JPH07275637A - 除湿方法 - Google Patents

除湿方法

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JPH07275637A
JPH07275637A JP6071094A JP7109494A JPH07275637A JP H07275637 A JPH07275637 A JP H07275637A JP 6071094 A JP6071094 A JP 6071094A JP 7109494 A JP7109494 A JP 7109494A JP H07275637 A JPH07275637 A JP H07275637A
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ion exchange
ion
dehumidifying
exchange membrane
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Motoo Fukui
基雄 福井
Junjiro Iwamoto
純治郎 岩元
Hiroshi Nishii
啓 西井
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】長時間、特に高温、高圧のもとでも破損するこ
とのない高機械的強度と優れた除湿性能を保持する除湿
方法を提供する。 【構成】除湿膜として、イオン交換基の有する一部又は
全部の対イオンが、１価、２価又は３価の金属イオンで
置換された、好ましくは含フッ素重合体からなるイオン
交換膜を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、混合流体より水蒸気成
分を、選択的に透過分離せしめる除湿方法に関する。詳
しくは、建物内の空気調和や計装用圧縮空気等の湿度を
低減させた空気の製造や、天然ガス中の水分除去、並び
に化学工業をはじめ、電気・電子工業、精密機械工業、
食品工業、繊維工業等の広い分野で使用される、湿度を
コントロールされた気体の製造において、水分を含有す
る気体から水蒸気を選択的に透過分離する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】気体中の水蒸気を除去する方法には大別
して、圧縮法、冷却法、吸着法、膜分離法の４法が知ら
れている。
【０００３】膜分離法は、水蒸気を含有する気体を隔膜
の一面に接触させ、隔膜のもう一方の面に乾燥気体を抵
触させ隔膜を通じて水蒸気を選択的に透過分離せしめる
方法であり、原理的に他の３法に比べ、ランニングコス
トが安価、装置構造が簡単、気体を汚染することなく連
続的に乾燥空気が得られる等の利点をもつ。水蒸気透過
性の優れた隔膜として、イオン交換膜を使用した除湿膜
及び除湿方法が提案されている（特開平１−１８９３２
６、特開平２−２９３０３２）。しかし、この除湿膜及
び除湿方法では、長期間特に高温高圧の下で長期間使用
すると、膜が破損し、長期間の連続使用における耐久性
が充分に得られない欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
前述の欠点を解消しようとするものであり、長期間の、
特に高温高圧での連続使用に耐える除湿方法を提供す
る。更に、本発明は、空気調和装置や計装用装置などの
圧縮空気の製造に使用できる他、天然ガスの除湿、ある
いは従来技術では使用できない腐蝕性ガスの除湿等に長
期連続使用できる除湿方法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、除湿膜で区画
された一方の側に水蒸気を含有する気体を接触させ、も
う一方の側に乾燥気体を接触させ、水蒸気を除湿膜を通
じて選択的に透過せしめる除湿方法において、除湿膜
が、イオン交換基の一部又は全部の対イオンが金属イオ
ンで置換されたイオン交換膜からなることを特徴とす
る。
【０００６】上記イオン交換基の対イオンの一部又は全
部を金属イオンで置換されたイオン交換膜は、好ましく
はイオン交換基が酸型のイオン交換膜を金属塩を含有す
る水溶液中に好ましくは１０〜９０℃、特には４０〜６
０℃で数分間ないし数十時間浸漬することにより得られ
る。かかる場合、イオン交換膜の表層のみ又は片面のみ
のイオン交換基の対イオンを置換するなど、イオン交換
基の対イオンの一部のみを金属イオンで置換する場合に
は、イオン交換膜の材質にもよるが、除湿性能及び機械
的強度が調和した優れた除湿膜が得られる。
【０００７】上記金属イオンとしては、１価、２価又は
