JPS5959210A - 選択性気体透過複合膜 - Google Patents
選択性気体透過複合膜Info
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- JPS5959210A JPS5959210A JP57168754A JP16875482A JPS5959210A JP S5959210 A JPS5959210 A JP S5959210A JP 57168754 A JP57168754 A JP 57168754A JP 16875482 A JP16875482 A JP 16875482A JP S5959210 A JPS5959210 A JP S5959210A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1216—Three or more layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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。
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
本発明は特定の気体を分離濃縮するのに用いる選択性気
体透過複合膜に関する。
体透過複合膜に関する。
従来例の構成とその問題点
近年、脱法による物質分離は種々の分野で行なわれ、例
えば海水の淡水化、工場廃液・廃ガス中の有用物の回収
等、既に工業的規模の実用化が進んでいる。
えば海水の淡水化、工場廃液・廃ガス中の有用物の回収
等、既に工業的規模の実用化が進んでいる。
なかでも大気中より酸素を分離濃縮する方法は、その需
要が内燃機関、燃焼機器、製鉄、食品工業、汚泥処理、
廃酵、医療機器等、多分野にわたって高いこと、また資
源の存在が大気という無尽蔵のものであるということ等
から、注目を集めているものである。
要が内燃機関、燃焼機器、製鉄、食品工業、汚泥処理、
廃酵、医療機器等、多分野にわたって高いこと、また資
源の存在が大気という無尽蔵のものであるということ等
から、注目を集めているものである。
一方、有機高分子膜を用いた混合ガスの分離では、膜の
選択性が小さい為一段の分離では高純度のガスを得にく
いこと、捷た透過量が小さい為、大量のガスを生産でき
ないこと等が実用化を遅らせている。しかしガスの最終
用途として、必ずしも高純度のガスを必要としない、或
い（ヴ高純度では不適当な分野も多々ある。例えば高炉
送風用、燃焼補助用、医療活動用等では、高純度酸素を
必要としないし、むしろ高純度では燃焼温度の過剰な上
昇を招き、炉の損傷や火災の危険を生じたり、寸だ保育
器内で呼吸する未熟児を失明させる虞がある等、不都合
な場合も少なくない。そのためこのような分野では膜に
よる気体分離が有利である。
選択性が小さい為一段の分離では高純度のガスを得にく
いこと、捷た透過量が小さい為、大量のガスを生産でき
ないこと等が実用化を遅らせている。しかしガスの最終
用途として、必ずしも高純度のガスを必要としない、或
い（ヴ高純度では不適当な分野も多々ある。例えば高炉
送風用、燃焼補助用、医療活動用等では、高純度酸素を
必要としないし、むしろ高純度では燃焼温度の過剰な上
昇を招き、炉の損傷や火災の危険を生じたり、寸だ保育
器内で呼吸する未熟児を失明させる虞がある等、不都合
な場合も少なくない。そのためこのような分野では膜に
よる気体分離が有利である。
現在−１モ、高分子膜を用いての混合ガスの分離に関し
ては、既に幾つかの文献や特許公報等で報告されている
ように、このような高分子膜の気体に対する透過係数の
大小、薄膜化技術、薄膜の機械的強度等が重要な課題と
なっている。
ては、既に幾つかの文献や特許公報等で報告されている
ように、このような高分子膜の気体に対する透過係数の
大小、薄膜化技術、薄膜の機械的強度等が重要な課題と
なっている。
現在報告されている高分子材料のうち、比較的気体透過
性の優れた物質として、天然ゴム、ポリブタジェン等の
合成ゴム、ポリオレフィン、シリコーンゴム等が知られ
ている。中でもシリコーンゴムは殆ど全ての気体に対し
、他の如何なる高分子よりも優れた透過性をもつ。しか
しその反面、各気体の分離が小さく、空気を分離した場
