TW201902559A - 氣體分離膜元件、氣體分離膜模組及氣體分離裝置 - Google Patents

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Abstract

氣體分離膜元件，包含：氣體分離膜，以及用以防止原料氣體與穿透氣體分離膜之特定氣體的混合之密封部。氣體分離膜，包含：含有多孔膜之第一多孔層；以及設置在第一多孔層上之親水性樹脂組成物層。密封部，為密封材料的硬化物滲透於至少氣體分離膜的第一多孔層之區域，密封部的熱膨脹係數A與形成第一多孔層之材料的熱膨脹係數B係處於下述式(I)的關係。
0.35≦A/B≦1.0 (I)

Description

氣體分離膜元件、氣體分離膜模組及氣體分離裝置
本發明係關於氣體分離膜元件、氣體分離膜模組、氣體分離裝置，以及氣體分離裝置的製造方法。
作為從製造氫或脲等之工廠中所合成之合成氣體、天然氣體、排氣等中分離出二氧化碳等之酸性氣體之製程，由於酸性氣體膜分離製程可實現省能源化，故近年來受到矚目。
使用氣體分離膜之氣體分離膜元件，為人所知者有中空型、管型、板與框型、螺旋型等之形式。例如，螺旋型氣體分離膜元件，係於具有複數個孔之中心管上，具備以積層狀態捲繞有氣體分離膜、供給側流路材料及穿透側流路材料之捲繞體。此外，螺旋型氣體分離膜元件中，為了避免原料氣體與從原料氣體中所分離之穿透氣體的混合，係於氣體分離膜的周邊部形成浸透有密封材料之密封部。於從原料氣體中分離出酸性氣體之氣體分離膜中，由於在成為支撐層等之含有多孔膜之多孔層上具備用 以分離酸性氣體之分離機能層，所以在將此構造的氣體分離膜使用在螺旋型氣體分離膜元件時，係於氣體分離膜之多孔層的周邊部(通常為三邊)形成滲透有密封材料之密封部。
於揭示半透膜所使用之端部密封固定材料之專利文獻1中，記載有使用咪唑系硬化環氧樹脂作為此端部密封固定材料之內容。此外，揭示分離用的渦卷型膜要素之專利文獻2中，記載有列舉出高溫環氧作為於組裝分離用的渦卷型膜要素時所使用之接著劑之內容。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭58-166902號公報
[專利文獻2]日本特開平06-154564號公報
在假定了氣體分離膜的適用之製造氫或尿素等之工廠中，通常氣體膜分離製程是在高溫條件下進行。因此，伴隨著氣體膜分離製程之運轉與停止的重複進行，氣體分離膜元件重複暴露在高溫及常溫的條件下。
本發明者們係發現到：在使用多孔層上具有作為分離機能層的親水性樹脂組成物層之氣體分離膜之氣體分離膜元件中，由於伴隨著氣體膜分離製程的運轉與停止所產生之上述溫度變化，而導致氣體分離效率的降 低。
本發明之目的在於提供一種即使在因氣體膜分離製程之運轉與停止的重複進行等而重複產生溫度變化之條件下使用，亦可抑制氣體分離效率的降低之氣體分離膜元件、氣體分離膜模組、氣體分離裝置，以及氣體分離裝置的製造方法。
本發明係提供以下氣體分離膜元件、氣體分離膜模組、氣體分離裝置，以及氣體分離裝置的製造方法。
[1]一種氣體分離膜元件，其係從含有特定氣體之原料氣體中分離出前述特定氣體之氣體分離膜元件，前述氣體分離膜元件，包含：氣體分離膜；以及密封部，係用以防止穿透前述氣體分離膜之前述特定氣體與前述原料氣體的混合；前述氣體分離膜係包含：第一多孔層，係含有多孔膜；以及親水性樹脂組成物層，係使前述原料氣體所含有之前述特定氣體選擇性地穿透；前述親水性樹脂組成物層係設置在前述第一多孔層上，前述密封部係密封材料的硬化物滲透於至少前述第一多孔層之區域，前述密封部的熱膨脹係數A與形成前述第一多孔層之材料的熱膨脹係數B，處於下述式(I)的關係， 0.35≦A/B≦1.0 (I)。
[2]如[1]所述之氣體分離膜元件，其中前述熱膨脹係數A與前述熱膨脹係數B係處於下述式(i)的關係，0.35≦A/B<1.0 (i)。
[3]如[1]或[2]所述之氣體分離膜元件，其中前述密封材料為環氧系樹脂。
[4]如[1]至[3]中任一項所述之氣體分離膜元件，其中形成前述第一多孔層之前述材料係含有選自由聚乙烯(PE：Polyethylene)、聚丙烯(PP：Polypropylene)、含氟樹脂、聚苯乙烯(PS：Polystyrene)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET：Polyethylene Terephthalate)、聚醚碸(PES：Polyether Sulfone)、聚苯硫醚(PPS：Polyphenylene Sulfide)、聚碸(PSF：Polysulfone)、聚醯亞胺(PI：Polyimide)、聚醚醯亞胺(PEI：Polyether Imide)及聚醚醚酮(PEEK：Polyether Ether Ketone)所組成之群組之1種以上的樹脂。
[5]如[1]至[4]中任一項所述之氣體分離膜元件，其中前述氣體分離膜元件係螺旋型氣體分離膜元件，該螺旋型氣體分離膜元件係更具有：前述原料氣體所流通之供給側流路構件、穿透前述氣體分離膜之前述特定氣體所流通之穿透側流路構件、以及收集在前述穿透側流路構件中流通之前述特定氣體之中心管；前述密封部，為前述密封材料的前述硬化物滲透於至少前述穿透側流路構件及前述第一多孔層之區域。
[6]如[5]所述之氣體分離膜元件，其中前述密封部係 至少設置在位於與前述中心管的軸平行之方向上之前述氣體分離膜的兩端之端部，前述密封材料的硬化物之蕭氏硬度(Shore Hardness)為60以上。
[7]如[1]至[6]中任一項所述之氣體分離膜元件，其中前述親水性樹脂組成物層係包含：親水性樹脂；以及載體，係可與前述原料氣體中的前述特定氣體進行可逆反應。
[8]如[1]至[7]中任一項所述之氣體分離膜元件，其中前述特定氣體為酸性氣體。
[9]一種氣體分離膜模組，其係於外罩內具備如上述[1]至[8]中任一項所述之氣體分離膜元件中的至少1個。
[10]一種氣體分離裝置，其係具備至少1個如上述[9]所述之氣體分離膜模組。
[11]一種氣體分離膜元件的製造方法，其係從含有特定氣體之原料氣體中分離出前述特定氣體之氣體分離膜元件的製造方法，該製造方法係包含：製備氣體分離膜之工序，該氣體分離膜係具有：含有多孔膜之第一多孔層、以及使前述原料氣體所含有之前述特定氣體選擇性地穿透之親水性樹脂組成物層，並且於前述第一多孔層上設置有前述親水性樹脂組成物層；以及形成密封部之工序，係藉由使密封材料滲透於至少前述第一多孔層並硬化，來形成用以防止穿透前述氣體分離膜之前述特定氣體與前述原料氣體的混合之密封部之工 序；前述密封部的熱膨脹係數A與形成前述第一多孔層之材料的熱膨脹係數B，處於下述式(I)的關係。
0.35≦A/B≦1.0 (I)
[12]如[11]所述之氣體分離膜元件的製造方法，其中前述熱膨脹係數A與前述熱膨脹係數B係處於下述式(i)的關係。
0.35≦A/B<1.0 (i)
本發明之氣體分離膜元件、氣體分離膜模組、氣體分離裝置，以及氣體分離裝置的製造方法，即使在因氣體膜分離製程之運轉與停止的重複進行等而重複產生溫度變化之條件下使用，亦可抑制氣體分離效率的降低。
1‧‧‧螺旋型氣體分離膜元件(氣體分離膜元件)
2‧‧‧酸性氣體分離膜(氣體分離膜)
3‧‧‧供給側流路構件
4‧‧‧穿透側流路構件
5‧‧‧中心管
6‧‧‧膜片
7‧‧‧積層體
20‧‧‧親水性樹脂組成物層
21‧‧‧第一多孔層
25‧‧‧密封部
25a‧‧‧第一密封部
25b‧‧‧第二密封部
30‧‧‧孔
31‧‧‧供給側端部
32‧‧‧排出口
33‧‧‧排出側端部
第1圖為展開顯示本發明之氣體分離膜元件的一例之設置有一部份缺口部分之概略立體圖。
第2圖為顯示本發明之氣體分離膜元件的一例之設置有一部份展開部分之概略立體圖。
第3圖為例示性地顯示本發明之氣體分離膜元件的捲繞體所形成之積層體的一部份之概略剖面圖。
第4圖為展開顯示本發明之氣體分離膜元件的一例，(a)為概略剖面圖，(b)為概略俯視圖。
以下係詳細說明本發明之實施形態。惟本發明並不限定於此，於所記述之範圍內可進行各種變更，關於在不同實施形態中組合分別揭示的技術手段所得到之實施形態，亦包含於本發明之技術範圍內。
[氣體分離膜元件]
本發明之氣體分離膜元件，係從含有特定氣體之原料氣體中分離出前述特定氣體之氣體分離膜元件，氣體分離膜元件，包含：氣體分離膜、以及用以防止穿透氣體分離膜之特定氣體與原料氣體的混合之密封部；氣體分離膜，包含：含有多孔膜之第一多孔層、以及使原料氣體所含有之特定氣體選擇性地穿透之親水性樹脂組成物層；親水性樹脂組成物層，設置在第一多孔層上，密封部，為密封材料的硬化物滲透於至少第一多孔層之區域，密封部的熱膨脹係數A與形成第一多孔層之材料的熱膨脹係數B，處於下述式(I)的關係。
