JPS61200833A - 炭酸ガス選択透過膜 - Google Patents

炭酸ガス選択透過膜

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JPS61200833A
JPS61200833A JP3880985A JP3880985A JPS61200833A JP S61200833 A JPS61200833 A JP S61200833A JP 3880985 A JP3880985 A JP 3880985A JP 3880985 A JP3880985 A JP 3880985A JP S61200833 A JPS61200833 A JP S61200833A
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JP
Japan
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carbon dioxide
membrane
polyethylene oxide
polymer
permselective membrane
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Pending
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JP3880985A
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English (en)
Inventor
Shoichi Hirose
広瀬 正一
Akira Izumi
出水 晶
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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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】 〔技術分野〕 本発明は液状混合物またはガス状混合物の選択透過膜に
関するものであり、特にガス状混合物より炭酸ガスを分
離濃縮するために有効なポリエチレンオキシド鎖を側鎖
に有するビニル重合体からなる選択透過膜に関するもの
である。
近年、炭酸ガスを含む気体混合物より炭酸ガスを選択的
に分離濃縮ないし除去する必要性か様々な分野で出現し
ている。その主要な分野としては、下記のような技術分
野を挙げることができる。
(1)  天然ガスからの炭酸ガスの分離(2)  石
油の2次・3次回収プロセスでの炭酸ガスの分離・回収
と再使用 (3)  バイオガスからの炭酸ガスの分離・除去(4
)  煙道ガス、製鉄所副生ガスからの炭酸ガスの分離 (5)  空調分野などにおける空気からの炭酸ガスの
分離 選択透過膜を使用する気体の分離・濃縮プロセ・スは相
変化を伴わぬため1、吸収剤法(ベンドフィールド法〉
、吸着剤法(PSA法)に比較して、分離に要するエネ
ルギーの点で有利と考えられ、合接の発展が期待されて
いる。
〔従来の技術〕
炭酸ガスを選択的に透過する膜(以下炭酸ガス選択透過
膜と称する)に使用される素材に要求される特性として
は、下記項目が挙げられる。
(1)  炭酸ガスの透過係数が高く、少なくとも10
al −Cm/c+tf −sec −cmH!II以
上であること。
(2)  窒素、メタンなどに対する炭酸ガスの分離係
数が高いこと。pco2 / PN 2≧20であるこ
とが好ましい。(Pco2、PN 2はそれぞれ炭酸ガ
スと窒素の透過係数を表わす) (3)0.1μ以下の薄膜がコーティング法、水面流延
法などの手法により容易に形成可能なこと。
既存の高分子膜素材のうちで、上記の要件を満足するも
のは見当らないのが現状である。
セルロースアセテートはpco2が2X109a+f−
cm/cd −sec −cmHa 、、 PCO2/
 PN 2が80と高いレベルにあるものの、超薄膜の
安定な製造が困難な素材である(Polymer Ha
ndbook、 2ndEdition、 lll−2
39(1975) )。
一方、ポリエチレングリコール(P[EG)またはPE
G−アルカリ金属塩錯体の固定化液膜が高い炭酸ガス選
択透過性を示すことが報告されている(鹿用ら、日本化
学雑誌、1983、−6.817)。しかし、上記素材
は液状であるため、多孔性支持膜上に担持させても分離
活性層の厚さを0.1μ以下とすることは不可能に近い
以上述べたように、従来技術においては炭酸ガス透過性
と分離係数の両特性ともに高く、かつ超薄膜形成性の優
