JPH0518612B2 - - Google Patents

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JPH0518612B2
JPH0518612B2 JP62207417A JP20741787A JPH0518612B2 JP H0518612 B2 JPH0518612 B2 JP H0518612B2 JP 62207417 A JP62207417 A JP 62207417A JP 20741787 A JP20741787 A JP 20741787A JP H0518612 B2 JPH0518612 B2 JP H0518612B2
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Kyoshi Sugie
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Agency of Industrial Science and Technology
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は混合流体に対し選択透過性を有する
膜、特に混合気体に対し選択透過性を有する膜に
関し、更に詳しくは金属錯対と配位子ポリマーと
の反応によつて形成される分離活性層を有する選
択透過膜に関する。 近年、膜の選択透過性を利用して流体混合物か
ら特定の成分を濃縮、分離する膜分離法が注目さ
れ、研究開発が盛んに行われている。気体混合物
を取扱うプロセスにおいても、分離過程で相変化
を伴なわないために省エネルギーの観点から膜分
離プロセスが有望視され、工業的規摸のプロセス
に適用の試みが始まつている。 従来合成ポリマーからなる膜を用いて気体混合
物を分離する試みは多くなされているが、気体の
選択透過性において充分とはいえず、実用に供し
得なかつた。 選択性を高める目的で気体を選択的に配位する
金属錯体を膜中に導入する試みが行われており、
例えば特公昭54−13476号公報には高分子金属錯
体からなる膜状体の製造方法が開示されている。
しかしながら、これらの膜状体は錯体の導入率を
高めるとゲル化が起こり、製膜性が落ちる等の問
題点を有していた。 土田らは金属錯体をポリマー中にブレンドした
膜あるいは高分子配位子との高分子錯体膜を用い
て、高い選択性を発現することを示した(E.
Tsuchida、et、al、Chemistry Letters、1986
43)が、やはりゲル化が起こるため錯体含有率を
上げることは困難であつた。又高選択性を得るた
めには供給圧力を下げねばならず、透過速度が小
さくなり実用化という観点からは満足できるもの
ではなかつた。本発明者は、高透過性と高選択性
を兼ね備えた選択透過膜を得るべく鋭意研究を行
つた結果、シツフ塩基金属錯体と配位子ポリマー
との反応によつて形成される分離活性層を有する
膜が優れた選択性と大きな透過性を有しているこ
とを見出し、本発明に到達した。 すなわち、本発明は、 1 シツフ塩基金属錯体と配位子ポリマーとの界
面反応によつて形成される分離活性層を有する
選択透過膜、 就中 2 該金属錯体が下記一般式() 〔ここでR0は結合a、bと隣接した炭素原子
で結合している炭素原子数6以下の炭化水素基
を表わす。R1、R2はそれぞれ独立に、水素原
子、炭素原子数1〜3のアルキル基より選ばれ
た基を表わす。 R3〜R6はそれぞれ独立に、水素原子、アル
キル基、ハロゲン原子、アルコキシ基又は−X
−CnHm(14≦n≦22、21≦m≦45)で表わさ
れる置換基より選ばれた基を表わす。但しXは
−O−、−COO−、−NHCO−、−S−等の−
CnHmと環A又はBとの連結基である。Mは
Fe、Co、Cu、Ni、Mn、Cr及びZnよりなる群
から選ばれた金属を表わす。〕 からなるシツフ塩基金属錯体化合物である上記
第1項記載の選択透過膜、 特に 3 配位子ポリマーがビニルピリジンの単独もし
くは共重合体及びビニルイミダゾールの単独も
しくは共重合体よりなる群の中から選ばれた配
位子ポリマーである上記第1項記載の選択透過
膜である。 本発明のシツフ塩基金属錯体はシツフ塩基化合
物からなる配位子と低原子価状態にある中心金属
との錯体である。 シツフ塩基化合物としては、下記式() [ここで、R0、R1〜R6は前記定義に同じであ
る。] で表わされる化合物が好ましいものとして挙げら
れる。 本発明で用いられるシツフ塩基金属錯体の中心
金属は鉄、コバルト、銅、ニツケル、マンガン、
クロム、亜鉛よりなる群より選ばれた低原子価の
遷移金属であり、特に鉄、コバルトが好ましい。 本発明で用いられるシツフ塩基化合物からなる
配位子はサリチルアルデヒド誘導体とジアミンを
反応させて得られるシツフ塩基である。 本発明で用いられる配位子ポリマーはピニルビ
リジンの単独もしくは共重合体及びビニルイミダ
ゾールの単独もしくは共重合体よりなる群の中か
ら選ばれた配位子ポリマーである。 好適なビニルピリジンの例としては4−ビニル
ピリジン等が挙げられる。好適なビニルイミダゾ
ールの例としては1−ビニルイミダゾール、4−
ビニルイミダゾール、1−ビニル−2−メチルイ
ミダゾール等が挙げられる。ビニルピリジン共重
合体及びビニルイミダゾール共重合体におけるビ
ニルピリジン単独及びビニルイミダゾール単位の
含有率は50mol%以上が好ましい。さらに好まし
くは60mol%以上である。50mol%未満では界面
反応によつて反応する該金属錯体の割合が小さ
く、充分な選択透過性能が得られない。 本発明の分離活性層は、好ましくは平面型シツ
フ塩基金属錯体と配位子ポリマーとの界面反応に
よつて形成され、実質的に選択透過膜の選択分離
性能を支配する。該金属錯体と配位子ポリマーと
の界面反応は液−固、固−液、液−液、気−固等
いずれの反応系の組合せであつてもよいが、均一
な薄膜を形成するためには界面の攪乱が起こらな
い組合せが望ましい。 一般式()における、R0は結合a、bと隣
接した炭素原子で結合している炭素原子数6以下
