本发明专利技术的目的在于提供一种能用于从高分压至低分压、特别是1kPa以下的二氧化碳的分离的二氧化碳分离膜用离子液体组合物、及保持有该组合物的二氧化碳分离膜、以及具备该二氧化碳分离膜的二氧化碳的浓缩装置，其中，通过使用将在阳离子中具有一个以上伯氨基或仲氨基、以及乙二胺或丙二胺骨架的铵的离子液体(I)与阳离子中不具有伯氨基或仲氨基、阴离子为含氧酸阴离子的离子液体(II)组合而成的离子液体组合物，能提高二氧化碳分离膜的CO2的透过性和CO2选择率，能选择性地分离回收从高分压至1kPa以下低分压的二氧化碳。1kPa以下低分压的二氧化碳。1kPa以下低分压的二氧化碳。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二氧化碳分离膜用离子液体组合物及保持有该组合物的二氧化碳分离膜、以及具备该二氧化碳分离膜的二氧化碳的浓缩装置
[0001]本专利技术涉及二氧化碳分离膜用离子液体组合物及保持有该组合物的二氧化碳分离膜、以及具备该二氧化碳分离膜的二氧化碳的浓缩装置。
技术介绍
[0002]分离回收二氧化碳的技术对于以天然气为原料的氢气、甲烷的制造、宇宙空间、海中等处于封闭状态的居住环境的维持等是需要的，此外，从削减温室气体排出量的观点考虑，将火力发电厂、炼铁厂等大量排出源作为对象，进而将农业领域中的二氧化碳的施肥作为对象，积极地进行研究。
[0003]作为代表性的二氧化碳的气体分离技术，已知有：(1)化学吸收法，通过化学反应从包含二氧化碳的混合气体中选择性地使二氧化碳吸收到溶剂中而使其分离，接着通过逆反应使二氧化碳从溶剂中散发出而回收二氧化碳；(2)物理吸收法，不通过化学反应，从物理上包含二氧化碳的混合气体中选择性地使二氧化碳吸收到溶剂中而使其分离，通过减压从溶剂中散发出二氧化碳而回收二氧化碳；以及(3)膜分离法，利用在膜的前后的二氧化碳的分压差，从膜的一侧供给包含二氧化碳的分离对象气体，将分离对象气体中的二氧化碳选择性地输送分离至膜的另一侧等。
[0004]离子液体通常仅由阳离子和阴离子构成，是在室温附近以下也具有熔点的液态的盐。作为离子液体的特征，可以列举出：在宽的温度范围内为液体、蒸汽压非常低(非挥发性)、阻燃性、具有优异的耐热性、化学稳定性、具有宽的电位窗、高的离子传导性、能溶解多种化学物种等。
[0005]因此，离子液体作为电化学设备的电解质、分离纯化、有机反应等各种工艺中的溶剂、致动剂、润滑剂等功能性材料等进行了多方面的研究。
[0006]在二氧化碳的分离回收技术中，也具有离子液体的这些特性，特别是二氧化碳的吸收液所要求的非挥发性、低比热等特性，因此正在研究用作二氧化碳的吸收液。
[0007]例如，提出了在化学吸收法中使用在阳离子中具有氨基的离子液体等化学吸收离子液体作为吸收液(专利文献1、2、3)、在包含胺化合物的非水系的吸收液中使用离子液体作为溶剂(专利文献4、非专利文献1)等。
[0008]此外，提出了在物理吸收法中，作为吸收液例如使用在阳离子中使用了不具有氨基的咪唑鎓系的阳离子的离子液体等物理吸收性优异的离子液体(专利文献5～8)。
[0009]另一方面，膜分离法利用对膜的溶解性和膜中的扩散性的差来进行气体的分离，因此为了改善二氧化碳的分离效率，要求提高二氧化碳的透过性和选择率这两者。然而，已知在作为以往的二氧化碳分离膜而使用的高分子膜中，若提高选择率，则透过性减少，使用了高分子膜的二氧化碳的透过性和选择率的提高存在极限。
[0010]为了超越该极限，使用被称为载体的、与分离对象气体中的特定成分选择性地且
Science and Technology，2015，2，14
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[0034]非专利文献3：Kenta Fuji，et.al.，Chemistry Letters，2015，44，17
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技术实现思路
[0035]专利技术要解决的问题
[0036]为了将未有效利用的二氧化碳有效地用作碳源，需要高效率地分离回收二氧化碳的技术。以往主要进行了分离回收高浓度(高分压)的二氧化碳的技术的开发，但近年来，也需要假定来自多种二氧化碳排出源的分离回收，开发分离回收大气中的二氧化碳那样的低浓度(低分压)的二氧化碳的技术。
[0037]因此，作为有前景的分离回收技术之一，期待可能能够实现上述的高二氧化碳透过选择性的、使用了载体的膜分离法。
[0038]例如，在所述专利文献11中公开了：具有氨基酸离子液体和浸渗该氨基酸离子液体的多孔膜、且该氨基酸液体含有3～50质量％的水分的二氧化碳透过膜即使在二氧化碳的分压低时也维持高的二氧化碳的透过性和二氧化碳/氮气选择性，还记载了混合气体中的二氧化碳分压可以为15kPa。而且，具体而言，图示出了使用具有源自甘氨酸的阴离子的[P
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][Gly]或[emim][Gly]，一边使分压在2kPa～30kPa的范围内变化一边进行测定的结果。
[0039]然而，当前还未发现能高效地分离直至1kPa以下的低分压的二氧化碳的二氧化碳分离膜。
[0040]本专利技术是鉴于这样的现状而完成的，其技术问题在于，提供能用于从高分压至低分压、特别是1kPa以下的二氧化碳的分离的二氧化碳分离膜用离子液体组合物、及将该组合物保持在空隙中的二氧化碳分离膜、以及具备该二氧化碳分离膜的二氧化碳的浓缩装置。
