JPS5892448A - 気体選択透過素子 - Google Patents

気体選択透過素子

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JPS5892448A
JPS5892448A JP56189264A JP18926481A JPS5892448A JP S5892448 A JPS5892448 A JP S5892448A JP 56189264 A JP56189264 A JP 56189264A JP 18926481 A JP18926481 A JP 18926481A JP S5892448 A JPS5892448 A JP S5892448A
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山辺 正顕
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    • C01B13/0229Purification or separation processes
    • C01B13/0248Physical processing only
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    • C01B13/0255Physical processing only by making use of membranes characterised by the type of membrane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/76Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
    • B01D71/82Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74 characterised by the presence of specified groups, e.g. introduced by chemical after-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

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】 本発明は気体選択透過素子に関する榛、のであり、さら
に詳しくは特定構造の有機高分子物質からなる選択透過
層を有する酸素/窒素の分離操作に好適な気体選択透過
素子に関するものである。
高分子物質を通しての気体分子の透過速度の差を気体分
離操作に利用して、高分子物質からなる選択透過層を有
する気体選択素子を介して気体混合物中の特定成分の濃
縮を行う手法は知られており、空気からの酸素富化空気
の回収などに利用されている゛。
気体分子の透過性は選択透過層の材質に固有のものであ
り、効率のよい分離操作を行うために社、着目成分と共
存成分との透過性の差が大きく、かつ着目成分の透過性
が大きい材質を選定することが必要となる。しかしなが
ら、一般には、透過性の差の大きいものでは、着目成分
の透過性が小さく、逆に着目成分の透過性が大きいもの
では透過性の差が小さいという傾向が認められ、両方の
特性を満足する材質は稀であった。
例えば、空気からの酸素富化空気の回収に際しては、酸
素透過係数(以下P[02)と略記することがちる)が
高く、その窒素透過係数(以下P[:N2:]と略記す
ることがある)に対する比(p[:oz〕/ P[:N
z) ’以下αで表わすことがある)が大きいものが望
まれるが、1 x 10−0−9cc−7cm2−se
c−cmag  以上のP[:02’)を有し、かつα
が3以上の特性のものとしては、わずかにポリ−4−メ
チルペンテン−1とポリフェニレンオキシドが知られて
いるに過ぎなかった。
しかしながらかかる公知のものにおいては、未だα値が
不充分であるばかシで々く、製造時にアニオン重合ある
いは酸化カップリング反応等の複雑な操作を必要とする
という欠点があった。
本発明者らは上記問題点の認識のもとに鋭意研究を′重
ねた結果、側鎖に−0000(0H3)3 基を有する
有機高分子物質が高いP〔02〕値と高いα値を有し、
かつ製造も容易でアシ、選択透過層材質として極めて有
用であることを見出した。
かくして本発明は上記知見に基いて完成されたものであ
シ、側鎖に−0000(OH3)3基を有する有機高分
子物質からなる選択透過層を有する気体選択透過素子を
新規に提供するものである。
本発明においては選択透過層が一〇〇〇〇(CH3)3
基を有する有機高分子物質からなることが重要である。
かかる高分子物質はビニルピバレートの単独重合もしく
はビニルビバレートと他の共単量体との共重合反応によ
って製造可能であり、ま友、セルロース、ポリビニルア
ルコールのごとき水酸基含有高分子物質に無水ピパリン
酸、ビパリルハライドなどを作用させるエステル化反応
あるいはエステル交換反応などの高分子反応を利用する
ことによっても製造可能であるが、製造面からは単独も
しくは共重合反応による方法が好ましく、特に生成高分
子物質の機械的特性もしくは超薄膜の形成特性の制御な
どの面がらは共重合反応による方法が好オしく採用可能
である。
上記共重合反応による場合、共単量体としては、エチレ
ン、プロビレ゛ン、ブテン−1、イソブチンのごときオ
レフィン類、塩化ビニルのごときクロロオレフィン−、
フッ化ビニル、7ツ化ビニリデン、テトラフルオロエチ
レン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプ
ロペンのごときフルオロオレフィン類、エチルビニルエ
ーテル、イソ”エチルビニルエーテル、Oネオペンチル
ビニルエーテル、シフ田へ中シルビュヤエーテメをとき
ビニルエーテル類、パーフルオロプロピルビエルエーテ
ルのeニド*フルオロビニルエーテル類、アクリル酸お
よびそのアルキルエステル類、メタクリル酸およびその
