JPS63182017A - 気体分離用複合膜 - Google Patents
気体分離用複合膜Info
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- JPS63182017A JPS63182017A JP62014561A JP1456187A JPS63182017A JP S63182017 A JPS63182017 A JP S63182017A JP 62014561 A JP62014561 A JP 62014561A JP 1456187 A JP1456187 A JP 1456187A JP S63182017 A JPS63182017 A JP S63182017A
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- thin film
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Links
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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
- B01D69/1213—Laminated 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
本発明は気体の分離濃縮を行なう気体分離用複合膜に関
するものである。
するものである。
従来の技術
近年、有機高分子を用いた気体分離膜が数多く提案され
ている。特に空気からの酸素富化が注目されており、空
気中からの酸素を効率よく安価に分離濃縮できるならば
、燃焼分野、汚泥処理、健康、医療機器等に大いに貢献
できると期待されている。
ている。特に空気からの酸素富化が注目されており、空
気中からの酸素を効率よく安価に分離濃縮できるならば
、燃焼分野、汚泥処理、健康、医療機器等に大いに貢献
できると期待されている。
酸素の分離膜は、空気等の混合気体から選択的に酸素を
分離する機能と効率よく酸素を透過させる機能が大きい
こと、すなわち、酸素選択係数と酸素透過係数が大きい
ことが要求される。このような気体分離膜としては、特
開昭５１−１２１４８５号公報には、オルガノポリシロ
キサン−ボリヵーボネト共重合体が提示されている。
分離する機能と効率よく酸素を透過させる機能が大きい
こと、すなわち、酸素選択係数と酸素透過係数が大きい
ことが要求される。このような気体分離膜としては、特
開昭５１−１２１４８５号公報には、オルガノポリシロ
キサン−ボリヵーボネト共重合体が提示されている。
一般に均質膜における気体の透過量は、次のような関係
が成立する。
が成立する。
ｑｌ：気体ｉの透過量（ｃｃ）
Ｐｌ：気体透過係数（ｃｃ −ａｒｔ／ｄ −ｓｅｅ
−Ｃｌｌ１Ｈｇ ）ΔＰ１：気体ｉの膜両面での分圧差
（ｃＩＲＨｇ）ｔ ：透過時間（式） ％式％（） 従って膜厚ｌを薄くすればする稚気体の透過量を多く得
ることができる。このような薄膜の気体分離膜を得る１
つの方法として、水面上に溶媒に溶解した有機高分子を
展開し、高分子薄膜を形成し、これを多孔質支持体に担
持する方法が特開昭５６−９２９２６号公報等に提示さ
れている。
−Ｃｌｌ１Ｈｇ ）ΔＰ１：気体ｉの膜両面での分圧差
（ｃＩＲＨｇ）ｔ ：透過時間（式） ％式％（） 従って膜厚ｌを薄くすればする稚気体の透過量を多く得
ることができる。このような薄膜の気体分離膜を得る１
つの方法として、水面上に溶媒に溶解した有機高分子を
展開し、高分子薄膜を形成し、これを多孔質支持体に担
持する方法が特開昭５６−９２９２６号公報等に提示さ
れている。
発明が解決しようとする問題点
高分子膜を利用した気体の分離には、前述のように得よ
うとする気体の透過量および選択係数は、その素材によ
シ決定されるものであり、膜厚ｌを薄くする程、気体の
透過量を多く得ることができる。しかし、実際に使用す
る場合には、分離膜単独では機械的強度がないため前述
のように、多孔質支持体上にコーティングもしくは膜材
