JPS63194701A - Composite membrane - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
童栗上傅肌凧分顆
本発明は複合膜に関し、詳しくは、気体の濃縮分離処理
に好適に用いることができる複合膜に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a composite membrane, and more particularly, to a composite membrane that can be suitably used for gas concentration separation treatment.
従沸ヱυ丸析
一般に、気体混合物中の特定の成分を選択的に濃縮し、
又は分離するに際して、近年、重合体からなる薄膜を用
いる分離方法が注目されており、例えば、ジアセテート
やトリアセテート等の酢酸セルロースからなる薄膜があ
る種の気体に対してすぐれた分離性を有することが知ら
れている。Dependency boiling generally involves selectively concentrating specific components in a gas mixture,
In recent years, separation methods using thin films made of polymers have attracted attention. For example, thin films made of cellulose acetate such as diacetate and triacetate have excellent separation properties for certain gases. It has been known.
しかし、一般に、セルロース系樹脂からなる薄膜は、機
械的強度が小さいために、実用的に膜分離に使用するに
は膜厚を100μm程度以上に厚くする必要がある。し
かし、膜の透過度は膜厚に反比例するから、膜厚を大き
くすることは、膜自体としては気体に対する透過係数が
大きくとも、膜分離において経済効率を決定する透過度
が小さくなる。However, in general, thin films made of cellulose resin have low mechanical strength, and therefore, for practical use in membrane separation, it is necessary to increase the film thickness to about 100 μm or more. However, since the permeability of a membrane is inversely proportional to the membrane thickness, increasing the membrane thickness reduces the permeability, which determines economic efficiency in membrane separation, even if the membrane itself has a large permeability coefficient for gas.
このような問題を解決するために、既に、酢酸セルロー
スからなる薄膜を例えばポリイミドからなる多孔性基村
上に製膜して、酢酸セルロース膜の機械的強度を補うと
共に、その膜厚を薄くすることにより、気体の透過度を
大きくすることが提案されている。しかしながら、かか
る複合膜においても、薄膜の厚みを小さくすれば、機械
的強度の低下が避けられないと共に、薄膜にピンホール
が発生しやすい。In order to solve these problems, a thin film made of cellulose acetate has already been formed on a porous substrate made of polyimide, for example, to supplement the mechanical strength of the cellulose acetate film and to reduce its thickness. It has been proposed to increase the gas permeability. However, even in such a composite film, if the thickness of the thin film is reduced, a decrease in mechanical strength is unavoidable, and pinholes are likely to occur in the thin film.
発明が解決しようとする5 点
本発明は複合膜における上記した種々の問題を解決する
ためになされたものであって、機械的強度にすぐれるの
みならず、薄膜にピンホールのない架橋セルロース系樹
脂からなる薄膜を備え、気体分離、特に、二酸化炭素と
メタンの分離に好適に用いることができる複合膜を提供
することを目的とする。5 Points to be Solved by the Invention The present invention was made to solve the above-mentioned various problems in composite membranes. An object of the present invention is to provide a composite membrane that includes a thin membrane made of resin and can be suitably used for gas separation, particularly for the separation of carbon dioxide and methane.
問題点を解2するための手段
本発明による複合膜は、表面の緻密層がこれに連続する
多孔質層に一体に支持されている異方性構造を有する多
孔質膜の緻密層の表面に、架橋されたセルロース系樹脂
からなる薄膜が形成されていることを特徴とする。Means for Solving Problem 2 The composite membrane according to the present invention has a porous membrane having an anisotropic structure in which a dense layer on the surface is integrally supported by a continuous porous layer. , is characterized in that a thin film made of crosslinked cellulose resin is formed.
