气体分离膜用的树脂组合物和气体分离膜的制作方法

本发明涉及气体分离膜用的树脂组合物、气体分离膜及其制造方法、分离膜元件、分离膜模块、气体分离装置、以及气体分离方法。

背景技术：

1、作为从在制造氢、尿素等的大规模的工厂中合成的合成气体、合成气体的残余废气、天然气等中分离二氧化碳等酸性气体的工艺，由于能够实现节能化，所以气体膜分离工艺近年来受到关注。作为气体膜分离工艺中使用的气体分离膜，例如国际公开第2016/024523号(专利文献1)中记载了在包含多孔膜的支撑层上设置有分离功能层的co2气体分离膜。专利文献1中记载的分离功能层包含co2气体分离膜用组合物，所述co2气体分离膜用组合物包含具有羧基的聚合物交联而成的交联型聚合物。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：国际公开第2016/024523号

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、对于气体膜分离工艺中使用的气体分离膜，要求进一步提高选择性地透过气体分离膜的气体成分的透过性能，提高气体分离膜的分离性能。

3、本发明的目的在于提供能够得到优异的分离性能的气体分离膜的气体分离膜用的树脂组合物和气体分离膜。

4、用于解决课题的手段

5、本发明提供以下所示的气体分离膜用的树脂组合物、气体分离膜及其制造方法、分离膜元件、分离膜模块、气体分离装置、以及气体分离方法。

6、〔1〕一种气体分离膜用的树脂组合物，其包含具有羧基或其盐和交联结构的交联型聚合物(x)，

7、上述树脂组合物中的上述交联型聚合物(x)的网眼尺寸为1.75nm以上且2.35nm以下。

8、〔2〕根据〔1〕所述的气体分离膜用的树脂组合物，其中，对于上述交联型聚合物(x)，利用扫描型显微光散射法测定的弛豫时间3×104μ秒时的相关函数值为0.28以上且0.64以下。

9、〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的气体分离膜用的树脂组合物，其中，上述交联型聚合物(x)为具有交联结构的聚丙烯酸。

10、〔4〕根据〔1〕～〔3〕中任一项所述的气体分离膜用的树脂组合物，其中，形成上述羧基的盐的阳离子为选自碱金属离子、铵离子、季铵离子和经质子化的胺中的1种或2种以上。

