[发明专利]分离膜及金属有机结构体

说明书

本发明提供适于从包含醇和水的混合液体中分离水的分离膜。本发明的分离膜包含金属有机结构体。分离膜中，下述要件(i)及(ii)中的至少一者成立。(i)满足规定的要件(b)的分子数N2相对满足规定的要件(a)的分子数N1之比R1小于0.29。(ii)在25℃、3.2kPa的水蒸气中水对金属有机结构体的吸附量相对在25℃、7.4kPa的乙醇气氛中乙醇对金属有机结构体的吸附量之比R2大于4.0。

技术领域

本发明涉及适于从包含醇和水的混合液体中分离水的分离膜及金属有机结构体。

背景技术

作为从包含醇和水的混合液体中分离水的方法，开发出了渗透气化法(pervaporation method)及蒸气透过法。这些方法特别适合于从包含乙醇和水的混合液体等共沸混合物中分离水。渗透气化法的优点还在于，无需在处理之前将混合液体气化。

作为渗透气化法中使用的分离膜的材料，可举出沸石、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺等。沸石及PVA具有高的亲水性。因此，在混合液体中的水的含有率高的情况下，由沸石或PVA制成的分离膜因水而溶胀，存在分离膜的分离性能降低的情况。

另一方面，与沸石及PVA相比，聚酰亚胺是能够抑制由水引起的溶胀的材料。例如，非专利文献1中公开了利用由聚酰亚胺制成的非对称膜作为渗透气化法的分离膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2013－528118号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在使用以往的分离膜从包含醇和水的混合液体中分离水的情况下，透过分离膜的水的通量有改善的余地。从以上的第一观点出发，在从包含醇和水的混合液体中分离水的情况下，希望有适于提高透过的水的通量的分离膜。

在使用以往的分离膜来从包含醇和水的混合液体中分离水的情况下，在分离性能方面有改善的余地。从以上的第二观点出发，在从包含醇和水的混合液体中分离水的情况下，希望有显示出高的分离性能的分离膜。

因此，从以上所举出的观点出发，本发明的目的在于提供适于从包含醇和水的混合液体中分离水的分离膜。

用于解决课题的手段

考虑第一观点，根据本发明的第一方面，本发明提供分离膜，其为包含金属有机结构体的分离膜，

其中，下述要件(i)及(ii)中的至少一者成立。

(i)前述金属有机结构体满足下述(a)和(b)时的分子数N2相对分子数N1之比R1小于0.29，其中，(a)：在金属有机结构体的内部插入有分子数N1的水分子时，由前述金属有机结构体及前述水分子形成的混合体系的势能(potential energy)比插入前述水分子前的处于分离状态的前述金属有机结构体的势能与处于分离状态的前述水分子的势能的合计值小且其差成为最大；(b)：在金属有机结构体的内部插入有分子数N2的乙醇分子时，从由前述金属有机结构体及前述乙醇分子形成的混合体系的势能减去插入前述乙醇分子前的处于分离状态的前述金属有机结构体的势能与处于分离状态的前述乙醇分子的势能的合计值而得的值最小。

(ii)在25℃、3.2kPa的水蒸气中水对前述金属有机结构体的吸附量相对在25℃、7.4kPa的乙醇气氛中乙醇对前述金属有机结构体的吸附量之比R2大于4.0。

考虑第二观点，根据本发明的第二方面，本发明提供分离膜，其包含金属有机结构体，

通过分子模拟(molecular simulation)算出的、前述金属有机结构体的晶体结构在乙醇中的体积变化率为0％以下。

此外，根据本发明的其他方面，本发明提供金属有机结构体，其为用于从包含醇和水的混合液体中分离水的金属有机结构体，