かかる複合膜は、表面の緻密層がこれに連続する多孔質
層に一体に支持されている異方性構造を有する多孔質膜
の緻密層上に、この多孔質膜の分画分子量と同等か若し
くはこれよりも大きい平均分子量を有するセルロース系
樹脂とこのセルロース系樹脂を架橋させる架橋剤とを有
機溶剤に溶解してなる溶液を接触させ、次いで、上記有
機溶剤を蒸発除去して、上記多孔質膜の緻密層上に架橋
されたセルロース系樹脂からなる薄膜を形成することに
よって製造される。Such a composite membrane consists of a dense layer of a porous membrane having an anisotropic structure, in which a dense layer on the surface is integrally supported by a continuous porous layer; Alternatively, a solution obtained by dissolving a cellulose resin having an average molecular weight larger than this and a crosslinking agent for crosslinking the cellulose resin in an organic solvent is brought into contact with each other, and then the organic solvent is evaporated and removed to form the porous structure. It is manufactured by forming a thin film of crosslinked cellulose resin on a dense layer of the membrane.
本発明においては、セルロース系樹脂としては、一般に
、C6H100Sで表わされる組成式を有する多糖類の
一種であるセルロース、ニトロセルロース、アセチルセ
ルロース、セルロースアセテートプロピオネート、セル
ロースアセテートブチレート等のセルロースエステル誘
導体、セルロースのジチオカーボネート等のキサントゲ
ン酸塩誘導体、メチルセルロース、エチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロ
ース、メチルヒドロキシエチルセルロース、エチルヒド
ロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセ
ルロース、シアノエチルセルロース、ベンジルセルロー
ス等のセルロースエーテル誘導体ヲ用いることができる
。しかし、これらのなかでは、特に、セルロースアセテ
ート及びエチルセルロースを好ましく用いることができ
る。In the present invention, the cellulose resin generally includes cellulose, which is a type of polysaccharide having a composition formula represented by C6H100S, cellulose ester derivatives such as nitrocellulose, acetyl cellulose, cellulose acetate propionate, and cellulose acetate butyrate. , xanthate derivatives such as cellulose dithiocarbonate, methylcellulose, ethylcellulose,
Cellulose ether derivatives such as hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, methylhydroxyethylcellulose, ethylhydroxyethylcellulose, methylhydroxypropylcellulose, cyanoethylcellulose, and benzylcellulose can be used. However, among these, cellulose acetate and ethyl cellulose can be particularly preferably used.
本発明による複合膜は、後述するように、基材膜として
の緻密層を有する多孔質膜の緻密層上に、上記のような
セルロース系樹脂とこのセルロース系樹脂を架橋させる
架橋剤とを有機溶剤に溶解してなる溶液を接触させ、次
いで、好ましくは、上記有機溶剤を加熱することによっ
て蒸発除去すると共に、上記多孔質膜の緻密層上におい
てセルロース系樹脂を架橋させ、薄膜とすることによっ
て得ることができる。As will be described later, the composite membrane according to the present invention includes a cellulose resin as described above and a crosslinking agent for crosslinking the cellulose resin on the dense layer of a porous membrane having a dense layer as a base membrane. By contacting a solution formed by dissolving in a solvent, and then preferably evaporating and removing the organic solvent by heating, and crosslinking the cellulose resin on the dense layer of the porous membrane to form a thin film. Obtainable.
上記架橋剤としては、セルロース系樹脂に応じて、それ
が有する水酸基、エーテル基、エステル基等と反応する
官能基を有する2官能以上の多官能性化合物又は重合体
が用いられる。上記官能基としては、例えば、アミノ基
、イソシアネート基、エポキシ基、酸ハロゲン基(ハロ
カルボニル基)等が好適であり、従って、本発明におい
ては、かかる官能基の1種又は2種以上を2以上有する
化合物又は重合体を任意に用いることができる。しかし
、特に、ジアミン、ジイソシアネート、エポキシ樹脂等
が好ましく用いられる。As the crosslinking agent, a bifunctional or more polyfunctional compound or polymer having a functional group that reacts with the hydroxyl group, ether group, ester group, etc. contained in the cellulose resin is used, depending on the cellulose resin. Suitable examples of the above-mentioned functional groups include amino groups, isocyanate groups, epoxy groups, acid halogen groups (halocarbonyl groups), etc. Therefore, in the present invention, one or more of these functional groups Any compound or polymer having the above may be used. However, diamines, diisocyanates, epoxy resins, etc. are particularly preferably used.
