(57)【要約】【課題】促進輸送膜と供給ガス流路用部材との擦れに起因する欠陥の発生を抑制し、目的とする性能を有するモジュールを安定して得ることができる酸性ガス分離用モジュールを提供する。【解決手段】原料ガスから酸性ガスを分離する、酸性ガスと反応するキャリアおよびキャリアを担持するための親水性化合物を含有する促進輸送膜と、促進輸送膜の表面に積層される保護層とを備える酸性ガス分離層を有し、保護層は、酸性ガス分離層中の最上層に形成されており、保護層のガス透過係数が、５００Ｂａｒｒｅｒ以上であり、促進輸送膜は、ヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種を有し、かつ、保護層が、前記促進輸送膜中に含まれるカルボキシル基、ヒドロキシル基からなる群から選択される少なくとも１種と反応する官能基を有することにより、この課題を解決する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を０．１ｍｏｌ％以上含有する原料ガスから、酸性ガスを選択的に分離する酸性ガス分離用モジュールであって、
原料ガスから酸性ガスを分離する、酸性ガスと反応するキャリアおよび前記キャリアを担持するための親水性化合物を含有する促進輸送膜と、前記促進輸送膜の表面に積層される保護層とを備える酸性ガス分離層を有し、
前記保護層は、酸性ガス分離層中の最上層に形成されており、
前記保護層のガス透過係数が、５００Ｂａｒｒｅｒ以上であり、
前記促進輸送膜は、ヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種を有し、
かつ、前記保護層が、前記促進輸送膜中に含まれるヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種と反応する官能基を有すること特徴とする酸性ガス分離用モジュール。
【請求項２】
前記保護層が有する前記官能基がエポキシ基、アミノ基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシル基、および、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１つである請求項１に記載の酸性ガス分離用モジュール。
【請求項３】
前記促進輸送膜の吸水率が５％以上である請求項１または２に記載の酸性ガス分離用モジュール。
【請求項４】
前記保護層の膜厚が０．１μｍ以上５μｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸性ガス分離用モジュール。
【請求項５】
前記保護層が、ポリジメチルシロキサン誘導体である請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸性ガス分離用モジュール。
【請求項６】
さらに、管壁に貫通孔が形成された中心筒と、
原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材と、
前記促進輸送膜を透過した酸性ガスが前記中心筒まで流れる流路となる透過ガス流路用部材と、を有し、
前記供給ガス流路用部材は、前記酸性ガス分離層の前記保護層側に積層され、
前記透過ガス流路用部材は、前記酸性ガス分離層の前記保護層とは反対側に積層され、
前記供給ガス流路用部材、前記酸性ガス分離層および前記透過ガス流路用部材を積層した積層体を、１以上、前記中心筒に巻回してなるスパイラル型のモジュールである請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸性ガス分離用モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料ガスから酸性ガスを選択的に分離する、酸性ガス分離用モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、原料ガス（被処理ガス）から、炭酸ガスなどの酸性ガスを選択的に分離する技術の開発が進んでいる。例えば、酸性ガスを選択的に透過する酸性ガス分離膜を用いて、原料ガスから酸性ガスを分離する酸性ガス分離膜が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、管壁に貫通孔が形成された、分離した酸性ガスを収集するための中心筒（中心透過物収集管）に、酸性ガス分離膜を含む積層体を多重に巻き付けてなる酸性ガス分離モジュールが記載されている。
この特許文献１に開示される酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離膜として、いわゆる溶解拡散膜を用いている。この溶解拡散膜は、膜に対する酸性ガスと分離対象物質との溶解性、および、膜中の拡散性の差を利用して、原料ガスから酸性ガスを分離する。
【０００４】
また、特許文献２には、原料ガスから炭酸ガス（二酸化炭素）を分離する酸性ガス分離膜（二酸化炭素分離ゲル膜）として、二酸化炭素透過性の支持体の上に、二酸化炭素キャリアを含む水溶液を、架橋構造を有するビニルアルコール−アクリル酸塩共重合体に吸収させて形成したハイドロゲル膜を形成した酸性ガス分離膜が記載されている。
この酸性ガス分離膜は、いわゆる促進輸送膜を用いる酸性ガス分離膜である。促進輸送膜は、二酸化炭素キャリアのような酸性ガスと反応するキャリアを膜中に有し、このキャリアで酸性ガスを膜の反対側に輸送することで、原料ガスから酸性ガスを分離する。
【０００５】
このような酸性ガス分離モジュールにおいて、特許文献１に示されるような、酸性ガス分離膜を有する積層体を、壁面に貫通孔を有する中心筒に巻回してなる（中心筒に巻き付けた）、いわゆるスパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離膜の面積を非常に大きくできる。そのため、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、効率の良い処理が可能で、非常に有力である。
【０００６】
スパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、一例として、酸性ガス分離膜および中心筒に加え、酸性ガスを分離される原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材、および、酸性ガス分離膜で分離された酸性ガスの流路となる透過ガス流路用部材を有して構成される。
このような部材からなるスパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離膜、供給ガス流路用部材および透過ガス流路用部材を積層した積層体を、１つ、もしくは、複数積層して、中心筒に巻き付けた構成を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２１５８２４号公報
【特許文献２】特公平７−１０２３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献２に示されるような促進輸送膜は、キャリアを十分に機能させるために、膜中に多量の水分を保持させる必要がある。そのため、促進輸送膜には、非常に吸水性および保水性が高いポリマーが用いられる。加えて、原料ガス中に水分を含ませて促進輸送膜に水分を供給する。また、促進輸送膜は、金属炭酸塩などのキャリアの含有量が多い程、吸水量が増えて、酸性ガスの分離性能が向上する。すなわち、促進輸送膜は、非常に柔らかい（粘性が低い）、ゲル膜である場合が多い。
加えて、促進輸送膜を利用する酸性ガス分離膜では、酸性ガスの分離時には、温度１００〜１３０℃程度の原料ガスを、１ＭＰａ以上の圧力で供給される。そのため、促進輸送膜を利用する酸性ガス分離膜では、促進輸送膜とこの促進輸送膜と接触している部材との間で擦れて促進輸送膜に欠陥が発生してしまう。例えば、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールとした場合には、促進輸送膜と供給ガス流路用部材との間で擦れてしまい、促進輸送膜に欠陥が発生してしまう。
【０００９】
そのため、促進輸送膜の表面に保護層を形成して、促進輸送膜と供給ガス流路用部材とが直接、摺接しないようにして、促進輸送膜の擦れに起因する欠陥の発生を抑制することが考えられる。
しかしながら、本願発明者の検討によれば、酸性ガスの分離時には、促進輸送膜に水分が供給され促進輸送膜が膨潤するため、促進輸送膜は流動性を有することになる。促進輸送膜は流動性を有するため、単に、促進輸送膜の表面に保護層を設けただけでは、保護層と促進輸送膜との密着性を十分に確保できず、また、促進輸送膜の流動に伴って、保護層が割れたり流動したりするため、促進輸送膜を十分に保護することができず、促進輸送膜の欠陥発生を抑制することができないという問題があることを見出した。
【００１０】
そこで本発明は、促進輸送膜と他の部材との擦れに起因する欠陥の発生を抑制し、目的とする性能を有するモジュールを安定して得ることができる酸性ガス分離用モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を達成すべく鋭意研究した結果、原料ガスから酸性ガスを分離する、酸性ガスと反応するキャリアおよびキャリアを担持するための親水性化合物を含有する促進輸送膜と、促進輸送膜の表面に積層される保護層とを備える酸性ガス分離層を有し、保護層は、酸性ガス分離層中の最上層に形成されており、保護層のガス透過係数が、５００Ｂａｒｒｅｒ以上であり、促進輸送膜は、ヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種を有し、かつ、保護層が、前記促進輸送膜中に含まれるヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種と反応する官能基を有することにより、保護層と促進輸送膜との密着性を向上して促進輸送膜と供給ガス流路用部材との擦れに起因する欠陥の発生を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の構成の酸性ガス分離用モジュールを提供する。
【００１２】
（１）  水分を０．１ｍｏｌ％以上含有する原料ガスから、酸性ガスを選択的に分離する酸性ガス分離用モジュールであって、原料ガスから酸性ガスを分離する、酸性ガスと反応するキャリアおよびキャリアを担持するための親水性化合物を含有する促進輸送膜と、促進輸送膜の表面に積層される保護層とを備える酸性ガス分離層を有し、保護層は、酸性ガス分離層中の最上層に形成されており、保護層のガス透過係数が、５００Ｂａｒｒｅｒ以上であり、促進輸送膜は、ヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種を有し、かつ、保護層が、前記促進輸送膜中に含まれるヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種と反応する官能基を有する酸性ガス分離用モジュール。
（２）  保護層が有する官能基がエポキシ基、アミノ基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシル基、および、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１つである（１）に記載の酸性ガス分離用モジュール。
（３）  促進輸送膜の吸水率が５％以上である（１）または（２）に記載の酸性ガス分離用モジュール。
（４）  保護層の膜厚が０．１μｍ以上５μｍ以下である（１）〜（３）のいずれかに記載の酸性ガス分離用モジュール。
（５）  保護層が、ポリジメチルシロキサン誘導体である（１）〜（４）のいずれかに記載の酸性ガス分離用モジュール。
（６）  さらに、管壁に貫通孔が形成された中心筒と、原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材と、促進輸送膜を透過した酸性ガスが中心筒まで流れる流路となる透過ガス流路用部材と、を有し、供給ガス流路用部材は、酸性ガス分離層の保護層側に積層され、透過ガス流路用部材は、酸性ガス分離層の保護層とは反対側に積層され、供給ガス流路用部材、酸性ガス分離層および透過ガス流路用部材を積層した積層体を、１以上、中心筒に巻回してなるスパイラル型のモジュールである（１）〜（５）のいずれかに記載の酸性ガス分離用モジュール。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、促進輸送膜と他の部材との擦れに起因する欠陥の発生を抑制し、目的とする性能を有するモジュールを安定して得ることができる酸性ガス分離用モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の酸性ガス分離用モジュールの一例を一部切り欠いて示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す酸性ガス分離用モジュールの積層体の概略断面図である。