３価の金属イオンなどが使用され、これらは、塩酸塩又
は硝酸塩などの適宜の水溶性の金属塩として膜処理に使
用できる。好ましい金属イオンとしては、１価のＬｉ
+ 、Ｋ+ 、Ｎａ+ 、２価のＣａ2+、Ｎｉ2+、Ｃｏ2+、Ｃ
ｕ2+、Ｐｂ2+、Ｓｎ2+、Ｍｇ2+、Ｚｎ2+、Ｂａ2+、３価
のＡｌ3+、Ｆｅ3+などが例示される。２価又は３価の金
属イオンが、機械強度を向上せしめ、かつ水蒸気透過性
に優れているので特に好ましい。
【０００８】本発明において使用されるイオン交換膜の
イオン交換容量は、好ましくは０．６〜２．５ミリ当量
／ｇ乾燥樹脂、好ましくは、１．０〜２．０ミリ当量／
ｇ乾燥樹脂が、水蒸気透過性の優れた膜を得るために、
また、膜強度を得るために、好ましい。
【０００９】本発明において使用されるイオン交換膜の
イオン交換基としては、スルホン酸基、カルボン酸基又
はリン酸基などのカチオン交換基が例示できる。スルホ
ン酸基が吸水性が高く、耐熱性、耐薬品性に優れている
ので特に好ましい。
【００１０】イオン交換膜の材質としては、スチレン系
樹脂、エチレン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、含フッ素
系樹脂などが使用できる。耐熱性、耐薬品性、成形加工
性及び機械的性質、特に膨潤、収縮による膜破損が小さ
いことなどの点から含フッ素系樹脂、特に化２の一般式
（ただし、Ｘは金属原子、ｐは０又は１、ｍは１〜５の
整数、ｎは金属原子Ｘの価数。) で表される繰り返し単
位を含む含フッ素共重合体が好ましい。共重合体の組成
比は、含フッ素系共重合体が上記のイオン交換容量を形
成するように選ばれる。
【００１１】
【化２】
【００１２】上記含フッ素系共重合体は、テトラフルオ
ロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニルなどのフ
ッ素化オレフィンと、化３の一般式（ただしｐ、ｍは化
２の場合と同じ）で表される−ＳＯ2 Ｆ基含有ペルフル
オロビニルエーテルモノマーとの共重合体をアルカリ性
水溶液で処理して得られるものが好ましい。さらに必要
により、エチレン、プロピレン、ペルフルオロアセトン
などの第三成分を共重合することもできる。
【００１３】
【化３】
【００１４】本発明において除湿膜として使用されるイ
オン交換膜は、上記共重合体を、既知の手段により膜状
にしたままでも使用できるが、モジュール化成形性、耐
圧性の観点から多孔性基材との複合膜とすることが好ま
しく、膜厚３０μｍ以下のイオン交換膜からなる除湿膜
を得るには特に好ましい。
【００１５】本発明において使用される多孔性基材とし
ては、孔径が好ましくは０．０１〜１００μｍ、厚みが
好ましくは１０〜５００μｍで気体透過性を有し、寸法
安定性、機械的強度などの点で耐久性を有するものが使
用でき、フッ化ビニル、フッ化ビニリデンなどの含フッ
素重合体の繊維、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの
オレフィン重合体の繊維、ポリエステル繊維、ナイロン
繊維、植物繊維又は炭素繊維などからなる織布、不織布
又は微孔性多孔質体が例示される。
【００１６】多孔性基材とイオン交換膜との複合膜の形
成方法としては、イオン交換膜を形成するイオン交換樹
脂を膜状とした後、多孔性基材と積層するか、イオン交
換樹脂の溶液、懸濁液、乳化ラテックス、又は乳化ラテ
ックスの水を有機溶媒と置換せしめた乳化ラテックスの
なかに多孔性基材を含浸し乾燥させる方法が例示され
る。
【００１７】本発明において除湿膜として使用されるイ
オン交換膜は、中空糸の形状としても使用できる。ま
た、中空状の多孔性基材にイオン交換膜を形成するイオ
ン交換樹脂の含有液を含浸し、乾燥する方法にて形成さ
れる複合中空糸としても使用できる。
【００１８】かくして得られたイオン交換膜は、イオン
交換基の対イオンが金属イオンで置換されていない場合
には、好ましくはアルカリ性水溶液で加水分解し、イオ
ン交換基の対イオンをアルカリ金属イオンに変換せしめ
たアルカリ型イオン交換膜とする。
【００１９】アルカリ金属以外の金属イオンで置換した
イオン交換膜を得る場合には、かかるアルカリ型イオン
交換膜又はこれを酸溶液に浸漬し、イオン交換基の対イ
オンをプロトンに置換せしめたプロトン型イオン交換膜
の対イオンを、前述の如くアルカリ金属以外の金属塩水
溶液に浸漬するなどすることにより、イオン交換基の対
イオンの一部又はすべてをアルカリ金属以外の金属イオ
ンに置換せしめたイオン交換膜を得る。
【００２０】かくして得られたイオン交換膜からなる除
