JPH03181310A - 空気清浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気が膜の片面（被処理物面）に沿って誘導
され、そして膜の他面（透過物面）に透過させることの
できる駆動力の作用で空気中の有機物質を除去する方法
に関する。そのような有機物質として、例えば、脂肪族
炭化水素、芳香族炭化水素、塩素化炭化水素、フレオン
及びガソリンの蒸気がある。

〔従来の技術〕

このような方法は、例えば、米国特許第４．５５３゜９
８３で公知になっている。該特許には、空気に対する透
過性よりも有機物質に対しはるかに高い透過性を有する
ことで一定の特色を有する半透膜に、ガス状の有機物質
で汚染された空気をどのように透過させるかが説明され
ている。その方法では有機成分が除去されるように、膜
の２つの面の間で圧力差を生じさせており、背面、即ち
、いわゆる透過物面の方向に向かって分圧差がある。こ
の分圧差は、膜を通って除去される成分を透過物面の方
に向かって輸送するための駆動力である。空気よりも除
去される汚染物質の方が高い透過性を有するという組み
合わせ（透過性の割合は分配係数と言われる）において
、これは除去されるべき成分が背面に透過し、その結果
被処理物である清浄化された空気が膜の前面に沿って流
れることに帰する。例えば、５０を越える高い分配係数
では、透過物はかなり高濃度の汚染物質を含むことがで
きるので、凝縮等の公知の技術によって汚染物質を首尾
よく回収できる。

前述の特許において、どのタイプの膜を使用すべきかと
いうことも示されている。エラストマー製、即ち、ゴム
製の膜が好ましいが、非エラストマー製膜も使用できる
。エラストマー製膜の利点は、種々の有機溶媒が非常に
よく溶解するという点である。特別な成分を除去するた
めに、しばしば該成分との組み合わせにおいてよく機能
する特別な膜が選択される。

一般に、ここで意味する分圧差は高加圧、例えば、透過
物面を真空にすることによって得られる。

このために、真空ポンプやコンプレッサーのような比較
的重量の大きい設備が必要である。多くの場合、人が上
記の方法を適用したいと欲するところでは、いわゆる膜
モジュールを利用して空気から汚染物質を分離しその同
じ場所で汚染物質の回収を実現することはスペースの不
足から可能ではない。こういうことは特に少ない空気の
流れから汚染物質を除去する場合、そして一般にはその
方法が小スケールで適用される場合にしばしば見られる
。このような場合の例は、ガソリンスタンドで車にガソ
リンを供給する場合のように、貯蔵タンクが液体炭化水
素で満たされている場合に該貯蔵タンクから追い出され
て放出される炭化水素蒸気を空気から除去及び回収する
場合である。

そのような場合において、該設備を回収部即ち膜モジュ
ールと、真空部とに分離して隔てることで一つの解決方
法が得られるように思われる。しかしながら、両者を繋
ぐために使用されるパイプにあまりに大きな圧力低下が
起こり、このためこの解決方法は殆ど実現できない。

〔発明が解決すべき課題〕

本発明は、上記した問題の解決方法を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明方法は、膜の透過物面に沿って除去すべき物質と
大きな親和性を有する液体が流れるという特色を明らか
にしている。

本発明方法を適用する場合、除去されるべき物質を輸送
する駆動力としての分圧差は、現実の圧力差によっても
たらされるのではなく、除去されるべき物質の気相にお
ける分圧に比較して非常に低いその液相における分圧（
除去されるべき物質は膜の背後に流れる液体に溶解でき
る）によってもたらされる。いわば、液体の流れが真空
にとって変わるのである。

要するに、いくらかの液体が空気から有機成分を除去す
るのに使用され得る。特別な成分には、該成分と特に高
い親和性を有する液体がしばしば都合よく使用される。

もちろん、該液体は膜に悪影響を及ぼしてはならず、作
業温度において低い蒸気圧しか有していないことが好ま
しい。

この目的において使用される液体の例として、液状ポリ
ブタジェン及び類似の高分子の液体が挙げられる。しか
しながら、空気から有機成分を除去するためには、いか
なる液体も使用でき、特にオイルを使用すれば良好な結
果が得られる。従って、鉱物オイル、植物オイル、動物
オイルまたは合成オイルでも使用できる。例えば、炭化
水素等と望ましい親和性を有するシリコーンオイルは、
膜モジュールと離してから、例えば、加熱によって再生
することができる。「密閉した」ガス分離膜を通すと、
オイルは空気と直接に接触できず、それ故、空気を汚染
することがない。

