JPS6214916A - ガスを互いに分離するための複合非対称膜の製法 - Google Patents
ガスを互いに分離するための複合非対称膜の製法Info
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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:
本発明は特許請求の範囲第1項の上信概念による複合非
対称膜の選択性を上昇する製法に関する。
対称膜の選択性を上昇する製法に関する。
従来の技術:
薄膜法は深冷温度精留法、化学的および物理的吸収法の
ような常用ガス分離法に比して低いエネルギー消費量で
作業することができる。ガス混合物の分離は多くは等温
ですなわち相変化なしに行われる。薄膜法は方法の融通
性が広く、操作が簡単であり、保守費用の小さい点で優
れている。
ような常用ガス分離法に比して低いエネルギー消費量で
作業することができる。ガス混合物の分離は多くは等温
ですなわち相変化なしに行われる。薄膜法は方法の融通
性が広く、操作が簡単であり、保守費用の小さい点で優
れている。
薄膜法の費用の重要なファクタは適当なモジュール系の
使用および適当な実施法のほかに適当な薄膜材料の選択
である。ガス分離のための理想的薄膜は次の特性含有し
なければならない:1、種々の分離問題(たとえばHe
/N2 、H2/N2.00210H4分離等)に対す
る非常に高い選択性、2、早く透過する成分(たとえば
He、H2、C02)の高い流量、 6、薄膜のできるだけ小さい可塑化、 4、高い耐熱性1 .5.高い機械強度、 6、 とくに天然のガス混合物の不純物(バイオガスお
よび天然ガス中のH20蒸気およびH2S)に対する高
い化学的安定性、 Z 薄膜装造の良好な再現性、 8、 簡単でできるだけ安価な製造。
使用および適当な実施法のほかに適当な薄膜材料の選択
である。ガス分離のための理想的薄膜は次の特性含有し
なければならない:1、種々の分離問題(たとえばHe
/N2 、H2/N2.00210H4分離等)に対す
る非常に高い選択性、2、早く透過する成分(たとえば
He、H2、C02)の高い流量、 6、薄膜のできるだけ小さい可塑化、 4、高い耐熱性1 .5.高い機械強度、 6、 とくに天然のガス混合物の不純物(バイオガスお
よび天然ガス中のH20蒸気およびH2S)に対する高
い化学的安定性、 Z 薄膜装造の良好な再現性、 8、 簡単でできるだけ安価な製造。
現在まで程々の要求が互いに相反するので、理想的薄膜
を製造することができなかった。一般に高い透過性を有
する薄膜(たとえばシリコーン)は選択性が低く、高い
選択性を有する薄膜多くはガラス状のポリマーは透過性
が低い。
を製造することができなかった。一般に高い透過性を有
する薄膜(たとえばシリコーン)は選択性が低く、高い
選択性を有する薄膜多くはガラス状のポリマーは透過性
が低い。
薄膜が商業的競合に耐えるため、新たに開発する薄膜は
少なくともαj−20の選択性を備えなげればならない
。薄膜をガス分離に経済的に使用するためには早く透過
する成分の高い透過性とともにαh≧40の選択性が達
成されなければならない(American工n5ti
tute ofChemical Engineeri
1984 Winter NationaIMee
ting、 At1anta 、 Georgiaに1
984年6月11〜14日に提出されたWenaley
G、C,。
少なくともαj−20の選択性を備えなげればならない
。薄膜をガス分離に経済的に使用するためには早く透過
する成分の高い透過性とともにαh≧40の選択性が達
成されなければならない(American工n5ti
tute ofChemical Engineeri
1984 Winter NationaIMee
ting、 At1anta 、 Georgiaに1
984年6月11〜14日に提出されたWenaley
G、C,。
Jakabhazy S、Zの論文@H1gh Per
formance Ga55eparations M
embranes ”参照)。
formance Ga55eparations M
embranes ”参照)。
高い透過性を達成するため、ガスの流量は膜厚に逆比例
するので、膜の本来の分離層をできるだけ小さく保つこ
とが重要である。それゆえできるだけ小さい膜厚を達成
する多数の方法が開発された。均質な対称ポリマー膜の
製造は簡麺vrffl愉イス?−)−≠ぶで負ふ:稀薄
ポリマー溶液全適当な基材上に流延または被覆する。易
または難揮発性溶剤の蒸発後、基材上にポリマー膜が形
成される。しかじ層厚≦5μmの均質対称膜は取扱いが
困難であり、多くはガス分離への使用を妨げる欠陥部を
有する。ガラス状ポリマーから製造する膜は経済的透過
性(少々くとも0−05 m3/ yrL2hbar
) を達成するため1翔以下の層厚を有しなければなら
