表面化学修飾による気体分離用高分子膜の選択性制御に関する研究

表面化学改性气体分离聚合物膜选择性控制研究

• 批准号: 08750891
• 负责人: 田中 一宏
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750891/
• 关键词: 気体分離膜; オレフィン; パラフィン; 銀イオン; 表面修飾; 光重合法

本研究では、高分子膜表面のみに官能基を導入して気体分離性能を制御できるかどうかを明らかにするために、膜表面を化学的に改質して気体選択性及び透過性がどのような影響を受けるかを調べた。特に、乾燥条件において高い性能を発揮するオレフィン/パラフィンの気体分離膜の開発を目指して、ポリイミド膜にAg^+を導入した膜を作製し、混合ガス透過実験で選択性及び透過性を評価した。Ag^+が乾燥状態でもオレフィンに対して高い親和性を示すかどうか調べるために、ポリエチレンオキサイド(PEO)セグメント化ポリイミド膜を硝酸銀水溶液に含浸させ、ミクロ相分離しているPEO相にAg^+を導入した膜を作製した。この膜のオレフィンに対する溶解度選択性は、乾燥状態でも80%増加することがわかった。拡散選択性は逆に60%減少した。これはオレフィンがAg^+と強く相互作用するためと考えられ、Ag^+を膜表面のみに導入することで選択性を向上できることを示唆する。そこで、光官能基であるベンゾフェノン基を有するポリイミド膜に、スルホン酸基含有試薬の水溶液中で紫外線を照射後、硝酸銀水溶液に浸漬した。この膜の選択性は処理前とほぼ同じであった。紫外線の強度を大きくしても同じであった。これは膜表面のベンゾフェノン基濃度が小さいためと考えられる。また、メチル置換フェニレンジアミンからなるポリイミド膜表面をH_2プラズマで処理し希硫酸に浸漬後、硝酸銀水溶液に浸漬して得た膜の選択性も向上しなかった。ポリイミド膜表面のみにAg^+を静電的に固定できるスルホン酸基を高濃度に導入すれば、選択性は向上すると考えられるが、その方法としては、光反応を利用するよりも固体膜表面での反応、たとえば臭素化、により膜表面を化学的に活性化させてからスルホン酸基含有試薬と反応させる方が適当であることがわかった。

In this study, the introduction of functional groups on the surface of polymer films to control the separation performance of solvents, chemical modification of the surface of polymer films, and the influence of chemical modification on the selectivity and permeability of solvents were studied. Special drying conditions for high performance development of gas separation membrane development, separation membrane Ag + introduction, membrane preparation, mixed transmission, selectivity and permeability evaluation Ag^+ in dry state, high affinity for Ag^+, high affinity, high The solubility of the film is selectively increased by 80% in the dry state. 60% reduction in dispersion resistance The Ag^+ interaction between the Ag^+ and the surface of the Ag^+ film was studied. The selectivity of the Ag^+ film was studied. After ultraviolet irradiation in an aqueous solution containing a reagent, the reagent is immersed in an aqueous solution of silver nitrate. The membrane selection process The intensity of ultraviolet rays is high. The surface of the film is coated with a thin film. The surface of the film was treated with H_2 and immersed in sulfuric acid and silver nitrate aqueous solution, and the selectivity of the film was improved. The surface of the solid film is fixed by the static electricity, and the acid group is introduced at a high concentration. The selectivity is improved. The method is used for the reaction of the solid film surface, and the chemical activation of the film surface is improved.