JP7441985B2 - 分離方法 - Google Patents

分離方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7441985B2
JP7441985B2 JP2023025319A JP2023025319A JP7441985B2 JP 7441985 B2 JP7441985 B2 JP 7441985B2 JP 2023025319 A JP2023025319 A JP 2023025319A JP 2023025319 A JP2023025319 A JP 2023025319A JP 7441985 B2 JP7441985 B2 JP 7441985B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluorocarbon
carbon atoms
less
acid
adsorbent
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
Application number
JP2023025319A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023121747A (ja
Inventor
みちる 賀川
義紀 田中
健治 隅田
祐輔 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atomis Inc
Original Assignee
Atomis Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atomis Inc filed Critical Atomis Inc
Publication of JP2023121747A publication Critical patent/JP2023121747A/ja
Priority to JP2023204508A priority Critical patent/JP2024022631A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7441985B2 publication Critical patent/JP7441985B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/02Separation 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 adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation 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 adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26Synthetic macromolecular compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/38Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C17/389Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by adsorption on solids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C19/00Acyclic saturated compounds containing halogen atoms
    • C07C19/08Acyclic saturated compounds containing halogen atoms containing fluorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C19/00Acyclic saturated compounds containing halogen atoms
    • C07C19/08Acyclic saturated compounds containing halogen atoms containing fluorine
    • C07C19/10Acyclic saturated compounds containing halogen atoms containing fluorine and chlorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C55/00Saturated compounds having more than one carboxyl group bound to acyclic carbon atoms
    • C07C55/02Dicarboxylic acids
    • C07C55/06Oxalic acid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F1/00Compounds containing elements of Groups 1 or 11 of the Periodic Table
    • C07F1/08Copper compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F3/00Compounds containing elements of Groups 2 or 12 of the Periodic Table
    • C07F3/06Zinc compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/06Aluminium compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