本発明による複合膜を製造するには、セルロース系樹脂
とこのセルロース系樹脂を架橋させる架橋剤とを溶解さ
せてなる有機溶液(以下、単に樹脂溶液という。)を前
述したように多孔質膜の緻密層上に塗布させるが、この
塗布の時点においては、架橋剤はセルロース系樹脂を架
橋させず、加熱によって架橋させることが好ましい。即
ち、常温において、セルロース系樹脂と架橋剤とが反応
すると、樹脂溶液を調製し、或いは多孔質膜の緻密層上
に塗布する際に樹脂溶液がゲル化したり、或いは架橋樹
脂が沈殿することがあるからであり、かかる場合は、均
質であって、且つ、気体分離性にすぐれる薄膜を形成さ
せることができない。In order to produce the composite membrane according to the present invention, an organic solution (hereinafter simply referred to as resin solution) prepared by dissolving a cellulose resin and a crosslinking agent for crosslinking the cellulose resin is added to the porous membrane as described above. Although it is applied onto the dense layer, it is preferable that the crosslinking agent does not crosslink the cellulose resin at the time of application, but crosslinks it by heating. That is, if the cellulose resin and the crosslinking agent react at room temperature, the resin solution may gel or the crosslinked resin may precipitate when the resin solution is prepared or applied onto the dense layer of the porous membrane. In such a case, a homogeneous thin film with excellent gas separation properties cannot be formed.
本発明においては、セルロース系樹脂は、それが有する
すべての官能基によって架橋されている必要はなく、有
機溶剤に溶解しない程度に架橋されていれば十分である
。このようなセルロース系樹脂の架橋度は、樹脂溶液に
おけるセルロース系樹脂と架橋剤との配合量や加熱温度
等を選択することよって行なうことができる。架橋剤と
して、例えば、ジアミン、ジイソシアネート又は酸ハロ
ゲン化物を用いる場合は、セルロース系樹脂100重量
部について架橋剤0.1〜50重量部、好ましくは1〜
20重量部の範囲で用いられる。In the present invention, the cellulose resin does not need to be crosslinked through all of its functional groups, and it is sufficient that it is crosslinked to the extent that it does not dissolve in an organic solvent. The degree of crosslinking of the cellulose resin can be determined by selecting the amount of the cellulose resin and the crosslinking agent in the resin solution, the heating temperature, and the like. When using diamine, diisocyanate or acid halide as the crosslinking agent, for example, 0.1 to 50 parts by weight, preferably 1 to 50 parts by weight of the crosslinking agent per 100 parts by weight of cellulose resin.
It is used in a range of 20 parts by weight.
本発明による複合膜を製造する場合に、上記セルロース
系樹脂を含む樹脂溶液を多孔質膜の緻密層上に接触させ
るに際して、セルロース系樹脂が異、方性膜内部に浸透
するときは、得られる複合膜の透過度を低下させるおそ
れがある。従って、用いるセルロース系樹脂は、その平
均分子量が用いる多孔質膜の分画分子量と同等か若しく
はこれよりも大きいことが好ましく、従って、用いるセ
ルロース系樹脂は、用いる多孔質膜の分画分子量を考慮
して、上記条件を満足するように選ばれ、通常、700
00〜aoooooの平均分子量を有するセルロース系
樹脂が好ましい。尚、本発明において、平均分子量は、
GPC法によって求めた重量平均分子量をいうものとす
る。When producing the composite membrane according to the present invention, when the resin solution containing the cellulose resin is brought into contact with the dense layer of the porous membrane, if the cellulose resin permeates into the interior of the homogeneous membrane, the obtained This may reduce the permeability of the composite membrane. Therefore, it is preferable that the average molecular weight of the cellulose resin used is equal to or larger than the molecular weight cutoff of the porous membrane used. and is selected to satisfy the above conditions, usually 700
Cellulose resins having an average molecular weight of 00 to aooooo are preferred. In addition, in the present invention, the average molecular weight is
It refers to the weight average molecular weight determined by GPC method.
