JPH01254227A

JPH01254227A - 水蒸気選択透過膜

Info

Publication number: JPH01254227A
Application number: JP63080541A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Nakahara; 清一中原; Hirotoshi Miyazaki; 宮崎　弘年
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、水蒸気選択透過膜に関する。さらに詳しくは
、イオン性基を含む単位とビニルアルコール単位を必須
構成単位とする変性ポリビニルアルコール系重合体（以
下、ポリビニルアルコールをＰＶＡと略記する）からな
る水蒸気選択透過膜に関する。

［従来の技術］近年、水蒸気を含有する混合ガス中から水蒸気を分離す
る研究、開発が活発に展開されており、例えば、水蒸気
とメタン、塩化水素ガス、窒素ガス、または空気等との
分離において検討がなされている。

従来、このような混合ガスの除湿・乾燥には、冷却法、
吸収法、吸着法、圧縮法等が検討されており、それぞれ
装置化され実用に供されている。しかしながら、これら
の方法は、すべて装置が大型化し、設備費も高く、操作
の′Ｓ惟さ、メインテナンスの困難さ、多大のエネルギ
ーを消費する等の問題があった。

上記の従来法に対して、装置の小型化ができ、メインテ
ナンスが容易であって、省エネルギープロセスとして注
目されている膜を用いて水蒸気を分離する方法がいくつ
か提案されている、例えば、特開昭５４−１５２．６７
９号公報、特開昭５９−５９，２３６号公報、特開昭６
２−２７３．０２８号公報には、ＰＶＡを用いた除湿・
乾燥法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記に開示されている方法に従い混合ガ
スから水蒸気の分離を行った場合。

該分離膜に供給する混合ガス中の水蒸気が多いとき、す
なわち、相対湿度（以下、ＲＨと略記する）が１００％
に近いときには、期待通りの好結果を示すが、供給する
混合ガス中の水蒸気が少なくなる、すなわち、Ｒ）（が
低いと混合ガスと水蒸気との分離性が極度に低下するこ
とがわかった。また、上記に開示されている方法では除
湿性能が十分とはいい難く、さらに除湿性能に潰れた膜
による除湿法が要望されている。

従って、本発明の目的は、供給する混合ガスの水蒸気含
有率（すなわち、ＲＨ）に左右されることなく、極めて
高い透湿性を持つ水蒸気選択透過膜を提供することにあ
る。

Ｌ課題を解決するための手段〕本発明者らは、かかる課題を解決するため鋭意検討を重
ねた結果、意外にも、イオン性基を含む単位とビニルア
ルコール単位を必須構成単位とする変性ＰＶＡ系重合体
からなる水蒸気選択透過膜が、供給する混合ガスの水蒸
気含有率（すなわち、ＲＨ）に左右されることなく極め
て高い透湿性をもつことを見出だし本発明に至った。す
なわち本発明は、イオン性基を含む単位とビニルアルコ
ール単位を必須構成単位とする変性ＰＶＡ系重合体から
なる水蒸気選択透過膜である。

本発明の変性ＰＶＡ系重合体におけるイオン性基は、カ
ルボキシル基、スルホン酸基、硫酸基およびリン酸基か
ら選ばれた少なくとも１種であることが好ましい、この
ようなイオン性基を含む単位を表すモノマーとしては、
ラジカル（共）重合可能なアニオン性モノマー、例えば
、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマ
ル酸、ビニルスルホン酸、Ｐ−スチレンスルホン酸、２
−アクリルアミドプロパンスルホン酸、２−アクリルア
ミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ビニル硫酸、２
−アクリロイルオキシエチルリン酸等及びこれらの金属
塩やアンモニウム塩のアニオン性モノマーがあげられる
。中でも特に、（メタ）アクリル酸等のカルボキシル基
（金属塩及びアンモニウム塩を含む）を含有するモノマ
ー、またはビニルスルホン酸、Ｐ−スチレンスルホン酸
、２−アクリルアミドプロパンスルホン酸、２−アクリ
ルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸等のスルホン
酸基（金属塩及びアンモニウム塩を含む）を含有する七
ツマ−が好ましい。

また、本発明の変性ＰＶＡ系重合体におけるイオン性基
は、四級アンモニウム塩またはアミノ基であることが好
ましい、このようなイオン性基を含む単位を表わすモノ
マーとしては、ラジカル（共）重合可能なカチオン性モ
ノマー、例えば、（メタ）アクリルアミド１０ピルトリ
メチルアンモニウムクロリドや（メタ）アクリル酸ジメ
チルアミノエチル等のカチオン性モノマーがあげられる
。中でも特に、（メタ）アクリルアミドプロピルトリメ
チルアンモニウムクロリド等の四級アンモニウム塩が好
ましい。

本発明に用いられる変性ＰＶＡ系重合体は。

上記イオン性基を含む単位とビニルアルコール単位を必
須構成単位とするが、これ以外にも他の単位、例えばエ
チレン、ビニルエステル、アルキルビニルエステル、（
メタ）アクリル酸エステル、イタコン酸、マレイン酸等
のコモノマー単位、あるいは各種アセタールエステル架
橋等で変性されたビニルアルコール単位等を、選択透過
性を阻害しない範囲で含有していてもよい。

