JPS63200817A - 酸素分離用構造材 - Google Patents
酸素分離用構造材Info
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- JPS63200817A JPS63200817A JP3237887A JP3237887A JPS63200817A JP S63200817 A JPS63200817 A JP S63200817A JP 3237887 A JP3237887 A JP 3237887A JP 3237887 A JP3237887 A JP 3237887A JP S63200817 A JPS63200817 A JP S63200817A
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Landscapes
- 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)
本発明は酸素分離用構造材に関する。
詳しくは、酸素と他の気体を含有する混合気体から、水
蒸気の存在下で、酸素を選択的に分離・濃縮して酸素含
有量の高い気体を得るに適した酸素分離用構造材に関す
る。
蒸気の存在下で、酸素を選択的に分離・濃縮して酸素含
有量の高い気体を得るに適した酸素分離用構造材に関す
る。
(従来の技術及び問題点)
体を得る方法としては、酸素とそれ以外の気体の分離係
数と透過係数を大きくする機能を有する気体分離膜を使
用する方法が知られているが、これ等はボリクメチルン
aキサン等のシリコーン系、ポリスチレン等の炭化水素
系、ポリ(トリメチルシリル)プロピレン等の置換アセ
チレン系、フルオロカーボンを含む複合膜等の7ツl系
の疎水性素材からなるため、膜中における気体の拡散係
数を水の可塑化効果によって飛躍的に向上させることが
困難である。
数と透過係数を大きくする機能を有する気体分離膜を使
用する方法が知られているが、これ等はボリクメチルン
aキサン等のシリコーン系、ポリスチレン等の炭化水素
系、ポリ(トリメチルシリル)プロピレン等の置換アセ
チレン系、フルオロカーボンを含む複合膜等の7ツl系
の疎水性素材からなるため、膜中における気体の拡散係
数を水の可塑化効果によって飛躍的に向上させることが
困難である。
一方、親水性の分離膜としでは、僅かに非多孔性の酢酸
セルロースからなるものが知られでいる[1nd、 E
ng、 Chew、 Process Des+& D
evelop。
セルロースからなるものが知られでいる[1nd、 E
ng、 Chew、 Process Des+& D
evelop。
Vol、9= No、2 (19〕0)1が、酸素の透
過性が小さい欠点がある。
過性が小さい欠点がある。
(問題点を解決するための手段)
本発明者等は、酸素を含有する混合気体から酸素を選択
的に分離・濃縮し、酸素含有量の高い気体を効率よく得
ることのできる構造材を得ることを目的として種々検討
の結果本発明を達成したち、のである、即ち、本発明の
要旨は、多数の微細な連通細孔を含有する支持体の細孔
内に、含窒素配位子を含むビニル単量体、架橋用単量体
及びイオン化ビニル単量体の共重合物からなる親水性ゲ
ルを含有させてなることを特徴とする酸素分離用構造材
に存する。
的に分離・濃縮し、酸素含有量の高い気体を効率よく得
ることのできる構造材を得ることを目的として種々検討
の結果本発明を達成したち、のである、即ち、本発明の
要旨は、多数の微細な連通細孔を含有する支持体の細孔
内に、含窒素配位子を含むビニル単量体、架橋用単量体
及びイオン化ビニル単量体の共重合物からなる親水性ゲ
ルを含有させてなることを特徴とする酸素分離用構造材
に存する。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明の酸素分離用構造材は、多数の微細な連通細孔を
含有する支持体の細孔内に、特定の親水性共重合体デル
を含有させてなる構造を有する。
含有する支持体の細孔内に、特定の親水性共重合体デル
を含有させてなる構造を有する。
多数の微細な連通細孔を含有する支持体としては、例え
ばアルミナ、シリカ等セラミックス、金属粉末の焼結に
よる粉末冶金成形品等の無機質素材、あるいはポリスチ
レン、アクリaニトリル−スチレン共重合体、ポリカー
ボネート、エチルセルロース、ポリアミド、ゴリイミド
等の有機質素材からなり、多数の微細な連通細孔を有す
る任意の形状、例えば円筒状、角筒状、平板状、棒状、
管状その他各種の形状のものが使用される。