11、〔5〕根据〔1〕～〔4〕中任一项所述的气体分离膜用的树脂组合物，其还含有氨基酸或其盐。

12、〔6〕一种气体分离膜，其选择性地透过特定气体成分，

13、其包含〔1〕～〔5〕中任一项所述的气体分离膜用的树脂组合物。

14、〔7〕根据〔6〕所述的气体分离膜，其还包含第1多孔层和层叠于上述第1多孔层的分离功能层，

15、上述分离功能层包含上述气体分离膜用的树脂组合物。

16、〔8〕根据〔6〕或〔7〕所述的气体分离膜，其中，上述特定气体为酸性气体。

17、〔9〕根据〔8〕所述的气体分离膜，其中，上述酸性气体为二氧化碳。

18、〔10〕一种气体分离膜的制造方法，其为选择性地透过特定气体成分的气体分离膜的制造方法，

19、上述气体分离膜含有第1多孔层和包含〔1〕～〔5〕中任一项所述的气体分离膜用的树脂组合物的分离功能层，

20、所述气体分离膜的制造方法包括在上述第1多孔层上涂布包含上述树脂组合物的涂布液的涂布工序。

21、〔11〕根据〔10〕所述的气体分离膜的制造方法，其中，上述涂布工序包括制备上述涂布液的制备工序，

22、上述制备工序包括将上述具有羧基和交联结构的交联型聚合物(xa)与介质混合的工序。

23、〔12〕根据〔10〕或〔11〕所述的气体分离膜的制造方法，其中，上述涂布工序包括制备上述涂布液的制备工序，

24、上述制备工序包括将上述具有羧基和交联结构的交联型聚合物(xa)、介质和碱性化合物混合的工序。

25、〔13〕根据〔12〕所述的气体分离膜的制造方法，其中，上述碱性化合物包含碱金属化合物。

26、〔14〕根据〔10〕～〔13〕中任一项所述的气体分离膜的制造方法，其还包括从在上述涂布工序中形成于上述第1多孔层上的涂布层中除去上述介质的工序。

27、〔15〕一种分离膜元件，其用于从包含特定气体成分的原料气体中分离上述特定气体成分，

28、所述分离膜元件包含〔6〕～〔9〕中任一项所述的气体分离膜，且包含：

29、供给侧空间，其用于向上述气体分离膜供给上述原料气体；

30、透过侧空间，其用于透过了上述气体分离膜的透过气体；以及

31、密封部，其用于防止上述供给侧空间的上述原料气体与上述透过侧空间的上述透过气体的混合。

32、〔16〕一种分离膜模块，其具备：

33、〔15〕所述的分离膜元件；

34、原料气体供给口，其用于向上述气体分离膜供给上述原料气体；

35、非透过气体排出口，其用于将未透过上述气体分离膜的上述原料气体排出；以及

36、透过气体排出口，其用于排出上述透过气体。

37、〔17〕一种气体分离装置，其具备〔16〕所述的分离膜模块。

38、〔18〕一种气体分离方法，其通过使至少包含特定气体成分的原料气体与〔6〕～〔9〕中任一项所述的气体分离膜接触，从而将上述特定气体成分分离。

39、发明效果

40、根据本发明，可以提供能够得到优异的分离性能的气体分离膜的气体分离膜用的树脂组合物和气体分离膜。

1.一种气体分离膜用的树脂组合物，其包含具有羧基或其盐和交联结构的交联型聚合物x，

2.根据权利要求1所述的气体分离膜用的树脂组合物，其中，对于所述交联型聚合物x，利用扫描型显微光散射法测定的弛豫时间3×104μ秒时的相关函数值为0.28以上且0.64以下。

3.根据权利要求1或2所述的气体分离膜用的树脂组合物，其中，所述交联型聚合物x为具有交联结构的聚丙烯酸。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的气体分离膜用的树脂组合物，其中，形成所述羧基的盐的阳离子为选自碱金属离子、铵离子、季铵离子和经质子化的胺中的1种或2种以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的气体分离膜用的树脂组合物，其还含有氨基酸或其盐。

6.一种气体分离膜，其选择性地透过特定气体成分，

7.根据权利要求6所述的气体分离膜，其还包含第1多孔层和层叠于所述第1多孔层的分离功能层，

8.根据权利要求6或7所述的气体分离膜，其中，所述特定气体成分为酸性气体。

9.根据权利要求8所述的气体分离膜，其中，所述酸性气体为二氧化碳。

10.一种气体分离膜的制造方法，其为选择性地透过特定气体成分的气体分离膜的制造方法，

11.根据权利要求10所述的气体分离膜的制造方法，其中，所述涂布工序包括制备所述涂布液的制备工序，

12.根据权利要求10或11所述的气体分离膜的制造方法，其中，所述涂布工序包括制备所述涂布液的制备工序，

13.根据权利要求12所述的气体分离膜的制造方法，其中，所述碱性化合物包含碱金属化合物。

14.根据权利要求10～13中任一项所述的气体分离膜的制造方法，其还包括从在所述涂布工序中形成于所述第1多孔层上的涂布层中除去所述介质的工序。

15.一种分离膜元件，其用于从包含特定气体成分的原料气体中分离所述特定气体成分，

16.一种分离膜模块，其具备：

17.一种气体分离装置，其具备权利要求16所述的分离膜模块。

18.一种气体分离方法，其通过使至少包含特定气体成分的原料气体与权利要求6～9中任一项所述的气体分离膜接触，从而将所述特定气体成分分离。