JPS63175616A - 気体選択透過複合膜 - 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〕 本発明は酸素の分離・ＩＭ給に適した気体選択透過複合
膜に関する。

〔従来の技術］ 近年、各種混合気体からの特定気体の分離・！ｌ縮の技
術開発が活発となってきている。

とりわけ空気中の酸素を扱網し几酸素冨化空気は医療用
、燃焼促進用、活性汚泥処理用等広汎な用途が見込まれ
ており、酸素富化技術としては高分子膜によるものが期
待されている。

酸素富化用膜としては従来よりシリコーン系やポリオレ
フィン系のものが知られており１近年、さらにポリアセ
チレン系（特開昭６０−２２２１１１号公報）、ポリフ
ェニレンビニレン系（特開昭６１−１４６５２０号公報
）の膜も提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、これらの酸素富化用膜はその分離の選択性、即
ち酸素／窒素の分離係数が２〜五５程度と比較的小さい
ｔめ、このような膜を用いては高濃度の酸素富化空気を
簡便に得るのが困難であり、より選択性の優れた膜の開
発が強く要望されている。

本発明の目的はこのような要望に答える高い分離選択性
を有し、良好な透過性を有する酸素富化用選択透過膜を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち本発明の要旨は多孔質基材の少なくとも一方の面に
ポリピロール又はその誘導体よりなる層が形成されてな
る気体選択透過複合膜にある。

酸素富化膜等の気体分離膜においては高透過性とするた
めには膜の厚みを極力薄くする必要があるが、厚みが薄
くなればなる程薄膜単独での取扱いが極めて困難となり
、強度を持たせるための多孔質基材が必要となｐ１膜は
複合膜となる。

本発明において用いられる多孔質基材としてはその少な
くとも一方の面に酸素富化の機能をうけもつ活性層を担
持できるものであれはどのようなものも用いることがで
き、微多孔質膜であることが好ましい。微多孔質膜の素
材は特に限定されるものではなく、ポリスルホノ、ポリ
アクリロニトリル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエス
テル、ポリオレフイノ、ポリメタクリル酸エステル、セ
ルロース、セルロースエステル等の有機物、ガラス、金
属、カーボン、セラミックス等の無機物を例示すること
ができる。

なお微多孔質膜とは気体透過にあたって細孔流れや対流
流れが支配的となるような孔を有していればよく、限外
濾過膜を乾燥させ友ものでも精密濾過膜であってもよい
。

本発明の膜として選択性の高い酸素富化膜とする丸めに
は上記酸素富化機能をうけもつ活性層はポリピロール又
はその誘導体である必要がある。ポリピロール又はその
誘導体としては下記の繰返し単位を有する高分子を用い
ることができる。

なお式中Ｒ１ｅ　Ｒ２ｅ　Ｒ３ｅ　式はＨ又はアルキル
基を示す。

上記式では非架橋型で表現したが）Ｒ１，Ｒ，・Ｒ３又
はＲ４の一部が引抜かれて部分的に架橋したものも用い
ることができる。この活性層は多孔質基材の少なくとも
一方の面にあれはよく、両面にあってもよい。

本発明の膜は多孔質基材上でビロール、又はその誘導体
を重合することによｐ得られ、亜合法としては電解重合
法、化学酸化重合法、半導体を用いた光触媒的重合法を
挙げることができる。

電解重合法では多孔質基材をあらかじめ金属蒸着等の方
法で４電性とし、これ全陽極として用いるか、多孔質基
材を陽極に密着させたものを用いるかして電解酸化重合
すればよい。

化学は化重合法では多孔質基材上でビロール又はその誘
導体と酸化剤とを接触させてビロール又はその誘導体の
酸化重合を行えはよい。酸化剤としては過酸化水素、硝
酸、硫酸、二酸化鉛、塩化第二鉄、三塩化ルテニウム、
五塩化モリブデン、過硫酸カリウム、オゾン、キノン、
ジアゾニウム塩等を挙げることができる。