0.35≦A/B≦1.0 (I)
氣體分離膜元件，例如可列舉出螺旋型、中空絲型、管型、板與框型等之形式。氣體分離膜元件，只要是可從例如含有複數種氣體之原料氣體中使特定氣體穿透而分離者即可，並無特別限定。特定氣體，可列舉出氫、氮、甲烷、酸性氣體等。所謂酸性氣體，意指二氧化 碳(CO2)、硫化氫(H2S)、硫化羰、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、氯化氫等之鹵化氫等顯示酸性之氣體。
此外，所謂原料氣體，意指供給至氣體分離膜元件之氣體。原料氣體中，至少含有特定氣體。所謂穿透氣體，意指含有穿透氣體分離膜元件的氣體分離膜之特定氣體之氣體。當穿透氣體再次供給至氣體分離膜元件時，此穿透氣體可能成為供給至氣體分離膜元件之原料氣體的一部份。
以下使用螺旋型氣體分離膜元件作為氣體分離膜元件，來說明穿透氣體分離膜之特定氣體為酸性氣體時之本發明之一實施形態。
螺旋型氣體分離膜元件(以下有時僅稱為「氣體分離膜元件」)，具有：含有酸性氣體之原料氣體所流通之供給側流路構件；具有：含有多孔膜之第一多孔層、以及設置在此第一多孔層上並且使於供給側流路構件中流通之原料氣體所含有之酸性氣體分離並穿透之親水性樹脂組成物層之酸性氣體分離膜；穿透酸性氣體分離膜之穿透氣體所流通之穿透側流路構件；防止原料氣體與穿透氣體的混合之密封部；以及收集在穿透側流路構件中流通之穿透氣體之中心管；且具有：積層有供給側流路構件、酸性氣體分離膜及穿透側流路構件之積層體，捲繞於中心管之構造。
第1圖為展開螺旋型氣體分離膜元件1而顯示設置有一部份缺口部分之概略立體圖。第2圖為顯示展開螺旋型氣體分離膜元件1的一部份之概略立體圖。第3圖為顯示螺旋型氣體分離膜元件1的捲繞體所形成之積層體的一部份之剖面圖。第1圖~第3圖所示之螺旋型氣體分離膜元件、捲繞體的層構成僅為例示，本發明並不限定於此等例示。
氣體分離膜元件1，如第1圖及第2圖所示，可具備：分別含有1個以上之酸性氣體分離膜2、供給側流路構件3及穿透側流路構件4，同時積層有此等構件之積層體7捲繞於中心管5之捲繞體。捲繞體，可為圓筒狀、方筒狀等之任意形狀，由於是容納於圓筒狀的外罩(容器)內，故較佳為圓筒狀。
為了進一步防止捲繞體的捲回或捲繞鬆脫，氣體分離膜元件1可具備外周膠帶或防套筒伸縮板(ATD：Anti Telescoping Device)等之固定構件(圖中未顯示)，為了確保相對於施加於氣體分離膜元件1之內壓及外壓所造成的負荷之強度，於捲繞體的最外周可具備外繞層(補強層)。外周膠帶，藉由捲繞於捲繞體的外周，可抑制捲繞體的捲回。防套筒伸縮板係裝設於捲繞體的兩端部，於氣體分離膜元件1的使用中，可抑制捲繞體之捲繞鬆脫(套筒伸縮)現象的產生。外繞層(補強層)，例如可使用使環氧樹脂含浸於玻璃纖維所獲得之纖維強化樹脂等的補強材料，較佳為將補強材料捲繞於捲繞體的最外周後使環氧樹 脂硬化。
[捲繞體]
形成氣體分離膜元件1之捲繞體，如第3圖所示，可具有：從中心管5側朝向捲繞體的外周方向依序重複積層有穿透側流路構件4、酸性氣體分離膜2、供給側流路構件3、酸性氣體分離膜2之積層體7，以及用以防止原料氣體與穿透氣體的混合之密封部25。酸性氣體分離膜2，如後述般，包含：至少使酸性氣體選擇性地穿透之親水性樹脂組成物層20，以及第一多孔層21。第一多孔層21，在使用酸性氣體分離膜2從原料氣體中分離出酸性氣體時，係用以支撐親水性樹脂組成物層20而設置，且鄰接於親水性樹脂組成物層20而設置。第3圖所示之酸性氣體分離膜2中，係顯示第一多孔層21支撐親水性樹脂組成物層20，於穿透側流路構件4側配置第一多孔層21，並於供給側流路構件3側配置親水性樹脂組成物層20之例子。以下，在無特別言明時，係列舉第一多孔層21用以支撐親水性樹脂組成物層20而設置之情形為例來進行說明。
酸性氣體分離膜2，可在親水性樹脂組成物層20之與設置有第一多孔層21之面為相反側的面上，具有含有多孔膜之第二多孔層(多孔性的保護層)。此外，酸性氣體分離膜2，可在酸性氣體分離膜2的第一多孔層21之與設置有親水性樹脂組成物層20之面為相反側的面上，具有含有多孔膜之第三多孔層(多孔性的補強支撐層)。例如，第3圖所示之酸性氣體分離膜2中，第二多孔層配置 在親水性樹脂組成物層20與供給側流路構件3之間，第三多孔層配置在第一多孔層21與穿透側流路構件4之間。
[密封部25]
密封部25，係用以防止原料氣體與穿透氣體的混合而設置，於第1圖所示之螺旋型氣體分離膜元件1中，為密封材料的硬化物滲透於至少穿透側流路構件4及第一多孔層21所獲得之區域，可包含密封材料的硬化物。密封部25，只要是設置在可防止原料氣體與穿透氣體的混合之位置即可，該位置並無特別限定。例如於穿透側流路構件4及第一多孔層21中，在對應於與捲繞體之中心管5的軸平行之方向上之酸性氣體分離膜2之兩端的位置之端部，以及在對應於與中心管5的軸正交之方向上之酸性氣體分離膜2之兩端的位置之端部中，可構成為在捲繞體中對應於位於外周側之端部的端部上形成有密封部之所謂包絡狀。密封材料，如後述般含有樹脂材料，密封部25，藉由使此密封材料(樹脂材料)滲透於穿透側流路構件4及第一多孔層21，並使所滲透之密封材料硬化而形成。藉此，可將從供給側流路構件3穿透酸性氣體分離膜2的親水性樹脂組成物層20而供給至穿透側流路構件4之穿透氣體收集至中心管5。
密封部25，如第3圖所示，可具有：密封材料滲透於穿透側流路構件4所形成之第一密封部25a、以及密封材料滲透於酸性氣體分離膜2的第一多孔層21所形成之第二密封部25b。於穿透側流路構件4的雙面上 設置有酸性氣體分離膜2之積層構造中，藉由1個第一密封部25a與2個第二密封部25b來形成密封部25。當積層體7於酸性氣體分離膜2的第一多孔層21與穿透側流路構件4之間具有多孔性的第三多孔層時，密封部25亦包含密封材料滲透於第三多孔層所形成之第三密封部。
密封部25的熱膨脹係數A與形成第一多孔層21之材料的熱膨脹係數B，較佳係處於下述式(I)的關係，尤佳處於下述式(i)的關係。
0.35≦A/B≦1.0 (I)
0.35≦A/B<1.0 (i)
比A/B為0.35以上，較佳為0.36以上，尤佳為0.38以上，此外，較佳為0.99以下，尤佳為0.98以下，更佳為0.96以下。在假定了氣體分離膜元件1的適用之製造氫或脲等之工廠中，由於氣體膜分離製程的運轉與停止，氣體分離膜元件1暴露在高溫及常溫的條件下。藉由使比A/B位於上述範圍內，即使上述酸性氣體分離膜2暴露在伴隨著上述溫度變化之條件下，亦可抑制氣體分離膜元件1之酸性氣體分離效率的降低。此外，氣體分離膜元件1，有時會暴露在高溫高濕的條件下，在酸性氣體分離膜2暴露在高溫高濕的條件下時，比A/B較佳處於式(i)的關係。藉由使比A/B處於式(i)的關係，可提升在高溫高濕的條件下之密封部25的強度。
密封部25的熱膨脹係數A，係對於從形成氣體分離膜元件1之積層體7中，以包含第二密封部25b/ 第一密封部25a/第二密封部25b之方式所切出之尺寸為10mm×5mm的測定用樣本，使用TMA(Thermal Mechanical Analysis：熱機械分析)測定裝置來測定溫度25~35℃中的平均線膨脹係數所得到之值。從密封部25所切出之測定用樣本，可於一方或兩者的第二密封部25b上包含親水性樹脂組成物層20。親水性樹脂組成物層20，通常相對於密封部25為較薄的柔軟材料，故可視為即使親水性樹脂組成物層20產生熱膨脹或熱收縮，亦幾乎不會對密封部25造成影響。密封部25的熱膨脹係數A，較佳為25×10-6℃-1以上，尤佳為30×10-6℃-1以上，更佳為35×10-6℃-1以上，此外，較佳為250×10-6℃-1以下，尤佳為200×10-6℃-1以下，更佳為150×10-6℃-1以下。
當密封部25包含第三密封部時，密封部25的熱膨脹係數A，只需測定包含第三密封部之密封部25的熱膨脹係數A即可。亦即，設為對於以包含第二密封部25b/第三密封部/第一密封部25a/第三密封部/第二密封部25b之方式從密封部25所切出之尺寸為10mm×5mm的測定用樣本，使用TMA(Thermal Mechanical Analysis)測定裝置來測定溫度25~35℃中的平均線膨脹係數所得到之值即可。從密封部25所切出之測定用樣本，可於一方或兩者的第二密封部25b上包含親水性樹脂組成物層20。
