JPH07100342A - 分離膜の処理方法 - Google Patents

分離膜の処理方法

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JPH07100342A
JPH07100342A JP5247914A JP24791493A JPH07100342A JP H07100342 A JPH07100342 A JP H07100342A JP 5247914 A JP5247914 A JP 5247914A JP 24791493 A JP24791493 A JP 24791493A JP H07100342 A JPH07100342 A JP H07100342A
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bromine
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Toshikazu Suganuma
俊和 菅沼
Takanori Anazawa
孝典 穴澤
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 分離膜の緻密層を塩素ガスまたは臭素ガスと
単に接触させることによる、また加えて光線照射処理を
する事による分離膜の処理方法。 【効果】 本発明の処理法を用いれば、比較的簡単な装
置により気体透過速度の著しい低下を伴うことなく分離
性能を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分離膜の分離能を向上
させるための処理方法に関する。即ち本発明は分離性能
が高いこと、透過速度が大きいことの両方を満足する膜
を得るのに新たな処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】分離膜には分離性能が高いことと透過速
度が大きいことが要求される。従来から分離膜、特に空
気から酸素と窒素を分離する気体分離膜の素材の検討は
これまでに種々提案されているが、酸素透過速度は比較
的大きいが、酸素と窒素の分離性能である透過係数比
(PO2/PN2)が2から4と低く、窒素富化空気を得よ
うとするには充分な性能でなかった。そこで表面構造の
改質を狙って種々の表面処理が行われている。例えば、
オレフィン系重合体のアルゴン、ヘリウム、水素、窒素
ガスによるプラズマ処理が特開平3−98629号に、
塩素ガス等によるプラズマ処理が特開昭62−1920
6号に、フルオロ酸化による処理(酸素とフッ素で処理
する方法)が特開平2−169017号に開示されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面構
造の改質手段であるプラズマ処理は装置が大がかりとな
ること、減圧下での処理のため、ほかの工程と連続化す
ることが難しいこと等の問題があり、またフルオロ酸化
による方法では処理した膜の酸素透過速度の低下が大き
い等の問題があった。本発明は比較的簡単な装置により
生産性良く、分離性能が高くかつ透過速度が大きい膜を
得るための、分離膜の後処理方法を提供することにあ
る。
【0004】
【問題を解決するための手段】本発明者等は、分離膜の
分離性をさらに高めるための改質方法について鋭意検討
の結果、比較的簡単な装置により生産性良く、透過速度
の低下が著しくなくかつ分離性能を向上することができ
る方法を見いだし、本発明に到達した。
【0005】即ち、本発明は、分離膜の緻密層を塩素ガ
ス又は臭素ガスに単に接触させる事を特徴とする分離膜
の処理方法及び、分離膜の緻密層を塩素ガス又は臭素ガ
スの存在下での光線照射処理する事を特徴とする分離膜
の処理方法に関する。
【0006】本発明は膜表面を塩素又は臭素により化学
修飾することにより、分離膜の有する分離係数をさらに
高めるというものである。一般に、ケイ素、フツ素等の
原子を含む素材が分離性能あるいは透過性能が高いとい
われているが、本発明者等はそれ以外の塩素や臭素原子
の導入によってこれが達成できることを見いだした。
【0007】本発明の分離膜(以下、単に膜と称する事
もある)とは、非多孔の緻密層を有する膜、いわゆる非
多孔膜ならどのような膜でも良く、対称膜(均質膜)で
も非対称膜(不均質膜)の何れでも良い。好ましくは非
対称膜である。非対称膜としては緻密層と多孔質支持体
が異なる素材からなる複合膜や、緻密層と多孔質支持体
が同一素材からなるローブ型膜が挙げられる。緻密層の
位置は特に制限はなく、例えば多孔質支持体の表面また
は内部に非多孔の緻密層が形成された膜であって良く、
好ましくは膜表面にあるものが良い。
【0008】本発明に用いることのできる膜の素材の有