【図３】酸性ガス分離層の概略断面図である。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、図１に示す酸性ガス分離用モジュールの作製方法を説明するための概念図である。
【図５】図１に示す酸性ガス分離用モジュールの作製方法を説明するための概念図である。
【図６】（Ａ）および（Ｂ）は、図１に示す酸性ガス分離用モジュールの作製方法を説明するための概念図である。
【図７】図１に示す酸性ガス分離用モジュールの作製方法を説明するための概念図である。
【図８】図１に示す酸性ガス分離用モジュールの作製方法を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の酸性ガス分離用モジュールについて、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１６】
図１に本発明の酸性ガス分離用モジュールの一例の一部切欠き概略斜視図を示す。
図１に示すように、酸性ガス分離用モジュール１０は、基本的に、中心筒１２と、酸性ガス分離膜（促進輸送膜２１）を有する積層体１４と、テレスコープ防止板１６とを有して構成される。なお、以下の説明では、酸性ガス分離用モジュールを、単に、分離モジュールとも言う。
分離モジュール１０は、水分を１％ｍｏｌ以上含有する原料ガスＧから酸性ガスＧｃを分離するものである。例えば、一酸化炭素、炭酸ガス（ＣＯ2）、水（水蒸気）および水素を含有する原料ガスＧから、酸性ガスＧｃとして炭酸ガスを分離するものである。
【００１７】
本発明の分離モジュール１０は、いわゆるスパイラル型の分離モジュールである。すなわち、分離モジュール１０は、シート状の積層体１４を、１層、もしくは、複数積層して、中心筒１２に巻回して、積層体１４の巻回物の両端面に、中心筒１２を挿通してテレスコープ防止板１６を設けてなる構成を有する。また、巻回した積層体１４の最外周面は、ガス非透過性の被覆層１８で覆われている。
【００１８】
なお、以下の説明では、中心筒１２に巻回された、複数の積層体１４を積層した物の巻回物（すなわち、積層されて巻回された積層体１４による略円筒状物）を、便宜的に、スパイラル積層体１４ａとも言う。
【００１９】
このような分離モジュール１０において、酸性ガスを分離される原料ガスＧは、例えば図１中奥手側のテレスコープ防止板１６（その開口部１６ｄ）を通って、スパイラル積層体１４ａの端面に供給され、端面から積層体１４に流入して、積層体１４内を流れつつ、酸性ガスＧｃを分離される。
また、積層体１４によって原料ガスＧから分離された酸性ガスＧｃは、中心筒１２から排出される。他方、酸性ガスを分離された原料ガスＧ（以下、便宜的に残余ガスＧｒとする）は、スパイラル積層体１４ａ（積層体１４）の供給側とは逆側の端面から排出され、テレスコープ防止板１６（同前）を通って分離モジュール１０の外部に排出される。
【００２０】
中心筒（透過ガス集合管）１２は、原料ガスＧ供給側の端面が閉塞する円筒状の管で、周面（管壁）には複数の貫通孔１２ａが形成される。
原料ガスＧから分離された酸性ガスＧｃは、後述する透過ガス流路用部材２６を通って、貫通孔１２ａから中心筒１２内に至り、中心筒１２の開放端１２ｂから排出される。
【００２１】
中心筒１２において、後述する接着剤層３０で封止される領域における開口率（中心筒１２の外周面に占める貫通孔１２ａの面積率）は、１．５〜８０％が好ましく、３〜７５％がより好ましく、５〜７０％がさらに好ましい。中でも、実用的な観点から、中心筒１２の開口率は、５〜２５％が、特に好ましい。
中心筒１２の開口率を上記範囲とすることにより、効率的に酸性ガスＧｃを収集することができ、また、中心筒１２の強度を高め、加工適性を十分に確保できる。
【００２２】
また、貫通孔１２ａは、直径０．５〜２０ｍｍの円形の孔であるのが好ましい。さらに、貫通孔１２ａは、中心筒１２の周壁に、均一に形成されるのが好ましい。
【００２３】
なお、中心筒１２には、必要に応じて、分離した酸性ガスＧｃを開放端１２ｂ側に流すためのガス（スイープガス）を供給する供給口（供給部）を設けてもよい。
【００２４】
積層体１４は、酸性ガス分離層２０と、供給ガス流路用部材２４と、透過ガス流路用部材２６とを積層してなるものである。
なお、図１において、符号３０は、酸性ガス分離層２０と透過ガス流路用部材２６とを接着し、かつ、積層体１４同士を接着すると共に、透過ガス流路用部材２６における酸性ガスＧｃの流路を、中心筒１２側が開口するエンベロープ状にする接着剤層３０である。
【００２５】
前述のように、図示例の分離モジュール１０は、この積層体１４を、複数、積層して、中心筒１２に巻回して（巻き付けて）、略円筒状のスパイラル積層体１４ａを形成してなる構成を有する。
以下、便宜的に、この積層体１４の巻回に対応する方向を周方向（矢印ｙ方向）、周方向と直交する方向を幅方向（矢印ｘ方向）とする。なお、積層体１４は、一般的に、矩形のシート状物であるが、周方向は、通常、積層体１４（酸性ガス分離層２０、供給ガス流路用部材２４および透過ガス流路用部材２６）の長手方向になる。
【００２６】
分離モジュール１０において、積層体１４は１層でもよい。しかしながら、図示例のように、複数の積層体１４を積層することにより、酸性ガス分離層２０の膜面積を大きくして、１つのモジュールで分離する酸性ガスＧｃの量を向上できる。なお、酸性ガス分離層２０の膜面積の向上は、積層体１４の幅方向の長さを長くすることでも図れる。
積層体１４の積層数は、分離モジュール１０に要求される処理速度や処理量、分離モジュール１０の大きさ等に応じて、適宜、設定すればよい。ここで、積層する積層体１４の数は、５０以下が好ましく、４５以下がより好ましく、４０以下が特に好ましい。積層体１４の積層数を、この数とすることで、中心筒１２への積層体１４の巻回が容易になり、加工性を向上できる。
【００２７】
図２に、積層体１４の部分断面図を示す。前述のように、矢印ｘは幅方向、矢印ｙは周方向である。
図示例において、積層体１４は、二つ折りにした酸性ガス分離層２０の間に供給ガス流路用部材２４を挟み込んで挟持体３６とし（図５参照）、この挟持体３６に、透過ガス流路用部材２６を積層してなる構成を有する。この構成については、後に詳述する。
【００２８】
前述のように、分離モジュール１０において、原料ガスＧは、テレスコープ防止板１６（その開口部１６ｄ）を通って、スパイラル積層体１４ａの一方の端面から供給される。すなわち、原料ガスＧは、各積層体１４の幅方向（矢印ｘ方向）の端部（端面）に供給される。
図２に概念的に示すように、積層体１４の幅方向の端面に供給された原料ガスＧは、供給ガス流路用部材２４を幅方向に流れる。この流れの中で、酸性ガス分離層２０（促進輸送膜２１）に接触した酸性ガスＧｃは、原料ガスＧから分離されて、酸性ガス分離層２０を積層体１４の積層方向に通過して（促進輸送膜２１のキャリアによって積層方向に輸送されて）、透過ガス流路用部材２６に流入する。
【００２９】
透過ガス流路用部材２６に流入した酸性ガスＧｃは、透過ガス流路用部材２６を周方向（矢印ｙ方向）に流れて、中心筒１２に至り、中心筒１２の貫通孔１２ａから中心筒１２内に流入する。
この酸性ガスＧｃの流れは、接着剤層３０によって規制される。すなわち、分離モジュール１０においては、透過ガス流路用部材２６を挟む２つの酸性ガス分離層２０（促進輸送膜２１）と、透過ガス流路用部材２６および酸性ガス分離層２０（多孔質支持体２２）に浸透した接着剤層３０とによって、面方向における接着剤層３０の内側に、透過ガス流路用部材２６を内包する、中心筒１２側が開放するエンベロープ状の流路（空間）が形成される（図５および図６参照）。分離モジュール１０は、これにより、酸性ガス分離層２０を透過した酸性ガスＧｃが外部に流出するのを防止している。
この接着剤層３０に関しては、後に詳述する。
【００３０】
中心筒１２内に流入した酸性ガスＧｃは、中心筒１２を幅方向に流れて、開放端１２ｂから排出される。
また、酸性ガスＧｃを除去された残余のガスＧｒは、供給ガス流路用部材２４を幅方向に流れて、スパイラル積層体１４ａの逆側の端面から排出され、テレスコープ防止板１６（その開口部１６ｄ）を通って、分離モジュール１０の外部に排出される。
【００３１】
供給ガス流路用部材２４は、その幅方向の端部から、原料ガスＧを供給され、部材内を流れる原料ガスＧと、酸性ガス分離層２０とを接触させる。
ここで、本発明の分離モジュール１０においては、供給ガス流路用部材２４は、酸性ガス分離層２０の促進輸送膜２１の表面に形成される保護層２８に対面して配置される。すなわち、供給ガス流路用部材２４は、保護層２８に接触して設けられる。この保護層２８に関しては後に詳述する。
【００３２】
供給ガス流路用部材２４は、前述のように二つ折りされた酸性ガス分離層２０のスペーサとして機能して、原料ガスＧの流路を構成する。また、供給ガス流路用部材２４は、原料ガスＧを乱流にするのが好ましい。この点を考慮すると、供給ガス流路用部材２４は、網目構造（ネット状／メッシュ状）を有する部材が好ましい。中でも、後述する樹脂材料の１以上を含有する糸で形成された網目構造が好ましい。
【００３３】
このような供給ガス流路用部材２４の形成材料としては、十分な耐熱性および耐湿性を有するものであれば、各種の材料が利用可能である。
一例として、紙、上質紙、コート紙、キャストコート紙、合成紙などの紙材料、セルロース、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、アラミド、ポリカーボネートなどの樹脂材料、金属、ガラス、セラミックスなどの無機材料等が、好適に例示される。
中でも、樹脂材料もしくは樹脂材料を含有する材料）は好適に例示される。樹脂材料としては、具体的には、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリフッ化ビニリデン等が、好適に例示される。このような樹脂材料は、複数を併用してもよい。
【００３４】
供給ガス流路用部材２４の厚さは、原料ガスＧの供給量や要求される処理能力等に応じて、適宜、決定すれば良い。
具体的には、１００〜１０００μｍが好ましく、１５０〜９５０μｍがより好ましく、２００〜９００μｍが特に好ましい。
【００３５】
また、供給ガス流路用部材２４が、樹脂製の糸等で形成される網目構造を有する織物や不織布の場合には、その繊維径は、１００〜９００μｍであるのが好ましい。また、繊維密度は、２〜３０ｍｇ／ｃｍ2であるのが好ましい。
後に詳述するが、分離モジュールにおいて、性能低下の一因として、ゲル膜である促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷が例示される。
これに対して、本発明の分離モジュール１０は、促進輸送膜２１の表面に保護層２８を有することで、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷を防止する。
【００３６】
しかしながら、供給ガス流路用部材２４を構成する糸（繊維）の繊維径が１００μｍ未満の場合には、供給ガス流路用部材２４の空隙率が低くなり、また、圧力損失が大きくなることから、処理効率が低下するおそれがある。従って、繊維径は１００μｍ以上とするのが好ましい。
また、繊維径が９００μｍ超の場合には、膜表面への繊維の押し込み量が大きくなるため、表面に保護層２８を形成しても、両者の摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷を防止できないおそれがある。従って、繊維径は、９００μｍ以下とするのが好ましい。
【００３７】
同様に、供給ガス流路用部材２４を構成する糸（繊維）の繊維密度が２ｍｇ／ｃｍ2未満の場合には、供給ガス流路用部材２４（保護層２８）と促進輸送膜２１との接触面積が十分大きくならず、膜表面への繊維の押し込み量が大きくなるため両者の摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷を防止できないおそれがある。従って、繊維径は、２ｍｇ／ｃｍ2以上とするのが好ましい。
