JPS5855005A - 気体分離膜 - 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】 本発明拡気体分離膜に関する。気体分離膜には気体に対
する高ｉ分離率と大きｉ透過速度が要求される。この様
な性能を満足する為には、実質的に分離性能を与える膜
層は可能な限少薄い厚みで存在しこれを多孔性の層によ
って保持された構造が考えられる。この様な構造の膜つ
製法として種々の方法が考案されている。例えば多孔層
の上に、別途ａｍした薄膜を重ね合わせる方法、表皮層
と多孔層が共存する興方性膜を一度に製膜する方法、多
孔質膜の上に種々の方法によシモノマーから直接重合等
を行い、薄膜を製膜するか、あるｉはポリマーの溶液を
被覆した後で溶媒を蒸発させて薄膜を製膜するなどの方
法がある。

これらのＩｌ！ｓ方法の中で多孔質の膜に別の高分子材
料の溶ｇ、ｔ−被覆して薄膜層を形成する方法は比較的
多くの種類の高分子材料に適用出来る方法であるが、膜
厚を過度に薄くすると欠陥を生じ分離性能が失われる為
ある程度以上厚く被覆する必要があり、暉＜被覆すると
透過速度が低下する欠点があった。従ってこの様な欠点
を補うには比較的気体の透過性が高く、シかも分離性能
を有する材料を選ぶ必要がある。

本発明者等は、この様な方法に適した高分子材料につ−
て鋭意検討し、ポリシランを多孔質の膜に被覆すること
により透過速度が大きく分離性能が高い膜が得られるこ
とを見出し、本発明に到達しえ。すなわち本発明の要旨
は、式−８１−（式中、！ｌ、Ｒ’は脂肪族炭化水素残
Ｒ′ 基及び芳香族炭化水素残基のいずれかを示す）の繰り返
−し単位を有し有機溶媒に可溶性のポリシランを多孔質
の膜に被覆してなる気体分離膜に関する。

次に本発明の内容を詳細に説明する＠ Ｒ′ 及び芳香族炭化水素残基の−ずれかを示す）の繰夛返し
単位を有°シ、有機溶媒に可溶性のポリシランであれば
−ずれも使用することが出来る。

例示される。

（１）　　メチルフェニルジクロルシランを金属すζリ
ウムで縮合して得られるポリシラン （２）　　ジフェニルジクロルシラ７七′金属ナトリウ
ムで縮合して得られるポリシラン （３）　　メチルフェニルジクロルシランとジメチルジ
クロルシランを共縮合して得られるポリシラン （４）　ジフェニルジクロルシランとジメチルジクロル
シラン金共縮合して得られるポリシラン（５）　　メチ
ルフェニルジクロルシランとジフェニルジクロルシラン
を共縮合して得られるポリシラン （６）　ポリジメチルシランをナフタレンナトリウムと
反応して得られる可溶性のポリシランジメチルジクロル
シランを縮合して得られる直鎖状のポリシランは有機溶
媒に不溶であシ使用するのに適さない。

本発明におｉて使用するポリシランの分子量は特に限定
しなｉがコＱ０〜１００００の数平均分子量のものが適
して−る。

次にかくして得られたポリシランを有機溶媒に溶解して
使用するが、有機溶媒として社ポリシランを溶解させ、
又比較的脱溶媒し易り低沸点の溶媒であシ、かつ支持体
となる多孔質の膜を溶解させないものであれば特に限定
しシー。

多孔質膜の材料の１１類にもよるが例えばベンゼン、ト
ルエン等があけられる。

本発明に於て用いられる多孔質の膜とはスポンジ状構造
をもちその両面に開口した孔を有す脹 過速度が単位属面積（／ａｆ）単位時間（１秒間）単位
圧力差（／ｃＭＩＩｇ）当夛の透過量でｔｘｉｏ″ｄ／
ｄ・８＠Ｏ＠３Ｈｇ　以上であるようなものを意味する
。このような膜は種々の方法によってつくいは添加剤を
溶出することによってつくることが出来る＠多孔質膜の
材料の種類社特に限定しないが、例えばポリプロピレン
、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルアルコー
ル、ポメ リーチルメタアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポ
リカーボネート、ポリフェニレンオキサイド、ポリアミ
ド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホ
ンアミド、ボリビペれる。又ガラスの様な無機材料も使
用することが出来る。ポリシランを有機溶媒に溶解し、
多孔質膜に被覆する場合の溶液濃度は有機珪素高分子化
合物の分子量、分子量分布及び溶媒の種類によって異る
が、ｌ乃至１０重量％好ましく線！乃至４０重量％であ
る。濃度が１重量−より薄−場合には被覆する膜の厚み
も薄くなり気体の透過速度は大きいが充分な分離性能が
得られず、又、濃度が５０重量％よ）濃い場合には被覆
する膜の厚みが厚くな膜分離性能は得られる反面気体の
透過速度が小さくなる。通當ポリシランの被覆量が多孔
質の膜の面積ｌａ１当りＱ／　１１１！７〜１０〜に表
る様選けれる。又、多孔質の膜の厚みは特に限定しない
がｉｏμ〜１０００μが好ましｉ０多孔質膜に有機珪素
高分子化合物の溶Ｎを被覆する方法は特に限定しないが
、有機珪素高分子化合物の溶液中に多孔質膜を浸漬する
方法、五機衰素高分子化合物の溶液を多孔質膜の表面に
流延する方法など行うことが出来る。