半導体による光触媒的重合法では多孔質基材上にＴｉＯ
，、ｃｄ８　　等の半導体光触媒を存在せしめ、これに
ビロール又はその誘導体を接触させ、光励起により多孔
質基材上で重合させればよい。

このようにして得られる複合膜は酸素／窒素の分離係数
は４〜５と従来の酸素富化膜の分離係数に較べて大きい
値を示し、酸素透過性も実用に足る高い値を示した。

〔実施例〕

以下に実施例を用いて本発明を更に説明する。

なお、酸素／窒素の選択透過性の測定はガス透過率測定
装置（柳本製作所（株）製）とガスクロマトグラフィー
により行った。

実施例１ 不織布の上にポリスルホン膜をつけた限外ｐ過膜（東洋
濾紙（株〕製、ＵＫ−１０）’！？多孔質基材として用
い、限外濾過膜の不織布側にα１ＭＦｅ０ｔ３水浴液を
保持し、限外濾過膜のポリスルホン膜層側にビロール蒸
気を接触させることにより、限外濾過膜面にポリピロー
ル層を形成させた。ビロール蒸気は室温下、ビロールに
蟹素をバブリングすることにより発生させ、窒素をキャ
リヤガスとして８００　ｃｃ／ｍｉｎの流速で４時間流
した。限外濾過膜緻密層側に黒ないし黒紫色のポリピロ
ール層が均一に形成され九複合膜を得た。

該複合膜を水洗乾燥後、気体選択透過性を調ペた。

酸素／窒素の分離係数は４．４と優れた値を示した。又
、透過速度はＲｏ！＝１．２Ｘ１０″″＠（ｉ（８ＴＰ
）／ｉ　・ｓｓｃ−ｍＨｇ　）と良好であった。

実施例２ 不織布上にポリスルホン層を複合化した限外ｅ過膜（東
洋濾紙（株）製、ＵＫ−１０）を多孔質基材として用い
、限外濾過膜の不織布側に０１ＭＦｅＣｔｌ水溶′ｇを
保持し、限外濾過膜のポリスルホン層側にα１Ｍピロー
ル−ｎ−ヘキサン溶液を保持することによジ、限外濾過
膜面にポリピロール層を形成させた。室温下に４時間放
置し、限外濾過膜緻密層側に黒ないし黒紫色のポリピロ
ール層が均一に形成され次複合膜を得た。

該複合膜を水洗戟燥後、気体選択透過性を調べた。

酸素／室索の分離係数は４．８であり、透過速度はＲｏ
２＝ａ　２　Ｘ　１０’″’　（ｃｍ”　（８７Ｐ　）
　７ｃｍ”　・ｓｅａ・ｃｆｎＨｇ）であった。

実施例５ 不織布上に限外濾過膜として芳香族ポリアミド膜を積層
したもの（東洋濾紙（、沫）製、ＵＰ−２０）をｍ９た
以外は、実施例１と同様にして複合膜を形成し透過性を
調べた。

得られた複合膜の酸素／窒素の分離係数は５．０であり
、透過速度はＲｏ！＝２．５　Ｘ　１０−’　（ｍ’（
ＳＴＰ）／備８°ｓｅａ・αＨｇンであった。

実施例４ ビロールの代りにＮ−メチルピロールを用いた以外は、
全て実施例２と同様にして複合膜を形成した。

得られ九複合膜の酸素／窒素の分離係数はｉｌであり透
過速度はＲｏ２　＝　４．２　Ｘ　１０−’　（ｍ”（
８ＴＰ）／ｃＷＬ２１ＩｓｅＣＩＩ３Ｈｇ）であった。

〔発明の効果コ 上述の如く本発明の複合膜は、酸素／２索分離における
選択性が極めて高く、かつ艮好な透過性を有してお夕、
本発明の複合ｇを用することにより高酸素濃度の酸素富
化空気を一段の膜処理で得ることができる等その工業的
価値は極めて高い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多孔質基材の少なくとも一方の面にポリピロール又はそ
   の誘導体より成る層が形成されてなる気体選択透過複合
   膜。