WO2013018538A1 - 二酸化炭素分離部材、その製造方法及び二酸化炭素分離モジュール - Google Patents

二酸化炭素分離部材、その製造方法及び二酸化炭素分離モジュール Download PDF

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吉宏 油屋
山▲崎▼　一樹
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富士フイルム株式会社
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    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present invention relates to a carbon dioxide separation member, a manufacturing method thereof, and a carbon dioxide separation module including the carbon dioxide separation member.
  • this method requires a large facility installation area, and it is necessary to repeat the pressure increase / decrease and the temperature decrease / temperature increase at the time of adsorption / dissipation.
  • the capacity of the system is determined at the time of design, and it is not easy to scale the capacity of the system once made.
  • the membrane separation method naturally performs separation by the partial pressure of carbon dioxide in two regions partitioned by the separation membrane, and has the advantages of low energy consumption and a compact installation area.
  • the capacity of the system can be increased or decreased by increasing or decreasing the filter unit, a highly scalable system is possible, and has attracted attention in recent years.
  • Carbon dioxide separation membranes can be broadly divided into so-called facilitated transport membranes that contain carbon dioxide carriers in the membrane and transport carbon dioxide to the opposite side of the membrane, and the dissolution of carbon dioxide and substances to be separated into the membrane.
  • so-called dissolution diffusion membranes that perform separation utilizing the difference in diffusivity and diffusivity in the membrane. Since the dissolution and diffusion membrane performs separation based on the solubility and diffusion rate of carbon dioxide and the substance to be separated into the membrane, if the material and physical properties of the membrane are determined, the degree of separation is uniquely determined. Since the permeation speed is increased, it is generally produced as a thin film having a thickness of 1 ⁇ m or less by using a layer separation method, an interfacial polymerization method or the like.
  • the facilitated transport membrane increases the solubility of carbon dioxide by adding carbon dioxide carrier into the membrane and transports it in a high concentration environment. Has a high degree of separation and a high permeation rate of carbon dioxide. Further, since the concentration of carbon dioxide in the membrane is high, it is rare that the diffusion of carbon dioxide in the membrane becomes rate limiting. Rather, it is a thick membrane of 1 ⁇ m or more from the viewpoint of increasing the degree of separation from the substance to be separated. Is more preferable.
  • an uncrosslinked vinyl alcohol-acrylate copolymer aqueous solution is applied in a film form onto a carbon dioxide permeable support, and then heated and crosslinked to make water insoluble. It has been proposed to produce a carbon dioxide separation gel membrane by absorbing an aqueous solution containing a carbon dioxide carrier (a substance having an affinity for carbon dioxide) into this water insolubilized material and gelling.
  • a carbon dioxide carrier a substance having an affinity for carbon dioxide
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-195900 discloses that a hydrophilic porous membrane carries a gel layer obtained by adding an additive composed of cesium carbonate, cesium bicarbonate or cesium hydroxide to a polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymer gel membrane.
  • the CO 2 facilitated transport film is formed, and a raw material gas containing at least carbon dioxide and water vapor in a predetermined main component gas is supplied to the raw material side surface of the CO 2 facilitated transport film at a supply temperature of 100 ° C. or more, and CO 2 A carbon dioxide separator that takes out carbon dioxide that has permeated through the facilitated transport membrane from the permeation side surface has been proposed.
  • the carbon dioxide separation membrane as shown in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 7-102310 or JP-A-2009-195900 is premised on the use of a polymer compound having a plurality of types of crosslinkable groups in the side chain. Therefore, when forming a cross-linked structure during gel film preparation, cross-linking reactivity of different cross-linkable groups is different, so that cross-linking control is difficult, and furthermore, layer separation control is very difficult, which is a practical problem. There was a certain level.
  • the polymer compound is particularly aimed at improving the uniformity and durability of the gel film containing moisture.
  • a polymer compound layer in which a crosslinked structure in the layer is formed from a single crosslinkable group and the physical properties of the gel film are maintained at a high quality.
  • the object of the present invention made in consideration of the above problems is to provide a carbon dioxide separation member having a carbon dioxide separation membrane having excellent carbon dioxide gas separation characteristics and uniformity within the carbon dioxide separation membrane, and having a long lifetime.
  • An object of the present invention is to provide a carbon dioxide separation module having the carbon dioxide separation member and excellent in carbon dioxide gas separation characteristics and durability.
  • a further object of the present invention is to provide a method for producing a carbon dioxide separation member that is excellent in carbon dioxide separation characteristics, in-layer uniformity and durability.
  • the present inventor has found that there is a correlation between the molecular weight of a polymer compound having a single crosslinkable group and the hydrogen gas separation performance.
  • the polymer compound layer (gel membrane) that is formed of a polymer compound that has only a crosslinked structure with excellent hydrolysis resistance can satisfy both hydrogen gas separation performance and durability.
  • the headline and the present invention were completed.
  • Embodiments of the present invention include the following. ⁇ 1> A hydrophobic porous film having heat resistance of 100 ° C.
  • group (B) comprising at least one carbon dioxide carrier selected from the group consisting of oxides and moisture, and formed by a single crosslinkable group selected from the following group (A):
  • the group (A) consists of —OH, —NH 2 , —Cl, —CN, —COOH and an epoxy group
  • Group (B) includes ether bond, acetal bond, —NH—CH 2 —C (OH) —, —O—M—O—, —NH—M—O—, urethane bond, —CH 2 —CH (OH )-And an amide bond
  • M represents Ti or Zr.
  • the polymer compound used for forming the polymer compound layer is a polymer compound having a weight average molecular weight of 130,000 or more and 600000 or less having —OH that is a single crosslinkable group.
  • the polymer compound used for forming the polymer compound layer is a polymer compound having a weight average molecular weight of 10,000 to 600,000 having —NH 2 which is a single crosslinkable group. Carbon dioxide separation member.
  • the cross-linked structure is a cross-linked structure including an ether bond formed by reacting a single cross-linkable group of the polymer compound with a cross-linking agent selected from bifunctional or higher functional epoxy compounds.
  • the carbon dioxide separation member according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>.
  • ⁇ 6> The crosslinked structure according to ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the crosslinked structure is a crosslinked structure formed by reacting 0.01 mol to 80 mol of a crosslinking agent with respect to 100 mol of a single crosslinkable group of the polymer compound.
  • the carbon dioxide separation member as described in any one.
  • the alkali metal carbonate, alkali metal bicarbonate, and alkali metal hydrate each have an alkali metal element selected from the group consisting of cesium, rubidium, potassium, and sodium ⁇ 1> to ⁇ 6>
  • the carbon dioxide separation member as described in any one of these.
  • ⁇ 8> The carbon dioxide separation member according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the polymer compound layer further contains a surfactant.
  • ⁇ 9> The carbon dioxide separation member according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein the polymer compound layer further contains a filler.
  • ⁇ 10> The method for producing a carbon dioxide separation member according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, wherein the polymer compound layer further contains a film-forming suitability imparting agent.
  • the hydrophobic porous film is made of ceramics, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride, polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSF), polyimide (PI), polypropylene.
  • the group (A) consists of —OH, —NH 2 , —Cl, —CN, —COOH and an epoxy group
  • Group (B) includes ether bond, acetal bond, —NH—CH 2 —C (OH) —, —O—M—O—, —NH—M—O—, urethane bond, —CH 2 —CH (OH )-And an amide bond
  • M represents Ti or Zr.
  • crosslinkable group in the present invention refers to a functional group that can form a crosslinked structure by bonding the crosslinkable group directly or via an appropriate crosslinking agent. “Having a single crosslinkable group” means having only one type of crosslinkable group in the molecule, that is, having only one type of crosslinkable group present in the molecule. “Formed by a crosslinkable group” means formed by only one type of crosslinkable group.
  • the water-soluble polymer compound used for forming the polymer compound layer (gel film) in the present invention has a “single crosslinkable group”, that is, only one type of crosslinkable group exists in the molecule.
  • the operation of the present invention is not clear, but can be considered as follows. That is, in the carbon dioxide separation member of the present invention, the polymer compound layer in the form of a gel containing moisture, which is a carbon dioxide separation membrane, is a hydrolysis-resistant crosslink formed by a single crosslinkable group. Since it has only a structure, it has excellent high-humidity and high-temperature durability of the gel membrane, eliminates concerns about layer separation and crosslinking control in the polymer compound layer, and carbon dioxide separation characteristics caused by non-uniformity of the polymer compound layer It is considered that a carbon dioxide separation member that suppresses the local decrease of carbon dioxide and elution of the carbon dioxide carrier into the porous membrane, has no variation in carbon dioxide separation characteristics, and has excellent durability is provided.
  • a carbon dioxide separation member, a carbon dioxide separation module, and a carbon dioxide separation member having a carbon dioxide separation membrane having excellent carbon dioxide gas separation characteristics and uniformity within the carbon dioxide separation membrane and having a long lifetime A manufacturing method is provided.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram including one part notch which shows one Embodiment of the carbon dioxide separation module of this invention. It is a perspective view showing the cross section of the carbon dioxide separation module shown in FIG.
  • the carbon dioxide separation member of the present invention includes a hydrophobic porous membrane having a heat resistance of 100 ° C. or higher, which will be described in detail below (hereinafter sometimes referred to as a hydrophobic support), and a high carbon dioxide separation characteristic.
  • a molecular compound layer hereinafter sometimes referred to as a carbon dioxide separation membrane).
  • the carbon dioxide separation membrane in the present invention includes at least one carbon dioxide carrier selected from the group consisting of alkali metal carbonates, alkali metal bicarbonates, and alkali metal hydroxides, and water, and the following (A And a polymer compound layer having a cross-linked structure containing a hydrolysis-resistant bond selected from the following group (B), formed by a single crosslinkable group selected from the group: 100 ° C. to 250 ° C. It has a function of selectively permeating carbon dioxide gas from a mixture of carbon dioxide gas and hydrogen gas under temperature conditions.
  • A a polymer compound layer having a cross-linked structure containing a hydrolysis-resistant bond selected from the following group (B), formed by a single crosslinkable group selected from the group: 100 ° C. to 250 ° C. It has a function of selectively permeating carbon dioxide gas from a mixture of carbon dioxide gas and hydrogen gas under temperature conditions.
  • (A) group —OH, —NH 2 , —Cl, —CN, —COOH, epoxy group
  • the polymer compound layer (carbon dioxide separation membrane) according to the present invention is a gel membrane obtained by using a water-soluble polymer compound as a raw material and forming a crosslinked structure derived from a crosslinkable group of the polymer compound. And contains a carbon dioxide carrier and water.
  • the polymer compound layer is formed of a polymer compound having only a single crosslinkable group, that is, a polymer compound having only one kind of crosslinkable group in the molecule. It has a hydrolysis-resistant cross-linking structure having the bond shown in the above.
  • the water-soluble polymer compound contained in the polymer compound layer is a polymer compound having an affinity for water and having only one kind of crosslinkable group in the molecule.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer compound is appropriately selected within a range where a stable gel film can be formed. For example, when it has —OH as a crosslinkable group, the weight average molecular weight is 130,000 or more. Those are preferred.
  • the weight average molecular weight is more preferably 16,000 or more, and more preferably 180,000 or more. Although there is no restriction
  • —NH 2 when having —NH 2 as a crosslinkable group, those having a weight average molecular weight of 10,000 or more are preferable.
  • the weight average molecular weight is more preferably 15,000 or more, and more preferably 20,000 or more.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer compound is a value measured according to JIS K 6726.
  • the molecular weight nominally used by a catalog, a specification, etc. is used.
  • crosslinkable group those capable of forming a hydrolysis-resistant cross-linked structure are selected, and a hydroxy group (—OH), an amino group (—NH 2 ), a carboxy group (—COOH), an epoxy group, a chlorine atom ( -Cl), cyano group (-CN) and the like.
  • an amino group and a hydroxy group are preferable, and a hydroxy group is most preferable from the viewpoint of affinity with a carbon dioxide carrier and a carrier carrying effect.
  • an epoxy group the structure shown below is mentioned, for example, and you may have a substituent further.
  • water-soluble polymer compound having a single crosslinkable group examples include polyallylamine, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylamide, polyethyleneimine, polyvinylamine, polyornithine, polylysine and the like. Most preferred is polyvinyl alcohol.
  • the polyvinyl alcohol has a hydroxyl group that is a crosslinkable group and an acetyl group that is a noncrosslinkable group in the molecule, and the hydroxyl group / acetyl group ratio is preferably 95/5 or more in terms of a molar ratio. It is more preferably 98/2 or more, and most preferably 99/1 or more.
  • Polyvinyl alcohol is also available as a commercial product, and examples thereof include poval (manufactured by Kuraray), polyvinyl alcohol (manufactured by Aldrich), and J-poval (manufactured by Nippon Vinegar Poval). Although there are various molecular weight grades, it is preferable to select those having a weight average molecular weight of 130,000 to 300,000 as described above.
  • Polyvinyl alcohol has a saponification rate of 98% or more, a complete saponification type of 85% or more, a partial saponification type of 85% or more, and a low saponification type of 85% or less, preferably in consideration of the physical properties of the gel film to be formed. The saponification type or the complete saponification type, more preferably the complete saponification type.
  • any polyallylamine or polyethyleneimine can be used without particular limitation as long as it has only an amino group as a crosslinkable group in the molecule.
  • the molecular weight is preferably 10,000 to 6,000,000.
  • Polyallylamine is also available as a commercial product, and examples thereof include polyallylamine manufactured by Nittobo, and such a commercial product can also be preferably used in the present invention.
  • Polyethyleneimine is also available as a commercial product, for example, polyethyleneimine (Epomin, Nippon Shokubai Co., Ltd.).
  • the crosslinked structure formed by the water-soluble polymer compound having a single crosslinkable group can be formed by a conventionally known method such as thermal crosslinking, ultraviolet crosslinking, electron beam crosslinking, radiation crosslinking, or photocrosslinking. Photocrosslinking or thermal crosslinking is preferred, and thermal crosslinking is most preferred.
  • a composition containing a water-soluble polymer compound and a crosslinking agent for the formation of the polymer compound layer in the present invention, it is preferable to use a composition containing a water-soluble polymer compound and a crosslinking agent.
  • the coating composition for forming a polymer compound layer used for forming the polymer compound layer may be simply referred to as “coating solution composition” or “composition”.
  • the gel film described in the prior art described above uses a polyvinyl alcohol-polyacrylate copolymer, and the polyvinyl alcohol-polyacrylate copolymer has two or more types of crosslinkable groups in the molecule. Have. Therefore, when a crosslinked structure is formed in this copolymer, there is a problem that a crosslinking reaction does not proceed as intended because a competitive reaction occurs between a hydroxyl group and a carboxyl group.
  • a crosslinkable group selected from the group (A), such as —OH (hydroxy group), can be selected for the selection of the crosslinker It is advantageous to select a cross-linking agent that is highly reactive with the molecule, which facilitates molecular design and is advantageous.
  • the cross-linking agent one containing a cross-linking agent having two or more functional groups capable of reacting with the water-soluble polymer having a single cross-linkable group and thermally cross-linking or photo-crosslinking is preferably selected.
  • the formed crosslinked structure is a crosslinked structure including a hydrolysis-resistant bond selected from the group (B).
  • the crosslinking agents that can be used in the present invention include epoxy crosslinking agents, polyvalent glycidyl ethers, polyhydric alcohols, polyvalent isocyanates, polyvalent aziridines, haloepoxy compounds, polyvalent aldehydes, polyvalent amines, organic A metal type crosslinking agent etc. are mentioned.
  • Preferred are polyvalent aldehydes, organometallic crosslinking agents, and epoxy crosslinking agents, more preferred are organometallic crosslinking agents and epoxy crosslinking agents, and most preferred are epoxy crosslinking agents.
  • an epoxy crosslinking agent used in this invention is a compound which has 2 or more of epoxy groups, and the compound which has 4 or more is also preferable.
  • Epoxy crosslinking agents are also available as commercial products. For example, Kyoeisha Chemical Co., Ltd., Epolite 100MF (trimethylolpropane triglycidyl ether), Nagase ChemteX Corporation EX-411, EX-313, EX-614B, EX -810, EX-811, EX-821, EX-830, Epiol E400 manufactured by NOF Corporation, and the like.
  • the oxetane compound which has cyclic ether which is a compound similar to an epoxy crosslinking agent is also used preferably.
  • the oxetane compound is preferably a polyvalent glycidyl ether having two or more functional groups.
  • Examples of commercially available products include EX-411, EX-313, EX-614B, EX-810, EX-811, EX manufactured by Nagase ChemteX Corporation. -821, EX-830 and the like.
  • polyvalent glycidyl ether examples include ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, Examples include propylene glycol glycidyl ether and polypropylene glycol diglycidyl ether.
  • polyhydric alcohol examples include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, polyglycerin, propylene glycol, diethanolamine, triethanolamine, polyoxypropyl, oxyethylene oxypropylene block copolymer Examples thereof include coalescence, pentaerythritol, and sobitol.
  • Examples of the polyvalent isocyanate include 2,4-toluylene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate.
  • Examples of the polyvalent aziridine include 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris [3- (1-acylidinyl) propionate], 1,6-hexamethylenediethyleneurea, diphenylmethane-bis-4,4′- N, N′-diethylene urea and the like can be mentioned.
  • Examples of the haloepoxy compound include epichlorohydrin and ⁇ -methylchlorohydrin.
  • Examples of the polyvalent aldehyde include glutaraldehyde and glyoxal.
  • Examples of the polyvalent amine include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, and polyethyleneimine.
  • Examples of the organometallic crosslinking agent include an organic titanium crosslinking agent and an organic zirconia crosslinking agent.
  • a crosslinked structure having good reactivity with this polymer compound and excellent hydrolysis resistance can be formed.
  • an epoxy compound and glutaraldehyde are especially preferable among the said crosslinking agents.
  • polyallylamine having a weight average molecular weight of 10,000 or more an epoxy compound can be formed because a cross-linked structure having good reactivity with this polymer compound and excellent hydrolysis resistance can be formed.
  • Glutaraldehyde, and organometallic crosslinkers are particularly preferred.
  • an epoxy compound is particularly preferable as the crosslinking agent.