形成第一多孔層21之材料的熱膨脹係數B，係對於加熱第一多孔層21以形成薄片化並將此切出尺寸為10mm×5mm之薄片狀樣本，使用TMA(Thermal Mechanical Analysis)測定裝置來測定溫度25~35℃中的平均線膨脹係數所得到之值。薄片狀樣本，可依循後述實施例所記載之步驟來製作。形成第一多孔層21之材料的熱膨脹係數B，較佳為15×10-6℃-1以上，尤佳為30×10-6℃-1以上，更佳為40×10-6℃-1以上，此外，較佳為300×10-6℃-1以下，尤佳為250×10-6℃-1以下，更佳為200×10-6℃-1以下。熱膨脹係數B位於上述範圍以外時，不僅於相對接近密封部25之區域，位於相對遠離密封部25之位置的區域上，設置在第一多孔層21上之親水性樹脂組成物層20，亦有難以跟隨第一多孔層21的熱膨脹或熱收縮之傾向。因此，如後述般，親水性樹脂組成物層20全體會有容易引起針孔或龜裂等損傷之疑慮。
關於藉由設為上述式(I)的關係可抑制氣體分離膜元件1之酸性氣體分離效率的降低之理由，本發明人等係推測如下。亦即，當氣體分離膜元件1暴露在高溫及常溫的條件下時，由於該溫度變化，使在第一多孔層21的第二密封部25b上所產生之熱膨脹及熱收縮的大小與在未設置第一多孔層21的第二密封部25b之部分上所產生之熱膨脹及熱收縮的大小變得不同，而使酸性氣體分離膜2產生扭曲之故。酸性氣體分離膜2所產生之扭曲，於第一多孔層21上的親水性樹脂組成物層20上引起針孔或龜裂等損傷，該結果可推測為產生氣體分離膜元件1之酸性氣體分離效率的降低。本發明者們係推測為，藉由將密封部25的熱膨脹係數A與形成第一多孔層21之材料的熱膨脹 係數B設為以上述式(I)所規定之關係，不易因溫度變化而產生酸性氣體分離膜2的扭曲，可抑制親水性樹脂組成物層20的針孔或龜裂等損傷，而抑制氣體分離膜元件1之酸性氣體分離效率的降低。
[密封材料]
用以形成密封部25所使用之密封材料，只要是可滲透於穿透側流路構件4及第一多孔層21而形成第一密封部25a及第二密封部25b之材料即可，並無特別限定。密封材料，較佳為可固著穿透側流路構件4與第一多孔層21之材料。用以形成第一密封部25a及第二密封部25b之密封材料，可為相同或不同。為了使第一密封部25a及第二密封部25b之固著性變得良好，較佳為相同。密封材料，具體可列舉出一般用作為接著劑之材料，較佳為因應酸性氣體分離膜2的使用溫度條件等而兼具耐熱性及耐濕性之材料。
密封材料，例如可列舉出環氧系樹脂、氯乙烯共聚物系樹脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系樹脂、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物系樹脂、氯乙烯-丙烯腈共聚物系樹脂、丁二烯-丙烯腈共聚物系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚乙烯縮丁醛系樹脂、聚酯系樹脂、纖維素衍生物(硝基纖維素等)系樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物系樹脂、各種合成橡膠系樹脂、酚系樹脂、脲系樹脂、三聚氰胺系樹脂、苯氧系樹脂、聚矽氧系樹脂、脲甲醯胺系樹脂等。此等當中，較佳為環氧系樹脂(環氧系接著劑用樹脂)。環氧系樹脂，只 要是含有藉由胺類或酸酐類等來硬化之環氧基之化合物即可，從硬化方式之觀點來看，可為單液體硬化型或雙液體硬化型，從硬化溫度之觀點來看，可為加熱硬化型或常溫硬化型。密封材料，係以使用時的黏度調整或硬化後的強度提升者為目的，可含有無機或有機填充劑，亦可視需要含有硬化觸媒。
當密封部25設置在與中心管5的軸平行之方向上之酸性氣體分離膜2之兩端的位置之端部時，形成此密封部25之密封材料的硬化物之蕭氏硬度較佳為60以上，尤佳為65以上。為了抑制捲繞體之捲繞鬆脫(套筒伸縮)現象的產生，氣體分離膜元件1如上述般可含有防套筒伸縮板。將防套筒伸縮板裝設於捲繞體時，為了使與捲繞體的軸平行之方向上之位於兩端的底面達到平坦，係進行將捲繞體的兩端切斷之處理。以刀刃切斷捲繞體的兩端時，由於刀刃的按壓使捲繞體產生變形，導致捲繞體所包含之酸性氣體分離膜2的親水性樹脂組成物層20等產生損傷，而有成為使氣體分離膜元件1的酸性氣體分離效率降低之原因的疑慮。因此，於至少設置在與中心管5的軸平行之方向上之酸性氣體分離膜2的兩端之端部之密封部25中，如上述般，較佳係使用硬化物的蕭氏硬度為60以上之密封材料來形成。藉此，可對形成於捲繞體的兩端之密封部25賦予強度，在以刀刃切斷捲繞體的端部時，可抑制親水性樹脂組成物層20的損傷。可藉由蕭氏硬度為60以上之密封材料來形成設置在氣體分離膜元件1之全部的密封 部25。
[酸性氣體分離膜2]
酸性氣體分離膜2，為了將於供給側流路構件3中流通之原料氣體所含有之酸性氣體分離而穿透，係具有至少使酸性氣體選擇性地穿透之氣體選擇穿透性。酸性氣體分離膜2中，除了利用氣體分子往膜之溶解性與膜中的擴散性之差之溶解擴散機制之外，亦藉由使用可與酸性氣體進行可逆反應之酸性氣體載體，來生成酸性氣體與酸性氣體載體之反應生成物以促進特定酸性氣體的穿透之促進輸送機制，而能夠實現特定酸性氣體的高選擇穿透性。
下述反應式(1)，係顯示酸性氣體為CO2，並使用碳酸銫(Cs2CO3)作為酸性氣體載體(CO2載體)時之CO2與CO2載體之反應。反應式(1)中的記號「」，表示此反應為可逆反應。
CO2+Cs2CO3+H2O2CsHCO3 (1)
如上述反應式(1)所示，CO2與CO2載體之可逆反應中，由於水為必要，所以親水性樹脂組成物層20含有可保持酸性氣體載體與水分之介質，且可於酸性氣體分離膜2中具有支撐該親水性樹脂組成物層20之第一多孔層21(第3圖)。
[親水性樹脂組成物層20]
親水性樹脂組成物層20，係具有於酸性氣體分離膜2中至少使酸性氣體選擇性地穿透之氣體選擇穿透性。親水 性樹脂組成物層20，較佳為包含：含有可與原料氣體中的酸性氣體進行可逆反應之酸性氣體載體、以及保持酸性氣體載體及水分之親水性樹脂之親水性樹脂組成物之凝膠狀薄膜。親水性樹脂組成物層20的厚度，可因應酸性氣體分離膜2所需之分離性能來適當地選擇，通常較佳為0.1μm~600μm的範圍，尤佳為0.5μm~400μm的範圍，特佳為1μm~200μm的範圍。
[親水性樹脂組成物]
親水性樹脂組成物層20所含有之親水性樹脂組成物，至少含有親水性樹脂及酸性氣體載體，亦可視需要含有親水性樹脂及酸性氣體載體以外的添加劑。
[親水性樹脂]
例如，如上述反應式(1)所示，酸性氣體與酸性氣體載體之可逆反應中，水為必要。因此，親水性樹脂組成物層20中，較佳係含有具有羥基或離子交換基等之親水性基之親水性樹脂。尤佳係含有親水性樹脂的分子鏈彼此藉由交聯而具有網目結構以顯示出高保水性之交聯型親水性樹脂。酸性氣體分離膜2中，由於施加有作為用以使酸性氣體穿透酸性氣體分離膜2之推進力的壓力差，所以從對於酸性氣體分離膜2所要求之耐壓強度之觀點來看，較佳係使用含有交聯型親水性樹脂之親水性樹脂。
形成親水性樹脂之聚合物，較佳係具有例如來自丙烯酸烷酯、甲基丙烯酸烷酯、脂肪酸的乙烯酯或此等之衍生物之結構單位。顯示出親水性之聚合物，可列 舉出使丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、甲基丙烯酸、乙酸乙烯酯等之單體聚合而成之聚合物，具體可列舉出具有羧基作為離子交換基之聚丙烯酸系樹脂、聚伊康酸系樹脂、聚巴豆酸系樹脂、聚甲基丙烯酸系樹脂等、具有羥基之聚乙烯醇系樹脂等、此等的共聚物之丙烯酸-乙烯醇共聚物系樹脂、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物系樹脂、丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物系樹脂、甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物系樹脂等。此等當中，尤佳為丙烯酸的聚合物之聚丙烯酸系樹脂、甲基丙烯酸的聚合物之聚甲基丙烯酸系樹脂、使乙酸乙烯酯的聚合物水解之聚乙烯醇系樹脂、使丙烯酸甲酯與乙酸乙烯酯之共聚物皂化之丙烯酸鹽-乙烯醇共聚物系樹脂、丙烯酸與甲基丙烯酸之共聚物之丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物系樹脂，更佳為聚丙烯酸、丙烯酸鹽-乙烯醇共聚物系樹脂。
交聯型親水性樹脂，可使顯示出親水性之聚合物與交聯劑進行反應而調製，或是使成為顯示出親水性之聚合物之原料的單體與交聯性單體共聚合而調製。交聯劑或交聯性單體並無特別限定，可使用以往所知之交聯劑或交聯性單體。