れた膜素材は極めて達成困難であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、炭酸ガス透過性と分離係数の両特性と
もに高く、かつ超薄膜形成性の優れたポリエチレンオキ
シド鎖を側鎖に有するビニル重合体から成る炭酸ガス選
択透過性膜を提供せんとするものである。
〔発明の構成〕
本発明は次の構成を有する。
[(1)  繰り返し単位が主として、一般式0式% (但し、mは2以上の整数、RはHまたはCH3、R′
とR″は炭素数1〜20のアルキル基、置換アルキル基
、フェニル基、置換フェニル基)からなり、重合体総重
量に対するポリエチレンオキシド単位(CH20H20
>□の重量分率が10重量%以上であることを特徴とす
る炭酸ガス選択透過膜。
(2)  繰り返し単位が主として、一般式0式% (但し、mは2以上の整数、RはHまたはCH3、R′
とRnは炭素数1〜20のアルキル基、置換アルキル基
、フェニル基、置換フェニル基)からなり、重合体総重
量に対するポリエチレンオキシする炭酸ガス選択透過膜
。」 本発明に係る膜素材として、好ましい例としては、繰り
返し単位が主として、一般式 %式% 9H3 C=O O(’CH2CH20) m CHs (但し、mは2以上の整数)から成り、重合体総重量に
対するポリエチレンオキシド単位廿CH2CH20すi
の重量分率が10重量%以上である重合体が挙げられる
。重合体総重量に対するポリエチレンオキシド単位の重
量分率が10重量%未満の場合には、膜に対する炭酸ガ
スの透過性が低下し好ましくない。より好ましくは、2
0重量%以上であるのがよい。
本発明の膜素材におけるmの値は2以上の整数であるの
がよく、より好ましくは10以上の整数であることが望
ましい。mの値の増大とともに、本発明の膜に対する炭
酸ガスの透過性ならびに、窒素に対する炭酸ガスの選択
透過性が向上し、好ましい方向となる。
置換基Rとしては、HまたはCH3が好ましい。
また置換基R′とR//は、炭素数1〜20のアルキル
基、置換アルキル基、フェニル基、置換フェニル基が好
ましい。置換基R″、R″の具体例としては、メチル基
、エチル基、n−プロピル基、n−ヘキシル基、シクロ
ヘキシル基などを代表的なものとして挙げることができ
るが、これらに限られた訳ではない。
本発明の膜素材は主として上記の2種類の単量体からの
共重合体から成るものであるが、この2種類の単量体以
外に、スチレン、α−メチルスチレン、p−クロルスチ
レン、クロロメチルスチレン、p−メトキシスチレン、
アクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸グリシジ
ル、アクリル酸グリシジル、2−ヒドロキシエチルメタ
クリレート、アクリルアミド、N、N−ジメチルアクリ
ルアミド、N、N−ジメチルアミノエチルメタクリレー
ト、無水マレイン酸、N−メチルピロリドン、酢酸ビニ
ル、メチルごニルケトンなどを採用することができる。
さらに、本発明の選択透過膜に係る分離活性層用ポリマ
ーには、第2成分として下記のポリマーが40重量%以
下含まれていても差支えない。即ち、第2成分としては
、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキ
サン、ポリジフェニルシロキサン、ポリ(テトラメチル
シルフェニレンシロキサン)、ポリシルアルキレン重合
体、ポリ(オルガノシルセスキオキサン)、ポリシラン
、ポリ(ビニルトリメチルシラン)などの含けい素重合
体、ポリ(4−メチルペンテン)、ポリ(1,3−ブタ
ジェン)、ポリ(1,2−ブタジェン)、ポリイソプレ
ン、ポリスチレン−ポリ(1,3−ブタジェン)ブロッ
ク共重合体などの各種オレフィン系ポリマー、ポリ(2
,6−ジメチル−p−フェニレンオキシド)、ポリスル
ホン、ポリカーボネートなどの芳香族系ポリマー、ポリ
(tert−ブチルアセチレン)、ポリ(トリメチルシ
リルプロピン)などのポリアセチレン類等が採用される
本発明の重合体を使用して酸素富化用の複合膜を製造す
るには、多孔質支持体の上に本発明の素材からなる薄膜
を均一に積層するのが好ましい。
積層法としては、重合体の稀薄溶液を水面上に流延し溶
媒を蒸発ざぜることによって得られた重合体薄膜を多孔
質支持体上にラミネートする方法ないしはコーティング
による方法が挙げられる。膜の厚さは多孔質支持体表面
の孔径よりも大きいことが好ましく、通常0.005〜
10μ、好ましくは0.05〜0.5μの範囲にあるの
が良い。
多孔性支持体の微細孔の大きさは、その片面の表面にお
いて0.005〜1.0μ、好ましくは100〜100
0人であることが好ましい。上記の微細孔性支持体はミ
リポアフィルタ(VSWP)のような各種市販フィルタ
ー材料から選択することもできるが、通常では“オフィ