[0041]技术方案
[0042]为了使用含有离子液体的液膜来高效地分离回收大气中的二氧化碳，需要在低的二氧化碳分压条件之下，提高二氧化碳的透过性，并且提高二氧化碳(CO2)相对于氮气(N2)的选择率(以下，记为“CO2选择率”)。
[0043]在膜分离法中，气体透过性用气体的溶解度与气体的扩散速度之积来表示。为了在含有离子液体作为载体的膜液中改善CO2的透过性和CO2选择率，重要的是使二氧化碳相对于作为载体的离子液体的溶解度增加，并且抑制氮气的溶解度，进而谋求与二氧化碳发生了化学反应的载体的扩散速度的提高。
[0044]因此，专利技术人等尝试了所述专利文献3中记载的、使用具有一个以上伯氨基或仲氨基、以及乙二胺或丙二胺骨架的铵作为具有优异的化学吸收性的离子液体的离子液体和该文献中记载的用作稀释剂的离子液体，但判明了无法提高二氧化碳的透过选择性(参照后述的比较例1～8)。
[0045]因此，进一步反复研究的结果发现，通过使用将在阳离子中具有一个以上伯氨基或仲氨基、以及乙二胺或丙二胺骨架的铵的离子液体(I)与阳离子不具有伯氨基或仲氨基、阴离子为含氧酸阴离子的离子液体(II)组合而成的离子液体组合物，能提高二氧化碳分离膜的CO2的透过性和CO2选择率，进而还发现即使是低分压的二氧化碳，也能够选择性地分离
回收。
[0046]本专利技术是基于上述见解而完成的，为了解决上述技术问题，在本专利技术中采用以下的方法。
[0047][1]一种二氧化碳分离膜用离子液体组合物，其特征在于，用于二氧化碳分离膜，
[0048]所述二氧化碳分离膜用离子液体组合物含有离子液体(I)和离子液体(II)，
[0049]所述离子液体(I)的阳离子为具有一个以上伯氨基或仲氨基、以及乙二胺或丙二胺骨架的铵，
[0050]所述离子液体(II)的阳离子不具有伯氨基或仲氨基，阴离子为含氧酸阴离子。
[0051][2]根据[1]所述的二氧化碳分离膜用离子液体组合物，其中，所述铵为选自2
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氨基乙基铵、2
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(N
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羟基乙基氨基)乙基铵、3
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氨基丙基铵、3
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甲基氨基)丙基铵、2
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二氧化碳分离膜用离子液体组合物，所述组合物特征在于，用于二氧化碳分离膜，所述二氧化碳分离膜用离子液体组合物含有离子液体(I)和离子液体(II)，所述离子液体(I)的阳离子为具有一个以上伯氨基或仲氨基、以及乙二胺或丙二胺骨架的铵，所述离子液体(II)的阳离子不具有伯氨基或仲氨基，阴离子为含氧酸阴离子。2.根据权利要求1所述的二氧化碳分离膜用离子液体组合物，其中，所述铵为选自2
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氨基乙基铵、2
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羟基乙基氨基)乙基铵、3
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氨基丙基铵、3
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甲基氨基)丙基铵、2
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(氨基乙基)氨基)乙基铵以及2
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(氨基乙基)氨基乙基)氨基)乙基铵中的一种以上。3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳分离膜用离子液体组合物，其中，所述离子液体(I)的阴离子为双(三氟甲基磺酰基)酰胺。4.根据权利要求1至3中任一项所述的二氧化碳分离膜用离子液体组合物，其中，所述含氧酸阴离子为选自羧酸盐、磷酸盐、以及膦酸盐中的一种以上。5.根据权利要求4所述的二氧化碳分离膜用离子液体组合物，其中，所述含氧酸阴离子为选自醋酸盐、2
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(1
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甲氧基乙氧基)丙酸盐以及甲基膦酸盐中的一种以上。6.根据权利要求4或5所述的二氧化碳分离膜用离子液体组合物，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：牧野贵至，金久保光央，岩谷真男，大和洋，
申请(专利权)人：株式会社大赛璐，
类型：发明
国别省市：
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