  • the crosslinking agent content is 0.001 part by mass to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the crosslinkable group possessed by the polymer compound.
  • the amount is preferably 0.01 parts by weight to 60 parts by weight, and most preferably 0.1 parts by weight to 50 parts by weight.
  • the crosslinked structure is a crosslinked structure formed by reacting 0.01 mol to 80 mol of the crosslinking agent with respect to 100 mol of the crosslinkable group of the polymer compound. Is preferred.
  • the carbon dioxide carrier is various water-soluble inorganic substances having affinity with carbon dioxide and showing basicity.
  • the alkali metal carbonate, alkali metal bicarbonate, and alkali metal are used. Selected from hydroxides.
  • the alkali metal an alkali metal element selected from cesium, rubidium, potassium, and sodium is preferably used.
  • Examples of the alkali metal carbonate include lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, and cesium carbonate.
  • Examples of the alkali metal bicarbonate include lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, rubidium hydrogen carbonate, and cesium hydrogen carbonate.
  • Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, and cesium hydroxide. Among these, from the viewpoint of good affinity with carbon dioxide, a compound containing potassium, rubidium, and cesium as alkali metal elements is preferable.
  • the content of the carbon dioxide carrier in the polymer compound layer is preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.2 to 4 parts by mass with respect to 1 part by mass of the water-soluble polymer compound. It is more preferably part by mass, and particularly preferably 0.3 to 3 parts by mass. When the content is in the above range, sufficient carbon dioxide carrier ability is obtained, and salting out of carbon dioxide carrier, which is a concern when the carrier is excessively contained in the gel film, is suppressed.
  • various additives may be used in combination in the composition used for forming the polymer compound layer.
  • a reaction promoting additive it is preferable to use a nitrogen-containing compound or sulfur oxide which is a reaction promoting additive for the purpose of promoting the reaction between carbon dioxide and a carbon dioxide carrier.
  • nitrogen-containing compound examples include amino acids such as glycine, alanine, serine, proline, histidine, taurine, and diaminopropionic acid, hetero compounds such as pyridine, histidine, piperazine, imidazole, and triazine, monoethanolamine, diethanolamine, Alkanolamines such as triethanolamine, monopropanolamine, dipropanolamine, tripropanolamine, cyclic polyetheramines such as cryptand [2.1] and cryptand [2.2], cryptand [2.2.1] ], Bicyclic polyetheramines such as cryptand [2.2.2], porphyrin, phthalocyanine, ethylenediaminetetraacetic acid and the like can be used.
  • amino acids such as cystine and cysteine, polythiophene, dodecylthiol and the like can be used.
  • the coating liquid composition may contain an antioxidant as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the addition of an antioxidant has the advantage of further improving high humidity and high temperature durability.
  • suitable antioxidants include, for example, dibutylhydroxytoluene (BHT), Irganox 1010, Irganox 1035FF, Irganox 565, and the like.
  • the coating liquid composition may contain a filler.
  • the filler may be either organic or inorganic as long as it has an affinity for the water-soluble polymer compound and the carbon dioxide carrier and does not impair the gel membrane shape maintainability in a high-pressure environment. May be.
  • Organic fillers include starch, pulp, cellulose, melanin resin, polymethyl methacrylate resin, polystyrene resin, polypropylene resin, high styrene resin, coumarone indene resin, phenol formaldehyde resin, modified melanin resin, lignin, rubber
  • biodegradable resins such as polylactic acid may be used.
  • Inorganic fillers include talc, silicon dioxide, diatomaceous earth, kaolin, mica, asbestos, gypsum, graphite, glass balloon, glass beads, glass fiber, calcium sulfate, barium sulfate, ammonium sulfate, calcium sulfite, calcium carbonate, whisker-like calcium carbonate , Magnesium carbonate, dosonite, dolomite, potassium titanate, carbon black, glass fiber, alumina fiber, boron fiber, processed mineral fiber, carbon fiber, carbon hollow sphere, bentonite, montmorillonite, copper powder, sodium sulfate, potassium sulfate, zinc sulfate , Copper sulfate, iron sulfate, magnesium sulfate, aluminum sulfate, potassium aluminum sulfate, ammonium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, aluminum nitrate, ammonium chloride, sodium chloride , Potassium chloride,
  • one type of filler may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • two or more types of organic fillers may be combined, or two or more types of inorganic fillers may be combined, or a mixture of organic and inorganic fillers may be used.
  • the particle diameter of the filler is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m, preferably 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m, more preferably 0.3 ⁇ m to 2 ⁇ m from the viewpoint that defects are hardly formed.
  • the particle size of the filler is measured by a light scattering method.
  • the content of the filler used in the composition is preferably 0.001% by mass to 70% by mass with respect to the water-soluble polymer compound.
  • a dispersion prepared by dispersing the filler in an aqueous solution may be mixed with the water-soluble polymer compound and used, or the filler may be directly dispersed in the water-soluble polymer compound.
  • a filler selected from the group consisting of metal fillers such as titanium fillers and zirconia fillers, inorganic fillers such as barium sulfate, and carbon black may be mixed in the water-soluble polymer. More preferable examples of the filler include barium sulfate and a carbon diameter filler. Still more preferably, a carbon-based filler may be dispersed in the water-soluble polymer compound.
  • the coating liquid composition may contain a surfactant.
  • a surfactant By containing the surfactant, when forming the polymer compound layer, the surfactant is unevenly distributed at the interface between the porous membrane as the support and the polymer compound layer, and the hydrophobic part of the surfactant is porous. By adsorbing to the membrane surface, a thin layer is formed at the interface with the porous membrane of the polymer compound layer, and the permeation of carbon dioxide carriers is prevented. This stabilizes the performance as a carbon dioxide separation membrane. Further, in the coating step of the coating liquid composition, the exudation of the carrier dioxide can be suppressed and the wettability with the hydrophobic porous film can be improved. Stability can be imparted.
  • the surfactant used in the present invention may be any surfactant as long as the hydrophobic portion of the surfactant forms a thin layer in the plane so as not to impair the effect of preventing the permeation of carbon dioxide carrier.
  • the physical properties of the surfactant may be any of anionic, cationic, nonionic and amphoteric, but compounds having an alkyl chain having 2 to 50 carbon atoms [preferably a long chain (12 to 50 carbon atoms) Compounds having an alkyl chain], compounds having a polyoxypropylene chain, compounds having a fluorine-based substituent, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
  • surfactants examples include polyoxyethylene polyoxypropylene glycols, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene alkyl ethers, and fluorosurfactants.
  • a fluorosurfactant is particularly preferable in terms of suppressing the exudation of the carbon dioxide carrier to the support, and the commercially available fluorosurfactant used in the present invention is Zonyl FSN100. (Nonionic fluorinated surfactant: manufactured by Sigma Aldrich), Surflon S-242 (Nonionic fluorinated surfactant: manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.), and the like.
  • the content is preferably 0.01 to 10% by mass in terms of solid content with respect to the entire formed polymer compound layer, and preferably 0.02 to It is more preferably 9% by mass, and further preferably 0.03 to 8% by mass.
  • the content of the surfactant is within the above range, the exudation of the carbon dioxide carrier to the support is sufficiently suppressed, and the production suitability such as foaming of the coating liquid, which is a concern due to the addition of the surfactant, is reduced. There is nothing.
  • the support supports the carbon dioxide separation membrane, has carbon dioxide permeability, and forms the carbon dioxide separation membrane (polymer compound layer) which is a gel membrane by applying the composition.
  • the support is not particularly limited as long as it can maintain the shape of the porous film in a temperature range of 100 ° C. to 250 ° C. That is, the heat resistance of 100 ° C. or higher means that the shape before storage is maintained even after the porous membrane is stored at a temperature of 100 ° C. or higher for 2 hours, and curling that can be visually confirmed by heat shrinkage or heat melting occurs. Means no.
  • “hydrophobic” means that the contact angle of water at 25 ° C. is 90 ° or more.
  • the material of the porous membrane includes paper, fine paper, coated paper, cast coated paper, synthetic paper, cellulose, polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polysulfone, aramid, polycarbonate and other inorganic materials, metals, glass, ceramics and other inorganic materials.
  • the resin materials include polyethylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSF), polypropylene (PP), polyimide, polyetherimide, poly Suitable examples include ether ether ketone and polyvinylidene fluoride.
  • preferable materials from the viewpoint of heat resistance include inorganic materials such as ceramic, glass, and metal, and organic resin materials having heat resistance of 100 ° C. or higher.
  • High molecular weight polyester, polyolefin, heat resistant polyamide, polyimide Polysulfone, aramid, polycarbonate, metal, glass, ceramics and the like can be suitably used. More specifically, at least one selected from the group consisting of ceramics, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyimide, polypropylene, polyetherimide, and polyetheretherketone. It is preferable that these materials are included.
  • a membrane filter film made of a material such as polyphenyl sulfide, polysulfone, or cellulose; a stretched porous film made of a material such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or high molecular weight polyethylene; and accumulation of heat-resistant polyimide nanofibers
  • a stretched film of polytetrafluoroethylene is preferred from the viewpoints of heat resistance, porosity, small diffusion inhibition of carbon dioxide, good strength, suitability for production, and the like.
  • porous membranes may be used alone as a support, but if they have a hydrophobic porous membrane on the surface, that is, the surface in contact with the polymer compound layer, they are integrated with the reinforcing support.
  • a composite membrane can also be suitably used.
  • the thickness of the support is preferably 30 to 500 ⁇ m, more preferably 50 to 300 ⁇ m, and even more preferably 50 to 200 ⁇ m.
  • the porous membrane has a water-soluble polymer compound having a single crosslinkable group, carbon dioxide carrier, water, and Preferably, the method includes a step of applying a polymer compound layer forming composition containing a crosslinking agent.
  • the carbon dioxide separation membrane of the present invention and the production method thereof will be described in detail.
  • the water-soluble polymer compound contained in the composition for forming a polymer compound layer described above functions as a binder that supports a carbon dioxide carrier, takes the form of a gel film that stably retains moisture, Demonstrate carbon dioxide separation by carbon carrier.
  • the water-soluble polymer compound is preferably one that can dissolve in water to form a coating solution and has a high carbon dioxide carrier retention ability.
  • Each component contained in the composition is mixed and stirred, for example, for about 10 minutes to 10,000 minutes while heating at 70 ° C. to 95 ° C. to prepare a coating solution composition, which is then mixed with the hydrophobic porous membrane.
  • a coating film is provided by coating on the top.
  • the temperature of the composition in the coating process may be determined so as not to cause gelation or salting out depending on the composition or concentration. However, if the temperature is too high, the composition concentration changes due to evaporation of a large amount of solvent from the composition. Or gelation may progress locally, or evaporation marks may remain on the coating film, so that the temperature is at least room temperature (25 ° C) and at least 5 ° C lower than the boiling point of the solvent used. More preferably, the temperature range is more than room temperature and 15 ° C. or more lower than the boiling point of the solvent used, more preferably room temperature or more and the temperature range lower than the boiling point of the solvent used is 20 ° C. or more. Most preferred. More specifically, a preferable temperature range when water (boiling point: 100 ° C.) is used as the solvent is about 25 ° C. to 95 ° C.
  • a conventionally known method can be employed.
  • examples include curtain flow coaters, extrusion die coaters, air doctor coaters, blade coaters, rod coaters, knife coaters, squeeze coaters, reverse roll coaters, bar coaters, and the like.
  • an extrusion die coater is preferable from the viewpoint of film thickness uniformity, coating amount, and the like.
  • the polymer compound layer according to the present invention which is a stable gel film, is formed by heating or irradiating light depending on the type of the crosslinking agent to form a crosslinked structure in the polymer compound layer. Is done.
  • the film thickness of the polymer compound layer is appropriately selected depending on the required separation performance, but is generally preferably 0.1 ⁇ m to 600 ⁇ m, more preferably 0.5 ⁇ m to 500 ⁇ m, and particularly preferably 1 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • the polymer compound layer is formed on the surface of the hydrophobic porous membrane having heat resistance of 100 ° C. or higher.
  • the polymer compound layer may exist as a layer having a uniform thickness on the surface of the porous film, or during the application of the coating liquid composition, or in the course of the heating or light irradiation process for forming a crosslinked structure, A part of the coating solution may be gelled in a state of entering the pores of the porous film, and may exist not only on the surface but also in the pores of the porous film.
  • the carbon dioxide separation member of the present invention has a carrier diffusion suppression layer for suppressing the diffusion of carbon dioxide carriers between the porous film as a support and the polymer compound layer. Also good. It is required to suppress the penetration of carrier ions of the carbon dioxide carrier under a high humidity and high temperature environment. That is, since carrier ions permeate and diffuse and are not retained in the polymer compound layer and are washed away, the carbon dioxide separation characteristics deteriorate over time. It is important for improvement.
  • Various materials are conceivable for suppressing carrier diffusion, and the following two methods are conceivable for suppressing the penetration of carrier ions. 1. A method of using a reverse osmosis membrane for suppressing carrier ion diffusion. 2. A method of holding carrier ions by Coulomb force.
  • the reverse osmosis membrane is superposed on a porous support by rolling or the like, and a gel membrane is produced thereon.
  • the method using a reverse osmosis membrane is effective, it is very expensive and has a problem that a complicated process such as membrane bonding is required.
  • a polymer compound layer having a function of holding carrier ions can be easily formed on a porous support by, for example, a coating method.
  • materials having a function of retaining carrier ions by Coulomb force include, for example, siloxane, silicone rubber, polybutadiene, ethyl cellulose, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polysulfone, polyetherimide, polyethersulfone, polyacrylic acid, and polyvinyl alcohol. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the carrier diffusion suppressing layer is formed by preparing a coating liquid containing a material capable of holding the carrier ions, applying the coating liquid to the porous film (support), and drying.
  • the film thickness (coating amount) of the carrier diffusion suppressing layer is appropriately selected according to the purpose, but is preferably in the range of 0.01 ⁇ m to 100 ⁇ m, for example.
  • reaction 1 HCO 3 ⁇ + H + ⁇ H 2 O + CO 2
  • the polymer compound layer is formed in the same manner as described above on the porous film on which the carrier diffusion suppressing layer has been previously formed as described above. May be formed.
  • Film forming suitability imparting agent To the composition according to the present invention, a setting agent, a viscosity adjusting agent, a thixotropic property adjusting agent and the like may be added in order to impart film forming stability during coating.
  • a polysaccharide is preferred as the set agent.
  • Agar is the most preferable from the viewpoint of film forming property, availability, cost, and film strength, and commercially available products include Ina Agar UP-37, UM-11S, SY-8, ZY-4, ZY-6 (and above, Ina Agarose H), Agarose H, Agarose S (Nippon Gene Co., Ltd.) and the like.
  • a water-soluble thickener is preferable, and an artificial synthetic system is most preferable.
  • the water-soluble artificial synthetic thickener include vinyl compounds, vinylidene compounds, polyvinyl alcohol compounds, polyether compounds, and the like.
  • the thixotropic modifier is preferably water-soluble, more preferably a water-soluble natural synthetic thickener, including synthetic mica and carboxyvinyl polymer.
  • These film forming suitability imparting agents may be used alone or in combination. Among these film-forming suitability imparting agents, those that increase the gelling ability by mixing are known, and can be mixed and used for adjusting the gelation speed, gelation ability, and gelation temperature.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a carbon dioxide separation module 10 according to an embodiment of the present invention, in which a notch is provided, and FIG.
  • the spiral-type carbon dioxide separation membrane module 10 has, as its basic structure, a laminate comprising a carbon dioxide separation member 14 and a flow path member 16 provided adjacent thereto around a perforated hollow central tube 12. It is configured by winding one or more.
  • the periphery of the carbon dioxide separation region formed by the carbon dioxide separation member 14 and the flow path material 16 is covered with a coating layer 18 formed of a material capable of blocking a fluid such as a gas passing through the module.
  • the carbon dioxide separation member 14 is the carbon dioxide separation member 14 of the present invention which is a laminate of a polymer compound layer and a porous membrane.
  • the channel material 16 used in the carbon dioxide separation module 10 has a function of increasing the membrane permeation rate of carbon dioxide in the supply fluid by promoting the turbulent flow of the supplied fluid (updating the surface of the membrane surface), and the supply It is preferable to have a function of reducing the pressure loss on the side as much as possible.
  • a net-like channel material 16 is preferably used since it has a function as a spacer and preferably generates a turbulent flow in the fluid. Since the flow path of the fluid changes depending on the shape of the net, the shape of the unit cell of the net is selected from shapes such as a rhombus and a parallelogram according to the purpose.
  • the material of the flow path member 16 is not limited in any way, but a heat-resistant material is preferable since the carbon dioxide separation member 14 of the present invention can be used under a temperature condition of 100 ° C. or higher.
  • the materials mentioned as the material for the porous membrane are also preferably used as the material for the flow path material 16.
  • the carbon dioxide separation module 10 is a laminate of a polymer compound layer and a porous membrane around the perforated hollow central tube 12 for recovering the separated carbon dioxide.
  • a region for separating carbon dioxide formed by wrapping the (carbon dioxide separating member) 14 and the net-like channel material 16 is provided, and the periphery thereof is covered with a fluid-impermeable coating layer 18.
  • the gas containing carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide separation member end 20.
  • Carbon dioxide is accumulated in the hollow central tube 12 and collected from the opening 22 connected to the hollow central tube 12.
  • the remaining gas from which carbon dioxide has been separated that has passed through the voids of the porous membrane and the channel material 16 in the carbon dioxide separation member 14 is, in the carbon dioxide separation module 10, an opening 22 for carbon dioxide recovery. Is discharged from the end portion 24 of the carbon dioxide separation member.
  • a carrier gas selected from an inert gas or the like may be supplied to the hollow central tube 12 for carbon dioxide recovery.
  • Example 1 Provide of carbon dioxide separation member (1)> 50 g of PVA 5 mass% aqueous solution (manufactured by Aldrich) having a molecular weight of 180,000 and a saponification rate of 99%, 0.7 g of epoxy crosslinker EX-810, manufactured by NOF Corporation, 33.86 g of pure water and 0.5 g of agar are mixed. The mixture was stirred at 95 ° C. for 60 minutes. Thereafter, 15 g of a 40% by mass aqueous cesium carbonate solution was added dropwise to the mixture to prepare a coating composition for forming a polymer compound layer.
