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公開番号2024122894
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-09
出願番号2024020786
出願日2024-02-15
発明の名称流体分離膜、分離膜モジュール、および流体分離プラント
出願人東レ株式会社
代理人
主分類B01D 69/00 20060101AFI20240902BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】
本発明は、高い分離性能及び長期安定性のある流体分離膜の提供を課題とする。
【解決手段】
多孔質支持層の上の少なくとも一部に、分離層を形成した繊維状の流体分離膜であって、分離層の膜厚Lが0.3～5μmであり、分離層の膜厚Lに対する多孔質支持層の細孔のピーク直径D1の比率D1/Lが0.05～0.5の範囲となる、流体分離膜。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
多孔質支持層の上の少なくとも一部に、分離層を形成した繊維状の流体分離膜であって、分離層の膜厚Ｌが０．３～５μｍであり、分離層の膜厚Ｌに対する多孔質支持層の細孔のピーク直径Ｄ１の比率Ｄ１／Ｌが０．０５～０．５の範囲となる、流体分離膜。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記多孔質支持層の細孔のピーク直径Ｄ１が５０～３００ｎｍである、請求項１に記載の流体分離膜。
【請求項３】
前記多孔質支持層の細孔容積が０．３～１．５ｃｍ
３
／ｇである、請求項１に記載の流体分離膜。
【請求項４】
前記ピーク直径Ｄ１のピークの半値幅が３０～３００ｎｍである、請求項１に記載の流体分離膜。
【請求項５】
前記多孔質支持層が細孔のピーク直径Ｄ２を有し、分離層の膜厚Ｌに対するピーク直径Ｄ２の比率Ｄ２／Ｌが０．０１～０．１の範囲である、請求項１に記載の流体分離膜。
【請求項６】
前記多孔質支持層の細孔のピーク直径Ｄ２が５～６０ｎｍである、請求項５に記載の流体分離膜。
【請求項７】
前記ピーク直径Ｄ２のピークの半値幅が５～５０ｎｍである、請求項５に記載の流体分離膜。
【請求項８】
前記多孔質支持層の炭素成分比率が６０～９８ａｔｏｍｉｃ％である、請求項１に記載の流体分離膜。
【請求項９】
前記分離層の細孔直径が０．３ｎｍ～２ｎｍである、請求項１に記載の流体分離膜。
【請求項１０】
前記分離層の炭素成分比率が６０～９８ａｔｏｍｉｃ％である、請求項１に記載の流体分離膜。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体分離膜、流体分離膜モジュール、および流体分離プラントに関するものである。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
各種混合ガスや混合液体から特定の成分を選択的に分離・精製する方法として、膜分離法が知られている。膜分離法は、分離膜の供給側と透過側で生じる圧力差や濃度差を駆動力とするため、他の流体分離法と比較して省エネルギーな手法として注目されている。分離膜の種類としては、例えば、ポリイミド膜、酢酸セルロース膜などの有機高分子膜や、ゼオライトやシリカ、炭素などの無機物を主成分とした分離層を有する無機膜が知られているが、耐熱性や耐薬品性が要求される用途においては、無機膜が好適に用いられる。
【０００３】
なかでも炭素材料はその細孔構造から対象物質の分子サイズに応じて分離できる分子ふるい効果を有するとともに、耐熱性や耐薬品性に優れることから、炭素を主成分とした分離層を有する分離膜が種々提案されている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００９－１８３８１４号公報
国際公開第２０１６／０１３６７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
膜分離法に用いられる分離膜において、分離層を薄膜化することで分離対象物質に含まれる透過成分の透過性を向上させることが求められる。一方で、分離層を薄膜化すると、ピンホールなどの欠陥が発生しやすく分離選択性が低下する課題がある。
【０００６】
分離膜を分離設備の一部として利用する際は、筐体に固定された分離膜モジュールとして使用されるが、運搬や設置時の振動や衝撃、実使用時の膜の伸縮により、分離膜に欠陥や破損が生じ分離選択性が低下することがあった。特に、特許文献１または２に記載されているような炭素を主成分とした脆性材料からなる分離層を有する分離膜は、実使用時に亀裂伝播により新たに欠陥が生じるなど、こうした課題が顕著であった。そこで本発明は、高い分離性能及び長期安定性のある流体分離膜の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決する本発明は、以下の構成を有する。
【０００８】
多孔質支持層の上の少なくとも一部に、分離層を形成した繊維状の流体分離膜であって、分離層の膜厚Ｌが０．３～５μｍであり、分離層の膜厚に対する多孔質支持層の細孔のピーク直径Ｄ１の比率Ｄ１／Ｌが０．０５～０．５の範囲となる、流体分離膜。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の分離膜は、分離層の膜厚に対して多孔質支持層の細孔直径を制御することにより、高い分離性能及び長期安定性のある流体分離膜を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
明細書中、「～」の表示は下限値以上、上限値以下であることを意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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