本開示は、分離方法に関する。
フルオロカーボンの分離方法として、フルオロカーボンの混合物を蒸留する方法が知られている。特許文献1には、2,3,3,3-テトラフルオロプロペンおよびヘキサフルオロプロペンを含む混合物と、抽出溶剤とを混合して抽出用混合物を得た後、かかる抽出用混合物を蒸留して、ヘキサフルオロプロペンを主成分とする留出物と、2,3,3,3-テトラフルオロプロペンを含む缶出物とを得ることが記載されている。
特開2018-002602号公報
特許文献1に記載のような蒸留法では、沸点の近い化合物や、共沸する化合物の分離が困難であり、フルオロカーボン、例えば、炭素数1のフルオロカーボンを分離する際、十分に分離できないという不具合が生じ得ることを見出した。
本開示における課題は、特定の炭素数のフルオロカーボンを分離する方法を提供することにあり、例えば、炭素数1のフルオロカーボンを分離する方法を提供することにある。
本開示は、以下の態様を含む。
[1]
炭素数nのフルオロカーボンと、炭素数n+m以上のフルオロカーボンとを含む混合物から、炭素数nのフルオロカーボンを分離することを含み、
前記炭素数nのフルオロカーボンの分離は、前記混合物と吸着材とを接触させることにより実施され、
前記nは、1以上の整数であり、前記mは、1以上の整数である、フルオロカーボンの分離方法。
[2]
前記混合物と吸着材との接触は、-10℃以上30℃以下の温度で実施される、[1]に記載の分離方法。
[3]
前記nは、1以上2以下の整数である、[1]または[2]に記載の分離方法。
[4]
前記mは、1以上3以下の整数である、[1]~[3]のいずれか1つに記載の分離方法。
[5]
前記炭素数nのフルオロカーボンが、ジフルオロメタンおよびジフルオロクロロメタンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上である、[1]~[4]のいずれか1つに記載の分離方法。
[6]
前記炭素数n+m以上のフルオロカーボンが、炭素数2~3のフルオロカーボンを含む、[1]~[5]のいずれか1つに記載の分離方法。
[7]
前記吸着材は多孔体を含み、該多孔体の有効細孔径は、0.46nm以下である、[1]~[6]のいずれか1つに記載の分離方法。
[8]
前記多孔体は、金属有機構造体を含む、[7]に記載の分離方法。
[9]
前記金属有機構造体は、金属イオンと1種または2種以上の有機配位子とを含み、
前記有機配位子は、前記金属イオンに配位結合しうる基を1分子中に2個以上含む、[8]に記載の分離方法。
[10]
前記金属有機構造体は、金属イオンを含む、[8]に記載の分離方法。
[11]
前記金属有機構造体は、1種または2種以上の有機配位子を含み、
前記有機配位子は、金属イオンに配位結合しうる基を1分子中に2個以上含む、[8]に記載の分離方法。
[12]
前記金属イオンは亜鉛を含み、前記有機配位子は、シュウ酸および1,2,4-トリアゾールを含む、[9]に記載の分離方法。
[13]
前記吸着材は、樹脂をさらに含む、[7]~[12]のいずれか1つに記載の分離方法。
[14]
前記吸着材は、粉末状、粒状、フレーク状、または、ペレット状である、[1]~[13]のいずれか1つに記載の分離方法。
[15]
前記混合物は、フルオロカーボンの共沸混合物または擬共沸混合物である、[1]~[14]のいずれか1つに記載の分離方法。
[16]
前記分離された炭素数nのフルオロカーボンを精製することをさらに含む、[1]~[15]のいずれか1つに記載の分離方法。
[17]
金属有機構造体と、炭素数nのフルオロカーボンとを含み、
前記金属有機構造体は、金属イオンと1種または2種以上の有機配位子とを含み、
前記金属イオンは亜鉛を含み、前記有機配位子は、シュウ酸および1,2,4-トリアゾールを含み、
前記nは1以上の整数である、複合材料。
本開示によれば、2種以上のフルオロカーボンを含む混合物から、特定の炭素数のフルオロカーボンを分離することができ、例えば、炭素数1のフルオロカーボンを分離することができる。
図1は、実施例1の吸着等温線を示す。 図2は、実施例1の吸着等温線を示す。 図3は、比較例2、3の吸着等温線を示す。 図4は、実施例1の吸着破過曲線を示す。 図5は、実施例2の吸着破過曲線を示す。 図6は、実施例1の繰り返し吸脱着における吸着等温線を示す。 図7は、実施例1の高温高湿保存後の吸着等温線を示す。
本開示の分離方法は、2種以上のフルオロカーボンを含む混合物から、特定のフルオロカーボンを分離することを含み得、該特定のフルオロカーボンの分離は、該混合物と吸着材とを接触させることにより実施され得る。
本開示の一実施形態における分離方法は、
炭素数nのフルオロカーボンと、炭素数n+m以上のフルオロカーボンとを含む混合物から、炭素数nのフルオロカーボンを分離することを含み、
上記炭素数nのフルオロカーボンの分離は、上記混合物と吸着材とを接触させることにより実施される。
本開示の分離方法によれば、炭素数nのフルオロカーボンが吸着材に吸着されることで、混合物から炭素数nのフルオロカーボンを分離することができる。一の態様において、上記混合物は、ガス(気体)の状態で、かかる吸着材と接触される。
一の態様において、かかる分離方法は、
炭素数1のフルオロカーボンと、炭素数2以上のフルオロカーボンとを含む混合物から、炭素数1のフルオロカーボンを分離することを含み得、
上記炭素数1のフルオロカーボンの分離は、上記混合物と吸着材とを接触させることにより実施され得る。
別の態様において、かかる分離方法は、
炭素数2のフルオロカーボンと、炭素数3以上のフルオロカーボンとを含む混合物から、炭素数2のフルオロカーボンを分離することを含み得、
上記炭素数2のフルオロカーボンの分離は、上記混合物と吸着材とを接触させることにより実施され得る。
さらに別の態様において、かかる分離方法は、
炭素数1のフルオロカーボンと、炭素数3以上のフルオロカーボンとを含む混合物から、炭素数1のフルオロカーボンを分離することを含み得、
上記炭素数1のフルオロカーボンの分離は、上記混合物と吸着材とを接触させることにより実施され得る。
(混合物)
上記混合物は、炭素数nのフルオロカーボンを含む。上記nは、1以上の整数であり、好ましくは1以上2以下である。
一の態様において、上記炭素数nのフルオロカーボンの分子径は、例えば0.30nm以上0.430nm以下、好ましくは0.320nm以上0.420nm以下である。また、上記炭素数nのフルオロカーボンの分子径は、例えば0.300nm以上、好ましくは0.320nm以上であり、例えば0.430nm以下、好ましくは0.420nm以下である。
別の態様において、上記炭素数nのフルオロカーボンの分子径は、例えば0.300nm以上0.460nm以下、好ましくは0.320nm以上0.440nm以下である。また、上記炭素数nのフルオロカーボンの分子径は、例えば0.300nm以上、好ましくは0.320nm以上であり、例えば0.460nm以下、好ましくは0.440nm以下である。
さらに別の態様において、上記炭素数nのフルオロカーボンの分子径は、例えば0.480nm以上1.0nm以下、好ましくは0.490nm以上0.980nm以下である。また、上記炭素数nのフルオロカーボンの分子径は、例えば0.480nm以上、好ましくは0.490nm以上であり、例えば1.0nm以下、好ましくは0.800nm以下である。
上記分子径は、以下の式により算出される値である。
d=(ma/(3×21/2ηπ))1/2 …(x1)
ただし、式(x1)中、dは分子径、mは分子1個の質量、aは分子速度、ηは粘性係数を表す。
aは、以下の式により算出される。
a=(γRT/M)1/2 …(x2)
ここで、γは比熱比であり、1.333として近似する。また、Rは気体定数、Tは絶対温度であり、Mは、モル分子質量である。
また、ηは、毛細管法により測定してよい。
上記炭素数nのフルオロカーボンの沸点は、例えば-80℃以上-20℃以下であってよく、さらに-60℃以上-30℃以下であってよい。一の態様において、上記混合物中、炭素数nのフルオロカーボンは、ガス(気体)として存在する。
上記炭素数nのフルオロカーボンとしては、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボンが挙げられる。上記ハイドロクロロフルオロカーボンとしては、クロロジフルオロメタンが挙げられ、上記ハイドロフルオロカーボンとしては、ジフルオロメタンが挙げられる。なお、本開示において、炭素数nのフルオロカーボンを吸着質ともいう。
上記炭素数nのフルオロカーボンは、1種または2種以上の化合物を含んでいてよい。炭素数nのフルオロカーボンが2種以上の化合物を含む場合、それぞれの化合物が、上記分子径および沸点の範囲内であることが好ましい。
上記混合物における炭素数nのフルオロカーボンの含有率は、混合物の全体において、例えば0.1モル%以上50モル%以下であってよく、さらに0.5モル%以上20モル%以下であってよい。
上記混合物は、炭素数n+mのフルオロカーボンを含む。上記mは、1以上の整数であり、好ましくは1以上3以下、より好ましくは1以上2以下である。
上記炭素数n+m以上のフルオロカーボンにおける炭素数2~3のフルオロカーボンの含有率は、例えば50モル%以上100モル%以下であってよく、80モル%以上100モル%以下であってよい。
一の態様において、炭素数n+m以上のフルオロカーボンの分子径は、例えば0.430nm超であり、0.440nm以上2.00nm以下であってよく、0.440nm以上1.00nm以下であってよい。また、炭素数n+m以上のフルオロカーボンの分子径は、例えば0.430nm超、好ましくは0.440nm以上であり、例えば2.00nm以下、好ましくは1.00nm以下である。
別の態様において、炭素数n+m以上のフルオロカーボンの分子径は、例えば0.460nm超であり、0.470nm以上2.00nm以下であってよく、0.470nm以上1.00nm以下であってよい。また、炭素数n+m以上のフルオロカーボンのカーボンの分子径は、例えば0.460nm超、好ましくは0.470nm以上であり、例えば2.00nm以下、好ましくは1.00nm以下である。
