス分離膜の製造方法は、上記の組成物を含む塗布液を準備する工程（以下、「準備工程」ということがある。）と、第１多孔層上に塗布液を塗布する工程（以下、「塗布工程」ということがある。）とを含む。

準備工程は、上記組成物を用いて第１多孔層上に塗布される塗布液を準備する工程である。準備工程では、例えば、上記組成物と媒質とを混合して塗布液を準備することができる。媒質としては、上記したものを用いることができる。組成物が、上記したその他の成分としての媒質を含んでいる場合には、組成物を塗布液として用いてもよい。準備工程は、準備した塗布液に含まれる気泡を除去するための脱泡工程を含んでいてもよい。脱泡工程は、例えば、塗布液を撹拌する、濾過する等によりせん断を与える方法、塗布液を真空脱気又は減圧脱気する方法、塗布液を加温して脱気する方法等を挙げることができる。

塗布工程は、準備工程で準備した塗布液を第１多孔層上に塗布する工程である。塗布工程は、スロットダイ塗布、スピンコート法、バー塗布、ダイコート、ブレード塗布、エアナイフ塗布、グラビアコート、ロールコーティング塗布、スプレー塗布、ディップ塗布、コンマロール法、キスコート法、スクリーン印刷、インクジェット印刷等によって行うことができる。

塗布工程は、第１多孔層上に塗布液を塗布して形成された塗布液の膜から、媒質を除去する工程を含むことが好ましい。媒質を除去する工程は、加熱等により塗布液の膜から媒質を蒸発除去させる方法等を挙げることができる。

ガス分離膜の製造方法は、ガス分離膜が第１多孔層、ガス分離機能層、及び第２多孔層をこの順に含む場合、塗布液の膜の第１多孔層とは反対側に、第２多孔層を積層する工程を有していてもよい。第２多孔層を積層した後に、塗布液の膜中の媒質をさらに除去する工程を行ってもよい。

（ガス分離膜エレメント）
ガス分離膜は、スパイラル型、平膜型、中空糸型、チューブ型、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（分離膜エレメント）に用いることができる。

図１（ａ）及び（ｂ）は、上記したガス分離膜を用いたガス分離膜エレメントの一例を示す、一部展開部分を設けた概略の斜視図である。スパイラル型のガス分離膜エレメント１，１ａは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、
特定のガス成分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特定のガス成分を選択的に分離して透過させるガス分離膜１０と、
ガス分離膜１０を透過した特定のガス成分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１０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。中心管５は、その外周面に透過側流路部材４で形成される透過ガスの流路空間と中心管５内部の中空空間とを連通させる複数の孔５０を有している。

ガス分離膜エレメント１ａは、さらに、巻回体の巻戻しや巻崩れを防止するために、外周テープや、図１（ｂ）に示すテレスコープ防止板５５等の固定部材を備えていてもよく、ガス分離膜エレメントにかかる内圧及び外圧による負荷に対する強度を確保するために、巻回体の最外周にアウターラップ（補強層）を有していてもよい。

（ガス分離膜モジュール）
ガス分離膜エレメントは、ガス分離膜モジュールに用いることができる。ガス分離膜モジュールは、ガス分離膜エレメントを１基以上有する。ガス分離膜モジュールは、ガス分離膜に原料ガスを供給するための原料ガス供給口（図１（ｂ）に示す供給側端部５１と連通する部分）、ガス分離膜を透過した透過ガスを排出するための透過ガス排出口（図１（ｂ）に示す排出口５２と連通する部分）、及びガス分離膜シートを透過しなかった原料ガスを排出するための非透過ガス排出口（図１（ｂ）に示す排出側端部５３と連通する部分）を備えている。上記の原料ガス供給口、非透過ガス排出口及び透過ガス排出口は、ガス分離膜エレメントの本体に設けられてもよく、ガス分離膜エレメントを収納する容器（以下、「ハウジング」ということがある。）に設けられてもよい。

ハウジングは、ガス分離膜モジュール内を流通する原料ガスを封入するための空間を形成することができ、例えばステンレス等の筒状部材と、この筒状部材の軸方向両端を閉塞するための閉塞部材とを有していてもよい。ハウジングは、円筒状、角筒状等の任意の筒状形状であってもよいが、ガス分離膜エレメントは通常、円筒状であることから、円筒状であることが好ましい。また、ハウジングの内部には、供給側端部５１に供給される原料ガスと、ガス分離膜エレメントに備えられたガス分離膜を透過しなかった非透過ガスとの混合を防止するための仕切りを設けることができる。

ハウジング内に２以上のガス分離膜エレメントを配置する場合、各ガス分離膜エレメントに供給される原料ガスは、並列に供給されてもよく、直列に供給されてもよい。ここで、原料ガスを並列に供給するとは、少なくとも原料ガスを分配して複数のガス分離膜エレメントに導入することをいい、原料ガスを直列に供給するとは、少なくとも前段のガス分離膜エレメントから排出された透過ガス及び／又は非透過ガスを、後段のガス分離膜エレメントに導入することをいう。