作為交聯劑者，例如可列舉出環氧交聯劑、多元縮水甘油醚、多元醇、多元異氰酸酯、多元氮丙啶、鹵環氧化合物、多元醛、多元胺、有機金屬系交聯劑、金屬系交聯劑等之以往所知的交聯劑。作為交聯性單體者，例如可列舉出二乙基苯、N,N'-亞甲雙丙烯醯胺、三羥甲基 丙烷三烯丙醚、新戊四醇四烯丙醚等之以往所知的交聯性單體。作為交聯方法方面，例如可使用熱交聯、紫外線交聯、電子束交聯、輻射線交聯、光交聯等之方法，或是日本特開2003-268009號公報、日本特開平7-88171號公報所記載之方法等以往所知的手法等。
[酸性氣體載體]
酸性氣體載體，係存在於含有親水性樹脂之親水性樹脂組成物層20內，並藉由與溶解於親水性樹脂組成物層20內所存在之水之酸性氣體進行可逆反應，而使酸性氣體選擇性地穿透。於親水性樹脂組成物層20內，係至少含有一種可與酸性氣體進行可逆反應之化合物作為酸性氣體載體。酸性氣體載體的具體例，係當酸性氣體為二氧化碳時，可列舉出鹼金屬碳酸鹽或鹼金屬酸式碳酸鹽、烷醇胺(例如記載於日本特許第2086581號公報等)，以及鹼金屬氫氧化物(例如記載於日本國際公開公報2016/024523號等)等，當酸性氣體為硫氧化物時，可列舉出含硫化合物，或鹼金屬的檸檬酸鹽，以及過渡金屬錯合物(例如記載於日本特許第2879057號公報等)等，當酸性氣體為氮氧化物時，可列舉出鹼金屬亞硝酸鹽，或是過渡金屬錯合物(例如記載於日本特許第2879057號公報等)等。
[添加劑]
形成親水性樹脂組成物層20之親水性樹脂組成物中，除了親水性樹脂、酸性氣體載體之外，例如可含有酸性氣體的水合反應觸媒或後述界面活性劑等作為添加劑。 酸性氣體的水合反應觸媒，可提升酸性氣體與載體之反應速度。作為酸性氣體的水合反應觸媒者，較佳係含有含氧酸化合物，尤佳含有選自由14族元素、15族元素及16族元素所組成之群組的至少1種元素之含氧酸化合物，更佳含有選自由亞碲酸化合物、亞硒酸化合物、亞砷酸化合物及正矽酸化合物所組成之群組的至少1種。
[第一多孔層21]
酸性氣體分離膜2，如第3圖所示，係包含含有多孔膜之第一多孔層21。第一多孔層21，以不會成為穿透親水性樹脂組成物層20之氣體成分的擴散阻力之方式，具有氣體穿透性高之多孔性。第一多孔層21，可為1層構造或2層以上的積層構造。第一多孔層21，在假定了酸性氣體分離膜2的適用之製造氫或脲等之工廠中，較佳係具有因應製程條件之耐熱性。本說明書中所謂「耐熱性」，意指即使在將第一多孔層21等的構件保存在製程條件以上的溫度條件下2小時後，此構件亦可維持保存前的形態，不會因熱收縮或熱熔融而產生目視可確認之捲曲。
第一多孔層21，較佳是以樹脂材料所形成。形成多孔膜之樹脂材料，例如可列舉出聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等之聚烯烴系樹脂；聚四氟乙烯(PTFE)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等之含氟樹脂；聚苯乙烯(PS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯等之聚酯樹脂；聚醚碸(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚碸(PSF)、聚醯亞胺(PI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、高分 子量聚酯、耐熱性聚醯胺、芳香多醯胺、聚碳酸酯等之樹脂材料等。此等當中，從撥水性及耐熱性之點，以及滿足上述式(I)之點來看，較佳係選自由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、含氟樹脂、聚苯乙烯(PS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚碸(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚碸(PSF)所組成之群組之1種以上的樹脂，尤佳為含氟樹脂、PP。
第一多孔層21的厚度並無特別限定，從機械強度之觀點來看，通常較佳為10μm~3000μm的範圍，尤佳為10μm~500μm的範圍，更佳為15μm~150μm的範圍。第一多孔層21之細孔的平均孔徑並無特別限定，較佳為10μm以下，尤佳為0.005μm~1.0μm的範圍。第一多孔層21的空孔率，較佳為5%~99%的範圍，尤佳為30%~90%的範圍。平均孔徑或空孔率位於上述範圍之第一多孔層21中，藉由滿足上述式(I)的關係，即使在伴隨著溫度變化之條件下使用酸性氣體分離膜2，亦可抑制酸性氣體分離效率的降低。
第一多孔層21中，為了提升形成上述密封部25之密封材料的滲透性，於密封材料的塗佈前，對於使密封材料滲透之區域施以親水化處理。親水化處理，例如可藉由塗佈與添加於後述塗佈液之界面活性劑相同的界面活性劑來進行處理。
[酸性氣體分離膜2的製造方法]
酸性氣體分離膜2的製造，是由第1工序(塗佈液製作工序)、第2工序(塗佈工序)及第3工序(乾燥工序)之3項 工序所構成。第2工序及第3工序，較佳係使用一面連續地運送多孔膜一面進行之輥對輥(Roll-to-Roll)方式的塗佈機或乾燥機。
第1工序(塗佈液製作工序)中，係藉由混合至少含有親水性樹脂及酸性氣體載體之親水性樹脂組成物與介質而調製塗佈液。
作為介質者，例如可列舉出水、甲醇、乙醇1-丙醇、2-丙醇等之醇等的質子性極性溶劑；甲苯、二甲苯、己烷等之無極性溶劑；丙酮、丁酮、甲基異丁酮等之酮、N-甲基吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺等之非質子性極性溶劑等。可單獨使用1種或在相溶的範圍內併用2種以上介質。此等當中，較佳係含有選自由水、甲醇、乙醇1-丙醇、2-丙醇等之醇所組成之群組的至少1種之介質，尤佳為含有水之介質。
塗佈液，可視需要添加界面活性劑。藉由將界面活性劑添加於塗佈液，在將塗佈液塗佈於多孔膜時，於藉由塗佈液所形成之親水性樹脂組成物層20與多孔膜之界面上，界面活性劑不均勻分布，可提升與多孔膜之潤濕性而改善膜厚的不均等。界面活性劑並無特別限定，例如可使用聚氧乙烯聚氧丙烯二醇類、聚氧乙烯烷基苯醚類、聚氧乙烯烷醚類、氟系界面活性劑、聚矽氧系界面活性劑等之以往所知之界面活性劑。界面活性劑可單獨使用1種或併用2種以上。塗佈液可含有上述酸性氣體的水合反應觸媒。
第2工序(塗佈工序)中，係將第1工序中所調製之塗佈液塗佈於多孔膜之一方側的面而形成塗膜。第2工序中之塗佈液的溫度，可因應組成或濃度來適當地改變，但當溫度過高時，會有介質從塗佈液多量地蒸發而使組成或濃度產生變化，或是塗膜殘留蒸發痕跡之疑慮，故較佳為15℃以上，尤佳為室溫(20℃)以上，且較所使用之介質的沸點低5℃以下之溫度範圍。例如，當使用水作為介質時，第2工序中之塗佈液的溫度，較佳為15℃~95℃的溫度範圍。
將塗佈液塗佈於多孔膜之方法並無特別限定，例如可列舉出旋轉塗佈法、棒塗佈、壓模塗佈、刮刀塗佈、空氣刀塗佈、凹版塗佈、輥塗佈、噴霧塗佈、浸泡塗佈、逗點式輪法、接觸塗佈法、網版印刷、噴墨印刷等。塗佈液的塗佈量，該單位面積重量(每單位面積之固體成分量)較佳為1g/m2~1000g/m2的範圍，尤佳為5g/m2~750g/m2的範圍，更佳為10g/m2~500g/m2的範圍。單位面積重量的調節，可藉由塗膜的形成速度(例如多孔膜的運送速度)或塗佈液的濃度、塗佈液的吐出量等來控制。此外，塗佈液往多孔膜之塗佈，可成為長條狀或點狀。
塗佈了塗佈液之多孔膜，可為相當於上述酸性氣體分離膜2的第一多孔層21之構件，或是相當於第2多孔層之構件。於製造酸性氣體分離膜2時，在將塗佈液塗佈於相當於第2多孔層之多孔膜時，可包含：將相當於第一多孔層21之多孔膜積層於親水性樹脂組成物層20 之與第2多孔層為相反側的面上之工序，在將塗佈液塗佈於相當於第一多孔層21之多孔膜時，可包含：將相當於第2多孔層之多孔膜積層於親水性樹脂組成物層20之與第一多孔層21為相反側的面上之工序。
此外，塗佈了塗佈液之多孔膜，可為用以形成親水性樹脂組成物層20之暫塗佈構件。在將塗佈液塗佈於暫塗佈構件時，可包含：於後述第3工序(乾燥工序)後，將所形成之親水性樹脂組成物層20從暫塗佈構件剝離之工序，以及將剝離後之親水性樹脂組成物層20積層於第一多孔層21或第2多孔層之工序。因此，暫塗佈構件，只要是可在不造成損傷下將形成於該暫塗佈構件上之親水性樹脂組成物層20之多孔體即可。於製造酸性氣體分離膜2時，在將剝離後之親水性樹脂組成物層20積層於第一多孔層21時，可包含：將相當於第2多孔層之多孔膜積層於親水性樹脂組成物層20之與第一多孔層21為相反側的面上之工序，在將剝離後之親水性樹脂組成物層20積層於第2多孔層時，可包含：將相當於第一多孔層21之多孔膜積層於親水性樹脂組成物層20之與第2多孔層為相反側的面上之工序。