いわゆる複合膜（微孔質支持層と選択的上層からなる）
を使用する場合、実用に際しては、液体が選択的上層に
沿って流れ、空気は微孔質支持層に沿って流れるのが好
ましい。

上述したように、空気から除去した炭化水素を回収する
のが望ましいことがしばしばある。このプロセスを「割
の合う」ものにするには、いくらかの要求が満足されね
ばならない。即ち、液体中での炭化水素の濃度は十分に
高く、かつ、簡単な方法で分離できなければならない。

本発明によるこのような方法の特徴は、有機物質の蒸気
圧と異なる蒸気圧を有する液体が使用され、かつ、該有
機物質が公知の技術によって該液体から回収されるとい
うことにある。そうすれば、本発明の１例として、また
本発明の好ましい態様に準じ、簡単な温度上昇によって
、蒸留（減圧で行ってもそうでなくてもよい）の助けを
借りてその分離を行うことができる。炭化水素はそこで
蒸気相に変化し、もし望むなら、凝縮を経て液体で回収
される。この分離方法のほかに有機物質を分離する他の
公知の方法を適用することもできる。

本発明によるこのような方法の更に好ましい態様は、液
体中の有機成分の蒸気圧よりも低い蒸気圧を有するスト
リッピングガスによって液体から有機物質を放散するこ
とである。このストリッピングは空気若しくはストリッ
ピングガス流と例えばシリコーンオイル等の液体との直
接の接触によって行われることができる。しかしながら
、ストリッピングは膜を経て液体との接触に供される空
気または不活性ガスを用いて行われるのが好ましい。

本発明によるこの最後に挙げた方法は、自動車使用の結
果として炭化水素で汚染された空気の清浄化、その後の
これら炭化水素の回収及びエンジン内での燃焼に供給さ
れる空気流へのこれら炭化水素の添加に好適に適用され
る。

自動車からの炭化水素の発散は以下の如き場合に生ずる
。

ガソリンを注入するとき、ガソリン蒸気の飽和した空気
がタンク内から追い出されるため；運転中、タンク及び
エンジン系統からのガソリンの蒸発のため； 運転後に放置しているとき、残存しているエンジン熱の
吸収及び外気との温度交換により起こるキャブレターか
らの蒸発； これら発散した炭化水素の総蓄積量は、使用したガソリ
ンの約１％になる。これら蒸気をエンジンに供給するこ
とによって、真の節約が実現できるのである。ガソリン
タンクからキャブレターに至る系は、ここで意味される
膜モジュールによって換気されねばならない。空気中に
残留するガソリン蒸気は、モジュール中の膜を通ってシ
リコーンオイルに吸収される。そののち、該オイルは第
２モジユールへと導かれ、そこでオイル中に吸収された
ガソリン蒸気は再び放出され、膜を通って、エンジン内
に供給される燃焼用空気流に合流する。

大気中への放出はこのようにして防止され、ガソリンの
節約が実現する。

本発明は、また、上記の方法を実施するための装置、特
に内燃機関を利用した輸送手段に使用される装置を包含
するものである。かかる装置は２つの膜モジュールを有
し、そのうち１つのモジュールは液体中に炭化水素を吸
収し、他の１つのモジュールは液体から炭化水素を放出
するものであり、該吸収用モジュールはエンジンから比
較的離れて配置されており、該放出用モジュールはエン
ジンに比較的近接して配置されているものである。

ガソリン放出のための第２モジユールは、そこでエンジ
ン熱またはそれとは別の手段によって加熱されることが
でき、第１、即ち、吸収用モジュールよりも高い温度水
準で機能することができる。

第２モジユールがより高温であることで、ガソリン蒸気
の燃焼用空気流への放出が促進される。

本発明を更に説明するために、公知の方法がどのような
ものであったかを具体化した第１図；及び本発明方法が
どのようなものであるかを具体化した第２図を示した。

第１図において、■は膜モジュール２に導かれる膜４の
被処理物面３上の汚染された空気流である。被処理物面
３と透過物面６の間の圧力差５によって生じる駆動力に
よって、空気流ｌの汚染物質は膜４を通過して透過物面
６に進み、７はそこから輸送され、もし必要なら回収す
ることができる。清浄化された空気流８はモジュールか
ら流出する。

第２図は、モジュール２中の類似の空気流１がどのよう
にして膜４の被処理物面３に沿って流れるかを示してい
る。本発明方法に従って、今まさに、空気から除去され
るべき物質に対し大きな親和性を有するシリコーンオイ
ル流が透過物面６に沿って流れている。該オイル流は前
記圧力差５に代わって、除去されるべき物質が膜を通過
するための駆動力を与える。図中、右から左へとオイル
中における除去されるべき物質の濃度は上昇し、オイル
１０は汚染物質を含んで、モジュール２から流出する。