（ガス分離装置）
図２及び図３は、本実施形態のガス分離装置の一例を示す概略図である。ガス分離装置は、上記したガス分離膜を有し、ガス分離膜を備えるガス分離膜モジュールを少なくとも１つ備えることができる。ガス分離装置に備えられるガス分離膜モジュールの配列及び個数は、要求される処理量、特定のガス成分の回収率、ガス分離装置を設置する場所の大きさ等に応じて選択することができる。

ガス分離装置は、図３に示すように、
特定のガス成分を選択的に透過するガス分離膜１０によって互いに隔てられた供給側室６２（供給側空間）及び透過側室６３（透過側空間）と、
少なくとも特定のガス成分を含む原料ガスを供給側室６２に供給するための供給側入口と、
ガス分離膜１０を透過しなかった原料ガスを供給側室６２から排出するための非透過側出口と、
ガス分離膜１０を透過した特定のガス成分を含む透過ガスを透過側室６３から排出するための透過側出口と、
透過側出口の下流側に設けられた透過ガスを減圧するための減圧ポンプ７１（減圧部）とを備えることができる。ガス分離装置における下流側や上流側は、ガス分離装置内で原料ガスや透過ガス等が流れる方向を基準にして定められる。

図３に示すガス分離装置では、減圧ポンプ７１によって透過ガスが減圧されるため、供給側室６２に比較して透過側室６３の湿度が低下し、ガス分離膜１０の透過側表面の湿度が低下しやすい。ガス分離膜１０は、上記した組成物を用いて形成されているため、透過側表面の湿度が低下した場合にも、優れた耐久性を発揮することができる。また、高湿条件下における高いガス透過性能も発揮することができる。

ガス分離装置は、図２に示すように、
特定のガス成分を選択的に透過するガス分離膜１０によって互いに隔てられた供給側室６２（供給側空間）及び透過側室６３（透過側空間）と、
少なくとも特定のガス成分を含む原料ガスを供給側室６２に供給するための供給側入口と、
ガス分離膜１０を透過しなかった原料ガスを供給側室６２から排出するための非透過側出口と、
ガス分離膜１０が備えるガス分離機能層に対して不活性なスイープガス（例えば、Ａｒ等）を透過側室６３に供給するための透過側供給口と、
ガス分離膜１０を透過した特定のガス成分を含む透過ガス及びスイープガスを透過側室６３から排出するための透過側出口と、
透過側供給口の上流側に設けられたスイープガスを供給するためのスイープガス供給部とを備えることができる。

図２に示すガス分離装置では、スイープガスが供給される。スイープガスが低湿度である場合、供給側室６２に比較して透過側室６３の湿度が低下し、ガス分離膜１０の透過側表面の湿度が低下しやすい。ガス分離膜１０は、上記した組成物を用いて形成されているため、透過側表面の湿度が低下した場合にも、優れた耐久性を発揮することができる。また、高湿条件下における高いガス透過性能も発揮することができる。

図３に示すガス分離装置は、図２に示す透過側供給口、透過側出口、及びスイープガス供給部を備えるものであってもよい。図２に示すガス分離装置は、図３に示す減圧ポンプ７１を備えるものであってもよい。

（ガス分離方法）
本実施形態のガス分離方法は、上記したガス分離膜を備えるガス分離装置を用いて、原料ガスから特定のガス成分を選択的に分離する方法である。本実施形態のガス分離方法は、高湿条件下における高いガス透過性能を実現できるとともに、低湿度条件下における高い耐久性も実現することができる。

本実施形態のガス分離方法において、ガス分離装置に供給される原料ガスは、特定のガス成分を含むものであれば特に限定されない。ガス分離装置の供給側入口に供給される原料ガスの湿度は、高湿度でも低湿度であってもよく、例えば６０ＲＨ％以上であってもよく、８０％ＲＨ以上であってもよく、９０ＲＨ％以上であってもよく、また、５０ＲＨ％以下であってもよく、３０ＲＨ％以下であってもよく、２０ＲＨ％以下であってもよく、０ＲＨ％であってもよい。供給側入口の湿度は、ガス分離装置に供給される原料ガス中の水分率及び供給側入口の圧力に基づいて計算した水の分圧を、評価温度（原料ガスの温度）における飽和水蒸気圧で除して算出することができる。ここでいう供給側入口は、図２及び図３に示すガス分離装置の供給側室６２における原料ガスの入口である。

本実施形態のガス分離方法は、ガス分離装置の透過側出口の湿度が４５ＲＨ％以下である低湿度条件下においても好適である。低湿度条件で運転する際の透過側出口の湿度は、４０ＲＨ％以下であることが好ましく、３５ＲＨ％以下であってもよく、２５ＲＨ％以下であってもよく、１０ＲＨ％以下であってもよく、０ＲＨ％以下であってもよい。透過側出口の湿度は、ガス分離装置の透過側出口から排出されたガスを透過側出口の下流側にある排出路途中に設けた冷却トラップにより凝縮して得られた凝縮水量及び冷却トラップ後のガスの組成に基づいて計算した透過側出口から排出されたガスの圧力における水の分圧を、評価温度（透過側出口の温度）における飽和水蒸気圧で除して算出することができる。ここでいう透過側出口は、図２及び図３に示すガス分離装置の透過側室６３におけるガスの出口である。