ばアルミナ、シリカ等セラミックス、金属粉末の焼結に
よる粉末冶金成形品等の無機質素材、あるいはポリスチ
レン、アクリaニトリル−スチレン共重合体、ポリカー
ボネート、エチルセルロース、ポリアミド、ゴリイミド
等の有機質素材からなり、多数の微細な連通細孔を有す
る任意の形状、例えば円筒状、角筒状、平板状、棒状、
管状その他各種の形状のものが使用される。
これ等支持体の細孔の形状、大いさ等は均一である要は
な(適宜選ぶことがで勝るが、細孔径は15μ−以下、
と(に平均細孔径が0.2〜15μ−であることが望ま
しく、平均細孔径が0.2μ−程度の場合極めて良好な
結果が得られる。また多孔度(固体部分の容積に対する
細孔容積の比率)は30〜40%の範囲が好適である。
な(適宜選ぶことがで勝るが、細孔径は15μ−以下、
と(に平均細孔径が0.2〜15μ−であることが望ま
しく、平均細孔径が0.2μ−程度の場合極めて良好な
結果が得られる。また多孔度(固体部分の容積に対する
細孔容積の比率)は30〜40%の範囲が好適である。
上記の支持体の細孔内に含有させる親水性共重合体デル
は、例えば、−CONHz基のような含窒素配位子を含
むビニル単量体、架橋用単量体及び解離性イオン化基を
有するイオン化ビニル単量体の王者を共重合させること
によって製造される。
は、例えば、−CONHz基のような含窒素配位子を含
むビニル単量体、架橋用単量体及び解離性イオン化基を
有するイオン化ビニル単量体の王者を共重合させること
によって製造される。
含窒素配位子を含むビニル単量体としては、例えば、ア
クリルアミド、イソプロピルアクリルアミド啼が挙げら
れ、また架橋用単量体としては、例えばビスアクリルア
ミド、ブタノエンシエボキシドのような多官能性不飽和
化合物が挙げられる。
クリルアミド、イソプロピルアクリルアミド啼が挙げら
れ、また架橋用単量体としては、例えばビスアクリルア
ミド、ブタノエンシエボキシドのような多官能性不飽和
化合物が挙げられる。
更にイオン化ビニル単量体としては、例えばカルボン酸
基やスルホン酸基を有するビニル化合物、例えば、アク
リル酸、メタアクリル酸、スチレンスルホン酸、ビニル
スルホン酸、あるいは四級アンモニウム基を有するトリ
メチル−N−7クロイルー3−アミノプロピルアンモニ
ウムクロライド等が使用される。
基やスルホン酸基を有するビニル化合物、例えば、アク
リル酸、メタアクリル酸、スチレンスルホン酸、ビニル
スルホン酸、あるいは四級アンモニウム基を有するトリ
メチル−N−7クロイルー3−アミノプロピルアンモニ
ウムクロライド等が使用される。
支持体の細孔内に、上記の単量体成分の共重合物からな
る親木性デルを含有させるには、例えば先ずこれ等の単
量体を水溶媒に溶解して混合し、これに重合開始剤及び
重合促進剤の水溶液を添加した後、この混合溶液中に直
ちに前記多数の微細な連通細孔を含有する支持体を浸漬
し、30℃の温度で約30分間保持して重合反応を行な
わせる。
る親木性デルを含有させるには、例えば先ずこれ等の単
量体を水溶媒に溶解して混合し、これに重合開始剤及び
重合促進剤の水溶液を添加した後、この混合溶液中に直
ちに前記多数の微細な連通細孔を含有する支持体を浸漬
し、30℃の温度で約30分間保持して重合反応を行な
わせる。
重合完了後、支持体を取り出して、水中に浸漬する。こ
の過程において支持体の細孔内に、前記三種の単量体の
共重合物からなる親木性デルが肘用構造材は、後記実施
例に具体的に示すように、水蒸気の存在下において、酸
素に対して優れた選択的透過性を示し、酸素と他の気体
を含有する混合気体から、酸素を選択的に分離・濃縮し
て酸素含有量の高い気体を得ることができる。
の過程において支持体の細孔内に、前記三種の単量体の
共重合物からなる親木性デルが肘用構造材は、後記実施
例に具体的に示すように、水蒸気の存在下において、酸
素に対して優れた選択的透過性を示し、酸素と他の気体
を含有する混合気体から、酸素を選択的に分離・濃縮し
て酸素含有量の高い気体を得ることができる。
本発明の酸素分離用構造材が、酸素を選択的に分離する
理由は必ずしも明らかではないが、基体細孔内の親木性
デル中の含窒素配位子が酸素の選択分離に寄与している
ものと推定され、また親木性デルと水との相互作用によ
る酸素の選択的分離効果の原因は、親水性ゲルへの気体
溶解性と、溶解した気体の拡散性が変化し、親水性ゲル
に選択透過性を付与するものと推定される。
理由は必ずしも明らかではないが、基体細孔内の親木性
デル中の含窒素配位子が酸素の選択分離に寄与している