ない。この程度の厚さの均質対称ポリマー膜の製造はと
くに高価人方法によらなければ実現できない。それは膜
を製造する際3000Aのサイズの不純物(ダスト粒子
)の存在が避けられないからである(米国特許第4 3
20 465号明細書参照)。
するので、膜の本来の分離層をできるだけ小さく保つこ
とが重要である。それゆえできるだけ小さい膜厚を達成
する多数の方法が開発された。均質な対称ポリマー膜の
製造は簡麺vrffl愉イス?−)−≠ぶで負ふ:稀薄
ポリマー溶液全適当な基材上に流延または被覆する。易
または難揮発性溶剤の蒸発後、基材上にポリマー膜が形
成される。しかじ層厚≦5μmの均質対称膜は取扱いが
困難であり、多くはガス分離への使用を妨げる欠陥部を
有する。ガラス状ポリマーから製造する膜は経済的透過
性(少々くとも0−05 m3/ yrL2hbar
) を達成するため1翔以下の層厚を有しなければなら
ない。この程度の厚さの均質対称ポリマー膜の製造はと
くに高価人方法によらなければ実現できない。それは膜
を製造する際3000Aのサイズの不純物(ダスト粒子
)の存在が避けられないからである(米国特許第4 3
20 465号明細書参照)。
この粒子サイズは分離能力(選択性)を著しく低下する
欠陥部を膜内に生ずるために十分である。
欠陥部を膜内に生ずるために十分である。
現在広く普及している膜の製法は複合非対称膜が得られ
る転相法である。複合非対称膜は薄い選択層(約0.2
〜1μm)および膜に機械的安定性を与える多孔性支持
構造からなる。この方法の大きい利点は比較的簡単な製
造および異なる構造したがって種々の分離特性を有する
膜を製造する可能性である。
る転相法である。複合非対称膜は薄い選択層(約0.2
〜1μm)および膜に機械的安定性を与える多孔性支持
構造からなる。この方法の大きい利点は比較的簡単な製
造および異なる構造したがって種々の分離特性を有する
膜を製造する可能性である。
最大の困難は均質な対称膜の場合とまったく同様に完全
に欠陥部のない選択層の形成である。
に欠陥部のない選択層の形成である。
欠陥部のない選択層ゆえにガス分離に使用し5るただ1
つの商業的に使用される蝮合非対称転相膜はもともと海
水脱塩のため開発された酢酸セルロース膜(アンビロジ
エニツクス、セパレ、Envirogenics、5e
parex )である。酢酸セルロース(CA)膜は良
好な分離特性(とくに00210H4分離の場合)が得
られるけれど、そのガス分離への使用はとくに次の欠点
を示す: 1、凝縮水に対し不安定(非可逆的崩壊)、2、微生物
の攻撃に対し不安定、 3、cA膜の可塑化、とくにCo2分離の場合、4、低
い耐熱性(約70℃まで)、 5、比較的高価な製造。CA膜は直接空気で乾燥するこ
とができない。さもなければ多孔性支持構造が崩壊する
からである。乾燥は溶剤交換を必要とする。
つの商業的に使用される蝮合非対称転相膜はもともと海
水脱塩のため開発された酢酸セルロース膜(アンビロジ
エニツクス、セパレ、Envirogenics、5e
parex )である。酢酸セルロース(CA)膜は良
好な分離特性(とくに00210H4分離の場合)が得
られるけれど、そのガス分離への使用はとくに次の欠点
を示す: 1、凝縮水に対し不安定(非可逆的崩壊)、2、微生物
の攻撃に対し不安定、 3、cA膜の可塑化、とくにCo2分離の場合、4、低
い耐熱性(約70℃まで)、 5、比較的高価な製造。CA膜は直接空気で乾燥するこ
とができない。さもなければ多孔性支持構造が崩壊する
からである。乾燥は溶剤交換を必要とする。
CA膜の列挙した欠点のため分離特性が一部著しく借下
される。これらの困難を考慮して複合非対称ガス分離膜
を他のポリマーから製造する研究が欠かされなかった。
される。これらの困難を考慮して複合非対称ガス分離膜
を他のポリマーから製造する研究が欠かされなかった。
しかし材料特異の良好な分離特性をもってポリマーから
複合非対称膜を製造することはできなかつ念。たとえば
ポリイミドであるカプトン(ICapton )はとく
にCO2/CH4の分離(Materia:L 8o1
enae of日ynthetio Membran
es、AcS Symposium SeriesV
ow、 269 、 Kd、 Douglas R,L
loyd、AmericanOhemical 5oc
iety、 Washinton、D、C!、 198
5の0hern R,T、、 Koros W、J、、
Hopfenberg H,B、、。
複合非対称膜を製造することはできなかつ念。たとえば
ポリイミドであるカプトン(ICapton )はとく
にCO2/CH4の分離(Materia:L 8o1
enae of日ynthetio Membran
es、AcS Symposium SeriesV
ow、 269 、 Kd、 Douglas R,L
loyd、AmericanOhemical 5oc
