分离膜制造技术

本发明专利技术提供适于从包含酸性气体的混合气体中分离酸性气体、且酸性气体的透过度高的分离膜。本发明专利技术的分离膜10具备：分离功能层1；支承分离功能层1的多孔性支承体3；和中间层2，其配置于分离功能层1与多孔性支承体3之间，包含基质4和分散于基质4的纳米粒子5。基质4和分散于基质4的纳米粒子5。基质4和分散于基质4的纳米粒子5。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分离膜


[0001]本专利技术涉及适于从包含酸性气体的混合气体分离酸性气体的分离膜。

技术介绍

[0002]作为从包含二氧化碳等酸性气体的混合气体中分离酸性气体的方法，开发了膜分离法。与将混合气体中所含的酸性气体吸收至吸收剂而分离的吸收法相比，膜分离法能够在抑制运营成本的同时，有效地分离酸性气体。
[0003]作为膜分离法中使用的分离膜，可举出在多孔性支承体上形成有分离功能层的复合膜。如果该复合膜的分离功能层的膜厚变小，则酸性气体的透过速度提高。为了进一步减小分离功能层的膜厚，也可以在分离功能层与多孔性支承体之间配置中间层(例如，专利文献1)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2015
‑
160159号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]要求在用于分离酸性气体的分离膜中，在不降低酸性气体的分离性能的情况下进一步提高酸性气体的透过速度。
[0009]鉴于此，本专利技术的目的在于提供适于从包含酸性气体的混合气体中分离酸性气体、且酸性气体的透过速度高的分离膜。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]本专利技术提供分离膜，其具备：
[0012]分离功能层；
[0013]支承前述分离功能层的多孔性支承体；和
[0014]配置在前述分离功能层与前述多孔性支承体之间的中间层，前述中间层包含基质和分散于前述基质的纳米粒子。/>[0015]此外，本专利技术提供分离膜，其具备包含基质和分散于前述基质的纳米粒子且厚度小于50μm的层。
[0016]专利技术的效果
[0017]根据本专利技术，能够提供适于从包含酸性气体的混合气体中分离酸性气体、且酸性气体的透过速度高的分离膜。
附图说明
[0018][图1]为本专利技术的一实施方式中的分离膜的剖面图。
[0019][图2]为具备本专利技术的分离膜的膜分离装置的概略剖面图。
[0020][图3]为示意性地示出具备本专利技术的分离膜的膜分离装置的变形例的立体图。
[0021][图4]为实施例1的分离膜截面的扫描型电子显微镜(SEM)图像。
[0022][图5]为比较例1的分离膜截面的SEM图像。
[0023][图6]为比较例2的分离膜截面的SEM图像。
[0024][图7]为示出实施例1、比较例1及比较例2的分离膜中的二氧化碳的透过速度的图。
[0025][图8]为示出实施例1、比较例1及比较例2的分离膜的、相对于氦而言的二氧化碳的分离系数α的图。
[0026][图9]为实施例2的分离膜截面的SEM图像。
[0027][图10]为比较例3的分离膜截面的SEM图像。
[0028][图11]为比较例4的分离膜截面的SEM图像。
[0029][图12]为示出实施例2、比较例3及比较例4的分离膜中的二氧化碳的透过速度的图。
[0030][图13]为示出实施例2、比较例3及比较例4的分离膜的相对于氦而言的二氧化碳的分离系数α的图。
[0031][图14]为实施例3的分离膜截面的SEM图像。
[0032][图15]为实施例4的分离膜截面的SEM图像。
具体实施方式
[0033]在本专利技术的一方式中，纳米粒子具有经包含碳原子的修饰基团修饰的表面。
[0034]在本专利技术的一方式中，上述修饰基团进一步包含硅原子。
[0035]在本专利技术的一方式中，上述修饰基团包含可以具有取代基的烃基。
[0036]在本专利技术的一方式中，上述烃基为碳原子数1～8的直链状或支链状的烷基。
[0037]在本专利技术的一方式中，上述可以具有取代基的烃基由下述式(1)表示，