ものと推定され、また親木性デルと水との相互作用によ
る酸素の選択的分離効果の原因は、親水性ゲルへの気体
溶解性と、溶解した気体の拡散性が変化し、親水性ゲル
に選択透過性を付与するものと推定される。
酸素を分離すべき水蒸気を含む*素含有気体の代表的な
例としては、湿った空気が挙げられる。
例としては、湿った空気が挙げられる。
その他、本発明の酸素分離用構造材は、例えば種々の化
学工業プロセスから排出される酸素含有気体からの酸素
の選択的分離・濃縮に利用されるが、その使用に当たっ
ては、必ず水蒸気を存在させて、基体の細孔内の親水性
ゲルを乾燥させることなく、細孔内に安定に定着させて
お(ことが必要である。
学工業プロセスから排出される酸素含有気体からの酸素
の選択的分離・濃縮に利用されるが、その使用に当たっ
ては、必ず水蒸気を存在させて、基体の細孔内の親水性
ゲルを乾燥させることなく、細孔内に安定に定着させて
お(ことが必要である。
本発明の酸素分離用構造材を用いて、酸素含有気体から
酸素を分離するには、適当な容器内に酸素分離用構造材
を設置し、その一端から、酸素含有混合気体及び水蒸気
を常圧下または加圧下で流通すればよい。
酸素を分離するには、適当な容器内に酸素分離用構造材
を設置し、その一端から、酸素含有混合気体及び水蒸気
を常圧下または加圧下で流通すればよい。
(発明の効果)
以上に述べたように、本発明の酸素分離用構造材は、水
蒸気の存在下において、酸素に対しで優れた選択透過性
を有し、酸素含有混合気体から酸素を効率よく分離・濃
縮することができる。
蒸気の存在下において、酸素に対しで優れた選択透過性
を有し、酸素含有混合気体から酸素を効率よく分離・濃
縮することができる。
(実施例)
以下本発明を実施例についで更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約さ
れるものではない。
発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約さ
れるものではない。
実施例1
50論1の水にアクリルアミド3.5g及びビスアクリ
ル7ミI’0.1gを加え、この溶液中にアクリル酸0
,1曽1を混合し、得られた混合液中に多数の微細な連
通細孔を含有する円筒形の支持体(外径1912内径1
5mm、壁厚2輪部、長さ200−一で壁には平均径が
0.2μ−の多数の細孔を有する)を浸漬した。
ル7ミI’0.1gを加え、この溶液中にアクリル酸0
,1曽1を混合し、得られた混合液中に多数の微細な連
通細孔を含有する円筒形の支持体(外径1912内径1
5mm、壁厚2輪部、長さ200−一で壁には平均径が
0.2μ−の多数の細孔を有する)を浸漬した。
ういで、上記支持体を浸漬した液中に適確1!!アンモ
ニウム及びテトラメチルエチレンシアミンを添加して3
0℃で30分間重合反応を行なった。
ニウム及びテトラメチルエチレンシアミンを添加して3
0℃で30分間重合反応を行なった。
反応後支持体を取出し、蒸留水で洗浄して本発明の酸素
分離用構造材を得た。
分離用構造材を得た。
−F記で得た円筒形の酸素分離用II構造材、内径25
m@、長さ200u*の円筒型ステンレス管内に、同心
位置でt!kII!fLで気体透過測定用セルを構成し
、温度を60℃に保持し、酸素分離用構造材の中に、水
蒸気を含む酸素又は窒素(水蒸気分率0.105、飽和
温度47.2℃)を流通させ、虫た両円筒に挟まれてい
る環状通路にヘリウムを同一の圧で流通させた。
m@、長さ200u*の円筒型ステンレス管内に、同心
位置でt!kII!fLで気体透過測定用セルを構成し
、温度を60℃に保持し、酸素分離用構造材の中に、水
蒸気を含む酸素又は窒素(水蒸気分率0.105、飽和
温度47.2℃)を流通させ、虫た両円筒に挟まれてい
る環状通路にヘリウムを同一の圧で流通させた。
酸素及び窒素の透過速度を測定したところ酸素透過速度
(RO,)は5,4X10−’cm3(NTP)/(c
s”s−cmHg)であり、窒素透過速度(RN、)は
6.8X10−γcm’(N T P )/(am”
・ s −cmHg>であり、分離係数は7.9であっ
た。
(RO,)は5,4X10−’cm3(NTP)/(c
s”s−cmHg)であり、窒素透過速度(RN、)は
6.8X10−γcm’(N T P )/(am”
・ s −cmHg>であり、分離係数は7.9であっ
た。
比較例1
実施例1で使用したと同一の支持体の細孔内に水を含浸
させたものを使用し、実開1と全く同様に水蒸気を含む
酸素及び窒素(水蒸気分率0.105、飽和温度47.
2℃)を夫々流通させて気体の透過速度を測定したとこ
ろ、酸素透過速度(RO,)は2.OXl 0−’e
+*3(NTP)/(am”s・ewHg)であり、ま
た窒素透過速度(RN、)は1.2X10−’ca+コ
(N T P )/(cm” ・ s −cs+Hy)
であり、分離係数は1.7であった。
させたものを使用し、実開1と全く同様に水蒸気を含む
酸素及び窒素(水蒸気分率0.105、飽和温度47.
2℃)を夫々流通させて気体の透過速度を測定したとこ
ろ、酸素透過速度(RO,)は2.OXl 0−’e
+*3(NTP)/(am”s・ewHg)であり、ま
た窒素透過速度(RN、)は1.2X10−’ca+コ
(N T P )/(cm” ・ s −cs+Hy)
であり、分離係数は1.7であった。
60℃の水に対する純酸素及び純窒素の溶解度は、それ
ぞれ0.0195輸1/論1及び0.0102曽1/−
1であることから、この例における純酸素及び純窒素の
透過速度の比は、水に対する溶解度の比に対応しでいる
と推察される。
ぞれ0.0195輸1/論1及び0.0102曽1/−
1であることから、この例における純酸素及び純窒素の
透過速度の比は、水に対する溶解度の比に対応しでいる
と推察される。
実施例1及び比較例1の結果から、本発明の酸素分離用
構造材は酸素の分離係数を向上させることが明らかであ
る。
構造材は酸素の分離係数を向上させることが明らかであ
る。
実施例2
実施例1で使用したと同一の酸素分離用構造材を円筒型
のステンレス管内にB11Lで気体透過測定用セルを構
成し、温度を60℃に保持して、供給側から、水蒸気分
率0.105(飽和温度47.2℃)の湿った空気(酸
素含有量21.1容量%)を流通させて酸素と窒素の透
過速度を測定した。酸素透過速度(RO,)は 8.I
XI O−@asff(NTP)/(am”s・cm
Hg)であり、また窒素透過速度(RN、)は4.I
Xi O−’cm’(NTP)/(cm”−s−emH
g)であり、分離係数は1.9であった。
のステンレス管内にB11Lで気体透過測定用セルを構
成し、温度を60℃に保持して、供給側から、水蒸気分
率0.105(飽和温度47.2℃)の湿った空気(酸
素含有量21.1容量%)を流通させて酸素と窒素の透
過速度を測定した。酸素透過速度(RO,)は 8.I
XI O−@asff(NTP)/(am”s・cm
Hg)であり、また窒素透過速度(RN、)は4.I
Xi O−’cm’(NTP)/(cm”−s−emH
g)であり、分離係数は1.9であった。
また、上記の湿った空気の代りに、水蒸気分率0.04
7(飽和温度32℃)の湿った空気を流通させ、気体透
過測定用セルの温度を30℃に保持し、飽和温度付近の
高湿度域で酸素と窒素の透過速度を測定したところ、酸
素透過速度(ROりは6.3 X 10−’am’(N
TP)/(am2・s−cmHg)であり、また窒素透
過速度(RN、)は3,0XIO−’es”(N T
P )/ (am” ・s ・c@Hg)であり、分離
係数は2.1であった。
7(飽和温度32℃)の湿った空気を流通させ、気体透
過測定用セルの温度を30℃に保持し、飽和温度付近の
高湿度域で酸素と窒素の透過速度を測定したところ、酸
素透過速度(ROりは6.3 X 10−’am’(N
TP)/(am2・s−cmHg)であり、また窒素透
過速度(RN、)は3,0XIO−’es”(N T
P )/ (am” ・s ・c@Hg)であり、分離
係数は2.1であった。
比較例2
実施例2で使用したと同一の支持体の細孔内に水を含浸
させたものを円筒型のステンレス管内に設置して、気体
透過測定用セルを構成し、温度を60℃に保持して、実
施例2と全く同様に水蒸気分率0.105(飽和温度4
7.2℃)の水蒸気を含んだ空気(酸素含有121.1
容量%)を流通させて酸素及び窒素の透過速度を測定し
たところ、酸素透過速度(RO2)は、2.9X10−
’C@コ(NTP)/(am’・3・cmHg)であり
、また窒素透過速度(RN x )は、 2.5X10
−’cs+コ(N T P )/ (am” ・ so
CIIIHg)であり、分離係数は1.2であった。
させたものを円筒型のステンレス管内に設置して、気体
透過測定用セルを構成し、温度を60℃に保持して、実
施例2と全く同様に水蒸気分率0.105(飽和温度4
7.2℃)の水蒸気を含んだ空気(酸素含有121.1