合では２３〜３０チ程度の低濃度酸素富化空気しか得ら
れない。従って３０％以上の酸素富化空気を得ようとす
る場合、分離比のより大きい材料、及び透過性の劣る材
料の超薄膜化が必要となってくる。
性の優れた物質として、天然ゴム、ポリブタジェン等の
合成ゴム、ポリオレフィン、シリコーンゴム等が知られ
ている。中でもシリコーンゴムは殆ど全ての気体に対し
、他の如何なる高分子よりも優れた透過性をもつ。しか
しその反面、各気体の分離が小さく、空気を分離した場
合では２３〜３０チ程度の低濃度酸素富化空気しか得ら
れない。従って３０％以上の酸素富化空気を得ようとす
る場合、分離比のより大きい材料、及び透過性の劣る材
料の超薄膜化が必要となってくる。
その一つとして特開昭６１−１２１４８５号に示されて
いるポリフェニレンオキサイド（ｐｐｏ）／オルガノポ
リシロキサンーポリカーボネート共重合体とオルガノポ
リシロキサン−ポリカーボネート共重合体とからなる気
体分離複合膜がある。
いるポリフェニレンオキサイド（ｐｐｏ）／オルガノポ
リシロキサンーポリカーボネート共重合体とオルガノポ
リシロキサン−ポリカーボネート共重合体とからなる気
体分離複合膜がある。
ここに記載されている複合膜は、本発明者の実験によれ
ば、多孔質ポリプロピレン（ポリプラスチックス社製ジ
ュラガード２４００）上に支持させ製造しようとしたと
ころ、多孔質ポリプロピレンとの親和性が悪く、真空ポ
ンプを用いて吸引してやらなくてはならなかった。
ば、多孔質ポリプロピレン（ポリプラスチックス社製ジ
ュラガード２４００）上に支持させ製造しようとしたと
ころ、多孔質ポリプロピレンとの親和性が悪く、真空ポ
ンプを用いて吸引してやらなくてはならなかった。
以上のように従来の複合膜は、製造がきわめて困難であ
った。
った。
発明の目的
本発明は、以上のような従来の欠点を解決するためにな
されたもので、酸素透過流量比、気体透過特性の何れも
優れた選択性気体透過複合膜を提供することを目的とす
る。
されたもので、酸素透過流量比、気体透過特性の何れも
優れた選択性気体透過複合膜を提供することを目的とす
る。
発明の構成
本発明による基本構成は、三層構造からなる複合膜を多
孔質支持体上に形成させたもので、中間第２層として酸
素の窒素に対する分離性に優れ、その比が３．０以上で
ある第１の高分子（例として、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリウレタン）
からなる膜、表面第１層として気体透過性が第１の高分
子以上で、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２０°Ｃ以下の優
れた成膜性を示す第２の高分子（例としてポリオレフィ
ンまたはジエンポリマー）からなる疑、底部第３層とし
てシリコーン共重合体、またはポリジメチルソロキサン
、または第２の高分子からなる膜より形成きれる選択性
気体透過複合膜である。
孔質支持体上に形成させたもので、中間第２層として酸
素の窒素に対する分離性に優れ、その比が３．０以上で
ある第１の高分子（例として、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリウレタン）
からなる膜、表面第１層として気体透過性が第１の高分
子以上で、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２０°Ｃ以下の優
れた成膜性を示す第２の高分子（例としてポリオレフィ
ンまたはジエンポリマー）からなる疑、底部第３層とし
てシリコーン共重合体、またはポリジメチルソロキサン
、または第２の高分子からなる膜より形成きれる選択性
気体透過複合膜である。
実施例の説明
以下に本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第１
図（は本発明の基本構成を示す断面図である。１，２．
３は各々第１層、第２層、第３層の膜、４は多孔質支持
体である。丑だ第２図は各実施例と対照例の特性を示す
グラフである。
図（は本発明の基本構成を示す断面図である。１，２．
３は各々第１層、第２層、第３層の膜、４は多孔質支持
体である。丑だ第２図は各実施例と対照例の特性を示す
グラフである。
〈実施例１〉
第２層２を構成する第１の高分子としてＰＰＯを用い、