本発明においては、セルロース系樹脂と架橋剤とを溶解
含有する樹脂溶液を形成するための有機溶剤としては、
例えば、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶
剤、セロソルブ系溶剤、塩素化炭化水素系溶剤、又はこ
れらの混合物が好ましく用いられる。より具体的には、
例えば、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、テトラヒドロフラン、
ジオキサン、酢酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチルセロ
ソルブ、メチルセロソルブ、テトラクロロエタン、塩化
メチレン、アセトン−メタノール混合溶剤、酢酸エチル
−エタノ(−ル混合溶剤、塩化メチレン−メタノール混
合溶剤等が用いられる。In the present invention, the organic solvent for forming the resin solution containing dissolved cellulose resin and crosslinking agent is as follows:
For example, ketone solvents, ether solvents, ester solvents, cellosolve solvents, chlorinated hydrocarbon solvents, or mixtures thereof are preferably used. More specifically,
For example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, tetrahydrofuran,
Dioxane, methyl acetate, ethyl lactate, methyl cellosolve acetate, methyl cellosolve, tetrachloroethane, methylene chloride, acetone-methanol mixed solvent, ethyl acetate-ethanol mixed solvent, methylene chloride-methanol mixed solvent, etc. are used.
しかし、これらに限定されるものではない。However, it is not limited to these.
このような溶剤を含む樹脂溶液を異方性膜の緻密層表面
に接触させ、溶剤を蒸発させると共に、セルロース系樹
脂を架橋させることによって、本発明による複合膜を得
るが、実用的には、緻密層表面に樹脂溶液を塗布するか
、又は緻密層表面を樹脂溶液に浸漬すればよい。また、
スピンコード法によることもできる。A composite membrane according to the present invention is obtained by bringing a resin solution containing such a solvent into contact with the surface of the dense layer of the anisotropic membrane, evaporating the solvent, and crosslinking the cellulose resin. A resin solution may be applied to the surface of the dense layer, or the surface of the dense layer may be immersed in the resin solution. Also,
It is also possible to use a spin code method.
本発明においては、基材としての異方性多孔質膜として
は、上記樹脂溶液の溶剤に溶解しないものが用いられる
。従って、例えば、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等からなる異方性
多孔質膜が好ましく用いられる。また、多孔質膜の形態
は、何ら限定されるものではなく、例えば、平膜、円筒
状、ファイバー状等、任意である。In the present invention, the anisotropic porous membrane used as the base material is one that does not dissolve in the solvent of the resin solution. Therefore, for example, an anisotropic porous membrane made of fluororesin, polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, etc. is preferably used. Further, the shape of the porous membrane is not limited in any way, and may be arbitrary, such as a flat membrane, a cylindrical shape, a fiber shape, etc.
本発明において、異方性多孔質膜として、特に好適に用
いることができるポリイミド樹脂は、実質的に次の一般
式
(但し、R1は2価の有機基である。)で表わされるポ
リイミド樹脂からなる。その極限粘度〔η〕 (30℃
においてN−メチル−2−ピロリドン溶液として測定、
以下、同じ。)は0.5〜2の範囲にあることが好まし
い。極限粘度が余りに小さいときは膜形成能に劣り、一
方、余りに大きいときは、溶剤に溶解し難くなって、製
膜作業性に劣るようになるからである。このポリイミド
樹脂からなる異方性膜は既に知られているように、表面
の緻密層がこれに連続する多孔質層によって一体的に支
持されている異方性構造を有し、例えば、特開昭55−
152507号や特開昭56−139104号公報に記
載されている湿式製膜法に従って、限外濾過性を有する
異方性膜として得ることができる。In the present invention, the polyimide resin that can be particularly suitably used as the anisotropic porous membrane is substantially composed of polyimide resins represented by the following general formula (wherein R1 is a divalent organic group). Become. Its intrinsic viscosity [η] (30℃
Measured as a N-methyl-2-pyrrolidone solution in
same as below. ) is preferably in the range of 0.5 to 2. This is because if the intrinsic viscosity is too small, the film-forming ability will be poor, while if it is too large, it will be difficult to dissolve in a solvent and the film-forming workability will be poor. As is already known, this anisotropic membrane made of polyimide resin has an anisotropic structure in which a dense layer on the surface is integrally supported by a continuous porous layer. 1972-
According to the wet membrane forming method described in No. 152507 and JP-A-56-139104, an anisotropic membrane having ultrafiltration properties can be obtained.
上記一般式において、R1は2価の有機基であり、例え
ば、炭化水素基、エーテル結合やスルホン基等を含む炭
化水素基であることが好ましい。In the above general formula, R1 is a divalent organic group, and is preferably a hydrocarbon group, for example, a hydrocarbon group containing an ether bond, a sulfone group, or the like.
本発明においては、基材として用いる異方性膜は、その
分画分子量が1000〜100000であることが好ま
しい。分画分子量が1000よりも小さい異方性膜の場
合には、得られる複合膜の透過度が十分に大きくな(、
一方、分画分子量が100000よりも大きいときは、
後述するように、架橋セルロース系樹脂薄膜の形成時に
セルロース系樹脂溶液が多孔質膜内に浸透して、得られ
る複合膜の透過度を小さくするおそれがあるからである
。In the present invention, the anisotropic membrane used as the base material preferably has a molecular weight cut-off of 1,000 to 100,000. In the case of an anisotropic membrane with a molecular weight cut-off of less than 1000, the permeability of the resulting composite membrane may be sufficiently high (
On the other hand, when the molecular weight cutoff is greater than 100,000,
This is because, as will be described later, the cellulose resin solution may permeate into the porous membrane during the formation of the crosslinked cellulose resin thin film, reducing the permeability of the resulting composite membrane.
ここに、分画分子量は、分子量が既知の溶質に対する異
方性膜の排除率を測定することにより求めることができ
、本発明においては、分子量分布が単分散性であるポリ
エチレングリコールを溶質として5000 ppm f
M度で含有するトルエン溶液を温度25℃、圧力4 k
g / cIiWで膜面に供給し、排除率が少なくとも
90%であるポリエチレングリコールの分子量をその膜
の分画分子量とする。このような分画分子量を有する異
方性膜は、一般に液体分離において、限外濾過膜と称さ
れるので、本発明においても、異方性膜の代わりに限外
濾過膜ということがある。Here, the molecular weight fraction can be determined by measuring the exclusion rate of an anisotropic membrane for a solute with a known molecular weight, and in the present invention, polyethylene glycol having a monodisperse molecular weight distribution is used as a solute and ppm f
A toluene solution containing M degrees was heated at a temperature of 25°C and a pressure of 4k.
The molecular weight of polyethylene glycol that is supplied to the membrane surface at a rate of g/cIiW and has an exclusion rate of at least 90% is defined as the molecular weight cutoff of the membrane. An anisotropic membrane having such a molecular weight cut-off is generally referred to as an ultrafiltration membrane in liquid separation, so in the present invention, it may also be referred to as an ultrafiltration membrane instead of an anisotropic membrane.
このようにして異方性膜の緻密層表面に形成されるセル
ロース系樹脂薄膜は、できる限り薄いことが望ましい。It is desirable that the cellulose resin thin film thus formed on the surface of the dense layer of the anisotropic film be as thin as possible.
即ち、前記したように、得られる複合膜の気体の透過度
は、実質的にこの薄膜の厚みによって支配され、膜厚が
薄いほど気体の透過度が大きくなるからである。That is, as described above, the gas permeability of the resulting composite membrane is substantially controlled by the thickness of the thin film, and the thinner the membrane, the greater the gas permeability.
本発明による複合膜は、前述したように、多孔質膜の緻
密層表面に樹脂溶液を塗布し、好ましくは加熱して、有
機溶剤を蒸発させると共に、セルロース系樹脂を架橋剤
にて架橋させて、架橋セルロース薄膜を形成させること
によって得られるが、特に、かかる薄膜の形成を繰り返
して行なうことによって、ピンホールのない架橋薄膜を
得ることができる。従って、前記セルロース系樹脂溶液
は比較的希薄であることが望ましく、通常は、セルロー
ス系樹脂濃度が0.01〜20重景%、好ましくは、0
.05〜10重量%となるように調製される。セルロー
ス系樹脂濃度が0.01重量%よりも小さいときは、架
橋薄膜を繰り返して形成しても、ピンホールの発生する
おそれがあり、他方、20重量%よりも高いときは、形
成される薄膜の厚みが大きすぎ、特に、架橋薄膜を繰り
返して形成させるとき、架橋膜が不必要に厚くなって、
実用的な気体透過度を得ることができない。As described above, the composite membrane of the present invention is produced by applying a resin solution to the surface of the dense layer of the porous membrane, preferably heating it to evaporate the organic solvent, and crosslinking the cellulose resin with a crosslinking agent. This can be obtained by forming a crosslinked cellulose thin film, and in particular, by repeatedly forming such a thin film, a pinhole-free crosslinked thin film can be obtained. Therefore, it is desirable that the cellulose resin solution is relatively dilute, and usually the cellulose resin concentration is 0.01 to 20%, preferably 0.