アルキルエステル類、ビュルエステ#II等11々のも
のが採用可能である。
かかる共単量体は共重合体の所望特性に応じてその種類
および量を適宜選定することかで龜る。例工ば、フルオ
ロオレフィン類、オレフィン類、ビニルエーテル類の採
用は、それぞれ耐久性、製膜性、可撓性の向上等に有効
であり、これらは1種類ま之は2種類以上組合わせて使
用することができる。共重合体中のビニルビバレートに
基く単位の割合が小さすぎる場合には、P[:02]値
が低下する傾向が認められるので、共単量体に基〈単位
の総量は95モルチ以下にとどめ、ビニルピバレートに
基く単位の割合を5モルチ以上とすることが望ましい。
上記のごとき−ococ(CH3)3基含有高分子物質
は、その製膜特性の調整々どの目的で、他の高分子物質
などとブレンドした状態で使用することもできる。
本発明の気体選択透過素子の形態は特に限定されず、使
用目的に応じて、平膜状、フレア膜状、スパイラル状、
管状、中空糸状等種々の形態に形成可能である。選択透
過層の形態としても、均質膜に限らず、非対称膜、複合
膜等種々の形態が可能であり、また該層の厚みも使用目
的に応じて適宜選定される。
次に実施例により本発明をさらに具体的に説明する1、 実施例1 内容積260ccの攪拌機付のステンレス製オートクレ
ーブにt−ブタノール65.5 r、ビニルピバレート
(VPv) 44.7 ?、アゾビスイソブチロニトリ
ル0.0389ならびに炭酸カリウム0.399を仕込
み、液体窒素による凍結固化脱気を行う。反応容器を恒
温槽に入れ加温し、容器内温度を65°Cに保ちつつ攪
拌下に重合反応を行わせる。3時間経過した後、攪拌を
停止し、反応容器を取出し急冷する。反応容器内のポリ
マー溶液をグラスフィルターで濾過後メタノール中に攪
拌下に流下し、ポリマーを析出させる。
析出したポリマーをメタノールで充分洗滌した後、減圧
下に室温で16時間、さらに50’Cで1.5時間乾燥
することによシ硬い樹脂状のポリビニルピバレート51
.9tを得た。該ポリマーのテトラヒドロフラン中30
°Cにおける固有粘度は2.45であった。
上で得られたポリビニルビバレー)を酢酸エチルに溶解
させ、ガラス板上にアプリケータを用いてキャストし、
乾燥させた後、ガラス面からはがし、厚み52μmのフ
ィルムを得た。このフィルムの製科研式ガス透過測定機
により測定した酸素および窒素の透過係数(p[o2:
]およびP[:N2))はそれぞれP〔0□12.I 
X 10−’、 P[:N2]0.44x 10−’c
c−cm2/cm@sec−cmHg(STP)  で
あり、P[O□〕/PCN2〕の比(α)は4.5と極
めて大きなものであった。
実施例2〜11 実施例1と同様にして、vPvと各種共単量体との共重
合体を製造し、ガラスキャスティング法により薄膜状の
選択透過素子を形成せしめ、その酸素および窒素透過係
数を測定した。各共重合体の製造条件、収量および組成
を第1表に、固有粘度、素子膜厚およびガス透過特性等
を第2表にまとめて示す。
なお、共重合体組成は’1’ O−NMRに基き分析し
、固有粘度はテトラヒドロフラン中、30°Cで測定し
友ものである。
第  1  表 VPv :ビニルピバレート 0TFI :クロロトリフルオロエチレンTll :テ
トラフルオロエチレン、  IIl:エチレンP :プ
ロピレン ppvm:/<−フルオロプロピルビニルエーテル1−
BYIC: イソブチルビニルエーテルBYE  : 
 1−BVIQ/n−ブチルビ巨ルエーテル当モル混合
物@2表 10−’ Co’ CIl/ell” a@Q ” C
Il Hg実施例12 コツトンリンター1fを蒸溜水に一晩浸漬後脱水し、塩
化メチレン中で硫酸0.04.fを触媒として無水ピバ
リン酸4,5fを作用せしめることによりピバリン酸エ
ステル化せしめた。
反応混合物から酢酸エチル可溶分を分離し、酢酸エチル
溶液として実施例1と同様ガラス上にキャスティングし
て、厚さ257aの薄膜を1坪た1、このフィルムのP
〔02〕およびP(N2]はそれぞれ0.50 X 1
0−9および0.12 X 10−’(単位は前記に同
じ)・であり、α値は4.2であった。
なお−0COC(CH3)3基の導入はこのフィルムの
赤外吸収スペクトルにより確認し友。
実施例13 厚さ約190Pのポリエチレンテレフタレート不織布裏
打層を有する厚さ約60Pの多孔質非対称ポリスルホン
膜(孔径30〜50穴)を支持層として用い、これに厚
さ約2ItTIL のポリシロキサン全コートした後、
実施例7で得られた共重合体を水上キャスティング法に
より超薄ねた。得られた複合膜は、酸素透過速度0.1
9m3/rr? ・h −atm 、J素/窒素透過速
度の比3.9を与える高性能分離素子となった。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  側鎖に−0000(OH3)s基を有する有
    機高分子物質からなる選択透過層を有することを特徴と
    する気体選択透過素子。
  2. (2)  有機高分子物質がポリビニルピバレートであ
    る特許請求の範囲第1項記載の素子。
  3. (3)  有機高分子物質がビニルピバレートと他の共
    単量体との共重合体である特許請求の範囲第1項記載の
    素子。
  4. (4)  共重合体中のビニルピバレートに基<単位の
    割合力めモルチ以上である特許請求の範囲第6項記載の
    素子。
  5. (5)有機高分子物質が高分子反応により形成されたも
    のである特許請求の範囲第1項記載の素子。
  6. (6)  高分子反応が水酸基含有高分子物質のヒバリ
    ン酸エステル化反応である特許請求の範囲第5項記載の
    素子。
JP56189264A 1981-11-27 1981-11-27 気体選択透過素子 Granted JPS5892448A (ja)

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