２〜４重量俸ベンゼン溶液を、第２層２の展開液とし、
第１層１および第３層３を構成する第２の高分子として
ポリフリジエン（日本合成ゴム（株）ＲＢ−ｓｌｏ）を
用い、２〜４重量係ベンゼン溶液を第１層１及び第３層
３の展開液とし、それぞれの展開液は、ラングミュア法
を用いて水面に滴下、高分子膜を形成した。これらの膜
を支持体４多孔質ポリプロピレン（ポリプラスチック社
製ジ・ラガード２４００）よりなる支持体４の上に第３
層３．第２層２．第１層１の順で接着し、第１図の構造
をもつ複合膜を形成した。本実施例の複合膜の気体透過
性は第２図イに示しだように非常に優秀で、酸素透過流
量が１６×１Ｏ−２（ＣＣ／冨・Ｓｅｃ・ｃｍＨｇ）、
酸素と窒素の分離比は約４０であった。これを第２図口
に示す２層構造の複合膜（上部層ポリブタジェン、下部
層ＰＰ○、支持体多孔質ポリプロピレン）の特性に比べ
ても、分離比が１．５〜２倍も良くなっていることがわ
かる。
２〜４重量俸ベンゼン溶液を、第２層２の展開液とし、
第１層１および第３層３を構成する第２の高分子として
ポリフリジエン（日本合成ゴム（株）ＲＢ−ｓｌｏ）を
用い、２〜４重量係ベンゼン溶液を第１層１及び第３層
３の展開液とし、それぞれの展開液は、ラングミュア法
を用いて水面に滴下、高分子膜を形成した。これらの膜
を支持体４多孔質ポリプロピレン（ポリプラスチック社
製ジ・ラガード２４００）よりなる支持体４の上に第３
層３．第２層２．第１層１の順で接着し、第１図の構造
をもつ複合膜を形成した。本実施例の複合膜の気体透過
性は第２図イに示しだように非常に優秀で、酸素透過流
量が１６×１Ｏ−２（ＣＣ／冨・Ｓｅｃ・ｃｍＨｇ）、
酸素と窒素の分離比は約４０であった。これを第２図口
に示す２層構造の複合膜（上部層ポリブタジェン、下部
層ＰＰ○、支持体多孔質ポリプロピレン）の特性に比べ
ても、分離比が１．５〜２倍も良くなっていることがわ
かる。
〈実施例２〉
実施例１において第３層３の高分子としてＰＨ３−ＰＳ
−ＰＩ）ＭＳ共重合体を用いて複合膜を構成した。本実
施例の複合膜の気体透過特性は、第２図ハに示したよう
に非常に優れ、酸素透過流量が３０×１Ｏ−２（ＣＣ／
ｃａ ’ Ｓｅｃ ａ （ＸｎＨｇ ）で酸素と窒素の
分離比は約３．９であった。
−ＰＩ）ＭＳ共重合体を用いて複合膜を構成した。本実
施例の複合膜の気体透過特性は、第２図ハに示したよう
に非常に優れ、酸素透過流量が３０×１Ｏ−２（ＣＣ／
ｃａ ’ Ｓｅｃ ａ （ＸｎＨｇ ）で酸素と窒素の
分離比は約３．９であった。
〈実施例３〉
実施例１において、第３層３の高分子としてＰＤＭＳを
用いて複合膜を構成した。本実施例の複合膜の気体透過
性は第２図工に示したように非常に優れ、酸素透過流量
が２．１ Ｘｌ ０−２（ＣφＪ・ＳｅＣ・ｍｕｇ）で
酸素と窒素の分離比は約４．０であった。
用いて複合膜を構成した。本実施例の複合膜の気体透過
性は第２図工に示したように非常に優れ、酸素透過流量
が２．１ Ｘｌ ０−２（ＣφＪ・ＳｅＣ・ｍｕｇ）で
酸素と窒素の分離比は約４．０であった。
なお、上記実施例では第１の高分子としてｐｐＯを用い
、第２の高分子としてポリブタジェンを用いた例のみ示
したが、他の高分子に関しても、同様の結果が得られて
いる。
、第２の高分子としてポリブタジェンを用いた例のみ示
したが、他の高分子に関しても、同様の結果が得られて
いる。
発明の効果
以上のように本発明は、三層構造をもち、中間第２層と
して酸素の窒素に対する分離性に優れ、その比が３．０
以上である第１の高分子からなる膜、表部第１層として
気体透過性が第１の高分子以上でガラス転移温度（Ｔｇ
）が２０’Ｃ，以下の優れた成膜性を示す第２の高分子
からなる膜、底部第３層としてＰＨ３−ＰＳ−ＰＤＭＳ
共重合体またはポリジメチルシロキサンまたは第２の高
分子から々る膜より形成されたものであるため、二層構
造複合膜よりも、気体分離性に優れ、且つ気体透過性も
優れている選択性気体透過複合膜を得ることができる。
して酸素の窒素に対する分離性に優れ、その比が３．０
以上である第１の高分子からなる膜、表部第１層として
気体透過性が第１の高分子以上でガラス転移温度（Ｔｇ
）が２０’Ｃ，以下の優れた成膜性を示す第２の高分子
からなる膜、底部第３層としてＰＨ３−ＰＳ−ＰＤＭＳ
共重合体またはポリジメチルシロキサンまたは第２の高