第3工序(乾燥工序)中，係從所形成之塗膜中去除介質。介質的去除方法並無特別限制，較佳係使加熱後的空氣等通風以將介質蒸發去除而將塗膜乾燥之方法。具體而言，例如將塗佈物(形成有塗膜之第一多孔層21)送入於調節為既定溫度及既定濕度之通風乾燥爐，而從 塗膜中將介質蒸發去除即可。塗膜的乾燥溫度，可因應塗佈液的介質與第一多孔層21之種類來適當地決定。通常較佳係設為較介質的凝固點高，且較形成第一多孔層21之材料的熔點低之溫度，一般較佳為80℃~200℃的範圍。
經過第3工序的乾燥工序後，形成親水性樹脂組成物層20。相對於親水性樹脂組成物層20上的暴露面(與接觸於多孔膜之側為相反側的面)，可藉由重複進行1次以上之上述第2工序及上述第3工序來積層親水性樹脂組成物層20。藉此可抑制起因於塗佈液的塗佈時之塗膜的不均等而使親水性樹脂組成物層20產生針孔之情形。重複進行第2工序及第3工序時之塗佈液的組成或塗佈量等之塗佈條件及乾燥條件，於各親水性樹脂組成物層20的積層中，可互為不同或相同。藉由進行上述第1工序、第2工序及第3工序，可製造氣體分離膜元件1所具有之酸性氣體分離膜2。
[供給側流路構件3]
供給側流路構件3，係形成供給了含有酸性氣體之原料氣體之流路空間，並藉由此流路空間將原料氣體導引至捲繞體的內部。供給側流路構件3，較佳係具備：作為形成原料氣體的流路空間之流路材料的機能；以及使原料氣體產生亂流以促進酸性氣體分離膜2之供給側流路構件3側的面之表面更新，同時盡可能地降低所供給之原料氣體的壓力損耗之機能。從該觀點來看，供給側流路構件3較佳係具有網目形狀(網狀、網目狀等)。由於藉由網目形狀 來改變原料氣體的流路，所以供給側流路構件3中之網目的單位格子的形狀，可因應目的，例如選自正方形、長方形、菱形、平行四邊形等之形狀。供給側流路構件3的材質並無特別限定，較佳係具有因應使用酸性氣體分離膜2之溫度條件之耐熱性的材料，例如，除了與列舉作為第一多孔層21的材質之樹脂材料為相同的樹脂材料之外，可較佳地使用金屬、玻璃、陶瓷等之無機材料。具體而言，較佳為PTFE、PP、聚對苯二甲酸環己烷二亞甲酯(PCT：Polycylohexane Dimethylene Telephthalate)、PES、PSF、PEEK、PI、金屬，更佳為PTFE、PP、PCT、PPS、PEEK、金屬。供給側流路構件3，可為1層構造或2層以上的積層構造。
[穿透側流路構件4]
穿透側流路構件4，係形成穿透酸性氣體分離膜2之穿透氣體所流通之流路空間，並藉由此流路空間將穿透氣體導引至中心管5。穿透側流路構件4，較佳係具備：作為形成穿透氣體的流路空間之流路材料的機能；以及使穿透氣體產生亂流以促進酸性氣體分離膜2之穿透側流路構件4側的面之表面更新之機能。從該觀點來看，穿透側流路構件4較佳係具有網目形狀(網狀、網目狀等)。由於藉由網目形狀來改變穿透氣體的流路，所以穿透側流路構件4中之網目的單位格子的形狀，可因應目的，例如選自正方形、長方形、菱形、平行四邊形等之形狀。穿透側流路構件4的材質並無特別限定，較佳係具有因應酸性氣體分離 膜2所使用之溫度條件之耐熱性的材料，例如，除了與列舉作為第一多孔層21的材質之樹脂材料為相同的樹脂材料之外，可較佳地使用金屬、玻璃、陶瓷等之無機材料。具體而言，較佳為PTFE、PP、PCT、PES、PSF、PEEK、PI、金屬，更佳為PTFE、PP、PCT、PPS、PEEK、金屬。穿透側流路構件4，可為1層構造或2層以上的積層構造。
[中心管5]
中心管5，係用以收集穿透酸性氣體分離膜2之穿透氣體，並從氣體分離膜元件1中排出之導管。中心管5的材質並無特別限定，較佳係具有因應酸性氣體分離膜2所使用之溫度條件之耐熱性的材料。此外，由於是藉由將酸性氣體分離膜2等捲繞於外周複數次而形成捲繞體，故較佳為具有機械強度之材料。中心管5的材質，例如可較佳地使用PSF或不鏽鋼等。中心管5的直徑或長度、厚度，可因應氣體分離膜元件1的大小、積層體7中之膜片6的數目、穿透氣體的量、對中心管5所要求之機械強度等來適當地設定。
中心管5，於捲繞體為圓筒狀時，較佳為圓管，於捲繞體為方筒狀時，較佳為方管。
中心管5，如第2圖所示，於中心管5的外周面，具有連通穿透側流路構件4之穿透氣體的流路空間與中心管5內部的中空空間之複數個孔30。設置在中心管5之孔30的數目或孔30的大小，係可考量從穿透側流路構件4所供給之穿透氣體的量或對中心管5要求之機械強 度等來決定。例如，在無法擴大設置在中心管5之孔的大小時，可增加設置在中心管5之孔的數目以確保穿透氣體的流路。設置在中心管5之孔30，可在涵蓋平行於中心管5的軸之方向上以均一的間隔來形成，或是不均勻分布於中心管5之任一方的端部側。
[第2多孔層]
第2多孔層(保護層)，為含有可設置在酸性氣體分離膜2之多孔膜之層。第2多孔層，可設置在酸性氣體分離膜2的親水性樹脂組成物層20之與設置有第一多孔層21之面為相反側的面上。氣體分離膜元件1中，第2多孔層可設置在親水性樹脂組成物層20與供給側流路構件3之間。於氣體分離膜元件1的製造時捲起捲繞體時，親水性樹脂組成物層20與供給側流路構件3有時會相互摩擦，但藉由設置第2多孔層，可保護親水性樹脂組成物層20，而抑制因上述摩擦所造成之損傷的產生。
第2多孔層，只要是與供給側流路構件3之摩擦少且氣體穿透性良好之材質即可，並無特別限定，較佳係具有因應使用酸性氣體分離膜2之溫度條件之耐熱性的材料，例如，除了與列舉作為第一多孔層21的材質之樹脂材料為相同的樹脂材料之外，可較佳地使用金屬、玻璃、陶瓷等之無機材料。作為形成第2多孔層之多孔膜者，例如可使用平均孔徑為0.001μm以上10μm以下之多孔膜，例如，亦可使用不織布、織布、網等之形態者。第2多孔層，可為1層構造或2層以上的積層構造。第2多孔 層的厚度、平均孔徑、空孔率，可與第一多孔層21相同或不同。
[第3多孔層]
第3多孔層(補強支撐層)，為含有可設置在酸性氣體分離膜2之多孔膜之層，可設置在酸性氣體分離膜2的第一多孔層21之與設置有親水性樹脂組成物層20之面為相反側的面上。氣體分離膜元件1中，第3多孔層可設置在第一多孔層21與穿透側流路構件4之間。藉由設置第3多孔層，於上述酸性氣體分離膜2的製造時，在將親水性樹脂組成物層20形成於第一多孔層21之工序中，可追加性地賦予能夠承受施加於第一多孔層21之張力負荷之強度，並且在從原料氣體中分離酸性氣體時，可追加性地賦予能夠承受施加於酸性氣體分離膜2之壓力負荷等之強度。第3多孔層，只要是具有耐壓強度及耐拉伸性且具有氣體穿透性之構造及材質即可，並無特別限定，較佳係具有因應使用酸性氣體分離膜2之溫度條件之耐熱性的材料，例如，除了與列舉作為第一多孔層21的材質之樹脂材料為相同的樹脂材料之外，可較佳地使用金屬、玻璃、陶瓷等之無機材料。形成第3多孔層之多孔膜，例如可使用平均孔徑為0.001μm以上10μm以下之多孔膜，例如，亦可使用不織布、織布、網等之形態者。第3多孔層，可為1層構造或2層以上的積層構造。
第3多孔層中，為了提升密封材料的滲透性，於密封材料的塗佈之前，可對使密封材料滲透之區域 施以親水化處理。親水化處理，例如可藉由塗佈與添加於上述塗佈液之界面活性劑相同的界面活性劑來進行處理。
[氣體分離膜元件1的製造方法]
氣體分離膜元件1，可藉由以下方式來製造。如第4圖(a)、(b)所示，於形成捲繞體時，使用黏著膠帶或接著劑等，將位於與中心管5的軸正交之方向上的兩端之穿透側流路構件4的端部中之接近於中心管5之側的端部(捲繞體中位於內周側之端部)固定在中心管5的外周面。此外，於以使酸性氣體分離膜2的第一多孔層側成為外側之方式所對折之酸性氣體分離膜2上，製作複數個夾入有供給側流路構件3之膜片6。
接著將1個膜片6積層於固定在中心管5之穿透側流路構件4。於膜片6之一方的面上塗佈密封材料，並以使該塗佈面與穿透側流路構件4相對向之方式，將膜片6積層於穿透側流路構件4上。當塗佈於膜片6之密封材料將膜片6的第一多孔層21與穿透側流路構件4固著，同時形成密封部25時，較佳係以形成有密封部25之方式，於膜片6上塗佈密封材料。具體而言，當密封部25形成為包絡狀時，可於膜片6之與中心管5的軸平行之方向上的兩端部，以及位於相對於中心管5的軸正交之方向上的兩端之端部中，沿著遠離中心管5之側的端部(捲繞體中位於外周側之端部)帶狀地塗佈密封材料。