iety、 Washinton、D、C!、 198
5の0hern R,T、、 Koros W、J、、
Hopfenberg H,B、、。
8tannet V、T、による@Material
5electionfor Membrane−Bas
ed Gas 5eparations”参照)に使用
しうろことが望まれる(非常に高い選択性、非常に高い
耐熱性および機械的安定性)。
5electionfor Membrane−Bas
ed Gas 5eparations”参照)に使用
しうろことが望まれる(非常に高い選択性、非常に高い
耐熱性および機械的安定性)。
しかしカシトンはほとんど不溶性なので、これから転相
膜を常用技術で製造することはできない。
膜を常用技術で製造することはできない。
ポリスルホンおよび市場で入手し得ない可溶性ポリイミ
ドのような他の適当なポリマーをガス分離膜として構造
することができる。しかしこれらはまだ研究室規模を超
えては製造されなかった。これらは改善された薬品、熱
および機械的安定性を有するけれど、とくにCO□10
H,分離にはほとんど改善された分離特性金示さない。
ドのような他の適当なポリマーをガス分離膜として構造
することができる。しかしこれらはまだ研究室規模を超
えては製造されなかった。これらは改善された薬品、熱
および機械的安定性を有するけれど、とくにCO□10
H,分離にはほとんど改善された分離特性金示さない。
次の表1および2にはガス分離用の種々の榛合非対称転
相膜の分離特性が示される: 表1 表1:22°Cにおけるガス分離用複合非対称転相膜の
種々のガスの透過性 畳 適用圧力0への内挿値 畳脣 市場で入手し得ないポリマー(アンピロヅエニク
スの開発生成物) 表2 表2:a合非対称転相膜の理想選択性 アンピロジエニクスは(1984年3月現在)目下Co
2/C!H,分離のため理想選択性40に達する複合非
対称膜の製造に適するプラスチックは市場で入手し得な
いことを表明している。
相膜の分離特性が示される: 表1 表1:22°Cにおけるガス分離用複合非対称転相膜の
種々のガスの透過性 畳 適用圧力0への内挿値 畳脣 市場で入手し得ないポリマー(アンピロヅエニク
スの開発生成物) 表2 表2:a合非対称転相膜の理想選択性 アンピロジエニクスは(1984年3月現在)目下Co
2/C!H,分離のため理想選択性40に達する複合非
対称膜の製造に適するプラスチックは市場で入手し得な
いことを表明している。
発明が解決しようとする問題点:
本発明の目的は経済的分質分離に必要な分離能力または
選択性上昇(C02/CH4約60〜40、co□透過
性> 0−1 m3/ m”h bar )とともに水
に対する不感受性および安定性全上昇したガス分離とく
に00210H4分離に使用しうる複合非対称膜を裏造
することである。
選択性上昇(C02/CH4約60〜40、co□透過
性> 0−1 m3/ m”h bar )とともに水
に対する不感受性および安定性全上昇したガス分離とく
に00210H4分離に使用しうる複合非対称膜を裏造
することである。
問題点を解決するための手段:
この目的は特許請求の範囲第1項記載の特徴によって解
決される。従属請求項には本発明の有利な実施態様が示
される。
決される。従属請求項には本発明の有利な実施態様が示
される。
したがって本発明によればたとえばプラスチックのポリ
エーテルスルホン(pis)とともに00210H,混
合物の分離ならびにヘリウムおよび水素のような軽いガ
スをチッ素、メタンおよび1酸化炭素のような重いガス
と分離するための良好な選択性が生ずるように、もう1
つのポリマーが使用される。
エーテルスルホン(pis)とともに00210H,混
合物の分離ならびにヘリウムおよび水素のような軽いガ
スをチッ素、メタンおよび1酸化炭素のような重いガス
と分離するための良好な選択性が生ずるように、もう1
つのポリマーが使用される。
作用:
意外にもポリマーに対する揮発性強溶剤および難揮発性
弱溶剤、さらに気孔形成剤として作用する少なくとも1
つの非溶剤からなる溶剤系のポリエーテルスルホン溶液
を製造することによって、はぼ欠陥のない表皮(約0.
1〜0.3μm)を有する抱合非対称膜を裳遺しうろこ
とが明らかになった。溶液は常用法によって特定厚さの
膜に流延することができる。流延した膜が空気中に一定
時間滞留した後、十分な量の揮発性溶剤が蒸発する。発
生する転相は膜の混濁によって明らかである。このよう
な構造のポリエーテルスルホン膜を次に有機液体(PE
8の非溶剤)中で沈殿させ、構造を固足し、残シの離揮
発性溶液成分を除去する。湿った膜を次に空気中で乾燥
し、選択性および流量の高いガス分離膜として使用する
ことができる。
弱溶剤、さらに気孔形成剤として作用する少なくとも1
つの非溶剤からなる溶剤系のポリエーテルスルホン溶液
を製造することによって、はぼ欠陥のない表皮(約0.