料を水面展開法により展開し担持する方法が通常である
。
うとする気体の透過量および選択係数は、その素材によ
シ決定されるものであり、膜厚ｌを薄くする程、気体の
透過量を多く得ることができる。しかし、実際に使用す
る場合には、分離膜単独では機械的強度がないため前述
のように、多孔質支持体上にコーティングもしくは膜材
料を水面展開法により展開し担持する方法が通常である
。
特に水面展開法により得られる複合膜は多孔質支持体の
形態が重要な技術的課題である。その技術的課題として
は多孔質支持体の表面の平滑性２表面孔径、空孔率等が
挙げられる。表面の平滑性ではその表面に傷、シワ、ス
ジ等の凹凸があれば当然のことながら分離膜の欠損、ピ
ノホール等が生じ易く、分離膜の膜厚を厚くする方向と
なり、透過量の低下する問題がある。表面孔径では、孔
が大きいと圧力差に耐えきれず、分離膜の破壊が生じる
。空孔率では、この値が低いと透過する気体の流量が圧
力損失によシ少なくなる等の問題点がある。これら問題
点をある程度解決した多孔質支持体としてポリプロピレ
ン多孔質体があるがこの多孔質体は空孔率が少ないため
流量が充分に取れない。また、分離膜との密着性が悪い
ため、耐湿特性において、膜寿命が短い等の問題点があ
った。
形態が重要な技術的課題である。その技術的課題として
は多孔質支持体の表面の平滑性２表面孔径、空孔率等が
挙げられる。表面の平滑性ではその表面に傷、シワ、ス
ジ等の凹凸があれば当然のことながら分離膜の欠損、ピ
ノホール等が生じ易く、分離膜の膜厚を厚くする方向と
なり、透過量の低下する問題がある。表面孔径では、孔
が大きいと圧力差に耐えきれず、分離膜の破壊が生じる
。空孔率では、この値が低いと透過する気体の流量が圧
力損失によシ少なくなる等の問題点がある。これら問題
点をある程度解決した多孔質支持体としてポリプロピレ
ン多孔質体があるがこの多孔質体は空孔率が少ないため
流量が充分に取れない。また、分離膜との密着性が悪い
ため、耐湿特性において、膜寿命が短い等の問題点があ
った。
本発明は上記問題点に鑑み、従来の複合膜に比べ、特性
の優れた複合膜を形成することを目的とする。
の優れた複合膜を形成することを目的とする。
問題点を解決するための手段
この目的を達成するために、本発明の気体分離用複合膜
は、０．１μｍ以下の表面孔径である緻密層とこの緻密
層以下の層が０．２〜２０μｍの孔径でしかもハニカム
構造を有し、その空孔率が５０〜８０％の範囲である支
持体と高分子薄膜とから構成される。この構成の多孔質
支持体材料は、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン等
が挙げられるが、０．１μｍ以下の表面孔径の緻密層と
緻密層以下の層が０．２〜２０μｍの孔径でしかもハニ
カム構造を得られるものであれば特に限定するものでは
ない。
は、０．１μｍ以下の表面孔径である緻密層とこの緻密
層以下の層が０．２〜２０μｍの孔径でしかもハニカム
構造を有し、その空孔率が５０〜８０％の範囲である支
持体と高分子薄膜とから構成される。この構成の多孔質
支持体材料は、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン等
が挙げられるが、０．１μｍ以下の表面孔径の緻密層と
緻密層以下の層が０．２〜２０μｍの孔径でしかもハニ
カム構造を得られるものであれば特に限定するものでは
ない。
緻密層が０．１μｍ以上の表面孔径であれば、分離膜の
厚みを厚くする方向にあり、流量が少なくなるため好ま
しくない。また、多孔質支持体の層が緻密層のみであれ
ば、圧力損失が大きくなり、流量が少なくなるため好ま
しくない。従って、分離膜との界面は０．１μｍ以下の
緻密層であり、その下部は流量を多く得るための孔径が
好ましい。
厚みを厚くする方向にあり、流量が少なくなるため好ま
しくない。また、多孔質支持体の層が緻密層のみであれ
ば、圧力損失が大きくなり、流量が少なくなるため好ま
しくない。従って、分離膜との界面は０．１μｍ以下の
緻密層であり、その下部は流量を多く得るための孔径が
好ましい。