如上述般，可於膜片6塗佈密封材料，並使該密封材料滲透於第一多孔層21及穿透側流路構件4， 但亦可藉由塗佈於膜片6之密封材料於第一多孔層21形成第二密封部25b，藉由塗佈於穿透側流路構件4之密封材料形成第一密封部25a後，貼合膜片6與穿透側流路構件4。此外，亦可藉由接著劑等，將具有預先形成有第二密封部25b之第一多孔層21之膜片6，與預先形成有第一密封部25a之穿透側流路構件4貼合而相互固著。
將膜片6積層於穿透側流路構件4時，係使膜片6之對折的折痕部分朝向中心管5側，同時以將此折痕部分配置在與中心管5的外周面相開離之位置之方式來積層膜片6。
接著將密封材料塗佈於穿透側流路構件4上所積層之膜片6的暴露面(膜片6之與穿透側流路構件4相對向之側為相反側的面)。密封材料，如上述般，只需以在捲繞體上形成有密封部25之方式來塗佈即可。於塗佈有密封材料之膜片6的暴露面上，更依序貼合穿透側流路構件4及膜片6(以下有時稱為「下一個穿透側流路構件4」及「下一個膜片6」)而積層。此時，下一個穿透側流路構件4及下一個膜片6的面積，較佳係與先前所積層之穿透側流路構件4及膜片6的面積相等或較小。此外，下一個穿透側流路構件4，係以使位於相對於中心管5的軸正交之方向上的兩端之端部中之接近於中心管5之側，與先前所積層之膜片6之長度方向上的端部中之接近於中心管5之側的端部一致之方向來積層。或者是，下一個穿透側流路構件4，係將位於與中心管5的軸正交之方向上的兩端 之端部中之接近於中心管5之側，積層於先前所積層之穿透側流路構件4的暴露面，且剩餘部分積層於先前所積層之膜片6上。下一個膜片6，係以配置在較下一個穿透側流路構件4，更與中心管5的外周面相開離之位置之方式來積層。藉此可形成包含第二密封部25b、第一密封部25a及第二密封部25b之密封部25。
重複上述操作來積層穿透側流路構件4及膜片6時，係形成：以使穿透側流路構件4及膜片6之位於相對於中心管5的軸正交之方向上的兩端之端部中之接近於中心管5之側，依序從中心管5分離之方式積層有穿透側流路構件4及膜片6之積層體7。然後，於最後積層之膜片6的暴露面上，亦與上述相同地塗佈密封材料，並以藉由穿透側流路構件4來被覆中心管5的孔30之方式，將積層體7捲繞於中心管5的周圍而形成捲繞體。如上述般，藉由從中心管5依序以既定間隔分離之方式來積層穿透側流路構件4及膜片6，在將積層體7捲繞於中心管5時，能夠以使穿透側流路構件4及膜片6之中心管5側的端部以既定間隔在中心管5的圓周方向上排列之方式來形成捲繞體，所以可有效率地將於穿透側流路構件4中流通之穿透氣體收集至中心管5。
積層體7，較佳係一面施加張力一面捲繞於中心管5的周圍。此外，在開始將積層體7捲繞於中心管5時，在未積層膜片6之穿透側流路構件4之與中心管5的軸平行之方向上的兩端部，較佳係預先塗佈接著劑。
將積層體7捲繞於中心管5並得到捲繞體後，將外周膠帶捲繞於捲繞體的外周面而固定，以抑制捲繞體的捲回。此外，為了抑制於氣體分離膜元件1的使用中產生捲繞體的捲繞鬆脫(套筒伸縮)現象，可於捲繞體的兩端部裝設防套筒伸縮板，於捲繞有外周膠帶並裝設防套筒伸縮板之捲繞體的外周，可進一步捲繞補強材料作為外繞層(補強層)。藉此可製造螺旋型氣體分離膜元件1。
當氣體分離膜元件1具有第2多孔層時，在酸性氣體分離膜2的親水性樹脂組成物層20之與設置有第一多孔層21之面為相反側的面上積層第2多孔層，並以使附有此第2多孔層之酸性氣體分離膜的第2多孔層側成為內側之方式對折，然後如上述般形成夾入有供給側流路構件3而成的膜片6即可。
上述中，係說明將第2多孔層積層於酸性氣體分離膜2的親水性樹脂組成物層20上，並以使第2多孔層側成為內側之方式對折之例子，但並不限定於此。亦即，在如上述般將形成親水性樹脂組成物層20時所使用之多孔膜設為第2多孔層時，可將第一多孔層21積層於在此多孔膜之一方的面上所形成之親水性樹脂組成物層20所暴露的面上，並以使附有此第2多孔層之酸性氣體分離膜的第2多孔層側成為內側之方式對折來形成膜片6。
此外，當氣體分離膜元件1具有第3多孔層時，於酸性氣體分離膜2的製造時，可在第一多孔層21之與塗佈親水性樹脂組成物層20之側的面為相反側的面 上積層第3多孔層。當使用設置有第3多孔層之酸性氣體分離膜2時，於穿透側流路構件4、第3多孔層、第一多孔層21上形成密封部25。形成於補強層之密封部，如上述般可藉由在膜片6上塗佈密封材料而形成，或是預先形成於第3多孔層。
[酸性氣體分離膜模組]
酸性氣體分離膜模組，係例如於不鏽鋼製等之外罩(容器)內具備至少1個氣體分離膜元件1者。酸性氣體分離膜模組，係可藉由將至少1個氣體分離膜元件1容納於外罩內，並於外罩上裝設原料氣體用的入口、穿透氣體用的出口，以及未穿透酸性氣體分離膜2之原料氣體(非穿透氣體)的出口而製造。
氣體分離膜元件1的排列配置及個數，可因應所要求之酸性氣體的回收率來選擇。在此所謂酸性氣體的回收率，為以下述式：酸性氣體的回收率=(穿透氣體中之酸性氣體的流量/原料氣體中之酸性氣體的流量)×100所算出之值。
於外罩內配置2個以上的氣體分離膜元件1時，可於外罩內並聯或串聯地排列配置2個以上的氣體分離膜元件1。在此，所謂並聯地排列配置，意指至少將原料氣體分配並導入至複數個氣體分離膜元件1的供給側端部31(第2圖)者，所謂串聯地排列配置，意指於至少前段的氣體分離膜元件1中，將從排出口32或排出側端部33(第 2圖)所排出之未穿透酸性氣體分離膜2之原料氣體(非穿透氣體)，導入至後段之氣體分離膜元件1的供給側端部31者。
例如於外罩內並聯地排列配置2個氣體分離膜元件1時，於外罩內，表觀上可串聯地配置氣體分離膜元件1，並從設置在外罩之入口中，將原料氣體並聯地供給至2個氣體分離膜元件1，並且將未穿透各氣體分離膜元件1的酸性氣體分離膜2之非穿透氣體，分別從設置在外罩之2個出口中排出。此時，設置在外罩之原料氣體的入口與非穿透氣體的出口，可於每個氣體分離膜元件1中分別設置，或是於2個氣體分離膜元件1中共有。或者是，將供給原料氣體之入口設為1個，並於每個氣體分離膜元件1中設置非穿透氣體的出口而將出口設為2個，或是與此相反，於每個氣體分離膜元件1中設置供給原料氣體之入口而將入口設為2個，並將非穿透氣體的出口設為1個。
[酸性氣體分離裝置]
酸性氣體分離裝置，係具備至少1個酸性氣體分離膜模組。酸性氣體分離裝置所具備之酸性氣體分離膜模組的排列配置及個數，可因應所要求之處理量、酸性氣體的回收率、設置酸性氣體分離裝置之場所的大小等來選擇。
[酸性氣體分離方法]
從酸性氣體分離膜模組的供給口中，將至少含有酸性氣體之原料氣體導入至外罩內，並從外罩內之氣體分離膜 元件1的供給側端部31中，將原料氣體連續地供給至供給側流路構件3(第2圖的箭頭a)，於供給側流路構件3中流通之原料氣體所含有之酸性氣體，穿透酸性氣體分離膜2。穿透酸性氣體分離膜2之穿透氣體，於穿透側流路構件4內流通並從孔30供給至中心管5，從中心管5的排出口32連續地收集後(第2圖的箭頭b)，從與中心管5的內部連通之酸性氣體分離膜模組的穿透氣體排出口中排出。此外，未穿透酸性氣體分離膜2的非常透氣體，從氣體分離膜元件1的排出側端部33連續地排出後(第2圖的箭頭c)，從與排出側端部33連通的酸性氣體分離膜模組M的非穿透氣體排出口排出。如此，可從至少含有酸性氣體之原料氣體中分離出酸性氣體。
上述說明中，尤其是列舉出使用螺旋型氣體分離膜元件作為氣體分離膜元件，並且穿透氣體分離膜之特定氣體為酸性氣體者為例來進行說明，但在螺旋型以外的中空絲型、管型、板與框型等之形式中，亦可適用上述說明。例如，關於氣體分離膜(第一多孔層、親水性樹脂組成物層)、親水性樹脂組成物(親水性樹脂、載體)、第2多孔層、第3多孔層、密封部、密封材料、熱膨脹係數A、B等之說明，不限於螺旋型氣體分離膜元件，亦可同樣適用於上述其他形式的氣體分離膜元件。螺旋型氣體分離膜元件的膜片，係將供給側流路構件夾入於對折的氣體分離膜，但例如使用在板與框型氣體分離膜元件之膜片，可將穿透側流路構件夾入於對折的氣體分離膜。
[實施例]
以下係顯示實施例及比較例來更具體說明本發明，但本發明並不限定於此等例。
[密封部之熱膨脹係數A的測定]
將各實施例及各比較例中所製作之氣體分離膜元件解體，從此解體後之氣體分離膜元件中，以包含第二密封部25b/第一密封部25a/第二密封部25b與於此2個第二密封部25b上的親水性樹脂組成物層之方式，切出大小：10mm×5mm而作為測定用樣本。將藉由下述測定裝置及測定條件對此測定用樣本進行測定所得到之平均線膨脹係數，設為密封部的熱膨脹係數A。
[密封部之熱膨脹係數A的測定裝置及測定條件]
