JPH0583140B2 - - Google Patents
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- JPH0583140B2 JPH0583140B2 JP13029988A JP13029988A JPH0583140B2 JP H0583140 B2 JPH0583140 B2 JP H0583140B2 JP 13029988 A JP13029988 A JP 13029988A JP 13029988 A JP13029988 A JP 13029988A JP H0583140 B2 JPH0583140 B2 JP H0583140B2
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- JP
- Japan
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- gas
- membrane
- evaluated
- pressure difference
- gas supply
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ガス透過膜や多孔体の膜性能評価方
法及びその装置に関する。
法及びその装置に関する。
膜のガス透過度を求めて膜の評価を行う場合、
その測定方法には大別して異圧法と等圧法とがあ
る。これら測定方法の測定原理は、いずれも第７
図に示すように被評価膜１を境界膜として２つの
空間Ａ，Ｂを形成し、この状態に被評価膜１の各
面のガスの分圧を変えて高い分圧側から低い分圧
側に透過したガスの量を検出器２で測定すること
によつて求めるものである。具体的に説明する
と、異圧法は各空間Ａ，Ｂの被評価膜１に対する
全圧をそれぞれ異ならせて被評価膜１を透過した
ガスの量を測定するもので、この場合低圧側の空
間例えばＢは通常真空に形成される。又、等圧法
では、各空間Ａ，Ｂの被評価膜１に対する各全圧
は等しくするが各空間Ａ，Ｂのガスの分圧は異な
らせて高い分圧側から低い分圧側に透過したガス
の量を検出器２で測定するものである。よつて、
この場合、ガスの透過側の空間には混合ガスが存
在する。
その測定方法には大別して異圧法と等圧法とがあ
る。これら測定方法の測定原理は、いずれも第７
図に示すように被評価膜１を境界膜として２つの
空間Ａ，Ｂを形成し、この状態に被評価膜１の各
面のガスの分圧を変えて高い分圧側から低い分圧
側に透過したガスの量を検出器２で測定すること
によつて求めるものである。具体的に説明する
と、異圧法は各空間Ａ，Ｂの被評価膜１に対する
全圧をそれぞれ異ならせて被評価膜１を透過した
ガスの量を測定するもので、この場合低圧側の空
間例えばＢは通常真空に形成される。又、等圧法
では、各空間Ａ，Ｂの被評価膜１に対する各全圧
は等しくするが各空間Ａ，Ｂのガスの分圧は異な
らせて高い分圧側から低い分圧側に透過したガス
の量を検出器２で測定するものである。よつて、
この場合、ガスの透過側の空間には混合ガスが存
在する。
以上のようにガス透過度を求める方法がある
が、これら方法にはそれぞれ次のような問題があ
る。すなわち、異圧法では低圧側の空間を真空に
保持しなければならず、又１回の測定で求められ
るガス透過度は被評価膜１に対して１種のガスの
みとなる。又、等圧法ではガスの透過側が混合ガ
スとなるので、ガス透過度を求めようとするガス
のみを検出できる検出器が必要となる。なお、他
にもガス透過度を測定する方法があるが、その方
法においても質量分析器等の高価な装置が必要と
なる。
が、これら方法にはそれぞれ次のような問題があ
る。すなわち、異圧法では低圧側の空間を真空に
保持しなければならず、又１回の測定で求められ
るガス透過度は被評価膜１に対して１種のガスの
みとなる。又、等圧法ではガスの透過側が混合ガ
スとなるので、ガス透過度を求めようとするガス
のみを検出できる検出器が必要となる。なお、他
にもガス透過度を測定する方法があるが、その方
法においても質量分析器等の高価な装置が必要と
なる。
そこで本発明は、１種又は２種のガスであつて
も真空を形成する必要が無くかつ高価な質量分析
器等を使用しなくても精度高く膜を評価できる膜
性能評価方法及びその装置を提供することを目的
とする。
も真空を形成する必要が無くかつ高価な質量分析
器等を使用しなくても精度高く膜を評価できる膜
性能評価方法及びその装置を提供することを目的
とする。
本願第１の発明は、互いに異なる単一成分の第
１及び第２のガスを同一圧力でそれぞれ個別に第
１及び第２のガス封入容器に封入し、これら第１
及び第２のガス封入容器内の各ガスのうち第１の
ガスを被評価膜の一方の面に加圧するとともに第
２のガスを他方の面に加圧し、その後の第１と第
２のガス封入容器内の圧力差の変化率、圧力差の
最大値に及びこの圧力差の最大値に達するまでの
