分离膜的修补方法和分离膜结构体的制造方法技术

分离膜(30)的修补方法包括：将使修补材料粒子分散于水系溶剂而得到的规定pH的胶体溶液附着于在支承体(20)上形成的分离膜(30)的表面的工序。在规定pH下，修补材料粒子具有与支承体(20)相反符号的电荷。

Repairing method of separation membrane and manufacturing method of separating membrane structure body

The repair method of the separation membrane (30) includes the process of attaching the colloid solution of the prescribed pH to the surface of the separation membrane (30) formed on the support body (20) by dispersing the material particles in the water system solvent. Under the specified pH, the particles of the repaired material have the opposite sign of the supporting body (20).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分离膜的修补方法和分离膜结构体的制造方法
本专利技术涉及分离膜的修补方法和分离膜结构体的制造方法。
技术介绍
以往，为了修补沸石膜的缺陷，提出了使含有有机无机杂化二氧化硅(以下，称为“修补材料”。)的溶胶流过沸石膜的表面的方法(参照专利文献1)。根据该方法，用流入沸石膜的缺陷的修补材料封堵缺陷，因此能够提高沸石膜的分离性能。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2014/156579号说明书
技术实现思路
然而，在专利文献1的方法中，因为利用修补材料自然地流入到缺陷中的力，所以有可能残留一部分缺陷。因此，在提高分离膜的分离性能方面仍然留有余地。本专利技术是鉴于上述情况而进行的，目的在于提供可提高分离膜的分离性能的分离膜的修补方法和分离膜结构体的制造方法。本专利技术的分离膜的修补方法包括将规定pH的胶体溶液附着于形成在支承体上的分离膜的表面的工序，所述规定pH的胶体溶液是使修补材料粒子分散于水系溶剂而得到的。在规定pH下，修补材料粒子具有与支承体相反符号的电荷。根据本专利技术，能够提供可提高分离膜的分离性能的分离膜的修补方法和分离膜结构体的制造方法。附图说明图1是分离膜结构体的截面图图2是表示主要材料的胶体溶液的pH与Zeta电位的关系的图图3是用于说明分离膜的修补方法的图具体实施方式(分离膜结构体10的构成)图1是表示分离膜结构体10的构成的截面图。分离膜结构体10具备支承体20、分离膜30和修补部40。(1)支承体20支承体20支承分离膜30。支承体20具有可以在表面以膜状形成(结晶化、涂布或析出)分离膜30这样的化学稳定性。支承体20为陶瓷的烧结体。作为陶瓷，可举出氧化铝、二氧化硅、多铝红柱石、二氧化锆、二氧化钛、氧化钇、氮化硅、碳化硅等。支承体20只要是能够将作为分离对象的流体混合物供给到分离膜30的形状即可。作为支承体20的形状，例如可举出整体(monolith)状、平板状、管状、圆筒状、圆柱状和棱柱状等。整体状是指具有在长度方向形成的多个隔室(cell)的形状，是包括蜂窝状的概念。支承体20为整体状时，长度方向的长度可以为150～2000mm，径向的直径可以为30～220mm，但不限定于此。支承体20为整体状时，在支承体20上可以形成30～2500个直径1～5mm的隔室。支承体20是具有许多开口气孔的多孔质体。支承体20的平均细孔径只要是能够使流体混合物中的透过了分离膜30的透过成分通过的大小即可。可以通过增大支承体20的平均细孔径来增加透过成分的透过量。通过减小支承体20的平均细孔径，使支承体20的强度增大，并且易于使支承体20的表面平坦，因此容易形成分离膜30。支承体20的气孔率没有特别限制，例如可以为25％～50％。支承体20的平均细孔径没有特别限制，例如可以为0.01μm～25μm。支承体20的平均细孔径可以利用水银孔度计或细孔径分布测定仪进行测定。支承体20的平均粒径没有特别限制，例如可以为5μm～100μm。支承体20的平均粒径是指通过使用SEM(扫描电子显微镜，ScanningElectronMicroscope)的截面观察而测定的30个粒子各自的最大直径的算术平均值。支承体20可以由具有相同的平均细孔径的单层构成，也可以由分别具有不同的平均细孔径的多层构成。支承体20由多层构成时，各层的平均细孔径可以越靠近分离膜30越小。支承体20由多层构成时，支承体20的平均细孔径是指与分离膜30接触的层的平均细孔径。支承体20由多层构成时，各层可以由选自上述材料中的至少一种材料构成。(2)分离膜30分离膜30形成在支承体20上。