  • s-PTFE manufactured by Nakao Filter Co., Ltd., 200 ⁇ m thickness
  • the coating composition obtained on this support is coated and then dried, so that A carbon dioxide separation member (1) provided with a polymer compound having a crosslinked structure was produced.
  • PVA has —OH, which is a single crosslinkable group, and the crosslinked structure formed by the above reaction has an ether bond in group (B).
  • the crosslinked structure formed by the above reaction can be confirmed by measuring the gel film in the carbon dioxide separation member (1) by infrared spectroscopy or NMR.
  • Example 2 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (2)> Example 1 was used except that 0.7 g of an organic titanium crosslinking agent (TC-315, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) was used instead of 0.7 g of the epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation). Thus, a carbon dioxide separation member (2) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has a —O—Ti—O— bond in the group (B).
  • Example 3 Provide of carbon dioxide separation member (3)>
  • Example 1 was used except that 0.7 g of an organic zirconia crosslinking agent (TC-315, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) was used instead of 0.7 g of the epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation).
  • TC-315 organic zirconia crosslinking agent
  • EX-810 epoxy crosslinking agent
  • Example 4 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (4)> In the same manner as in Example 1, except that 0.7 g of glutaraldehyde (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation), a carbon dioxide separation member ( 4) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has an acetal bond in group (B).
  • Example 5 Provide of carbon dioxide separation member (5)> Instead of using 50 g of PVA 5 mass% aqueous solution (manufactured by Aldrich) having a molecular weight of 180,000 and 99% saponification rate, except that 50 g of PVA 5 mass% aqueous solution (manufactured by Aldrich) having a molecular weight of 166,000 and 99% saponification rate was used, In the same manner as in Example 1, a carbon dioxide separation member (4) was produced. The crosslinked structure formed by the above reaction has an ether bond in the group (B).
  • Example 6 Provide of carbon dioxide separation member (6)> Example except that 50 g of PVA 5% by mass aqueous solution (manufactured by Aldrich) having a molecular weight of 180,000 and 99% saponification rate was used instead of 50 g of PVA 5% by mass aqueous solution (manufactured by Aldrich) having a molecular weight of 130,000 and 99% saponification rate.
  • a carbon dioxide separation member (6) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has an ether bond in the group (B).
  • Example 7 Provide of carbon dioxide separation member (7)> Other than using 50 g of a PVA 5 mass% aqueous solution (manufactured by Nihon Acetate / Poval) with a molecular weight of 110,000 and a saponification ratio of 99% in place of 50 g of a PVA 5 mass% aqueous solution (manufactured by Aldrich) having a molecular weight of 180,000 and a saponification rate of 99%.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has an ether bond in the group (B).
  • Example 8 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (8)> In the same manner as in Example 7, except that 0.7 g of glutaraldehyde (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation), a carbon dioxide separation member ( 8) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has an acetal bond in group (B).
  • Example 9 Provide of carbon dioxide separation member (9)> Except that 0.7 g of an organic titanium crosslinking agent (TC-315, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) was used instead of 0.7 g of the epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation), the same as in Example 7 Thus, a carbon dioxide separation member (9) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has a —O—Ti—O— bond in the group (B).
  • Example 10 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (10)> Example 1 except that 50 g of a 5 wt% polyallylamine aqueous solution (manufactured by Sigma-Aldrich) having a molecular weight of 30,000 was used instead of 50 g of a 5 wt% PVA aqueous solution (manufactured by Aldrich) having a molecular weight of 180,000 and a saponification rate of 99%. Similarly, a carbon dioxide separation member (10) was produced. Polyallylamine has a single crosslinkable group —NH 2 , and the cross-linked structure formed by the above reaction has a —NH—CH 2 —C (OH) — bond in group (B). It is.
  • Example 11 Provide of carbon dioxide separation member (11)> Except for using 0.7 g of an organic titanium crosslinking agent (TC-315, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co.) instead of 0.7 g of an epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation), the same as in Example 10 Thus, a carbon dioxide separation member (11) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has a —O—Ti—O— bond in the group (B).
  • Example 12 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (12)> Example 1 except that 50 g of a 5 mass% polyethyleneimine aqueous solution (manufactured by Sigma-Aldrich) was used instead of 50 g of a 5 mass% PVA aqueous solution (manufactured by Aldrich) having a molecular weight of 180,000 and a saponification rate of 99%.
  • a carbon dioxide separation member (12) was produced.
  • Polyethyleneimine has an amino group which is a single crosslinkable group, and the crosslinked structure formed by the above reaction has a —NH—CH 2 —C (OH) — bond in group (B). is there.
  • Example 13 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (13)> Except that 0.7 g of an organic titanium crosslinking agent (TC-315, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co.) was used instead of 0.7 g of the epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation), the same as in Example 12 Thus, a carbon dioxide separation member (13) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has a —NH—Ti—O— bond in the group (B).
  • Example 14 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (14)> Example 1 except that 50 g of 5% by weight polyallylamine aqueous solution (manufactured by Sigma-Aldrich) was used instead of 50 g of 5% by weight PVA having a molecular weight of 180,000 and a saponification rate of 99% (manufactured by Aldrich).
  • a carbon dioxide separation member (14) was produced.
  • Polyallylamine has a single crosslinkable group —NH 2
  • the cross-linked structure formed by the above reaction has a —NH—CH 2 —C (OH) — bond in group (B). It is.
  • Example 15 Provide of carbon dioxide separation member (15)> Except for using 0.7 g of an organic titanium crosslinking agent (TC-315, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co.) instead of 0.7 g of an epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation), the same as in Example 14 Thus, a carbon dioxide separation member (15) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has a —NH—Ti—O— bond in the group (B).
  • Example 16 Provide of carbon dioxide separation member (16)> Example 1 except that 50 g of a 5 mass% polyethyleneimine aqueous solution (manufactured by Sigma-Aldrich) was used instead of 50 g of a 5 mass% PVA aqueous solution (manufactured by Aldrich) having a molecular weight of 180,000 and a saponification rate of 99%.
  • a carbon dioxide separation member (16) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has a —NH—CH 2 —C (OH) — bond in group (B).
  • Example 17 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (17)> Example 1 was used except that 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-830, manufactured by NOF CORPORATION) was used instead of 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF CORPORATION). Thus, a carbon dioxide separation member (17) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has an ether bond in the group (B).
  • Example 18 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (18)> Example 1 except that 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-614B, manufactured by NOF Corporation) was used instead of 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation) Thus, a carbon dioxide separation member (18) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has an ether bond in the group (B).
  • Example 19 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (19)> Example 1 except that 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-512, manufactured by NOF Corporation) was used instead of 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation) Thus, a carbon dioxide separation member (19) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has an ether bond in the group (B).
  • Example 20 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (20)> Except that 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-521, manufactured by NOF CORPORATION) was used instead of 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF CORPORATION), the same procedure as in Example 1 was performed. Thus, a carbon dioxide separation member (20) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has an ether bond in the group (B).
  • Example 21 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (21)>
  • Example 1 was used except that 0.5 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation) was used instead of 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation).
  • EX-810 epoxy crosslinking agent
  • NOF Corporation epoxy crosslinking agent
  • Example 22 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (22)> Except for using 0.25 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation) instead of 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation), the same procedure as in Example 1 was performed. Thus, a carbon dioxide separation member (22) was produced.
  • the crosslinked structure formed by the above reaction has an ether bond in the group (B).
  • Comparative Example 1 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (C-1)> Instead of 50 g of a PVA 5 mass% aqueous solution (manufactured by Aldrich) having a molecular weight of 180,000 and a saponification rate of 99%, a polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymer (sodium salt, Kuraray Co., Ltd., trade name: Clastomer AP20) 5 mass% aqueous solution A carbon dioxide separation member (C-1) was produced in the same manner as in Example 1 except that 50 g was used.
  • a polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymer sodium salt, Kuraray Co., Ltd., trade name: Clastomer AP20
  • Comparative Example 2 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (C-2)> In the same manner as in Comparative Example 1 except that 0.7 g of glutaraldehyde (Wako Pure Chemical Industries) was used instead of 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation), a carbon dioxide separation member ( C-2) was produced.
  • Comparative Example 3 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (C-3)> Comparative Example 1 and Comparative Example 1 except that 0.7 g of an organic titanium crosslinking agent (TC-315, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) was used instead of 0.7 g of the epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation) Similarly, a carbon dioxide separation member (C-3) was produced.
  • Comparative Example 4 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (C-4)> Instead of s-PTFE (manufactured by Nakao Filter Co., Ltd., 200 ⁇ m thickness) which is a porous film having hydrophobicity, s-PTFE (Nakao filter having a water contact angle at 25 ° C. of less than 90 °) as a support is used. A carbon dioxide separation member (C-4) was produced in the same manner as in Example 1 except that Tetlatex 7009) was used.
  • the configurations of Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 4 are as follows. In addition, in each table shown below, the unit of the addition amount is “mass%”. * 1 Unit of molecular weight: g ⁇ mol -1 * 2 Unit of saponification rate:%
  • the permeated gas was analyzed with a gas chromatograph, and the CO 2 permeation rate and the separation factor were calculated.
  • the initial value at 0.7 Mpa and the initial value at 5.0 Mpa were measured, and the initial variable cost was calculated from these values.
  • it measured by 5.0 Mpa after 500 hours the fluctuation rate was computed by comparing the value and the value of initial 5.0 Mpa. The smaller the variation rate, the better the durability.
  • the results are shown in Table 2.
  • -Adhesion evaluation The carbon dioxide separation members prepared in Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 4 were conditioned for 2 hours at 25 ° C. and 60% RH.
  • the carbon dioxide separation members of Examples 1 to 22 according to the present invention have excellent carbon dioxide separation performance and good durability under any conditions. Further, it was confirmed by comparison between Examples 1 to 6 and Examples 7 to 9 that the carbon dioxide separation member in which the polymer of the polymer compound layer was PVA and the molecular weight was 130,000 or more was particularly excellent. This tendency was the same even when the crosslinking agent was changed. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3 using a copolymer polymer having two or more types of crosslinkable groups in the molecule, it was found that the performance deteriorated significantly with time of high humidity and high temperature after 500 hours.
  • Example 23 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (23)> A carbon dioxide separation member (23) was produced in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g of 0.02% by mass of a fluorosurfactant (Zonyl FSN100, Sigma-Aldrich) was further added. .
  • Example 24 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (24)> 0.02% by mass of fluorosurfactant (Zonyl FSN100, Sigma-Aldrich)) 0.02% by mass of fluorosurfactant (Surflon S-242, Sigma-Aldrich) ) was used in the same manner as in Example 23 except that a carbon dioxide separation member (24) was produced.
  • Example 25 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (25)> A carbon dioxide separation member (25) was produced in the same manner as in Example 24, except that 3.2 g of 40 mass% potassium carbonate and 1.2 g of glycine were used instead of 15 g of the 40 mass% cesium carbonate aqueous solution.
  • Example 26 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (26)> An aqueous solution containing 0.1 g of a fluorosurfactant (Pluronic PE6400, manufactured by Sigma-Aldrich) instead of 0.1 g of 0.02% by mass of fluorosurfactant (Zonyl FSN100, manufactured by Sigma-Aldrich) was added. A carbon dioxide separation member (26) was produced in the same manner as in Example 23 except for the above.
  • a fluorosurfactant Pluronic PE6400, manufactured by Sigma-Aldrich
  • Example 27 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (27)> A carbon dioxide separation member (27) was produced in the same manner as in Example 1 except that 2 g of 0.02% by mass of a fluorosurfactant (Zonyl FSN100, Sigma-Aldrich) was further added.
  • Example 28 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (28)> A carbon dioxide separation member (28) was produced in the same manner as in Example 1, except that 2 g of 0.02% by mass of a fluorosurfactant (Surflon S-242, manufactured by Sigma Aldrich) was further added. .
  • Example 29 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (29)>
  • a fluorosurfactant Pluronic PE6400, manufactured by Sigma Aldrich
  • Zonyl FSN100 0.1 g of 0.02% by mass of fluorosurfactant
  • Example 30 Provide of carbon dioxide separation member (30)> A carbon dioxide separation member (30) was prepared in the same manner as in Example 1 except that a coating solution was prepared by dispersing 0.3 g of a 0.1 ⁇ m particle size in an alkaline zirconia sol (Nanouse ZR-40BL, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.). did.
  • a coating solution was prepared by dispersing 0.3 g of a 0.1 ⁇ m particle size in an alkaline zirconia sol (Nanouse ZR-40BL, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.). did.
  • Example 31 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (31)> Alkaline zirconia sol (Nanouse ZR-40BL, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) Disperse 0.3 g of alkaline titania sol (Nanouse ZR-40BL, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) instead of 0.1 g of 0.1 ⁇ m particle size to prepare a coating solution A carbon dioxide separation member (31) was produced in the same manner as in Example 30 except that.
  • Example 32 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (32)> Alkaline zirconia sol (Nanouse ZR-40BL, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) 0.1 ⁇ m particle size instead of 0.3 g, carbon nanofiber (CNT-F, Mitsubishi Materials Electronics Chemical) 0.1 ⁇ m particle size 0
  • a carbon dioxide separation member (32) was produced in the same manner as in Example 30, except that a coating solution was produced by dispersing 3 g.
  • Example 33 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (33)> A carbon dioxide separation member (33) was prepared in the same manner as in Example 1 except that a coating solution was prepared by dispersing 0.1 g of a 0.1 ⁇ m particle size in an alkaline zirconia sol (Nanouse ZR-40BL, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.). did.
  • Example 34 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (34)> Alkaline zirconia sol (Nanouse ZR-40BL, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) 0.1 ⁇ m Instead of 0.2 g particle size, 0.2 g of alkaline titania sol (Nanouse ZR-40BL, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) 0.1 g is dispersed to prepare a coating solution.
  • a carbon dioxide separation member (34) was produced in the same manner as in Example 30 except that.
  • Example 35 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (35)> Alkaline zirconia sol (Nanouse ZR-40BL, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) 0.1 ⁇ m particle size instead of 0.2 g, carbon nanofiber (CNT-F, Mitsubishi Materials Electronics Chemical) 0.1 ⁇ m particle size 0
  • a carbon dioxide separation member (35) was prepared in the same manner as in Example 30, except that a coating solution was prepared by dispersing 0.1 g.
  • Example 36 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (36)> A 10% by mass siloxane (Shin-Etsu Chemical) aqueous solution was applied to hydrophobic s-PTFE (manufactured by Nakao Filter, 200 ⁇ m thickness), and a siloxane layer was formed on the hydrophobic s-PTFE at 1.0 ⁇ m. On the hydrophobic s-PTFE on which the siloxane layer was formed, the coating liquid described in Example 1 was applied and then dried to prepare a carbon dioxide separation member (36).
  • siloxane Shin-Etsu Chemical
  • Example 37 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (37)> A 10% by weight polyacrylic acid (Sigma Aldrich) aqueous solution is applied to hydrophobic s-PTFE (Nakao Filter, 200 ⁇ m thickness), and an acrylic acid layer is formed on the hydrophobic s-PTFE at 1.0 ⁇ m. It was. On the hydrophobic s-PTFE on which the acrylic acid layer was formed, the coating solution described in Example 1 was applied and then dried to prepare a carbon dioxide separation member (37).
  • polyacrylic acid Sigma Aldrich
  • Example 38 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (38)> A 10% by mass siloxane (Shin-Etsu Chemical) aqueous solution was applied to hydrophobic s-PTFE (manufactured by Nakao Filter, 200 ⁇ m thick), and an acrylic acid layer was formed on the hydrophobic s-PTFE at 0.5 ⁇ m. The coating liquid described in Example 1 was applied onto the hydrophobic s-PTFE on which the siloxane layer was formed, and then dried to prepare a carbon dioxide separation member (38).
  • siloxane Shin-Etsu Chemical
  • Example 39 Provide of carbon dioxide separation member (39)> Except for using 50 g of PVA 5 mass% aqueous solution (manufactured by Sigma Aldrich) having a molecular weight of 180,000 and 99% saponification rate, and using 50 g of PVA 5 mass% aqueous solution (manufactured by Sigma Aldrich) having a molecular weight of 74,800. In the same manner as in Example 1, a carbon dioxide separation member (40) was produced.
  • Example 40 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (40)> Instead of using 50 g of PVA 5 mass% aqueous solution (manufactured by Sigma Aldrich) with a molecular weight of 180,000 and saponification rate 99%, except that 50 g of PVA 5 mass% aqueous solution (manufactured by Sigma Aldrich) with a molecular weight of 180,000 was used.
  • a carbon dioxide separation member (40) was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 41 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (41)> Except for using 2.0 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation) instead of 0.7 g of epoxy crosslinking agent (EX-810, manufactured by NOF Corporation), the same procedure as in Example 1 was performed. Thus, a carbon dioxide separation member (41) was produced.
  • Example 42 ⁇ Production of carbon dioxide separation member (42)> Except that 0.02% by mass of fluorine surfactant (Zonyl FSN100, Sigma-Aldrich) g was added in addition to an aqueous solution containing 2 g of fluorine surfactant (Zonyl FSN100, Sigma-Aldrich). In the same manner as in Example 23, a carbon dioxide separation member (42) was produced.
  • fluorine surfactant Zonyl FSN100, Sigma-Aldrich
  • Example 43 Provide of carbon dioxide separation member (43)> A carbon dioxide separation member (43) was produced in the same manner as in Example 1, except that 1 g of 0.1 ⁇ m particle diameter of alkaline zirconia sol (Nanouse ZR-40BL, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was dispersed to prepare a coating solution.
  • alkaline zirconia sol Nanouse ZR-40BL, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.
  • the carbon dioxide separation member of the present invention is excellent in carbon dioxide separation ability and its sustainability.
  • the comparison between Example 1 and Examples 23 to 29 shows that the durability is further improved by adding a surfactant to the polymer compound layer.
  • the addition of filler to the polymer compound layer improves the carbon dioxide separation and the initial fluctuation rate.
  • the carrier diffusion suppression layer is useful for further improving the durability even if the thickness of the carrier diffusion suppression layer is very thin. I understand.