ガス分離膜を備えるガス分離装置による膜分離では、ガス分離膜を透過する透過ガス量によって膜分離の処理量が決まる。膜分離の処理量を向上するためには、ガス分離装置に供給する原料ガスの圧力を圧縮機等で昇圧することにより、ガス分離膜の供給側入口におけるガス分圧を、ガス分離膜の透過側出口（ガス分離膜の透過ガスが排出される側）におけるガス分圧よりも高める方法；ガス分離膜の透過側出口を減圧状態とすることにより、ガス分離膜の供給側入口におけるガス分圧をガス分離膜の透過側出口におけるガス分圧よりも高める方法；ガス分離膜の透過側出口に透過ガスと同伴して排出するためのスイープガスを供給することにより、透過ガス量を増やす方法；これらのうちの２以上を組み合わせた方法等を用いることが好ましい。

膜分離の処理量を向上するために、スイープガスを用いる場合、ガス分離方法は、さらに、ガス分離装置の透過側入口にスイープガスを供給する工程を含むことができる。スイープガスは、原料ガスやガス分離膜を透過する特定のガス成分の種類等に応じて選択すればよい。

（酸性ガス分離装置）
酸性ガス分離装置は、上記したガス分離装置の一形態であり、特に酸性ガスを分離するために用いられるものである。そのため、酸性ガス分離装置は、酸性ガスを分離するためのガス分離膜である酸性ガス分離膜を備える。具体的には、酸性ガス分離装置は、酸性ガス分離膜をガス分離膜エレメントの形態（以下、「酸性ガス分離膜エレメント」という。）とし、この酸性ガス分離膜エレメントをガス分離膜モジュールの形態とした酸性ガス分離膜モジュールを備える。

酸性ガス分離装置が有する酸性ガス分離膜モジュールの配列及び個数、並びに酸性ガス分離膜モジュール中の酸性ガス分離膜エレメントの配列及び個数は、要求される処理量、酸性ガスの回収率、酸性ガス分離装置を設置する場所の大きさ等に応じて選択することができる。

酸性ガス分離装置は、好ましくは、少なくとも一つの酸性ガス分離膜モジュールに加えて、酸性ガス分離装置の透過側出口の下流側で透過ガスを減圧するための減圧部、及び酸性ガス分離装置の透過側入口に透過ガスと同伴して排出されるスイープガスを供給するためのスイープガス供給部のうちの少なくとも一つをさらに含み、減圧部は、酸性ガス分離膜モジュールの透過ガス排出部と連通しており、スイープガス供給部は、酸性ガス分離膜モジュールにさらに備わるスイープガス供給部と連通している。スイープガスは、酸性ガス分離装置の供給側空間と透過側空間との間の酸性ガス（分離対象ガス）の差圧の減少を抑制し、ガス透過の駆動力とするためのガスである。

酸性ガスが二酸化炭素（ＣＯ_２）である場合、酸性ガス分離膜は、ＣＯ_２及び水蒸気を含む原料ガスからＣＯ_２と同時に水蒸気も除去することができるため、上述の酸性ガス分離膜、酸性ガス分離膜モジュール、酸性ガス分離装置は、種々のガスから、ＣＯ_２や水蒸気を除去するために用いることができる。種々のガスとしては、例えば、炭化水素の改質を行って得られ、水素の製造等のために用いられる改質ガス；燃料電池等で、原料である改質ガスから生成する水素を含む電気化学的酸化反応ガス；バイオマスのメタン発酵等で得られるバイオガス；ボイラ等で発生する燃焼排ガス等が挙げられる。

（酸性ガス分離膜モジュールを用いた水素の製造装置及び水素の製造方法）
酸性ガス分離膜モジュールは、水素の製造装置中で用いることができる。この場合、酸性ガス分離膜モジュールは、少なくとも水素及び二酸化炭素を含む原料ガスから、二酸化炭素ガスを含むガス成分を選択的に透過させることができる。水素の製造装置に備えられる酸性ガス分離膜モジュールは、酸性ガス分離膜モジュールを含む酸性ガス分離装置として備えられていてもよい。

酸性ガス分離膜モジュールに供給される原料ガスに含まれる水素は、炭化水素の改質反応により生成した改質ガスに含まれるものであってもよい。この改質ガスから、酸性ガス分離膜を用いてＣＯ_２及び水蒸気を除去することにより、粗精製水素（水素）を製造することができる。炭化水素の改質反応は、ＣＯ_２を用いたＣＯ_２改質、水蒸気を用いた水蒸気改質、これら二つの改質の組み合わせのいずれかによって行うことができる。そのため、粗精製水素を製造する際に、酸性ガス分離膜を用いた除去で回収されたＣＯ_２及び水蒸気を含む混合ガスは、炭化水素の改質反応に再利用することができる。これにより、炭化水素の改質反応に用いる原料を低減することができる。

