JPH01242124A - 気体分離膜 - Google Patents
気体分離膜Info
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は特定ガスの促進輸送を行なう液体を用いた気体
分離膜に関するものであり、更に詳しくは室温下でも可
逆的に特定ガスと付加吸着と脱着を行なう錯体を含む液
体を用いた気体分離膜：て関するものである。
分離膜に関するものであり、更に詳しくは室温下でも可
逆的に特定ガスと付加吸着と脱着を行なう錯体を含む液
体を用いた気体分離膜：て関するものである。
「従来の技術」
酸素の工業的製造は古く今世紀のはじめから深冷分離法
により行われて来た。大規模の装置により大量の酸素を
製造する場合には、この方法は最も適した方法であると
考えられるが、極めて多量のエネルギーが必要であり、
又オンサイトでの利用などの場合には、−旦耐圧容器に
充填して運搬する必要があり、その結果著しく高価とな
る。又比較的中小規模での酸素の製造法としてゼオライ
トヤ分子ふるい、カーボンなどの吸着剤への窒素と酸素
の吸着量の差を利用して空気から酸素を高濃度に分離す
る方法が最近登場し、特、て各種廃水処理、各種炉への
吹き込み、医療用等、で利用されているが、酸素を製造
する為に必要な電力消費量が高く、酸素の製造コストが
高くなるという欠点を有している。
により行われて来た。大規模の装置により大量の酸素を
製造する場合には、この方法は最も適した方法であると
考えられるが、極めて多量のエネルギーが必要であり、
又オンサイトでの利用などの場合には、−旦耐圧容器に
充填して運搬する必要があり、その結果著しく高価とな
る。又比較的中小規模での酸素の製造法としてゼオライ
トヤ分子ふるい、カーボンなどの吸着剤への窒素と酸素
の吸着量の差を利用して空気から酸素を高濃度に分離す
る方法が最近登場し、特、て各種廃水処理、各種炉への
吹き込み、医療用等、で利用されているが、酸素を製造
する為に必要な電力消費量が高く、酸素の製造コストが
高くなるという欠点を有している。
一方、特定ガス成分と特別な親和性を有する物質を液体
状態にして薄膜状にすると、その特定ガスだけが促進輸
送されるため選択性が著しく向上することが知られてい
る。具体的には、米国特許第３，８６５，８９０号、第
３，９５１，６２１号、第４，０１５゜９５５号、第４
，０６０，５６６号によれば、ＡｇＮ０．水溶液をナイ
ロン６、乙の膜に含浸することにより、メタン、エタン
、エチレンの混合物からエチＬ／７を選択的に濃縮でき
たとされている。
状態にして薄膜状にすると、その特定ガスだけが促進輸
送されるため選択性が著しく向上することが知られてい
る。具体的には、米国特許第３，８６５，８９０号、第
３，９５１，６２１号、第４，０１５゜９５５号、第４
，０６０，５６６号によれば、ＡｇＮ０．水溶液をナイ
ロン６、乙の膜に含浸することにより、メタン、エタン
、エチレンの混合物からエチＬ／７を選択的に濃縮でき
たとされている。
また、米国特許第３，３９６，５１０号、第３，８１９
゜８０６８、第４，１１９，４０８号では、Ｋ、Ｃｏ３
水溶液を一１２７０７号公報は、シック塩の遷移金属錯
体をラクトン、アミド等の溶媒に溶かし、ナイロン６．
６膜に含浸することで空気から酸素を選択透過すること
ができたとしている。
゜８０６８、第４，１１９，４０８号では、Ｋ、Ｃｏ３
水溶液を一１２７０７号公報は、シック塩の遷移金属錯
体をラクトン、アミド等の溶媒に溶かし、ナイロン６．
６膜に含浸することで空気から酸素を選択透過すること
ができたとしている。
一方、コバルトジヒスチジン錯体の水溶液が酸素を可逆
的に吸脱着することが知られている。
的に吸脱着することが知られている。
Ｂｉｏｃｈｉｍｉｃａ ｅｔ Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａ
Ａｃｔａ ２１１巻１９４頁（１９７０年）は、コバル
トジヒスチジン錯体の水溶液をセルロースエステルの膜
に含浸させた液体膜が酸素の促進輸送を行うことを示し
ている。しかしこの膜は分離性能が低く実用的に用いる
ことはできなかった。
Ａｃｔａ ２１１巻１９４頁（１９７０年）は、コバル
トジヒスチジン錯体の水溶液をセルロースエステルの膜
に含浸させた液体膜が酸素の促進輸送を行うことを示し
ている。しかしこの膜は分離性能が低く実用的に用いる
ことはできなかった。
「発明が解決しようとする課題」
本発明の目的は、上記に鑑み、酸素と可逆的に吸脱着を
行なうコバルトジヒスチジン錯体を用いて、極めて高い
酸素と窒素の分離を行うことができ、その結果酸素をよ
り安く供給することが可能な気体分離膜を提供すること
にある。
行なうコバルトジヒスチジン錯体を用いて、極めて高い
酸素と窒素の分離を行うことができ、その結果酸素をよ
り安く供給することが可能な気体分離膜を提供すること
にある。
「課題を解決するための手段」
即ち本発明の気体分離膜はコバルトジヒスチジ本発明の
気体分離膜は、酸素と可逆的吸脱着性を有する錯体、溶
媒及びこれらを溶解した液体を保持する支持体とＫよっ
て構成される。
気体分離膜は、酸素と可逆的吸脱着性を有する錯体、溶
媒及びこれらを溶解した液体を保持する支持体とＫよっ
て構成される。
本発明者は、酸素と窒素の分離に関して鋭意研究を進め
た結果、下式で示されるコバルトジヒスチジン錯体を特
定の溶媒に溶解した液体が極めて高い酸素選択透過性を
有することを見い出し本発明を完吸させた。
た結果、下式で示されるコバルトジヒスチジン錯体を特
定の溶媒に溶解した液体が極めて高い酸素選択透過性を
有することを見い出し本発明を完吸させた。