経過時間の各データを測定し、これらデータから
被評価膜の第１及び第２のガスに対する膜透過係
数比及び膜透過係数を求める膜性能評価方法であ
る。
１及び第２のガスを同一圧力でそれぞれ個別に第
１及び第２のガス封入容器に封入し、これら第１
及び第２のガス封入容器内の各ガスのうち第１の
ガスを被評価膜の一方の面に加圧するとともに第
２のガスを他方の面に加圧し、その後の第１と第
２のガス封入容器内の圧力差の変化率、圧力差の
最大値に及びこの圧力差の最大値に達するまでの
経過時間の各データを測定し、これらデータから
被評価膜の第１及び第２のガスに対する膜透過係
数比及び膜透過係数を求める膜性能評価方法であ
る。
又、本願第２の発明は、第１のガス封入容器及
びバルブが設けられ第１のガス封入容器に封入さ
れた第１のガスを被評価膜の一方の面に供給する
第１のガス供給系と、第２のガス封入容器及びバ
ルブが設けられ第２のガス封入容器に封入された
第２のガスを被評価膜の他方の面に供給する第１
のガス供給系の容積と同一容積に形成された第２
のガス供給系と、これら第１と第２のガス供給系
における各ガスの圧力差を検出する差圧検出器
と、この差圧検出器からの検出信号を受けて圧力
差の変化率、圧力差の最大値及びこの圧力差の最
大値にするまでの経過時間の各データを測定する
測定手段と、の測定手段で測定された各データか
ら被評価膜の第１及び第２のガスに対する膜透過
係数比及び膜透過係数を求める評価データ算出手
段とを備えて上記目的を達成しようとする膜性能
評価装置である。
びバルブが設けられ第１のガス封入容器に封入さ
れた第１のガスを被評価膜の一方の面に供給する
第１のガス供給系と、第２のガス封入容器及びバ
ルブが設けられ第２のガス封入容器に封入された
第２のガスを被評価膜の他方の面に供給する第１
のガス供給系の容積と同一容積に形成された第２
のガス供給系と、これら第１と第２のガス供給系
における各ガスの圧力差を検出する差圧検出器
と、この差圧検出器からの検出信号を受けて圧力
差の変化率、圧力差の最大値及びこの圧力差の最
大値にするまでの経過時間の各データを測定する
測定手段と、の測定手段で測定された各データか
ら被評価膜の第１及び第２のガスに対する膜透過
係数比及び膜透過係数を求める評価データ算出手
段とを備えて上記目的を達成しようとする膜性能
評価装置である。
さらに本願第３の発明は、単一成分のガスをそ
れぞれ圧力を異ならせてそれぞれ個別に第１及び
第２のガス封入容器に封入し、これら第１及び第
２のガス封入容器内の各ガスをそれぞれ被評価膜
の各別の面にそれぞれ加圧し、その後の第１と第
２のガス封入容器内の圧力差の変化率を測定し、
この圧力差の変化率から被評価膜の前記ガスに対
する膜透過係数を求める膜性能評価方法である。
れぞれ圧力を異ならせてそれぞれ個別に第１及び
第２のガス封入容器に封入し、これら第１及び第
２のガス封入容器内の各ガスをそれぞれ被評価膜
の各別の面にそれぞれ加圧し、その後の第１と第
２のガス封入容器内の圧力差の変化率を測定し、
この圧力差の変化率から被評価膜の前記ガスに対
する膜透過係数を求める膜性能評価方法である。
又本願第４の発明は、第１のガス封入容器及び
バルブが設けられ第１のガス封入容器に封入され
たガスを被評価膜の一方の面に供給する第１のガ
ス供給系と、第２のガス封入容器及びバルブが設
けられ第２のガス封入容器に封入されたガスを被
評価膜の他方の面に供給する第１のガス供給系の
容積と同一容積に形成された第２のガス供給系
と、これら第１と第２のガス供給系における各ガ
スの圧力差を検出する差圧検出器と、この差圧検
出器からの検出信号を受けて各ガスの圧力差の変
化率を測定する測定手段と、この測定手段で測定
された圧力差の変化率から被評価膜のガスに対す
る膜透過係数を求める評価データ算出手段とを備
えて上記目的を達成しようとする膜性能評価装置
である。
バルブが設けられ第１のガス封入容器に封入され
たガスを被評価膜の一方の面に供給する第１のガ
ス供給系と、第２のガス封入容器及びバルブが設
けられ第２のガス封入容器に封入されたガスを被
評価膜の他方の面に供給する第１のガス供給系の
容積と同一容積に形成された第２のガス供給系
と、これら第１と第２のガス供給系における各ガ
スの圧力差を検出する差圧検出器と、この差圧検
出器からの検出信号を受けて各ガスの圧力差の変
化率を測定する測定手段と、この測定手段で測定
された圧力差の変化率から被評価膜のガスに対す
る膜透過係数を求める評価データ算出手段とを備
えて上記目的を達成しようとする膜性能評価装置
である。
以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
第１図は膜性能評価装置の構成図である。同図
において１０は恒温槽１０であつて、この恒温槽
１０の内部には被評価膜１１を保持する透過セル
１２が配置されている。なお、この透過セル１２
は被評価膜１１を保持してこの被評価膜１１の両
面側にそれぞれ連通しない各空間ａ，ｂを形成し
ている。又、この透過セル１２には、各空間ａ，
ｂとそれぞれ連通する第１及び第２のガス供給管
１３，１４が設けられ、これら第１及び第２のガ
ス供給管１３，１４にはそれぞれバルブ１５，１
６が設けられている。
において１０は恒温槽１０であつて、この恒温槽
１０の内部には被評価膜１１を保持する透過セル
１２が配置されている。なお、この透過セル１２
は被評価膜１１を保持してこの被評価膜１１の両
面側にそれぞれ連通しない各空間ａ，ｂを形成し
ている。又、この透過セル１２には、各空間ａ，
ｂとそれぞれ連通する第１及び第２のガス供給管
１３，１４が設けられ、これら第１及び第２のガ
ス供給管１３，１４にはそれぞれバルブ１５，１
６が設けられている。
一方、１７，１８はそれぞれ第１のガス封入容
器、第２のガス封入容器であつて、それぞれ互い
に成分の異なる第１のガス、第２のガスが同一圧
力で封入されている。そして、第１のガス封入容
器１７は第１のガス供給管１３に接続されるとと
もに第２のガス封入容器１８は第２のガス供給管
１４に接続されている。なお、第１のガス供給管
１３には圧力指示計１９が設けられている。しか
るに、第１のガス封入容器１７、第１のガス供給
管１３バルブ１５及び空間ａにより第１のガス供
給系が形成され、又第２のガス封入容器１８、第
２のガス供給管１４バルブ１６及び空間ｂにより
第１のガス供給系が形成され、これら第１と第２
のガス供給系の各容積が同一に形成されている。
器、第２のガス封入容器であつて、それぞれ互い
に成分の異なる第１のガス、第２のガスが同一圧
力で封入されている。そして、第１のガス封入容
器１７は第１のガス供給管１３に接続されるとと
もに第２のガス封入容器１８は第２のガス供給管
１４に接続されている。なお、第１のガス供給管
１３には圧力指示計１９が設けられている。しか
るに、第１のガス封入容器１７、第１のガス供給
管１３バルブ１５及び空間ａにより第１のガス供
給系が形成され、又第２のガス封入容器１８、第
２のガス供給管１４バルブ１６及び空間ｂにより
第１のガス供給系が形成され、これら第１と第２
のガス供給系の各容積が同一に形成されている。
ところで、第１及び第２のガス供給管１３，１
４には差圧検出器としての差圧トランスデユーサ
２０が設けられている。この差圧トランスデユー
サ２０は第１のガス供給系と第２のガス供給系と
における各ガスの圧力差つまり第１のガス封入容
器１７と第２のガス封入容器１８とにおける各ガ
スの圧力差を検出する機能を有するもので、その
検出信号は圧力指示計２１、記録計２２及び評価
装置２３に送出されている。この評価装置２３は
被評価膜１１の膜透過係数比や第１及び第２のガ
スの透過係数を算出する機能を有するもので、測
定手段２３−１及び評価データ算出手段２３−２
の各機能を有している。測定手段２３−１は差圧
トランスデユーサ２０からの検出信号を受けて第
１と第２のガスとの圧力差の変化率、第１と第２
のガスとの圧力差の最大値及びこの圧力差の最大
値に達するまでの経過時間の各データを測定する
機能を持つたものであり、評価データ算出手段２
３−２は測定手段２３−１で測定された各データ
から被評価膜１１の第１及び第２のガスに対する
膜透過係数比及び各膜透過係数を求める機能を持
つたものである。
４には差圧検出器としての差圧トランスデユーサ
２０が設けられている。この差圧トランスデユー
サ２０は第１のガス供給系と第２のガス供給系と
における各ガスの圧力差つまり第１のガス封入容
器１７と第２のガス封入容器１８とにおける各ガ
スの圧力差を検出する機能を有するもので、その
検出信号は圧力指示計２１、記録計２２及び評価
装置２３に送出されている。この評価装置２３は
被評価膜１１の膜透過係数比や第１及び第２のガ
スの透過係数を算出する機能を有するもので、測
定手段２３−１及び評価データ算出手段２３−２
の各機能を有している。測定手段２３−１は差圧
トランスデユーサ２０からの検出信号を受けて第
１と第２のガスとの圧力差の変化率、第１と第２
のガスとの圧力差の最大値及びこの圧力差の最大
値に達するまでの経過時間の各データを測定する
機能を持つたものであり、評価データ算出手段２
３−２は測定手段２３−１で測定された各データ
から被評価膜１１の第１及び第２のガスに対する
膜透過係数比及び各膜透過係数を求める機能を持
つたものである。
次に上記装置の作用を説明する前に被評価膜１
１の各面に加わる第１及び第２のガスの圧力差を
測定することによつて被評価膜１１に対する膜透
過係数比及び膜透過係数を求める原理について説
明する。ここで、第２図に示すように第１のガス
及び第２のガスの被評価膜１１を透過するときの
透過流束をそれぞれNi（ｉ＝１，２）とするとと
もに被評価膜１１の膜厚をＬ、その膜面積をＡと
する。なお、第２図に示す被評価膜１１において
右から左方向にｚ正方向とする。そうして、第１
のガス封入容器１７、第１のガス供給管１３及び
空間ａで形成される容積と第２のガス封入容器１
８、第２のガス供給管１４及び空間ｂで形成され
る容積とが等しくＶとし、さらに第１のガス及び
第２のガスの各モル数をx1，x2、分圧をp1，p2と
すると、初期条件は次のように表わされる。
１の各面に加わる第１及び第２のガスの圧力差を
測定することによつて被評価膜１１に対する膜透
過係数比及び膜透過係数を求める原理について説
明する。ここで、第２図に示すように第１のガス
及び第２のガスの被評価膜１１を透過するときの
透過流束をそれぞれNi（ｉ＝１，２）とするとと
もに被評価膜１１の膜厚をＬ、その膜面積をＡと
する。なお、第２図に示す被評価膜１１において
右から左方向にｚ正方向とする。そうして、第１
のガス封入容器１７、第１のガス供給管１３及び
空間ａで形成される容積と第２のガス封入容器１
８、第２のガス供給管１４及び空間ｂで形成され
る容積とが等しくＶとし、さらに第１のガス及び
第２のガスの各モル数をx1，x2、分圧をp1，p2と
すると、初期条件は次のように表わされる。
x1（０）＝０、x1（Ｌ）＝１
x2（０）＝１、x2（Ｌ）＝０
ｐ（０）＝ｐ（Ｌ）
p1（０）＝０、p1（Ｌ）＝p0（Ｌ）
（初期ガス充填圧力）
p2（０）＝p0、p2（０）＝０ ……(1)
又、上記装置で形成される系における物質収支
は次のように表わされる。
は次のように表わされる。
±（dPi／dt）
＝（Ｒ・Ｔ・Ａ／Ｖ）Ni ……(2)
となる。ここで、Ｒはガス定数、Ｔは温度であ
り、符号はｚ＝Ｌに対して「＋」、ｚ＝０に対し
て「−」をとるものとする。
り、符号はｚ＝Ｌに対して「＋」、ｚ＝０に対し
て「−」をとるものとする。
ところで、被評価膜１１中に透過するガスの透
過流束は一般に次式で表わされる。
過流束は一般に次式で表わされる。
Ni＝−（１／Ｒ・Ｔ）ki（dPi／dz） ……(3)
ここで、kiはガスｉの膜透過係数である。
又、上記第(2)式から
ｄ＝（ΔPi）／dt＝−（2R・Ｔ・Ａ／Ｖ）Ni
……(4) そして、全圧力変化をΔp＝ΣΔpiとすると、 ｄ（ΔP）／dt＝−（2R・Ｔ・Ａ／Ｖ）ΣNi
……(5) となる。しかるに、上記第(3)式及び第(4)式から ｄ（Δpi）／dt＝−（2A／Ｖ）ki（dpi／dz）
……(6) 又、被評価膜１１中では何等反応が起こらない
ので、Niは一定となる。従つて、 dpi／dz＝｛pi（Ｌ）−pi（０）｝／Ｌ＝−Δpi／Ｌ
……(7) となる。以上の関係から最大差圧（Δp）maxに
到達する経過時間ｔ maxを求めると、 ｔ max＝１／（2A／VL）（LMKD） ……(8) ここで、LMKDは対数平均透過係数であつて、 LMKD＝（k1−k2）÷ln（k1／k2） ……(9) である。
……(4) そして、全圧力変化をΔp＝ΣΔpiとすると、 ｄ（ΔP）／dt＝−（2R・Ｔ・Ａ／Ｖ）ΣNi
……(5) となる。しかるに、上記第(3)式及び第(4)式から ｄ（Δpi）／dt＝−（2A／Ｖ）ki（dpi／dz）
……(6) 又、被評価膜１１中では何等反応が起こらない
ので、Niは一定となる。従つて、 dpi／dz＝｛pi（Ｌ）−pi（０）｝／Ｌ＝−Δpi／Ｌ
……(7) となる。以上の関係から最大差圧（Δp）maxに
到達する経過時間ｔ maxを求めると、 ｔ max＝１／（2A／VL）（LMKD） ……(8) ここで、LMKDは対数平均透過係数であつて、 LMKD＝（k1−k2）÷ln（k1／k2） ……(9) である。
そこで、同一の被評価膜１１に対するガスの透
過係数の違いに基づく差圧発生の初期勾配は、p0
を初期ガス充填圧力とすると、 （１／k0）｛ｄ（Δp）／dt｝t→0＝−（2A／VL）（k
1−k2）……(10) 経過時間ｔ maxに対応する最大差圧（Δp）
maxは次式で表わされる。
過係数の違いに基づく差圧発生の初期勾配は、p0
を初期ガス充填圧力とすると、 （１／k0）｛ｄ（Δp）／dt｝t→0＝−（2A／VL）（k
1−k2）……(10) 経過時間ｔ maxに対応する最大差圧（Δp）
maxは次式で表わされる。
（Δp）max／p0＝exp（−ｔ max／τ2）−exp（−ｔ
max／τ1）……(11) ここに、 τi＝（VL／2A）（１／ki）［sec］ である。
max／τ1）……(11) ここに、 τi＝（VL／2A）（１／ki）［sec］ である。
しかるに、膜透過係数比k1／k2を膜の分離特性
Spと定義すると、上記式は （Δp）max／p0＝（１／Sp）1/(Sp-1)−（１／Sp）Sp
/(Sp-1)……(12) と表わされる。
Spと定義すると、上記式は （Δp）max／p0＝（１／Sp）1/(Sp-1)−（１／Sp）Sp
/(Sp-1)……(12) と表わされる。
従つて、この第(12)式から分るように最大差圧
（Δp）maxを測定することによつて被評価膜１１
の分離特性Spが求められる。なお、第３図には