酸性ガス分離装置又は酸性ガス分離膜モジュールが備える酸性ガス分離膜による酸性ガス膜分離では、酸性ガス分離膜を透過する透過ガス量によって酸性ガス膜分離の処理量が決まる。酸性ガス膜分離の処理量を向上する方法としては、酸性ガス分離膜モジュールに備わる混合ガス供給部を経由して酸性ガス分離膜の供給側に供給する原料ガスの圧力を圧縮機等で昇圧することにより、供給側のガス分圧を、透過側（酸性ガス分離膜の透過ガスが排出される側）のガス分圧よりも高める方法；酸性ガス分離膜モジュールに備わる透過ガス排出部を経由して酸性ガス分離膜の透過側を減圧状態とすることにより、供給側のガス分圧を透過側のガス分圧よりも高める方法（以下、「減圧法」ということがある。）；酸性ガス分離膜モジュールに備わるスイープガス供給部を経由して酸性ガス分離膜の透過側に透過ガスと同伴して排出するためのスイープガスを供給することにより、透過ガス量を増やす方法（以下、「スイープ法」ということがある。）；これらのうちの２以上を組み合わせた方法等が挙げられる。これらのうち、透過ガスの少なくとも一部を再利用する場合、新たなガス（スイープガス）の供給が不要であり、透過ガスのみを分離することができることから、減圧法を用いることが好ましい。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

［比（ＮＣ／ＮＢ）の算出］
組成物中の塩基性重合体（Ｂ）の総量に含まれる窒素原子数（ＮＢ）は、塩基性重合体（Ｂ）の添加量［ｇ］を繰り返しの構成単位モル質量［ｇ／ｍｏｌ]で除し、繰り返し構成単位に含まれる窒素原子数を乗じることにより、物質量［ｍｏｌ］として算出した。組成物中のアミノ酸（Ｃ）の総量に含まれる窒素原子数（ＮＣ）は、アミノ酸（Ｃ）の添加量［ｇ］をモル質量［ｇ／ｍｏｌ]で除した値に、当該アミノ酸（Ｃ）の構造式に含まれる窒素原子数を乗じることにより、物質量［ｍｏｌ］として算出した。算出された窒素原子数に基づいて、比（ＮＣ／ＮＢ）を算出した。

［ＣＯ_２ガス透過性能の評価（試験例１：スイープ法）］
図２に示す、ガス分離膜セル６１（ハウジング）を備えたガス分離装置を用いて、実施例１～５及び比較例１～５で得たガス分離膜１０のＣＯ_２パーミアンスを評価した。具体的には、作成したガス分離膜１０を適切な大きさにカットして平膜形状とし、これをステンレス製のガス分離膜セル６１の供給側室６２（供給側空間）と透過側室６３（透過側空間）の間に固定し、ガス分離膜モジュールを得た。ガス分離膜セル６１の温度は恒温槽により９３℃に設定した。

原料ガス（ＣＯ_２：１３．６体積％、Ｈｅ：２６．８体積％、Ｈ_２Ｏ：５９．６体積％）を４０．９ＮＬ／ｈの流量でガス分離膜セル６１の供給側室６２に供給し、スイープガス（Ａｒ：３４．５体積％、Ｈ_２Ｏ：６５．５体積％）を４．８ＮＬ／ｈの流量でガス分離膜セル６１の透過側室６３に供給した。ここで、水を定量送液ポンプ６８，７０で送入し、加熱して蒸発させて、Ｈ_２Ｏが上記混合比率となるように調整した。供給側室６２の圧力は、非透過ガスの排出路の途中の冷却トラップ６４の下流側に設けられた背圧調整器によって、１２５ｋＰａＡ（絶対圧）に調整した。また、冷却トラップ６６とガスクロマトグラフ６７の間に背圧調整器６９及び減圧ポンプ７１が設けられており、これによって透過側室６３の圧力を大気圧に調整した。ガス分離装置の運転開始後、定常状態に到達した時点で、透過側室６３から排出された透過ガスに含まれる水蒸気を冷却トラップ６６で除去した後、この透過ガスをガスクロマトグラフ６７で分析し、ＣＯ_２パーミアンス［ｍｏｌ／（ｍ^２×秒×ｋＰａ）］を算出した。このときのＣＯ_２パーミアンスを、運転開始直後のＣＯ_２パーミアンスとし、その値が４．０×１０^－５［ｍｏｌ／（ｍ^２×秒×ｋＰａ）］以上である場合をＡと評価し、４．０×１０^－５［ｍｏｌ／（ｍ^２×秒×ｋＰａ）］未満である場合をＢと評価した。

［ＣＯ_２ガスの選択的透過性能の評価（試験例２：減圧法）］
図３に示す、ガス分離膜セル６１（ハウジング）を備えたガス分離装置を用いて、実施例６のガス分離膜のＣＯ_２パーミアンスを測定した。図３において、図２に示すガス分離装置と同じ部材については同じ符号を付している。具体的には、作成したガス分離膜を適切な大きさにカットして平膜形状とし、これをステンレス製のガス分離膜セル６１の供給側室６２（供給側空間）と透過側室６３（透過側空間）との間に固定した。ガス分離膜セル６１の温度は恒温槽により９３℃に設定した。原料ガス（ＣＯ_２：１７．１体積％、Ｈｅ：３４．９体積％、Ｈ_２Ｏ：７３．０体積％）を３．８ＮＬ／ｈの流量でガス分離膜セル６１の供給側室６２に供給した。ここで、水を定量送液ポンプ８１で送入し、加熱して蒸発させて、Ｈ_２Ｏが上記混合比率となるように調整した。供給側室６２の圧力は、非透過ガスの排出路の途中の冷却トラップ６４の下流側に設けられた背圧調整器６５によって１２５ｋＰａＡ（絶対圧）に調整した。また、冷却トラップ６６とガスクロマトグラフ６７の間に背圧調整器６９及び減圧ポンプ７１が設けられており、これらによって透過側室６３の圧力を２０ｋＰａＡに調整した。ガス分離装置の運転開始の直後及び運転開始から５２１時間経過した時点において、透過側室６３から排出された透過ガスに含まれる水蒸気を冷却トラップ６６で除去した後、この透過ガスをガスクロマトグラフ６７で分析し、長期運転後のＣＯ_２パーミアンス［ｍｏｌ／（ｍ^２×秒×ｋＰａ）］を算出した。