すなわち本発明の気体分離膜はコバルトジヒスチジン錯
体を特定の溶媒に溶解させ、その錯体溶液を無孔質又は
多孔質あるいは、それらを複合した支持体に保持するこ
とで作製することができる。
体を特定の溶媒に溶解させ、その錯体溶液を無孔質又は
多孔質あるいは、それらを複合した支持体に保持するこ
とで作製することができる。
「作用」
コバルトジヒスチジン錯体は、ヒスチジンとコバルト塩
を反応させることにより得られる。ヒスチジンはＬ体、
ＤＬ体、Ｄ体いずれでもよい。またコバルト塩は酸化コ
バルト、水酸化コノ切しト・１・・ログン化物並びにそ
の水和物、無機酸及び有機、１ ゛′酸塩並びにその水和物、複塩類、有機コノくルト化
合物が使用されるが、特に２価の無機塩か好ましく用い
られる。
を反応させることにより得られる。ヒスチジンはＬ体、
ＤＬ体、Ｄ体いずれでもよい。またコバルト塩は酸化コ
バルト、水酸化コノ切しト・１・・ログン化物並びにそ
の水和物、無機酸及び有機、１ ゛′酸塩並びにその水和物、複塩類、有機コノくルト化
合物が使用されるが、特に２価の無機塩か好ましく用い
られる。
次にコバルトジヒスチジン錯体を溶媒に溶解する。溶媒
は有機溶媒を用いることが必要である。
は有機溶媒を用いることが必要である。
有機溶媒を用いることにより、水を溶媒とした場合に較
べて著しく分離性能が向上する。また有機溶媒のなかで
とりわけエチレングリコール、グリセリン等の多価アル
コールが上記錯体をよく溶解し、蒸発速度が遅く錯体溶
液を長期に保持することから、好ましく用いられる。
べて著しく分離性能が向上する。また有機溶媒のなかで
とりわけエチレングリコール、グリセリン等の多価アル
コールが上記錯体をよく溶解し、蒸発速度が遅く錯体溶
液を長期に保持することから、好ましく用いられる。
またこれら多価アルコールにメタノール、エタノール、
イソプロピルアルコール等の低級アルコール等を混合す
ることも、錯体溶液の粘度を下げ、錯体の拡散性を増す
ことで有用である。錯体溶液中の錯体の濃度は低濃度で
あれば促進輸送の効果が現れに＜＜、濃度が高すぎると
錯体の拡散が抑しく、特に０．１〜０．６ ｍｏｌ／ｌ
の範囲が好ましい０ この錯体溶液を保持する支持体の材料は特に限定されな
いがポリ弗化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン
等の弗素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリ
オレフィン樹脂、その他の有機高分子材料があげられる
。これら支持体は無孔質または多孔質あるいは、その複
合体でもよいが、とりわけ錯体溶液の保持性と、酸素の
透過性から多孔質膜が好適に用いられる。またその形状
は平膜状、中空糸状のいずれの形聾でも用いることがで
きる。また多孔質膜の場合その孔径について特に限定さ
れないが錯体の保持性から好ましくは０．０１〜１０μ
ｍの範囲にあるものがよい。
イソプロピルアルコール等の低級アルコール等を混合す
ることも、錯体溶液の粘度を下げ、錯体の拡散性を増す
ことで有用である。錯体溶液中の錯体の濃度は低濃度で
あれば促進輸送の効果が現れに＜＜、濃度が高すぎると
錯体の拡散が抑しく、特に０．１〜０．６ ｍｏｌ／ｌ
の範囲が好ましい０ この錯体溶液を保持する支持体の材料は特に限定されな
いがポリ弗化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン
等の弗素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリ
オレフィン樹脂、その他の有機高分子材料があげられる
。これら支持体は無孔質または多孔質あるいは、その複
合体でもよいが、とりわけ錯体溶液の保持性と、酸素の
透過性から多孔質膜が好適に用いられる。またその形状
は平膜状、中空糸状のいずれの形聾でも用いることがで
きる。また多孔質膜の場合その孔径について特に限定さ
れないが錯体の保持性から好ましくは０．０１〜１０μ
ｍの範囲にあるものがよい。
これら支持体に錯体溶液を流延あるいは含浸させること
により保持させる。特に多孔質支持体に錯体溶液を含浸
させる場合、多孔質中に気泡を残さず均質に含浸させる
ことが錯体溶液の分離性能を発現させる上で必要である
。このため真空含浸や加圧操作が有効である。
により保持させる。特に多孔質支持体に錯体溶液を含浸
させる場合、多孔質中に気泡を残さず均質に含浸させる
ことが錯体溶液の分離性能を発現させる上で必要である
。このため真空含浸や加圧操作が有効である。
「実施例」
次に本発明を実施例について説明する。
実施例１〜５
コバルトシヒスチジン錯体は、Ｌ−ヒスチジンと酢酸コ
バルトから合成した。
バルトから合成した。
この錯体を第１表に示す各溶媒に０．４ｍｏ／／ｌの濃
度で溶解させ錯体溶液とした。これらの錯体溶液に第１
表に示す多孔質支持体を浸漬し、１５分、間真空に引き
含浸させて気体分離膜を作製した。
度で溶解させ錯体溶液とした。これらの錯体溶液に第１
表に示す多孔質支持体を浸漬し、１５分、間真空に引き
含浸させて気体分離膜を作製した。
これらの気体分離膜を透過特性測定用セルに装着後、０
□／Ｎ２− ／Ｈの組成比を有する混合ガスを供給し
、透過してきたガスの組成をガスクロマトグラフで測定
し、酸素の透過速度Ｑ。２と酸素と窒素の分離係数α０
２／Ｎ２を求めた。
□／Ｎ２− ／Ｈの組成比を有する混合ガスを供給し
、透過してきたガスの組成をガスクロマトグラフで測定
し、酸素の透過速度Ｑ。２と酸素と窒素の分離係数α０
２／Ｎ２を求めた。
測定温度は２０℃、供給側と透過側のガス圧力比は１．
２に９／ｃｄである。