容量%)を流通させて酸素及び窒素の透過速度を測定し
たところ、酸素透過速度(RO2)は、2.9X10−
’C@コ(NTP)/(am’・3・cmHg)であり
、また窒素透過速度(RN x )は、 2.5X10
−’cs+コ(N T P )/ (am” ・ so
CIIIHg)であり、分離係数は1.2であった。
実施例3
実施例1で使用したと同一の酸素分離用構造材を円筒型
のステンレス管内に設置して気体透過測定用セルを構成
し、温度を60℃に保持して、供給側から、水蒸気分率
0.105(飽和温度47.2℃)の湿った空気(#!
素含有量21.1穿量%)を2.0kg/am2の加圧
下で流通させ、一方、外側環状通路にはヘリウムを1
、0 kg/ em2の加圧下で流通させて酸素と窒素
の透過速度を測定した。
のステンレス管内に設置して気体透過測定用セルを構成
し、温度を60℃に保持して、供給側から、水蒸気分率
0.105(飽和温度47.2℃)の湿った空気(#!
素含有量21.1穿量%)を2.0kg/am2の加圧
下で流通させ、一方、外側環状通路にはヘリウムを1
、0 kg/ em2の加圧下で流通させて酸素と窒素
の透過速度を測定した。
酸素透過速度(RO,)は6.8X10−’c−コ(N
T P )/ (am” ・s−cmHg)であり、
また窒素透過速度(Rr’rt)は3,2X10−’a
mコ(N T P )/(em” ・ s ・cmHg
)であり、分離係数は2.1であった。
T P )/ (am” ・s−cmHg)であり、
また窒素透過速度(Rr’rt)は3,2X10−’a
mコ(N T P )/(em” ・ s ・cmHg
)であり、分離係数は2.1であった。
Claims (1)
- (1)多数の微細な連通細孔を含有する支持体の細孔内
に、含窒素配位子を含むビニル単量体、架橋用単量体及
びイオン化ビニル単量体の共重合物からなる親水性ゲル
を含有させてなることを特徴とする酸素分離用構造材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3237887A JPS63200817A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 酸素分離用構造材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3237887A JPS63200817A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 酸素分離用構造材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63200817A true JPS63200817A (ja) | 1988-08-19 |
JPH0527447B2 JPH0527447B2 (ja) | 1993-04-21 |
Family
ID=12357289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3237887A Granted JPS63200817A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 酸素分離用構造材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63200817A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02214530A (ja) * | 1989-02-15 | 1990-08-27 | Masaji Asae | 複合分離膜 |
-
1987
- 1987-02-17 JP JP3237887A patent/JPS63200817A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02214530A (ja) * | 1989-02-15 | 1990-08-27 | Masaji Asae | 複合分離膜 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0527447B2 (ja) | 1993-04-21 |
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