JPS63232821A

JPS63232821A - 炭酸ガス分離膜およびその製造方法

Info

Publication number: JPS63232821A
Application number: JP62065452A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Nishimura; 哲夫西村; Nobuo Yoshizumi; 吉住　宣夫
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1988-09-28

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、炭酸ガス分離膜およびその製造方法に関する
ものであり、特に炭酸ガスとメタンの分離に有効な炭酸
ガス分離膜に関する。

［従来の技術］セルロースアセテート膜は、すでに逆浸透膜による水の
脱塩に広く実用化されている。そこで、この含水セルロ
ースアセテート膜の非対称Ｒ％　ａを破壊することなく
乾燥し、再湿潤しても元の逆浸透性能が損わない気体分
離膜およびその乾燥方法が種々検討されてきた。

その代表的なものは、まず水混和性の有機溶剤で処理゛
し、次いで非極性溶剤で処理した後に乾燥するという方
法で得られ、例えば、ＵＳＰ−３，８４２，５１５号明
細書、特開昭６０−１９７２０４号公報に開示されてい
る。この方法により、湿潤膜を乾燥すれば膜ｔＭ造を大
きく破壊せずに乾燥膜を得ることができる。この膜は、
炭酸ガス分離膜として利用でき、用でき、天然ガス中の
炭酸ガスとメタンの分離などに有効である。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、この方法で得られる膜は、分離性能が不
充分であり、さらに高分離性能が要求されている。

本発明は、かかる従来技術の欠点を解消しようとするも
ので、分離性能に優れた炭酸ガス分離膜およびその製造
方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明は、上記目的を達成するために、下記の構成を有
する。

「（１）乾燥セルロースアセテート膜からなり、該膜中
に、ポリ酢酸ビニルを含有することを特徴とする炭酸ガ
ス分離膜。

（２）含水セルロースアセテート膜をポリ酢酸ビニルを
溶解したアルコールで第１段置換処理し、次いで非極性
有機溶剤で第２段置換処理することを特徴とする炭酸ガ
ス分離膜の製造方法。」本発明におけるセルロースアセ
テート膜とじては、セルロースジアセテート膜、セルロ
ーストリアセテート膜、またはセルロースジアセテート
とセルローストリアセテートとの混合物を主体とした膜
が炭酸ガス分離性能と製膜性のバランスに優れ好ましい
。

また含水セルロースアセテート膜の逆浸透膜としての性
能はどのようなものでもよいが、塩排除率９０％以上（
１５００ｐｐｍの食塩を用い評価圧力３０ｋｇ／ｃｎｆ
、２５℃で測定）のものが好ましい。

つまり、塩排除率の高い膜はど炭酸ガスとメタンの分離
性能に優れた乾燥膜を得やすいので適している。

また、本発明において、乾燥セルロースアセテート膜に
含有されるポリ酢酸ビニルは、接着剤、コーティング剤
等として広く利用されているもので一鍛式が、で表される繰返し単位を有しているものであればよく、
重合度に関係なく使用できる。

本発明における炭酸ガス分離膜の膜中のポリ酢酸ビニル
の含有濃度としては、置換処理濃度により異なるが、通
常０．１〜３０重量％が好ましく、さらに好ましくは３
〜１０重量％である。含有濃度が０−１ｇＬＲ％より低
い場合は炭酸ガスとメタン・の分離性能の向上効果が小
さい。また、３０重置火を越えて膜中に含有すると目詰
り効果によりガス透過量が小さくなる。

また、本発明における炭酸ガス分離膜の製造の第１段置
換処理に用いるアルコールとしては、セルロースアセテ
ート膜に対して非溶剤でありポリ酢酸ビニルを溶解する
ものであればよい。具体的にはメタノール、エタノール
、イソプロパツールおよび各アルコールに１０％程度の
水分を含んだものが用いられるが、特にメタノールが適
している。

第１段置換処理におけるアルコール中のポリ酢酸ビニル
の濃度としては、アルコール溶液に対して１〜３０重量
％であることが好ましく、さらに好ましくは５〜１０重
二％置火る。３０重量％を越えると膜中に残存するポリ
酢酸ビニルが増え、目詰りにより、ガス透過量が不充分
となる。

さらに、第２段置換処理に用いる非極性有機溶剤として
は、セルロースアセテート膜に対して非溶剤であること
が必要である。すなわち、膜を溶解あるいは膜ｔＦｉ３
ｔｘを緻密にする溶剤は適さない。

また膜に含まれるポリ酢酸ビニルにないしても非溶剤で
あることが必要である。具体的には、ペンタン、イソペ
ンタン、ｎ−ヘキサン、ローへブタン等の脂肪族炭化水
素類、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタ
ンなどの脂環族炭化水素類が用いられるが特にｎ−ヘキ
サン、ローへブタンが適している。また、これらの非極
性有機溶剤は、単独で用いてもよ（°）が、数稚類の混
合溶剤でもよい。

また置換回数としては、各置換処理とも１回以上であれ
ばよいが、膜中の水分を十分除いた後、ポリ酢酸ビニル
を含ませるのが好ましい。具体的には、アルコールのみ
の置換処理を２回行なった後ポリ酢酸ビニルを溶解した
アルコールで置換処理し、アルコールを充分除くために
非極性有機溶刑で２回置換処理するのが最も好ましい。

また、置換処理時間は、第１段、第２段置換処理ともに
通常５〜３０分で充分である。

置換処理温度は、０〜３０℃が好ましい。また、乾燥温
度は、セルロースアセデート膜が緻密化しない温度であ
り、ポリ酢酸ビニルが熱変形しない温度であればよく、
１０〜・４０℃で乾燥するのが好ましい。