1〜0.3μm)を有する抱合非対称膜を裳遺しうろこ
とが明らかになった。溶液は常用法によって特定厚さの
膜に流延することができる。流延した膜が空気中に一定
時間滞留した後、十分な量の揮発性溶剤が蒸発する。発
生する転相は膜の混濁によって明らかである。このよう
な構造のポリエーテルスルホン膜を次に有機液体(PE
8の非溶剤)中で沈殿させ、構造を固足し、残シの離揮
発性溶液成分を除去する。湿った膜を次に空気中で乾燥
し、選択性および流量の高いガス分離膜として使用する
ことができる。
実施例:
次に本発明の実施例を表3〜9および図面によシ説明す
る。
る。
公知被覆法(第1図参照)によって少し流れを低下しな
がら選択性をさらに上昇することができる。このため同
じ材料の選択膜表皮2および貫通する欠陥部3を有する
ミクロ多孔性支持層1へ厚さ約1μmのシリコーン被覆
4を設げる。しかしこの被覆法は製造の除膜をあとから
乾燥状態で初めて被覆するので、付加的作業工穆を必要
とする。
がら選択性をさらに上昇することができる。このため同
じ材料の選択膜表皮2および貫通する欠陥部3を有する
ミクロ多孔性支持層1へ厚さ約1μmのシリコーン被覆
4を設げる。しかしこの被覆法は製造の除膜をあとから
乾燥状態で初めて被覆するので、付加的作業工穆を必要
とする。
それゆえ本発明の思想を拡張してこの方法を第2図によ
るその場被覆用に調節する。沈殿浴に可溶のポリマーを
非常に低い濃度で添加することによって膜表皮2に存在
する少数の欠陥部3をこのポリマーによって約0.1μ
mの層4の形で封鎖することが達成され、その際ポリマ
ーは層4から欠陥部3へ侵入する。この方法によって複
合非対称PE8膜の選択性を上昇することができた。米
国特許第4 230 463号明細書に記載のエラスト
マー被覆(第1図)に比して膜表皮2の上の膜厚は著し
く小さく、膜表皮2に存在する孔3は完全にポリマーで
充てんされる。
るその場被覆用に調節する。沈殿浴に可溶のポリマーを
非常に低い濃度で添加することによって膜表皮2に存在
する少数の欠陥部3をこのポリマーによって約0.1μ
mの層4の形で封鎖することが達成され、その際ポリマ
ーは層4から欠陥部3へ侵入する。この方法によって複
合非対称PE8膜の選択性を上昇することができた。米
国特許第4 230 463号明細書に記載のエラスト
マー被覆(第1図)に比して膜表皮2の上の膜厚は著し
く小さく、膜表皮2に存在する孔3は完全にポリマーで
充てんされる。
本発明によるポリエーテルスルホン膜はCO□/CH4
混合物を分離するだめの市場で得られるガス分離膜よシ
選択性の点で優れている。CO□壇3社片鐸舊酔節四f
遣寸スー Lか1.伺11および4に示すようにこの膜
は水素とチッ素(または1酸化炭素)の分離およびヘリ
ウムとメタンまたはチッ素の分離にも非常に好適に使用
される。
混合物を分離するだめの市場で得られるガス分離膜よシ
選択性の点で優れている。CO□壇3社片鐸舊酔節四f
遣寸スー Lか1.伺11および4に示すようにこの膜
は水素とチッ素(または1酸化炭素)の分離およびヘリ
ウムとメタンまたはチッ素の分離にも非常に好適に使用
される。
以下の例に使用するディメンションなしの値、理論選択
性α”、実選択性αおよび分離係数βに関しては定義が
必要である。
性α”、実選択性αおよび分離係数βに関しては定義が
必要である。
理想選択性α”は純粋ガスによって求められる。膜を介
する圧力差ΔP1で単位時間当り膜を流れるガス1のi
が決定される。このガス量Qi’を圧力差ΔP1および
膜面積Fで割り、透過性 plideal−Q、1−− F・ΔP1 が得られる。
する圧力差ΔP1で単位時間当り膜を流れるガス1のi
が決定される。このガス量Qi’を圧力差ΔP1および
膜面積Fで割り、透過性 plideal−Q、1−− F・ΔP1 が得られる。
第2ガスの透過性Pjidea1は同様に決定される(
同じ圧力差すなわちPi −Pjで)。理想選択性は である。
同じ圧力差すなわちPi −Pjで)。理想選択性は である。
実選択性αはガス混合物で求められる。透過物分析から
単位時間当シ膜會通って流れるガス量Q1およびQjが
計算される。ガス量Q1を膜面積および分圧差ΔP1に
よって割れば透過性p1r0a1が得られる。第2ガス
の透過性p jr e alの決定によって実選択性 を計算することができる。
単位時間当シ膜會通って流れるガス量Q1およびQjが
計算される。ガス量Q1を膜面積および分圧差ΔP1に
よって割れば透過性p1r0a1が得られる。第2ガス
の透過性p jr e alの決定によって実選択性 を計算することができる。
ガス混合物による前記例の場合、実験はほぼ取出なしに
実施され、すなわち供給物および保留物の組成はごく僅
かしか異ならない。