最大差圧（Δp）maxと被評価膜１１の分離特性
Spとの関係の一例が示されている。又、各ガス
に対する被評価膜１１の膜透過係数kiの絶対値は
上記第(8)式、第(10)式及び第(11)式のうちいずれか２
式から求められる。
（Δp）maxを測定することによつて被評価膜１１
の分離特性Spが求められる。なお、第３図には
最大差圧（Δp）maxと被評価膜１１の分離特性
Spとの関係の一例が示されている。又、各ガス
に対する被評価膜１１の膜透過係数kiの絶対値は
上記第(8)式、第(10)式及び第(11)式のうちいずれか２
式から求められる。
次に第１図に示す装置の作用についてポリカー
ボネイト膜を評価する場合について説明する。被
評価膜１１には膜厚Ｌ＝6μm、膜面積Ａ＝9.62cm2
のポリカーボネイト膜１１が設けられ、又、第１
のガスとしてCO2、第２のガスとしてN2が使用
されている。そして、第１のガス封入容器１７、
第１のガス供給管１３及び空間ａから形成される
容積Ｖと第２のガス封入容器１８、第１のガス供
給管１４及び空間ｂから形成される容積Ｖとはそ
れぞれ317cm3、初期圧p0は760mmHg、温度Ｔは
303Kとなつている。
ボネイト膜を評価する場合について説明する。被
評価膜１１には膜厚Ｌ＝6μm、膜面積Ａ＝9.62cm2
のポリカーボネイト膜１１が設けられ、又、第１
のガスとしてCO2、第２のガスとしてN2が使用
されている。そして、第１のガス封入容器１７、
第１のガス供給管１３及び空間ａから形成される
容積Ｖと第２のガス封入容器１８、第１のガス供
給管１４及び空間ｂから形成される容積Ｖとはそ
れぞれ317cm3、初期圧p0は760mmHg、温度Ｔは
303Kとなつている。
しかるに、このような条件において各バルブ１
５，１６を連動させて開いてポリカーボネイト膜
１１の各面にそれぞれCO2ガスとN2ガスとを同
一圧力で加える。このとき、差圧トランスデユー
サ２０はポリカーボネイト膜１１の各面に加わる
差圧を検出してその検出信号を送出する。この検
出信号は圧力指示計２１、記録計２２及び評価装
置２３に送られて時間経過とともに変化する差圧
が記録される。第４図はこのときの差圧Δpの変
化記録を示している。
５，１６を連動させて開いてポリカーボネイト膜
１１の各面にそれぞれCO2ガスとN2ガスとを同
一圧力で加える。このとき、差圧トランスデユー
サ２０はポリカーボネイト膜１１の各面に加わる
差圧を検出してその検出信号を送出する。この検
出信号は圧力指示計２１、記録計２２及び評価装
置２３に送られて時間経過とともに変化する差圧
が記録される。第４図はこのときの差圧Δpの変
化記録を示している。
ところで、測定手段２３−１は検出信号を受け
て第４図に示すような測定結果を得て、この測定
結果から差圧の変化率つまり初期勾配、差圧の最
大値及びこの最大値に到達するまでの経過時間の
各データを求める。しかるに、評価データ算出手
段３−１は差圧の最大値（Δp）max、初期圧p0
を上記第(12)式に代入して演算し、CO2ガス及び
N2ガスに対するポリカーボネイト膜１１の分離
特性Spを求める。なお、この分離特性Spは6.55
として求められた。又、評価データ算出手段２３
−２は上記第(8)式、第(10)式及び第(11)式のうちいず
れか２式を演算して各ガスCO2，N2に対する膜
透過係数kiを求める。すなわち、 例えば初期勾配1.926×10-6（１／sec）と差圧
の最大値（Δp）max458.94（mmHg）とから kCO2＝2.60×10-8 ［cm2／sec］ kN2＝7.97×10-9 ［cm2／sec］ 初期勾配と経過時間ｔ maxとから kCO2＝2.55×10-8 ［cm2／sec］ kN2＝7.46×10-9 ［cm2／sec］ 経過時間ｔ maxと最大値（Δp）maxとから kCO2＝2.50×10-8 ［cm2／sec］ kN2＝7.67×10-9 ［cm2／sec］ が求められる。
て第４図に示すような測定結果を得て、この測定
結果から差圧の変化率つまり初期勾配、差圧の最
大値及びこの最大値に到達するまでの経過時間の
各データを求める。しかるに、評価データ算出手
段３−１は差圧の最大値（Δp）max、初期圧p0
を上記第(12)式に代入して演算し、CO2ガス及び
N2ガスに対するポリカーボネイト膜１１の分離
特性Spを求める。なお、この分離特性Spは6.55
として求められた。又、評価データ算出手段２３
−２は上記第(8)式、第(10)式及び第(11)式のうちいず
れか２式を演算して各ガスCO2，N2に対する膜
透過係数kiを求める。すなわち、 例えば初期勾配1.926×10-6（１／sec）と差圧
の最大値（Δp）max458.94（mmHg）とから kCO2＝2.60×10-8 ［cm2／sec］ kN2＝7.97×10-9 ［cm2／sec］ 初期勾配と経過時間ｔ maxとから kCO2＝2.55×10-8 ［cm2／sec］ kN2＝7.46×10-9 ［cm2／sec］ 経過時間ｔ maxと最大値（Δp）maxとから kCO2＝2.50×10-8 ［cm2／sec］ kN2＝7.67×10-9 ［cm2／sec］ が求められる。