さらに別の態様において、炭素数n+m以上のフルオロカーボンの分子径は、例えば1.0nm超であり、1.10nm以上2.00nm以下であってよく、1.10nm以上1.50nm以下であってよい。また、炭素数n+m以上のフルオロカーボンのカーボンの分子径は、例えば1.0nm超、好ましくは1.10nm以上であり、例えば2.00nm以下、好ましくは1.50nm以下である。
上記炭素数n+m以上のフルオロカーボンの沸点は、例えば-80℃以上-20℃以下であってよく、さらに-60℃以上-30℃以下であってよく、とりわけ-50℃以上-30℃以下であってよい。一の態様において、上記混合物中、炭素数n+m以上のフルオロカーボンは、ガス(気体)として存在する。
また、炭素数nのフルオロカーボンの沸点と炭素数n+m以上のフルオロカーボンの沸点の差は、例えば0℃以上20℃以下であってよく、さらに0℃以上10℃以下であってよい。本開示の分離方法によれば、炭素数nのフルオロカーボンと炭素数n+m以上のフルオロカーボンの沸点が近い場合であっても、炭素数nのフルオロカーボンを分離できる。
上記炭素数n+m以上のフルオロカーボンは、飽和フルオロカーボンまたは不飽和フルオロカーボンであってよく、好ましくは飽和フルオロカーボンである。
上記炭素数n+m以上のフルオロカーボンとしては、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボンが挙げられる。上記ハイドロクロロフルオロカーボンとしては、クロロトリフルオロエタン等の炭素数2のハイドロクロロフルオロカーボン等が挙げられる。上記ハイドロフルオロカーボンとしては、ジフルオロエタン(例えば、1,1-ジフルオロエタン、1,2-ジフルオロエタン、特に、1,1-ジフルオロエタン)、トリフルオロエタン(例えば、1,1,1-トリフルオロエタン、1,1,2-トリフルオロエタン、特に、1,1,1-トリフルオロエタン)、テトラフルオロエタン(例えば、1,1,1,2-テトラフルオロエタン、1,1,2,2-テトラフルオロエタン、特に1,1,1,2-テトラフルオロエタン)、ペンタフルオロエタン等の炭素数2のハイドロフルオロカーボン;テトラフルオロプロペン、ヘキサフルオロプロペン等の炭素数3のハイドロフルオロカーボン等が挙げられる。上記炭素数n+m以上のフルオロカーボンは、1種または2種以上を含んでいてよい。
好ましい態様において、上記炭素数n+m以上のフルオロカーボンは、例えば炭素数2~5のフルオロカーボンであってよく、好ましくは炭素数2~3のフルオロカーボンであってよい。
上記炭素数n+m以上のフルオロカーボンは、1種または2種以上の化合物を含んでいてよい。炭素数n+m以上のフルオロカーボンが2種以上の化合物を含む場合、それぞれの化合物の分子径および沸点が、上記範囲にあることが好ましい。
上記混合物における炭素数nのフルオロカーボンおよび炭素数n+m以上のフルオロカーボンの含有率は、上記混合物の全体において、好ましくは90モル%以上100モル%以下、より好ましくは95モル%以上100モル%以下である。
上記混合物は、フルオロカーボンの共沸混合物または擬共沸混合物であってよい。本開示の分離方法によれば、共沸混合物または擬共沸混合物であっても、特定の炭素数のフルオロカーボンを分離し得る。かかる共沸混合物または擬共沸混合物としては、例えば、分離対象のフルオロカーボン(本実施形態において、炭素数nのフルオロカーボン)の沸点と、それ以外のフルオロカーボン(本実施形態において、炭素数n+mのフルオロカーボン)の沸点との差が、1℃以上20℃以下、さらに3℃以上18℃以下である混合物が挙げられる。
一の態様において、上記炭素数nのフルオロカーボンは、炭素数1のフルオロカーボンであり得、上記炭素数n+mのフルオロカーボンは、炭素数2以上のフルオロカーボンであり得る。
別の態様において、上記炭素数nのフルオロカーボンは、炭素数2のフルオロカーボンであり得、上記炭素数n+mのフルオロカーボンは、炭素数3以上のフルオロカーボンであり得る。
さらに別の態様において、上記炭素数nのフルオロカーボンは、炭素数1のフルオロカーボンであり得、上記炭素数n+mのフルオロカーボンは、炭素数3以上のフルオロカーボンであり得る。
さらに別の態様において、上記炭素数nのフルオロカーボンは、炭素数1のフルオロカーボンであり得、上記炭素数n+mのフルオロカーボンは、炭素数4以上のフルオロカーボンであり得る。
さらに別の態様において、上記炭素数nのフルオロカーボンは、炭素数2のフルオロカーボンであり得、上記炭素数n+mのフルオロカーボンは、炭素数5以上のフルオロカーボンであり得る。
上記混合物は、炭素数nのフルオロカーボンおよび炭素数n+m以上のフルオロカーボン以外に、他の化合物を含んでいてもよい。かかる他の化合物の沸点は、例えば-100℃以下であってよく、-150℃以下であってよい。一の態様において、かかる他の化合物は、気体(ガス)として上記混合物に含まれる。
上記他の化合物としては、窒素、酸素、二酸化炭素、水等が挙げられる。
(吸着材)
上記吸着材は、炭素数nのフルオロカーボンを吸着しうる。代表的には、上記吸着材は、炭素数nのフルオロカーボンを吸着し、炭素数n+m以上のフルオロカーボンを吸着しない。そのため、炭素数nのフルオロカーボンおよび炭素数n+m以上のフルオロカーボンと含む混合物と、吸着材とを接触させることで、該混合物から炭素数nのフルオロカーボンを分離しうる。
上記吸着材は、吸着媒として、細孔を有する多孔体を含むことが好ましい。かかる細孔に炭素数nのフルオロカーボンが吸着されることで、上記混合物から炭素数nのフルオロカーボンを分離しうる。
好ましくは、上記多孔体の有効細孔径は、炭素数n+mのフルオロカーボンの分子径よりも小さい。上記有効細孔径が、炭素数n+mのフルオロカーボンの分子径よりも小さいと、炭素数nのフルオロカーボンをより確実に分離しうる。
ここで、有効細孔径は、多孔体と吸着質とを接触させた場合において、該吸着質の吸着の程度と分子径とから決定される多孔体の細孔径であり、具体的には、Horvath-Kawazoe法を用い、窒素吸着等温線の相対圧を有効細孔径に換算することにより求めることができる。換算式としては、J.Chem.Eng.Jpn.,1983,16,6,470-475に記載の計算式を用いてよく、換算式中のパラメータ値としては、カーボンと窒素の組合せに基づく値を使用してよい。
上記多孔体の有効細孔径は、例えば0.30nm以上0.46nm以下、好ましくは0.32nm以上0.44nm以下である。一の態様において、上記多孔体の有効細孔径は、例えば0.30nm以上、好ましくは0.32nm以上であり、例えば0.46nm以下、好ましくは0.44nm以下である。
上記多孔体の比表面積は、例えば40m/g以上、好ましくは100m/g以上、より好ましくは300m/g以上であることができ、例えば2,000m/g以下であってよく、1,000m/g以下であってよい。上記多孔体の比表面積は、窒素ガスの吸着等温線から、BET法を用いて算出される。
上記多孔体における、炭素数nのフルオロカーボンの平衡吸着量は、温度303K、圧力0,4Pa~1MPaの範囲で測定した場合、例えば、1g/10g以上であってよく、100g/10g以下であってよい。
上記多孔体は、粉末状(粒子状)、膜状、粒状、成型体(ペレット状等)等であってよく、成型体であることが好ましく、ペレット状であることがさらに好ましい。ペレットは、円柱状でも球状でもよい。円柱状の場合、該円柱の半径は1.6mm以上6mm以下であることが好ましく、該円柱の厚みは2mm以上6mm以下であることが好ましい。球状の場合、真球でないものも含み、該球の半径は4mm以上12mm以下であることが好ましい。
上記多孔体は、例えば、ゼオライト、活性炭、シリカゲルおよび金属有機構造体(PCP:Porous Coordination Polymer、または、MOF:Metal-Organic Framework)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、代表的には、金属有機構造体を含む。
上記金属有機構造体は、金属イオンと、1種または2種以上の有機配位子とを含むことが好ましい。有機配位子は、代表的には、金属イオンに配位結合しうる基を1分子中に2個以上含むことが好ましい。有機配位子が金属イオンに配位することで、規則性が高く、3次元的に連続した構造(例えば、ネットワーク構造)が形成され、金属イオンおよび有機配位子の間に細孔が形成される。かかる3次元構造において、金属イオンの種類と有機配位子を組み合わせることで、金属有機構造体の有効細孔径や柔軟性、金属有機構造体と吸着質との相互作用を制御できる。
また、金属有機構造体は、吸着質の吸着と脱着を繰り返した後でも吸着量(最大吸着量)が低下せず、繰り返し耐久性が高い。さらに、金属有機構造体は、温度(熱)や湿度の影響を受けにくく、高温高湿下で長時間保存した場合であっても、吸着量が低下せず、高温高湿耐久性が高い。
上記金属イオンは、特に限定されないが、例えば、Ia族、IIa族、IIIa族、IVa~VIII族、Ib~VIb族からなる群から選択される金属のイオンである。かかる金属は、好ましくは、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ro、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Al、Ga、In、TI、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、En、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、およびYbからなる群より選択される1種または2種以上であり得、より好ましくは、Zn、Cu、Ti、Co、Mn、Al、Ca、ZrおよびMgからなる群より選択される1種または2種以上であり得る。