  • Example 44 Provide of carbon dioxide separation module>
  • the carbon dioxide separation member (laminated body) 14 obtained by laminating the carbon dioxide separation membrane and the porous membrane produced in Example 1 and the channel material 16 are used in 19 sets and wound around a perforated central tube 12 having a diameter of 59 mm.
  • the spiral carbon dioxide separation module 10 having the structure shown in FIG.
  • the produced carbon dioxide separation module of the present invention was confirmed to have good carbon dioxide separation agriculture and a long life according to the performance of the built-in carbon dioxide separation membrane.

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Abstract

　１００℃以上の温度に対して耐熱性を有した疎水性の多孔膜と、前記多孔膜の表面に形成された高分子化合物層であって、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群より選択された少なくとも１種の二酸化炭素キャリアと水分とを含み、且つ、特定の単一の架橋可能基により形成された、特定の耐加水分解性結合を含む架橋構造を有する高分子化合物層と、を有する二酸化炭素分離部材であって、１００℃～２５０℃の温度条件下で二酸化炭素ガスと水素ガスとの混合物より二酸化炭素ガスを選択的に透過させる二酸化炭素分離部材が開示される。

Description

二酸化炭素分離部材、その製造方法及び二酸化炭素分離モジュール
　本発明は、二酸化炭素分離部材、その製造方法及び該二酸化炭素分離部材を備える二酸化炭素分離モジュールに関する。
　近年、混合ガス中の二酸化炭素を選択的に分離する技術の開発が進んでいる。例えば、地球温暖化対策として排ガス中の二酸化炭素を回収して濃縮する技術や、水蒸気改質により炭化水素を水素と一酸化炭素（ＣＯ）に改質し、さらに一酸化炭素と水蒸気を反応させて二酸化炭素と水素を生成させ、二酸化炭素を選択的に透過する膜によって二酸化炭素を排除することで水素を主成分とする燃料電池用等のガスを得る技術が開発されている。
　一方、二酸化炭素の分離はアミン類による吸着及び放散を繰り返すアミン吸収法が一般的で広く用いられてきている。しかしながらこの方法は広大な設備設置面積を必要とする上に吸着／放散時に昇圧／降圧、及び、降温／昇温を繰り返す必要があり、多大なエネルギーを必要とする欠点を有している。また、システムの能力は設計時に決定してしまい、一旦作られたシステムの能力の拡縮は容易でない。
　これに対して、膜分離法は分離膜で区画された２つの領域の二酸化炭素分圧により自然に分離を行うものでエネルギー消費が少なく、かつ設置面積がコンパクトであるという利点を有する。またシステムの能力の拡縮もフィルターユニットの増減で対応出来るためにスケーラビリティーに優れたシステムが可能であり、近年注目を浴びている。
　二酸化炭素分離膜は大別すると、膜中に二酸化炭素キャリアを含有し、このキャリアによって二酸化炭素が膜の反対側に輸送される、いわゆる促進輸送膜と、膜に対する二酸化炭素と分離対象物質の溶解性、および膜中の拡散性の差を利用して分離を行ういわゆる溶解拡散膜に大別される。溶解拡散膜は膜への二酸化炭素および分離対象物質の溶解度と拡散速度に基づいて分離を行う為、膜の材質及び物性が決まればその分離度合いは一義的に決定され、また膜厚が薄いほど透過速度が大きくなるため、一般的に層分離法、界面重合法などを用いて１μｍ以下の薄膜として製造される。
　これに対して促進輸送膜は二酸化炭素キャリアを膜中に添加することで二酸化炭素の溶解度を飛躍的に増大し高濃度環境で輸送を行うため、一般的に溶解拡散膜に比べ分離対象物質との分離度が高く、また二酸化炭素の透過速度が速い特徴を有する。また膜中の二酸化炭素濃度が高濃度であることから、膜中の二酸化炭素の拡散が律速になることは希であり、むしろ分離対象物質との分離度合いを上げる意味からは１μｍ以上の厚膜とする方が好ましい。
　例えば、特公平７－１０２３１０号公報では、未架橋のビニルアルコール－アクリル酸塩共重合体水溶液を、二酸化炭素透過性支持体上へ膜状に塗布した後、加熱し、架橋させて水不溶化し、この水不溶化物に、二酸化炭素キャリア（二酸化炭素と親和性を有する物質）を含む水溶液を吸収させてゲル化することにより二酸化炭素分離ゲル膜を製造することが提案されている。
　また、特開２００９－１９５９００号公報では、ポリビニルアルコール－ポリアクリル酸共重合体ゲル膜に炭酸セシウム若しくは重炭酸セシウム若しくは水酸化セシウムからなる添加剤を添加したゲル層を親水性の多孔膜に担持させてＣＯ２促進輸送膜を形成し、所定の主成分ガスに少なくとも二酸化炭素と水蒸気が含まれる原料ガスをＣＯ２促進輸送膜の原料側面に１００℃以上の供給温度で供給して、ＣＯ２促進輸送膜を透過した二酸化炭素を透過側面から取り出す二酸化炭素分離装置が提案されている。
　先述の特公平７－１０２３１０号公報又は特開２００９－１９５９００号公報に示されるような二酸化炭素分離膜は、複数種の架橋可能基を側鎖に持つ高分子化合物の利用を前提としており、このため、ゲル膜作製時の架橋構造の形成に際して、互いに異なる架橋可能基の架橋反応性が異なるために、架橋制御が困難であり、さらに、層分離制御が非常に困難であり、実用性上問題のあるレベルであった。また、当該特許文献に記載されるポリビニルアルコール－ポリアクリル酸共重合体では、ヒドロキシル基とカルボニル基が縮合反応によりエステル結合を形成し、高湿度高温度条件での経時試験により加水分解が進行し、膜が脆性破壊の発生といった懸念があることが分かった。
　例えば、焼却炉などから放出される排気ガスより二酸化炭素を分離する場合、排気ガスの温度は１００℃を超えることがしばしばあり、従来の、高湿度高温度条件で経時により加水分解するような二酸化炭素分離膜は使用し得ず、例えば、一旦排気ガスの温度を常温近くまで降温する必要があり、実用上、高温の排気ガスを直接処理しうる高湿度高温度耐久性に優れた二酸化炭素分離部材が切望されている。
　このため、架橋構造形成の制御の容易性、及び、形成された架橋構造の物性制御の観点から、なかでも、特に水分を含むゲル膜の均一性及び耐久性を向上させる目的で、高分子化合物層内における架橋構造が単一の架橋可能基より形成され、ゲル膜の物性が高品質に維持される高分子化合物層が望まれている。
　上記問題点を考慮してなされた本発明の目的は、二酸化炭素ガス分離特性、及び、二酸化炭素分離膜内の均一性に優れ、かつ、寿命の長い二酸化炭素分離膜を有する二酸化炭素分離部材及び該二酸化炭素分離部材を備える、二酸化炭素ガス分離特性及び耐久性に優れる二酸化炭素分離モジュールを提供することにある。また、本発明のさらなる目的は、二酸化炭素分離特性、層内の均一性及び耐久性に優れた二酸化炭素分離部材の製造方法を提供することにある。
　本発明者はこの問題の解決に鋭意努力した結果、単一の架橋可能基を有する高分子化合物の分子量と耐水素ガス分離性能との間に相関がある事を見出し、単一の架橋可能基を有する高分子化合物により形成された、耐加水分解性に優れた架橋構造のみを有する高分子化合物層（ゲル膜）が、対水素ガス分離性能と耐久性を両立する事が可能である事を見出し、本発明を完成した。
　本発明の実施形態は以下に示すものを含む。
＜１＞　１００℃以上の耐熱性を有した疎水性の多孔膜と、前記多孔膜の表面に形成された高分子化合物層であって、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群より選択された少なくとも１種の二酸化炭素キャリアと水分とを含み、且つ、下記（Ａ）群より選ばれた単一の架橋可能基により形成された、下記（Ｂ）群より選ばれた耐加水分解性結合を含む架橋構造を有する高分子化合物層と、を有する二酸化炭素分離部材であって、１００℃～２５０℃の温度条件下で二酸化炭素ガスと水素ガスとの混合物より二酸化炭素ガスを選択的に透過させる二酸化炭素分離部材。
（Ａ）群は、－ＯＨ、－ＮＨ２、－Ｃｌ、－ＣＮ、―ＣＯＯＨ及びエポキシ基からなり、
（Ｂ）群は、エーテル結合、アセタール結合、－ＮＨ－ＣＨ２－Ｃ（ＯＨ）－、－Ｏ－Ｍ－Ｏ－、－ＮＨ－Ｍ－Ｏ－、ウレタン結合、－ＣＨ２－ＣＨ（ＯＨ）－及びアミド結合からなり、Ｍは、Ｔｉ又はＺｒを表す。
＜２＞　前記高分子化合物層の形成に用いられる高分子化合物が、単一の架橋可能基である－ＯＨを有する重量平均分子量が１３００００以上６０００００以下の高分子化合物である＜１＞に記載の二酸化炭素分離部材。
＜３＞　前記高分子化合物が、重量平均分子量が１３００００以上６０００００以下のポリビニルアルコールである＜２＞に記載の二酸化炭素分離部材。
＜４＞　前記高分子化合物層の形成に用いられる高分子化合物が、単一の架橋可能基である－ＮＨ２を有する重量平均分子量が１００００以上６０００００以下の高分子化合物である＜１＞に記載の二酸化炭素分離部材。
＜５＞　前記架橋構造が、前記高分子化合物が有する単一の架橋可能基に対し、２官能以上のエポキシ化合物から選ばれた架橋剤を反応させて形成されたエーテル結合を含む架橋構造である＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の二酸化炭素分離部材。
＜６＞　前記架橋構造が、前記高分子化合物が有する単一の架橋可能基１００ｍｏｌに対し、架橋剤０．０１ｍｏｌ～８０ｍｏｌを反応させて形成された架橋構造である＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載二酸化炭素分離部材。
＜７＞　前記アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩及びアルカリ金属水和物がそれぞれ、セシウム、ルビジウム、カリウム、及びナトリウムからなる群から選ばれたアルカリ金属元素を有する＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載二酸化炭素分離部材。
＜８＞　前記高分子化合物層が、さらに、界面活性剤を含有する＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載二酸化炭素分離部材。
＜９＞　前記高分子化合物層が、さらに、フィラーを含有する＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載二酸化炭素分離部材。
＜１０＞　前記高分子化合物層が、さらに製膜適性付与剤を含有する＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載の二酸化炭素分離部材の製造方法。
＜１１＞　前記高分子化合物層と前記疎水性の多孔膜との間に、前記二酸化炭素キャリアの拡散を抑制するキャリア拡散抑制層を有する＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載二酸化炭素分離部材。
＜１２＞　前記疎水性の多孔膜が、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルフォン（ＰＳＦ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルイミド、及び、ポリエーテルエーテルケトンからなる群より選ばれた少なくとも１種を含む、＜１＞～＜１１＞のいずれか１つに記載の二酸化炭素分離部材。
＜１３＞　＜１＞～＜１２＞のいずれか１つに記載の二酸化炭素分離部材の製造方法であって、１００℃以上の耐熱性を有した疎水性の多孔膜上に、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群より選択される少なくとも１種の二酸化炭素キャリアと、水分と、下記（Ａ）群より選ばれた単一の架橋可能基を有する高分子化合物の水溶液と、架橋剤と、を含有するキャスト溶液を塗布することと、前記キャスト液中で前記高分子化合物が有する前記単一の架橋可能基と前記架橋剤とを反応させて、下記（Ｂ）群より選ばれた耐加水分解性結合を含む架橋構造を有する高分子化合物層を形成することと、を含む二酸化炭素分離部材の製造方法。
（Ａ）群は、－ＯＨ、－ＮＨ２、－Ｃｌ、－ＣＮ、―ＣＯＯＨ及びエポキシ基からなり、
（Ｂ）群は、エーテル結合、アセタール結合、－ＮＨ－ＣＨ２－Ｃ（ＯＨ）－、－Ｏ－Ｍ－Ｏ－、－ＮＨ－Ｍ－Ｏ－、ウレタン結合、－ＣＨ２－ＣＨ（ＯＨ）－及びアミド結合からなり、Ｍは、Ｔｉ又はＺｒを表す。
＜１４＞　前記高分子化合物層が、架橋構造を有するポリビニルアルコールゲルを含む層である＜１３＞に記載の二酸化炭素分離部材の製造方法。
＜１５＞　＜１＞～＜１２＞のいずれか１つに記載の二酸化炭素分離部材を備えた二酸化炭素分離モジュール。
　なお、本発明における「架橋可能基」とは、架橋可能基が直接、或いは、適切な架橋剤を介して結合して架橋構造を形成しうる官能基を指す。「単一の架橋可能基を有する」とは、分子内に架橋可能基を１種類のみ有する、即ち、分子内に存在する架橋可能基が１種のみであることを意味し、「単一の架橋可能基によって形成された」とは、１種類のみの架橋可能基によって形成されたことを意味する。本発明において高分子化合物層（ゲル膜）の形成に用いられる水溶性高分子化合物は、「単一の架橋可能基」を有し、即ち、分子内に存在する架橋可能基が１種のみであることで、以下に詳述するように、形成される架橋構造が均一となり、さらに、架橋構造形成性の制御が容易に行えるという利点をも有するものである。
　本発明の作用は明確ではないが、次のように考えられる。即ち、本発明の二酸化炭素分離部材においては、二酸化炭素分離膜である、水分を含んだゲルの態様をとる高分子化合物層が、単一の架橋可能基により形成された耐加水分解性の架橋構造のみを有するために、ゲル膜の高湿度高温度耐久性に優れるとともに、高分子化合物層内の層分離や架橋制御に関する懸念が解消され、高分子化合物層の不均一により生じる二酸化炭素分離特性の局所的な低下や二酸化炭素キャリアの多孔質膜への溶出が抑制され、二酸化炭素分離特性にばらつきがなく、且つ、耐久性に優れた二酸化炭素分離部材が提供されたものと考えている。
　本発明によれば、二酸化炭素ガス分離特性、及び、二酸化炭素分離膜内の均一性に優れ、かつ、寿命の長い二酸化炭素分離膜を有する二酸化炭素分離部材、二酸化炭素分離モジュール及び二酸化炭素分離部材の製造方法が提供される。
本発明の二酸化炭素分離モジュールの一実施形態を示す、一部切り欠きを含む概略構成図である。 図１に示す二酸化炭素分離モジュールの断面を表す斜視図である。
　以下、本発明を詳細に説明する。
　本発明の二酸化炭素分離部材は、以下に詳述する１００℃以上の耐熱性を有した疎水性の多孔膜（以下、疎水性支持体と称することがある）と、二酸化炭素分離特性を有する高分子化合物層（以下、二酸化炭素分離膜と称することがある）とを備える。
　＜二酸化炭素分離膜＞
　本発明における二酸化炭素分離膜は、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群より選択された少なくとも１種の二酸化炭素キャリアと水分とを含み、且つ、下記（Ａ）群より選ばれた単一の架橋可能基により形成された、下記（Ｂ）群より選ばれた耐加水分解性結合を含む架橋構造を有する高分子化合物層であり、１００℃～２５０℃の温度条件下で二酸化炭素ガスと水素ガスとの混合物より二酸化炭素ガスを選択的に透過させる機能を有する。
（Ａ）群：－ＯＨ、－ＮＨ２、－Ｃｌ、－ＣＮ、―ＣＯＯＨ、エポキシ基
（Ｂ）群：エーテル結合、アセタール結合、－ＮＨ－ＣＨ２－Ｃ（ＯＨ）－、－Ｏ－Ｍ－Ｏ－（Ｍは、Ｔｉ又はＺｒを表す）、－ＮＨ－Ｍ－Ｏ－（Ｍは、Ｔｉ又はＺｒを表す）、ウレタン結合、－ＣＨ２－ＣＨ（ＯＨ）－、アミド結合
　以下、本発明の二酸化炭素分離膜について詳細に説明する。
　本発明に係る高分子化合物層（二酸化炭素分離膜）は、水溶性の高分子化合物を原料とし、該高分子化合物が有する架橋可能基に由来する架橋構造を形成することで得られたゲル膜であり、二酸化炭素キャリアと水とを含有する。本発明においては、高分子化合物層は、単一の架橋可能基のみを有する高分子化合物、すなわち分子内に有する架橋可能基が１種のみである高分子化合物により形成された上記（Ｂ）群に示される結合を有する耐加水分解性の架橋構造を有する。
　－水溶性高分子化合物－
　前記高分子化合物層に含まれる水溶性高分子化合物は、水との親和性を有し、且つ、分子内に有する架橋可能基が１種のみである高分子化合物である。
　水溶性高分子化合物の重量平均分子量は、安定なゲル膜を形成しうる範囲で適宜選択されるが、例えば、架橋可能基として－ＯＨを有する場合には、重量平均分子量が１３万以上であるものが好ましい。重量平均分子量は更に好ましくは分子量１６．６万以上であり、より好ましくは、１８万以上である。重量平均分子量の上限値には特に制限はないが、製造適性の観点からは、６００万以下であることが好ましい。
　また、架橋可能基として－ＮＨ２を有する場合には、重量平均分子量が１万以上であるものが好ましい。重量平均分子量は更に好ましくは１．５万以上であり、より好ましくは、重量平均分子量２万以上である。重量平均分子量の上限値には特に制限はないが、製造適性の観点からは、６００万であることが好ましい。
　なお、水溶性高分子化合物の重量平均分子量は、例えば、水溶性高分子化合物としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いる場合には、ＪＩＳ　Ｋ　６７２６に準じて測定した値を用いている。また、市販品を用いる場合には、カタログ、仕様書などで公称される分子量を用いている。
　架橋可能基としては、耐加水分解性の架橋構造を形成しうるものが選択され、ヒドロキシ基（－ＯＨ）、アミノ基（－ＮＨ２）、カルボキシ基（－ＣＯＯＨ）、エポキシ基、塩素原子(－Ｃｌ）、シアノ基（－ＣＮ）等が挙げられる。これらの中でも、アミノ基、及びヒドロキシ基が好ましく、最も好ましくは二酸化炭素キャリアとの親和性及びキャリア担持効果の観点からヒドロキシ基である。エポキシ基としては、例えば、以下に示される構造が挙げられ、さらに置換基を有するものであってもよい。
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　このような単一の架橋可能基を有する水溶性高分子化合物として、好ましくはポリアリルアミン、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリオルニチン、ポリリジンなどが挙げられ、最も好ましくはポリビニルアルコールである。
　前記ポリビニルアルコールは、分子内に架橋可能基であるヒドロキシル基と架橋不可能基であるアセチル基とを有するが、ヒドロキシル基／アセチル基の比率はモル比で９５／５以上であることが好ましく、９８／２以上であることがより好ましく、９９／１以上であるものが最も好ましい。
　ポリビニルアルコールは市販品としても入手可能であり、例えば、ポバール（クラレ製）、ポリビニルアルコール（アルドリッチ社製）、Ｊ－ポバール（日本酢ビ・ポバール社製）が挙げられる。分子量のグレードは種々存在するが、既述のように重量平均分子量が１３万から３０万のものを選択することが好ましい。
　ポリビニルアルコールのけん化率としては、９８％以上の完全けん化型、８５％以上の部分けん化型、８５％以下の低けん化型があるが、形成されるゲル膜の物性を考慮すれば、好ましくは部分けん化型又は完全けん化型であり、更に好ましくは完全けん化型である。
　ポリアリルアミン及びポリエチレンイミンとしては、分子内に架橋可能基としてアミノ基のみを有するものであれば特に制限なく使用される。既述のように、効果の観点からは、分子量が１万以上６００万以下のものであることが好ましい。
　ポリアリルアミンは市販品としても入手可能であり、例えば、日東紡製ポリアリルアミンが挙げられ、このような市販品も本発明に好ましく使用しうる。
　ポリエチレンイミンも市販品としても入手可能であり、例えば、ポリエチレンイミン（エポミン、日本触媒株式会社）が挙げられる。
　－架橋剤－
　前記単一の架橋可能基を有する水溶性高分子化合物によって形成される架橋構造は、熱架橋、紫外線架橋、電子線架橋、放射線架橋、光架橋等、従来公知の手法により形成することができる。好ましくは光架橋又は熱架橋であり、最も好ましくは熱架橋である。
　本発明における高分子化合物層の形成には、水溶性高分子化合物とともに架橋剤を含む組成物を用いることが好ましい。高分子化合物層の形成に用いられる高分子化合物層形成用塗布液組成物を以下、単に「塗布液組成物」又は「組成物」と称することがある。
　既述の先行技術に記載のゲル膜は、ポリビニルアルコール－ポリアクリル酸塩共重合体を用いてなり、ポリビニルアルコール－ポリアクリル酸塩共重合体は、分子内に２種以上の架橋可能基を有する。したがって、この共重合体に架橋構造を形成する場合、ヒドロキシル基とカルボキシル基との競争反応となってしまうため、架橋が狙い通り進行しないなどの課題があった。本発明においては、架橋可能基を１種のみ有する水溶性高分子化合物を用いているため、架橋剤の選定に関しても、（Ａ）群から選ばれる架橋可能基、例えば、－ＯＨ（ヒドロキシ基）と反応性が高い架橋剤を選択すればよく、分子設計が容易となり有利である。
　架橋剤としては、前記単一の架橋可能基を有する水溶性高分子と反応し、熱架橋又は光架橋し得る官能基を２以上有する架橋剤を含むものが好ましく選択される。形成された架橋構造は、前記（Ｂ）群より選択される耐加水分解性結合を含む架橋構造である。このような観点から、本発明に使用しうる架橋剤としては、エポキシ架橋剤、多価グリシジルエーテル、多価アルコール、多価イソシアネート、多価アジリジン、ハロエポキシ化合物、多価アルデヒド、多価アミン、有機金属系架橋剤などが挙げられる。好ましくは多価アルデヒド、有機金属系架橋剤、及びエポキシ架橋剤であり、有機金属系架橋剤、及びエポキシ架橋剤がより好ましく、最も好ましくは、エポキシ架橋剤である。