機重合体は特に制約はなく、例えばポリオレフィン系重
合体、セルロース系重合体、ポリフェニレンオキサイド
系重合体、ポリアセチレン系重合体、ポリイミド系重合
体、ポリスルホン系重合体等に有効であるが、オレフィ
ン系重合体、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リブテン、ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリヘキセ
ン、ポリメチルヘキセン等のホモポリマ−やこれらを含
む共重合体、及びポリマ−ブレンドが好ましく、中でも
4−メチルペンテン−1系重合体が高性能の膜が得られ
特に好ましい。ここで4−メチルペンテン−1系重合体
とは、4−メチルペンテン−1単位を50重量%以上含
むコポリマ−、ホモポリマ−、ポリマ−ブレンドを言
う。
【0009】本発明に於いて、処理を施す分離膜の形状
は任意であり、平膜状、管状、中空糸状等であり得る。
このような膜は公知の方法、例えば水面展開法、溶媒キ
ャスト法等の作製方法や、乾式紡糸法、湿式紡糸法、溶
融紡糸法により得ることができる。又これらの膜にコ−
ティングなどの複合化を行って得る事もできる。
【0010】分離膜の緻密層の厚みは気体透過速度の点
からできるだけ薄い方がよく、好ましくは1μ以下がよ
いが、強度や耐久性の点から任意に調整し得る。分離膜
を作成する際に注意することは緻密層にピンホ−ルを生
じないようにすることである。僅かのピンホ−ルで分離
係数は著しく低下する。
【0011】本発明の処理は、気体分離膜、液体分離
膜、気液接触用隔膜等、各種分離膜に有効であるが、特
に気体分離膜が好ましい。本発明においては膜に塩素ガ
ス又は臭素ガス(本発明に於いては蒸気も含めてガスと
称する)処理を施す。本発明においては、特別の処理を
することなく、単に塩素ガス又は臭素ガスを膜の緻密層
に接触させるだけで分離係数係数を高くする事が出来る
が、特に光線を照射しつつこれらのガスを接触させるこ
とが好ましい。
【0012】処理は膜と塩素ガス又は臭素ガスとを接触
させることにより行い、例えば密閉された反応容器中に
分離膜を入れておきこれに塩素ガス又は臭素ガスを充満
させ分離膜の緻密層と接触させる。塩素ガスは化学反
応、ボンベ等から供給する事ができる。例えば反応容器
とは別の場所で化学反応により発生させ、あるいはボン
ベから反応容器中に流す等の方法で膜と接触させる。臭
素ガスは、例えば反応容器中に臭素液を膜と接触しない
ようにいれて置き、臭素の上記を反応容器中に満たす、
あるいはボンベや別の容器でガスを発生させてから真空
配管やキャリアガスを用いて容器中に流す等の方法で膜
と接触させる。このようにすることで反応容器中のガス
濃度を容易に調整する事が出来る。
【0013】その際、処理温度即ち反応容器内の温度は
分離膜そのものに変性が生じない温度であれば特に制約
はないが、好ましくは0℃から分離膜を構成する重合体
の熱変形温度、好ましくは10℃から50℃が良い。
【0014】塩素ガス又は臭素ガスの濃度は、処理時
間、ガスの圧力、処理温度等により任意に選択ができ
る。実用的には5から90%が好ましく、10から50
%が特に好ましい。例えば、処理時間を短くしたければ
容器内を高濃度又は高圧の塩素ガス、又は飽和蒸気圧濃
度の臭素で満たせば良く、長くしたければ不活性ガス、
例えば窒素ガス、アルゴンガス、空気などで希釈すれば
良い。また、ガスを希釈する代わりに減圧下で処理を行
ってもよい。
【0015】処理時間はガス濃度、圧力、温度等により
異なるが、常温、常圧で処理する場合は10〜120分
程度が好ましい。本発明はプラズマ処理と異なり常圧で
行えるので処理操作が簡便である。
【0016】本発明の処理において、光線照射処理をお
こない塩素分子又は臭素分子を励起するとその効果が大
きい。光線は必ずしも被処理物を照射する必要はなく、
塩素ガス又は臭素ガスに光線が照射されていれば良い。
【0017】照射する光線は、塩素の吸光スペクトルは
330nmに、臭素の吸光スペクトルは400nmに最
大吸光度を持っているので、この波長付近の波長を発す
るものが好ましい。例えば工業的に用いられるランプで
は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の紫外線
ランプやキセノンランプ等の可視光ランプで得られるも
ので良い。
【0018】光強度は、使用するガス及びその濃度、処
理時間、処理温度、圧力等により異なるが、好ましく
は、0.5から500mW/cm2、更に好ましくは5
0から200mW/cm2で照射するのがよい。光強度
は反応時間や反応温度に影響を与える。短時間の処理で
は強度が高い状態で処理することが好ましいが、その
際、反応容器中の温度が高温になる場合はランプからの