分子から々る膜より形成されたものであるため、二層構
造複合膜よりも、気体分離性に優れ、且つ気体透過性も
優れている選択性気体透過複合膜を得ることができる。
また実施例１の第１層および第３層に用いた高分子ポリ
ブタジェンは、酸素透過係数が約２×１０−９（ＣＣ＊
ＣＴＶｃ４ ｅ ｓｅｃ ＋＋ ｃｍＨｇ ）で、こ
れは実施例３のＦＤＭＳの約２０分の１であるが、複合
膜にした場合は、約２分の１程度捷で良くなっている。
ブタジェンは、酸素透過係数が約２×１０−９（ＣＣ＊
ＣＴＶｃ４ ｅ ｓｅｃ ＋＋ ｃｍＨｇ ）で、こ
れは実施例３のＦＤＭＳの約２０分の１であるが、複合
膜にした場合は、約２分の１程度捷で良くなっている。
このことはポリブタ／エンの薄膜性がいかに優れている
かを示すものである。なお第２の高分子の他の材料に関
しても、同様の効果が得られる。
かを示すものである。なお第２の高分子の他の材料に関
しても、同様の効果が得られる。
第１図は本発明による選択性気体透過複合膜の基本構造
を示す断面図、第２図は本発明の各実施例における三層
構造複合膜及び比較例の二層構造複合膜の特注を、酸素
透過流量及び酸素の窒素に対する分離の関係で示した図
である。 １・・第２の高分子からなる第１層、２・・・第１の高
分子からなる第２層、３・・・・第２の高分子またはＰ
Ｈ８−ＰＳ−ＰＤＭＳ共重合体まだはＰＤＭＳからなる
第３層、４・・・・・多孔質支持体。
を示す断面図、第２図は本発明の各実施例における三層
構造複合膜及び比較例の二層構造複合膜の特注を、酸素
透過流量及び酸素の窒素に対する分離の関係で示した図
である。 １・・第２の高分子からなる第１層、２・・・第１の高
分子からなる第２層、３・・・・第２の高分子またはＰ
Ｈ８−ＰＳ−ＰＤＭＳ共重合体まだはＰＤＭＳからなる
第３層、４・・・・・多孔質支持体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）三層構造をもち、中間の第２層を酸素の窒素に対
する分離性に優れ、その比が３．０以上である第１の高
分子からなる膜で、表部第１層を気体透過性が第１の高
分子具」二で、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２０′Ｃ以下
の優れた成膜性を示す第２の高分子からなる膜で、底部
第３層を ／リコーン共重合体またはポリジメチルン
ロキサンまたは第２の高分子からなる膜でそれぞれ形成
した選択性気体透過複合膜。 （２）第２の高分子がポリオレフィンまたはジエンポリ
マーである特許請求の範囲第１項記載の選択性気体透過
複合膜。 （３）第１の高分子が、一般式 （但し、ｍは１．２．３の整数、Ｒ１は−ＣＨ３゜−Ｃ
ｚＨｓ 、 −Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４’Ｈ９、−ＣｓＨ＋
１ のアルキル基、）・ロゲン化アルキル トロ基、スルホン基、ノ・ロゲン原子、水素原子、アル
コキシル基から成る群より選ばれる。）で表わされるポ
リフェニレンオキサイド、または一般式 ％式％： ここでｍは１．２．３の整数。）で表わされるポリカー
ボネート、まだは一般式 ％式％ からなる群よシ選ばれる。ここでｍは１，２゜３の整数
。）で表わされるポリスルホン、捷たけ一般式 ％式％ −Ｃ６Ｈ１２０−からなる群よシ選ばれる。）で表わさ
れるポリウレタンである特許請求の範囲第１項記載の選
択性気体透過複合膜。 （４） ポリオレフィンまたはジエンポリマーが、ポ
リブテン、ポリペンテン、ポリメチルペンテン、ポリヘ
キセン、ポリメチルヘキセン、ポリブタジェン、或いは
ポリインブレンのうちの少なくとも一種である特許請求
の範囲第２項記載の選択性気体透過複合膜。 （６） シリコーン共重合体が、ポリフェニレンオキ
サイド（Ｐ）（Ｓ）−ポリスルホン（ｐｓ）−ボリジメ
チルシロキザン（ＰＤＭＳ ）共重合体である特許請求
の範囲第１項記載の選択性気体透過複合膜。 ＋６） ７１Ｊコ一ン共重合体が、フェノール樹脂−
ＰＳ−ＰＤＭＳ共重合体である特許請求の範囲第１項記