具体的には、かかる金属イオンは、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Sc3+、Y3+、Ln3+、Ti4+、Zr4+、Hf4+、V4+、V3+、V2+、Nb3+、Ta3+、Cr3+、Mo3+、W3+、Mn3+、Mn2+、Re3+、Re2+、Fe3+、Fe2+、Ru3+、Ru2+、Os3+、Os2+、Co3+、Co2+、Rh2+、Rh、Ir2+、Ir、Ni2+、Ni、Pd2+、Pd、Pt2+、Pt、Cu2+、Cu、Ag、Au、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Al3+、Ga3+、ln3+、TI3+、Si4+、Si2+、Ge4+、Ge2+、Sn4+、Sn2+、Pb4+、Pb2+、As5+、As3+、As、Sb5+、Sb3+、Sb、Bi5+、Bi3+、Bi、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、En3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+およびYb3+からなる群より選択される1種または2種以上であり得、より好ましくは、であり得、Zn2+、Cu2+、Cu+、Ti4+、Ti3+、Co3+、Co2+、Mn3+、Mn2+、Al3+、Ca2+、Zr4+およびMg2+からなる群より選択される1種または2種以上であり得る。
上記金属イオンは、1種のみであっても2種以上であってもよい。好ましくは、上記金属イオンは1種である。
好ましい態様において、上記金属イオンは、Znイオンであり、好ましくはZn2+である。
上記有機配位子は、金属イオンに配位結合しうる基を1分子中に2個以上含むものであれば特に限定されない。上記配位結合は、例えば、金属イオンと配位結合を形成しうる官能基により形成される。
上記配位結合を形成することができる官能基としては、例えば、-COOH、-CSH、-NO、-B(OH)、-SOH、-Si(OH)、-Ge(OH)、-Sn(OH)、-Si(SH)、-Ge(SH)、-Sn(SH)、-POH、-AsOH、-AsOH、-P(SH)、-As(SH)、-CH(RSH)、-C(RSH)、-CH(RNH、-C(RNH、-CH(ROH)、-C(ROH)、-CH(RCN)、および-C(RCN)が挙げられる。上記式中、Rは、単結合、炭素数1~5のアルキレン基(例えば、メチレン、エチレン、n-プロピレン、i-プロピレン、n-ブチレン、i-ブチレン、tert-ブチレンまたはn-ペンチレン基)、炭素数6~14の2価の芳香族基(例えば、例えばフェニレン)、または上記アルキレン基と芳香族基の組み合わせ(例えば、-フェニレン-アルキレン-フェニレン-)である。また、上記配位結合を形成することができる官能基は、複素環中に含まれるヘテロ原子(例えば、N、O、S、B、P、Si、Al)であってよく、好ましくは複素環中に含まれる窒素原子であってもよい。
好ましい態様において、上記配位結合を形成することができる官能基は、-COOHおよび複素環に含まれる窒素原子等であり得る。
上記有機配位子は、好ましくは、二座以上となるように上記官能基を有する。かかる有機配位子において、官能基以外の部分は、有機配位子が金属イオンと配位結合を形成できる限り、限定されない。
一の態様において、上記有機配位子は、飽和もしくは不飽和の脂肪族化合物または芳香族化合物に由来する。また、上記配位子は、かかる脂肪族化合物と芳香族化合物が結合した化合物(以下、「脂肪族芳香族化合物」ともいう)に由来していてもよい。
上記脂肪族化合物または脂肪族芳香族化合物の脂肪族部分は、直鎖、分枝鎖、または環状であってもよい。脂肪族部分は、環状である場合、複数の環を有していてもよい。上記脂肪族化合物または脂肪族芳香族化合物の脂肪族部分は、好ましくは1~15個の炭素原子を有し、より好ましくは1~10個の炭素原子、例えば1、2、3、4、5、6、7、8、9または10個の炭素原子を有する。好ましい態様において、上記脂肪族部分は、メタン、アダマンタン、アセチレン、エチレンまたはブタジエンに由来する。
上記芳香族化合物または芳香族脂肪族化合物の芳香族部分は、1個以上の環、例えば2、3、4または5個の環を有していてもよい。これらの環は、縮合していても、縮合していなくてもよい。上記芳香族化合物または脂肪族芳香族化合物の芳香族部分は、好ましくは1、2、または3個、より好ましくは1または2個の環を有する。また、上記化合物の各環は、環中に少なくとも1種のヘテロ原子、例えばN、O、S、B、P、Si、Al、好ましくはN、OまたはSを有していてもよい。芳香族化合物または芳香族脂肪族化合物の芳香族部分は、炭素数6の環を1または2個含むことが好ましい。芳香族部分は、2個である場合、かかる2個の環は縮合していても、縮合していなくてもよい。好ましい態様において、かかる芳香族部分は、ベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、ビピリジルまたはピリジルに由来する。
一の態様において、上記有機配位子は、ジカルボン酸、トリカルボン酸またはテトラカルボン酸に由来する。
上記ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、酒石酸、マレイン酸、1,4-ブタンジカルボン酸、1,4-ブテンジカルボン酸、4-オキソピラン-2,6-ジカルボン酸、1,6-ヘキサンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、1,8-ヘプタデカンジカルボン酸、1,9-ヘプタデカンジカルボン酸、ヘプタデカンジカルボン酸、アセチレンジカルボン酸、1,2-ベンゼンジカルボン酸、1,3-ベンゼンジカルボン酸、2,3-ピリジンジカルボン酸、ピリジン-2,3-ジカルボン酸、1,3-ブタジエン-1,4-ジカルボン酸、1,4-ベンゼンジカルボン酸、p-ベンゼンジカルボン酸、イミダゾール-2,4-ジカルボン酸、2-メチルキノリン-3,4-ジカルボン酸、キノリン-2,4-ジカルボン酸、キノキサリン-2,3-ジカルボン酸、6-クロロキノキサリン-2,3-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノフェニルメタン-3,3’-ジカルボン酸、キノリン-3,4-ジカルボン酸、7-クロロ-4-ヒドロキシキノリン-2,8-ジカルボン酸、ジイミドジカルボン酸、ピリジン-2,6-ジカルボン酸、2-メチルイミダゾール-4,5-ジカルボン酸、チオフェン-3,4-ジカルボン酸、2-イソプロピルイミダゾール-4,5-ジカルボン酸、テトラハイドロピラン-4,4-ジカルボン酸、ペリレン-3,9-ジカルボン酸、ペリレンジカルボン酸、プルリオールE200-ジカルボン酸、3,6-ジオキサオクタンジカルボン酸、3,5-シクロヘキサジエン-1,2-ジカルボン酸、オクタンジカルボン酸、ペンタン-3,3-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノ-1,1’-ビフェニル-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノビフェニル-3,3’-ジカルボン酸、ベンジジン-3,3’-ジカルボン酸、1,4-ビス(フェニルアミノ)ベンゼン-2,5-ジカルボン酸、1,1’-ビナフチルジカルボン酸、7-クロロ-8-メチルキノリン-2,3-ジカルボン酸、1-アニリノ-アントラキノン-2,4’-ジカルボン酸、ポリテトラヒドロフラン250-ジカルボン酸、1,4-ビス(カルボキシメチル)ピペラジン-2,3-ジカルボン酸、7-クロロキノリン-3,8-ジカルボン酸、1-(4-カルボキシ)フェニル-3-(4-クロロ)フェニルピラゾリン-4,5-ジカルボン酸、1,4,5,6,7,7-ヘキサクロロ-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、1,3-ジベンジル-2-オキソイミダゾリジン-4,5-ジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、ナフタレン-1,8-ジカルボン酸、2-ベンゾイルベンゼン-1,3-ジカルボン酸、1,3-ジベンジル-2-オキソイミダゾリデン-4,5-cis-ジカルボン酸、2,2’-ビキノリン-4,4’-ジカルボン酸、ピリジン-3,4-ジカルボン酸、3,6,9-トリオキサウンデカンジカルボン酸、ヒドロキシベンゾフェノンジカルボン酸、プルリオールE300-ジカルボン酸、プルリオールE400-ジカルボン酸、プルリオールE600-ジカルボン酸、ピラゾール-3,4-ジカルボン酸、2,3-ピラジンジカルボン酸、5,6-ジメチル-2,3-ピラジンジカルボン酸、4,4’-ジアミノ(ジフェニルエーテル)ジイミドジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルメタンジイミドジカルボン酸、4,4’-ジアミノ(ジフェニルスルホン)ジイミドジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、1,3-アダマンタンジカルボン酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸、8-メトキシ-2,3-ナフタレンジカルボン酸、8-ニトロ-2,3-ナフタレンジカルボン酸、8-スルホ-2,3-ナフタレンジカルボン酸、アントラセン-2,3-ジカルボン酸、2’,3’-ジフェニル-p-ターフェニル-4,4”-ジカルボン酸、(ジフェニルエーテル)-4,4’-ジカルボン酸、イミダゾール-4,5-ジカルボン酸、4(1H)-オキオチオクロメン-2,8-ジカルボン酸、5-tert-ブチル-1,3-ベンゼンジカルボン酸、7,8-キノリンジカルボン酸、4,5-イミダゾールジカルボン酸、4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸、ヘキサトリアコンタンジカルボン酸、テトラデドカンジカルボン酸、1,7-ヘプタンジカルボン酸、5-ヒドロキシ-1,3-ベンゼンジカルボン酸、2,5-ジヒドロキシ-1,4-ジカルボン酸、ピラジン-2,3-ジカルボン酸、フラン-2,5-ジカルボン酸、1-ノネン-6,9-ジカルボン酸、エイコセンジカルボン酸、4,4’-ジヒドロキシジフェニルメタン-3,3’-ジカルボン酸、1-アミノ-4-メチル-9,10-ジオキソ-9,10-ジヒドロアントラセン-2,3-ジカルボン酸、2,5-ピリジンジカルボン酸、シクロヘキセン-2,3-ジカルボン酸、2,9-ジクロロフルオルビン-4,11-ジカルボン酸、7-クロロ-3-メチルキノリン-6,8-ジカルボン酸、2,4-ジクロロベンゾフェノン-2’,5’-ジカルボン酸、1,3-ベンゼンジカルボン酸、2,6-ピリジンジカルボン酸、1-メチルピロール-3,4-ジカルボン酸、1-ベンジル-1H-ピロール-3,4-ジカルボン酸、アントラキノン-1,5-ジカルボン酸、3,5-ピラゾールジカルボン酸、2-ニトロベンゼン-1,4-ジカルボン酸、ヘプタン-1,7-ジカルボン酸、シクロブタン-1,1-ジカルボン酸、1,14-テトラデドカンジカルボン酸、5,6-デヒドロノルボルナン-2,3-ジカルボン酸、5-エチル-2,3-ピリジンジカルボン酸、およびカンファージカルボン酸が挙げられる。