このように上記実施例においては、各ガスCO2，
N2をそれぞれポリカーボネイト膜１１の各面に
加圧してこのときの差圧の変化率、差圧の最大値
及びこの差圧の最大値に達するまでの経過時間の
各データからポリカーボネイト膜１１の透過特性
Sp及び膜透過係数kCO2，kN2を求めるようにした
ので、予め分圧の低い側を真空に形成する必要が
無く、又高価な質量分析器等を使用する必要もな
い。そのうえ、簡単な構成の装置で測定も容易に
遂行できて正確にポリカーボネイト膜１１の評価
ができる。
N2をそれぞれポリカーボネイト膜１１の各面に
加圧してこのときの差圧の変化率、差圧の最大値
及びこの差圧の最大値に達するまでの経過時間の
各データからポリカーボネイト膜１１の透過特性
Sp及び膜透過係数kCO2，kN2を求めるようにした
ので、予め分圧の低い側を真空に形成する必要が
無く、又高価な質量分析器等を使用する必要もな
い。そのうえ、簡単な構成の装置で測定も容易に
遂行できて正確にポリカーボネイト膜１１の評価
ができる。
次に単一ガス成分の場合について第５図に示す
構成図を参照して説明する。なお、第１図と同一
部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略
する。ところで、この場合第１及び第２のガス封
入容器３０，３１には同一のガス例えばCO2が封
入されてそれぞれ第１のガス供給管３２、第２の
ガス供給管３３と接続されている。そして、第１
のガス封入容器３０、第１のガス供給管３２、バ
ルブ１５及び空間ａで第１のガス供給系が形成さ
れ、又第２のガス封入容器３１、第２のガス供給
管３３、バルブ１６及び空間ｂで第２のガス供給
系が形成され、これら第１のガス供給系と第２の
ガス供給計との容積は同一に形成されている。一
方、評価装置３４の測定手段３４−１は各ガスの
圧力差の変化率を測定し、又評価データ算出手段
３４−２は測定手段３４−１で測定された圧力差
の変化率から被評価膜のガスに対する膜透過係数
を求める機能を有するものとなる。
構成図を参照して説明する。なお、第１図と同一
部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略
する。ところで、この場合第１及び第２のガス封
入容器３０，３１には同一のガス例えばCO2が封
入されてそれぞれ第１のガス供給管３２、第２の
ガス供給管３３と接続されている。そして、第１
のガス封入容器３０、第１のガス供給管３２、バ
ルブ１５及び空間ａで第１のガス供給系が形成さ
れ、又第２のガス封入容器３１、第２のガス供給
管３３、バルブ１６及び空間ｂで第２のガス供給
系が形成され、これら第１のガス供給系と第２の
ガス供給計との容積は同一に形成されている。一
方、評価装置３４の測定手段３４−１は各ガスの
圧力差の変化率を測定し、又評価データ算出手段
３４−２は測定手段３４−１で測定された圧力差
の変化率から被評価膜のガスに対する膜透過係数
を求める機能を有するものとなる。
ここで、単一ガスの場合に差圧を検出すること
によつて被評価膜１１の膜透過係数が求められる
ことについて説明する。この場合、被評価膜１１
の各面に加わる全圧は異なる。しかるに、初期圧
に差Δp0を与えると、差圧Δpは次式で表わされ
る。
によつて被評価膜１１の膜透過係数が求められる
ことについて説明する。この場合、被評価膜１１
の各面に加わる全圧は異なる。しかるに、初期圧
に差Δp0を与えると、差圧Δpは次式で表わされ
る。
Δp／Δp0＝exp｛−（2A／VL）k1・ｔ｝１−（2A／
VL）k1・ｔ［for small（2A／VL）k1・ｔ］
……(13) 従つて、この第（13）式からバルブ１５，１６
を開いた後に差圧の初期時間に対する勾配を求め
ることによつて透過係数ｋが求められる。
VL）k1・ｔ［for small（2A／VL）k1・ｔ］
……(13) 従つて、この第（13）式からバルブ１５，１６
を開いた後に差圧の初期時間に対する勾配を求め
ることによつて透過係数ｋが求められる。
しかるに、上記２種のガスを使用した場合と同
一条件において各バルブ１５，１６を連動させて
開いてポリカーボネイト膜１１の各面にそれぞれ
CO2ガスを異なる全圧で加える。このとき、差圧
トランスデユーサ２０はポリカーボネイト膜１１
の各面に加わる差圧を検出してその検出信号を送
出する。この検出信号は圧力指示計２１、記録計
２２及び評価装置３４に送られて時間経過ととも
に変化する差圧が記録される。第６図はこのとき
の差圧Δp／Δp0の変化記録を示している。なお、
同図においてｋは差圧Δp／Δp0で形成される曲
線に対する接線である。
一条件において各バルブ１５，１６を連動させて
