JPS63200817A - 酸素分離用構造材 - Google Patents

酸素分離用構造材

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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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oxygen
pores
monomer
structural material
separation
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Masahiro Imai
正浩 今井
Masanao Fujita
藤田 正直
Yoshio Nakano
義夫 中野
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CHUBU GAS KK
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CHUBU GAS KK
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  • 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。

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。
(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。
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。
Vol、9= No、2 (19〕0)1が、酸素の透
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP3237887A 1987-02-17 1987-02-17 酸素分離用構造材 Granted JPS63200817A (ja)

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

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JP3237887A JPS63200817A (ja) 1987-02-17 1987-02-17 酸素分離用構造材

Publications (2)

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JPS63200817A true JPS63200817A (ja) 1988-08-19
JPH0527447B2 JPH0527447B2 (ja) 1993-04-21

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ID=12357289

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JP3237887A Granted JPS63200817A (ja) 1987-02-17 1987-02-17 酸素分離用構造材

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JP (1) JPS63200817A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02214530A (ja) * 1989-02-15 1990-08-27 Masaji Asae 複合分離膜

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02214530A (ja) * 1989-02-15 1990-08-27 Masaji Asae 複合分離膜

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JPH0527447B2 (ja) 1993-04-21

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