［膜耐久性の評価］
ガス分離膜の長期耐久性を評価するために、図４に示すガス分離膜セル８３を備えたガス分離装置を用いて、実施例１～５及び比較例１～５で得たガス分離膜１０について、耐久試験を行った。具体的には、作成したガス分離膜１０を２０ｃｍ^２のサイズにカットして平膜形状とし、これをステンレス製のガス分離膜セル８３の供給側室８１と透過側室８２との間に固定した。ガス分離膜セル８３の温度保持は特に行わず、室温（２５℃）条件で測定を行った。

ガス分離膜をリークテスト用セル８３に固定し、供給側室８１の圧力が５００ｋＰａとなるように、耐久テスト用Ｈｅガスを１００ｋＰａ／ｍｉｎで供給し、５００ｋＰａに到達した時点から１０分間保持した。続いて、同じ手順を繰り返して、７００ｋＰａ、９００ｋＰａへと順に昇圧した。昇圧の過程及び圧力を保持する過程において、透過側室８２でのリークの有無を流量計８４で検出した。各昇圧の過程及び圧力を保持する過程において、透過側室８２の出口において０．１ｍＬ／ｍｉｎ以上の流量が確認されなかった場合をリーク無とし、０．１ｍＬ／ｍｉｎ以上の流量が確認された場合をリーク有とした。リーク有となったときの透過側室８２の圧力に応じて、下記のように耐久性の評価を行った。
Ａ：透過側室８２の圧力が７００ｋＰａとなったときにもリーク無であった場合。
Ｂ：透過側室８２の圧力が５００ｋＰａまではリーク無しであったが、７００ｋＰａとなったときにリーク有であった場合。
Ｃ：透過側室８２の圧力が５００ｋＰａとなったときまでにリーク有であった場合。

〔実施例１〕
水６．６７重量部、親水性樹脂（Ａ）としてのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（商品名「ポバール２１７」、株式会社クラレ製）の１５重量％水溶液５．０６重量部、及び、塩基性重合体（Ｂ）としての５０重量％ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）水溶液（商品名「ＬｕｐａｓｏｌＰ」、ＢＡＳＦ製）１３．８０重量部を混合した後、アミノ酸（Ｃ）としてのサルコシン（Ｓａｒ）（東京化成工業株式会社製）７．４０重量部、アルカリ金属化合物（Ｄ）としての５０重量％水酸化セシウム水溶液（シグマ・アルドリッチ社製）２４．９１重量部、及び、１０重量％の界面活性剤水溶液（商品名「サーフロンＳ－２４２」、ＡＧＣセイミケミカル社製）０．０３重量部を加えて混合して、混合液を得た。得られた混合液を脱泡装置（商品名「自転・公転ミキサーあわとり練太郎ＡＲＥ－３１０」、シンキー社製）を用いて脱泡して、塗布液とした。上記混合液中に含まれる塩基性重合体（Ｂ）及びアミノ酸（Ｃ）のそれぞれの総量に含まれる窒素原子数の比（ＮＣ／ＮＢ）を算出した結果を表１に示す。

上記で得た塗布液を、第１多孔層としての疎水性ＰＴＦＥ多孔膜（商品名「ポアフロンＨＰ－０１０－５０」（厚み：５０μｍ、平均孔径：０．１μｍ、空孔率：７３体積％、温度２５℃における水の接触角：１１３℃）、住友電工ファインポリマー社製）の片面に、温度２０～２５℃で塗布した。続いて、第１多孔層上に形成された塗布液の膜の、第１多孔層とは反対側に、第２多孔層としての上記した疎水性ＰＴＦＥ多孔膜を積層し、これを乾燥機内において、温度１００℃で約１５分間乾燥して、厚み３４μｍのガス分離機能層を有するガス分離膜を得た。得られたガス分離膜について、ＣＯ_２ガス透過性能の評価（試験例１：スイープ法）及び耐久試験による膜耐久性の評価を行った。その結果を表１に示す。

〔実施例２〕
水５．２２重量部、親水性樹脂（Ａ）としてのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の１５重量％水溶液３．９６重量部、及び、塩基性重合体（Ｂ）としての５０重量％ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）水溶液１０．８０重量部を混合した後、アミノ酸（Ｃ）としてのグリシン（Ｇｌｙ）（東京化成工業株式会社製）４．８８重量部、アルカリ金属化合物（Ｄ）としての５０重量％水酸化セシウム水溶液１９．５０重量部、及び、１０重量％の界面活性剤水溶液０．０３重量部を加えて混合して、混合液を得たこと以外は、実施例１と同様にして、厚み４２μｍのガス分離機能層を有するガス分離膜を得た。ＰＶＡ、ＰＥＩ水溶液、水酸化セシウム、界面活性剤水溶液は、実施例１で用いたものと同じものを用いた。上記混合液中に含まれる塩基性重合体（Ｂ）及びアミノ酸（Ｃ）のそれぞれの総量に含まれる窒素原子数の比（ＮＣ／ＮＢ）を算出した結果を表１に示す。また、得られたガス分離膜について、ＣＯ_２ガス透過性能の評価（試験例１：スイープ法）及び耐久試験による膜耐久性の評価を行った。その結果を表１に示す。