[0038][化学式1][0039][0040]在式(1)中，R1为可以具有取代基的碳原子数1～5的亚烷基，R2为可以具有取代基的碳原子数1～20的烷基或芳基。
[0041]在本专利技术的一方式中，纳米粒子包含二氧化硅。
[0042]在本专利技术的一方式中，基质包含有机硅树脂。
[0043]在本专利技术的一方式中，中间层的厚度为30μm以下。
[0044]在本专利技术的一方式中，分离功能层包含聚醚嵌段酰胺树脂。
[0045]在本专利技术的一方式中，分离功能层包含离子液体。
[0046]在本专利技术的一方式中，分离功能层具有包含上述离子液体的双网络凝胶。
[0047]以下，说明本专利技术的详细情况，但以下说明并非旨在将本专利技术限制为特定的实施方式。
[0048]＜分离膜的实施方式＞
[0049]如图1所示，本实施方式的分离膜10具备分离功能层1、中间层2及多孔性支承体3。
中间层2被配置于分离功能层1与多孔性支承体3之间，并与分离功能层1及多孔性支承体3的各自直接接触。
[0050]中间层2包含基质4及纳米粒子5。纳米粒子5分散于基质4，并埋入基质4内。在图1所示的方式中，所有纳米粒子5彼此分离。但是，纳米粒子5也可以部分地凝集。
[0051](分离功能层)
[0052]分离功能层1为能够选择性地透过混合气体中所含的酸性气体的层。在本专利技术的一优选方式中，分离功能层1包含树脂。作为分离功能层1中所含的树脂，例如可举出聚醚嵌段酰胺树脂、聚酰胺树脂、聚醚树脂、聚酰亚胺树脂、醋酸纤维素树脂、有机硅树脂及氟树脂。分离功能层1优选包含聚醚嵌段酰胺树脂。在该方案中，分离功能层1优选实质上由树脂形成。在本说明书，“实质上由～形成”是指将改变了所提及的材料的本质特征的其他成分排出在外，例如是指95％以上，甚至99％以上由该材料构成。
[0053]在本专利技术的另一优选方式中，分离功能层1包含离子液体。分离功能层1例如具有包含离子液体的双网络凝胶。双网络凝胶是具备彼此独立的2种网眼结构的凝胶。双网络凝胶例如包括：主要由有机材料构成的第1网眼结构，主要由无机材料构成的第2网眼结构、及离子液体。在本说明书中，“主要由
……
构成”是指50wt％(重量％)以上、甚至70wt％以上由该材料构成。用于构成第1网眼结构的有机材料例如包含聚丙烯酰胺(特别是聚二甲基丙烯酰胺等聚二烷基酰胺)等聚合物。第2网眼结构可以包括多个粒子的网络。多个粒子的网络例如由多个粒子通过氢键彼此结合而形成。第2网眼结构中所含的粒子可以是作为后述的纳米粒子5而例示的粒子。作为一个例子，第2网眼结构中所含的粒子为二氧化硅粒子。
[0054]在本实施方式中，作为具体的离子性液体，例如可举出具有咪唑鎓、吡啶鎓、铵鎓(ammonium)或磷鎓、和碳原子数1以上的取代基的离子性液体等。
[0055]在具有咪唑鎓和碳原子数1以上的取代基的离子性液体中，作为碳原子数1以上的取代基，可举出碳原子数1以上且20以下的烷基、碳原子数3以上且14以下的环烷基、碳原子数6以上且20以下的芳基等，它们可以进一步被羟基、氰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.分离膜，其具备：分离功能层；支承所述分离功能层的多孔性支承体；和配置在所述分离功能层与所述多孔性支承体之间的中间层，所述中间层包含基质和分散于所述基质的纳米粒子。2.如权利要求1所述的分离膜，其中，所述纳米粒子具有经包含碳原子的修饰基团修饰的表面。3.如权利要求2所述的分离膜，其中，所述修饰基团进一步包含硅原子。4.如权利要求2或3所述的分离膜，其中，所述修饰基团包含可以具有取代基的烃基。5.如权利要求4所述的分离膜，其中，所述烃基为碳原子数1～8的直链状或支链状的烷基。6.如权利要求4所述的分离膜，其中，所述可以具有取代基的烃基由下述式(1)表示，[化学式1]在所述式(1)中，R1为可以具有取代基的碳原子数1～5的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉村和也，岩崎太干，木村直道，西山真哉，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：