の炭化水素基を表わす。結合a、bと隣接した炭
素原子で結合している炭素原子数6以下の炭化水
素基と例として−CH2CH2−、
【式】
【式】−CH2−C(CH32−、
【式】 −CH(CH3)−CH2−等が挙げられ、好ましくは
−CH2CH2−,
【式】
【式】が挙げ られる。 一般式()における置換基R1、R2としては、
水素原子、炭素原子数1〜3のアルキル基より選
ばれた任意の置換基が好ましい。 一般式()におけるR3、R4、R5、R6として
は水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、アルコ
キシ基または式−X−CnHm(14≦n≦22、21≦
m≦45)で表わされる長鎖炭化水素基より選ばれ
た任意の置換基が好ましい。 但しXは−O−、−COO−、−NHCO−、−S−
等の−CnHmと環A又はBとの連結基である。−
CnHmは14〜22個の炭素原子を有する直鎖状のア
ルキル基、アルケニル基及びアルキニル基であ
る。その具体例としては下記の基を挙げることが
できるが、これらに限定されるわけではない。即
ち、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシ
ル、ペプタデシル、オクタデシル、ドコシル等の
アルキル基、イソステアリル等の分岐アルキル
基、cis−9−ヘキサデセニル、cis−9−cis−12
−オクタデカジエニル、オクタデカ−10、12−ジ
イル等の直鎖状不飽和炭化水素基などである。 好適な他の置換基の具体例としては下記の置換
基を挙げることができるが、これらに限定される
わけではない。 即ち、メチル、エチル、n−ブチル、sec−ブ
チル、tert−ブチル、n−ヘキシル等のアルキル
基、フツ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲ
ン原子、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキ
シ基、n−ブトキシ基等のアルコキシ基などであ
る。 本発明の選択透過膜は、2種以上の流体混合物
から特定の成分を濃縮する目的で使用される。例
えば、大気からの酸素富化空気の製造にきわめて
有効である。 以下、実施例によつて本発明の内容を具体的に
説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 実施例 1 Co(Salen)(ビス(2−ヒドロキシベンザル)
エチレンジイミンコバルト)の飽和クロロホルム
溶液にポリテトラフルオロエチレンの多孔質膜
[フロロポア(平均孔径:0.1μ):住友電工(株)
製]フイルターを浸漬し、5分間超音波処理を行
つて均一に含浸させ、乾燥して錯体保持膜を得
た。この錯体保持膜を高分子配位子(4−ビニル
ピリジン/ヘキシルメタクリレート共重合体、4
−ビニルピリジンユニツト92mol%)の2wt%ク
ロロホルム溶液にデイツプした所、直ちに灰色か
ら鮮かな紫色に変化し、分離活性層が形成され
た。この膜は1次側圧力360Torrで酸素透過速度
2.8×10-7cm3/cm2・s・cmHg、窒素に対する酸素
の選択率7.0と高い選択透過性能を有していた。 実施例 2 錯体保持膜と高分子配位子溶液との界面形成を
均一にするために、高分子配位子溶液の溶媒とし
て錯体を溶解しないメタノールを用いるほかは実
施例1と同様に製膜を行つて高分子錯体膜を得
た。この膜は1次側圧力695Torrで酸素透過速度
2.0×10-8cm3/cm2・s・cmHg、選択率(α(O2
N2))8.6と高い選択透過性能を示した。 実施例 3 実施例1と同様に錯体溶液をフロロポアフイ
ルター(0.1μ)に含浸させた後、ガラス板に密着
させて乾燥を行なつた所、フイルターの空気側の
表面に錯体が濃縮された錯体保持膜が得られた。
この錯体保持膜に実施例1と同様にして分離活性
層を形成させた。この膜の選択透過性能を評価し
た所、1次側圧力393Torrで酸素透過速度1.26×
10-7cm3/cm2・s・cmHg、選択率(α(O2/N2))
10.3と極めて高い選択透過性能を示した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シツフ塩基金属錯体と配位子ポリマーとの界
    面反応によつて形成される分離活性層を有する選
    択透過膜。 2 該金属錯体が下記一般式() 〔ここでR0は結合a,bと隣接した炭素原子で
    結合している炭素原子数6以下の炭化水素基を表
    わす。R1,R2はそれぞれ独立に、水素原子、炭
    素原子数1〜3のアルキル基より選ばれた基を表
    わす。 R3〜R6はそれぞれ独立に、水素原子、アルキ
    ル基、ハロゲン原子、アルコキシ基又は−X−
    CnHm(14≦n≦22,21≦m≦45)で表わされる
    置換基より選ばれた基を表わす。但しXは−O
    −、−COO−、−NHCO−、−S−等の−CnHmと
    環A又はBとの連結基である。MはFe、Co、
    Cu、Ni、Mn、Cr及びZnよりなる群から選ばれ
    た金属を表わす。〕 からなるシツフ塩基金属錯体化合物である特許請
    求の範囲第1項記載の選択透過膜。 3 配位子ポリマーがビニルピリジンの単独もし
    くは共重合体及びビニルイミダゾールの単独もし
    くは共重合体よりなる群の中から選ばれた配位子
    ポリマーである特許請求の範囲第1項記載の選択
    透過膜。
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DE8888113505T DE3871462D1 (de) 1987-08-22 1988-08-19 Membran zur gastrennung.
US07/483,281 US4985053A (en) 1987-08-22 1990-02-21 Gas separation membrane

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