〔実施例３〕
水１０．９８重量部、親水性樹脂（Ａ）としてのポリアクリル酸（ＰＡＡ（１））（商品名「アクペックＨＶ－５０１Ｅ」、住友精化社製）の３．８５重量％水溶液２１．４３重量部、及び、塩基性重合体（Ｂ）としての５０重量％ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）水溶液１．６５重量部を混合した後、アミノ酸（Ｃ）としてのサルコシン（Ｓａｒ）１．６４重量部、アルカリ金属化合物（Ｄ）としての５０重量％水酸化セシウム水溶液５．５３重量部、及び、１０重量％の界面活性剤水溶液０．１５重量部を加えて混合して、混合液を得たこと以外は、実施例１と同様にして、厚み３９μｍのガス分離機能層を有するガス分離膜を得た。ＰＥＩ水溶液、Ｓａｒ、水酸化セシウム、界面活性剤水溶液は、実施例１で用いたものと同じものを用いた。上記混合液中に含まれる塩基性重合体（Ｂ）及びアミノ酸（Ｃ）のそれぞれの総量に含まれる窒素原子数の比（ＮＣ／ＮＢ）を算出した結果を表１に示す。また、得られたガス分離膜について、ＣＯ_２ガス透過性能の評価（試験例１：スイープ法）及び耐久試験による膜耐久性の評価を行った。その結果を表１に示す。

〔実施例４〕
水４０．００重量部、親水性樹脂（Ａ）としてのポリアクリル酸（ＰＡＡ（１））の３．８５重量％水溶液２１．４３重量部、塩基性重合体（Ｂ）としての５０重量％ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）１．６５重量部を混合した後、アミノ酸（Ｃ）としてのグリシン（Ｇｌｙ）０．７５重量部、アルカリ金属化合物（Ｄ）としての５０重量％水酸化セシウム水溶液２．９８重量部、及び、１０重量％の界面活性剤水溶液０．１５重量部を加えて混合して、混合液を得たこと以外は、実施例１と同様にして、厚み３４μｍのガス分離機能層を有するガス分離膜を得た。ＰＡＡ（１）、ＰＥＩ水溶液、Ｇｌｙ、水酸化セシウム、界面活性剤水溶液は、実施例１～３で用いたものと同じものを用いた。上記混合液中に含まれる塩基性重合体（Ｂ）及びアミノ酸（Ｃ）のそれぞれの総量に含まれる窒素原子数の比（ＮＣ／ＮＢ）を算出した結果を表１に示す。また、得られたガス分離膜について、ＣＯ_２ガス透過性能の評価（試験例１：スイープ法）及び耐久試験による膜耐久性の評価を行った。その結果を表１に示す。

〔実施例５〕
水４１．３１重量部、親水性樹脂（Ａ）としてのポリアクリル酸及びポリアクリル酸ナトリウム（ＰＡＡ（２））（商品名「アクペックＨＶ－５０１Ｅ」、商品名「アクパーナＡＰ－４０」、いずれも住友精化製））１．３０重量部（ポリアクリル酸が１．０８重量部、ポリアクリル酸ナトリウムが０．２２重量部。なお、このポリアクリル酸ナトリウムは、部分的に鹸化された、すなわちポリアクリル酸ナトリウムの形態をとるポリアクリル酸である。）、塩基性重合体（Ｂ）としての１５重量％ポリアリルアミン水溶液（商品名「ＰＡＡ１５Ｃ」、ニットーボーメディカル社製）６．７２重量部を混合した後、アミノ酸（Ｃ）としてのサルコシン（Ｓａｒ）１．５７重量部、アルカリ金属化合物（Ｄ）としての５０重量％水酸化セシウム水溶液１０．２７重量部、及び、１０重量％の界面活性剤水溶液０．３９重量部を加えて混合して、混合液を得たこと以外は、実施例１と同様にして、厚み２６μｍのガス分離機能層を有するガス分離膜を得た。Ｓａｒ、水酸化セシウム、界面活性剤水溶液は、実施例１で用いたものと同じものを用いた。上記混合液中に含まれる塩基性重合体（Ｂ）及びアミノ酸（Ｃ）のそれぞれの総量に含まれる窒素原子数の比（ＮＣ／ＮＢ）を算出した結果を表１に示す。また、得られたガス分離膜について、ＣＯ_２ガス透過性能の評価（試験例１：スイープ法）及び耐久試験による膜耐久性の評価を行った。その結果を表１に示す。