上記トリカルボン酸としては、例えば、2-ヒドロキシ-1,2,3-プロパントリカルボン酸、7-クロロ-2,3,8-キノリントリカルボン酸、1,2,3-、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、2-ホスフォノ-1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,3,5-ベンゼントリカルボン酸、4,4’,4”-(1,3,5-ベンゼントリイル)トリス安息香酸、1-ヒドロキシ-1,2,3-プロパントリカルボン酸、4,5-ジヒドロ-4,5-ジオキソ-1H-ピロロ[2,3-F]キノリン-2,7,9-トリカルボン酸、5-アセチル-3-アミノ-6-メチルベンゼン-1,2,4-トリカルボン酸、3-アミノ-5-ベンゾイル-6-メチルベンゼン-1,2,4-トリカルボン酸、1,2,3-プロパントリカルボン酸、およびオーリントリカルボン酸が挙げられる。
上記テトラカルボン酸としては、1,1-ジオキシドペリロ[1,12-BCD]チオフェン-3,4,9,10-テトラカルボン酸、ペリレン-3,4,9,10-テトラカルボン酸または(ペリレン-1,12-スルホン)-3,4,9,10-テトラカルボン酸などのペリレンテトラカルボン酸、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸またはメソ-1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸などのブタンテトラカルボン酸、デカン-2,4,6,8-テトラカルボン酸、1,4,7,10,13,16-ヘキサオキサシクロオクタデカン-2,3,11,13-テトラカルボン酸、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸、1,2,11,12-ドデカンテトラカルボン酸、1,2,5,6-ヘキサンテトラカルボン酸、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,9,10-デカンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、テトラヒドロフランテトラカルボン酸、およびシクロペンタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸などのシクロペンタンテトラカルボン酸が挙げられる。
一の態様において、上記有機配位子は、環ヘテロ原子により配位結合を形成することができる複素環に由来する。かかる複素環としては、以下の複素環が挙げられる。該複素環は、非置換であっても置換されていてもよい。
Figure 0007441985000001
一の態様において、有機配位子は、ジアゾール、トリアゾール等のアゾールに由来し、好ましくはトリアゾールに由来する。
好ましい態様において、上記有機配位子は、ジカルボン酸に由来する有機配位子およびアゾールに由来する有機配位子を含み、好ましくは、シュウ酸に由来する有機配位子および1,2,4-トリアゾールに由来する有機配位子を含む。
好ましい態様において、上記有機配位子は、1,4-ベンゼンジカルボン酸、1,2-ベンゼンジカルボン酸、マレイン酸、1,3,5-ベンゼントリカルボン酸、4,4’,4”-(1,3,5-ベンゼントリイル)トリス安息香酸、シュウ酸、4,4’-ビピリジン、トリアゾール、イミダゾール、3,3’-ビピラゾール、ベンゾイミダゾール、および3,5-ピリジンジカルボン酸から選択される。
上記の有機配位子は、1種のみであっても、2種以上であってもよい。
なお、本開示において「化合物に由来する」ことには、化合物そのものであることに加え、かかる化合物の一部がプロトン化した形態のものや、完全にプロトン化した形態のものであることが含まれる。
上記金属有機構造体は、金属イオンと有機配位子を接触させることにより製造しうる。
かかる金属イオンと有機配位子の接触は、溶媒の存在下で実施してよい。上記溶媒としては、水、エタノール、ジメチルホルムアミド、トルエン、メタノール、クロロベンゼン、ジエチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、水、過酸化水素、メチルアミン、水酸化ナトリウム溶液、N-メチルピロリドンエーテル、アセトニトリル、塩化ベンジル、トリエチルアミン、もしくはエチレングリコール、またはこれらの混合物であり得る。
上記金属イオンと有機配位子の接触は、加圧下で実施してもよく、常圧下で実施してもよい。また、かかる接触を実施する際の温度は、例えば、10~200℃であってよく、10~150℃であってよい。また、かかる接触を実施する際、撹拌を行ってもよい。
金属イオンがZn2+を含み、有機配位子がシュウ酸および1,2,4-トリアゾールを含む場合、かかる金属イオンと有機配位子の接触の際、溶媒として水およびエタノールの混合液を用い、常圧下、例えば10~30℃の温度で撹拌することで金属有機構造体を製造でき、生産性が良好である。
上記吸着材における多孔体の含有率は、例えば50質量%以上100質量%以下、好ましくは70質量%以上100質量%以下、さらに好ましくは90質量%以上100質量%以下である。
吸着材は、上記多孔体の他に、樹脂を含んでいてもよい。かかる樹脂としては、樹脂としては、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン樹脂、ビニルエーテル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリカーボネート樹脂およびポリスルホン樹脂等が挙げられる。
上記吸着材は、乳化剤、消泡剤、界面活性剤、レベリング剤、増粘剤、粘弾性調整剤、消泡剤、湿潤剤、分散剤、防腐剤、可塑剤、浸透剤、香料、殺菌剤、殺ダニ剤、防かび剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、染料、顔料等の添加剤を含んでいてもよい。また、前記吸着材は、粉末状、粒状、フレーク状、または、ペレット状であってよい。
(混合物と吸着材の接触)
上記混合物と上記吸着材とを接触させることにより、混合物に含まれる炭素数nのフルオロカーボンが吸着材に吸着され、混合物から炭素数nのフルオロカーボンを分離することができる。一の態様において、かかる混合物と吸着材の接触の際、混合物は、ガス(気体)として接触させることが好ましい。
混合物と吸着材の接触は、例えば、バッチ法またはカラム法により実施してよい。バッチ法は、密閉可能な容器に吸着材と混合物とを入れ、所定温度および所定圧力の条件下で、一定時間静置することにより、混合物と吸着材とを接触させる方法である。また、カラム法は、吸着材を容器(カラム)に充填し、混合物を該容器(カラム)内に流すことにより、混合物と吸着材とを接触させる方法である。
一の態様において、上記接触の際の温度は、例えば10℃以上40℃以下であってよく、さらに15℃以上35℃以下であってよい。別の態様において、上記接触の際の温度は、例えば、-10℃以上30℃以下であってよく、0℃以上30℃以下であってよく、15℃以上30℃以下であってよい。また、上記接触の際の圧力(ゲージ圧)は、0.2MPaG以上2MPaG以下であってよく、0.4MPaG以上1.5MPaG以下であってよい。接触の際の圧力が上記範囲にあることで、吸着質が吸着媒に吸着されやすくなり分離効率が向上しうるとともに、吸着媒の細孔構造を保持しうる。
上記接触をカラム法により実施する場合、上記混合物の流量は、50mL/分以上1,000mL/分以下であってよく、100mL/分以上500mL/分以下であってよい。
吸着材に吸着された炭素数nのフルオロカーボンは、減圧、昇温等により吸着材から脱離することができる。これにより、吸着材を再生し、炭素数nのフルオロカーボンを回収することができる。
(精製)
本開示の分離方法は、分離された炭素数nのフルオロカーボンを精製することをさらに含んでいてもよい。これにより、炭素数nのフルオロカーボンを再利用することが可能である。
一態様において、上記精製は、蒸留または精留により実施することができる。かかる蒸留は、一般に使用される蒸留塔、例えば、充填塔または棚段塔を用いて実施してよい。蒸留塔の塔頂部より、精製物が留出物として留出され、残部が蒸留塔の塔底部より、缶出物として留出される。蒸留塔の理論段数は、例えば1~100段であってよい。蒸留または精留の際の圧力(ゲージ圧)は、0MPaG以上5MPaG以下であってよい。また、蒸留塔の塔頂部の温度は、例えば-60℃以上100℃以下であってよく、蒸留塔の塔底部の温度は、例えば50℃以上200℃以下であってよい。蒸留の際、抽出溶剤を共存させてもよい。
上記留出物を再度蒸留する操作(2回以上の蒸留をする操作)を行うことで、精留を実施できる。
(複合材料)
吸着材と、炭素数nのフルオロカーボンとを含む複合材料も、本開示の技術的範囲に包含される。かかる複合材料において、吸着材としては、上記で説明したものをいずれも用いることができ、金属有機構造体を含むことが好ましい。金属有機構造体における金属イオンは、亜鉛を含むことが好ましく、有機配位子は、シュウ酸および1,2,4-トリアゾールを含むことが好ましい。
複合材料において、炭素数nのフルオロカーボンの含有量は、吸着材100質量部に対して、例えば1質量部以上100質量部以下、好ましくは10質量部以上50質量部以下である。
一の実施態様において、本開示の分離方法は、互いに分子径が異なる2種以上のフルオロカーボンを含む混合物から、特定の分子径を有するフルオロカーボンを分離することを含み得、該特定の分子径を有するフルオロカーボンの分離は、該混合物と吸着材とを接触させることにより実施され得る。