また、繊維密度が３０ｍｇ／ｃｍ2超の場合には、供給ガス流路用部材２４の空隙率が低くなり、流れる原料ガスＧに対しての抵抗が大きくなり、処理効率が低下するおそれがある。従って、繊維密度は、３０ｍｇ／ｃｍ2以下とするのが好ましい。
【００３８】
また、供給ガス流路用部材２４の引張弾性係数は、１〜５００ＭＰａとするのが好ましい。
引張弾性係数が５００ＭＰａ超の場合には、すなわち、供給ガス流路用部材２４が硬いと、積層体１４として中心筒１２に巻かれた際に、膜表面への繊維の押し込み量が大きくなり、促進輸送膜２１を傷つけるおそれがある。従って、引張弾性係数は、５００ＭＰａ以下とするのが好ましい。
また、引張弾性係数が１ＭＰａ未満の場合には、供給ガス流路用部材２４が柔らかいため、酸性ガス分離層２０間でスペーサとして機能しないおそれがある、すなわち、原料ガスの流路を確保できないおそれがある。従って、引張弾性係数は、１ＭＰａ以上とするのが好ましい。
このように、供給ガス流路用部材２４の繊維径、繊維密度、引張弾性係数を制御することで、製造安定性と処理性能を向上することができる。
【００３９】
なお、供給ガス流路用部材２４の引張弾性係数は、網目構造等の構造体としての引張応力とひずみ量との関係から求められるものである。
【００４０】
本発明の分離モジュール１０は、促進輸送型である。そのため、酸性ガス分離層２０は、促進輸送膜２１を有する。
図３に酸性ガス分離層２０の概略断面図を示す。
図３に示すように、酸性ガス分離層２０は、促進輸送膜２１と、促進輸送膜２１を支持する、多孔質膜２２ａおよび補助支持膜２２ｂからなる多孔質支持体２２と、促進輸送膜２１の表面に積層される保護層２８とを有する。
【００４１】
促進輸送膜２１は、少なくとも、供給ガス流路用部材２４を流れる原料ガスＧに含有される酸性ガスＧｃと反応するキャリア、および、このキャリアを担持する親水性化合物を含有する。このような促進輸送膜２１は、原料ガスＧから酸性ガスＧｃを選択的に透過させる機能（酸性ガスＧｃを選択的に輸送する機能）を有している。
促進輸送型の分離モジュールは、高温かつ高湿での使用が必要条件である。従って、促進輸送膜２１は、高温下（例えば、１００〜２００℃）でも、酸性ガスＧｃを選択的に透過させる機能を有する。また、原料ガスＧが１％ｍｏｌ以上の水分（水蒸気）を含んでいるので、水蒸気を親水性化合物が吸湿して促進輸送膜２１が水分を保持することで、さらにキャリアが酸性ガスＧｃを輸送し易くなるので、溶解拡散膜を用いる場合に比べて分離効率が高まる。
【００４２】
促進輸送膜２１の膜面積は、分離モジュール１０の大きさ、分離モジュール１０に要求される処理能力等に応じて、適宜、設定すればよい。具体的には、０．０１〜１０００ｍ2が好ましく、０．０２〜７５０ｍ2がより好ましく、０．０２５ｍ〜５００ｍ2がさらに好ましい。中でも、促進輸送膜２１の膜面積は、実用的な観点から、１〜１００ｍ2が、特に好ましい。
促進輸送膜２１の膜面積を上記範囲とすることにより、膜面積に対して効率よく酸性ガスＧｃを分離でき、また、加工性も良好になる。
【００４３】
促進輸送膜２１の周方向の長さ（二つ折りする前の全長）も、分離モジュール１０の大きさや分離モジュール１０に要求される処理能力等に応じて、適宜、設定すればよい。具体的には、１００〜１００００ｍｍが好ましく、１５０〜９０００ｍｍがより好ましく、２００〜８０００ｍｍがさらにより好ましい。中でも、促進輸送膜２１の長さは、実用的な観点から、８００〜４０００ｍｍが、特に好ましい。
促進輸送膜２１の周方向の長さを、上記範囲とすることにより、膜面積に対して効率よく酸性ガスＧｃを分離することができ、さらに、積層体１４を巻回する際の巻きずれの発生が抑制され、加工性が容易となる。
なお、促進輸送膜の幅も、分離モジュール１０の幅方向のサイズに応じて、適宜、設定すれば良い。
【００４４】
促進輸送膜２１の厚さも、分離モジュール１０の大きさや分離モジュール１０に要求される処理能力等に応じて、適宜、設定すればよい。
【００４５】
ここで、後に詳述するが、分離モジュールにおいて、性能低下の一因として、吸水して膨潤した促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷が例示される。
促進輸送膜２１の損傷に起因する性能低下は、促進輸送膜２１を厚くすることで、抑制できる。しかしながら、促進輸送膜２１が厚くなると、透過性能が低下するため、その分だけ、酸性ガスＧｃの分離性能が低下する。
これに対して、本発明の分離モジュールは、促進輸送膜２１の表面に保護層２８を有するので、吸水により膨潤した促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷を防止できる。すなわち、透過性能を向上するために、促進輸送膜２１を薄くしても、促進輸送膜２１の損傷に起因する性能低下を防止できる。
【００４６】
以上の点を考慮すると、促進輸送膜２１の厚さは、５〜１５０μｍが好ましく、１０〜１２０μｍがより好ましい。
促進輸送膜２１の厚さを、上記範囲にすることにより、高いガス透過性と分離選択性とを実現できる。
【００４７】
また、促進輸送膜２１の吸水率は、５％以上であるのが好ましい。促進輸送膜２１の吸水率を５％以上とすることにより、水蒸気を親水性化合物が吸水して促進輸送膜２１が水分を保持することで、キャリアが酸性ガスＧｃを輸送しやすくなり分離効率が高まる。
ここで、親水性化合物が水分をより多く保持すると、促進輸送膜はより柔らかくなるため、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷が起きやすくなる。
これに対して、本発明の分離モジュールは、促進輸送膜２１の表面に保護層２８を有するので、吸水量が増え促進輸送膜がより柔らかくなった場合でも、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷を好適に防止できる。
なお、本発明において、吸水率は、以下の方法により測定した。
温度８０℃、湿度４％以下の環境下で１６時間真空加熱して乾燥させた試料を、温度８５℃、湿度８５％の環境下に６時間放置し、吸水前後の試料の質量を測定して、質量の変化量を算出し吸水率とした。
【００４８】
また、本発明において、促進輸送膜２１は、ヒドロキシル基（−ＯＨ基）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ基）からなる群から選択される少なくとも１つを有する。すなわち、促進輸送膜２１は、ヒドロキシル基、あるいは、カルボキシル基を有する親水性化合物を含有する。
本発明の分離モジュールは、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷を防止するために、促進輸送膜２１の表面に保護層２８を設ける。ここで、本発明においては、促進輸送膜２１が、ヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種を有し、保護層２８が、ヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種と反応する官能基を有する。そのため、促進輸送膜２１と保護層２８との密着性を向上することができ、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷を防止できる。
この点に関しては後に詳述する。
【００４９】
促進輸送膜２１中に含まれる親水性化合物はバインダとして機能するものであり、促進輸送膜２１において、水分を保持して、キャリアによる二酸化炭素等のガスの分離機能を発揮させる。また、親水性化合物は、耐熱性の観点から、架橋構造を有するのが好ましい。
また、前述のとおり、親水性化合物は、ヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種を有する。
このような親水性化合物としては、親水性ポリマーが例示される。
【００５０】
親水性化合物の重量平均分子量は、安定な膜を形成し得る範囲で、適宜、選択すればよい。具体的には、２０，０００〜２，０００，０００が好ましく、２５，０００〜２，０００，０００がより好ましく、３０，０００〜２，０００，０００が特に好ましい。
親水性化合物の重量平均分子量を２０，０００以上とすることで、安定して十分な膜強度を有する促進輸送膜２１を得ることができる。
特に、親水性化合物が架橋可能基として−ＯＨを有する場合には、親水性化合物は、重量平均分子量が３０，０００以上であるのが好ましい。この際には、重量平均分子量は更に好ましくは４０，０００以上であり、より好ましくは、５０，０００以上である。また、親水性化合物が架橋可能基として−ＯＨを有する場合には、製造適性の観点から、重量平均分子量は、６，０００，０００以下であることが好ましい。
なお、親水性化合物の重量平均分子量は、例えば、親水性化合物としてＰＶＡを用いる場合には、ＪＩＳ Ｋ ６７２６に準じて測定した値を用いればよい。また、市販品を用いる場合には、カタログ、仕様書などで公称される分子量を用いればよい。
【００５１】
親水性化合物が有するヒドロキシル基（−ＯＨ基）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ基）は、親水性化合物を形成する架橋可能基であり、耐加水分解性の架橋構造を形成しうるものである。
【００５２】
親水性化合物としては、具体的には、ヒドロキシル基を有するものとしては、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、水溶性セルロース、デンプン、ポリヒドロキシメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレートなどが例示される。また、カルボキシル基を有するものとしては、ポリアクリル酸、アルギン酸、カルボキシメチルセルロースなどが例示される。
最も好ましくはポリビニルアルコールである。また、親水性化合物としては、これらの共重合体も例示される。
【００５３】
また、ヒドロキシル基とカルボキシル基とを有する親水性化合物としては、ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体が例示される。ポリビニルアルコール−ポリアクリル塩共重合体は、吸水能が高い上に、高吸水時においてもハイドロゲルの強度が大きいため好ましい。
ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体におけるポリアクリル酸の含有率は、例えば１〜９５モル％、好ましくは２〜７０モル％、より好ましくは３〜６０モル％、特に好ましくは５〜５０モル％である。
なお、ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体において、ポリアクリル酸は、塩であってもよい。この際におけるポリアクリル酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩の他、アンモニウム塩や有機アンモニウム塩等が例示される。
【００５４】
ポリビニルアルコールは市販品としても入手可能である。具体的には、ＰＶＡ１１７（クラレ社製）、ポバール（クラレ製）、ポリビニルアルコール（アルドリッチ社製）、Ｊ−ポバール（日本酢ビ・ポバール社製）等が例示される。  ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸塩共重合体（ナトリウム塩）も、市販品として入手可能である。例えば、クラストマーＡＰ２０（クラレ社製）が例示される。
【００５５】
なお、本発明の分離モジュール１０の促進輸送膜２１において、親水性化合物は、２種以上を混合して使用してもよい。
また、ヒドロキシル基、カルボキシル基以外の架橋可能基を有する親水性化合物を含有していてもよい。ヒドロキシル基、カルボキシル基以外の架橋可能基としては、耐加水分解性の架橋構造を形成し得るものが、好ましく選択される。
例えば、アミノ基（−ＮＨ2）類、および、エポキシ基等が例示される。
具体的には、ポリアリルアミン、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリオルニチン、ポリリジン、キチン、などが例示される。
【００５６】
促進輸送膜２１における親水性化合物の含有量は、促進輸送膜２１を形成するためのバインダとして機能し、かつ、水分を十分に保持できる量を、親水性組成物やキャリアの種類等に応じて、適宜、設定すればよい。
具体的には、０．５〜５０質量％が好ましく、０．７５〜３０質量％がより好ましく、１〜１５質量％が特に好ましい。親水性化合物の含有量を、この範囲とすることにより、上述のバインダとしての機能および水分保持機能を、安定して、好適に発現できる。