実施され、すなわち供給物および保留物の組成はごく僅
かしか異ならない。
分離係数βは次式で定義される:
ここにPl“およびPj“は透過物側の分圧、P1′お
よびpj/は高圧側の分圧である。
よびpj/は高圧側の分圧である。
2物質混合物の場合、実選択性と分離係数の間に次の関
係がある: 分離係数βはそれゆえ膜特異の値αおよび実験特異の圧
力比、透過物圧力/供給物圧力の関数である。
係がある: 分離係数βはそれゆえ膜特異の値αおよび実験特異の圧
力比、透過物圧力/供給物圧力の関数である。
本発明によプ使用する流延溶液は1つのポリマー(ポリ
エーテルスルホン)、少なくとも1つの溶剤および少な
くとも1つのPl8に対する −非溶剤からなる。
エーテルスルホン)、少なくとも1つの溶剤および少な
くとも1つのPl8に対する −非溶剤からなる。
ポリマー:
複合非対称ポリエーテルスルホン膜を製造するため、原
則的に下記構造のすべての市販ポリエーテルスルホンを
使用することができる:市場で入手しうるタイプ(♂ク
トレツクス@v1atrex ’ 、メーカエC工、ウ
ルトラシン五、” Ultraaon Tri″、メー
カBA81F )はその形状(粉末、力粒)、粘度およ
び薬品安定性が異なる。多数のタイプが市販されている
ため、同じ成分および濃度でとくに粘度が異なる種々の
流延溶液を製造することができる。この事実は種稲の形
の膜(シート、管または中空系)を11造する際加工技
術上火きい利点をもたらす。流延溶液のPKS含量は8
〜30重量%の間にある。
則的に下記構造のすべての市販ポリエーテルスルホンを
使用することができる:市場で入手しうるタイプ(♂ク
トレツクス@v1atrex ’ 、メーカエC工、ウ
ルトラシン五、” Ultraaon Tri″、メー
カBA81F )はその形状(粉末、力粒)、粘度およ
び薬品安定性が異なる。多数のタイプが市販されている
ため、同じ成分および濃度でとくに粘度が異なる種々の
流延溶液を製造することができる。この事実は種稲の形
の膜(シート、管または中空系)を11造する際加工技
術上火きい利点をもたらす。流延溶液のPKS含量は8
〜30重量%の間にある。
下記溶剤の1つに可溶性の構造的に類似の他のポリエー
テルスルホンも同様使用可能である。
テルスルホンも同様使用可能である。
溶剤系:
溶剤としてはハロゲン化した炭化水素とくにジクロルメ
タンおよび1.1.2−トリクロルエタンが使用される
。溶剤混合物とくにジクロルメタン/1.1.2−)ジ
クロルメタン、ジクロルメタン/り”ロロホルムおよび
ジクロルメタン/クロロホルム/1.1.2−トリクロ
ルエタンが有′利なことが明らかになった。最低沸点を
有する溶剤を以下主溶剤と称する。
タンおよび1.1.2−トリクロルエタンが使用される
。溶剤混合物とくにジクロルメタン/1.1.2−)ジ
クロルメタン、ジクロルメタン/り”ロロホルムおよび
ジクロルメタン/クロロホルム/1.1.2−トリクロ
ルエタンが有′利なことが明らかになった。最低沸点を
有する溶剤を以下主溶剤と称する。
非溶剤系:
流延溶液は28日に対する非溶剤である少なくとも1つ
の気孔形成剤管含まなければならない。
の気孔形成剤管含まなければならない。
この非溶剤は主溶剤の沸点よプ少なくとも20℃高い沸
点を有するのが望ましい。非溶剤としてカルボン酸とく
にギ酸および酢酸;脂肪族アルコールドくにプロパノー
ル−1、プロパノール−2、ブタノール−1、ブタノー
ル−2;脂環式アルコールとくにシクロヘキサノール;
アルキルベンゾールとくにキシロールおよヒトルオール
を使用することができる。
点を有するのが望ましい。非溶剤としてカルボン酸とく
にギ酸および酢酸;脂肪族アルコールドくにプロパノー
ル−1、プロパノール−2、ブタノール−1、ブタノー
ル−2;脂環式アルコールとくにシクロヘキサノール;
アルキルベンゾールとくにキシロールおよヒトルオール
を使用することができる。
流延溶液中の非溶剤の含量は3〜25重量%である。非
溶剤含貴上昇とともに活性層の厚さが減少するので、濃
度はできるだけ高く選びたい。他面非溶剤濃度の変化に
よって転相過程の運動速度したがって膜の構造を大きく
変化することができる。
溶剤含貴上昇とともに活性層の厚さが減少するので、濃
度はできるだけ高く選びたい。他面非溶剤濃度の変化に
よって転相過程の運動速度したがって膜の構造を大きく
変化することができる。
沈殿剤の選択:
膜沈殿剤としてはPE8に対して非溶剤であるすべての
有機液体を使用することができる。沈殿剤は流延溶液の
すべての液体成分と完全に混合可能でなければならない
。沈殿剤の沸点は製造した膜の乾燥を容易にするためで
きるだけ低くなければならない。メタノールはとくに有
利な沈殿剤であることが明らかになった。
有機液体を使用することができる。沈殿剤は流延溶液の
すべての液体成分と完全に混合可能でなければならない
。沈殿剤の沸点は製造した膜の乾燥を容易にするためで
きるだけ低くなければならない。メタノールはとくに有
利な沈殿剤であることが明らかになった。
メタノール中で沈殿したPES膜の分離特性は沈殿浴中
の添加剤によって上昇することができる。添加剤として
すべてのメタノール溶性ポリマーを使用することができ
゛る。添加剤はPES膜の沈殿反応速度を著しく低下し
てはならない。
の添加剤によって上昇することができる。添加剤として
すべてのメタノール溶性ポリマーを使用することができ
゛る。添加剤はPES膜の沈殿反応速度を著しく低下し
てはならない。
湿った膜は空気で乾燥することができる。適当な乾燥時
間の後、膜の両面に添加剤の薄い膜が形成される。PE
S膜の存在する欠陥部は膜に・よ)蔽われまたは閉塞さ
れる。先に透過する成分の透過性を著しく低下しないよ
うに、沈殿浴中の添加剤の濃度は低くなげればならない
。添加剤の種類に応じて沈殿浴中の濃度を変化しなけれ
ばならない。シリコーン被覆と異なり、欠陥部の封鎖は
1作業工糧で行われる。添加剤としてはすべてのメタノ
ール溶性ポリマーとくにエチルセルロース、セルロース
アセf−)−f*ビオネートおよびセルロースアセテー
ト−ブチレートを使用することができる。
間の後、膜の両面に添加剤の薄い膜が形成される。PE
S膜の存在する欠陥部は膜に・よ)蔽われまたは閉塞さ
れる。先に透過する成分の透過性を著しく低下しないよ
うに、沈殿浴中の添加剤の濃度は低くなげればならない
。添加剤の種類に応じて沈殿浴中の濃度を変化しなけれ
ばならない。シリコーン被覆と異なり、欠陥部の封鎖は
1作業工糧で行われる。添加剤としてはすべてのメタノ
ール溶性ポリマーとくにエチルセルロース、セルロース
アセf−)−f*ビオネートおよびセルロースアセテー
ト−ブチレートを使用することができる。
例1:
ポリエーテルスルホン@♂ドレックス5200G”また
は“ウルトラシンFi3000” I A、Aifi%
ジクロルメタン 47.9p1.1.2
−)リクロルエタン 24.0#ギ酸
6.0〃ブタノール−27
,7tt 浴溶液高圧セルにより濾過し、次に気泡を除去するため
約1時間放置し、透明流延溶液を20°Cでガラス板上
にスライドキャリジにょシ厚さ250〜300μmの膜
に流延する。短時間(約5〜10秒)の蒸発および膜の
明らかな混濁の後、このように得た湿り膜を16℃のメ
タノール浴へ浸漬した。次に室温で膜を乾燥する。
は“ウルトラシンFi3000” I A、Aifi%
ジクロルメタン 47.9p1.1.2
−)リクロルエタン 24.0#ギ酸
6.0〃ブタノール−27
,7tt 浴溶液高圧セルにより濾過し、次に気泡を除去するため
約1時間放置し、透明流延溶液を20°Cでガラス板上
にスライドキャリジにょシ厚さ250〜300μmの膜
に流延する。短時間(約5〜10秒)の蒸発および膜の
明らかな混濁の後、このように得た湿り膜を16℃のメ
タノール浴へ浸漬した。次に室温で膜を乾燥する。
膜の一部を純粋ガス、ヘリウム、2酸化炭素およびチッ
素によフ5バールでその透過性を試験し、膜の他の部分
子:溶接して膜袋にする(それぞれ2つの膜、選択層外
側)。膜袋を石油エーテルで稀釈したシリコーン溶液に
浸漬した。
素によフ5バールでその透過性を試験し、膜の他の部分
子:溶接して膜袋にする(それぞれ2つの膜、選択層外
側)。膜袋を石油エーテルで稀釈したシリコーン溶液に
浸漬した。
石油エーテル蒸発後、選択表皮に薄いシリコーン層が形
成された。シリコーンの架橋結合時間は約1日である。
成された。シリコーンの架橋結合時間は約1日である。
次に前記ガスにより互いに切離した袋の選択性試験を実
施した。測定結果を表3に示す。
施した。測定結果を表3に示す。
表6
表3の結果はシリコーン被覆によって先に透過する成分
の小さい流量減少のもとに大きい選択性上昇が達成され
ることを示す。
の小さい流量減少のもとに大きい選択性上昇が達成され
ることを示す。
シリコーン被覆した膜t 0Oz10H4混合物によっ
ても5バール、20℃で試験した(膜面積0、.003
42m2)。結果を表4に示す。
ても5バール、20℃で試験した(膜面積0、.003
42m2)。結果を表4に示す。
表4
次の例により個々の流延溶液成分の重要な影4Jを明ら
かにする: 例2: 溶液A二 ポリエーテルスルホン°ウルトラシンl1i3000″
14.3重i%ジクロルメタン 7
1.4#ギ@ 7.1
#ブタノール−1z2 〃 メタノール沈殿 溶液B: ポリエーテルスルホン1ウルトラデンに3000” 1
4.4重量%ジクロルメタン
47.9#1.1.2−)リクロルエタン
24.0 #ギ酸 6.O
I エタノール 7.