湿膜で区画された一方の側に水蒸気を含有する気体を接
触させ、もう一方の側に乾燥気体を接触させることによ
って、水蒸気を選択的に透過し、除湿せしめることがで
きる。かかる本発明を実施する具体的装置としては、既
知のモジュール装置がいずれも使用できる。
【００２１】
【作用】本発明のイオン交換膜において、イオン交換基
の対イオンを金属イオンに置換すると、除湿性能を保持
しながら機械的強度が向上する。その機構は、イオン交
換基間に金属イオンを仲介とするイオン架橋が発生し、
網目構造が形成されるためと説明される。しかし、かか
る説明は本発明の理解のために述べたものであり、何ら
本発明を限定するものではない。
【００２２】
【実施例】つぎに本発明を実施例により説明するが、本
発明はかかる実施例に限定されるものではない。
【００２３】テトラフルオロエチレンとＣＦ2 ＝ＣＦＯ
ＣＦ2 ＣＦ（ＣＦ3 ）ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＳＯ2 Ｆとを共重
合せしめて、イオン交換容量１．１ミリ当量／ｇ乾燥樹
脂の共重合体を得た。この共重合体を溶融押出し成形せ
しめ、外径５５０μｍ、内径４００μｍの中空糸を得
た。この中空糸を３Ｎの水酸化カリウム水溶液にて４０
℃、１６時間で加水分解後、水洗、乾燥し、イオン交換
基を−ＳＯ3 Ｋに変換せしめたＫ型中空糸を得た。
【００２４】さらに、Ｋ型中空糸を１Ｎの塩酸中に４０
℃、１６時間浸漬し、水洗、乾燥することにより、イオ
ン交換基を−ＳＯ3 Ｈに変換せしめ、下記する比較例で
使用するＨ型中空糸とした。
【００２５】上記で得られたＫ型中空糸を、１Ｎの水酸
化アルミニウム水溶液中に４０℃で１６時間浸漬し、イ
オン交換基を−ＳＯ3 Ａｌ1/3 に変換せしめたＡｌ型中
空糸を得た。得られたＡｌ型中空糸を内径２ｃｍ、長さ
２０ｃｍの円筒内に２５０本組み込んだ中空糸型モジュ
ールを製作した。
【００２６】かくして得られた中空糸型モジュールの中
空糸内部に２５℃、４０℃及び６０℃の水を圧入し、中
空糸が破損するまでの圧力を測定し、耐圧強度とした。
その結果を次表に示す。
【００２７】
【比較例】実施例と同様に、Ｈ型中空糸から中空糸型モ
ジュールを製作し、実施例と同様にして中空糸の耐圧強
度を測定した結果を次表に示す。
【００２８】かくして、実施例のＡｌ型中空糸では、比
較例のＨ型中空糸に比べ、充分大きな耐圧強度が得られ
た。一方、水蒸気透過性に関しては上記の中空糸型モジ
ュールを用いて、２０℃、７ｋｇ／ｃｍ2 の空気を２０
リットル／分（常圧換算）を供給し、常圧下に得られる
乾燥空気のうち４リットル／分をパージに使用し、１６
リットル／分を製品乾燥空気として取り出したとき、こ
の乾燥空気の露点温度は、Ｈ型中空糸、Ａｌ型中空糸い
ずれも−２７℃程度であり、Ａｌ型中空糸の除湿性能も
充分保持されていた。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、長時間、特に高温、高
圧のもとでも優れた除湿性能を保持する除湿が達成され
る。更には、従来技術では達成できない腐食性ガスなど
から、長期、連続的な除湿が行われる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】除湿膜で区画された一方の側に水蒸気を含
    有する気体を接触させ、もう一方の側に乾燥気体を接触
    させ、水蒸気を除湿膜を通じて選択的に透過せしめる除
    湿方法において、除湿膜が、イオン交換基の一部又は全
    部の対イオンが金属イオンで置換されたイオン交換膜か
    らなることを特徴とする除湿方法。
  2. 【請求項２】金属イオンが、２価又は３価の金属イオン
    である請求項１の除湿方法。
  3. 【請求項３】イオン交換膜が、下記一般式（ただし、Ｘ
    は金属原子、ｐは０又は１、ｍは１〜５の整数、ｎは金
    属原子Ｘの価数。) で表される繰り返し単位を含む含フ
    ッ素共重合体からなる請求項１又は２の除湿方法。 【化１】
  4. 【請求項４】イオン交換膜が、気体透過性の多孔体基材
    との複合膜である請求項１、２又は３の除湿方法。
  5. 【請求項５】イオン交換膜が、中空糸であることを特徴
    とする請求項１、２、３又は４の除湿方法。
JP6071094A 1994-04-08 1994-04-08 除湿方法 Pending JPH07275637A (ja)

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