清浄化された空気流８はモジュールの被処理物面３から
離れる。

現実に実施する場合、本性の態様として、いわゆる中空
糸膜でできたモジュールと同じように平面膜でできたモ
ジュールも使用することができる。

本発明方法の以下の３実施例により、本発明を更に説明
する。

〔実施例〕

実施例１ 本実施例は１時間あたり４０１の流速で流れている１０
容量％のヘキサンで汚染された空気からヘキサンを除去
するものである。この空気流を、内径０．６　ｍｍ、外
径１ｍｍ及び外側がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ
）の薄膜層（約ｌＯμｍ）でできた微孔質の中空糸膜１
００本からなる膜モジュールに通した。各モジュールの
総膜表面積は約４７０ｃＪであった。中空糸膜の周囲に
分子量５００Ｄのシリコーンオイルを満たした。モジュ
ールを通過するオイルの流速は約０．４ｊ２／ｈであっ
た。

モジュールを通過し終えた空気にはなお約１容量％以下
のへキサンが残存しているという結果が得られた。

実施例２ 実施例１で使用したのと同じ膜モジュールを使用し、中
空糸膜の周囲は約７５ｍＰａ５の粘度のパラフィン系石
油を満たした。モジュールを通過するオイルの流速は約
０．６ｎ／ｈであった。中空糸膜中には、流速６０　ｌ
／ｈで１０容量％のヘキサンで６染された空気を流した
。

モジュールを通過し終えた空気には約１容量％以下のヘ
キサンが残存しているという結果が得られた。

実施例３ ここでは実施例２を、１０容量％の１，１．１４リクロ
ロエタンを含有し流速が６０　ｆ／ｈである空気に適用
した。

結果は、９０％を越える１、１．１トリクロロエタンが
除去されていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の方法の概念図であり、第２図は本゛発明
方法の概念図である。 双方の図においてｌは汚染物質を含む空気流であり、２
は膜モジュールであり、３は膜の被処理物面であり、４
は膜であり、６は透過物面であり、８は清浄化された空
気流である。 第１図における５は圧力差を表し、７は空気流から除去
された有機物質である。 第２図における９は汚染物質を吸収する前のシリコーン
オイル流であり、ｌＯは汚染物質を吸収したシリコーン
オイル流である。 Ｆｉｇ、　１ Ｆｉｇ、　２

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気が膜の片面に沿って誘導され、そして膜の他
   面に透過させることのできる駆動力の作用で空気中の有
   機物質を除去する方法において、膜の透過物面に沿って
   液体が流れ、該液体が除去されるべき有機物質に対し親
   和性を有することを特徴とする方法。
2. （２）液体がオイルである、請求項（１）記載の方法。
3. （３）オイルがシリコーンオイルである、請求項（２）
   記載の方法。
4. （４）膜が微孔質支持層と選択的上層とを有する複合膜
   であり、液体が該上層に沿って流れ、空気は該支持層に
   沿って流れる、請求項（１）、（２）または（３）記載
   の方法。
5. （５）液体によって有機物質を空気から除去した後、該
   液体から有機物質を回収する方法において、有機物質の
   蒸気圧と異なる蒸気圧を有する液体を使用し、これを使
   用して、該液体から公知の技術で該有機物質を回収する
   請求項（１）〜（４）のいずれか１項に記載の方法。
6. （６）請求項（５）の公知の技術が加熱であり、次いで
   蒸留し、最後に濃縮することを特徴とする、請求項（５
   ）記載の方法。
7. （７）有機物質が液体中の該有機物質の蒸気圧よりも低
   い蒸気圧を有するストリッピングガスによって液体から
   ストリップされることを特徴とする、請求項（５）記載
   の方法。
8. （８）ストリッピングが膜を経て液体との接触に供され
   る空気または不活性ガスを用いて行われることを特徴と
   する、請求項（７）記載の方法。
9. （９）自動車の使用によって炭化水素で汚染された空気
   の清浄化、その後のこれら炭化水素の回収及びエンジン
   内での燃焼に供給される空気流へのこれら炭化水素の添
   加に適用することを特徴とする、請求項（８）記載の方
   法。
10. （１０）２つの膜モジュールを有し、そのうち１つのモ
    ジュールは液体中に炭化水素を吸収し、他の１つのモジ
    ュールは液体から炭化水素を放出するものであり、該吸
    収用モジュールはエンジンから比較的離れて配置されて
    おり、該放出用モジュールはエンジンに比較的近接して
    配置されていることを特徴とする、請求項（９）の方法
    を実施するための装置。