71メタノール沈殿 溶液○: ポリエーテルスルホン1ウルトラシン13000” 1
4.4重量%ジクロルメタン
47.9#1.1.2−トリクロルエタン
24.0 #ギ酸 6.O
N ブタノール−1Z7 〃 メタノール沈殿 すべての膜をシリコーン被覆し、例1のとおフ試験した
(5バール、20°C)。結果を表5に示す。
かにする: 例2: 溶液A二 ポリエーテルスルホン°ウルトラシンl1i3000″
14.3重i%ジクロルメタン 7
1.4#ギ@ 7.1
#ブタノール−1z2 〃 メタノール沈殿 溶液B: ポリエーテルスルホン1ウルトラデンに3000” 1
4.4重量%ジクロルメタン
47.9#1.1.2−)リクロルエタン
24.0 #ギ酸 6.O
I エタノール 7.
71メタノール沈殿 溶液○: ポリエーテルスルホン1ウルトラシン13000” 1
4.4重量%ジクロルメタン
47.9#1.1.2−トリクロルエタン
24.0 #ギ酸 6.O
N ブタノール−1Z7 〃 メタノール沈殿 すべての膜をシリコーン被覆し、例1のとおフ試験した
(5バール、20°C)。結果を表5に示す。
表5
A O,02659
B O,07640
o O,19665
溶液AおよびCのデータの比較により沸点が主溶剤のそ
れよシ高い第2の第2溶剤の大きい影響が明らかである
。第2溶剤の添加によって先に透過する成分の透過性は
選択性を同じにして著しく上昇する。
れよシ高い第2の第2溶剤の大きい影響が明らかである
。第2溶剤の添加によって先に透過する成分の透過性は
選択性を同じにして著しく上昇する。
溶液Bは溶液0に比して流延溶液にその他は同じ成分お
よび濃度で異なる非溶剤を使用した。
よび濃度で異なる非溶剤を使用した。
選択性も透過性も著しく減少する。
例1でシリコーン被覆の影響を説明した(僅かな透過性
減少で選択性上昇)。しかし例1の被覆しない71B膜
の結果は例2溶液Bのシリコーン被覆した膜に比して適
当な流延溶液がPE8ガス分離膜の分離特性に大きい影
響を有すること金示す。それゆえシリコーン被覆は未被
覆ですでに良好な分離特性を有する膜にとくに有利であ
る。
減少で選択性上昇)。しかし例1の被覆しない71B膜
の結果は例2溶液Bのシリコーン被覆した膜に比して適
当な流延溶液がPE8ガス分離膜の分離特性に大きい影
響を有すること金示す。それゆえシリコーン被覆は未被
覆ですでに良好な分離特性を有する膜にとくに有利であ
る。
例6:
例1と同じ流延溶液
沈S浴二セルロースアセテート−プロピオネ−)
2.517 ノ得られた膜の分離特性は表
6から明らかである(測定条件5バール、20°G)。
2.517 ノ得られた膜の分離特性は表
6から明らかである(測定条件5バール、20°G)。
表6
1段透過によタガス混合物の分離特性を5バール、20
℃で試験した。結果を表7に示す。
℃で試験した。結果を表7に示す。
表7
例4:
粘度の低いポリエーテルスルホンを使用した。
沈1jt浴はxfhセルo−ス(Rthoce’l M
ed、5[]、ダウケミカル)の0.4チメタノール溶
液であった。膜g18℃で沈殿させた。
ed、5[]、ダウケミカル)の0.4チメタノール溶
液であった。膜g18℃で沈殿させた。
流延溶液の処方:
ポリエーテルスルホン@♂クトレツクス4800r 1
4.4重i%ジクロルメタン
47.8#1.1.2−)リクロルエタン
23.9重!1%イ 116.0 1 ブタノール−17,97 膜の分離特性を表8に示す(測定条件:6.5バール、
20℃)。
4.4重i%ジクロルメタン
47.8#1.1.2−)リクロルエタン
23.9重!1%イ 116.0 1 ブタノール−17,97 膜の分離特性を表8に示す(測定条件:6.5バール、
20℃)。
表8
膜の品質のためにはできるだけ新しい流延溶液全使用す
ることが重要である。ポリエーテルスルホンの結晶化現
象のためポリマーはある時間の後沈殿する。膜を24時
間の古い流延溶液で流延した(ポリエーテルスルホン沈
殿の直前)。
ることが重要である。ポリエーテルスルホンの結晶化現
象のためポリマーはある時間の後沈殿する。膜を24時
間の古い流延溶液で流延した(ポリエーテルスルホン沈
殿の直前)。
1110.41のメタノール性エチルセルロース溶液で
沈殿させることができた。膜は128の00210H,
選択性を示したけれど、CO□透過性は僅か0−023
m37m”h barであった。
沈殿させることができた。膜は128の00210H,
選択性を示したけれど、CO□透過性は僅か0−023
m37m”h barであった。
例5:
この例は流延溶液中の1.1.2−)リクロルエタンの
割合を上昇することにより、選択性を犠牲にして002
透過性を上昇し5ることを示す。沈殿浴はエチルセルロ
ース(Inthocel 5tand。
割合を上昇することにより、選択性を犠牲にして002
透過性を上昇し5ることを示す。沈殿浴はエチルセルロ
ース(Inthocel 5tand。
100、ダウケミカル)の0.4チメタノール溶液であ
った。膜を18℃で沈殿させた。
った。膜を18℃で沈殿させた。
流延浴液の処方:
ポリエーテルスルホン“ピクトレックス4800F”
14.4重量sジクロルメタン
35.9 #1.1.2−)リクロルエタ
ン 35.9°Iギ 酸
6・0〃ブタノール−
1Z8 〃 膜の分離特性を表9に示す(測定条件6.5バール、2
0°G) 膜を純メタノール中で沈殿させると、co2/CH4選
択性が僅か7の膜が得られる。
14.4重量sジクロルメタン
35.9 #1.1.2−)リクロルエタ
ン 35.9°Iギ 酸
6・0〃ブタノール−
1Z8 〃 膜の分離特性を表9に示す(測定条件6.5バール、2
0°G) 膜を純メタノール中で沈殿させると、co2/CH4選
択性が僅か7の膜が得られる。
第1図および第2図は異なる選択性上昇被覆を有する棟
台非対称膜の断面図である。
台非対称膜の断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、膜形成剤、溶剤および(または)膜形成剤を溶解し