　本発明において使用されるエポキシ架橋剤としては、エポキシ基を２以上有する化合物であり、４以上有する化合物も好ましい。エポキシ架橋剤は市販品としても入手可能であり、例えば、共栄社化学株式会社製、エポライト１００ＭＦ（トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル）、ナガセケムテックス社製ＥＸ－４１１、ＥＸ－３１３、ＥＸ－６１４Ｂ、ＥＸ－８１０、ＥＸ－８１１、ＥＸ－８２１、ＥＸ－８３０、日油株式会社製エピオールＥ４００などが挙げられる。
　また、エポキシ架橋剤に類似する化合物である、環状エーテルを有するオキセタン化合物も、好ましく使用される。オキセタン化合物としては、官能基を２以上有する多価グリシジルエーテルが好ましく、市販品としては、例えばナガセケムテックス社製ＥＸ－４１１、ＥＸ－３１３、ＥＸ－６１４Ｂ、ＥＸ－８１０、ＥＸ－８１１、ＥＸ－８２１、ＥＸ－８３０などが挙げられる。
　以下、本発明において架橋構造の形成に用いられる他の架橋剤について説明する。
　前記多価グリシジルエーテルとしては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
　多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリオキシプロピル、オキシエチエンオキシプロピレンブロック共重合体、ペンタエリスリトール、ソビトール等が挙げられる。
　多価イソシアネートとしては、例えば、２，４－トルイレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。また、上記多価アジリジンとしては、例えば、２，２－ビスヒドロキシメチルブタノール－トリス〔３－（１－アシリジニル）プロピオネート〕、１，６－ヘキサメチレンジエチレンウレア、ジフェニルメタン－ビス－４，４’－Ｎ，Ｎ’－ジエチレンウレア等が挙げられる。
　ハロエポキシ化合物としては、例えば、エピクロルヒドリン、α－メチルクロルヒドリン等が挙げられる。
　多価アルデヒドとしては、例えば、グルタルアルデヒド、グリオキサール等が挙げられる。
　多価アミンとしては、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン等が挙げられる。
　有機金属系架橋剤としては、例えば、有機チタン架橋剤、有機ジルコニア架橋剤等が挙げられる。
　高分子化合物として、例えば、重量平均分子量が１３万以上の高分子量体ポリビニルアルコールを用いる場合には、この高分子化合物と反応性が良好で、加水分解耐性も優れている架橋構造が形成可能である点から、上記架橋剤のうち、エポキシ化合物やグルタルアルデヒドが特に好ましい。
　また、例えば、重量平均分子量が１万以上のポリアリルアミンを用いる場合には、この高分子化合物と反応性が良好で、加水分解耐性も優れている架橋構造が形成可能である点から、エポキシ化合物、グルタルアルデヒド、及び有機金属架橋剤が特に好ましい。
　高分子化合物として、ポリエチレンイミン又はポリアリルアミンを用いる場合、架橋剤としてはエポキシ化合物が特に好ましい。
　高分子化合物層形成用塗布液組成物が架橋剤を含有する場合の架橋剤含有量は、前記高分子化合物が有する架橋可能基量１００質量部に対して０．００１質量部から８０質量部が好ましく、更に好ましくは０．０１質量部から６０質量部が好ましく、もっとも好ましくは０．１質量部～５０質量部である。含有量が上記範囲であることで、架橋構造の形成性が良好であり、且つ、形成されたゲル膜の形状維持性に優れる。
　また、高分子化合物の有する架橋可能基に着目すれば、架橋構造は、高分子化合物が有する架橋可能基１００ｍｏｌに対し、架橋剤０．０１ｍｏｌ～８０ｍｏｌを反応させて形成された架橋構造であることが好ましい。
　－二酸化炭素キャリア－
　前記二酸化炭素キャリアは、二酸化炭素と親和性を有し、かつ、塩基性を示す各種の水溶性の無機物質であり、本発明においては、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、及びアルカリ金属水酸化物から選択される。ここで、アルカリ金属としては、セシウム、ルビジウム、カリウム、及びナトリウムから選ばれたアルカリ金属元素が好ましく用いられる。
　アルカリ金属炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、及び炭酸セシウムなどが挙げられる。
　アルカリ金属重炭酸塩としては、例えば、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ルビジウム、及び炭酸水素セシウムなどが挙げられる。
　アルカリ金属水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、及び水酸化セシウムなどが挙げられる。
　これらの中でも、二酸化炭素との親和性がよいという観点から、カリウム、ルビジウム、及びセシウムをアルカリ金属元素として含む化合物が好ましい。
　前記二酸化炭素キャリアの前記高分子化合物層における含有量は、前記水溶性高分子化合物１質量部に対して０．１質量部～５質量部であることが好ましく、さらに０．２質量部～４質量部であることがより好ましく、さらに０．３質量部～３質量部であることが特に好ましい。含有量が前記範囲であることで、十分な二酸化炭素キャリア能が得られ、且つ、ゲル膜中において、キャリアが過剰に含まれる際に懸念される二酸化炭素キャリアの塩析が抑制される。
　－その他の成分－
　高分子化合物層の形成に使用される組成物には、前記水溶性高分子化合物、架橋剤、二酸化炭素キャリア及び溶媒としての水に加え、種々の添加剤を併用してもよい。
　反応促進添加剤
　添加剤としては、二酸化炭素と二酸化炭素キャリアとの応を促進する目的で、反応促進添加剤である窒素含有化合物や硫黄酸化物を用いることが好ましい。
　前記窒素含有化合物としては、例えば、グリシン、アラニン、セリン、プロリン、ヒスチジン、タウリン、ジアミノプロピオン酸などのアミノ酸類、ピリジン、ヒスチジン、ピペラジン、イミダゾール、トリアジンなどのヘテロ化合物類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノールアミンなどのアルカノールアミン類や、クリプタンド〔２．１〕、クリプタンド〔２．２〕などの環状ポリエーテルアミン類、クリプタンド〔２．２．１〕、クリプタンド〔２．２．２〕などの双環式ポリエーテルアミン類やポルフィリン、フタロシアニン、エチレンジアミン四酢酸などを用いることができる。
　前記硫黄化合物としては、例えば、シスチン、システインなどのアミノ酸類、ポリチオフェン、ドデシルチオールなどを用いることができる。
　酸化防止剤
　前記塗布液組成物には、本発明の効果を損なわない限り、酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤を添加することで高湿度高温度耐久性をさらに向上させるという利点を有する。
　酸化防止剤は市販品を用いてもよく、好適な酸化防止剤としては、例えば、ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、イルガノックス１０１０、イルガノックス１０３５ＦＦ、イルガノックス５６５などが挙げられる。
　フィラー
　前記塗布液組成物には、フィラーを含有してもよい。
　フィラーは前記水溶性高分子化合物や二酸化炭素キャリアとの親和性を有し、且つ、高圧環境下でのゲル膜の形状維持性を阻害しないものであれば、有機系・無機系のいずれであってもよい。
　有機系フィラーとしては澱粉、パルプ、セルロース、メラニン系樹脂、ポリメチルメタアクリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ハイスチレン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、変性メラニン樹脂、リグニン、ゴム粉、エボ粉、エポキシ系樹脂の他、ポリ乳酸等の生分解性樹脂等が挙げられる。
　無機系フィラーとしては、タルク、二酸化珪素、珪藻土、カオリン、雲母、アスベスト、石膏、グラファイト、ガラスバルーン、ガラスビーズ、ガラスファイバー、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、ウイスカー状炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドーソナイト、ドロマイト、チタン酸カリウム、カーボンブラック、ガラス繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、加工鉱物繊維、炭素繊維、炭素中空球、ベントナイト、モンモリロナイト、銅粉、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸亜鉛、硫酸銅、硫酸鉄、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸アルミニウム、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、リン酸ナトリウム、クロム酸カリウム、クエン酸カルシウム、六ホウ化ランタン、アンチモン添加酸化錫、シリカ、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、表面処理された炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、珪藻土、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、ゼオライト、酸化亜鉛、珪酸、珪酸塩、マイカ、炭酸マグネシウム、ハロサイト、パイロフェライト、セリサイトなどのクレー、タルククレー、カオリン、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、サチンホワイト、タルク、ケイ酸塩、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄などの酸化物系セラミックス、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス、水膨潤性フィロケイ酸塩、タルク、炭酸カルシウム、石膏（モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチブンサイト）等のスメクタイトやパーミキュライト等、スコリア、軽石等が挙げられる。
　前記塗布液組成物には、フィラーを１種類単独で用いてもよいし２種類以上併用してもよい。２種以上併用する場合、有機系フィラー２種類以上をくみあわせてもよく、又は無機系フィラー２種以上をくみあわせてもよく、有機系及び無機系フィラーの混合の形態で用いてもよい。
　フィラーの粒子径としては特に制限は無いが、０．１μｍ～５μｍ、好ましくは０．１μｍ～２μｍ、より好ましくは０．３μｍ～２μｍの範囲であることが、欠陥を形成しにくい点から望ましい。なお、フィラーの粒径は光散乱法により測定される。
　組成物にフィラーを用いる際の含有量としては、前記水溶性高分子化合物に対して０．００１質量％～７０質量％の割合とすることが好ましい。
　フィラーを添加する際、フィラーを水溶液に分散させて調合した分散物を水溶性高分子化合物に混合して用いてもよく、水溶性高分子化合物にフィラーを直接分散させて用いてもよい。
　好ましくは、チタン系フィラーやジルコニア系フィラーなどの金属系フィラー、硫酸バリウム等の無機フィラー、およびカーボンブラックなどからなる群から選ばれるフィラーを水溶性高分子に混合してもよい。フィラーとして更に好ましくは硫酸バリウム及びカーボン径フィラーが挙げられる。また更に好ましくは、水溶性高分子化合物にカーボン系フィラーを分散させてもよい。
　界面活性剤
　前記塗布液組成物には界面活性剤を含有してもよい。
　界面活性剤を含有することで、高分子化合物層を形成する際に、支持体である多孔膜と高分子化合物層との界面に、界面活性剤が偏在し、界面活性剤の疎水部位が多孔膜表面に吸着することで高分子化合物層の多孔膜との界面に薄層を成し、二酸化炭素キャリアの透過を防ぐ。このことにより、二酸化炭素分離膜としての性能が安定する。また、前記塗布液組成物の塗布工程において、二酸化キャリアの染み出しが抑制され、かつ、疎水性の多孔膜との濡れ性を向上させることができるため、膜厚ムラを改善でき、更なる性能の安定性を付与できる。
　本発明に使用される界面活性剤としては、二酸化炭素キャリアの透過を防ぐ効果を損なわないように、界面活性剤の疎水部位が、面内に薄層を成すものであればよい。例えば、界面活性剤の物性はアニオン型、カチオン型、ノニオン型、及び両性型のいずれでもよいが、炭素数２～５０のアルキル鎖を有する化合物〔好ましくは長鎖（炭素数１２～５０）のアルキル鎖を有する化合物〕、ポリオキシプロピレン鎖を含む化合物、及び、フッ素系置換基を有する化合物などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
　このような界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
　これらのなかでも、特にフッ素系界面活性剤が、二酸化炭素キャリアの支持体への染み出しを抑制するという点で好ましく、本発明に使用されるフッ素系界面活性剤の市販品としては、Ｚｏｎｙｌ　ＦＳＮ１００（ノニオン型フッ素系界面活性剤：シグマアルドリッチ社製）、サーフロンＳ－２４２（ノニオン型フッ素系界面活性剤：ＡＧＣセイミケミカル株式会社製）などが挙げられる。
　前記塗布液組成物に界面活性剤を含有する場合の含有量は、形成された高分子化合物層全体に対し、固形分換算で０．０１～１０質量％であることが好ましく、０．０２～９質量％であることがより好ましく、０．０３～８質量％であることがさらに好ましい。界面活性剤の含有量が、前記範囲であると、十分に二酸化炭素キャリアの支持体への染み出しが抑制され、界面活性剤の添加により懸念される塗布液の発泡など製造適性の低下が生じることがない。
　－１００℃以上の耐熱性を有した疎水性の多孔膜（支持体）－
　支持体は、二酸化炭素分離膜を支持するものであり、二酸化炭素透過性を有し、前記組成物を塗布してゲル膜である二酸化炭素分離膜（高分子化合物層）を形成し、膜を支持することができるものであって、１００℃～２５０℃の温度範囲において、多孔膜の形状を保持しうるものあれば特に限定されない。即ち、１００℃以上の耐熱性とは、多孔膜を１００℃以上の温度条件下に２時間保存した後も保存前の形態が維持され、熱収縮或いは熱溶融による目視で確認しうるカールが生じないことを意味する。
　また、本発明において疎水性とは２５℃における水の接触角が９０°以上であることを指す。
　多孔膜の材質としては、紙、上質紙、コート紙、キャストコート紙、合成紙、セルロース、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、アラミド、ポリカーボネートなどの樹脂材料、金属、ガラス、セラミックスなどの無機材料等が挙げられる。樹脂材料としては、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン及びポリフッ化ビニリデン等が好適なものとして挙げられる。
　また、耐熱性の観点から好ましい材質としては、セラミック、ガラス、金属などの無機材料、１００℃以上の耐熱性を有した有機樹脂材料などが挙げられ、高分子量ポリエステル、ポリオレフィン、耐熱性ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、アラミド、ポリカーボネート、金属、ガラス、セラミックスなどが好適に使用できる。より具体的には、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド、及び、ポリエーテルエーテルケトンからなる群より選ばれた少なくとも１種の材料を含むことが好ましい。
　より具体的には、ポリフェニルサルファイド、ポリスルホンまたはセルロース等の材料からなるメンブレンフィルター膜；ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンまたは高分子量ポリエチレン等の材料からなる延伸多孔膜；耐熱性ポリイミドナノファイバーの集積体からなる多孔膜などが挙げられ、耐熱性、空隙率、及び二酸化炭素の拡散阻害が小さく、強度、製造適性などが良好であるという観点から、特にポリテトラフルオロエチレンの延伸膜が好ましい。
　これらの多孔膜は支持体として単独に用いてもよいが、表面、即ち、高分子化合物層と接触する面に疎水性の多孔膜を有するものであれば、補強用の支持体と一体化した複合膜も好適に使用できる。
　支持体は厚すぎるとガス透過性が低下し、薄すぎると強度に難がある。そこで支持体の厚さは３０～５００μｍが好ましく、さらには５０～３００μｍがより好ましく、さらには５０～２００μｍが特に好ましい。
　＜高分子化合物層（二酸化炭素分離膜）の製造＞
　本発明に係る二酸化炭素分離部材における高分子化合物層（二酸化炭素分離膜）の製造方法は、前記多孔膜に、単一の架橋可能基を有する水溶性高分子化合物、二酸化炭素キャリア、水及び、好ましくは架橋剤を含有する高分子化合物層形成用組成物を塗布する工程を含む。
　以下、本発明の二酸化炭素分離膜及びその製造方法について詳細に説明する。
　－高分子化合物層（ゲル膜）の作製－
　既述の高分子化合物層形成用組成物に含まれる水溶性高分子化合物は二酸化炭素キャリアを担持するバインダーとして機能するものであり、水分を安定に保持してなるゲル膜の態様をとり、二酸化炭素キャリアによる二酸化炭素の分離機能を発揮させる。水溶性高分子化合物は、水に溶けて塗布液を形成することができるとともに、二酸化炭素キャリア保持能力が高いものが好ましい。
　前記組成物に含まれる各成分を混合し、例えば、７０℃～９５℃に加熱しながら１０分～１００００分程度攪拌して、塗布液組成物を調製した後、これを前記疎水性の多孔膜上に塗布して塗布膜を設ける。
　塗布工程における組成物の温度は、組成や濃度に応じてゲル化や塩析が生じないように決めればよいが、温度が高すぎると組成物から溶剤が多量に蒸発して組成濃度が変化したり、局所的にゲル化が進行したり、塗布膜に蒸発痕が残る恐れがあるので、室温(２５℃）以上であり、且つ、使用する溶剤沸点より５℃以上低い温度の範囲であることが好ましく、さらには室温以上であり、且つ、使用する溶剤沸点より１５℃以上低い温度の範囲がより好ましく、さらには室温以上であり、且つ、使用する溶剤沸点より２０℃以上低い温度の範囲が最も好ましい。より具体的には、溶剤として水（沸点：１００℃）を用いた場合の好ましい温度範囲は、２５℃～９５℃程度である。
　組成物の塗布方法としては、従来公知の方法を採用することができる。例えば、カーテンフローコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、バーコーター等が挙げられる。特に、膜厚均一性、塗布量などの観点から、エクストルージョンダイコーターが好ましい。
　塗布層形成後、架橋剤の種類に応じて加熱するか或いは光照射を行い、高分子化合物層内に架橋構造を形成させることで安定なゲル膜である本発明に係る高分子化合物層が形成される。
　高分子化合物層の膜厚は、必要な分離性能により適宜選択されるが、一般的には、０．１μｍ～６００μｍが好ましく、０．５μｍ～５００μｍがより好ましく、１μｍ～４００μｍが特に好ましい。
　本発明の二酸化炭素分離部材においては、高分子化合物層は、前記１００℃以上の耐熱性を有した疎水性の多孔膜の表面に形成される。高分子化合物層は、多孔膜の表面に均一な厚みを有する層として存在してもよく、また、塗布液組成物の塗布時、或いは、架橋構造を形成する加熱又は光照射工程の途上で、塗布液の一部が多孔膜の空孔内部に浸入した状態でゲル化され、表面のみならず、多孔膜の空孔内に存在していてもよい。
　キャリア拡散抑制層
　本発明の二酸化炭素分離部材においては、支持体である多孔膜と、高分子化合物層との間に、二酸化炭素キャリアの拡散を抑制するためのキャリア拡散抑制層を有していてもよい。
　高湿度高温度環境下で、前記二酸化炭素キャリアのキャリアイオンの浸透を抑制することが求められる。即ち、キャリアイオンが浸透、拡散して高分子化合物層内に保持されず、流失することで二酸化炭素分離特性が経時的に低下するため、これを抑制することが、二酸化炭素分離部材の耐久性向上に重要である。
　キャリア拡散を抑制するためには、様々な材料が考えられるが、キャリアイオンの浸透抑制に関して以下の二点の方法が考えられる。
１．逆浸透膜をキャリアイオン拡散抑制に用いる方法。
２．クーロン力によりキャリアイオンを保持する方法。
１．逆浸透膜を使用する方法では、逆浸透膜を多孔質支持体に圧延などで重ね合わせて、その上にゲル膜を作製する。
　逆浸透膜を使用する方法は、有効ではあるが、非常にコストが高い上、膜の張り合わせなど複雑な工程を要するという問題点も有する。
　他方、２．クーロン力によりキャリアイオンを保持する方法に関しては、多孔質支持体上へ、キャリアイオンを保持する機能を有する高分子化合物層を、例えば塗布法により簡易に形成することができる。
　クーロン力によりキャリアイオンを保持する機能を有する素材としては、例えば、シロキサン、シリコーンゴム、ポリブタジエン、エチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアクリル酸、及びポリビニルアルコールが挙げられ、これらを１種単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
　キャリア拡散抑制層は、上記キャリアイオンを保持しうる素材を含有する塗布液を調製し、前記多孔膜（支持体）に塗布し、乾燥することで形成される。キャリア拡散抑制層の膜厚（塗布量）は、目的に応じて適宜選択されるが、例えば、０．０１μｍ～１００μｍの範囲であることが好ましい。
　また、このようなキャリア拡散抑制層が、例えばアクリル酸やスルホン酸など、水素イオン（Ｈ＋）供与性の材料により形成される場合には、以下に示す如き反応(反応１）を促進するため、炭酸ガスの脱離反応が促進され、初期性能のＣＯ２透過流速が向上し、二酸化炭素分離能が向上することも期待される。
　（反応１）　ＨＣＯ３ －＋ Ｈ＋ → Ｈ２Ｏ ＋ ＣＯ２
　キャリア拡散抑制層上に前記高分子化合物層を形成する場合には、予め前記の如くしてキャリア拡散抑制層が形成された多孔膜上に、前記高分子化合物層を既述の方法と同様にして形成すればよい。
　製膜適性付与剤
　本発明に係る組成物には、塗布時の製膜安定性付与のために、セット剤や粘度調整剤、チキソトロピー性調整剤などを添加してもよい。
