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公開番号2024146426
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023059313
出願日2023-03-31
発明の名称二酸化炭素分離膜及び二酸化炭素分離膜モジュール
出願人三洋化成工業株式会社,日東電工株式会社
代理人弁理士法人WisePlus
主分類B01D 71/82 20060101AFI20241004BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】簡便な手順で形成でき、十分な二酸化炭素分離機能と二酸化炭素の透過速度を有する二酸化炭素分離膜及び二酸化炭素分離膜モジュールを提供する。
【解決手段】第一層と、多孔性の第二層と、上記第一層と上記第二層との間に配置され、シリコーン樹脂を含む中間層とを備えた二酸化炭素分離膜であり、上記第一層が、グリシジル基を有する化学式量が500以下である(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(a1)、及び化学式量が500以下である(メタ)アクリルアミド系モノマー(a2)を必須構成単量体とする共重合体(A)と、アニオン及び有機カチオンからなる常温溶融塩(B)とを含む層であり、上記(メタ)アクリルアミド系モノマー(a2)は、(メタ)アクリルアミド、N-置換(メタ)アクリルアミド、N,N-二置換(メタ)アクリルアミドからなる群より選ばれる少なくとも1種のアミドであり、上記常温溶融塩(B)の重量が、上記共重合体(A)及び上記常温溶融塩(B)の合計重量に対して、95重量%以下である二酸化炭素分離膜。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
第一層と、
多孔性の第二層と、
前記第一層と前記第二層との間に配置され、
シリコーン樹脂を含む中間層とを備えた二酸化炭素分離膜であり、
前記第一層が、グリシジル基を有する化学式量が５００以下である（メタ）アクリル酸エステル系モノマー（ａ１）、及び化学式量が５００以下である（メタ）アクリルアミド系モノマー（ａ２）を必須構成単量体とする共重合体（Ａ）と、
アニオン及び有機カチオンからなる常温溶融塩（Ｂ）とを含む層であり、
前記（メタ）アクリルアミド系モノマー（ａ２）は、（メタ）アクリルアミド、Ｎ－置換（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－二置換（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる少なくとも１種のアミドであり、
前記常温溶融塩（Ｂ）の重量が、前記共重合体（Ａ）及び前記常温溶融塩（Ｂ）の合計重量に対して、９５重量％以下である二酸化炭素分離膜。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記有機カチオンが下記一般式（１）で表されるカチオンである請求項１に記載の二酸化炭素分離膜。
［一般式（１）中、Ｒ
１
及びＲ
２
は、それぞれ独立に、炭素数１～６のアルキル基を表す。］
TIFF
2024146426000011.tif
35
156
【請求項３】
前記（メタ）アクリル酸エステル系モノマー（ａ１）が、グリシジル（メタ）アクリレートであり、前記（メタ）アクリルアミド系モノマー（ａ２）が、Ｎ，Ｎ－ジメチル（メタ）アクリルアミドである請求項１に記載の二酸化炭素分離膜。
【請求項４】
前記（メタ）アクリル酸エステル系モノマー（ａ１）及び前記（メタ）アクリルアミド系モノマー（ａ２）の合計重量を基準とした前記（メタ）アクリル酸エステル系モノマー（ａ１）の重合割合が５～３０重量％である請求項１に記載の二酸化炭素分離膜。
【請求項５】
前記常温溶融塩（Ｂ）の重量が、前記共重合体（Ａ）及び前記常温溶融塩（Ｂ）の合計重量に対して、８０重量％以上９５重量％以下である請求項１に記載の二酸化炭素分離膜。
【請求項６】
前記第一層の厚さが２０μｍ以下である、請求項１に記載の二酸化炭素分離膜。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか１項に記載の二酸化炭素分離膜を有する二酸化炭素分離膜モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素分離膜及び二酸化炭素分離膜モジュールに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化に伴う気候変動が問題となっている。
地球温暖化に最も大きな影響を及ぼす温室効果ガスは二酸化炭素であると言われており、二酸化炭素を含む混合ガスから二酸化炭素を分離、回収する技術について研究が盛んに行われている。
【０００３】
二酸化炭素を含む混合ガスから二酸化炭素を分離、回収する技術として、運転コストを抑えながら酸性ガスを効率的に分離することができる膜分離法が開発されている。膜分離法に用いられる分離膜としては、分離機能を有する層と多孔性の層とで形成された複合膜が挙げられる。この複合膜の分離機能層の膜厚を小さくすれば、酸性ガスの透過速度は向上する。分離機能層の膜厚をより小さくするために、特許文献１のように分離機能層と多孔性支持体との間に中間層が配置されることもあるものの、分離機能を低下させずに透過速度をさらに向上させることが求められている。
【０００４】
また、分離機能を有する層に用いられる材料として二酸化炭素吸収量に優れることからイオン液体（常温溶融塩ともいう）が注目を集めている。
【０００５】
例えば、特許文献２では、イオン液体とポリビニルアルコールとを含むゲル形成性組成物を、加熱乾燥することで得られる気体分離ゲル膜が提案されている。簡便な操作で混合物からゲル膜が得られるものの、ゲル形成性組成物中のイオン液体の濃度が高い場合に、形成されるゲル膜からイオン液体が漏洩する問題があった。
【０００６】
特許文献３では、異なる反応性官能基を有する２種のポリマーを含むゲル形成性組成物から製造されたハイドロゲルを乾燥脱水して得られる脱水物を、イオン液体に浸漬することで得られるゲル状薄膜が提案されている。ゲル形成性組成物中において２種のポリマーが反応し、形成される網目構造により、ゲル状薄膜からイオン液体が漏洩しないものの、ゲル形成性組成物中において２種のポリマーが徐々に反応するため、ゲル形成性組成物の製造プロセスが煩雑で制御が難しい。またハイドロゲルを乾燥脱水して脱水物を形成させる工程や脱水物をイオン液体に浸漬する工程があり、イオン液体ゲルを得ることが容易でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１５－１６０１５９号公報
特許５８７７９６１号公報
特開２０１３－６０５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、簡便な手順で形成でき、十分な二酸化炭素分離機能と二酸化炭素の透過速度を有する二酸化炭素分離膜及び二酸化炭素分離膜モジュール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】
【０００９】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に至った。
すなわち本発明は、第一層と、多孔性の第二層と、上記第一層と上記第二層との間に配置され、シリコーン樹脂を含む中間層とを備えた二酸化炭素分離膜であり、上記第一層が、グリシジル基を有する化学式量が５００以下である（メタ）アクリル酸エステル系モノマー（ａ１）、及び化学式量が５００以下である（メタ）アクリルアミド系モノマー（ａ２）を必須構成単量体とする共重合体（Ａ）と、アニオン及び有機カチオンからなる常温溶融塩（Ｂ）とを含む層であり、上記（メタ）アクリルアミド系モノマー（ａ２）は、（メタ）アクリルアミド、Ｎ－置換（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－二置換（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる少なくとも１種のアミドであり、上記常温溶融塩（Ｂ）の重量が、上記共重合体（Ａ）及び上記常温溶融塩（Ｂ）の合計重量に対して、９５重量％以下である二酸化炭素分離膜である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡便な手順で形成でき、十分な二酸化炭素分離機能と二酸化炭素の透過速度を有する二酸化炭素分離膜及び二酸化炭素分離膜モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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