このような構成としてハニカム構造にすることが最適で
あり、その孔径は０．２〜２０μｍの範囲が好ましい。
あり、その孔径は０．２〜２０μｍの範囲が好ましい。
また、その空孔率は、５０〜８０％の範囲が好ましく、
５０％以下であれば圧力損失を受は易く、８０％以上で
あれば、多孔質支持体の機械的強度が小さくなり、圧力
に耐えない。
５０％以下であれば圧力損失を受は易く、８０％以上で
あれば、多孔質支持体の機械的強度が小さくなり、圧力
に耐えない。
また、これら多孔質体は、折り曲げ強度、引張り強度等
が小さいため、これら多孔質材料をポリニスカル、ポリ
プロビレ／等の不織布にラミネートあるいはコーティン
グした一体形とし機械的強度を補強した多孔質支持体で
も良い。
が小さいため、これら多孔質材料をポリニスカル、ポリ
プロビレ／等の不織布にラミネートあるいはコーティン
グした一体形とし機械的強度を補強した多孔質支持体で
も良い。
一方、高分子薄膜材料としては、水面展開法により、薄
膜化が可能な材料であれば特に限定するものではないが
この膜材料としてはシロキサン構造を持つ材料が有利で
ある。具体的には、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、ポリジメチルシロキサン−ポリ
ヒドロキシスチレン共重合体、ポリジメチルシロキサン
−ポリヒドロキシスチレ／−ポリスルホン共重合体等ヲ
挙げることができる。
膜化が可能な材料であれば特に限定するものではないが
この膜材料としてはシロキサン構造を持つ材料が有利で
ある。具体的には、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、ポリジメチルシロキサン−ポリ
ヒドロキシスチレン共重合体、ポリジメチルシロキサン
−ポリヒドロキシスチレ／−ポリスルホン共重合体等ヲ
挙げることができる。
作用
このような多孔質支持体上にシロキサン構造を有する高
分子薄膜を担持することにより、膜材料の特性を損うこ
とのない複合膜を得ることができるものである。
分子薄膜を担持することにより、膜材料の特性を損うこ
とのない複合膜を得ることができるものである。
実施例
以下、本発明を具体的に説明するため実施例を述べて説
明するが、特にこれらに限定されるものではない。
明するが、特にこれらに限定されるものではない。
（比較例１）
高分子薄膜材料として、ポリジメチルシロキサン−ポリ
ヒドロキシスチレ／−ポリスルホン共重合体を、べ／ゼ
／に溶解し２．Ｏｆｔ％ｆｔ上なるように調製した。こ
の溶液を水面展開法により、膜厚が０．１μ曹によるよ
うに展開した。次にこの膜面上に多孔質支持体として、
ポリプロビレ／多孔質体（ジュラガード＃２４００
セラニーズ社製）を静かに置き引き上げることにより、
前記薄膜を多孔質支持体上に得た。このものを再度、薄
膜上に置き、引き上げ複合膜を得た。この複合膜の特性
は酸素透過秒数が、膜面積１１−２７＋圧力１．０ｋＬ
！ｆ／ｄで１．３枕々Ｃであり、Ｆ（Ｏシ１２）は２．
０７であった。
ヒドロキシスチレ／−ポリスルホン共重合体を、べ／ゼ
／に溶解し２．Ｏｆｔ％ｆｔ上なるように調製した。こ
の溶液を水面展開法により、膜厚が０．１μ曹によるよ
うに展開した。次にこの膜面上に多孔質支持体として、
ポリプロビレ／多孔質体（ジュラガード＃２４００
セラニーズ社製）を静かに置き引き上げることにより、
前記薄膜を多孔質支持体上に得た。このものを再度、薄
膜上に置き、引き上げ複合膜を得た。この複合膜の特性
は酸素透過秒数が、膜面積１１−２７＋圧力１．０ｋＬ
！ｆ／ｄで１．３枕々Ｃであり、Ｆ（Ｏシ１２）は２．
０７であった。
（実施例１）
比較例１で水面上に展開した薄膜上に多孔質支持体とし
て、ポリエーテルスルホンの多孔質体を用いた。この多
孔質体は、０．１μｍ以下の緻密層を有しておシ、緻密
層の下部層は約０．４〜１０μｍの孔を持つハニカム構
造をした膜厚４０μｍのもので、空孔率は７６チであっ
た。この支持体を薄膜上に比較例１と同様な操作を行な
い複合膜を得た。この複合膜の特性を調べたところ、酸
素透過秒数は０，８９／ｃｃ 、 Ｆ （０２／Ｎ２
）は２．２１であった。
