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公開番号2024136141
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023047133
出願日2023-03-23
発明の名称分離膜、及びその製造方法
出願人日東電工株式会社
代理人弁理士法人青藍国際特許事務所,個人,個人
主分類B01D 71/64 20060101AFI20240927BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】長期間使用した場合における分離性能の低下を抑制することに適した分離膜を提供する。
【解決手段】本発明の分離膜10は、揮発性の有機化合物Cと水とを含む混合液体Lから水を分離するための分離膜10である。分離膜10は、架橋ポリイミドを含む分離機能層1を備える。本発明の分離膜10の製造方法は、ポリイミドPを含む塗布液を基材の上に塗布して、塗布膜を形成することと、塗布膜を乾燥させ、ポリイミドPから架橋ポリイミドを形成することによって、分離機能層1を得ることと、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
揮発性の有機化合物と水とを含む混合液体から水を分離するための分離膜であって、
前記分離膜は、架橋ポリイミドを含む分離機能層を備える、分離膜。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記分離機能層のゲル分率が８０％以上である、請求項１に記載の分離膜。
【請求項３】
前記架橋ポリイミドは、ポリイミドがイオン結合又は共有結合を介して架橋したものである、請求項１に記載の分離膜。
【請求項４】
前記ポリイミドは、カルボキシル基、ヒドロキシル基、チオール基及びスルホン酸基からなる群より選ばれる少なくとも１つの官能基Ｆを有する、請求項３に記載の分離膜。
【請求項５】
前記ポリイミドは、前記官能基Ｆとしてカルボキシル基を有する、請求項４に記載の分離膜。
【請求項６】
前記架橋ポリイミドは、前記官能基Ｆに含まれる解離性のプロトンと、金属イオンとが交換することによって形成されたものである、請求項４に記載の分離膜。
【請求項７】
前記架橋ポリイミドは、前記官能基Ｆと架橋剤とが反応することによって形成されたものである、請求項４に記載の分離膜。
【請求項８】
前記架橋剤は、エポキシ系架橋剤及びイソシアネート系架橋剤からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む、請求項７に記載の分離膜。
【請求項９】
前記ポリイミドは、下記式（１）で表される構成単位Ｘ１を含む、請求項４に記載の分離膜。
TIFF
2024136141000014.tif
30
170
前記式（１）において、Ａ
1
は４価の連結基であり、Ｂ
1
は２価の連結基である。ただし、Ａ
1
及びＢ
1
からなる群より選ばれる少なくとも１つは前記官能基Ｆを含む。
【請求項１０】
前記構成単位Ｘ１は、下記式（２）で表される構成単位Ｘ２である、請求項９に記載の分離膜。
TIFF
2024136141000015.tif
41
170
前記式（２）において、Ａ
2
及びＢ
1
は、互いに独立して、２価の連結基であり、Ｒ
1
～Ｒ
6
は、互いに独立して、水素原子又は任意の置換基である。ただし、Ａ
2
、Ｂ
1
及びＲ
1
～Ｒ
6
からなる群より選ばれる少なくとも１つは前記官能基Ｆを含む。
（【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、分離膜、及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
揮発性の有機化合物と水とを含む混合液体から水を分離する方法としては、浸透気化法（パーベーパレーション法）及び蒸気透過法が開発されている。これらの方法は、特に、エタノールと水とを含む混合液体などの共沸混合物から水を分離することに適している。浸透気化法は、処理の前に混合液体を気化する必要がない点にも特長がある。
【０００３】
浸透気化法に用いられる分離膜の材料としては、ゼオライト、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイミドなどが挙げられる。例えば、特許文献１は、ポリイミドを含む分離膜の一例を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１４－１８４４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゼオライト及びＰＶＡは、高い親水性を有するため、混合液体における水の含有率が高い場合、ゼオライトやＰＶＡでできた分離膜が水によって膨潤し、分離膜の分離性能が低下することがある。一方、ポリイミドは、ゼオライト及びＰＶＡと比べて、水による膨潤を抑制できる材料である。しかし、従来のポリイミドを含む分離膜は、長期間の使用により、分離性能が大きく低下する傾向がある。
【０００６】
そこで本発明は、長期間使用した場合における分離性能の低下を抑制することに適した分離膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討した結果、従来の分離膜を用いて、水を含む混合液体から水を分離する操作を長期間実施すると、分離膜が備える分離機能層の表面上にスジ状の亀裂が生じることや、分離膜を構成する層の間で剥離が生じることによって分離膜が劣化し、これにより、分離膜の分離性能が低下する傾向があることを新たに見出した。本発明者らは、この知見に基づいて検討を進め、分離膜の材料として、架橋構造を有する架橋ポリイミドを用いると、上記の劣化が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明は、
揮発性の有機化合物と水とを含む混合液体から水を分離するための分離膜であって、
前記分離膜は、架橋ポリイミドを含む分離機能層を備える、分離膜を提供する。
【０００９】
さらに本発明は、
上記の分離膜の製造方法であって、
前記製造方法は、
ポリイミドを含む塗布液を基材の上に塗布して、塗布膜を形成することと、
前記塗布膜を乾燥させ、前記ポリイミドから前記架橋ポリイミドを形成することによって、前記分離機能層を得ることと、
を含む、分離膜の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、長期間使用した場合における分離性能の低下を抑制することに適した分離膜を提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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