【００５７】
親水性化合物における架橋構造は、熱架橋、紫外線架橋、電子線架橋、放射線架橋、光架橋等、従来公知の手法により形成できる。
好ましくは光架橋もしくは熱架橋であり、最も好ましくは熱架橋である。
【００５８】
また、促進輸送膜２１の形成には、親水性化合物と共に、架橋剤を用いるのが好ましい。すなわち、塗布法によって促進輸送膜２１を形成する際には、架橋剤を含む塗布組成物を用いるのが好ましい。
架橋剤としては、親水性化合物と反応し、熱架橋や光架橋等の架橋をし得る官能基を２以上有する架橋剤を含むものが選択される。また、形成された架橋構造は、耐加水分解性の架橋構造となるのが好ましい。
このような観点から、促進輸送膜２１の形成に利用される架橋剤としては、エポキシ架橋剤、多価グリシジルエーテル、多価アルコール、多価イソシアネート、多価アジリジン、ハロエポキシ化合物、多価アルデヒド、多価アミン、有機金属系架橋剤などが好適に例示される。より好ましくは多価アルデヒド、有機金属系架橋剤およびエポキシ架橋剤であり、中でも、アルデヒド基を２以上有するグルタルアルデヒドやホルムアルデヒドなどの多価アルデヒドが好ましい。
【００５９】
エポキシ架橋剤としては、エポキシ基を２以上有する化合物であり、４以上有する化合物も好ましい。エポキシ架橋剤は市販品としても入手可能であり、例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル（共栄社化学株式会社製、エポライト１００ＭＦ等）、ナガセケムテックス社製ＥＸ−４１１、ＥＸ−３１３、ＥＸ−６１４Ｂ、ＥＸ−８１０、ＥＸ−８１１、ＥＸ−８２１、ＥＸ−８３０、日油株式会社製エピオールＥ４００などが例示される。
また、エポキシ架橋剤に類似する化合物として、環状エーテルを有するオキセタン化合物も、また、好ましく使用される。オキセタン化合物としては、官能基を２以上有する多価グリシジルエーテルが好ましく、市販品としては、例えばナガセケムテックス社製ＥＸ−４１１、ＥＸ−３１３、ＥＸ−６１４Ｂ、ＥＸ−８１０、ＥＸ−８１１、ＥＸ−８２１、ＥＸ−８３０、などが例示される。
【００６０】
多価グリシジルエーテルとしては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等が例示される。
【００６１】
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリオキシプロピル、オキシエチエンオキシプロピレンブロック共重合体、ペンタエリスリトール、ソビトール等が例示される。
【００６２】
多価イソシアネートとしては、例えば、２，４−トルイレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等が例示される。
多価アジリジンとしては、例えば、２，２−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス［３−（１−アシリジニル）プロピオネート］、１，６−ヘキサメチレンジエチレンウレア、ジフェニルメタン−ビス−４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジエチレンウレア等が例示される。
【００６３】
ハロエポキシ化合物としては、例えば、エピクロルヒドリン、α−メチルクロルヒドリン等が例示される。
多価アルデヒドとしては、例えば、グルタルアルデヒド、グリオキサール等が例示される。
多価アミンとしては、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン等が例示される。
さらに、有機金属系架橋剤としては、例えば、有機チタン架橋剤、有機ジルコニア架橋剤等が例示される。
【００６４】
例えば、親水性化合物として、重量平均分子量が１３０，０００以上のポリビニルアルコールを用いる場合には、この親水性化合物と反応性が良好で、加水分解耐性も優れている架橋構造が形成可能である点から，エポキシ架橋剤やグルタルアルデヒドが好ましく利用される。
また、親水性化合物として、ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体を用いる場合は、エポキシ架橋剤やグルタルアルデヒドが好ましく利用される。
【００６５】
架橋剤の量は、促進輸送膜２１の形成に使用する親水性化合物や架橋剤の種類に応じて、適宜、設定すればよい。
具体的には、親水性化合物が有する架橋可能基量１００質量部に対して０．００１〜８０質量部が好ましく、０．０１〜６０質量部がより好ましく、０．１〜５０質量部が特に好ましい。架橋剤の含有量を上記範囲とすることにより、架橋構造の形成性が良好であり、かつ、形状維持性に優れる促進輸送膜を得ることができる。
また、親水性化合物が有する架橋可能基に着目すれば、架橋構造は、親水性化合物が有する架橋可能基１００ｍｏｌに対し、架橋剤０．００１〜８０ｍｏｌを反応させて形成されたものであるのが好ましい。
【００６６】
前述のように、分離モジュール１０の酸性ガス分離層２０において、促進輸送膜２１は、このような親水性化合物に加え、キャリアを含有する。
キャリアは、酸性ガス（例えば、炭酸ガス）と親和性を有し、かつ、塩基性を示す各種の水溶性の化合物である。具体的には、アルカリ金属化合物、窒素含有化合物および硫黄酸化物等が例示される。
なお、キャリアは、間接的に酸性ガスと反応するものでも、キャリア自体が、直接、酸性ガスと反応するものでもよい。
前者は、供給ガス中に含まれる他のガスと反応し、塩基性を示し、その塩基性化合物と酸性ガスが反応するものなどが例示される。より具体的には、スチーム（水分）と反応してＯＨ-を放出し、そのＯＨ-がＣＯ2と反応することで、促進輸送膜２１中に選択的にＣＯ2を取り込むことができる化合物であり、例えば、アルカリ金属化合物である。
後者は、キャリア自体が塩基性であるようなもので、例えば、窒素含有化合物や硫黄酸化物である。
【００６７】
アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、および、アルカリ金属水酸化物等が例示される。ここで、アルカリ金属としては、セシウム、ルビジウム、カリウム、リチウム、および、ナトリウムから選ばれたアルカリ金属元素が好ましく用いられる。なお、本発明において、アルカリ金属化合物とは、アルカリ金属そのもののほか、その塩およびそのイオンも含む。
【００６８】
アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、および、炭酸セシウム等が例示される。
アルカリ金属重炭酸塩としては、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ルビジウム、および、炭酸水素セシウム等が例示される。
さらに、アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、および、水酸化セシウム等が例示される。
これらの中でも、アルカリ金属炭酸塩が好ましく、また、酸性ガスとの親和性が良いという観点から、水に対する溶解度の高いカリウム、ルビジウム、および、セシウムを含む化合物が好ましい。
【００６９】
また、キャリアとしてアルカリ金属化合物を用いる際には、２種以上のキャリアを併用してもよい。
促進輸送膜２１中に２種以上のキャリアが存在することにより、膜中で異なるキャリアを距離的に離間させることができる。これにより、複数のキャリアの潮解性の違いによって、促進輸送膜２１の吸湿性に起因して、製造時等に促進輸送膜２１同士や、促進輸送膜２１と他の部材とが貼着すること（ブロッキング）を、好適に抑制できる。
また、ブロッキングの抑制効果を、より好適に得られる等の点で、２種以上のアルカリ金属化合物をキャリアとして用いる場合には、潮解性を有する第１化合物と、第１化合物よりも潮解性が低く比重が小さい第２化合物を含むのが好ましい。一例として、第１化合物としては炭酸セシウムが、第２化合物としては炭酸カリウムが、例示される。
【００７０】
窒素含有化合物としては、グリシン、アラニン、セリン、プロリン、ヒスチジン、タウリン、ジアミノプロピオン酸などのアミノ酸類、ピリジン、ヒスチジン、ピペラジン、イミダゾール、トリアジンなどのヘテロ化合物類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノールアミンなどのアルカノールアミン類、クリプタンド［２．１］、クリプタンド［２．２］などの環状ポリエーテルアミン類、クリプタンド［２．２．１］、クリプタンド［２．２．２］などの双環式ポリエーテルアミン類，ポルフィリン、フタロシアニン、エチレンジアミン四酢酸等が例示される。
さらに、硫黄化合物としては、シスチン、システインなどのアミノ酸類、ポリチオフェン、ドデシルチオール等が例示される。
【００７１】
促進輸送膜２１におけるキャリアの含有量は、キャリアや親水性化合物の種類等に応じて、適宜、設定すればよい。具体的には、０．３〜３０質量％が好ましく、０．５〜２５質量％がより好ましく、１〜２０質量％が特に好ましい。
促進輸送膜２１におけるキャリアの含有量を、上記範囲とすることにより、促進輸送膜２１を形成するための組成物（塗料）において、塗布前の塩析を好適に防ぐことができ、さらに、促進輸送膜２１が、酸性ガスの分離機能を確実に発揮できる。
【００７２】
促進輸送膜２１（促進輸送膜２１を形成するための組成物）は、このような親水性化合物、架橋剤およびキャリアに加え、必要に応じて、各種の成分を含有してもよい。
【００７３】
このような成分としては、ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）等の酸化防止剤、炭素数３〜２０のアルキル基または炭素数３〜２０のフッ化アルキル基と親水性基とを有する化合物やシロキサン構造を有する化合物等の特定化合物、オクタン酸ナトリウムや１−ヘキサスルホン酸ナトリウム等の界面活性剤、ポリオレフィン粒子やポリメタクリル酸メチル粒子等のポリマー粒子等が例示される。
その他、必要に応じて、触媒、保湿（吸湿）剤、補助溶剤、膜強度調整剤、欠陥検出剤等を用いてもよい。
【００７４】
多孔質支持体２２は、酸性ガス透過性を有し、かつ、促進輸送膜２１を形成するための塗布組成物の塗布が可能（塗膜の支持が可能）であり、さらに、形成された促進輸送膜２１を支持するものである。
多孔質支持体２２の形成材料は、上記機能を発現できる物であれば、公知の各種の物が利用可能である。
【００７５】
ここで、本発明の分離モジュール１０において、酸性ガス分離層２０を構成する多孔質支持体２２は、単層であってもよいが、図３に示すように、多孔質膜２２ａと補助支持膜２２ｂとからなる２層構成であるのが好ましい。このような２構成を有することにより、多孔質支持体２２は、上記酸性ガス透過性、促進輸送膜２１となる塗布組成物の塗布および促進輸送膜２１の支持という機能を、より確実に発現する。
なお、多孔質支持体２２が単層である場合には、形成材料としては、以下に多孔質膜２２ａおよび補助支持膜２２ｂで例示する各種の材料が利用可能である。
【００７６】
この２層構成の多孔質支持体２２では、多孔質膜２２ａが促進輸送膜２１側となる。
多孔質膜２２ａは、耐熱性を有し、また加水分解性の少ない材料からなることが好ましい。このような多孔質膜２２ａとしては、具体的には、ポリスルフォン、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン、セルロースなどのメンブレンフィルター膜、ポリアミドやポリイミドの界面重合薄膜、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や高分子量ポリエチレンの延伸多孔膜等が例示される。
中でも、ＰＴＦＥや高分子量ポリエチレンの延伸多孔膜は、高い空隙率を有し、酸性ガス（特に炭酸ガス）の拡散阻害が小さく、さらに、強度、製造適性などの観点から好ましい。その中でも、耐熱性を有し、また加水分解性の少ない等の点で、ＰＴＦＥの延伸多孔膜が、好適に利用される。
【００７７】
多孔質膜２２ａは、使用環境下において、水分を含有した促進輸送膜２１が多孔部分に浸み込み易くなり、かつ、膜厚分布や経時での性能劣化を引き起こさないために、疎水性であるのが好ましい。
また、多孔質膜２２ａは、孔の最大孔径が１μｍ以下であるのが好ましい。
さらに、多孔質膜２２ａの孔の平均孔径は、０．００１〜１０μｍが好ましく、０．００２〜５μｍがより好ましく、０．００５〜１μｍが特に好ましい。多孔質膜の平均孔径をこの範囲とすることにより、後述する接着剤の塗布領域は接着剤を十分に染み込ませ、かつ、多孔質膜２２ａが酸性ガスの通過の妨げとなることを好適に防止できる。