ス・オブ・セイリーシ・ウォーター・リサーチ・アンド
・テイベロツプメント・プログレス・レポート”N、3
59(1968)に記載された方法に従って製造される
。その素材にはポリスルホンや、酢酸セルロース、ニト
ロセルロース、エチルセルロース、ポリアクリロニトリ
ル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、などのホモポリ
マーあるいはこれらポリマーのブレンド物が通常使用さ
れるが、特にこれらに限定されたものではない。多孔質
支持体としては、前記の平膜以外にも多孔性の中空糸を
使用することができる。
本発明のポリエチレンオキシド鎖を側鎖に有するビニル
重合体から成る薄膜を調製する際に使用される溶媒とし
ては、塩化メチレン、テトラクロロエタン、モノクロロ
ベンゼン、0−ジクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化
水素、トリフルオロモノクロロメタン、トリフルオロト
リクロロエタンなどのフッ素化炭化水素、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキセンな
どの炭化水素、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの
環状エーテル、アセトン、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン化合
物などの単独または混合物などが好ましい例として挙げ
ることができる。
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例1 パイレックスガラス製アンプルに4.3gの下記構造の
ポリエチレンオキシド鎖含有メタクリレートモノマー、 Ht CH2=CCO2(CH2CH20) 23CH!6.
5gのメタクリル酸メチル、12m1の無水ジオキサン
、57maのアゾビスイソブチロニトリルを仕込み、窒
素置換後、凍結−脱気を2回繰り返した。重合は窒素気
流下70℃で10時間行なった。重合終了後、アンプル
内容物を2Qmlのジオ ・キサンで希釈し、500m
1のn−ヘキサン中に投入し、ポリマーを析出させた。
回収したポリマーはテトラヒドロフラン−〇−ヘキサン
系再沈澱を行ない精製した。単離されたポリマーの組成
を13CNMRスペクトルで分析したところ、ポリマー
中のポリエチレンオキシド鎖含有メタクリレート単量体
の含有率は7.8モル%、重合体総重量中に占めるポリ
エチレンオキシド鎖の含有率は44゜1重量%であった
ポリマーのテトラヒドロフラン溶液からのキャストフィ
ルム(厚さ34μ)について、ガスクロマトグラフ法に
より、炭酸ガスおよび窒素ガスの透過性を評価したとこ
ろ、炭酸ガス透過係数は1゜5X10−9cm (ST
P) ”Cm/cf−3eC−cmHo 。
窒素透過係数は3.4 x 10” ad (STP)
 ・cm/cnf −Sec −cmHO、分離係数(
PC92/PN 2)は44であった。
実施例2 バイレックスガラス製重合アンプルに5.7gの下記構
造のポリエチレンオキシド鎖含有メタクリレートモノマ
ー、 CH3 CH2=CCO2(CH2CH20) 9 CH3’7
.llJのメタクリル酸メチル、15m1の無水ジオキ
サン、89maのアゾビスイソブチロニドリレを仕込み
、窒素置換後、凍結−脱気を2回繰り返した。重合は窒
素気流下70’Cで10時間行なった。重合終了後、ア
ンプル内容物を30m1のジオキサンで希釈し、500
m1のn−ヘキサン中に投入しポリマーを析出させた。
回収したポリマーは、テトラヒドロフラン−〇−ヘキサ
ン系で再沈澱を行ない精製した。単離されたポリマーの
組成を13cNMRスペクトルで分析したところ、ポリ
マー中のポリエチレンオキシド鎖含有メタクリレート単
量体の含有率は20.4%、重合体総重量中のポリエチ
レンオキシド鎖の含有率は44.7重量%であった。
ポリマーのテトラヒドロフラン溶液からキャストしたフ
ィルム(厚さ32μ)について、ガスクロマトグラフ法
により、炭酸ガスおよび窒素ガスの透過係数を測定した
ところ、炭酸ガス透過係数は8.0X10  ad(S
TP) ・cm10+f−sec −cmHg 、窒素
透過係数は1.86X10″”o((STP)・Cl1
1/ri・SeC−CmHg、分離係数(pco2 /
 PN 2 )は43であった。
実施例3 実施例1において合成した共重合体0.5gを25m1
のテトラヒドロフランに均一に溶解し、つづいて5Qm
lのトルエンを添加した。このポリマー溶液の一部を自
由水面上に流延し溶媒を室温で揮散させることにより面
積的15c+yfの薄膜を得た。