好ましい態様において、本開示の分離方法は、特定の分子径を有するフルオロカーボンと、それ以外のフルオロカーボンとを含む混合物から、特定の分子径を有するフルオロカーボンを分離することを含み得、該特定の分子径を有するフルオロカーボンの分離は、該混合物と吸着材とを接触させることにより実施され得る。
一の態様において、かかる分離方法は、分子径が0.300nm以上0.430nm以下であるフルオロカーボンと、分子径が0.430nm超であるフルオロカーボンとを含む混合物から、分子径が0.30nm以上0.430nm以下であるフルオロカーボンを分離することを含み、上記分子径が0.30nm以上0.430nm以下であるフルオロカーボンの分離は、該混合物と吸着材とを接触させることにより実施される。
別の態様において、かかる分離方法は、分子径が0.300nm以上0.460nm以下であるフルオロカーボンと、分子径が0.460nm超であるフルオロカーボンとを含む混合物から、分子径が0.30nm以上0.460nm以下であるフルオロカーボンを分離することを含み、上記分子径が0.30nm以上0.460nm以下であるフルオロカーボンの分離は、該混合物と吸着材とを接触させることにより実施される。
さらに別の態様において、かかる分離方法は、分子径が0.300nm以上1.0nm以下であるフルオロカーボンと、分子径が1.0nm超であるフルオロカーボンとを含む混合物から、分子径が0.30nm以上1.0nm以下であるフルオロカーボンを分離することを含み、上記分子径が0.30nm以上1.0nm以下であるフルオロカーボンの分離は、該混合物と吸着材とを接触させることにより実施される。
上記特定の分子径を有するフルオロカーボンの分子径は、一の態様において、0.300nm以上0.430nm以下であり得、別の態様において、0.300nm以上0.460nm以下であり得、さらに別の態様において、0.300nm以上1.0nm以下であり得る。
本実施形態において、特定の分子径を有するフルオロカーボンの沸点は、例えば-80℃以上-20℃以下であってよく、さらに-60℃以上-30℃以下であってよい。一の態様において、上記混合物中、特定の分子径を有するフルオロカーボンは、ガス(気体)として存在する。
本実施形態において、上記混合物における、特定の分子径を有するフルオロカーボンの含有率は、上記混合物の全体において、例えば0.1モル%以上50モル%以下であってよく、さらに0.5モル%以上20モル%以下であってよい。
本実施形態において、上記それ以外のフルオロカーボンの沸点は、例えば-80℃以上-20℃以下であってよく、さらに-60℃以上-30℃以下であってよく、とりわけ-50℃以上-30℃以下であってよい。一の態様において、上記混合物中、上記それ以外のフルオロカーボンは、ガス(気体)として存在する。
本実施形態において、特定の分子径を有するフルオロカーボンおよびそれ以外のフルオロカーボンとしては、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボンが挙げられ、所定の分子径を有する1種または2種以上を選択できる。
上記ハイドロクロロフルオロカーボンとしては、クロロジフルオロメタン、クロロトリフルオロエタンが挙げられる。
上記ハイドロフルオロカーボンとしては、ジフルオロメタン;ジフルオロエタン(例えば、1,1-ジフルオロエタン、1,2-ジフルオロエタン、特に、1,1-ジフルオロエタン)、トリフルオロエタン(例えば、1,1,1-トリフルオロエタン、1,1,2-トリフルオロエタン、特に、1,1,1-トリフルオロエタン)、テトラフルオロエタン(例えば、1,1,1,2-テトラフルオロエタン、1,1,2,2-テトラフルオロエタン、特に1,1,1,2-テトラフルオロエタン)、ペンタフルオロエタン等の炭素数2のハイドロフルオロカーボン;テトラフルオロプロペン、ヘキサフルオロプロペン、へプタフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロパン等の炭素数3のハイドロフルオロカーボンが挙げられる。
かかる実施形態において、上記混合物における特定の分子径を有するフルオロカーボンとそれ以外のフルオロカーボンの合計の含有率は、上記混合物の全体において、好ましくは90モル%以上100モル%以下、より好ましくは95モル%以上100モル%以下である。
上記混合物は、フルオロカーボン以外の化合物を含んでいてもよい。かかる化合物の沸点は、例えば-100℃以下であってよく、-150℃以下であってよい。一の態様において、かかる他の化合物は、気体(ガス)として上記混合物に含まれる。かかる化合物としては、窒素、酸素、二酸化炭素、水等が挙げられる。
本実施形態において、吸着材、混合物と吸着材の接触は、上記実施形態における構成と同様の構成を採用できる。本実施形態では、上記精製をさらに実施してもよい。
本実施形態には、吸着材と特定の分子径を有するフルオロカーボンとを含む複合材料も含まれる。かかる複合材料において、特定の分子径を有するフルオロカーボンの含有量は、吸着材100質量部に対して、例えば1質量部以上100質量部以下、好ましくは10質量部以上50質量部以下である。
以下の実施例により本開示をさらに具体的に説明するが、本開示はこれらに限定されない。
実施例1~3、比較例1~3
吸着材として、表1、3に示す金属有機構造体1(CALF-20、Atomis社製)、金属有機構造体2(NEJSAY、Atomis社製)、金属有機構造体3(MIL-120、Atomis社製)、金属有機構造体4(ZIF-8、Atomis社製)、ゼオライト1(MS-4A、ユニオン昭和製)、ゼオライト2(MS-13X、ユニオン昭和製)を用いた。用いる吸着材の前処理として、110℃で、12h真空処理した。
(比表面積測定)
前処理を行った金属有機構造体(PCP)1~3について、比表面積の測定を行った。比表面積は、マイクロトラック・ベル株式会社製の自動比表面積/細孔分布測定装置「BELSORP-mini II」を用いて測定し、BET法により算出した。結果を表1に示す。
Figure 0007441985000002
(吸着量測定)
上述のように前処理を行った実施例1~3の金属有機構造体(PCP)1~3について、303Kにおいて、クロロジフルオロメタン(R22)及びペンタフルオロエタン(R125)の吸着量の測定を行った。吸着量測定装置として、測定圧力範囲に応じて下記の表に示す2種の装置を用いた。
また、前処理を行った金属有機構造体(PCP)1~4、ゼオライト1、2について、吸着量を測定し、吸着等温線を取得した。吸着等温線取得時の吸着量は、マイクロトラック・ベル株式会社製の自動比表面積/細孔分布測定装置「BELSORP-max」または「BELSORP-HP」を用いて測定した。
Figure 0007441985000003
図1に、実施例1の金属有機構造体(PCP)1(粉末状)について、303Kにおいて測定した、クロロジフルオロメタン(R22)、ジフルオロメタン(R32)、ペンタフルオロエタン(R125)、1,1,1-トリフルオロエタン(R143a)の吸着等温線を示す。図1より、炭素数1のフルオロカーボンであるR22、R32は金属有機構造体1に吸着し、炭素数2のフルオロカーボンであるR125、R143aはほとんど吸着しなかったことがわかる。
図2に、実施例1の金属有機構造体(PCP)1(粉末状)について、283K、293K、303、313Kにおいて測定した、R22の吸着等温線を示す。図2より、283Kでの吸着量が一番多く、293~313Kの吸着量にほとんど差が無いことが分かる。測定には、「BELSORP-max」を用いた。
実施例2、3の金属有機構造体(PCP)2、3、比較例1の金属有機構造体(PCP)4、比較例2、3のゼオライト1、2(粉末状)についても、同様に、R22、R125の吸着等温線を取得し、平衡に達した吸着量を表3にまとめた。測定には、「BELSORP-HP」を用いた。
Figure 0007441985000004
図3に吸着材(多孔体)として、比較例2のMS-4A、比較例3のMS-13Xについて、303Kにおいて測定したR22、R125の吸着等温線を示す。測定には、「BELSORP-HP」を用いた。
(混合ガスの吸着破過測定)
図4にR125/R22=98mol%/2mol%混合ガスを実施例1のCALF-20(ペレット状)を充填した吸着塔へ、全圧0.6MPaG、温度298K、流量250mL/minで流通させ、吸着塔出口のR22、R125濃度を計測した吸着破過曲線を示す。吸着破過曲線から得られたR22吸着量は0.223g/gであり、吸着等温線の平衡吸着量とほぼ同じ値を示した。R125の分子径は0.446nm、R22の分子径は0.418nmであった。
図5にR125/R32=92mol%/8mol%混合ガスを実施例1のCALF-20(ペレット状)を充填した吸着塔へ、全圧0.6MPaG、温度298K、流量320mL/minで流通させ、吸着塔出口のR32、R125濃度を計測した吸着破過曲線を示す。吸着破過曲線から得られたR32吸着量は0.129g/gであり、吸着等温線の平衡吸着量とほぼ同じ値を示した。R32の分子径は、0.363nmであった。
(金属有機構造体の繰り返し吸脱着耐久性試験)
図6に、実施例1の金属有機構造体(PCP)1について、温度303Kにおいて、クロロジフルオロメタン(R22)の吸着と脱着を繰り返し、吸着量を測定して得られた吸着等温線を示す。測定には、「BELSORP-HP」を用いた。300回の繰り返し試験を行った後においても最大吸着量に低下がなく、繰り返し吸脱着において、耐久性が高いといえる。
(高温高湿耐久性試験)
図7に、実施例1の金属有機構造体(PCP)1と、実施例1の金属有機構造体(PCP)1を、温度85℃、湿度95%RHの条件下で14日、28日、42日、56日保存した各試料について、303Kにおいて、クロロジフルオロメタン(R22)の吸着量を測定した吸着等温線を示す。吸着等温線測定には、「BELSORP-HP」を用いた。高温高湿下で保存した後の試料において、高温高湿下で保存していない場合と比較しても吸着量の低下が抑制されており、高温高湿耐久性が良好であるといえる。