【００７８】
補助支持膜２２ｂは、多孔質膜２２ａの補強用に備えられるものである。
この補助支持膜２２ｂは、要求される強度、耐延伸性および気体透過性を満たすものであれば、各種の物が利用可能である。例えば、不織布、織布、ネット、および、平均孔径が０．００１〜１０μｍのメッシュなどを、適宜、選択して用いることができる。
【００７９】
補助支持膜２２ｂも、前述の多孔質膜２２ａと同様、耐熱性を有し、また加水分解性の少ない素材からなることが好ましい。
不織布、織布、編布を構成する繊維としては、耐久性や耐熱性に優れる、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン、アラミド（商品名）などの改質ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素含有樹脂などからなる繊維が好ましい。メッシュを構成する樹脂材料も同様の素材を用いるのが好ましい。これらの材料のうち、安価で力学的強度の強いＰＰからなる不織布は、特に好適に例示される。
【００８０】
多孔質支持体２２が補助支持膜２２ｂを有することにより、力学的強度を向上させることができる。そのため、例えば、後述するロール・トゥ・ロール（以下、ＲｔｏＲとも言う）を利用する塗布装置においてハンドリングしても、多孔質支持体２２に皺がよることを防止でき、生産性を高めることもできる。
【００８１】
多孔質支持体２２は、薄すぎると強度に難がある。この点を考慮すると、多孔質膜２２ａの膜厚は５〜１００μｍ、補助支持膜２２ｂの膜厚は５０〜３００μｍが好ましい。
また、多孔質支持体２２を単層にする場合には、多孔質支持体２２の厚さは、３０〜５００μｍが好ましい。
【００８２】
このような酸性ガス分離層２０は、促進輸送膜２１となる成分を含む液体状の塗布組成物（塗料／塗布液）を調製して、多孔質支持体２２に塗布して、乾燥する、いわゆる塗布法で作製できる。
すなわち、まず、親水性化合物、キャリア、および、必要に応じて添加するその他の成分を、それぞれ適量で水（常温水または加温水）に添加して、十分、攪拌することで、促進輸送膜２１となる塗布組成物を調製する。
この塗布組成物の調製では、必要に応じて、攪拌しつつ加熱することで、各成分の溶解を促進させてもよい。また、親水性化合物を水に加えて溶解した後、キャリアを徐々に加えて攪拌することで、親水性化合物の析出（塩析）を効果的に防ぐことができる。
【００８３】
この組成物を多孔質支持体２２に塗布して、乾燥することで、促進輸送膜２１を形成する。
ここで、組成物の塗布および乾燥は、所定のサイズに切断されたカットシート状の多孔質支持体２２に行う、いわゆる枚葉式で行ってもよい。
好ましくは、促進輸送膜２１の形成は、いわゆるＲｔｏＲによって行う。すなわち、長尺な多孔質支持体２２を巻回してなる送り出しロールから、多孔質支持体２２を送り出して、長手方向に搬送しつつ、調製した塗布組成物を塗布し、次いで、塗布した塗布組成物（塗膜）を乾燥して、多孔質支持体２２の表面に促進輸送膜２１を形成してなる積層物を作製し、作製した積層物を巻き取る。
【００８４】
ＲｔｏＲにおける多孔質支持体２２の搬送速度は、多孔質支持体２２の種類や塗布液の粘度等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、多孔質支持体２２の搬送速度が速すぎると、塗布組成物の塗膜の膜厚均一性が低下するおそれがあり、遅過ぎると生産性が低下する。この点を考慮すると、多孔質支持体２２の搬送速度は、０．５ｍ／分以上が好ましく、０．７５〜２００ｍ／分がより好ましく、１〜２００ｍ／分が特に好ましい。
【００８５】
塗布組成物の塗布方法は、公知の方法が、各種、利用可能である。
具体的には、カーテンフローコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、バーコーター等が例示される。
【００８６】
塗布組成物の塗膜の乾燥も、公知の方法で行えばよい。一例として、温風による乾燥が例示される。
温風の風速は、ゲル膜反を迅速に乾燥させることができるともにゲル膜反が崩れない速度を、適宜、設定すればよい。具体的には、０．５〜２００ｍ／分が好ましく、０．７５〜２００ｍ／分がより好ましく、１〜２００ｍ／分が特に好ましい。
温風の温度は、多孔質支持体２２の変形などが生じず、かつ、ゲル膜反を迅速に乾燥させることができる温度を、適宜、設定すればよい。具体的には、膜面温度で、１〜１２０℃が好ましく、２〜１１５℃がより好ましく、３〜１１０℃が特に好ましい。
また、塗膜の乾燥には、必要に応じて、多孔質支持体２２の加熱を併用してもよい。
【００８７】
前述のように、本発明の分離モジュール１０においては、酸性ガス分離層２０の促進輸送膜２１の表面に、保護層２８が形成される。すなわち、保護層２８は、酸性ガス分離層２０の最上層として形成される。
保護層２８は、促進輸送膜２１を供給ガス流路用部材２４との摺接から保護する層であり、５００Ｂａｒｒｅｒ以上のガス透過係数を有し、かつ、促進輸送膜２１に含まれるヒドロキシル基またはカルボキシル基と反応する官能基を有するものである。
【００８８】
前述のように、スパイラル型の分離モジュールは、酸性ガス分離層２０と、供給ガス流路用部材２４と、透過ガス流路用部材２６との積層体、もしくは、この積層体を積層してなる積層物を、中心筒１２に巻回する（巻き付ける）ことで形成される。
図示例の分離モジュール１０は、促進輸送膜２１を内側にして酸性ガス分離層２０を二つ折りにして、酸性ガス分離層２０で供給ガス流路用部材２４を挟持してなる挟持体３６を形成し（図５参照）、この挟持体３６に透過ガス流路用部材２６を積層した積層体１４を積層して、この積層体１４の積層物を、中心筒１２に巻回する。
【００８９】
ここで、酸性ガス分離層２０と透過ガス流路用部材２６とは、接着剤層３０によって固定されている。これに対し、酸性ガス分離層２０と供給ガス流路用部材２４とは、単に、酸性ガス分離層２０で供給ガス流路用部材２４を挟み込んであるだけである。
また、前述のように、供給ガス流路用部材２４は樹脂製の糸等で形成される網目構造を有するのが好ましい。
他方、促進輸送膜２１は、超吸水性樹脂などの親水性化合物をバインダとして用い、このバインダにキャリアを分散してなる構成を有する。促進輸送膜２１は、キャリアを十分に機能させるために、膜中に多量の水分を保持させる必要がある。また、促進輸送膜２１は、金属炭酸塩などのキャリアの含有量が多い程、吸水量が増えて、酸性ガスの分離性能が向上する。そのため、促進輸送膜２１は、非常に柔らかいゲル膜である。
加えて、酸性ガスの分離時には、温度１００〜１３０℃程度の原料ガスを、１ＭＰａ以上の圧力で供給される。そのため、促進輸送膜と供給ガス流路用部材との間で相対的に移動して、両者が摺接し、この摺接によって促進輸送膜が擦れて欠陥が発生してしまう場合がある。
【００９０】
そこで、促進輸送膜の表面に保護層を形成して、促進輸送膜と供給ガス流路用部材とが直接、摺接しないようにして、促進輸送膜の擦れに起因する欠陥の発生を抑制することが考えられる。
しかしながら、本願発明者の検討によれば、酸性ガスの分離時には、促進輸送膜に水分が供給され促進輸送膜が膨潤するため、促進輸送膜は流動性を有することになる。促進輸送膜は流動性を有するため、単に、促進輸送膜の表面に保護層を設けただけでは、保護層と促進輸送膜との密着性を十分に確保できず、また、促進輸送膜の流動に伴って、保護層が割れたり流動したりするため、促進輸送膜を十分に保護することができず、促進輸送膜の欠陥発生を抑制することができないという問題があることを見出した。
【００９１】
これに対し、本発明の分離モジュール１０では、促進輸送膜２１が、ヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種を有し、保護層２８が、ヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種と反応する官能基を有する。
本発明はこのような構成により、促進輸送膜２１と保護層２８とを化学的に結合させる。そのため、促進輸送膜２１が柔らかいゲル膜で流動性を有しても、促進輸送膜２１と保護層２８との密着性を向上することができる。従って、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷を防止できる。
そのため、本発明によれば、高い製造安定性で、機密性が高く、促進輸送膜２１の損傷に起因する性能低下、原料ガスＧの漏れ、圧力の抜け等が無い、目的とする性能を有する分離モジュール１０を得ることができる。
【００９２】
前述のとおり、保護層２８は、５００Ｂａｒｒｅｒ以上のガス透過係数を有し、かつ、促進輸送膜２１に含まれるヒドロキシル基および／またはカルボキシル基と反応する官能基を有するものである。
本発明において、保護層２８のガス透過性が５００Ｂａｒｒｅｒ（１Ｂａｒｒｅｒ＝1×10-10cm3(STP)・cm/(sec・cm2・cmHg)）未満では、酸性ガスの透過性が低下して所望の分離性能が得られない等の不都合が生じる。
【００９３】
保護層２８は、各種の材料で形成可能である。
具体的には、保護層２８は、ヒドロキシル基および／またはカルボキシル基と反応する官能基を有する。より具体的には、保護層２８は、エポキシ基、アミノ基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシル基、および、カルボキシル基の少なくとも１つを有する化合物であるのが好ましい。
また、保護層２８の材料は、エポキシ基、アミノ基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシル基、および、カルボキシル基の少なくとも１つを有する化合物を含む重合体（ポリマー）または共重合体（コポリマー）であるのが好ましい。
【００９４】
保護層２８の一例として、シリコーン結合を有する化合物やシリコーン含有化合物からなる層が例示される。具体的には、オルガノポリシロキサン（シリコーン樹脂）やポリトリメチルシリルプロピンなどシリコーン含有ポリアセチレン等が利用できる。オルガノポリシロキサンの具体例としては、下記の一般式で示されるものが例示される。
【化１】
2015134310.tif 000003
なお、上記一般式中、ｎは１以上の整数を表す。ここで、入手容易性、揮発性、粘度等の観点から、ｎの平均値は１０〜１００００００の範囲が好ましく、１００〜１０００００の範囲がより好ましい。
また、Ｒ1n、Ｒ2n、Ｒ3およびＲ4は、それぞれ、水素原子、アルキル基、ビニル基、アラルキル基、アリール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、メトキシ基、エトキシ基からなる群より選択されるいずれかを示す。ここで、上記のとおり、Ｒ1n、Ｒ2n、Ｒ3およびＲ4の少なくとも１つは、エポキシ基、アミノ基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシル基、および、カルボキシル基のいずれかであるのが好ましい。
なお、ｎ個存在するＲ1nおよびＲ2nは、それぞれ、同じであっても異なっても良い。また、少なくとも一部の、エポキシ基、アルキル基、アラルキル基およびアリール基は環構造を有していても良い。さらに、前記アルキル基、ビニル基、アラルキル基およびアリール基は置換基を有していても良く、この際における置換基は、例えば、アルキル基、ビニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基およびフッ素原子から選ばれる。これらの置換基は、可能であれば、さらに置換基を有することもできる。
Ｒ1n、Ｒ2n、Ｒ3およびＲ4に選択されるアルキル基、ビニル基、アラルキル基およびアリール基は、入手容易性などの観点から、炭素数１〜２０のアルキル基、ビニル基、炭素数７〜２０のアラルキル基、炭素数６〜２０のアリール基がより好ましい。
【００９５】
Ｒ1n、Ｒ2n、Ｒ3およびＲ4は、メチル基またはエポキシ置換アルキル基が好ましく、例えば、エポキシ変性のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）など、ＰＤＭＳ誘導体が好適に利用できる。
【００９６】
また、保護層２８としては、上記のオルガノポリシロキサン以外にも、ポリ［１−（トリメチルシリル）−１−プロピン］（ＰＴＭＳＰ）等のシリコーン材料、ブタジエン系・イソプレン系ゴム材料、低密度なポリメチルペンテン等からなる層も利用可能である。
【００９７】