２に９／ｃｄである。
比較例１
溶媒として水を用いたほかは、実施例１と同じ条件で気
体分離膜を作製した。
体分離膜を作製した。
この分離膜性能は、以下のとおりであり、本発明に較べ
分離性能が極めて低い値であった。
分離性能が極めて低い値であった。
酸素透過速度 Ｑ。２＝ ２．４Ｘ １０ ’ ｔｘｌ
＋／ｄ−ｓ −ｃ＋ｍＨｇ分離係数αｏ２／Ｎ２＝４ 「発明の効果」 以上説明したように本発明は、酸素と窒素の分離に従来
にない優れた性能を示す気体分離膜を与えることから、
酸素を利用する医療、燃焼、廃水処理等の技術分野にま
た窒素を利用する穀物保存などの分野に用いると効果的
である。
＋／ｄ−ｓ −ｃ＋ｍＨｇ分離係数αｏ２／Ｎ２＝４ 「発明の効果」 以上説明したように本発明は、酸素と窒素の分離に従来
にない優れた性能を示す気体分離膜を与えることから、
酸素を利用する医療、燃焼、廃水処理等の技術分野にま
た窒素を利用する穀物保存などの分野に用いると効果的
である。
Claims (3)
- （１）コバルトジヒスチジン錯体を有機溶媒に溶解した
液体と、該液体を保持するための支持体とからなること
を特徴とする気体分離膜。 - （２）有機溶媒の一部又は全部が多価アルコールである
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の気体
分離膜。 - （３）支持体が平膜状または中空糸状の多孔質膜である
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第（
２）項記載の気体分離膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6562588A JPH01242124A (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 気体分離膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6562588A JPH01242124A (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 気体分離膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01242124A true JPH01242124A (ja) | 1989-09-27 |
| JPH0477607B2 JPH0477607B2 (ja) | 1992-12-08 |
Family
ID=13292388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6562588A Granted JPH01242124A (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 気体分離膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01242124A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04122412A (ja) * | 1990-09-12 | 1992-04-22 | Hitachi Ltd | 酸素の溶解方法及び酸素溶解装置 |
| US5147424A (en) * | 1990-06-30 | 1992-09-15 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Oxygen-permeable polymeric membranes |
| US5411580A (en) * | 1991-07-31 | 1995-05-02 | Praxair Technology, Inc. | Oxygen-separating porous membranes |
| WO2013080994A1 (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | 促進輸送膜の製造方法 |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP6562588A patent/JPH01242124A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5147424A (en) * | 1990-06-30 | 1992-09-15 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Oxygen-permeable polymeric membranes |
| JPH04122412A (ja) * | 1990-09-12 | 1992-04-22 | Hitachi Ltd | 酸素の溶解方法及び酸素溶解装置 |
| US5411580A (en) * | 1991-07-31 | 1995-05-02 | Praxair Technology, Inc. | Oxygen-separating porous membranes |
| WO2013080994A1 (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | 促進輸送膜の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0477607B2 (ja) | 1992-12-08 |
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