〔比較例１〕
水５．２２重量部、親水性樹脂（Ａ）としてのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の１５重量％水溶液３．９６重量部、及び、塩基性重合体（Ｂ）としての５０重量％ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）水溶液１０．８０重量部を混合した後、アミノ酸（Ｃ）としてのグリシン（Ｇｌｙ）４．８８重量部、アルカリ金属化合物（Ｄ）に代えて水酸化リチウム一水和物（富士フイルム和光純薬社製）２．７３重量部、及び、１０重量％の界面活性剤水溶液０．０３重量部を加えて混合して、混合液を得たこと以外は、実施例１と同様にして、厚み５８μｍのガス分離機能層を有するガス分離膜を得た。ＰＶＡ、ＰＥＩ水溶液、Ｇｌｙ、界面活性剤水溶液は、実施例１及び２で用いたものと同じものを用いた。上記混合液中に含まれる塩基性重合体（Ｂ）及びアミノ酸（Ｃ）のそれぞれの総量に含まれる窒素原子数の比（ＮＣ／ＮＢ）を算出した結果を表１に示す。また、得られたガス分離膜について、ＣＯ_２ガス透過性能の評価（試験例１：スイープ法）及び耐久試験による膜耐久性の評価を行った。その結果を表１に示す。

〔比較例２〕
水１０．９８重量部、親水性樹脂（Ａ）としてのポリアクリル酸（ＰＡＡ（１））の３．８５重量％水溶液２１．４３重量部、及び、塩基性重合体（Ｂ）としての５０重量％ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）水溶液１．６５重量部を混合した後、アミノ酸（Ｃ）としてのサルコシン（Ｓａｒ）１．６４重量部、アルカリ金属化合物（Ｄ）に代えて水酸化リチウム一水和物０．４２重量部、及び、１０重量％の界面活性剤水溶液０．１５重量部を加えて混合して、混合液を得たこと以外は、実施例１と同様にして、厚み２９μｍのガス分離機能層を有するガス分離膜を得た。ＰＡＡ（１）、ＰＥＩ水溶液、Ｓａｒ、水酸化リチウム一水和物、界面活性剤水溶液は、実施例１、３及び比較例１で用いたものと同じものを用いた。上記混合液中に含まれる塩基性重合体（Ｂ）及びアミノ酸（Ｃ）のそれぞれの総量に含まれる窒素原子数の比（ＮＣ／ＮＢ）を算出した結果を表１に示す。また、得られたガス分離膜について、ＣＯ_２ガス透過性能の評価（試験例１：スイープ法）及び耐久試験による膜耐久性の評価を行った。その結果を表１に示す。

〔比較例３〕
水４０．００重量部、親水性樹脂（Ａ）としてのポリアクリル酸（ＰＡＡ（１））の３．８５重量％水溶液２１．４３重量部、塩基性重合体（Ｂ）としての５０重量％ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）１．６５重量部を混合した後、アミノ酸（Ｃ）としてのグリシン（Ｇｌｙ）０．７５重量部、アルカリ金属化合物（Ｄ）に代えて水酸化リチウム一水和物０．４２重量部、及び、１０重量％の界面活性剤水溶液０．３５重量部を加えて混合して、混合液を得たこと以外は、実施例１と同様にして、厚み３０μｍのガス分離機能層を有するガス分離膜を得た。ＰＡＡ（１）、ＰＥＩ水溶液、Ｇｌｙ、水酸化リチウム一水和物、界面活性剤水溶液は、実施例１～３及び比較例１で用いたものと同じものを用いた。上記混合液中に含まれる塩基性重合体（Ｂ）及びアミノ酸（Ｃ）のそれぞれの総量に含まれる窒素原子数の比（ＮＣ／ＮＢ）を算出した結果を表１に示す。また、得られたガス分離膜について、ＣＯ_２ガス透過性能の評価（試験例１：スイープ法）及び耐久試験による膜耐久性の評価を行った。その結果を表１に示す。

〔比較例４〕
水４０．００重量部、親水性樹脂（Ａ）としてのポリアクリル酸（ＰＡＡ（１））の３．８５重量％水溶液２１．４３重量部、塩基性重合体（Ｂ）としての５０重量％ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）１．６５重量部を混合した後、アミノ酸（Ｃ）としてのサルコシン（Ｓａｒ）５．１２重量部、アルカリ金属化合物（Ｄ）としての５０重量％水酸化セシウム水溶液９．６５重量部、及び、１０重量％の界面活性剤水溶液０．４３重量部を加えて混合して、混合液を得たこと以外は、実施例１と同様にして、厚み３４μｍのガス分離機能層を有するガス分離膜を得た。用いたＰＡＡ（１）、ＰＥＩ水溶液、Ｓａｒ、水酸化セシウム、界面活性剤水溶液は、実施例１及び３で用いたものと同じものを用いた。上記混合液中に含まれる塩基性重合体（Ｂ）及びアミノ酸（Ｃ）のそれぞれの総量に含まれる窒素原子数の比（ＮＣ／ＮＢ）を算出した結果を表１に示す。また、得られたガス分離膜について、ＣＯ_２ガス透過性能の評価（試験例１：スイープ法）及び耐久試験による膜耐久性の評価を行った。その結果を表１に示す。