分离膜30可以由无机材料、有机材料、金属材料、或它们的复合材料构成。如果考虑耐热性、耐有机溶剂性，则作为分离膜30，优选为沸石膜、二氧化钛膜、二氧化硅膜和碳膜等无机膜，更优选为容易使细孔径的分布变窄的沸石膜。分离膜30的平均细孔径小于支承体20的平均细孔径。例如，分离膜30为用于微滤或超滤的陶瓷过滤器时，分离膜30的平均细孔径可以为0.001～1.0μm。分离膜30的平均细孔径可以根据细孔径的大小而利用ASTMF316(利用起泡点和平均流动孔试验的膜过滤器的孔大小特征的标准试验方法，StandardTestMethodsforPoreSizeCharacteristicsofMembraneFiltersbyBubblePointandMeanFlowPoreTest)中记载的气流法、压汞法进行测定。另外，分离膜30为具有包含n元氧环以下的环的细孔的沸石膜时，分离膜30的平均细孔径为细孔的短径与长径的算术平均值。应予说明，n元氧环是指构成形成细孔的骨架的氧原子的个数为n个，含有Si原子、Al原子、P原子中的至少1种，是各氧原子与Si原子、Al原子或P原子等键合而形成环状结构的部分。分离膜30为沸石膜时，沸石的骨架结构(型)没有特别限制，例如可举出MFI、LTA、CHA、DDR、MOR、DOH、FAU、OFF/ERI、LTL、FER、BEA、BEC、CON、MSE、MEL、MTW、MEI、MWW、RHO、BOG、SZR、EMT、SOD、AEI、AEL、AEN、AET、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFI、AFX、ANA、CAN、GIS、GME、HEU、JBW、KFI、LAU、LEV、MAZ、MER、MFS、MTT、PHI、SFG、TUN、TON、UFI、VET、VFI、VNI、和VSV等。特别优选沸石容易结晶化的AEI、CHA、DDR、AFX、MFI、FAU、MOR、BEA、LTA、RHO。分离膜30包含多个缺陷31。缺陷31在厚度方向贯通分离膜30。缺陷31与分离膜30的外表面30S、和分离膜30与支承体20的界面30T相连。缺陷31的个数没有特别限制。缺陷31的平均内径没有特别限制，例如可以为5nm～10μm。缺陷31的平均内径是与厚度方向正交的面方向上的缺陷31各自的最大直径的算术平均值。(3)修补部40修补部40配置于缺陷31的内部。修补部40优选填充于缺陷31。通过修补部40封堵缺陷31，抑制流体混合物中含有的透过成分以外的成分通过缺陷31。修补部40为陶瓷的凝聚体。作为陶瓷，可举出二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、多铝红柱石、二氧化锆、氧化钇、氮化硅、碳化硅等，如果考虑操作性、获取容易性，则优选二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、二氧化锆。构成修补部40的陶瓷粒子的平均粒径没有特别限制，可以为2nm～5μm。构成修补部40的陶瓷粒子的平均粒径优选小于缺陷31的平均内径。本实施方式中，陶瓷粒子的平均粒径为通过使用SEM(扫描电子显微镜，ScanningElectronMicroscope)或TEM(透射电子显微镜，TransmissionElectronMicroscope)的观察而测定的30个粒子各自的最大直径的算术平均值。(分离膜结构体10的制造方法)对分离膜结构体10的制造方法进行说明。(1)支承体20的形成首先，利用挤出成型法、加压成型法或浇铸成型法等，将支承体20的原料成型为所希望的形状，从而形成支承体20的成型体。接下来，对支承体20的成型体进行烧成(例如，900℃～1450℃)而形成支承体20。(2)分离膜30的形成接下来，在支承体20上形成分离膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分离膜的修补方法，包括：将规定pH的胶体溶液附着于形成在支承体上的分离膜的表面的工序，所述规定pH的胶体溶液是使修补材料粒子分散于水系溶剂而得到的，在所述规定pH下，所述修补材料粒子具有与所述支承体相反符号的电荷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.18 JP 2015-2252991.一种分离膜的修补方法，包括：将规定pH的胶体溶液附着于形成在支承体上的分离膜的表面的工序，所述规定pH的胶体溶液是使修补材料粒子分散于水系溶剂而得到的，在所述规定pH下，所述修补材料粒子具有与所述支承体相反符号的电荷。2.根据权利要求1所述的分离膜的修补方法，其中，在所述规定pH下，所述分离膜具有与所述修补材料粒子相同符号的电荷。3.根据权利要求2所述的分离膜的修补方法，其中，在所述规定pH下，所述分离膜的Zeta电位的绝对值在所述修补材料粒子的Zeta电位的绝对值以下。4.根据权利要求1～3中的任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎慎一郎，萩尾健史，野田宪一，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP