[发明专利]二氧化碳分离膜及其制造方法

说明书

本发明的二氧化碳分离膜包含：在空隙中保持有含有离子液体的液体(A)的离子液体亲和性多孔层(C)、和离子液体非亲和性多孔层(B)。上述离子液体亲和性多孔层(C)可以含有无机材料(例如以个数基准计平均粒径为0.001～5μm左右的金属氧化物粒子)。离子液体亲和性多孔层(C)的平均厚度可以为0.01～10μm左右。相对于内部的空隙100体积份，离子液体亲和性多孔层(C)可以以0.1～99体积份的比例包含含有离子液体的液体(A)。本发明的二氧化碳分离膜可以是用于对植物施肥二氧化碳的二氧化碳分离膜。上述二氧化碳分离膜能够实现二氧化碳浓缩装置的小型化，并且可以顺利地工作。

技术领域

本发明涉及适于农业领域中的二氧化碳的施肥的二氧化碳分离膜及其制造方法、以及具备上述二氧化碳分离膜的二氧化碳浓缩装置。

背景技术

在农业用或园艺用设施(例如温室、塑料大棚、植物工厂等)等中，在白天、日照量多的时间段，由于植物的光合作用变得活跃，因此容易导致设施内的二氧化碳(碳酸气体或CO₂)浓度降低。如果设施内的二氧化碳浓度低的状态持续，则植物无法充分进行光合作用，存在生长受阻、生长速度降低的隐患。因此，出于促进植物的生长、提高收获量的目的，进行了二氧化碳的施肥。

作为施肥二氧化碳的方法，已知有例如：通过储气瓶进行供给的方法；供给使燃料(例如灯油、丙烷气体等)燃烧而产生的二氧化碳的方法等。然而，由于在利用储气瓶的供给中必须频繁地更换封入有高压气体的储气瓶，因此，更换作业繁琐，而且从安全性的方面考虑也不优选。另外，在利用燃料的燃烧的方法中，设施内的温度容易因废热而上升，因此，存在导致可适用的植物受限、需要另行设置换气或空调设备的情况。从降低环境负担的观点考虑，利用化石燃料也是不优选的。

上述方法均存在运行成本高、根据植物的种类有时无法盈利的情况。因此，也正在研究不使用储气瓶、燃料而利用吸附材料将大气中的二氧化碳浓缩并供给的方法。例如，日本特开2014-75994号公报(专利文献1)中，作为用于在植物工厂、园艺用温室等中供给CO₂气体的装置，公开了具备给定的2个压力容器、空气压缩机等的CO₂气体浓缩装置。该文献中记载了可利用沸石、氧化铝、活性炭等作为吸附剂。然而，该装置需要2个压力容器用于将二氧化碳浓缩，难以小型化，根据设施不同而存在难以设置的情况。另外，使二氧化碳吸附至吸附材料而浓缩的工序、和使浓缩后的二氧化碳从吸附剂脱离的工序是必要的，因此，工序繁琐，特别是在运转刚开始后不能顺利(或圆滑)地工作。

另一方面，离子液体的优异的气体吸收特性受到瞩目，近年来，利用了该特性的气体的分离回收(或除去)方法的开发得到发展。

例如，日本特开2016-10760号公报(专利文献2)中公开了以具有伯氨基或仲氨基并具有特定骨架的铵作为阳离子的离子液体可用作酸性气体化学吸收液。在该文献的实施例中记载了，在收容于反应容器12内的上述酸性气体化学吸收液中使用气体导入管16使二氧化碳流通的装置。

然而，由于离子液体以液态直接使用，因此难以处理，装置的组装、设置作业容易变得繁琐。

另外，日本特开2015-124264号公报(专利文献3)中公开了一种凝胶状薄膜，该凝胶状薄膜包含使具有聚乙二醇骨架的多官能性硫醇化合物和具有聚乙二醇骨架的多官能性乙烯基化合物进行烯-硫醇反应而得到的聚合物、和离子液体等液体。其中记载了下述内容：该凝胶状薄膜的液体含有率高，具有高强度且高耐压性，可用作具有优异的气体透过性能的气体分离膜；另外，可以通过将其涂布在多孔膜上制成复合膜而实现薄膜化等。在该文献的实施例中，制备了在使4官能的上述硫醇化合物与4官能的上述乙烯基化合物进行反应而得到的聚合物中含有离子液体等液体的凝胶状薄膜。特别地，在实施例6及7中，制备了在聚砜层上形成有凝胶状薄膜的复合膜。