Claims (12)

  1. 炭素数nのフルオロカーボンと、炭素数n+m以上のフルオロカーボンとを含む混合物から、炭素数nのフルオロカーボンを分離することを含み、
    前記炭素数nのフルオロカーボンの分離は、前記混合物と吸着材とを接触させることにより実施され、
    前記nは、1以上の整数であり、前記mは、1以上の整数であり、
    前記吸着剤は、金属有機構造体を含み、
    前記金属有機構造体は、金属イオンと1種または2種以上の有機配位子とを含み、
    前記有機配位子は、前記金属イオンに配位結合しうる基を1分子中に2個以上含み、
    前記金属イオンは亜鉛を含み、前記有機配位子は、シュウ酸および1,2,4-トリアゾールを含む、フルオロカーボンの分離方法。
  2. 前記混合物と吸着材との接触は、-10℃以上30℃以下の温度で実施される、請求項1に記載の分離方法。
  3. 前記nは、1以上2以下の整数である、請求項1に記載の分離方法。
  4. 前記mは、1以上3以下の整数である、請求項1に記載の分離方法。
  5. 前記炭素数nのフルオロカーボンが、ジフルオロメタンおよびジフルオロクロロメタンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上である、請求項1に記載の分離方法。
  6. 前記炭素数n+m以上のフルオロカーボンが、炭素数2~3のフルオロカーボンを含む、請求項1に記載の分離方法。
  7. 前記吸着材は多孔体を含み、該多孔体の有効細孔径は、0.46nm以下である、請求項1に記載の分離方法。
  8. 前記吸着材は、樹脂をさらに含む、請求項7に記載の分離方法。
  9. 前記吸着材は、粉末状、粒状、フレーク状、または、ペレット状である、請求項1に記載の分離方法。
  10. 前記混合物は、フルオロカーボンの共沸混合物または擬共沸混合物である、請求項1に記載の分離方法。
  11. 前記分離された炭素数nのフルオロカーボンを精製することをさらに含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の分離方法。
  12. 金属有機構造体と、炭素数nのフルオロカーボンとを含み、
    前記金属有機構造体は、金属イオンと1種または2種以上の有機配位子とを含み、
    前記金属イオンは亜鉛を含み、前記有機配位子は、シュウ酸および1,2,4-トリアゾールを含み、
    前記nは1以上の整数である、複合材料。
JP2023025319A 2022-02-21 2023-02-21 分離方法 Active JP7441985B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023204508A JP2024022631A (ja) 2022-02-21 2023-12-04 分離方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022024980 2022-02-21
JP2022024980 2022-02-21
JP2022155183 2022-09-28
JP2022155183 2022-09-28