〔比較例５〕
水４０．００重量部、親水性樹脂（Ａ）としてのポリアクリル酸（ＰＡＡ（１））の３．８５重量％水溶液２１．４３重量部、塩基性重合体（Ｂ）としての５０重量％ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）１．６５重量部を混合した後、アミノ酸（Ｃ）としてのグリシン（Ｇｌｙ）４．３１重量部、アルカリ金属化合物（Ｄ）としての５０重量％水酸化セシウム水溶液１７．２３重量部、及び、１０重量％の界面活性剤水溶液０．１５重量部を加えて混合して、混合液を得たこと以外は、実施例１と同様にして、厚み５５μｍのガス分離機能層を有するガス分離膜を得た。ＰＡＡ（１）、ＰＥＩ水溶液、Ｇｌｙ、水酸化セシウム、界面活性剤水溶液は、実施例１～３で用いたものと同じものを用いた。上記混合液中に含まれる塩基性重合体（Ｂ）及びアミノ酸（Ｃ）のそれぞれの総量に含まれる窒素原子数の比（ＮＣ／ＮＢ）を算出した結果を表１に示す。また、得られたガス分離膜について、ＣＯ_２ガス透過性能の評価（試験例１：スイープ法）及び耐久試験による膜耐久性の評価を行った。その結果を表１に示す。

〔実施例６〕
実施例１と同様の手順でガス分離膜を得た。得られたガス分離膜について、ＣＯ_２ガスの選択的透過性能の評価（試験例２：減圧法）を行った。その結果を表２に示す。

１，１ａガス分離膜エレメント、３供給側流路部材、４透過側流路部材、５中心管、１０ガス分離膜、５０孔、５１供給側端部、５２排出口、５３排出側端部、５５テレスコープ防止板、６１ガス分離膜セル、６２供給側室（供給側空間）、６３透過側室（透過側空間）、６４冷却トラップ、６５背圧調整器、６６冷却トラップ、６７ガスクロマトグラフ、６８定量送液ポンプ、６９背圧調整器、７０定量送液ポンプ、７１減圧ポンプ（減圧部）、８１供給側室、８２透過側室、８３ガス分離膜セル、８４流量計。

Claims

親水性樹脂、窒素原子を含む塩基性重合体、アミノ酸、及びアルカリ金属化合物を含有する組成物であって、
前記親水性樹脂は、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、及びポリビニルアルコールからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記塩基性重合体は、ポリアリルアミン及びポリエチレンイミンからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記アミノ酸は、グリシン及びサルコシンからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記アルカリ金属化合物に含まれるアルカリ金属元素は、ルビジウム及びセシウムのうちの少なくとも一方を含み、
前記塩基性重合体の総量に含まれる窒素原子数（ＮＢ）［ｍｏｌ］と前記アミノ酸の総量に含まれる窒素原子数（ＮＣ）［ｍｏｌ］との比（ＮＣ／ＮＢ）は、０．１以上２以下の範囲内である、組成物。
ガス分離膜用組成物である、請求項１に記載の組成物。
特定のガス成分を選択的に透過するガス分離膜であって、
請求項１又は２に記載の組成物を含むガス分離機能層と、第１多孔層とを含む、ガス分離膜。
前記ガス分離機能層の前記第１多孔層とは反対側に第２多孔層を含む、請求項３に記載のガス分離膜。
前記特定のガス成分は、酸性ガスである、請求項３又は４に記載のガス分離膜。
請求項３～５のいずれか１項に記載のガス分離膜を備えるガス分離装置。
前記ガス分離膜によって互いに隔てられた供給側空間及び透過側空間と、
少なくとも前記特定のガス成分を含む原料ガスを、前記供給側空間に供給するための供給側入口と、
前記ガス分離膜を透過しなかった原料ガスを前記供給側空間から排出するための非透過側出口と、
前記ガス分離膜を透過した前記特定のガス成分を含む透過ガスを前記透過側空間から排出するための透過側出口と、
前記透過側出口の下流側に設けられた前記透過ガスを減圧するための減圧部と、
を備える、請求項６に記載のガス分離装置。
さらに、前記ガス分離機能層に対して不活性なスイープガスを前記透過側空間に供給するための透過側供給口と、
前記ガス分離膜を透過した前記特定のガス成分を含む透過ガス及び前記スイープガスを前記透過側空間から排出するための透過側出口と、
前記透過側供給口の上流側に設けられた前記スイープガスを供給するためのスイープガス供給部と、
を備える、請求項７に記載のガス分離装置。
前記ガス分離膜によって互いに隔てられた供給側空間及び透過側空間と、
少なくとも前記特定のガス成分を含む原料ガスを、前記供給側空間に供給するための供給側入口と、
前記ガス分離膜を透過しなかった原料ガスを前記供給側空間から排出するための非透過側出口と、
前記ガス分離機能層に対して不活性なスイープガスを前記透過側空間に供給するための透過側供給口と、
前記ガス分離膜を透過した前記特定のガス成分を含む透過ガス及び前記スイープガスを前記透過側空間から排出するための透過側出口と、
前記透過側供給口の上流側に設けられた前記スイープガスを供給するためのスイープガス供給部と、
を備える、請求項６に記載のガス分離装置。
特定のガス成分を選択的に透過するガス分離膜の製造方法であって、
請求項１又は２に記載の組成物を含む塗布液を準備する工程と、
第１多孔層上に前記塗布液を塗布する工程と、を含む、ガス分離膜の製造方法。