[发明专利]气体分离膜

说明书

技术领域

本发明涉及对烯烃显示出优异的分离性能的气体分离膜。

背景技术

与蒸馏法、高压吸附法等相比，利用气体分离膜进行气体的分离和浓缩是能源效率优异、节能且安全性高的方法。作为先驱性的实用例，例如，可以举出利用气体分离膜进行的气体的分离浓缩、氨制造工艺中的氢分离等。最近，关于利用气体分离膜从合成气体、天然气等中除去并回收温室效应气体二氧化碳的方法，也在积极地进行研究(参见专利文献1、2以及3等)。

气体分离膜的常见形态为在多孔性支撑体的表面上形成有分离层的形态。该形态对于对膜赋予某种程度的强度、同时使其具有较多的气体透过量来说是有效的。该情况下的分离层是指仅由气体分离性高分子构成的层。

通常，气体分离膜的性能以透过速度和分离系数为指标来表示。透过速度由下述数学式表示。

(气体分离性高分子的透过系数)/(分离层的厚度)

由上述数学式可知，为了获得透过速度大的膜，需要尽可能减薄分离层的厚度。另外，分离系数由希望分离的2种气体的透过速度之比来表示，是依赖于气体分离性高分子的材料的值。

由以上内容可知，为了获得作为气体分离膜实用的性能，需要无缺陷地尽可能减薄分离层的厚度，正在积极地进行研究(参见专利文献4和5等)。此外，由上述数学式可知，气体的透过系数越高则透过速度越大。即，利用透过系数、分离系数大的材料薄膜化至极限是重要的。其原因在于，对于气体分离膜来说，理想的是，透过速度和分离系数越大则越优异，为越有效的膜工艺。需要说明的是，分离系数由希望分离的两种气体的透过速度之比来表示，是依赖于气体分离性高分子的材料的值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/157069号

专利文献2：日本特开2011-161387号公报

专利文献3：日本特开平9-898号公报

专利文献4：日本专利第5507079号公报

专利文献5：日本专利第5019502号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，现有技术中，难以在多孔性支撑体的表面上无缺陷地形成膜厚无限薄的分离层。作为其理由，认为是由于，在多孔性支撑体的表面上形成分离层时，作为该分离层的材料的气体分离性高分子会进入支撑体的内部。

因此，基于现有技术的气体分离膜无法获得所期待的气体分离性能，例如，在分离系数和透过速度的方面存在不足之处。

因此，本发明的目的在于提供一种分离系数大、气体的透过系数大、无缺陷且显示出高透过速度的气体分离膜。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述课题进行了深入研究。结果发现，对于在多孔质支撑体上具有由作为气体分离性高分子的聚胺所构成的分离层的气体分离膜来说，通过进行下述对策中的至少一种，能够达到上述目的。

(1)在多孔质支撑体上形成分离层时，使气体分离性高分子的一部分适度渗入多孔质支撑体内；

(2)降低作为分离层使用的气体分离性高分子的分子量；以及

(3)对气体分离性高分子的侧链实施化学修饰。

即，本发明归纳如下。

[1]一种气体分离膜，其特征在于，其具有多孔性支撑体和形成于上述多孔性支撑体上的聚胺层，

构成上述聚胺层的聚胺的数均分子量为10万以上50万以下。

[2]如[1]所述的气体分离膜，其中，上述聚胺的数均分子量为10万以上20万以下。

[3]如[1]或[2]所述的气体分离膜，其中，上述聚胺为凝胶性高分子。

[4]如[3]所述的气体分离膜，其中，上述聚胺为壳聚糖。

[5]一种气体分离膜，其特征在于，其具有多孔性支撑体和形成于上述多孔性支撑体上的聚胺层，

上述聚胺层含有聚胺，

在上述多孔性支撑体的聚胺层侧形成有聚胺渗入而成的渗入层，

上述渗入层的厚度为20μm以下，

上述渗入层的厚度相对于上述聚胺层的厚度之比为5以下。

[6]如[5]所述的气体分离膜，其中，上述渗入层的厚度为5μm以下，

上述渗入层的厚度相对于上述聚胺层的厚度之比为3以下。

[7]如[5]或[6]所述的气体分离膜，其中，上述聚胺为凝胶性高分子。

[8]如[7]所述的气体分离膜，其中，上述聚胺为壳聚糖。

[9]一种气体分离膜，其特征在于，其具有多孔性支撑体和配置于上述多孔性支撑体上的聚胺层，