多孔質膜の形状線中空繊維状、チニーブ状、平板状のも
のを使用することが出来、これらに置として使用するこ
とが出来る。又、本発明の本発明の膜は気体特に酸素、
窒素、炭酸ガス、−酸化炭素、水素、ヘリウム、メタン
、アルゴンの少くとも一つの気体を含有する気体混合物
を互いに分離する為に使用することが出来る。

例えば、ｔθ素素化化空気製造に於ける窒素と酸素の分
離、天然ガスからのヘリウムの回収に於けるメタンとヘ
リウムの分離、水添反応排ガスからの水素の回収に於け
るアルゴンと水素、メタンと水素、窒素と水素の分離、
クラッキングガス中の水素の回収に於ける一酸化炭素と
水素の分離、燃焼ガスからの二酸化炭素の回収に於ける
二酸化炭素と窒素の分離等に応用出来る。

次に実施例により本発明の詳細な説明するが本発明の内
容は実施例のみに限定されるものではな匹。

参考例／ 、１００Ｉｔのフラスコに金属ナトリウム／　０．／１
キシレンｇＯＭを仕込みフェニルメチルジクロルシラン
Ｊ、ｔ　ｇ　、！：ジメテルジクロルシランコ３．３ｇ
を含む混合シランをざ０℃乃至ｌコ０反応の残存するナ
トリウムを失活させると共に固体として析出する部分と
溶液部分に分別した。

それぞれの部分を十分水洗し乾燥後固体部分から７．４
　Ｆのポリクラｙを又溶液部分から３．０１のポリシラ
ン１得た。

実施例１ 参考例１で得た溶液部分から°のポリシランを採シトル
エンに溶解して３０重量慢の溶液とした〇市販のミリポ
アフィルタ−（商品名）叩野道過試験装置に装着し各種
の気体の透過速度を調定した。

膜の表面積はｌコ、ｊＡ１２１Ｆであシ各々の高純度ガ
・スｔ−ｌンべからＭＩＤ出し、−気圧の制御圧で膜ト
で測定した。ガス及び装量の１度は１３℃乃至１１℃で
あった。

各種の気体の透過速Ｒｔ一単位面積（／ｄ）当り、単位
圧力差（／　ｃｍｌｌｇ）　＠り、単位時間（１秒間）
に透過する気体の容量＜ｃｃ＞　　ｔ！−標準状態に換
算して表わした。又分離性能を各種の気体相互の透過速
度の比で表わした。

透過速度 Ｍｔ　　　　＃　、　？ｊ　Ｘ　１０−’　　ＣＣ（８
ＴＰ）／ｃｄ・秒”ｃｔ＊ＦｉｌＯ，／　　、３７Ｘ１
０−１′　　　　　　　　　　　”’Ｏｚ　６．ｌ？Ｘ
／（７−’　　ＩｆＨ８コ、ＪＡＸ１０−”　　　　　
　ｚＨｖ　　　　ｊ、＋？Ｘ１０−’　　　　　　　ｚ
分離性能（透過速度の比） Ｏト１．　　　　コ、ｌ ■し’Ｍ、　　　　／３．ダ Ｈｅ７’Ｍ＊　　　　　’Ｉ　、　Ｅ Ｈ□／Ｍ、　　　　　？、／ ｃＱＬ／１０＊　　　　　ダ、ｊ Ｈｅ、〆ｔ〕鵞　　　　　　　　　ｌ・りａｔ　１０ｘ
　　　　　：ｉ　−ｓ 比較例Ｉ 実施例１で使用した市販のミリポアフィルタ−（商品名
）に対する各種気体の透過速度と分離性能を実施例１と
同様に測定した。

透過速度 Ｎ！　　　コ、ｌダｘｔｏ−１（：！０（８ＴＰ）Δ−
・秒・ｅｘｓＴＩＩｉｏ！　　　　へデｔ、ｘｔｏ−” 鴨　／、６！ｔＸ１０−” ■、　　　ダ、ｑｔｘｉｏ−” 分離性能（透過速度の比） ０．７Ｍ、　　　　　０．デー ■Ｖ勺〜　　　　０．７７ Ｈ２／Ｍｌ　　　　　コ、ｊデ 鵠７０．　　　０．ｔダ Ｈ，１０，コ、！ｌ 実施例コ 参考例！で得た溶液部分からのポリン２ンをトルエンに
溶解してＪＪ重量嘩の溶液とした以外は実施例１と同様
に製膜し透過速度及び分離性能を測定した。　　　　　
゛ 透過速度 Ｉｔ　　ｊ、＆／　Ｘ　１０−’　Ｃ０（８ＴＰ）／ｃ
ｓｆ＊ｓｅｅ＊−ｊｌＨ２Ｊ、＆７Ｘ１０−”　　　ｔ
ｔ 分離性能（透過速度の比） ４へ　　　　　　　　／ＩＦ 特許出願人　三菱化成工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■ （１）式　−８１−（式中、Ｆｊ、Ｒ’は脂肪族炭化水
   Ｒ′ 累残共及び芳香族炭化水素残基のいずれかを示す）の繰
   多返し単位を有し有機溶媒に可溶性のポリシランを多孔
   質の膜に被覆してなる気体分離膜 へ むポリシランである特許請求の範囲第１項記載の気体分
   Ｉ！膜