　セット剤としては多糖類が好ましい。製膜性、入手容易性、コスト、膜強度などの点から寒天が最も好ましく、市販品として、伊那寒天ＵＰ－３７、ＵＭ－１１Ｓ、ＳＹ－８、ＺＹ－４、ＺＹ－６（以上、伊那寒天社製）、Ａｇａｒｏｓｅ Ｈ、Ａｇａｒｏｓｅ Ｓ（以上、ニッポンジーン社製）などが挙げられる。
　粘度調整剤としては、水溶性増粘剤が好ましく、人工合成系が最も好ましい。水溶性人工合成増粘剤としては、ビニル系化合物、ビニリデン化合物、ポリビニルアルコール系化合物、ポリエーテル系化合物等が挙げられる。
　チキソトロピー性調整剤としては、水溶性であるものが好ましく、もっと好ましくは、水溶性の天然合成増粘剤であり、合成雲母やカルボキシビニルポリマーが挙げられる。
　これらの製膜適性付与剤は単独で用いても複数を混合して用いても良い。これらの製膜適性付与剤のなかには混合することでゲル化能の上がるものが知られており、ゲル化速度やゲル化能力、ゲル化温度の調整のために混合して用いることができる。
　＜二酸化炭素分離モジュール＞
　二酸化炭素分離モジュールには、前記多孔質膜と二酸化炭素分離膜とが積層された本発明の二酸化炭素分離部材を平膜として設置してもよいし、本発明の二酸化炭素分離部材を、逆浸透膜モジュールとして知られるスパイラル型や、例えば特開２０１０－２７９８８５公報に記載される如き形状を有するプリーツ型などに加工して利用することもできる。
　以下、本発明の二酸化炭素分離膜をスパイラル型として組み込んだ二酸化炭素分離モジュールの例に挙げて説明する。
　図１は、本発明の二酸化炭素分離モジュール１０の一実施形態を示す、一部切り欠きを設けた概略構成図であり、図２は、その断面を表す斜視図である。
　スパイラル型二酸化炭素分離膜モジュール１０は、その基本構造として、有孔の中空状中心管１２の回りに、二酸化炭素分離部材１４とこれに隣接して設けられた流路材１６とからなる積層体を単数あるいは複数を巻き回して構成される。二酸化炭素分離部材１４と流路材１６とにより形成された二酸化炭素を分離する領域の周辺は、モジュール内を通過する気体などの流体を遮断しうる材料で形成された被覆層１８で被覆されている。
　ここで、二酸化炭素分離部材１４は、高分子化合物層と多孔膜の積層体である前記本発明の二酸化炭素分離部材１４である。
　二酸化炭素分離モジュール１０に使用される流路材１６は、供給される流体の乱流（膜面の表面更新）を促進して供給流体中の二酸化炭素の膜透過速度を増加させる機能と、供給側の圧損をできるだけ小さくする機能とが備わっていることが好ましい。
　流路材１６としては、スペーサーとしての機能を有し、且つ、流体に乱流を生じさせることが好ましいことから、ネット状の流路材１６が好ましく用いられる。ネットの形状により流体の流路が変わることから、ネットの単位格子の形状は、目的に応じて、例えば、菱形、平行四辺形などの形状から選択して用いられる。流路材１６の材質としては、何ら限定されるものではないが、本発明の二酸化炭素分離部材１４が１００℃以上の温度条件下で使用されうることから、耐熱性の材料が好ましく、先に多孔膜の素材として挙げた材料が流路材１６の材料として同様に好ましく用いられる。
　既述のように、本実施形態では、二酸化炭素分離モジュール１０は、分離された二酸化炭素を回収するための有孔の中空状中心管１２の周辺に、高分子化合物層及び多孔膜の積層体（二酸化炭素分離部材）１４とネット状流路材１６とを巻き付けることで形成された二酸化炭素を分離する領域を備え、その周辺が流体不透過性の被覆層１８で被覆されている。
　二酸化炭素を含む気体は、二酸化炭素分離部材端部２０から供給される。二酸化炭素を含む気体が、前記被覆層１８により区画された、本発明の二酸化炭素分離部材１４を備える二酸化炭素を分離する領域を透過する際に、高分子化合物層１４を透過して分離された二酸化炭素が中空状中心管１２に集積され、該中空状中心管１２に接続された開口部２２より回収される。また、二酸化炭素分離部材１４における多孔質膜の空隙や流路材１６の空隙を通過した、二酸化炭素が分離された残余の気体は、二酸化炭素分離モジュール１０において、二酸化炭素回収用の開口部２２が設けされた側の、二酸化炭素分離部材の端部２４より排出される。
　二酸化炭素回収用の中空状中心管１２には不活性ガス等から選ばれるキャリアガスが供給されてもよい。
　以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
　実施例１
　＜二酸化炭素分離部材（１）の作製＞
　分子量１８万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（アルドリッチ社製）５０ｇとエポキシ架橋剤ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇと純水３３．８６ｇと寒天０．５ｇを混合し、９５℃で６０分攪拌させた。
　その後、４０質量％の炭酸セシウム水溶液１５ｇをこの混合物に滴下することで高分子化合物層形成用塗布液組成物を調液した。
　疎水性を有する多孔膜であるｓ－ＰＴＦＥ（中尾フィルター社製、２００μｍ厚）を支持体として用い、この支持体に得られた塗布性組成物を塗布後、乾燥させることで、多孔膜上に架橋構造を有する高分子化合物を備える二酸化炭素分離部材（１）を作製した。
　なお、ＰＶＡは単一の架橋可能基である－ＯＨを有し、上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、エーテル結合を有するものである。なお上記反応により形成された架橋構造は二酸化炭素分離部材（１）におけるゲル膜を赤外線分光あるいはＮＭＲを測定することで確認できる。
　実施例２
　＜二酸化炭素分離部材（２）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えて有機チタン架橋剤（ＴＣ－３１５、マツモトファインケミカル社製）０．７ｇを利用した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（２）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、－Ｏ－Ｔｉ－Ｏ－結合を有するものである。
  実施例３
　＜二酸化炭素分離部材（３）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えて有機ジルコニア架橋剤（ＴＣ－３１５、マツモトファインケミカル社製）０．７ｇを利用した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（３）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、－Ｏ－Ｚｒ－Ｏ－結合を有するものである。
  実施例４
　＜二酸化炭素分離部材（４）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えてグルタルアルデヒド（和光純薬）０．７ｇを利用した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（４）を作製した。
 　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、アセタール結合を有するものである。
  実施例５
　＜二酸化炭素分離部材（５）の作製＞
　分子量１８万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（アルドリッチ社製）５０ｇに変えて、分子量１６．６万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液５０ｇ（アルドリッチ社製）を用いた事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（４）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、エーテル結合を有するものである。
  実施例６
　＜二酸化炭素分離部材（６）の作製＞
　分子量１８万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（アルドリッチ社製）５０ｇに変えて、分子量１３万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液５０ｇ（アルドリッチ社製）を用いた事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（６）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、エーテル結合を有するものである。
　実施例７
　＜二酸化炭素分離部材（７）の作製＞
　分子量１８万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（アルドリッチ社製）５０ｇに変えて、分子量１１万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（日本酢ビ・ポバール社製）５０ｇを用いた事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（７）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、エーテル結合を有するものである。
　実施例８
　＜二酸化炭素分離部材（８）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えてグルタルアルデヒド（和光純薬）０．７ｇを利用した事以外は、実施例７と同様にして、二酸化炭素分離部材（８）を作製した。
上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、アセタール結合を有するものである。
　実施例９
　＜二酸化炭素分離部材（９）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えて有機チタン架橋剤（ＴＣ－３１５、マツモトファインケミカル社製）０．７ｇを利用した事以外は、実施例７と同様にして、二酸化炭素分離部材（９）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、－Ｏ－Ｔｉ－Ｏ－結合を有するものである。
　実施例１０
　＜二酸化炭素分離部材（１０）の作製＞
　分子量１８万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（アルドリッチ社製）５０ｇに変えて、分子量３万のポリアリルアミン５質量％水溶液（シグマアルドリッチ社製）５０ｇを用いた事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（１０）を作製した。
　なお、ポリアリルアミンは単一の架橋可能基である－ＮＨ２を有し、上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、－ＮＨ－ＣＨ２－Ｃ（ＯＨ）－結合を有するものである。
　実施例１１
　＜二酸化炭素分離部材（１１）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えて有機チタン架橋剤（ＴＣ－３１５、マツモトファインケミカル社製）０．７ｇを利用した事以外は、実施例１０と同様にして、二酸化炭素分離部材（１１）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、－Ｏ－Ｔｉ－Ｏ－結合を有するものである。
　実施例１２
　＜二酸化炭素分離部材（１２）の作製＞
　分子量１８万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（アルドリッチ社製）５０ｇに変えて、５質量％で分子量３万のポリエチレンイミン水溶液（シグマアルドリッチ社製）５０ｇを用いた事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（１２）を作製した。
　なお、ポリエチレンイミンは単一の架橋可能基であるアミノ基を有し、上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、－ＮＨ－ＣＨ２－Ｃ（ＯＨ）－結合を有するものである。
　実施例１３
　＜二酸化炭素分離部材（１３）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えて有機チタン架橋剤（ＴＣ－３１５、マツモトファインケミカル社製）０．７ｇを利用した事以外は、実施例１２と同様にして、二酸化炭素分離部材（１３）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、－ＮＨ－Ｔｉ－Ｏ－結合を有するものである。
　実施例１４
　＜二酸化炭素分離部材（１４）の作製＞
　分子量１８万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（アルドリッチ社製）５０ｇに変えて、５質量％で分子量２万のポリアリルアミン水溶液（シグマアルドリッチ社製）５０ｇを用いた事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（１４）を作製した。
　なお、ポリアリルアミンは単一の架橋可能基である－ＮＨ２を有し、上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、－ＮＨ－ＣＨ２－Ｃ（ＯＨ）－結合を有するものである。
　実施例１５
　＜二酸化炭素分離部材（１５）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えて有機チタン架橋剤（ＴＣ－３１５、マツモトファインケミカル社製）０．７ｇを利用した事以外は、実施例１４と同様にして、二酸化炭素分離部材（１５）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、－ＮＨ－Ｔｉ－Ｏ－結合を有するものである。
　実施例１６
　＜二酸化炭素分離部材（１６）の作製＞
　分子量１８万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（アルドリッチ社製）５０ｇに変えて、５質量％で分子量２万のポリエチレンイミン水溶液（シグマアルドリッチ社製）５０ｇを用いた事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（１６）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、－ＮＨ－ＣＨ２－Ｃ（ＯＨ）－結合を有するものである。
　実施例１７
　＜二酸化炭素分離部材（１７）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えてエポキシ架橋剤（ＥＸ－８３０、日油株式会社製）０．７ｇを利用した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（１７）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、エーテル結合を有するものである。
　実施例１８
　＜二酸化炭素分離部材（１８）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えてエポキシ架橋剤（ＥＸ－６１４Ｂ、日油株式会社製）０．７ｇを利用した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（１８）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、エーテル結合を有するものである。
　実施例１９
　＜二酸化炭素分離部材（１９）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えてエポキシ架橋剤（ＥＸ－５１２、日油株式会社製）０．７ｇを利用した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（１９）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、エーテル結合を有するものである。
　実施例２０
　＜二酸化炭素分離部材（２０）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えてエポキシ架橋剤（ＥＸ－５２１、日油株式会社製）０．７ｇを利用した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（２０）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、エーテル結合を有するものである。
　実施例２１
　＜二酸化炭素分離部材（２１）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えてエポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．５ｇを利用した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（２１）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、エーテル結合を有するものである。
　実施例２２
　＜二酸化炭素分離部材（２２）作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えてエポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．２５ｇを利用した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（２２）を作製した。
　上記反応により形成された架橋構造は（Ｂ）群中、エーテル結合を有するものである。
　比較例１
　＜二酸化炭素分離部材（Ｃ－１）の作製＞
分子量１８万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（アルドリッチ社製）５０ｇに変えて、ポリビニルアルコール－ポリアクリル酸共重合体（ナトリウム塩、クラレ社製、商品名：クラストマーＡＰ２０）５質量％水溶液５０ｇを用いた事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（Ｃ－１）を作製した。
　比較例２
　＜二酸化炭素分離部材（Ｃ－２）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えてグルタルアルデヒド（和光純薬）０．７ｇを利用した事以外は、比較例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（Ｃ－２）を作製した。
　比較例３
　＜二酸化炭素分離部材（Ｃ－３）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えて有機チタン架橋剤（ＴＣ－３１５、マツモトファインケミカル社製）０．７ｇを利用した事以外は、比較例比較例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（Ｃ－３）を作製した。
　比較例４
　＜二酸化炭素分離部材（Ｃ－４）の作製＞
　疎水性を有する多孔膜であるｓ－ＰＴＦＥ（中尾フィルター社製、２００μｍ厚）に代えて、支持体として表面親水性（２５℃における水の接触角が９０°未満）のｓ－ＰＴＦＥ（中尾フィルター社製、テトラテックス７００９）を用いた以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（Ｃ－４）を作製した。
　実施例１～２２、比較例１～４の構成は以下に示すとおりである。なお、下記にしめす各表において添加量の単位は、全て「質量％」である。
＊１　分子量の単位：　ｇ・ｍｏｌ－１
＊２　けん化率の単位：％
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　－ガス分離評価－
　実施例１～２２、比較例１～４で作成した二酸化炭素分離部材を用いて二酸化炭素ガスの分離性能について、以下のように評価した。
　多孔膜及び高分子化合物層の積層体を直径４７ｍｍに切り取り、ＰＴＦＥメンブレンフィルターで挟んで透過試験サンプルを作製した。
　テストガスとしてＣＯ２／Ｈ２：１０／９０（容積比）の混合ガスを、相対湿度７０％、流量１００ｍｌ／分、温度１３０℃、全圧３ａｔｍで、前記の各サンプル（有効面積２．４０ｃｍ２）に供給し、透過側にＡｒガス（流量９０ｍｌ／分）をフローさせた。
　透過してきたガスをガスクロマトグラフで分析し、ＣＯ２透過速度と分離係数を算出した。初期０．７Ｍｐａにおける値と初期５．０Ｍｐａにおける値を測定し、その値より初期変動費を算出した。また、５００時間後に５．０Ｍｐａで測定し、その値と初期５．０Ｍｐａの値を比較して変動率を算出した。変動率は小さいほど耐久性は良好であると評価する。結果を表２に示す。
　－密着性評価－
　実施例１～２２、比較例１～４で作製した二酸化炭素分離部材を２５℃、６０％ＲＨの条件で２時間調湿した。各膜の表面に、カッターナイフで碁盤目状に縦１１本、横１１本の切り込みを入れて、合計１００個の正方形の升目を刻み、その面に日東電工（株）製のポリエステル粘着テープ（Ｎｏ．３１Ｂ）を貼りつけた。３０分経時した後に、垂直方向にテープを素早く引き剥がし、剥がれた升目の数を数えた。同じ試験を３回行って平均を算出し、下記３段階の基準で評価した。
　Ａ：１００升において剥がれが全く認められなかった。（許容範囲内）
　Ｂ：１００升において１～１０升の剥がれが認められた。（許容範囲内）
　Ｃ：１００升において１１升以上の剥がれが認められた。
　Ａ及びＢの場合、支持体と二酸化炭素分離層との密着性が良好と判断し、Ｃの場合、支持体と二酸化炭素分離層との密着性が不良と判断した。
　結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
 
　表２結果より、本発明に係る実施例１～２２の二酸化炭素分離部材は、いずれの条件でも二酸化炭素分離性能に優れ、且つ、耐久性も良好であることがわかる。また、実施例１～６と実施例７～９との対比により、高分子化合物層の高分子がＰＶＡで分子量が１３万以上である二酸化炭素分離部材が特に優れることが確認された。この傾向は架橋剤を換えた場合でも同様であった。