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023204508A Division JP2024022631A (ja) 2022-02-21 2023-12-04 分離方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023121747A JP2023121747A (ja) 2023-08-31
JP7441985B2 true JP7441985B2 (ja) 2024-03-01

Family

ID=87578753

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023025319A Active JP7441985B2 (ja) 2022-02-21 2023-02-21 分離方法
JP2023204508A Pending JP2024022631A (ja) 2022-02-21 2023-12-04 分離方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023204508A Pending JP2024022631A (ja) 2022-02-21 2023-12-04 分離方法

Country Status (3)

Country Link
JP (2) JP7441985B2 (ja)
TW (1) TW202342408A (ja)
WO (1) WO2023157982A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001302566A (ja) 2000-04-28 2001-10-31 Showa Denko Kk テトラフルオロメタンの精製方法及びその用途
JP2004035436A (ja) 2002-07-02 2004-02-05 Showa Denko Kk ペンタフルオロエタンの精製方法および製造方法並びにその用途
JP2004307507A (ja) 2003-04-08 2004-11-04 Air Products & Chemicals Inc 活性炭上での吸着によるcf4からc2f6の分離
JP2013241390A (ja) 2012-04-27 2013-12-05 Asahi Glass Co Ltd フルオロオレフィンの精製方法、およびフルオロオレフィンの製造方法
JP2016516677A (ja) 2013-03-11 2016-06-09 ユーティーアイ リミテッド パートナーシップ 金属有機フレームワーク、その製造および使用
WO2017029868A1 (ja) 2015-08-17 2017-02-23 ダイキン工業株式会社 ハロゲン化不飽和炭素化合物の分離方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150131272A (ko) * 2013-03-15 2015-11-24 허니웰 인터내셔날 인코포레이티드 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 생성물에서 할로겐화 에틸렌 불순물을 제거하는 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001302566A (ja) 2000-04-28 2001-10-31 Showa Denko Kk テトラフルオロメタンの精製方法及びその用途
JP2004035436A (ja) 2002-07-02 2004-02-05 Showa Denko Kk ペンタフルオロエタンの精製方法および製造方法並びにその用途
JP2004307507A (ja) 2003-04-08 2004-11-04 Air Products & Chemicals Inc 活性炭上での吸着によるcf4からc2f6の分離
JP2013241390A (ja) 2012-04-27 2013-12-05 Asahi Glass Co Ltd フルオロオレフィンの精製方法、およびフルオロオレフィンの製造方法
JP2016516677A (ja) 2013-03-11 2016-06-09 ユーティーアイ リミテッド パートナーシップ 金属有機フレームワーク、その製造および使用
WO2017029868A1 (ja) 2015-08-17 2017-02-23 ダイキン工業株式会社 ハロゲン化不飽和炭素化合物の分離方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chem. Asian J.,2018年,13,977-981
Chem. Commun.,2015年,51,5199-5217
Chem. Mater.,2009年,21,5783-5791
J. Am. Chem. Soc.,2017年,139,10601-10604
J. Am. Chem. Soc.,2020年,142,3002-3012
Science,2021年,374,1464-1469

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023157982A1 (ja) 2023-08-24
JP2024022631A (ja) 2024-02-16
JP2023121747A (ja) 2023-08-31
TW202342408A (zh) 2023-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3311913B1 (en) Porous films comprising metal-organic framework materials
ES2847749T3 (es) Materiales compuestos
EP2089137B1 (en) Method for the separation of carbon dioxide using a porous metal-organic framework material
KR20110139222A (ko) 아민으로 함침된 금속-유기 골격에 의해 산성 기체를 분리시키는 방법
KR20100118580A (ko) 건조제로서의 다공성 금속-유기 구조 물질
JP4971429B2 (ja) フィルターを備えたガス圧容器または貯蔵剤を含有するガス圧容器
US7901619B2 (en) Suspension for reducing odors
US20080190289A1 (en) Gas Odorous Substance Separation
ES2588052T3 (es) Materiales estructurales organometálicos en máquinas de enfriamiento/calentamiento
EP2985075A1 (en) Shaped body made of a porous material
KR20080091225A (ko) 유기 금속 골격체의 제조 방법
JP2014500143A (ja) 支持体表面を多孔性金属有機構造体で塗装する方法
KR20080091111A (ko) 산 작용화된 유기금속 구조체 재료
JP7398362B2 (ja) 積層体の製造方法
JP7441985B2 (ja) 分離方法
MX2008009086A (en) Process for preparing porous organic framework materials

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230623

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20231204

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20231221

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: 20240123

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7441985

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150