‧測定裝置：
TMA402 F1 Hyperion(NETZSCH公司製)
‧測定條件：
測定模式 拉伸
測定溫度範圍 25℃~35℃
測定樣本大小 10mm×5mm
升溫速度 10℃/min
測定荷重 0.05N(室溫下於樣本中未觀看到撓曲、變形等之荷重)
測定環境氣體 氦氣(流量50mL/min)
[形成第一多孔層之材料之熱膨脹係數B的 測定]
使用各實施例及各比較例中所使用之用以形成第一多孔層之多孔膜，以下列方式來測定形成第一多孔層之材料的熱膨脹係數B。亦即，將多孔膜加熱至玻璃轉移溫度(Tg)以上以充分地進行熱收縮後，製備出薄片化為10mm×5mm的大小之薄片狀樣本。將藉由下述測定裝置及測進行測定所得到之平均線膨脹係數，設為形成第一多孔層之材料的熱膨脹係數B。
[形成第一多孔層之材料之熱膨脹係數B的測定裝置及測定條件]
‧測定裝置：
TMA4030SE(NETZSCH JAPAN公司製)
‧測定條件：
測定模式 拉伸
測定溫度範圍 25℃~35℃
測定樣本大小 10mm×5mm
升溫速度 10℃/min
測定荷重 0.02N(室溫下於樣本中未觀看到撓曲、變形等之荷重)
測定環境氣體 氦氣(流量50mL/min)
[氣密試驗]
使用各實施例及各比較例中所使用之用以形成第一多孔層之多孔膜、塗佈液I、界面活性劑、密封材料，以下列方式來製作氣密試驗用樣本以進行氣密試驗。亦即，於 多孔膜之一方的面上，以乾燥後的膜厚成為50μm之方式塗佈親水性樹脂組成物的塗佈液，並在溫度120℃下乾燥5分鐘而得到附有塗膜之多孔膜。將所得到之附有塗膜之多孔膜裁切為直徑50mm的圓形狀，在未形成塗膜之側的面之中央，以成為直徑13mm大小之方式將界面活性劑塗佈為圓形後，以在直徑20mm大小的圓形區域上往厚度方向上滲透之方式塗佈密封材料並使之硬化，而得到氣密試驗用樣本。
將所得到之氣密試驗用樣本放入於密閉容器內，於20℃(室溫)保持60分鐘後，將於第1表所示之氣體膜分離製程假定溫度(第1表中的「假定溫度」欄)中保持60分鐘的循環設為1循環，重複進行4循環。然後將氣密試驗用樣本設置在氣密試驗用單元，於溫度20℃、供給側壓力1.5MPa、穿透側壓力設為大氣壓下，測定氮氣的穿透度。測定的結果，係將氮氣的穿透度(磁導)未達1×10-9mol(m2‧s‧kPa)者判斷為最佳，氮氣的穿透度(磁導)為1×10-9mol(m2‧s‧kPa)以上且未達5×10-9mol(m2‧s‧kPa)者判斷為良好，氮氣的穿透度(磁導)為5×10-9mol(m2‧s‧kPa)以上者判斷為不良。
[拉伸試驗]
分別使用實施例中所使用之用以形成第一多孔層之多孔膜、塗佈液I、界面活性劑、密封材料，以下列方式來製作拉伸試驗用樣本以進行拉伸試驗。於多孔膜之一方的面上塗佈親水性樹脂組成物的塗佈液，並在溫度120℃下 乾燥5分鐘而得到形成有膜厚50μm的塗膜之附有塗膜之多孔膜。將所得到之附有塗膜之多孔膜裁切為長50mm×寬25mm而形成樣本構件，並準備2片此樣本構件。於各樣本構件中，將從長度方向上的端部至長10mm處為止之區域設為密封材料的塗佈區域，將界面活性劑塗佈於各密封材料的接著區域後，以在樣本構件的厚度方向上滲透之方式塗佈密封材料。將塗佈有密封材料之2片樣本構件，以使未形成塗膜之面相向之方式重疊上述塗佈區域後，使密封材料硬化並形成接著區域，藉此得到長90mm×寬25mm之拉伸試驗用樣本。
將所得到之拉伸試驗用樣本靜置在溫度150℃、相對濕度90%RH的恆溫恆濕槽中80小時後，分別藉由夾鉗來固定拉伸試驗用樣本之長度方向上的兩端。以使藉由夾鉗所固定之兩端往互為相反之方向拉伸之方式賦予拉伸張力，並逐漸增加此拉伸張力以使拉伸試驗用樣本斷裂，並確認斷裂處。若拉伸試驗用樣本的斷裂處為接著區域，則判斷高溫高濕的條件下之氣體分離膜元件之密封部的強度低，若拉伸試驗用樣本的斷裂處為接著區域以外，則判斷高溫高濕的條件下之氣體分離膜元件之密封部的強度高，適合於高溫高濕的條件下之使用。
[氣體分離膜元件的製作所使用之材料]
於實施例1~5及比較例1、2中，氣體分離膜元件的製作所使用之構件的詳細內容如下所述。
‧供給側流路構件：
PPS網(50×50網目)(Dio Chemicals股份有限公司製；商品名稱：50-150PPS)
‧穿透側流路構件：
PPS網3層(50×50網目/60×40網目/50×50網目)(Dio Chemicals股份有限公司製；商品名稱：50-150PPS及60(40)-150PPS)
‧中心管：
外徑1吋之不鏽鋼製，且直徑3mm的孔於中心管的外壁形成合計20個者。孔，在與中心管的軸平行之方向上形成2列，並以在涵蓋與捲繞有積層體之中心管的軸平行之方向上的範圍內成為均一的間隔之方式，以25.4mm的間距，於每1列形成有10個孔。2個列，係設置在夾入中心管的軸而相對向之位置上。
‧密封材料(1)：
雙液混合型環氧系接著劑(Aremco Products公司製「2310」)
‧密封材料(2)：
雙液混合型環氧系接著劑(Henkel公司製「E-60HP」)
‧密封材料(3)：
單液型環氧系接著劑(3M公司製「EW2045」)
‧密封材料(4)：
雙液混合型環氧系接著劑(Henkel公司製「TB-2151」)
‧密封材料(5)：
單液型環氧系接著劑(信越化學工業公司製 「KE-1850」)
[實施例1]
(酸性氣體分離膜的製作)
將作為介質之水161.38g、作為親水性樹脂之交聯聚丙烯酸(住友精化公司製「Aqupec HV-501」)4g及非交聯聚丙烯酸(住友精化公司製「Aqupaana AP-40F」、40%Na皂化)0.8g投入於容器內，而得到使親水性樹脂分散於水之分散液。將50%氫氧化銫水溶液38.09g添加於此分散液並混合後，加入10%亞碲酸鈉水溶液12.71g作為添加劑並混合，然後加入10%界面活性劑(AGC Seimi Chemical公司製「Surflon S-242」)水溶液1.2g並混合而得到塗佈液I。將所得到之塗佈液I塗佈於作為第一多孔層之PTFE多孔膜(Sumitomo Electric Fine Polymer公司製「Poreflon HP-010-50」、膜厚50μm、細孔徑0.1μm)之一方的面上後，被覆與上述第一多孔層所使用者為相同之PTFE多孔膜以作為第2多孔層，於溫度約120℃下乾燥約15分鐘。藉此製作出於第一多孔層21上依序具備親水性樹脂組成物層20及第2多孔層之附有第2多孔層之酸性氣體分離膜。
(氣體分離膜元件的製作)
以下列方式來製作氣體分離膜元件。亦即，使用在酸性氣體分離膜的製作中所得到之附有第2多孔層之酸性氣體分離膜，將供給側流路構件3夾入於以第2多孔層側作為內側所對折之附有第2多孔層之酸性氣體分離膜，並使用雙液混合型環氧系接著劑(Aremco Products公司製 「2310」)，將親水性樹脂組成物層20與供給側流路構件3接著而得到膜片6。
使用雙液混合型環氧系接著劑(Aremco Products公司製「2310」)，如第4圖(a)、(b)所示，將第1層之穿透側流路構件4的一端固定在中心管5。使用上述所得到之膜片6作為第1層的膜片6，於此膜片6之一方的面上，於與中心管5的軸平行之方向上的兩端部，以及位於與中心管5的軸正交之方向上的兩端之端部中，沿著遠離中心管5之側的端部帶狀地塗佈密封材料(1)，並以使此塗佈面與穿透側流路構件4相對向之方式，將第1層的膜片6積層於上述第1層的穿透側流路構件4。膜片6，如第4圖(a)所示，係以與中心管5分離之方式所積層。此外，塗佈於膜片6之密封材料(1)，係滲透於膜片6的第一多孔層21及穿透側流路構件4，而形成密封部25。接著於第1層之膜片6的暴露面上，與上述相同而帶狀地塗佈密封材料(1)後，積層第2層的穿透側流路構件4而形成密封部25。
關於第2層的膜片6，亦與第1層的膜片6同樣地積層於第2層的穿透側流路構件4，並同樣地積層第3層的穿透側流路構件。此時，如第4圖(a)所示，第2層之膜片6的積層位置，係設為較第2層的穿透側流路構件4更與中心管5分離之位置。
然後在未積層膜片6之穿透側流路構件4以及最上面的膜片6之與中心管5的軸平行之方向上的兩 端部上，塗佈雙液混合型環氧系接著劑(Aremco Products公司製「2310」)，並將積層體7捲繞於中心管5而形成捲繞體，接著將耐熱膠帶作為外周膠帶而捲繞於捲繞體的外周。然後將與捲繞體的軸平行之方向上之捲繞體的兩端部切斷，並以接觸於該兩端部的切斷面之方式裝設防套筒伸縮板，於捲繞體的最外周上，使用使環氧樹脂含浸於玻璃纖維之纖維強化樹脂來形成外繞層(補強層)，而得到氣體分離膜元件1。