　他方、分子内に架橋可能基を２種以上有する共重合体高分子を用いた比較例１～３では、５００時間後の高湿度高温度経時で性能が著しく悪化することがわかった。これはエポキシ架橋剤がアクリル酸部位に選択的に反応し、エステル結合が形成され、エステル結合は高湿度高温度経時特性が悪いため、加水分解などで結合が分解されたためと推定される。比較例１～３のように、架橋剤を換えても全く同じ傾向を示した。
　また、疎水性の多孔膜に代えて表面親水性の多孔膜を支持体として用いた場合には、多孔膜の空孔内にゲル膜が浸入し、密着性には優れるものの、二酸化炭素キャリアの拡散に起因するためか、高湿度高温度経時性能が著しく悪化することがわかった。
　実施例２３
　＜二酸化炭素分離部材（２３）の作製＞
　０．０２質量％のフッ素系界面活性剤（Ｚｏｎｙｌ　ＦＳＮ１００、シグマアルドリッチ社製））０．１ｇを更に追加した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（２３）を作製した。
　実施例２４
　＜二酸化炭素分離部材（２４）の作製＞
　０．０２質量％のフッ素系界面活性剤（Ｚｏｎｙｌ　ＦＳＮ１００、シグマアルドリッチ社製））０．１ｇに変えて、０．０２質量％のフッ素系界面活性剤（サーフロン　Ｓ－２４２、シグマアルドリッチ社製））を用いた事以外は、実施例２３と同様にして、二酸化炭素分離部材（２４）を作製した。
　実施例２５
　＜二酸化炭素分離部材（２５）の作製＞
　４０質量％の炭酸セシウム水溶液１５ｇに変えて、４０質量％炭酸カリウム３．２ｇとグリシン１．２ｇを用いた事以外は、実施例２４と同様にして、二酸化炭素分離部材（２５）を作製した。
　実施例２６
　＜二酸化炭素分離部材（２６）の作製＞
　０．０２質量％のフッ素系界面活性剤（Ｚｏｎｙｌ　ＦＳＮ１００、シグマアルドリッチ社製）０．１ｇの代わりにフッ素系界面活性剤（プルロニックＰＥ６４００、シグマアルドリッチ社製）０．１ｇ含む水溶液を追加に添加した事以外は実施例２３と同様にして、二酸化炭素分離部材（２６）を作製した。
　実施例２７
　＜二酸化炭素分離部材（２７）の作製＞
　０．０２質量％のフッ素系界面活性剤（Ｚｏｎｙｌ　ＦＳＮ１００、シグマアルドリッチ社製））２ｇを更に追加した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（２７）を作製した。
　実施例２８
　＜二酸化炭素分離部材（２８）の作製＞
　０．０２質量％のフッ素系界面活性剤（サーフロン　Ｓ－２４２、シグマアルドリッチ社製））２ｇを更に追加した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（２８）を作製した。
　実施例２９
　＜二酸化炭素分離部材（２９）の作製＞
　０．０２質量％のフッ素系界面活性剤（Ｚｏｎｙｌ　ＦＳＮ１００、シグマアルドリッチ社製）０．１ｇの代わりにフッ素系界面活性剤（プルロニックＰＥ６４００、シグマアルドリッチ社製）２ｇ含む水溶液を追加に添加した事以外は実施例２３と同様にして、二酸化炭素分離部材（２９）を作製した。
　実施例３０
　＜二酸化炭素分離部材（３０）の作製＞
　アルカリ性ジルコニアゾル（ナノユースＺＲ－４０ＢＬ、日産化学社製）０．１μｍ粒子径を０．３ｇ分散させて塗布液を作製した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（３０）を作製した。
　実施例３１
　＜二酸化炭素分離部材（３１）の作製＞
　アルカリ性ジルコニアゾル（ナノユースＺＲ－４０ＢＬ、日産化学社製）０．１μｍ粒子径を０．３ｇの代わりにアルカリ性チタニアゾル（ナノユースＺＲ－４０ＢＬ、日産化学社製）を０．３ｇ分散させて塗布液を作製した以外は実施例３０と同様にして、二酸化炭素分離部材（３１）を作製した。
　実施例３２
　＜二酸化炭素分離部材（３２）の作製＞
　アルカリ性ジルコニアゾル（ナノユースＺＲ－４０ＢＬ、日産化学社製）０．１μｍ粒子径を０．３ｇの代わりにカーボンナノファイバー（ＣＮＴ－Ｆ、三菱マテリアル電子化成株式会社）０．１μｍ粒子径のものを０．３ｇ分散させて塗布液を作製した以外は実施例３０と同様にして、二酸化炭素分離部材（３２）を作製した。
　実施例３３
　＜二酸化炭素分離部材（３３）の作製＞
　アルカリ性ジルコニアゾル（ナノユースＺＲ－４０ＢＬ、日産化学社製）０．１μｍ粒子径を０．１ｇ分散させて塗布液を作製した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（３３）を作製した。
　実施例３４
　＜二酸化炭素分離部材（３４）の作製＞
　アルカリ性ジルコニアゾル（ナノユースＺＲ－４０ＢＬ、日産化学社製）０．１μｍ粒子径を０．２ｇの代わりに，アルカリ性チタニアゾル（ナノユースＺＲ－４０ＢＬ、日産化学社製）０．１ｇ分散させて塗布液を作製した以外は実施例３０と同様にして、二酸化炭素分離部材（３４）を作製した。
　実施例３５
　＜二酸化炭素分離部材（３５）の作製＞
　アルカリ性ジルコニアゾル（ナノユースＺＲ－４０ＢＬ、日産化学社製）０．１μｍ粒子径を０．２ｇの代わりにカーボンナノファイバー（ＣＮＴ－Ｆ、三菱マテリアル電子化成株式会社）０．１μｍ粒子径のものを０．１ｇ分散させて塗布液を作製した以外は実施例３０と同様にして、二酸化炭素分離部材（３５）を作製した。
　実施例３６
　＜二酸化炭素分離部材（３６）の作製＞
　１０質量％のシロキサン（信越化学）水溶液を疎水性ｓ－ＰＴＦＥ（中尾フィルター社製、２００μｍ厚）に塗布し、疎水性ｓ－ＰＴＦＥの上にシロキサン層を１．０μｍで形成させた。シロキサン層を形成させた疎水性ｓ－ＰＴＦＥ上に、実施例１に記載の塗布液を塗布後、乾燥させることで、二酸化炭素分離部材（３６）を作製した。
　実施例３７
　＜二酸化炭素分離部材（３７）の作製＞
　１０質量％ポリアクリル酸（シグマアルドリッチ社製）水溶液を疎水性ｓ－ＰＴＦＥ（中尾フィルター社製、２００μｍ厚）に塗布し、疎水性ｓ－ＰＴＦＥの上にアクリル酸層を１．０μｍで形成させた。アクリル酸層を形成させた疎水性ｓ－ＰＴＦＥ上に、実施例１に記載の塗布液を塗布後、乾燥させることで、二酸化炭素分離部材（３７）を作製した。
　実施例３８
　＜二酸化炭素分離部材（３８）の作製＞
　１０質量％シロキサン（信越化学）水溶液を疎水性ｓ－ＰＴＦＥ（中尾フィルター社製、２００μｍ厚）に塗布し、疎水性ｓ－ＰＴＦＥの上にアクリル酸層を０．５μｍで形成させた。シロキサン層を形成させた疎水性ｓ－ＰＴＦＥ上に実施例１に記載の塗布液を、塗布後、乾燥させることで、二酸化炭素分離部材（３８）を作製した。
　実施例３９
　＜二酸化炭素分離部材（３９）の作製＞
　分子量１８万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（シグマアルドリッチ社製）５０ｇに変えて、分子量７万４８００、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（シグマアルドリッチ社製）５０ｇを用いた事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（４０）を作製した。
　実施例４０
　＜二酸化炭素分離部材（４０）の作製＞
　分子量１８万、けん化率９９％のＰＶＡ５質量％水溶液（シグマアルドリッチ社製）５０ｇに変えて、分子量１８万、けん化率８５％のＰＶＡ５質量％水溶液（シグマアルドリッチ社製）５０ｇを用いた事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（４０）を作製した。
　実施例４１
　＜二酸化炭素分離部材（４１）の作製＞
　エポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）０．７ｇに変えてエポキシ架橋剤（ＥＸ－８１０、日油株式会社製）２.０ｇを利用した事以外は、実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（４１）を作製した。
　実施例４２
　＜二酸化炭素分離部材（４２）の作製＞
　０．０２質量％のフッ素系界面活性剤（Ｚｏｎｙｌ　ＦＳＮ１００、シグマアルドリッチ社製）ｇの代わりにフッ素系界面活性剤（Ｚｏｎｙｌ　ＦＳＮ１００、シグマアルドリッチ社製）２ｇ含む水溶液を追加に添加した事以外は実施例２３と同様にして、二酸化炭素分離部材（４２）を作製した。
　実施例４３
　＜二酸化炭素分離部材（４３）の作製＞
　アルカリ性ジルコニアゾル（ナノユースＺＲ－４０ＢＬ、日産化学社製）０．１μｍ粒子径を１ｇ分散させて塗布液を作製した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素分離部材（４３）を作製した。
　実施例２３～実施例４３の二酸化炭素分離部材の構成を下記表３に示す。また、これらを実施例１と同様にして評価した結果を下記表４に示す。
＊１　透過流速単位：１×１０－５ｃｍ３（ＳＴＰ）／（ｓ・ｃｍ２・ｃｍＨｇ）
＊２　α＝Ｑ（ＣＯ２）／Ｑ（Ｈ２）
　全てｎ＝５の平均値を提示
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 
　表４の結果より、本発明の二酸化炭素分離部材は、二酸化炭素分離能及びその持続性に優れる。特に、実施例１と実施例２３～２９との対比より、高分子化合物層に界面活性剤を添加することで耐久性がさらに向上することがわかる。また、実施例３０～３５より、高分子化合物層にフィラーを添加することにより、二酸化炭素分離の得及び初期変動率が改良されることがわかる。
　さらに、多孔膜と高分子化合物層との間に、キャリア拡散抑制層を設けた場合、キャリア拡散抑制層の膜厚は非常に薄いものであっても、耐久性のさらなる向上に有用であることがわかる。
　実施例４４
＜二酸化炭素分離モジュールの作製＞
　実施例１で作製した二酸化炭素分離膜と多孔質膜とを積層した二酸化炭素分離部材（積層体）１４と流路材１６とを１９組用いて、直径５９ｍｍの有孔の中心管１２に巻き回して、図１に示す構造のスパイラル型二酸化炭素分離モジュール１０を作製した。
　作製した本発明の二酸化炭素分離モジュールは、内蔵する二酸化炭素分離膜の性能の通り、二酸化炭素分離農が良好で、且つ、長寿命であることを確認した。
　日本出願第２０１１－１６７１９６の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (15)

  1. 　１００℃以上の耐熱性を有した疎水性の多孔膜と、
    　前記多孔膜の表面に形成された高分子化合物層であって、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群より選択された少なくとも１種の二酸化炭素キャリアと水分とを含み、且つ、下記（Ａ）群より選ばれた単一の架橋可能基により形成された、下記（Ｂ）群より選ばれた耐加水分解性結合を含む架橋構造を有する高分子化合物層と、
    　を有する二酸化炭素分離部材であって、
    　１００℃～２５０℃の温度条件下で二酸化炭素ガスと水素ガスとの混合物より二酸化炭素ガスを選択的に透過させる二酸化炭素分離部材。
    （Ａ）群は、－ＯＨ、－ＮＨ２、－Ｃｌ、－ＣＮ、―ＣＯＯＨ及びエポキシ基からなり、
    （Ｂ）群は、エーテル結合、アセタール結合、－ＮＨ－ＣＨ２－Ｃ（ＯＨ）－、－Ｏ－Ｍ－Ｏ－、－ＮＨ－Ｍ－Ｏ－、ウレタン結合、－ＣＨ２－ＣＨ（ＯＨ）－及びアミド結合からなり、Ｍは、Ｔｉ又はＺｒを表す。
  2. 　前記高分子化合物層の形成に用いられる高分子化合物が、単一の架橋可能基である－ＯＨを有する重量平均分子量が１３００００以上６００００００以下の高分子化合物である請求項１に記載の二酸化炭素分離部材。
  3. 　前記高分子化合物が、重量平均分子量が１３００００以上６００００００以下のポリビニルアルコールである請求項２に記載の二酸化炭素分離部材。
  4. 　前記高分子化合物層の形成に用いられる高分子化合物が、単一の架橋可能基である－ＮＨ２を有する重量平均分子量が１００００以上６００００００以下の高分子化合物である請求項１に記載の二酸化炭素分離部材。
  5. 　前記架橋構造が、前記高分子化合物が有する単一の架橋可能基に対し、２官能以上のエポキシ化合物から選ばれた架橋剤を反応させて形成されたエーテル結合を含む架橋構造である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の二酸化炭素分離部材。
  6. 　前記架橋構造が、前記高分子化合物が有する単一の架橋可能基１００ｍｏｌに対し、架橋剤０．０１ｍｏｌ～８０ｍｏｌを反応させて形成された架橋構造である請求項１～請求項５のいずれか１項に記載二酸化炭素分離部材。
  7. 　前記アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩及びアルカリ金属水和物がそれぞれ、セシウム、ルビジウム、カリウム、及びナトリウムからなる群から選ばれたアルカリ金属元素を有する請求項１～請求項６のいずれか１項に記載二酸化炭素分離部材。
  8. 　前記高分子化合物層が、さらに、界面活性剤を含有する請求項１～請求項７のいずれか１項に記載二酸化炭素分離部材。
  9. 　前記高分子化合物層が、さらに、フィラーを含有する請求項１～請求項８のいずれか１項に記載二酸化炭素分離部材。
  10. 　前記高分子化合物層が、さらに、製膜適性付与剤を含有する請求項１～請求項９のいずれか１項に記載二酸化炭素分離部材。
  11. 　前記高分子化合物層と前記疎水性の多孔膜との間に、前記二酸化炭素キャリアの拡散を抑制するキャリア拡散抑制層を有する請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載二酸化炭素分離部材。
  12. 　前記疎水性の多孔膜が、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルフォン（ＰＳＦ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルイミド、及び、ポリエーテルエーテルケトンからなる群より選ばれた少なくとも１種を含む請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の二酸化炭素分離部材。
  13. 　請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載の二酸化炭素分離部材の製造方法であって、
    　１００℃以上の耐熱性を有した疎水性の多孔膜上に、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群より選択される少なくとも１種の二酸化炭素キャリアと、水分と、下記（Ａ）群より選ばれた単一の架橋可能基を有する高分子化合物の水溶液と、架橋剤と、を含有するキャスト溶液を塗布することと、
    　前記キャスト液中で前記高分子化合物が有する前記単一の架橋可能基と前記架橋剤とを反応させて、下記（Ｂ）群より選ばれた耐加水分解性結合を含む架橋構造を有する高分子化合物層を形成することと、
    　を含む、二酸化炭素分離部材の製造方法。
    （Ａ）群は、－ＯＨ、－ＮＨ２、－Ｃｌ、－ＣＮ、―ＣＯＯＨおよびエポキシ基からなり、
    （Ｂ）群は、エーテル結合、アセタール結合、－ＮＨ－ＣＨ２－Ｃ（ＯＨ）－、－Ｏ－Ｍ－Ｏ－、－ＮＨ－Ｍ－Ｏ－、ウレタン結合、－ＣＨ２－ＣＨ（ＯＨ）－およびアミド結合からなり、Ｍは、Ｔｉ又はＺｒを表す。
  14. 　前記高分子化合物層が、架橋構造を有するポリビニルアルコールゲルを含む層である請求項１３に記載の二酸化炭素分離部材の製造方法。
  15. 　請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載の二酸化炭素分離部材を備えた二酸化炭素分離モジュール。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014129098A1 (ja) * 2013-02-22 2014-08-28 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用複合体、酸性ガス分離用モジュールおよび酸性ガス分離用モジュールの製造方法
WO2014156185A1 (ja) * 2013-03-29 2014-10-02 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離複合膜の製造方法及び酸性ガス分離膜モジュール
WO2015015803A1 (ja) * 2013-07-30 2015-02-05 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用積層体および該積層体を備えた酸性ガス分離用モジュール
JP2015024372A (ja) * 2013-07-26 2015-02-05 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用モジュール
WO2015015802A1 (ja) * 2013-07-30 2015-02-05 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用積層体および該積層体を備えた酸性ガス分離用モジュール
WO2015025811A1 (ja) * 2013-08-19 2015-02-26 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール
WO2015025812A1 (ja) * 2013-08-19 2015-02-26 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用スパイラル型モジュール
JP2015107473A (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 富士フイルム株式会社 複合体の製造方法
WO2015107803A1 (ja) * 2014-01-16 2015-07-23 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用積層体の製造方法、酸性ガス分離用積層体および酸性ガス分離モジュール
WO2015107820A1 (ja) * 2014-01-20 2015-07-23 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用スパイラル型モジュールおよび製造方法
JP2015144999A (ja) * 2014-02-04 2015-08-13 富士フイルム株式会社 複合体の製造方法
CN105120990A (zh) * 2013-03-29 2015-12-02 富士胶片株式会社 酸性气体分离复合膜的制造方法和酸性气体分离膜组件
JP2017170353A (ja) * 2016-03-24 2017-09-28 次世代型膜モジュール技術研究組合 ガス分離膜

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013049042A (ja) * 2011-01-12 2013-03-14 Fujifilm Corp 二酸化炭素分離膜形成用組成物、二酸化炭素分離膜及びその製造方法、並びに二酸化炭素分離装置
JP5490281B2 (ja) * 2012-06-20 2014-05-14 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール、及び酸性ガス分離システム
JP2014014806A (ja) * 2012-07-11 2014-01-30 Fujifilm Corp 酸性ガス分離用複合体及びその製造方法並びに酸性ガス分離モジュール
JP5865317B2 (ja) * 2012-09-28 2016-02-17 富士フイルム株式会社 二酸化炭素分離用複合体、二酸化炭素分離用モジュール、及び二酸化炭素分離用複合体の製造方法
JP2014161744A (ja) * 2013-02-21 2014-09-08 Fujifilm Corp ガス分離膜モジュールユニットの運転方法
JP5990476B2 (ja) * 2013-02-21 2016-09-14 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用モジュール
JP5946220B2 (ja) * 2013-03-26 2016-07-05 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用複合体、酸性ガス分離用モジュールおよび酸性ガス分離用モジュールの製造方法
JP6392412B2 (ja) * 2013-03-29 2018-09-19 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離複合膜の製造方法及び酸性ガス分離用モジュール
JP2015020147A (ja) * 2013-07-23 2015-02-02 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用スパイラル型モジュール
JP5972232B2 (ja) * 2013-07-26 2016-08-17 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール
JP6037965B2 (ja) * 2013-07-29 2016-12-07 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール
JP6145349B2 (ja) * 2013-07-30 2017-06-07 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール
JP2015061721A (ja) * 2013-08-23 2015-04-02 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離層、酸性ガス分離層の製造方法、および、酸性ガス分離モジュール
JP2015066488A (ja) * 2013-09-27 2015-04-13 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用スパイラル型モジュール
JP2015112502A (ja) * 2013-12-07 2015-06-22 住友化学株式会社 積層体及びガス分離膜並びに積層体の製造方法
JP6067649B2 (ja) * 2013-12-26 2017-01-25 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール
