JPH0271826A - 選択気体透過複合膜の製造法 - Google Patents

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 本発明は混合気体からある一つの気体を選択透過させる
気体分離用の選択気体透過複合膜の製造法に関するもの
である。

従来の技術 近年、混合気体より特定の気体を、高分子の膜を介して
分離濃縮する技術が実用化され始め、既に空気中よりの
酸素の濃縮、工業用水素分離濃縮及び炭酸ガスの回収な
どの分離膜が用いられている。特に空気中より酸素を濃
縮するいわゆる酸素富化膜は、その用途が広〈産業界に
与える影響は大きい。現在実用化されている酸素富化膜
で考えると、大量空気を処理するものとしては、ポリオ
ルガノシロキナン系の膜が多く、膜材料固有の酸素透過
速度としては、約１０−α／−・気・ａｔｍオーダーの
ものである。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、この系統の膜は、比較的気体透過性は大
きいが、一般的には酸素／窒素の分離比が〜２と小さく
、生成される酸素富化空気中の酸素濃度としては〜３０
チ程度である。一方、医療用などに用いられる酸素富化
膜では、酸素／窒素の分離比が３〜４で、４０チ前後の
酸素富化空気が得られるが、気体の処理量が少く、用い
られている膜材料、例えばポリオレフィン系膜では酸素
の透過速度は、ＩＣ〜ＩＱ−”ｃｃ／−・冠・ａｔｍと
小さい。透過流量、及び分離性の大きい膜の出現は、現
在の酸素富化空気の用途を大きく拡大することが予想さ
れてお、す、新しい高性能膜の開発が期待されている。

本発明は上記気体透過膜の必要性に対し、従来にない高
透過性でかつ高分離性の膜の実現を可能とする選択気体
透過複合膜の製造法を提供することを目的とするもので
ある。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するもので、その技術的な手段
は選択気体透過性を有する高分子薄膜の第１層と、これ
を支持する多孔質支持体の第２層とを備え、第１層を第
２層上に形成するに際し、前記第２層の多孔質支持体表
面をプラズマ処理することＫある。

作用 本発明は、第２層の多孔質支持体表面をプラズマ処理す
るが選択気体透過複合膜の高性能化に有効であるという
知見に基づいている。これは選択気体透過膜を構成して
いる多孔質支持体の表面状態が非常に鋭敏に、その気体
透過性に影響するためである。特に芳香族ポリスルホン
あるいはポリエーテルスルホン素材より得られる多孔質
支持体はいわゆる非対称構造を有しており、その表面に
はスキン層と呼ばれる緻密層が存在する。そしてその層
が多孔質支持体の通気性を支配しているため、特に表面
状態が大きく影響する。この多孔質支持体の通気性は選
択気体透過複合膜の特性にも直接作用し、同一の高分子
薄膜の第１層を積層した場合、当然通気性の良い多孔質
支持体の方が特性が向上し、高透過性になる。

ここで示した多孔質支持体の表面処理は、処理された支
持体を使用した選択気体透過複合膜が著るしく高気体透
過性になっていることから、恐らく支持体表面がエツチ
ングされ通気性を向上できたためと考えられる。しかし
通常この様にエツチングされ、例えば多孔質支持体表面
に存在する孔の孔径が大きくなったりした場合は当然高
透過性になると同時に選択性の低下が観察されるはずで
あるが、この手法の場合条件設定を選択することで選択
性を低下することなく、気体透過性のみを向上できると
いう特徴を持つ。

従って選択気体透過複合膜の特性向上する上できわめて
有効な手段である。

実施例 以下に本発明の実施例を詳細に説明する。

〈実施例１〉 選択気体透過性を有する第１層の高分子とじてポリヒド
ロキシスチレン−ポリスルホン−ポリジメチルシロキサ
ン３元共重合体（シロキサン含有率６０チ）を用い、こ
の共重合体の２重量％ベンゼン溶液を調整した。この溶
液を清浄な水面に滴下し約２００Ａ’の水面展開膜を作
製した。多孔質支持体としては芳香族ポリスルホンより
なる（東洋クロス社製）非対称構造のものを使用した。

この支持体表面をＡｒプラズマ（５０Ｗ、２分）処理し
、その後上記水面展開膜と接触させ選択透過性複合膜を
得た。その時の特性は酸素の透過速度が３．６×１Ｏ−
ｃｆ：／−・冠・ａｔｍで、酸素と窒素の選択性は２．
１であった。

〈実施例２〉 実施例１と同様の方法により、プラズマ処理をしていな
いポリスルホン多孔質支持体を使用して選択気体透過複
合膜を作製した。その時の特性は酸素透過速度は０．９
　Ｘ　１６”ｃｔｉ−・冠・ａｔｍで、選択性は２．１
であった。

この様にシリコ−系の共重合体を用いた選択気体透過性
複合膜では、支持体をプラズマ処理することで酸素透過
速度が約３倍に増加し、かつ選択性は殆んど変わらない
という高性能化が可能である。図にその結果を図示した
。（Ａ）が比較例、（Ｂ）が本発明の実施例である。

なお、多孔質支持体としては非対称構造を有、表面スキ
ン層の存在するものが効果的であるう高分子薄膜の第１
層としてはシリコーン共重合体についてのみその効果を
示したが同等限定されるものではない。たとえば最近高
透過性で注目を集めているアセチレン系の高分子薄膜、
あるいは高選択透過性で知られている４−メチルペンテ
ン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフマール酸エステ
ル及び共重合体等の薄膜を用いた選択気体透過複合膜に
も有効である。

発明の効果 以上のように本発明は選択気体透過性を有する高分子薄
膜の第１層と、これを支持する多孔質支持体の第２層を
有する選択気体透過複合膜の製造法において、前記第２
層の多孔質支持体表面をプラズマ処理することで、選択
気体透過複合膜にっいて高選択性を維持１−ながら透過
性を大巾に向上するものである。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例における選択気体透過複合膜の
製造法により作成１〜だ複合膜と比較例の膜特性を比較
する線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）選択気体透過性を有する高分子薄膜からなる第１層
   と、これを支持する多孔質支持体からなる第２層とを備
   え、前記第２層の多孔質支持体表面をプラズマ処理する
   ことを特徴とする選択気体透過複合膜の製造法。 ２）多孔質支持体材料が芳香族ポリスルホンより成るこ
   とを特徴とする請求項１記載の選択気体透過複合膜の製
   造法。 ３）多孔質支持体材料が芳香族ポリエーテルスルホンよ
   り成ることを特徴とする請求項１記載の選択気体透過複
   合膜の製造法。 ４）多孔質支持体表面をプラズマ処理するためのプラズ
   マ気体がＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性気体である
   ことを特徴とする請求項１記載の選択気体透過複合膜の
   製造法。 ５）プラズマ出力が１０Ｗ〜２００Ｗの範囲である請求
   項１記載の選択気体透過複合膜の製造法。 ６）プラズマ処理時間が１０秒〜１０分の範囲である請
   求項１記載の選択気体透過複合膜の製造法。