て、ポリエーテルスルホンの多孔質体を用いた。この多
孔質体は、０．１μｍ以下の緻密層を有しておシ、緻密
層の下部層は約０．４〜１０μｍの孔を持つハニカム構
造をした膜厚４０μｍのもので、空孔率は７６チであっ
た。この支持体を薄膜上に比較例１と同様な操作を行な
い複合膜を得た。この複合膜の特性を調べたところ、酸
素透過秒数は０，８９／ｃｃ 、 Ｆ （０２／Ｎ２
）は２．２１であった。
（実施例２）
多孔質支持体として、ポリスルホンの多孔質体を用いた
。このものの多孔質体も、ポリエーテルスルホン多孔質
支持体とほぼ同様な構造であったが、空孔率は５０％で
あった。この支持体で比較例１と同様な操作を行ない複
合膜を得た。この時性は、酸素透過秒数が０．７秒；／
’ｃｃ 、 Ｆ （０２／’Ｎ ２ ）が２．１８であ
った。
。このものの多孔質体も、ポリエーテルスルホン多孔質
支持体とほぼ同様な構造であったが、空孔率は５０％で
あった。この支持体で比較例１と同様な操作を行ない複
合膜を得た。この時性は、酸素透過秒数が０．７秒；／
’ｃｃ 、 Ｆ （０２／’Ｎ ２ ）が２．１８であ
った。
（比較例２）
膜材料として、ポリジメチルシロキサｙ（８Ｈ−４１０
東しシリコー／■）をぺ／ゼ／に溶解し、２０ｗｔ％溶
液とした。この溶液を用い水面展開法により、膜厚が０
．１μｍになるように展開した。比較例１に用いたジュ
ラガードを膜面上に静かに置き、引き上げた。この操作
を２回繰り返して複合膜を得た。この時の特性は酸素透
過秒数が１．８秒／ｃｃｆ、Ｆ（０２／Ｎ２）は１．９
９であった。
東しシリコー／■）をぺ／ゼ／に溶解し、２０ｗｔ％溶
液とした。この溶液を用い水面展開法により、膜厚が０
．１μｍになるように展開した。比較例１に用いたジュ
ラガードを膜面上に静かに置き、引き上げた。この操作
を２回繰り返して複合膜を得た。この時の特性は酸素透
過秒数が１．８秒／ｃｃｆ、Ｆ（０２／Ｎ２）は１．９
９であった。
（実施例３）
比較例２で得た薄膜上に実施例１で用いた多孔質支持体
を静かに置き、引き上げる操作を２回繰り返し、複合膜
を得た。この複合膜の特性は、酸素透過秒数が１．２秒
％Ｃｃで、Ｆ（０２／Ｎ２）が２．０であった。
を静かに置き、引き上げる操作を２回繰り返し、複合膜
を得た。この複合膜の特性は、酸素透過秒数が１．２秒
％Ｃｃで、Ｆ（０２／Ｎ２）が２．０であった。
（実施例４）
ポリエーテルスルホンをポリプロビレ／不織布の上にコ
ーティングした多孔質支持体を得た。この多孔質支持体
は実施例１で用いたポリエーテルスルホン単体の多孔質
体と同様の構造を持つものであり、機械的強度のある支
持体を得た。比較例１で水面展開法により得た薄膜上に
この支持体を静かに置き、引き上げる操作を２回繰り返
し複合膜を得た。この複合膜の特性は、酸素透過秒数が
ｏ、ｓ ｅ／ｃｃ 、 Ｆ （０２／Ｎ２ ）は２．２
０であった。この特性は単体の多孔質支持体と同様な値
であり、機械的強度のある複合膜を得ることができた。
ーティングした多孔質支持体を得た。この多孔質支持体
は実施例１で用いたポリエーテルスルホン単体の多孔質
体と同様の構造を持つものであり、機械的強度のある支
持体を得た。比較例１で水面展開法により得た薄膜上に
この支持体を静かに置き、引き上げる操作を２回繰り返
し複合膜を得た。この複合膜の特性は、酸素透過秒数が
ｏ、ｓ ｅ／ｃｃ 、 Ｆ （０２／Ｎ２ ）は２．２
０であった。この特性は単体の多孔質支持体と同様な値
であり、機械的強度のある複合膜を得ることができた。
これらの耐湿特性を調べた結果を図に示す。この結果か
らも明らかなように比較例に比べ本発明の実施例のもの
は特性の向上した複合膜といえる。
らも明らかなように比較例に比べ本発明の実施例のもの
は特性の向上した複合膜といえる。
発明の効果
以上述べたように、本発明によれば、多孔質体の構造が
０．１μｍ以下の表面孔径を有する緻密層とその下部層
が０．２〜２０μ墓の孔でハニカム構造を持つ多孔質体
上に高分子薄膜を担持した複合膜とすることにより、高
分子薄膜の持つ酸素透過秒数、分離比の特性が従来のも
のより優れたものである。また、耐湿特性の結果からも