開いてポリカーボネイト膜１１の各面にそれぞれ
CO2ガスを異なる全圧で加える。このとき、差圧
トランスデユーサ２０はポリカーボネイト膜１１
の各面に加わる差圧を検出してその検出信号を送
出する。この検出信号は圧力指示計２１、記録計
２２及び評価装置３４に送られて時間経過ととも
に変化する差圧が記録される。第６図はこのとき
の差圧Δp／Δp0の変化記録を示している。なお、
同図においてｋは差圧Δp／Δp0で形成される曲
線に対する接線である。
ところで、測定手段３４−１は検出信号を受け
て第４図に示すような測定結果を得て、この測定
結果から差圧の変化率つまり初期勾配を求める。
そして、評価データ算出手段３４−２は上記第(1
３）式を演算してガスCO2に対する膜透過係数kiを
求める。この場合、求められた膜透過係数kCO2は kCO2＝2.44×10-8 ［cm2／sec］ となつた。
て第４図に示すような測定結果を得て、この測定
結果から差圧の変化率つまり初期勾配を求める。
そして、評価データ算出手段３４−２は上記第(1
３）式を演算してガスCO2に対する膜透過係数kiを
求める。この場合、求められた膜透過係数kCO2は kCO2＝2.44×10-8 ［cm2／sec］ となつた。
しかるに、以上単一ガスの場合においては、ガ
ス封入容器３０，３１内のガスCO2をポリカーボ
ネイト膜１１の各面にそれぞれ圧力を異ならせて
加圧してこのときの差圧の変化率を測定しこの圧
力差の変化率からポリカーボネイト膜１１のガス
CO2に対する膜透過係数を求めるようにしたの
で、上記２種のガスを使用した場合と同様に予め
分圧の低い側を真空に形成する必要が無く、又高
価な質量分析器等を使用する必要もない。そのう
え、簡単な構成の装置で測定も容易に遂行できて
正確にポリカーボネイト膜１１の評価ができる。
ス封入容器３０，３１内のガスCO2をポリカーボ
ネイト膜１１の各面にそれぞれ圧力を異ならせて
加圧してこのときの差圧の変化率を測定しこの圧
力差の変化率からポリカーボネイト膜１１のガス
CO2に対する膜透過係数を求めるようにしたの
で、上記２種のガスを使用した場合と同様に予め
分圧の低い側を真空に形成する必要が無く、又高
価な質量分析器等を使用する必要もない。そのう
え、簡単な構成の装置で測定も容易に遂行できて
正確にポリカーボネイト膜１１の評価ができる。
以上詳記したように本発明によれば、１種又は
２種のガスであつても真空を形成する必要が無く
かつ高価な質量分析器等を使用しなくても精度高
く膜を評価できる膜性能評価方法及びその装置を
提供できる。
２種のガスであつても真空を形成する必要が無く
かつ高価な質量分析器等を使用しなくても精度高
く膜を評価できる膜性能評価方法及びその装置を
提供できる。
第１図乃至第４図は本発明に係わる膜性能評価
装置の第１の実施例を説明するための図であつ
て、第１図は構成図、第２図は透過作用を説明す
るための模式図、第３図は差圧最大値と膜透過係
数比との関係図、第４図は差圧測定結果を示す
図、第５図及び第６図は本発明装置の第２の実施
例を説明するための図であつて、第５図は構成
図、第６図は差圧変化を示す図、第７図は膜の透
過度測定を説明するための図である。 １０……恒温槽、１１……被評価膜、１２……
透過セル、１３……第１のガス供給管、１４……
第２のガス供給管、１５，１６……バルブ、１７
……第１のガス封入容器、１８……第２のガス封
入容器、２０……差圧トランスデユーサ、２３…
…評価装置、２３−１……測定手段、２３−２…
…評価データ算出手段、３０……第１のガス封入
容器、３１……第２のガス封入容器、３２……第
１のガス供給管、３３……第２のガス供給管、３
４……評価装置、３４−１……測定手段、３４−
２……評価データ算出手段。
装置の第１の実施例を説明するための図であつ
て、第１図は構成図、第２図は透過作用を説明す
るための模式図、第３図は差圧最大値と膜透過係
数比との関係図、第４図は差圧測定結果を示す
図、第５図及び第６図は本発明装置の第２の実施
例を説明するための図であつて、第５図は構成
図、第６図は差圧変化を示す図、第７図は膜の透
過度測定を説明するための図である。 １０……恒温槽、１１……被評価膜、１２……
透過セル、１３……第１のガス供給管、１４……
第２のガス供給管、１５，１６……バルブ、１７
……第１のガス封入容器、１８……第２のガス封
入容器、２０……差圧トランスデユーサ、２３…
…評価装置、２３−１……測定手段、２３−２…
…評価データ算出手段、３０……第１のガス封入
容器、３１……第２のガス封入容器、３２……第
１のガス供給管、３３……第２のガス供給管、３
４……評価装置、３４−１……測定手段、３４−
２……評価データ算出手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 互いに異なる単一成分の第１及び第２のガス
を同一圧力でそれぞれ個別に第１及び第２のガス