.. The amount is adjusted to 0.05 to 10% by weight. When the cellulose resin concentration is less than 0.01% by weight, pinholes may occur even if cross-linked thin films are repeatedly formed; on the other hand, when it is higher than 20% by weight, the thin film formed The thickness of the cross-linked film is too large, especially when forming cross-linked thin films repeatedly, and the cross-linked film becomes unnecessarily thick.
Practical gas permeability cannot be obtained.
このようにして、異方性多孔質膜の緻密層表面上に形成
されるセルロース系樹脂の架橋薄膜は、樹脂溶液の濃度
や緻密層上に形成された樹脂溶液の薄層の厚みにもよる
が、通常、0.05〜10μmであることが好ましく、
また、本発明によれば、かかる膜厚を有する架橋膜を容
易に形成することができる。In this way, the crosslinked thin film of cellulose resin formed on the surface of the dense layer of the anisotropic porous membrane depends on the concentration of the resin solution and the thickness of the thin layer of resin solution formed on the dense layer. is usually preferably 0.05 to 10 μm,
Moreover, according to the present invention, a crosslinked film having such a film thickness can be easily formed.
究理Iす防果
本発明による複合膜は、以上のように、異方性膜上に架
橋されたセルロース系樹脂からなる薄膜が形成されてな
るので、かかる薄膜は、機械的強度、耐熱性、耐有機溶
剤性及び気体の選択分離性にすぐれ、種々の気体の濃縮
分離に好適に用いることができる。As mentioned above, the composite film of the present invention has a thin film made of a crosslinked cellulose resin formed on an anisotropic film. It has excellent resistance to organic solvents and selective separation of gases, and can be suitably used for concentrating and separating various gases.
特に、本発明によれば、多孔質膜上にセルロース系樹脂
の架橋薄膜を繰り返して形成することによって、ピンホ
ールがなく、強度にすぐれると共に、気体の選択分離性
にすぐれる複合膜を得ることができる。In particular, according to the present invention, by repeatedly forming a crosslinked thin film of cellulose resin on a porous membrane, a composite membrane with no pinholes, excellent strength, and excellent selective separation of gases can be obtained. be able to.
しかし、本発明による複合半透膜は、その用途において
何ら制限されるものではなく、勿論、水性の液体混合物
の分離処理に使用することができるのはいうまでもない
。However, the composite semipermeable membrane according to the present invention is not limited in its use, and it goes without saying that it can be used for separation treatment of aqueous liquid mixtures.
尖施炎
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。EXAMPLES The present invention will be explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way.
実施例1
繰返し単位が
であるポリイミド(極限粘度〔η〕は0.91dl/g
)22重量%とジエチレングリコール22重量%とを含
有するN−メチル−2−ピロリドン溶液を、特開昭55
−152507号公報に記載されている常法の相転換法
に従って製膜し、厚さ200μm、分画分子量2000
0の異方性構造を有する限外濾過膜を調製した。Example 1 Polyimide whose repeating unit is (intrinsic viscosity [η] is 0.91 dl/g
) 22% by weight and diethylene glycol 22% by weight.
A film was formed according to the conventional phase transformation method described in Publication No. 152507, and the thickness was 200 μm and the molecular weight cutoff was 2000.
An ultrafiltration membrane with an anisotropic structure of 0 was prepared.