熱を適宜遮断する必要がある。熱の遮断には冷却水など
を用いれば良い。
【0019】処理の時期としては、膜に緻密層が形成さ
れた後の膜を作製する過程で行ってもよいし、膜を作製
した後に膜を集積した状態で行ってもよい。本発明によ
り得られる膜は例えば、空気からの酸素富化空気や窒素
富化空気の製造、炭酸ガスの分離回収、水素ガスの回
収、液体に溶解している気体の脱気、特に選択的脱気、
液体への気体の溶解、特に選択的溶解、パーベーパレシ
ョン等に使用できる。
【0020】
【実施例】以下に実施例を上げて説明するが、本発明は
実施例に限定されるものではない。 <実施例1>オレフィン系重合体としてポリ−4−メチ
ルペンテン−1を用いて、溶融延伸法にて外径約200
μm、肉厚30μmの中空糸不均質膜を作成した。この
不均質膜の酸素透過速度(QO2)、及び酸素と窒素の分
離係数(QO2/QN2)はそれぞれ1.5×10-5cc/cm2
/sec/cmHg、3.8であった。ここで酸素透過速度(Q
O2)とは分離膜1cm2あたりを1cmHgの圧力差がある
とき1秒間あたりに透過する酸素量を意味し、分離係数
とは酸素と窒素の透過速度の比(QO2/QN2)を意味す
る。この中空糸分離膜を長さ15cmに切断し、20本
程度束ねた状態で300ccのパイレックス容器にい
れ、これに触れないように内部に臭素10ccを満たし
たビ−カを入れ、容器を密閉し、臭素を飽和蒸気圧濃度
(臭素約20%)で満たした。これを室温20℃で、3
0分〜120分放置した。この後、分離膜を超音波洗浄
器を使用して水にて20分洗浄し、ASTM D−14
34圧力法に準じて気体透過速度を測定した。その結果
を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】<実施例2>容器内部の空気を窒素ガスに
置換したこと以外は実施例1と同様の処理を行った。そ
の結果を表2に示す。
【0023】
【表2】
【0024】<実施例3>実施例1と同様にして、ポリ
−4−メチルペンテン−1より中空糸不均質膜を作成し
た。この不均質膜を実施例1と同様のパイレックスガラ
ス容器に実施例1と同様にして臭素と共にいれ高圧水銀
ランプ120W/cmを用いて、紫外線強度100mW
/cm2で30〜120分照射した。その際、高圧水銀
ランプの周囲に冷却水を流し、反応容器内の温度を室温
に保った。その後、超音波洗浄を行い、酸素透過速度及
び分離係数を測定した。その結果を表3に示す。
【0025】
【表3】
【0026】<実施例4>実施例1と同様にして、ポリ
−4−メチルペンテン−1より中空糸不均質膜を作成し
た。この中空糸を実施例1と同様のパイレックスガラス
容器にいれ、この容器に外部より窒素ガスで20%に希
釈した塩素ガスを導入し、容器中の空気と置換した後高
圧水銀ランプ120W/cmを用いて紫外線強度100
mW/cm2で15〜30分照射した。その際、高圧水銀
ランプの周囲に冷却水を流し、反応容器内の温度を室温
に保った。処理された膜を洗浄した後に酸素透過速度、
分離係数を測定した。結果を表4に示す。
【0027】
【表4】
【0028】
【発明の効果】本発明の処理法を用いれば、比較的簡単
な装置により、気体透過速度の著しい低下を伴うことな
く分離性能を向上させることができる。特に酸素と窒素
の透過係数比が優れた気体分離膜が得られる。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分離膜の緻密層を塩素ガス又は臭素ガス
    に単に接触させることを特徴とする分離膜の処理方法。
  2. 【請求項2】 分離膜の緻密層を塩素ガス又は臭素ガス
    の存在下で光線照射処理する事を特徴とする分離膜の処
    理方法。
  3. 【請求項3】 分離膜がオレフィン系重合体からなる膜
    である請求項1又は2記載の分離膜の処理方法。
  4. 【請求項4】 オレフィン系重合体が、4−メチル−ペ
    ンテン−1系重合体である請求項3記載の分離膜の処理
    方法。
  5. 【請求項5】 分離膜が、中空糸膜である請求項1から
    4の何れか1つに記載の分離膜の処理方法。
  6. 【請求項6】 中空糸膜が、不均質中空糸膜である請求
    項5記載の分離膜の処理方法。
  7. 【請求項7】 処理が、臭素ガスでの処理である請求項
    1から6のいずれか1つに記載の分離膜の処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102675497A (zh) * 2011-12-12 2012-09-19 河南科技大学 一种溴化聚丙烯的制备方法

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