封入容器に封入しこれら第１及び第２のガス封入
容器内の各ガスのうち前記第１のガスを被評価膜
の一方の面に加圧するとともに前記第２のガスを
他方の面に加圧し、その後の前記第１と第２のガ
ス封入容器内の圧力差の変化率、前記圧力差の最
大値及びこの圧力差の最大値に達するまでの経過
時間の各データを測定し、これらデータから前記
被評価膜の前記第１及び第２のガスに対する膜透
過係数比及び膜透過係数を求めることを特徴とす
る膜性能評価方法。 ２ 第１のガス封入容器及びバルブが設けられ前
記第１のガス封入容器に封入された第１のガスを
前記被評価膜の一方の面に供給する第１のガス供
給系と、第２のガス封入容器及びバルブが設けら
れ前記第２のガス封入容器に封入された第２のガ
スを前記被評価膜の他方の面に供給する前記第１
のガス供給系の容積と同一容積に形成された第２
のガス供給系と、これら第１と第２のガス供給系
における各ガスの圧力差を検出する差圧検出器
と、この差圧検出器からの検出信号を受けて前記
圧力差の変化率、前記圧力差の最大値及びこの圧
力差の最大値に達するまでの経過時間の各データ
を測定する測定手段と、この測定手段で測定され
た各データから前記被評価膜の前記第１及び第２
のガスに対する膜透過係数比及び膜透過係数を求
める評価データ算出手段とを具備したことを特徴
とする膜性能評価装置。 ３ 単一成分のガスをそれぞれ圧力を異ならせて
それぞれ個別に第１及び第２のガス封入容器に封
入し、これら第１及び第２のガス封入容器内の各
ガスをそれぞれ被評価膜の各別の面に加圧し、そ
の後の前記第１と第２のガス封入容器内の圧力差
の変化率を測定し、この圧力差の変化率から前記
被評価膜の前記ガスに対する膜透過係数を求める
ことを特徴とする膜性能評価方法。 ４ 第１のガス封入容器及びバルブが設けられ前
記第１のガス封入容器に封入されたガスを被評価
膜の一方の面に供給する第１のガス供給系と、第
２のガス封入容器及びバルブが設けられ前記第２
のガス封入容器に封入されたガスを前記被評価膜
の他方の面に供給する前記第１のガス供給系の容
積と同一容積に形成された第２のガス供給系と、
これら第１と第２のガス供給系における各ガスの
圧力差を検出する差圧検出器と、この差圧検出器
からの検出信号を受けて前記各ガスの圧力差の変
化率を測定する測定手段と、この測定手段で測定
された圧力差の変化率から前記被評価膜の前記ガ
スに対する膜透過係数を求める評価データ算出手
段とを具備したことを特徴とする膜性能評価装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13029988A JPH01301144A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 膜性能評価方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13029988A JPH01301144A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 膜性能評価方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301144A JPH01301144A (ja) | 1989-12-05 |
| JPH0583140B2 true JPH0583140B2 (ja) | 1993-11-24 |
Family
ID=15030997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13029988A Granted JPH01301144A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 膜性能評価方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01301144A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0651345U (ja) * | 1992-12-22 | 1994-07-12 | 松下電工株式会社 | 軒樋取付具 |
-
1988
- 1988-05-30 JP JP13029988A patent/JPH01301144A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0651345U (ja) * | 1992-12-22 | 1994-07-12 | 松下電工株式会社 | 軒樋取付具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01301144A (ja) | 1989-12-05 |
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