この限外濾過膜を用いて、二酸化炭素及びメタンの透過
度を圧力差0.2気圧、温度25℃において高真空法に
よって測定した結果、二酸化炭素の透過度は6.44
X 10−”cc(STP) / ctA ・秒・cm
Hg、メタンの透過度は9.84 X 10−”cc(
STP) / ctA ・秒・cmHgであって、二酸
化炭素の透過度/メタンの透過度から求めた分離係数α
(CO□/CHt)は0.65であった。Using this ultrafiltration membrane, the permeability of carbon dioxide and methane was measured by the high vacuum method at a pressure difference of 0.2 atm and a temperature of 25°C, and the permeability of carbon dioxide was 6.44.
X 10-”cc (STP) / ctA・sec・cm
The permeability of Hg and methane is 9.84 x 10-”cc (
STP) / ctA ・sec・cmHg, which is the separation coefficient α calculated from carbon dioxide permeability/methane permeability
(CO□/CHt) was 0.65.
別に、平均分子量の170000でセルロースジアセテ
ート4.0重量部を酢酸メチルセロソルブ96゜0重量
部に溶解させ、更に、これに塩化トリメソイルを上記セ
ルロースジアセテート100重量部に対して10重量部
加え、溶解させて、樹脂溶液を調製した。Separately, 4.0 parts by weight of cellulose diacetate with an average molecular weight of 170,000 was dissolved in 96.0 parts by weight of methyl cellosolve acetate, and further, 10 parts by weight of trimesoyl chloride was added to 100 parts by weight of the cellulose diacetate, A resin solution was prepared by dissolving.
上記樹脂溶液を上記ポリイミド限外濾過膜の緻密層の表
面にアフリケータにて塗布厚み45μmにて均一に塗布
し、この後、110℃の乾燥器内に1時間放置し、溶剤
を蒸発除去することによって、ポリイミド限外濾過膜の
緻密層表面に架橋したセルロースジアセテートからなる
薄膜を形成させ、本発明による複合膜を得た。この複合
膜を電子顕微鏡にて観察したところ、ジアセテート薄膜
の厚さは2.2μmであった。The resin solution is uniformly applied to the surface of the dense layer of the polyimide ultrafiltration membrane using an applicator to a coating thickness of 45 μm, and then left in a dryer at 110° C. for 1 hour to evaporate the solvent. A thin film made of crosslinked cellulose diacetate was formed on the surface of the dense layer of a polyimide ultrafiltration membrane to obtain a composite membrane according to the present invention. When this composite film was observed using an electron microscope, the thickness of the diacetate thin film was 2.2 μm.
また、この複合膜について、前記と同じ条件にて二酸化
炭素及びメタンの透過度を測定した結果、それぞれ2.
0 X 10−’cc(STP) / c+a−秒・C
mHg及び9.8 X 10−8cc(STP) /
cf−秒・CmHgであって、二酸化炭素の透過度/メ
タンの透過度から求めた分離係数α(CO□/C)lt
)は21であった。Regarding this composite membrane, the permeability of carbon dioxide and methane was measured under the same conditions as above, and the results were 2.
0 x 10-'cc (STP) / c+a-second・C
mHg and 9.8 X 10-8cc (STP) /
cf-sec・CmHg, separation coefficient α (CO□/C)lt obtained from carbon dioxide permeability/methane permeability
) was 21.
実施例2
エチルセルロース(ダウ・ケミカル社製エトセル5TD
−100) 4.0重量部をアセトン96.0重量部に
溶解させ、更に、これに架橋剤としてトリレンジイソシ
アネートを上記エチルセルロース100重量部に対して
20重量部加え、溶解させて、樹脂溶液を調製した。Example 2 Ethylcellulose (ETCEL 5TD manufactured by Dow Chemical Company)
-100) 4.0 parts by weight are dissolved in 96.0 parts by weight of acetone, and further, 20 parts by weight of tolylene diisocyanate is added as a crosslinking agent to 100 parts by weight of the above ethyl cellulose, and dissolved to form a resin solution. Prepared.
この樹脂溶液を用いて、実施例1と同じ方法にて複合膜
を得た。この複合膜における架橋エチルセルロースの薄
膜の厚さは3.1μmであり、また、二酸化炭素及びメ
タンの透過度は、それぞれ1.2X 10 ’′’cc
(STP) / c+a ・秒・cml(g及び6.