本発明に用いられる変性ＰＶＡ系重合体は。

一般に公知の方法で製造することができる。

本発明の変性ＰＶＡ系重合体におけるイオン性基を含む
単位（Ｙ）とビニルアルコール単位（Ｘ）との重量比率
は、０．１≦Ｙ／Ｘ≦１が除湿性能の点で好ましい。

本発明の水蒸気這択透過膜を用いて混合ガスを除湿・乾
燥する方法としては、 ■　水蒸気を含有する混合ガスを供給する側（−次側）
を大気圧以上に加圧し、水蒸気が透過してくる！（二次
側）を大気圧にして、混合ガスを除湿・乾燥する方法、 ■　−次側を大気圧以上に加圧し、二次側を減圧にして
、混合ガスを除湿・乾燥する方法、■　−次側を大気圧
以上に加圧し、二次側に一次側よりも水蒸気含有率の少
ない（混合）ガスを流して、透過した水蒸気の分圧を低
下させて、混合ガスを除湿・乾燥する方法、 ■　−次側を大気圧以上に加圧し、二次側を減圧並びに
−次側よりも水蒸気含有率の少ない（混合）ガスを流し
て、混合ガスを除湿・乾燥する方法等があり、適宜必要
に応じて使用される。

本発明に用いられる膜は、−ｍに公知の方法で作製する
ことができる。

本発明に用いられる膜の形状は特に制限はなく、単独で
、あるいは複合化して、平膜、管状膜、中空糸膜等にし
て適宜使用することができる。

［実施例］以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが
、本発明はこれらにより同等限定されるものではない、
なお、実施例中の１部」は「重址部」を示す。

参考例（ブロック共重合体膜の製造）特開昭６０−２６０，６４１号公報に従い、末端にメル
カプト基を有するＰＶＡ　（ケン化度９８．７モル％）
１００部とアクリル酸モノマー２０部とよりＰＶＡ−ポ
リアクリル酸ブロック共重合体（ＰＶＡ−ＡＡ）水溶液
を得た。

ｐＨを５．５に調整して、ポリアクリル酸のカルボキシ
ル基の一部をナトリウム塩とした。十分に脱泡後、テフ
ロン板上に流延して常温で風乾を行い、膜厚２０〜２５
μｍのＰＶＡ−ＡＡ膜を得た。

以下ｐＨ調整を除いて同様の方法で、アクリル酸モノマ
ー２０部に代えて、夫々２−アクリルアミド−２−メチ
ルプロパンスルホン酸ナトリウムモノマー３０部及びメ
タアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロ
リドモノマー５０部を用いてブロック共重合体を合成し
、該ブロック共重合体より、夫々膜厚２０〜２５μｍ　
（７）　Ｐ　Ｖ　Ａ−ポリアクリルアミドメチルプロパ
ンスルホン酸ブロック共重合体（ＰＶＡ−ＡＭＰＳ）膜
及びＰＶＡ−ポリメタアクリルアミドプロピルトリメチ
ルアンモニウムクロリドブロック共重合体（ＰＶＡ−Ｃ
Ｍ）膜を得た。

実施例ＩＰＶＡ−ＡＡｆｉ　（Ｙ／Ｘ＝０．２）ｅ、膜の一方の
閲（−次側）に被戟燥ガスの取入れ口と乾燥されたガス
の取出し口を備え、膜の他方の側（二次（１ｍ）に真空
ポンプを備えた有効膜面積が２８，３−のテスト装置に
装着した。

−次側の圧力を４　ｋｇ　／　ａＪ　Ｇに、二次側の圧
力を５　ｍ　Ｈｇに設定し、温度２５℃で空気を５０ｍ
１Ｚ分で、ＲＨを変えて、連続的に供給して実験した。

得られた結果を第１図に示す。

実施例２及び実施例３実施例１のＰＶＡ−ＡＡｆｆに代えて、ＰＶＡ−ＡＭＰ
ＳＭ　（Ｙ／Ｘ＝０．３）１１．ｔＰＶＡ−ＣＭｎ　（
Ｙ／ｘ＝ｏ、５）を用いて、実施例１と同様の条件下に
測定した。夫々の結果を第１図に示す。

比較例クン化度９８．７モル％のＰＶＡを単独で用いて、参考
例に従い膜厚２０〜２５μｍのＰＶＡＰＡを得、実施例
１と同様の条件下に測定した、結果を第１図に示す。

以上の実施例および比較例の結果から、本発明の効果は
明らかである。

［発明の効果コ本発明によれば、従来のＰＶＡＢに比べて供給する混合
ガス中の水蒸気含有率に左右されない分離膜を提供する
ことができる。

この膜は、例えば、エレクトロニクス分野に於ける窒素
等の汎用ガス、塩化水素、塩素等の腐蝕性ガス、アルゴ
ン、ヘリウム等の希ガス、さらにはシラン、アルシン、
ボランガス等の特殊ガスの除湿または乾燥、空気、天然
ガス、原油採掘の際の随伴ガス、醗酵ガス等の除湿また
は乾燥への利用等に広く利用することが出来、本発明の
意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１．２．３及び比較例の除湿
テストの結果を示すグラフである。１・・・実施例１２・・・実施例２３・・・実施例３４・・・比較例

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イオン性基を含む単位とビニルアルコール単位を
必須構成単位とする変性ポリビニルアルコール系重合体
からなる水蒸気選択透過膜。
（２）イオン性基が、カルボキシル基、スルホン酸基、
硫酸基およびリン酸基から選ばれた少なくとも１種であ
る請求項１記載の水蒸気選択透過膜。
（３）イオン性基が、四級アンモニウム塩またはアミノ
基である請求項１記載の水蒸気選択透過膜。