載の選択性気体透過複合膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168754A JPS5959210A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 選択性気体透過複合膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168754A JPS5959210A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 選択性気体透過複合膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5959210A true JPS5959210A (ja) | 1984-04-05 |
Family
ID=15873808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57168754A Pending JPS5959210A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 選択性気体透過複合膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5959210A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4594079A (en) * | 1983-12-23 | 1986-06-10 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Gas separating member and method for manufacture thereof |
| JPS61129008A (ja) * | 1984-11-28 | 1986-06-17 | Sanyo Chem Ind Ltd | 気体分離用複合膜および製造法 |
| US5342432A (en) * | 1989-12-23 | 1994-08-30 | Hoechst Aktiengesellschaft | Composite membrane, process for its production and its use |
| US5356461A (en) * | 1990-11-28 | 1994-10-18 | Akzo N.V. | Gas separation membrane |
| KR20000008961A (ko) * | 1998-07-20 | 2000-02-15 | 이구택 | 고분자 함침 복합 분리막 및 그 제조방법 |
-
1982
- 1982-09-27 JP JP57168754A patent/JPS5959210A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4594079A (en) * | 1983-12-23 | 1986-06-10 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Gas separating member and method for manufacture thereof |
| JPS61129008A (ja) * | 1984-11-28 | 1986-06-17 | Sanyo Chem Ind Ltd | 気体分離用複合膜および製造法 |
| JPH0451218B2 (ja) * | 1984-11-28 | 1992-08-18 | Sanyo Chemical Ind Ltd | |
| US5342432A (en) * | 1989-12-23 | 1994-08-30 | Hoechst Aktiengesellschaft | Composite membrane, process for its production and its use |
| US5356461A (en) * | 1990-11-28 | 1994-10-18 | Akzo N.V. | Gas separation membrane |
| KR20000008961A (ko) * | 1998-07-20 | 2000-02-15 | 이구택 | 고분자 함침 복합 분리막 및 그 제조방법 |
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