JP6145431B2 (ja) * 2014-02-03 2017-06-14 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュールの製造方法および酸性ガス分離モジュール
JP6180965B2 (ja) * 2014-02-28 2017-08-16 富士フイルム株式会社 ガス分離膜およびガス分離膜モジュール
JP6223255B2 (ja) * 2014-03-28 2017-11-01 次世代型膜モジュール技術研究組合 ガス分離膜
JP6231927B2 (ja) * 2014-03-28 2017-11-15 次世代型膜モジュール技術研究組合 ガス分離膜
JP6231928B2 (ja) * 2014-03-28 2017-11-15 次世代型膜モジュール技術研究組合 ガス分離膜
US10507434B2 (en) 2014-08-11 2019-12-17 Sumitomo Chemical Company, Limited Composition for CO2 gas separation membrane, CO2 gas separation membrane and method for producing same, and CO2 gas separation membrane module
KR102404068B1 (ko) 2014-11-18 2022-05-30 가부시키가이샤 르네상스 에너지 리서치 이산화탄소 가스 분리막 및 그 제조 방법과, 이산화탄소 가스 분리막 모듈
JP2016118102A (ja) 2014-12-18 2016-06-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のｅｇｒ装置
JP2016117045A (ja) * 2014-12-23 2016-06-30 住友化学株式会社 二酸化炭素分離膜の製造方法、二酸化炭素分離膜用樹脂組成物、二酸化炭素分離膜モジュール及び二酸化炭素分離装置
WO2016121436A1 (ja) * 2015-01-26 2016-08-04 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール
WO2016136294A1 (ja) * 2015-02-27 2016-09-01 富士フイルム株式会社 ガス分離膜、ガス分離モジュール、ガス分離装置、ガス分離方法、及びガス分離非対称膜の製造方法
GB201520466D0 (en) * 2015-11-20 2016-01-06 Applied Biomimetic As Method of preparing membranes
KR20170079234A (ko) * 2015-12-30 2017-07-10 상명대학교산학협력단 질산염을 포함하는 ｓｆ６ 분리용 고분자 전해질 분리막
EP3533516A4 (en) 2016-10-28 2020-06-03 Toray Industries, Inc. GAS SEPARATING MEMBRANE, GAS SEPARATING MEMBRANE ELEMENT AND GAS SEPARATING METHOD
CN106669437B (zh) * 2017-01-16 2019-04-05 中国矿业大学(北京) 一种高效双相co2电化学分离膜制备方法
KR20190129959A (ko) 2017-03-31 2019-11-20 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 유기 규소 화합물의 축합물을 포함하는 겔
US11045761B2 (en) 2018-08-31 2021-06-29 Sumitomo Chemical Company, Limited Separation membrane sheet, separation membrane element, separation membrane module, and manufacturing method for separation membrane sheet
US11850558B2 (en) * 2018-09-14 2023-12-26 Sumitomo Chemical Company, Limited Composition useful for producing acidic gas separation membrane
CN112969520A (zh) * 2018-09-14 2021-06-15 俄亥俄州创新基金会 用于气体分离的膜
CN112638509B (zh) * 2018-09-27 2023-01-13 卡姆帕特薄膜系统公司 用于加湿促进输送膜的方法
CN112755808B (zh) * 2019-10-21 2022-12-09 中国石油化工股份有限公司 一种用于水合物法气体分离的凝胶复合膜及其制备方法
JP7161253B2 (ja) * 2019-10-23 2022-10-26 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ Ｃｏ２促進輸送膜及びその製造方法並びにｃｏ２分離方法及び装置
US11813562B2 (en) 2022-02-01 2023-11-14 Halliburton Energy Services, Inc. Systems and methods for capturing carbon dioxide in exhaust gas
WO2024113008A1 (en) * 2022-11-28 2024-06-06 Future Fuels CRC Ltd Coating composition

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07275672A (ja) * 1993-12-24 1995-10-24 Agency Of Ind Science & Technol 高分子ゲル複合膜の製造方法、ガス分離膜及びガス分離促進輸送膜
JPH07102310B2 (ja) 1993-10-19 1995-11-08 工業技術院長 二酸化炭素分離ゲル膜及びその製造方法
JP2008036464A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Renaissance Energy Research:Kk 二酸化炭素分離装置及び方法
WO2009093666A1 (ja) * 2008-01-24 2009-07-30 Renaissance Energy Research Corporation Ｃｏ２促進輸送膜及びその製造方法
JP2009195900A (ja) 2008-01-24 2009-09-03 Renaissance Energy Research:Kk 二酸化炭素分離装置
JP2010279885A (ja) 2009-06-03 2010-12-16 Asahi Kasei Chemicals Corp 気体分離装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4704324A (en) * 1985-04-03 1987-11-03 The Dow Chemical Company Semi-permeable membranes prepared via reaction of cationic groups with nucleophilic groups
JP2505631B2 (ja) * 1990-08-09 1996-06-12 東レ株式会社 複合半透膜およびその製造方法および高純度水の製造方法
KR100575113B1 (ko) * 2000-06-21 2006-05-03 가부시키가이샤 구라레 다공질 중공 섬유막 및 이의 제조방법
US6960617B2 (en) * 2002-04-22 2005-11-01 Purdue Research Foundation Hydrogels having enhanced elasticity and mechanical strength properties
JP2007513083A (ja) * 2003-11-10 2007-05-24 アンジオテック インターナショナル アーゲー 医療用移植片および繊維誘発剤
JP2008505197A (ja) * 2004-07-05 2008-02-21 シーメンス・ウォーター・テクノロジーズ・コーポレーション 親水性膜
WO2006050531A2 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 The Ohio State University Research Foundation Membranes, methods of making membranes, and methods of separating gases using membranes
US8741600B2 (en) * 2007-06-19 2014-06-03 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Method for separation of immunoglobulin monomers
RU2477168C2 (ru) * 2007-09-20 2013-03-10 Скайоник Корпорейшн Удаление диоксида углерода из потоков отходящего газа посредством совместного образования карбонатных и/или бикарбонатных минералов
US20100218681A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 General Electric Company Membranes comprising amino acid mobile carriers
JP5526055B2 (ja) * 2010-02-10 2014-06-18 富士フイルム株式会社 ガス分離膜、ガス分離膜の製造方法、ガス混合物の分離方法、ガス分離膜モジュール及び気体分離装置
CN103269768B (zh) * 2010-12-24 2015-05-13 株式会社新生能源研究 气体分离装置、膜反应器、制氢装置
JP2013049042A (ja) * 2011-01-12 2013-03-14 Fujifilm Corp 二酸化炭素分離膜形成用組成物、二酸化炭素分離膜及びその製造方法、並びに二酸化炭素分離装置
US9022227B2 (en) * 2011-03-21 2015-05-05 International Business Machines Corporation Composite membranes and methods of preparation thereof
JP5490281B2 (ja) * 2012-06-20 2014-05-14 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール、及び酸性ガス分離システム
JP5865201B2 (ja) * 2012-07-11 2016-02-17 富士フイルム株式会社 二酸化炭素分離用複合体の製造方法、二酸化炭素分離用複合体及び二酸化炭素分離用モジュール

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07102310B2 (ja) 1993-10-19 1995-11-08 工業技術院長 二酸化炭素分離ゲル膜及びその製造方法
JPH07275672A (ja) * 1993-12-24 1995-10-24 Agency Of Ind Science & Technol 高分子ゲル複合膜の製造方法、ガス分離膜及びガス分離促進輸送膜
JP2008036464A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Renaissance Energy Research:Kk 二酸化炭素分離装置及び方法
WO2009093666A1 (ja) * 2008-01-24 2009-07-30 Renaissance Energy Research Corporation Ｃｏ２促進輸送膜及びその製造方法
JP2009195900A (ja) 2008-01-24 2009-09-03 Renaissance Energy Research:Kk 二酸化炭素分離装置
JP2010279885A (ja) 2009-06-03 2010-12-16 Asahi Kasei Chemicals Corp 気体分離装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2737938A4

Cited By (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105008023A (zh) * 2013-02-22 2015-10-28 富士胶片株式会社 酸性气体分离用复合体、酸性气体分离用组件和酸性气体分离用组件的制造方法
JP2014161772A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Fujifilm Corp 酸性ガス分離用複合体、酸性ガス分離用モジュールおよび酸性ガス分離用モジュールの製造方法
US9700833B2 (en) 2013-02-22 2017-07-11 Fujifilm Corporation Complex for acid gas separation, module for acid gas separation, and method for manufacturing module for acid gas separation
WO2014129098A1 (ja) * 2013-02-22 2014-08-28 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用複合体、酸性ガス分離用モジュールおよび酸性ガス分離用モジュールの製造方法
EP2979749A4 (en) * 2013-03-29 2016-07-27 Fujifilm Corp PROCESS FOR MANUFACTURING COMPOSITE MEMBRANE FOR ACIDIC GAS SEPARATION, AND MEMBRANE MODULE FOR ACIDIC GAS SEPARATION
WO2014156185A1 (ja) * 2013-03-29 2014-10-02 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離複合膜の製造方法及び酸性ガス分離膜モジュール
EP2979745A4 (en) * 2013-03-29 2016-06-15 Fujifilm Corp PROCESS FOR PRODUCING ACIDIC GAS SEPARATION COMPOSITE MEMBRANE AND ACID GAS SEPARATION MEMBRANE MODULE
US9839882B2 (en) 2013-03-29 2017-12-12 Fujifilm Corporation Method for producing acid gas separation composite membrane, and acid gas separation membrane module
US9718030B2 (en) 2013-03-29 2017-08-01 Fujifilm Corporation Method for producing acid gas separation composite membrane, and acid gas separation membrane module
JP2014208325A (ja) * 2013-03-29 2014-11-06 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離複合膜の製造方法及び酸性ガス分離膜モジュール
CN105120990A (zh) * 2013-03-29 2015-12-02 富士胶片株式会社 酸性气体分离复合膜的制造方法和酸性气体分离膜组件
JP2015024372A (ja) * 2013-07-26 2015-02-05 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用モジュール
JP2015044189A (ja) * 2013-07-30 2015-03-12 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用積層体および該積層体を備えた酸性ガス分離用モジュール
US9457319B2 (en) 2013-07-30 2016-10-04 Fujifilm Corporation Acidic gas separation laminate and acidic gas separation module provided with laminate
US9452384B2 (en) 2013-07-30 2016-09-27 Fujifilm Corporation Acidic gas separation laminate and acidic gas separation module provided with laminate
JP2015044187A (ja) * 2013-07-30 2015-03-12 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用積層体および該積層体を備えた酸性ガス分離用モジュール
WO2015015802A1 (ja) * 2013-07-30 2015-02-05 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用積層体および該積層体を備えた酸性ガス分離用モジュール
CN105431220A (zh) * 2013-07-30 2016-03-23 富士胶片株式会社 酸性气体分离用层积体和具备该层积体的酸性气体分离用组件
WO2015015803A1 (ja) * 2013-07-30 2015-02-05 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用積層体および該積層体を備えた酸性ガス分離用モジュール
JP2016026859A (ja) * 2013-08-19 2016-02-18 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用スパイラル型モジュール
WO2015025812A1 (ja) * 2013-08-19 2015-02-26 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用スパイラル型モジュール
US10005024B2 (en) * 2013-08-19 2018-06-26 Fujifilm Corporation Acidic-gas separation module
WO2015025811A1 (ja) * 2013-08-19 2015-02-26 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール
CN105473213A (zh) * 2013-08-19 2016-04-06 富士胶片株式会社 酸性气体分离模块
US20160151740A1 (en) * 2013-08-19 2016-06-02 Fujifilm Corporation Acidic-gas separation module
US20160158693A1 (en) * 2013-08-19 2016-06-09 Fujifilm Corporation Spiral-shaped module for acidic-gas separation
JP2016026860A (ja) * 2013-08-19 2016-02-18 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール
CN105473213B (zh) * 2013-08-19 2017-06-16 富士胶片株式会社 酸性气体分离模块
WO2015083766A1 (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 富士フイルム株式会社 複合体の製造方法
JP2015107473A (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 富士フイルム株式会社 複合体の製造方法
WO2015107803A1 (ja) * 2014-01-16 2015-07-23 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用積層体の製造方法、酸性ガス分離用積層体および酸性ガス分離モジュール
JP2015134307A (ja) * 2014-01-16 2015-07-27 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用積層体の製造方法、酸性ガス分離用積層体および酸性ガス分離モジュール
WO2015107820A1 (ja) * 2014-01-20 2015-07-23 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離用スパイラル型モジュールおよび製造方法
JP2015144999A (ja) * 2014-02-04 2015-08-13 富士フイルム株式会社 複合体の製造方法
WO2015118770A1 (ja) * 2014-02-04 2015-08-13 富士フイルム株式会社 複合体の製造方法
US10183257B2 (en) 2014-02-04 2019-01-22 Fujifilm Corporation Method of producing composite
JP2017170353A (ja) * 2016-03-24 2017-09-28 次世代型膜モジュール技術研究組合 ガス分離膜

Also Published As

Publication number Publication date
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