此外，係進行：實施例1中所製作之氣體分離膜元件之密封部之熱膨脹係數A的測定、實施例1中所使用之形成第一多孔層之材料之熱膨脹係數B的測定，以及使用實施例1中所使用之各材料而製作之氣密試驗用樣本的氣密試驗。該結果如第1表所示。
[實施例2]
除了使用密封材料(2)作為密封材料之外，其他與實施例1相同而得到氣體分離膜元件。並且進行：實施例2中所製作之氣體分離膜元件之密封部之熱膨脹係數A的測定、實施例2中所使用之形成第一多孔層之材料之熱膨脹係數B的測定，以及使用實施例2中所使用之各材料而製作之氣密試驗用樣本的氣密試驗。該結果如第1表所示。
[比較例1]
除了使用密封材料(3)作為密封材料之外，其他與實施例1相同而得到氣體分離膜元件。並且進行：比較例1中所製作之氣體分離膜元件之密封部之熱膨脹係數A的測定、 比較例1中所使用之形成第一多孔層之材料之熱膨脹係數B的測定，以及使用比較例1中所使用之各材料而製作之氣密試驗用樣本的氣密試驗。該結果如第1表所示。
[比較例2]
除了使用密封材料(4)作為密封材料之外，其他與實施例1相同而得到氣體分離膜元件。並且進行：比較例2中所製作之氣體分離膜元件之密封部之熱膨脹係數A的測定、比較例2中所使用之形成第一多孔層之材料之熱膨脹係數B的測定，以及使用比較例2中所使用之各材料而製作之氣密試驗用樣本的氣密試驗。該結果如第1表所示。
[實施例3]
使用PP多孔膜(3M公司製「3M微多孔質膜(Microporous Film)」、膜厚38μm、細孔徑0.3μm以下)作為第一多孔層，並將酸性氣體分離膜的製作時之乾燥條件設為在溫度約100℃下進行約15分鐘者，除此之外，其他與實施例1相同而得到氣體分離膜元件。並且進行：實施例3中所製作之氣體分離膜元件之密封部之熱膨脹係數A的測定、實施例3中所使用之形成第一多孔層之材料之熱膨脹係數B的測定、使用實施例3中所使用之各材料而製作之氣密試驗用樣本的氣密試驗，以及使用實施例3中所使用之各材料而製作之拉伸試驗用樣本的拉伸試驗。該結果如第1表及第2表所示。
[實施例4]
除了使用密封材料(2)作為密封材料之外，其他與實施 例3相同而得到氣體分離膜元件。並且進行：實施例4中所製作之氣體分離膜元件之密封部之熱膨脹係數A的測定、實施例4中所使用之形成第一多孔層之材料之熱膨脹係數B的測定，以及使用實施例4中所使用之各材料而製作之氣密試驗用樣本的氣密試驗。該結果如第1表所示。
[實施例5]
除了使用密封材料(4)作為密封材料之外，其他與實施例3相同而得到氣體分離膜元件。並且進行：實施例5中所製作之氣體分離膜元件之密封部之熱膨脹係數A的測定、實施例5中所使用之形成第一多孔層之材料之熱膨脹係數B的測定，以及使用實施例5中所使用之各材料而製作之氣密試驗用樣本的氣密試驗。該結果如第1表所示。
從第1表中，可得知於比A/B位於0.35以上1.0以下的範圍之實施例1~5中，於氣密試驗中可得到 良好的結果。相對於此，於比A/B不位於0.35以上1.0以下的範圍之比較例1及2中，可得知於氣密試驗中無法得到良好的結果。
[實施例6]
除了使用密封材料(5)作為密封材料之外，其他與實施例3相同而得到氣體分離膜元件。並且進行：實施例6中所製作之氣體分離膜元件之密封部之熱膨脹係數A的測定、實施例6中所使用之形成第一多孔層之材料之熱膨脹係數B的測定、使用實施例6中所使用之各材料而製作之氣密試驗用樣本的氣密試驗，以及使用實施例6中所使用之各材料而製作之拉伸試驗用樣本的拉伸試驗。該結果如第2表所示。
從第1表及第2表中，可得知當比A/B位於0.35以上且未達1.0的範圍時，於氣密試驗中可得到良好的結果，同時於拉伸試驗中亦可得到良好的結果。
[產業上之可應用性]
在從製造氫或脲等之工廠中所合成之合成氣體、天然氣體、排氣等中分離出二氧化碳等之酸性氣體之製程中，可利用本發明。

Claims (12)

  1. 一種氣體分離膜元件，其係從含有特定氣體之原料氣體中分離出前述特定氣體之氣體分離膜元件，前述氣體分離膜元件，包含：氣體分離膜；以及密封部，係用以防止穿透前述氣體分離膜之前述特定氣體與前述原料氣體的混合；前述氣體分離膜係包含：第一多孔層，係含有多孔膜；以及親水性樹脂組成物層，係使前述原料氣體所含有之前述特定氣體選擇性地穿透；前述親水性樹脂組成物層係設置在前述第一多孔層上，前述密封部係密封材料的硬化物滲透於至少前述第一多孔層之區域，前述密封部的熱膨脹係數A與形成前述第一多孔層之材料的熱膨脹係數B係處於下述式(I)的關係，0.35≦A/B≦1.0 (I)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之氣體分離膜元件，其中前述熱膨脹係數A與前述熱膨脹係數B係處於下述式(i)的關係，0.35≦A/B<1.0 (i)。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之氣體分離膜元件，其中前述密封材料為環氧系樹脂。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之氣體分離膜元件，其中形成前述第一多孔層之前述材料係含有 選自由聚乙烯(PE：Polyethylene)、聚丙烯(PP：Polypropylene)、含氟樹脂、聚苯乙烯(PS：Polystyrene)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET：Polyethylene Terephthalate)、聚醚碸(PES：Polyether Sulfone)、聚苯硫醚(PPS：Polyphenylene Sulfide)、聚碸(PSF：Polysulfone)、聚醯亞胺(PI：Polyimide)、聚醚醯亞胺(PEI：Polyether Imide)及聚醚醚酮(PEEK：Polyether Ether Ketone)所組成之群組之1種以上的樹脂。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之氣體分離膜元件，其中前述氣體分離膜元件係螺旋型氣體分離膜元件，該螺旋型氣體分離膜元件係更具有：前述原料氣體所流通之供給側流路構件、穿透前述氣體分離膜之前述特定氣體所流通之穿透側流路構件、以及收集在前述穿透側流路構件中流通之前述特定氣體之中心管；前述密封部，為前述密封材料的前述硬化物滲透於至少前述穿透側流路構件及前述第一多孔層之區域。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之氣體分離膜元件，其中前述密封部係至少設置在位於與前述中心管的軸平行之方向上之前述氣體分離膜的兩端之端部，前述密封材料的硬化物之蕭氏硬度(Shore Hardness)為60以上。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之氣體分離 膜元件，其中前述親水性樹脂組成物層係包含：親水性樹脂；以及載體，係可與前述原料氣體中的前述特定氣體進行可逆反應。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之氣體分離膜元件，其中前述特定氣體為酸性氣體。
  9. 一種氣體分離膜模組，其係於外罩內具備如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之氣體分離膜元件中的至少1個。
  10. 一種氣體分離裝置，其係具備至少1個如申請專利範圍第9項所述之氣體分離膜模組。
  11. 一種氣體分離膜元件的製造方法，其係從含有特定氣體之原料氣體中分離出前述特定氣體之氣體分離膜元件的製造方法，該製造方法係包含：製備氣體分離膜之工序，該氣體分離膜係具有：含有多孔膜之第一多孔層、以及使前述原料氣體所含有之前述特定氣體選擇性地穿透之親水性樹脂組成物層，並且於前述第一多孔層上設置有前述親水性樹脂組成物層；以及形成密封部之工序，係藉由使密封材料滲透於至少前述第一多孔層並硬化，來形成用以防止穿透前述氣體分離膜之前述特定氣體與前述原料氣體的混合之密封部；前述密封部的熱膨脹係數A與形成前述第一多孔層之材料的熱膨脹係數B係處於下述式(I)的關係， 0.35≦A/B≦1.0 (I)。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之氣體分離膜元件的製造方法，其中前述熱膨脹係數A與前述熱膨脹係數B係處於下述式(i)的關係，0.35≦A/B<1.0 (i)。
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