乾燥時間は、ぜルロースアセテート膜中の非極性有機溶
剤が完全に蒸発するのに要する時間であればよく、乾燥
温度、非極性有機溶剤により異なるが通常、数分〜数時
間もあればよい。

膜形前としては、平膜に限らず中空糸膜でもよく置換形
態も膜状態に限らずエレメントあるいはモジュール形態
でも実施できる。

なお、ポリ酢酸ビニルを含有させた乾燥セルロースアセ
テート膜をＦＥ−３ＥＭ　（走査型透過電子顕微鏡）に
より観察したところ、膜に付着しているのが確認できた
。

［実施例］以ドの実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。

なお、実施例中の含水セル１１−スアセテート膜として
は、東しく株）製“ｌ′３メンブラパ（商品名）エレメ
ント、５Ｃ−３１００タイプに使用されているものを実
施例１、実施例２に、Ｓ　Ｃ−Ｌ　１００Ｓタイプに使
用されているものを実施例３に用いた。

なお、これらの膜は、セル１７−スシアセテートとセル
ローストリアセテートとの混合物がらなり、逆浸透膜と
しての性能は、実施例１、実施例２の使用膜で塩排除率
９７％、実施例３の使用膜で塩排除率７０％であった。

（１５００ｐｌ）ｍの食塩水を用い、評価圧力３０　ｋ
ｑ／　ａＫ、２５℃において測定した。）また、乾燥膜の気体透過性能は、炭酸ガスとメタンの純
ガスを１０ｋｇ／ａｎｔおよび３０ｋｇ／ｃｄに加圧し
測定温度２５℃で膜（面積的３０ｃｎｆ）を透過したガ
スの流量を薄膜式流量計を用いて測定した。

透過流量を換算して炭酸ガスとメタンの透過速度（ｙｎ
’／ｒｎ”　−ｈｒ　−ａｔｍ）を求め、その透過速度
の比から分離係数αを算出した。

実施例］− 含水セルロースアセテート膜を２０℃メタノールに浸漬
し、時々液を撹拌しながら５分間保持した後、メタノー
ルを交換し、同操作を１回縁り返した。さらに、ポリ酢
酸ビニルを５重量％溶解したメタノールに浸漬し、時々
液を撹拌しながら１０分間保持した。

次いで、２０℃ｎ−ヘキサンに浸漬し、時々液を撹拌し
ながら３０分間保持した後、ｎ−ヘキサンを交換し、同
操作を１回繰り返した。

この置換処理に用いた液量は、含水膜ｉ　ｍ２に対して
１０αであった。

その後、３５℃で５時間乾燥し、乾燥膜を得た。

この乾燥膜の炭酸ガスとメタンの透過性能を測定した結
果を表１に示した。

比軸例１実施例１に使用したものと同じセルロースアセテート膜
を２０℃メタノールに１０分間浸漬した。

さらに、メタノールを交換し、同操作を２回繰り返した
。次いで、２０℃のｎ−ヘキサンに浸漬し、時々液を撹
拌し３０分間保持した後、ｎ−ヘキサンを交換し、同操
作を１回繰り返した。

この置換処理に用いな液量は、含水膜ＩＴｒ１２に対し
て１０ｆｉであった。その後、３５℃で５時間乾燥し乾
燥膜を得た。この乾燥膜の炭酸ガスとメタンの透過性能
を測定した結果を表１に示した。

実施例２含水セルロースアセテート膜を２５℃メタノールに浸漬
し、時々液を撹拌しながら、１Ｃ分間保持した。さらに
、ポリ酢酸ビニルを１重１％溶解したメタノールに浸漬
し、時々液を撹拌しながら、２０分間保持した。

次いで、２５℃のシクロヘキサンに浸漬し、時々液を撹
拌しながら３０分間保持した。

この置換処理に用いた液量は、含水膜ｌＴｌＩ２に対し
て１０ｄであった。その後４０℃で３時間乾燥し、乾燥
膜を得た。

実施例３含水セルロースアセテート膜を１５℃のメタノールに浸
漬し、時々液を撹拌しながら、１５分間保持した。さら
にポリ酢酸ビニルを３０重置火溶解したメタノールに浸
漬し、時々液を撹拌しながら１０分間保持した。

次いで、１５℃のｎ−へブタンに浸漬し、時々液を撹拌
しながら、２０分間保持した。

この置換処理に用いた液量は、含水膜１？ｒ１２に対し
て１０ａ・であった。その後４０℃で、３時間乾燥し、
乾燥膜を得た。

［発明の効果］本発明により、従来のセルロースアセテート膜に比べて
、分離性能が大幅に向上した炭酸ガス分離脱およびその
装造方法を提供することができる。

特に、炭酸ガスとメタンの分離に有効である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）乾燥セルロースアセテート膜からなり、該膜中に
、ポリ酢酸ビニルを含有することを特徴とする炭酸ガス
分離膜。
（２）セルロースアセテートが、セルロースジアセテー
トとセルローストリアセテートとの混合物であることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の炭酸ガス分
離膜。
（３）含水セルロースアセテート膜をポリ酢酸ビニルを
溶解したアルコールで第１段置換処理し、次いで非極性
有機溶剤で第２段置換処理することを特徴とする炭酸ガ
ス分離膜の製造方法。
（４）ポリ酢酸ビニルが、アルコール中に１〜３０重量
％含有されていることを特徴とする特許請求の範囲第（
３）項記載の炭酸ガス分離膜の製造方法。
（５）含水セルロースアセテート膜が、平膜または中空
糸膜であることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項
記載の炭酸ガス分離膜の製造方法。