ここで、保護層２８は、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４とが直接摺接することを防止できれば、促進輸送膜２１の表面の少なくとも一部に形成されていればよい。好ましくは、保護層２８は、促進輸送膜２１の表面の全面にわたって形成される。
【００９８】
保護層２８の形成部において、保護層２８の厚さは、保護層２８の形成材料、保護層２８による促進輸送膜２１の表面被覆率、供給ガス流路用部材２４の種類（形成材料や網目の粗さなど）、促進輸送膜２１の種類（含有成分や各含有成分の量比など）等に応じて、促進輸送膜２１を確実に保護できる厚さを、適宜、設定すればよい。
具体的には、保護層２８の厚さは、０．１μｍ〜５μｍが好ましく、０．１５μｍ〜４μｍがより好ましい。
保護層２８の厚さを、上記範囲とすることにより、供給ガス流路用部材２４による促進輸送膜２１の損傷を、より好適に防止できる点で好ましい。
【００９９】
なお、図３に示す酸性ガス分離層２０は、多孔質支持体２２と促進輸送膜２１と保護層２８とを有する構成としたが、これに限定はされず、例えば、多孔質支持体２２と促進輸送膜２１との間に、促進輸送膜２１（キャリア）が多孔質支持体２２を透過することを防止するための中間層を有していてもよい。
このような中間層は、上述の保護層２８と同様の材料で形成することができる。
【０１００】
このような酸性ガス分離層２０は、公知の各種の方法で作製すればよい。好ましくは、ＲｔｏＲを利用する塗布法によって作製する。
周知のように、ＲｔｏＲとは、長尺な基板（被処理物）を巻回してなるロールから、基板を送り出し、長手方向に搬送しつつ、塗布組成物の塗布や乾燥等を行い、処理済の基板をロール状に巻き取る製造方法である。
【０１０１】
酸性ガス分離層２０を作製する際には、長尺な多孔質支持体（以下、単に「支持体」ともいう）２２を巻回してなるロールを、促進輸送膜２１の形成装置に装填して、このロールから支持体を送り出して、支持体２２を長手方向に搬送しつつ、促進輸送膜２１となる塗布組成物を塗布する。
促進輸送膜２１を形成する際の支持体２２の搬送速度は、塗布組成物の組成や粘度等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、支持体２２の搬送速度が速すぎると、塗布組成物の塗膜の膜厚均一性の低下や塗布組成物の乾燥が不十分になるおそれがあり、遅過ぎると生産性が低下する。この点を考慮すると、支持体２２の搬送速度は、０．５ｍ／ｍｉｎ以上が好ましく、０．７５〜２００ｍ／ｍｉｎがより好ましく、１〜２００ｍ／ｍｉｎが特に好ましい。
【０１０２】
前述のように、促進輸送膜２１は、親水性ポリマー等の親水性化合物、酸性ガスと反応するキャリアおよび水等を含有する。
従って、このような促進輸送膜２１を形成するための塗布組成物（塗布液／塗料）は、前述の親水性化合物、キャリアおよび水（常温水または加温水）、あるいはさらに、架橋剤等の必要となる成分を含む塗布組成物である。なお、親水性化合物は、架橋、一部架橋および未架橋のいずれでも良く、また、これらが混合されたものでもよい。この塗布組成物も、公知の方法で調製すればよい。
【０１０３】
ここで、促進輸送膜２１となる塗布組成物は、２５℃における粘度が１００ｃｐ以上であるのが好ましい。
塗布組成物の２５℃における粘度を、１００ｃｐ以上とすることにより、塗布組成物を塗布する際のハジキを抑制できる、塗布組成物の塗布の均一性を良くできる等の点で好ましい。
なお、促進輸送膜２１となる塗布組成物の粘度は、ＪＩＳ  Ｚ８８０３に準じて、Ｂ型粘度計による回転数６０ｒｐｍにおける粘度を、２５℃で測定すればよい。
【０１０４】
促進輸送膜２１となる塗布組成物の塗布は、公知の物が各種、利用可能である。特に、促進輸送膜２１となる塗布組成物の好ましい粘度や塗布組成物の塗布量等を考慮すると、ロールコータ、バーコータ、正回転ロールコータ、ナイフコータ等は好適に利用される。
【０１０５】
促進輸送膜２１となる塗布組成物を塗布したら、次いで、この塗布組成物を乾燥して、促進輸送膜２１を形成する。
乾燥方法は、温風乾燥や支持体２２の加熱による乾燥方法等、水の除去による乾燥を行う公知の方法が、各種、利用可能である。
温風乾燥を行う場合には、温風の風速は、塗布組成物を迅速に乾燥できると共に、塗布組成物の塗膜（ゲル膜）が崩れない速度を、適宜、設定すればよい。具体的には、０．５〜２００ｍ／分が好ましく、０．７５〜２００ｍ／分がより好ましく、１〜２００ｍ／分が特に好ましい。
また、温風の温度は、支持体２２の変形などが生じず、かつ、塗布組成物を迅速に乾燥できる温度を、適宜、設定すればよい。具体的には、膜面温度で、１〜１２０℃が好ましく、２〜１１５℃がより好ましく、３〜１１０℃が特に好ましい。
【０１０６】
支持体２２の加熱による乾燥を行う場合には、支持体２２の変形などが生じず、かつ、塗布組成物を迅速に乾燥できる温度を、適宜、設定すればよい。また、支持体２２の加熱に、乾燥風の吹き付けを併用してもよい。
具体的には、支持体２２の温度を６０〜１２０℃として行うのが好ましく、６０〜９０℃として行うのがより好ましく、７０〜８０℃として行うのが特に好ましい。また、この際において、膜面温度は、１５〜８０℃が好ましく、３０〜７０℃がより好ましい。
【０１０７】
このようにして支持体２２に促進輸送膜２１を形成したら、促進輸送膜を形成した支持体２２をロール状に巻き取る。
【０１０８】
次いで、促進輸送膜２１を形成した支持体２２（以下、複合体とも言う）のロールを保護層２８の形成装置に装填して、このロールから複合体を送り出して、長手方向に搬送しつつ、保護層２８となる塗布組成物を塗布する。
ここで、複合体の搬送速度は、生産性の観点から速い方が好ましい。しかしながら、塗布組成物を均一に塗布するために、３〜２００ｍ／ｍｉｎが好ましく、５〜１５０ｍ／ｍｉｎがより好ましく、１０〜１２０ｍ／ｍｉｎが特に好ましい。
【０１０９】
保護層２８となる塗布組成物は、前述のＰＤＭＳ誘導体等の保護層２８となる化合物のモノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー、プレポリマー、および、これらの混合物や、硬化剤、硬化促進剤、架橋剤、増粘剤、補強剤、および、フィラー等を、有機溶剤に溶解（分散）してなる、塗布法によって樹脂層（樹脂の膜）等を形成する際に用いられる、一般的な塗布組成物（塗布液／塗料）である。このような塗布組成物は、公知の方法で調製すればよい。
【０１１０】
ここで、保護層２８となる塗布組成物は、２５℃における粘度が１００ｃｐ以上であるのが好ましい。
保護層２８となる塗布組成物の２５℃における粘度を１００ｃｐ以上とすることにより、所望の厚さの保護層２８を安定して形成できる。また、この点を考慮すると、保護層２８となる塗布組成物の２５℃における粘度は、４００ｃｐ以上がより好ましく、５００ｃｐ以上が特に好ましい。
従って、保護層２８となる塗布組成物は、室温で塗布するのが好ましく、もしくは、粘度が１００ｃｐ以上となる温度に制御して塗布を行うのが好ましい。
【０１１１】
他方、保護層２８となる塗布組成物の２５℃における粘度の上限は、使用する塗布装置における限界粘度に応じればよいが、保護層２８の厚さの制御が好適に行える等の点で、１，０００，０００ｃｐ以下が好ましい。
なお、粘度は、促進輸送膜２１となる塗布組成物と同様に測定すればよい。
【０１１２】
保護層２８となる塗布組成物の塗布装置は、シリコーン塗布組成物に応じた公知のものが、各種、利用可能である。特に、ロールコータ、ダイレクトグラビアコータ、オフセットグラビアコータ、１本ロールキスコータ、３本リバースロールコータ、正回転ロールコータ、スクイズコータ、リバースロールコータ等は、好適に例示される。
【０１１３】
保護層２８となる塗布組成物を塗布したら、次いで、この塗布組成物を乾燥する。乾燥も、温風乾燥やヒータによる乾燥等、公知の方法で行えばよい。
【０１１４】
保護層２８となる塗布組成物を乾燥したら、次いで、塗布組成物を硬化して、保護層２８を形成する。
硬化は、加熱硬化、紫外線照射、電子線照射等、保護層２８の形成材料に応じて、硬化が可能な方法を、適宜、選択すればよい。ここで、支持体２２のカール（変形）を抑制できる、支持体２２を構成する樹脂などの劣化を防止できる等の理由により、紫外線照射や短時間の加熱による塗布組成物の硬化は、好適に利用され、特に紫外線照射による硬化は、最も好ましく利用される。すなわち、本発明においては、紫外線の照射による硬化が可能なモノマー等を用いた塗布組成物によって、保護層２８を形成するのが好ましい。
【０１１５】
なお、保護層２８となる塗布組成物（保護層２８）の組成によっては、塗布組成物の乾燥および硬化を、同時に行ってもよい。
また、塗布組成物の乾燥および／または硬化は、必要に応じて、窒素雰囲気等の不活性雰囲気で行ってもよい。
【０１１６】
塗布組成物を乾燥して、保護層２８すなわち酸性ガス分離層２０を作製したら、酸性ガス分離層２０をロール状に巻き取る。
【０１１７】
なお、支持体２２の上に形成する中間層も、基本的に、保護層２８と同様に形成できる。
【０１１８】
なお、以上の例では、促進輸送膜２１を形成した支持体２２を、一旦、巻取り、このロールから、促進輸送膜２１を形成した支持体２２を送り出して、保護層２８を形成している。
しかしながら、これ以外にも促進輸送膜２１を形成した支持体２２を巻き取らず、そのまま長手方向に搬送して、保護層２８を形成して酸性ガス分離層２０を作製して、巻き取ってもよい。
【０１１９】
積層体１４には、さらに、透過ガス流路用部材２６が積層される。
透過ガス流路用部材２６は、キャリアと反応して酸性ガス分離層２０を透過した酸性ガスＧｃを、中心筒１２の貫通孔１２ａに流すための部材である。
前述のように、図示例において、積層体１４は、酸性ガス分離層２０を促進輸送膜２１を内側にして二つ折りにして、供給ガス流路用部材２４を挟み込んだ挟持体３６を有する。この挟持体３６に、透過ガス流路用部材２６を積層して、接着剤層３０で接着することにより、１つの積層体１４が構成される。
透過ガス流路用部材２６は、積層体１４間でスペーサとして機能して、積層体１４の巻回中心（内側）に向かって中心筒１２の貫通孔１２ａに至る、原料ガスＧから分離した酸性ガスＧｃの流路を構成する。また、この酸性ガスＧｃの流路を適正に形成するために、後述する接着剤層３０が浸透する必要が有る。この点を考慮すると、透過ガス流路用部材２６は、供給ガス流路用部材２４と同様、網目構造（ネット状／メッシュ状）の部材が好ましい。
【０１２０】
透過ガス流路用部材２６の形成材料は、十分な強度や耐熱性を有するものであれば、各種の材料が利用可能である。具体的には、エポキシ含浸ポリエステルなどポリエステル系の材料、ポリプロピレンなどポリオレフィン系材料、ポリテトラフルオロエチレンなどフッ素系の材料が、好適に例示される。
【０１２１】
透過ガス流路用部材２６の厚さは、原料ガスＧの供給量や要求される処理能力等に応じて、適宜、決定すれば良い。
具体的には、１００〜１０００μｍが好ましく、１２５〜９５０μｍがより好ましく、１５０〜９００μｍが特に好ましい。
【０１２２】
前述のように、透過ガス流路用部材２６は、原料ガスＧから分離されて酸性ガス分離層２０を透過した酸性ガスＧｃの流路となる。
そのため、透過ガス流路用部材２６は、流れるガスに対しての抵抗が少ないのが好ましい。具体的には、空隙率が高く、圧をかけたときの変形が少なく、かつ、圧損が少ないのが好ましい。
【０１２３】
透過ガス流路用部材２６の空隙率は、３０〜９９％が好ましく、３５〜９７．５％がより好ましく、４０〜９５％が特に好ましい。
また、圧をかけたときの変形は、引張試験を行ったときの伸度で近似できる。具体的には、１０Ｎ／１０ｍｍ幅の荷重をかけたときの伸度が５％以内であることが好ましく、４％以内であることがより好ましい。
さらに、圧損は、一定の流量で流した圧縮空気の流量損失で近似できる。具体的には、１５ｃｍ角の透過ガス流路用部材２６に、室温で１５Ｌ／分の空気を流した際に、流量損失が７．５Ｌ／分以内であるのが好ましく、７Ｌ／分以内であるのがより好ましい。
【０１２４】
以下、積層体１４の積層方法、および、積層した積層体１４の巻回方法すなわちスパイラル積層体１４ａの作製方法を説明する。なお、以下の説明に用いる図４〜図７では、図面を簡潔にして構成を明確に示すために、供給ガス流路用部材２４および透過ガス流路用部材２６は、端面（端部）のみをネット状で示す。
【０１２５】
まず、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に概念的に示すように、中心筒１２の延在方向と短手方向とを一致して、中心筒１２に、瞬間接着剤等の固定手段３４を用いて、透過ガス流路用部材２６の端部を固定する。