OX 10−7cc(STP) /cJ−秒・cmlg
であって、分離係数αb
(002/C114)は20であった。Using this resin solution, a composite membrane was obtained in the same manner as in Example 1. The thickness of the cross-linked ethyl cellulose thin film in this composite membrane is 3.1 μm, and the permeability of carbon dioxide and methane is 1.2X 10''cc, respectively.
(STP) / c+a ・sec・cml (g and 6.
OX 10-7cc (STP) /cJ-sec・cmlg
The separation coefficient αb (002/C114) was 20.
実施例3
平均分子量が170000のセルロースアセテートを酢
酸メチルセロソルブに溶解させて、第1表に示す樹脂濃
度の溶液を調製し、更に、このセルロースアセテート溶
液100重量部に対して塩化トリメソイルを10重量部
加え、溶解させて、樹脂溶液を調製した。Example 3 Cellulose acetate with an average molecular weight of 170,000 was dissolved in methyl cellosolve acetate to prepare a solution having a resin concentration shown in Table 1, and further, 10 parts by weight of trimesoyl chloride was added to 100 parts by weight of this cellulose acetate solution. A resin solution was prepared by adding and dissolving the resin.
この樹脂溶液を前記と同じポリイミド限外濾過膜の緻密
層の表面にアプリケータにて塗布した後、実施例1にお
けると同様にして、セルロース系樹脂を架橋させて、薄
膜を形成した。この薄膜の形成を更に2回繰り返して行
なって、本発明による複合膜を得た。This resin solution was applied to the surface of the dense layer of the same polyimide ultrafiltration membrane as described above using an applicator, and then the cellulose resin was crosslinked to form a thin film in the same manner as in Example 1. This thin film formation was repeated two more times to obtain a composite film according to the present invention.
このようにして得られたそれぞれの複合膜について、架
橋樹脂薄膜の厚み、二酸化炭素の透過度及び分離係数α
(C02/C114)を第1表に示す。For each composite membrane obtained in this way, the thickness of the crosslinked resin thin film, the permeability of carbon dioxide, and the separation coefficient α
(C02/C114) is shown in Table 1.
比較例1
実施例1において用いたのと同じセルロースジアセテー
トの1.8重量%酢酸メチルセルソルブ溶b
第1表
液に架橋剤を加えることなく、実施例1と同様にして複
合膜を調製した。Comparative Example 1 A composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1 without adding a crosslinking agent to the 1.8 wt% methyl acetate cellulose solution b of the same cellulose diacetate used in Example 1. did.
この複合膜の二酸化炭素の透過度及び分離係数αは、そ
れぞれ8.8 X 10−5(cc(STP)/cm”
H秒・cmHg)及び1.3であって、このように、
分離係数が著しく低いのは、複合膜が多数のピンホール
を有するためである。The carbon dioxide permeability and separation coefficient α of this composite membrane are 8.8 x 10-5 (cc (STP)/cm), respectively.
H seconds cmHg) and 1.3, thus,
The reason for the significantly lower separation factor is that the composite membrane has a large number of pinholes.
Claims (3)
支持されている異方性構造を有する多孔質膜の緻密層の
表面に、架橋されたセルロース系樹脂からなる薄膜が形
成されていることを特徴とする複合膜。(1) A thin film made of cross-linked cellulose resin is formed on the surface of the dense layer of a porous membrane having an anisotropic structure in which the dense layer on the surface is integrally supported by a continuous porous layer. A composite membrane characterized by:
の範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の複合膜。(2) Molecular weight cutoff of the porous membrane is 1000 to 100000
The composite membrane according to claim 1, wherein the composite membrane is within the range of .
分子量と同等か若しくはこれよりも大きいことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の複合膜。(3) The composite membrane according to claim 1, wherein the average molecular weight of the cellulose resin is equal to or larger than the molecular weight cutoff of the porous membrane.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2677587A JPS63194701A (en) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Composite membrane |
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JP2677587A JPS63194701A (en) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Composite membrane |
Publications (1)
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JPS63194701A true JPS63194701A (en) | 1988-08-11 |
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Family Applications (1)
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JP2677587A Pending JPS63194701A (en) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Composite membrane |
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Country | Link |
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