ない媒体を混合し、平面的に流延し、沈殿剤と接触させ
る、ガスを互いに分離するための複合非対称膜の製法に
おいて、膜形成剤としてのポリマーおよび溶剤としての
ハロゲン化した炭化水素ならびに膜形成剤を溶解しない
媒体としての脂肪族カルボン酸またはアルキルベンゾー
ルを有するまたは有しない脂肪族アルコールをいっしょ
に混合することを特徴とするガスを互いに分離するため
の複合非対称膜の製法。 2、いっしょに混合してフィルムに流延する溶液を、膜
形成剤を同様溶解しない有機液体中で沈殿させ、次に空
気または不活性ガス中で乾燥する特許請求の範囲第1項
記載の製法。 3、完成した膜をエラストマーで被覆する特許請求の範
囲第1項または第2項記載の製法。 4、溶剤として部分的にハロゲン化した炭化水素を使用
する特許請求の範囲第1項から第3項までのいずれか1
項に記載の製法。 5、媒体としてギ酸、酢酸、トルオール、キシロール、
プロパノール−1、プロパノール−2、ブタノール−1
、ブタノール−2またはシクロヘキサノールを使用する
特許請求の範囲第1項から第4項までのいずれか1項に
記載の方法。 6、媒体の濃度を3〜25重量%に選択する特許請求の
範囲第5項記載の製法。 7、液体としてメタノールを使用する特許請求の範囲第
1項から第6項までのいずれか1項に記載の製法。 8、膜の選択性を上昇するため、もう1つのポリマーを
液体へ添加することによって膜に存在する欠陥部をこの
ポリマーによって充てんする特許請求の範囲第1項から
第7項までのいずれか1項に記載の製法。 9、もう1つのポリマーとしてエチルセルロース、セル
ロースアセテート−プロピオネートまたはセルロースア
セテート−ブチレートを使用する特許請求の範囲第8項
記載の製法。 10、膜を板−、管−および巻体モジュールとしてまた
は中空糸として製造する特許請求の範囲第1項から第9
項までのいずれか1項に記載の製法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3525235A DE3525235C1 (de) | 1985-07-15 | 1985-07-15 | Verfahren zur Herstellung und Erhoehung der Selektivitaet einer integralasymmetrischen Membran |
DE3525235.9 | 1985-07-15 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6214916A true JPS6214916A (ja) | 1987-01-23 |
Family
ID=6275813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61163922A Pending JPS6214916A (ja) | 1985-07-15 | 1986-07-14 | ガスを互いに分離するための複合非対称膜の製法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4746333A (ja) |
EP (1) | EP0214360A3 (ja) |
JP (1) | JPS6214916A (ja) |
DE (1) | DE3525235C1 (ja) |
DK (1) | DK330486A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5070041A (en) * | 1988-08-12 | 1991-12-03 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Method of removing flash from a semiconductor leadframe using coated leadframe and solvent |
CN112717730A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-30 | 天津工业大学 | 一种Cu(II)-四(4-羧苯基)卟啉膜及制备方法 |
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-
1985
- 1985-07-15 DE DE3525235A patent/DE3525235C1/de not_active Expired
-
1986
- 1986-02-05 EP EP86101486A patent/EP0214360A3/de not_active Withdrawn
- 1986-07-11 DK DK330486A patent/DK330486A/da not_active Application Discontinuation
- 1986-07-14 JP JP61163922A patent/JPS6214916A/ja active Pending
- 1986-07-15 US US06/885,833 patent/US4746333A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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---|---|
EP0214360A2 (de) | 1987-03-18 |
DE3525235C1 (de) | 1986-11-27 |
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DK330486A (da) | 1987-01-16 |
DK330486D0 (da) | 1986-07-11 |
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