【０１２６】
次に、図５に概念的に示すように、前述のように作製した酸性ガス分離層２０を、促進輸送膜２１側（保護層２８側）を内側にして二つ折りにし、その間に、供給ガス流路用部材２４を挟み込む。すなわち、供給ガス流路用部材２４を、二つ折りにした酸性ガス分離層２０で挟持した挟持体３６を作製する。なお、この際には、酸性ガス分離層２０は均等に二つ折りにするのではなく、図５に示すように、一方が、若干、長くなるように、二つ折りする。
また、供給ガス流路用部材２４による促進輸送膜２１の損傷を防止するために、酸性ガス分離層２０を二つ折りにした谷部に、二つ折りにしたシート状の保護部材（例えば、カプトンテープなど）を配置するのが好ましい。
【０１２７】
さらに、二つ折りにした酸性ガス分離層２０の短い方の表面（多孔質支持体２２の表面）に、接着剤層３０となる接着剤３０ａを塗布する。
ここで、接着剤３０ａ（すなわち、接着剤層３０）は、図５に示すように、幅方向（矢印ｘ方向）の両端部近傍で、周方向（矢印ｙ方向）の全域に延在して帯状に塗布し、さらに、折り返し部と逆側の端部近傍で幅方向の全域に延在して帯状に塗布する。
【０１２８】
次いで、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に概念的に示すように、接着剤３０ａを塗布した面を透過ガス流路用部材２６に向け、かつ、折り返し側を中心筒１２に向けて、挟持体３６を、中心筒１２に固定した透過ガス流路用部材２６に積層し、透過ガス流路用部材２６と酸性ガス分離層２０（多孔質支持体２２）とを接着する。
【０１２９】
さらに、図６（Ａ）に示すように、積層した挟持体３６の上面（長い側の多孔質支持体２２の表面）に、接着剤層３０となる接着剤３０ａを塗布する。なお、以下の説明では、最初に固定手段３４で中心筒１２に固定された透過ガス流路用部材２６と逆側の方向を、上側とも言う。
図６（Ａ）に示すように、この面の接着剤３０ａも、先と同様、幅方向の両端部近傍で、周方向の全域に延在して帯状に塗布し、さらに、折り返し部と逆側の端部近傍で幅方向の全域に延在して帯状に塗布する。
【０１３０】
次いで、図７に概念的に示すように、接着剤３０ａを塗布した挟持体３６の上に、透過ガス流路用部材２６を積層し、酸性ガス分離層２０（多孔質支持体２２）と透過ガス流路用部材２６とを接着し、積層体１４が形成される。
【０１３１】
次いで、先と同様、図５に示すように、促進輸送膜２１の表面に保護層２８を形成した酸性ガス分離層２０で、供給ガス流路用部材２４を挟み込んだ挟持体３６を作製して、接着剤層３０となる接着剤３０ａを塗布して、接着剤を塗布した側を下に向けて、最後に積層した透過ガス流路用部材２６と挟持体３６とを積層して、接着する。
さらに、先と同様、積層した挟持体３６の上面に、図６（Ａ）に示すように接着剤３０ａを塗布して、次いで、図７に示すように、その上に、透過ガス流路用部材２６を積層して、接着し、２層目の積層体１４を積層する。
【０１３２】
以下、図５〜図７の工程を繰り返して、図８に概念的に示すように、所定数の積層体１４を積層する。
なお、この際においては、図８に示すように、積層体１４は、上方に行くにしたがって、次第に、周方向に中心筒１２から離間するように積層するのが好ましい。これにより、中心筒１２への積層体１４の巻回（巻き付け）を容易に行い、かつ、各透過ガス流路用部材２６の中心筒１２側の端部もしくは端部近傍が、好適に中心筒１２に当接できる。
【０１３３】
所定数の積層体１４を積層したら、図８に示すように、中心筒１２の外周面に接着剤３８ａを、最初に中心筒１２に固定した透過ガス流路用部材２６の上面の中心筒１２と挟持体３６との間に接着剤３８ｂを、それぞれ、塗布する。
【０１３４】
次いで、図８に矢印ｙｘで示すように、積層した積層体１４を巻き込むようにして、積層体１４を中心筒１２に巻回する（巻き付ける）。
【０１３５】
巻き終わったら、最外周（すなわち、最初に中心筒１２に固定した最下層）の透過ガス流路用部材２６に、ひき出す方向（巻き絞める方向）の張力を掛けた状態で、所定時間、維持して、接着剤３０ａ等を乾燥させる。
所定時間が経過したら、最外周の透過ガス流路用部材２６を１周した位置で超音波融着等によって固定し、固定位置よりも外方の余分な透過ガス流路用部材２６を切断して、積層した積層体１４を中心筒に巻回してなるスパイラル積層体１４ａを完成する。
【０１３６】
前述のように、原料ガスＧは、供給ガス流路用部材２４の端部から供給され、酸性ガスＧｃは、酸性ガス分離層２０を積層方向に通過して（輸送されて）、透過ガス流路用部材２６に流入し、透過ガス流路用部材２６内を流れて、中心筒１２に至る。
【０１３７】
ここで、接着剤３０ａを塗布されるのは、多孔質支持体２２であり、また、接着剤３０ａによって接着されるのは、網目構造の透過ガス流路用部材２６である。従って、接着剤３０ａは、多孔質支持体２２および透過ガス流路用部材２６内に浸透（含浸）し、両者の内部に接着剤層３０が形成される。
また、接着剤層３０（接着剤３０ａ）は、前述のように、幅方向の両端部近傍で、周方向の全域に延在して帯状に形成される。さらに、接着剤層３０は、この幅方向両端部近傍の接着剤層３０を幅方向に横切るように、中心筒１２側となる折り返し部と逆側の端部近傍で幅方向の全域に延在して帯状に形成される。すなわち、接着剤層３０は、中心筒１２側を開放して、透過ガス流路用部材２６および多孔質支持体２２の外周を囲むように形成される。また、透過ガス流路用部材２６は、促進輸送膜２１によって挟まれた状態となっている。
これにより、積層体１４の透過ガス流路用部材２６には、中心筒１２側が開放するエンベロープ状の流路が形成される。従って、酸性ガス分離層２０を透過して透過ガス流路用部材２６に流入した酸性ガスＧｃは、外部に流出することなく、透過ガス流路用部材２６内を中心筒１２に向かって流れ、貫通孔１２ａから中心筒１２内に流入する。
【０１３８】
本発明の分離モジュール１０において、接着剤層３０（接着剤３０ａ）は、十分な接着力、耐熱性および耐湿性を有するものであれば、各種の公知の接着剤が利用可能である。
一例として、エポキシ樹脂、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、セルロース誘導体（ニトロセルロース等）、スチレン−ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等が好適に例示される。
【０１３９】
なお、接着剤層３０となる接着剤３０ａは、一度塗りでもよいが、好ましくは、最初はアセトン等の有機溶剤で希釈した接着剤を塗布し、その上に、接着剤のみを塗布するのが好ましい。また、この際には、有機溶剤で希釈した接着剤は幅広に塗布し、接着剤は、これよりも狭い幅で塗布するのが好ましい。
これにより、多孔質支持体２２および透過ガス流路用部材２６に、好適に接着剤層３０（接着剤３０ａ）を浸透させることができる。
【０１４０】
本発明の分離モジュール１０において、このようにして作製されるスパイラル積層体１４ａの両端部には、テレスコープ防止板（テレスコープ防止部材）１６が配置される。
前述のように、テレスコープ防止板１６は、スパイラル積層体１４ａが原料ガスＧによって押圧されて、供給側の端面が入れ子状に押し込まれ、逆側の端面が入れ子状に突出する、いわゆるテレスコープ現象を防止するための部材である。
【０１４１】
本発明において、テレスコープ防止板１６は、スパイラル型の分離モジュールに用いられる公知のものが、各種、利用可能である。
図示例において、テレスコープ防止板は、円環状の外環部１６ａと、外環部１６ａの中に中心を一致して配置される円環状の内環部１６ｂと、外環部１６ａおよび内環部１６ｂを連結して固定するリブ（スポーク）１６ｃとを有して構成される。前述のように、積層体１４が巻回される中心筒１２は、内環部１６ｂを挿通する。
図示例において、リブ１６ｃは、外環部１６ａおよび内環部１６ｂの中心から、等角度間隔で放射状に設けられおり、外環部１６ａと内環部１６ｂとの間で、かつ、各リブ１６ｃの間隙が、原料ガスＧもしくは残余ガスＧｒが通過する開口部１６ｄとなっている。
【０１４２】
また、テレスコープ防止板１６は、スパイラル積層体１４ａの端面に接触して配置しても良い。しかしながら、一般的には、スパイラル積層体１４ａの端面全域を原料ガスの供給や残余ガスＧｒの排出に使用するために、テレスコープ防止板１６とスパイラル積層体１４ａの端面とは、若干の間隙を有して配置される。
【０１４３】
テレスコープ防止板１６の形成材料は、十分な強度と、耐熱性および耐湿性を有する、各種の材料が利用可能である。
具体的には、金属材料（例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム、アルミニウム合金、錫、錫合金等）、樹脂材料（例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ナイロン１２、ナイロン６６、ポリサルフィン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル・ブタジエン・スチレン樹脂、アクリル・エチレン・スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ニトリル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等）、およびこれら樹脂の繊維強化プラスチック（例えば繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、ステンレス繊維、アラミド繊維などで、特に長繊維が好ましい。具体例としては、例えばガラス長繊維強化ポリプロピレン、ガラス長繊維強化ポリフェニレンサルファイドなど）、並びに、セラミックス（例えばゼオライト、アルミナなど）等が好適に例示される。
なお、樹脂を用いる際には、ガラス繊維等で強化した樹脂を用いてもよい。
【０１４４】
被覆層１８は、スパイラル積層体１４ａの周面を覆って、この周面すなわちスパイラル積層体１４ａの端面以外から外部への原料ガスＧや残余ガスＧｒの排出を遮断するためのものである。
【０１４５】
被覆層１８は、原料ガスＧ等を遮蔽できる物が、各種、利用可能である。また、被覆層１８は、筒状の部材であってもよく、線材やシート状の部材を巻回して構成してもよい。
一例として、ＦＲＰ製の線材に、前述の接着剤層３０に利用される接着剤を含浸して、接着剤を含浸した線材を、隙間無く、必要に応じて多重に、スパイラル積層体１４ａに巻き付けてなる被覆層１８が例示される。
なお、この際においては、必要に応じて、被覆層１８とスパイラル積層体１４ａとの間に、スパイラル積層体１４ａへの接着剤の染み込みを防止するためのカプトンテープ等のシート状部材を設けてもよい。
【０１４６】
以上、本発明の分離モジュール（酸性ガス分離用モジュール）について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【０１４７】
例えば、上記実施形態においては、スパイラル型の酸性ガス分離用モジュールとしたが、これに限定はされず、平膜型の酸性ガス分離用モジュールであってもよい。
なお、スパイラル型の分離モジュールは、促進輸送膜と供給ガス流路用部材との擦れが発生しやすいため、促進輸送膜と供給ガス流路用部材との擦れを抑制できる本発明を好適に適用することができる。
【実施例】
【０１４８】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明の酸性ガス分離用モジュールについて、より詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【０１４９】
［実施例１］
＜酸性ガス分離層の作製＞
ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体（株式会社クラレ製  クラストマーＡＰ-２０）を３．３質量％、架橋剤（和光純薬工業株式会社製  ２５質量％グルタルアルデヒド水溶液）を０．０１６質量％、含む水溶液を調製した。この水溶液に、１Ｍ塩酸をｐＨ１．５になるまで添加して、架橋させた。
架橋後、キャリアとしての、４０％炭酸セシウム水溶液（稀産金属株式会社製）を炭酸セシウム濃度が６．０重量％になるように添加して、塗布組成物Ａを調製した。すなわち、本例では、炭酸セシウムが促進輸送膜２１のキャリアとなる。
【０１５０】
この塗布組成物Ａを、多孔質支持体（ＰＰ不織布の表面に多孔質のＰＴＦＥを積層してなる積層体（ＧＥ社製））に塗布して、乾燥することで、多孔質支持体２２上に促進輸送膜２１を形成した。この促進輸送膜２１は、ヒドロキシル基とカルボキシル基とを有する。