この薄膜をミソポアフィルターVSWP (平均孔径0
.025μ)の上に重ね合わせ複合膜を得た。この複合
膜の超薄切片による電子顕微鏡観察の結果、機能膜部分
の厚さは約950人であった。
この複合膜から30sφの試料片を切り出し、透過セル
に固定しセルの1次側に、炭酸ガス20%、窒素80%
の組成から成る混合ガスを供給した。
セルの2次側をダイヤフラム型真空ポンプにより0.1
気圧に排気したところ、炭酸ガス濃度97゜7%の混合
ガスが2.8ml/minの流量(25℃にて測定)で
得られた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)繰り返し単位が主として、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、mは2以上の整数、RはHまたはCH_3、R
    ′とR″は炭素数1〜20のアルキル基、置換アルキル
    基、フェニル基、置換フェニル基)からなり、重合体総
    重量に対するポリエチレンオキシド単位(CH_2CH
    _2O)_mの重量分率が10重量%以上であることを
    特徴とする炭酸ガス選択透過膜。
  2. (2)繰り返し単位が主として、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、mは2以上の整数、RはHまたはCH_3、R
    ′とR″は炭素数1〜20のアルキル基、置換アルキル
    基、フェニル基、置換フェニル基)からなり、重合体総
    重量に対するポリエチレンオキシド単位(CH_2CH
    _2O)_mの重量分率が10重量%以上である選択透
    過膜を、厚さ方向に連続した微細孔を有する多孔膜の表
    面に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
    記載の炭酸ガス選択透過膜。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004508187A (ja) * 2000-09-15 2004-03-18 サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・ルシェルシュ・シャンティフィク 選択的にガスを分離するための膜
JP2004203367A (ja) * 2002-10-28 2004-07-22 Denso Corp 空調システム
JP2015029980A (ja) * 2013-08-06 2015-02-16 国立大学法人室蘭工業大学 二酸化炭素分離材
CN110280225A (zh) * 2019-05-05 2019-09-27 天津大学 一种包裹相变储能胶囊的树脂吸附剂及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6022901A (ja) * 1983-07-05 1985-02-05 Toray Ind Inc 選択透過性中空繊維

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6022901A (ja) * 1983-07-05 1985-02-05 Toray Ind Inc 選択透過性中空繊維

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004508187A (ja) * 2000-09-15 2004-03-18 サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・ルシェルシュ・シャンティフィク 選択的にガスを分離するための膜
JP4657576B2 (ja) * 2000-09-15 2011-03-23 サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・ルシェルシュ・シャンティフィク 選択的にガスを分離するための膜
JP2004203367A (ja) * 2002-10-28 2004-07-22 Denso Corp 空調システム
JP2015029980A (ja) * 2013-08-06 2015-02-16 国立大学法人室蘭工業大学 二酸化炭素分離材
CN110280225A (zh) * 2019-05-05 2019-09-27 天津大学 一种包裹相变储能胶囊的树脂吸附剂及其制备方法和应用
CN110280225B (zh) * 2019-05-05 2022-06-14 天津大学 一种包裹相变储能胶囊的树脂吸附剂及其制备方法和应用

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