特性の向上した複合膜が得られる効果がある。
０．１μｍ以下の表面孔径を有する緻密層とその下部層
が０．２〜２０μ墓の孔でハニカム構造を持つ多孔質体
上に高分子薄膜を担持した複合膜とすることにより、高
分子薄膜の持つ酸素透過秒数、分離比の特性が従来のも
のより優れたものである。また、耐湿特性の結果からも
特性の向上した複合膜が得られる効果がある。
図は本発明の実施例の効果を説明するための特性図であ
る。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名Ｆ
（Ｑ２／Ｎｌ） ゝ＼ヘ一一一／′
る。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名Ｆ
（Ｑ２／Ｎｌ） ゝ＼ヘ一一一／′
Claims (5)
- （１）混合気体より特定の気体を選択的に分離透過させ
る高分子薄膜と、この高分子薄膜を担持する多孔質支持
体とから構成し、前記多孔質支持体を表面孔径が０．１
μｍ以下の緻密層とこの緻密層以下の層が０．２〜２０
μｍの孔径であるハニカム構造とし、その空孔率を５０
〜８０％としたことを特徴とする気体分離用複合膜。 - （２）高分子薄膜がシロキサン構造である特許請求の範
囲第１項記載の気体分離用複合膜。 - （３）多孔質支持体がポリエーテルスルホンである特許
請求の範囲第１項記載の気体分離用複合膜。 - （４）多孔質支持体がポリスルホンである特許請求の範
囲第１項記載の気体分離用複合膜。 - （５）多孔質支持体が不織布とラミネートもしくはコー
ティングにより一体形に形成したものである特許請求の
範囲第１項記載の気体分離用複合膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62014561A JPS63182017A (ja) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | 気体分離用複合膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62014561A JPS63182017A (ja) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | 気体分離用複合膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63182017A true JPS63182017A (ja) | 1988-07-27 |
Family
ID=11864566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62014561A Pending JPS63182017A (ja) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | 気体分離用複合膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63182017A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7811359B2 (en) | 2007-01-18 | 2010-10-12 | General Electric Company | Composite membrane for separation of carbon dioxide |
-
1987
- 1987-01-23 JP JP62014561A patent/JPS63182017A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7811359B2 (en) | 2007-01-18 | 2010-10-12 | General Electric Company | Composite membrane for separation of carbon dioxide |
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