促進輸送膜２１の厚さは、３０μｍとした。
【０１５１】
次に、保護層２８となる塗布組成物Ｂ１として、重合性ポリジメチルシロキサン（ＵＶ９３００、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製）を２０質量％、4-イソプロピル-4'-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート（Ｉ０５９１、東京化成工業株式会社製）を０．１％、含むヘプタン溶液を調製した。
この塗布組成物Ｂ１を、多孔質支持体２２上に形成された促進輸送膜２１の表面に塗布して乾燥・ＵＶ照射処理を行うことで、多孔質支持体２２と促進輸送膜２１と保護層２８とからなる酸性ガス分離層２０を作製した。
保護層２８は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であり、厚さは、０．９μｍとした。この保護層２８は、ヒドロキシル基、カルボキシル基と反応する官能基であるエポキシ基を有する。
また、この保護層２８のガス透過係数を下記に示す方法で測定したところ、ガス透過係数は、７５０Ｂａｒｒｅｒであった。
【０１５２】
ガス透過係数の測定方法は、以下のとおりである。
まず、保護層２８となる塗布組成物Ｂ１を、透過係数が無視できる多孔質膜Ｚの上に塗布・乾燥して保護層２８と同じ層を形成したサンプルを作製した。
次に、作製したサンプルを、ＰＴＦＥメンブレンフィルターで挟んで透過試験サンプルを作製した。透過試験サンプルに、テストガスとしてＣＨ4：ＣＯ2＝８７：１３の混合ガスを相対湿度０％（検出限界以下）、温度２５℃、全圧６０１．３ｋＰａで供給した。透過してきたガスをガスクロマトグラフで分析し、ＣＯ2透過速度（Ｐ（ＣＯ2））を算出し、保護層２８の透過係数を算出した。
【０１５３】
＜分離モジュールの作製＞
まず、図４（Ａ）に示すように、中心筒１２に、接着剤を用いて透過ガス流路用部材２６（トリコット編みのエポキシ含浸ポリエステル）を固定した。
【０１５４】
一方、作製した酸性ガス分離層２０を促進輸送膜２１を内側にして二つ折りした。二つ折りは、図５に示すように、一方の酸性ガス分離層２０が、若干、長くなるように行った。二つ折りした酸性ガス分離層２０の谷部にカプトンテープを貼り、供給ガス流路用部材２４の端部が促進輸送膜２１の膜谷部を傷つけないように補強した。折り目は膜面が傷つかないようにしっかり折り、カールが無いようにした。
次いで、二つ折りした酸性ガス分離層２０に、供給ガス流路用部材２４（厚さ０．５ｍｍのポリプロピレン製ネット）を挟み込んで、挟持体３６を作製した。
【０１５５】
この挟持体３６の酸性ガス分離層２０が短い方の多孔質支持体２２側に、図５に示すように、幅方向（矢印ｘ方向）の両端部近傍に、周方向（矢印ｙ方向）の全域に延在し、かつ、周方向の折り返し部と逆側の端部近傍に、幅方向の全域に延在して、高粘度（約４０Ｐａ・ｓ）のエポキシ系樹脂からなる接着剤３０ａ（ヘンケルジャパン株式会社製  Ｅ１２０ＨＰ）を塗布した。
次いで、接着剤３０ａを塗布した側を下方に向けて、図６（Ａ）に示すように、挟持体３６と中心筒１２に固定した透過ガス流路用部材２６とを積層し、接着した。
次いで、透過ガス流路用部材２６に積層した挟持体３６の酸性ガス分離層２０の上面に、図６（Ａ）に示すように、幅方向の両端部近傍に、周方向の全域に延在し、かつ、周方向の折り返し部と逆側の端部近傍に、幅方向の全域に延在して、接着剤３０ａを塗布した。さらに、接着剤３０ａを塗布した酸性ガス分離層２０の上に、図７に示すように、透過ガス流路用部材２６を積層して、接着することにより、１層目の積層体１４を形成した。
【０１５６】
先と同様にして、図５に示す、表面に保護層２８を形成した供給ガス流路用部材２４を酸性ガス分離層２０で挾持してなる挟持体３６を、もう一つ作製し、同様に、短い側の酸性ガス分離層２０の多孔質支持体２２側に、同様に接着剤３０ａを塗布した。次いで、図６（Ａ）と同様に、接着剤３０ａを塗布した側を先に形成した１層目の積層体１４（その透過ガス流路用部材２６）に向けて、挟持体３６を、１層目の積層体１４（透過ガス流路用部材２６）の上に積層し、接着した。さらに、この挟持体３６の上面に、図６（Ａ）と同様に接着剤３０ａを塗布し、その上に、図８と同様に透過ガス流路用部材２６を積層して、接着することにより、２層目の積層体１４を形成した。
さらに、上記２層目と同様にして、２層目の積層体１４の上に、３層目の積層体１４を形成した。
【０１５７】
中心筒１２に固定した透過ガス流路用部材２６の上に、３層の積層体１４を積層した後、図８に示すように、中心筒１２の周面に接着剤３８ａを塗布し、さらに、中心筒１２と最下層の積層体１４との間の透過ガス流路用部材２６上に、接着剤３８ｂを塗布した。接着剤３８ａおよび３８ｂは、接着剤３０ａと同じ物を用いた。
次いで、図８の矢印ｙｘ方向に中心筒１２を回転することで、積層した３層の積層体１４を巻き込むようにして中心筒１２に多重に巻き付け、積層体１４を牽引する方向に張力を掛けて、サイドをカットして両端をそろえてスパイラル積層体１４ａとした。
【０１５８】
さらに、スパイラル積層体１４ａの両端部に、内環部１６ｂに中心筒１２を挿通して、図１に示される形状の、厚さ２ｃｍのＰＰＳ（４０％ガラス入り）製のテレスコープ防止板１６を取り付けた。
さらに、テレスコープ防止板１６の周面およびスパイラル積層体１４ａの周面に、ＦＲＰ樹脂テープを巻き付けて、封止することにより、被覆層１８を形成して、直径４ｃｍ、幅３０ｃｍの図１に示されるような分離モジュール１０を作成した。なお、被覆層１８の厚さは、５ｍｍとした。
この分離モジュール１０の膜面積は、１．２ｍ2であった。
【０１５９】
［実施例２］
保護層２８の厚さを２μｍとし、ガス透過係数を５７０Ｂａｒｒｅｒとした以外は、実施例１と同様にして、分離モジュール１０を作成した。
【０１６０】
［実施例３］
保護層２８の厚さを０．４μｍとし、ガス透過係数を１０００Ｂａｒｒｅｒとした以外は、実施例１と同様にして、分離モジュール１０を作成した。
【０１６１】
［実施例４］
重合性ポリジメチルシロキサンとして信越化学工業社製のＫＦ−１０２を用いた以外は、実施例２と同様にして分離モジュール１０を作製した。
形成された保護層２８は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）である。また、ガス透過係数は６２０Ｂａｒｒｅｒであった。
【０１６２】
［実施例５］
保護層２８となる塗布組成物を用いて、保護層２８と同様にして、支持体２２の上に厚さ２．２μｍの中間層を形成し、中間層の上に促進輸送膜を形成すると共に、保護層２８の厚みを１．２μｍとした以外は、実施例１と同様にして分離モジュールを形成した。
なお、中間層は、支持体上に形成される領域の厚さは２μｍ、支持体に染み込んだ領域の厚さは０．２μｍであった。
また、ガス透過係数は、６２０Ｂａｒｒａｒであった。
【０１６３】
［比較例１］
保護層として厚さ２０μｍのＰＴＦＥ多孔質膜を用いた以外は、実施例１と同様にして分離モジュールを作製した。
なお、この保護層（ＰＴＦＥ多孔質膜）は、多孔質膜であるため、ガス透過係数は非常に大きく、無視可能である。
【０１６４】
［比較例２］
保護層を形成しない以外は、実施例１と同様にして分離モジュールを作製した。
【０１６５】
［評価］
作製した酸性ガス分離層の促進輸送膜と保護層との密着性、ならびに、作製した分離モジュールのガス透過速度の減少率、および、分離性能の変化率を測定した。
【０１６６】
＜密着性＞
作製した酸性ガス分離層を温度８５℃、湿度８５％ＲＨの環境下に５時間放置した後に、保護層の割れ、剥離を目視で評価した。評価は以下のとおりである。
Ａ：剥離、割れが全くなかった。
Ｂ：一部に剥離、割れがあった。
Ｃ：表面の２０％以上の領域で剥離、割れがあった。
【０１６７】
＜減少率＞
保護層を形成することによる透過速度の減少率を評価した。すなわち、保護層を形成しない比較例４の分離モジュールの透過速度に対する、各分離モジュールの透過速度の比を透過速度の減少率として評価した。
具体的には、作製した各分離モジュールに、テスト用の原料ガスＧとして、Ｎ2：ＣＯ2：Ｈ2Ｏ＝６６：２１：１３（分圧比）の混合ガスを、温度１３０℃、全圧２００１．３ｋＰａの条件で供給した。
分離モジュール１０を透過してきたガス（酸性ガスＧｃおよび残余ガスＧｒ）をガスクロマトグラフで分析し、ＣＯ2透過速度（Ｐ（ＣＯ2））を算出した。なお、透過速度の単位ＧＰＣは、『１ＧＰＵ＝［１×１０-6ｃｍ3（ＳＴＰ）］／［ｓ・ｃｍ2・ｃｍＨｇ］』である。評価は以下のとおりである。
Ａ：  減少率が１０％未満。
Ｂ：  減少率が１０％超３０％未満。
Ｃ：  減少率が３０％超。
【０１６８】
＜分離性能の変化率＞
ガスの分離を開始して１時間経過した時点と、２００時間経過した時点での透過速度および分離係数を測定し、透過速度および分離係数の経時による変化率を評価した。
具体的には、作製した各分離モジュールに、テスト用の原料ガスＧとして、Ｎ2：ＣＯ2：Ｈ2Ｏ＝６６：２１：１３（分圧比）の混合ガスを、温度１３０℃、全圧２００１．３ｋＰａの条件で供給した。１時間経過した時点と、２００時間経過した時点で、分離モジュール１０を透過してきたガス（酸性ガスＧｃおよび残余ガスＧｒ）をガスクロマトグラフで分析し、ＣＯ2透過速度（Ｐ（ＣＯ2））およびＣＯ2／Ｈ2分離係数（α）を算出した。
透過速度および分離係数それぞれについて、変化率＝（１時間経過時点での値−２００時間経過時点での値）／１時間経過時点での値×１００  として変化率を求めた。評価は以下のとおりである。
Ａ：  透過速度および分離係数共に変化率が５％未満。
Ｂ：  透過速度および分離係数の少なくとも一方の変化率が５％超１０％未満。
Ｃ：  透過速度および分離係数の少なくとも一方の変化率が１０％超。
【０１６９】
＜総合評価＞
以下の評価規準で、分離モジュール１０の性能を評価した。
ＡＡ：  密着性および変化率の評価が共にＡで、減少率の評価がＡまたはＢ。
Ａ：  密着性の評価がＡ、変化率の評価がＢで、減少率の評価がＡまたはＢ。
Ｂ：  密着性の評価がＢ、変化率および減少率の評価がＡまたはＢ。
Ｃ：  密着性、変化率および減少率の評価に、１つでもＣがある。
上記評価の結果を、下記の表に示す。なお、性能評価の結果の欄における『−』は、分離モジュールの製造段階に欠陥が発生したため、評価が不可であることを示す。
【０１７０】
【表１】
2015134310.tif 000004
【０１７１】
上記表に示されるように、促進輸送膜が、ヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種を有し、かつ、促進輸送膜上に形成される保護層が、促進輸送膜中に含まれるヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種と反応する官能基を有する本発明の実施例１〜６の分離モジュールは、いずれも、密着性、変化率、減少率が良好である。
【０１７２】
これに対して、保護層が前記促進輸送膜中に含まれるヒドロキシル基、カルボキシル基からなる群から選択される少なくとも１種と反応する官能基を有さない比較例１および保護層を有さない比較例２は、変化率が大きい。これは、ガス分離を行う間に、供給ガス流路用部材２４によって促進輸送膜２１が大きく損傷してしまったと考えられる。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【符号の説明】
【０１７３】
１０    （酸性ガス）分離モジュール
１２    中心筒
１４    積層体
１４ａ  スパイラル積層体
１６    テレスコープ防止板
１６ａ  外環部
１６ｂ  内環部
１６ｃ  リブ
１６ｄ  開口部
１８    被覆層
２０    酸性ガス分離層
２１    促進輸送膜
２２    多孔質支持体
２２ａ  多孔質膜
２２ｂ  補助支持膜
２４    供給ガス流路用部材
２６    透過ガス流路用部材
２８    保護層
３０    接着剤層
３０ａ  接着剤
３４    固定手段
３６    挟持体
【図１】
2015134310.tif 000005
【図３】
2015134310.tif 000006
【図４】
2015134310.tif 000007
【図５】
2015134310.tif 000008
【図６】
2015134310.tif 000009
【図７】
2015134310.tif 000010
【図８】
2015134310.tif 000011
【図２】
2015134310.tif 000012