多孔质支撑体、多孔质支撑体的制造方法、分离膜结构体以及分离膜结构体的制造方法技术

多孔质支撑体(20)具备基材(30)、支撑层(32)、以及最表层(33)。支撑层(32)配置在基材(30)与最表层(33)之间并与最表层(33)相接触。最表层(33)的气孔率(A)相对于支撑层(32)的气孔率(B)的比值(A/B)为1.08以上。最表层(33)的厚度(C)相对于支撑层(32)的厚度(D)的比值(C/D)为0.9以下。

Manufacturing method of porous support, porous support, separation membrane structure and separation membrane structure

The porous support body (20) has a base material (30), a support layer (32), and a surface layer (33). The support layer (32) is arranged between the base material (30) and the most surface layer (33) and contacts the most surface layer (33). The ratio of the porosity (A) of the top layer (33) to the porosity (B) of the supporting layer (32) is more than 1.08. The ratio of the thickness (C) of the top layer (33) to the thickness (D) of the supporting layer (32) is less than 0.9.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔质支撑体、多孔质支撑体的制造方法、分离膜结构体以及分离膜结构体的制造方法
本专利技术涉及多孔质支撑体、多孔质支撑体的制造方法、分离膜结构体以及分离膜结构体的制造方法。
技术介绍
以往，已知如下分离膜结构体，其具备多孔质支撑体和形成在表层上的分离膜，该多孔质支撑体由基材、形成在基材上的中间层以及形成在中间层上的表层构成(参见专利文献1)。为了使多孔质支撑体的强度和分离膜的成膜性得到提高，使中间层的平均细孔径小于基材的平均细孔径，并且，使表层的平均细孔径小于中间层的平均细孔径。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2013/059146号
技术实现思路
但是，如果使表层的平均细孔径减小，则表层的气孔率容易减小，因此，透过了分离膜的成分从分离膜流向表层的通路的条数变少。结果，存在如下问题：分离膜的有效面积减少，从而分离膜的透过量降低。本专利技术是为了解决上述课题而实施的，其目的在于提供一种能够维持强度且提高分离膜的透过量的多孔质支撑体、多孔质支撑体的制造方法、分离膜结构体以及分离膜结构体的制造方法。本专利技术所涉及的多孔质支撑体具备基材、支撑层、以及最表层。支撑层配置在基材与最表层之间并与最表层相接触。最表层的气孔率相对于支撑层的气孔率的比值为1.08以上。最表层的厚度相对于支撑层的厚度的比值为0.9以下。根据本专利技术，能够提供一种可以提高分离膜的透过量的多孔质支撑体、多孔质支撑体的制造方法、分离膜结构体以及分离膜结构体的制造方法。附图说明图1是分离膜结构体的立体图。图2是图1的A－A截面图。图3是图2的B－B截面图。图4是图3的局部放大图。具体实施方式接下来，参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。以下的附图的记载中，对相同或类似的部分标记相同或类似的符号。但是，附图是示意图，各尺寸的比率等有时与实际上的比率不同。因此，具体的尺寸等应当考虑以下的说明进行判断。另外，当然附图彼此之间还包含彼此的尺寸的关系、比率不同的部分。以下的实施方式中，“整体(monolithic)”是指具有长度方向上形成的多个连通孔的形状，是包含蜂窝形状的概念。(分离膜结构体10的构成)图1是分离膜结构体10的立体图。图2是图1的A－A截面图。分离膜结构体10具备：多孔质支撑体20、第一密封部21、第二密封部22以及分离膜23。多孔质支撑体20为整体形状的多孔体。多孔质支撑体20的长度没有特别限制，例如可以为150mm～2000mm。多孔质支撑体20的直径没有特别限制，例如可以为30mm～220mm。但是，多孔质支撑体20的外形并不限于整体形状，也可以为平板形状、管形状、圆筒形状、圆柱形状、以及棱柱形状等。多孔质支撑体20具有第一端面S1、第二端面S2以及侧面S3。第一端面S1设置于第二端面S2的相反侧。侧面S3与第一端面S1和第二端面S2的外缘相连。多孔质支撑体20具有与第一端面S1和第二端面S2相连的多个连通孔TH。多个连通孔TH在多孔质支撑体20的长度方向上延伸。第一密封部21对第一端面S1的大致整面和侧面S3的一部分进行覆盖。第一密封部21抑制作为过滤对象的混合流体(液体混合流体或气体混合流体)浸润于多孔质支撑体20的第一端面S1。作为构成第一密封部21的材料，可以使用玻璃、金属等，如果考虑与多孔质支撑体20的热膨胀系数的匹配性，则优选玻璃。第二密封部22对第二端面S2的大致整面和侧面S3的一部分进行覆盖。第二密封部22抑制作为过滤对象的混合流体浸润于多孔质支撑体20的第二端面S2。作为构成第二密封部22的材料，可以使用玻璃、金属等，如果考虑与多孔质支撑体20的热膨胀系数的匹配性，则优选玻璃。分离膜23形成在多孔质支撑体20中形成的多个连通孔TH各自的内表面上。分离膜23形成为筒状。分离膜23的内侧成为供作为过滤对象的混合流体流通的隔室CL。如图2所示，分离膜结构体10具有包含中央隔室CL1和多个最外隔室CL2的多个隔室CL。应予说明，隔室CL的截面形状并不限于圆形，也可以为三角形以上的多边形。作为构成分离膜23的材料，可以使用无机材料、金属等。作为分离膜23的无机材料，可以举出：沸石、碳以及二氧化硅等。构成分离膜23的沸石的结晶结构并没有特别限定，例如可以使用LTA、MFI、MOR、FER、FAU、DDR、CHA、BEA等。在分离膜23为DDR型沸石膜的情况下，可以优选用作用于选择性地分离二氧化碳的气体分离膜。作为分离膜23的金属材料，可以举出钯等。以隔室CL的中心轴为中心的径向上的分离膜23的厚度可以根据构成分离膜23的材料种类来任意地设定，如果考虑混合流体中的能够透过分离膜23的透过成分的透过量，则优选为10μm以下，更优选为5μm以下。(多孔质支撑体20的构成)图3是图2的B－B截面图。多孔质支撑体20包括：基材30、中间层31、支撑层32以及最表层33。1.基材30基材30由多孔质材料构成。作为构成基材30的多孔质材料，可以使用陶瓷、金属以及树脂等，特别优选多孔质陶瓷材料。作为多孔质陶瓷材料的骨料粒子，可以使用氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、多铝红柱石(Al2O3·SiO2)、陶瓷碎粒以及堇青石(Mg2Al4Si5O18)等，如果考虑获得容易性、坯土稳定性以及耐腐蚀性，则特别优选氧化铝。基材30除了包含多孔质材料，还可以包含无机粘结剂。无机粘结剂为用于使骨料粒子结合的粘结剂，是在骨料粒子没有烧结的温度下烧结固化的无机成分。作为无机粘结剂，可以使用二氧化钛、氧化镁、氧化钙、多铝红柱石、易烧结性氧化铝、二氧化硅、玻璃料、粘土矿物、易烧结性堇青石中的至少一个。易烧结性氧化铝为可以在骨料粒子为氧化铝的情况下使用且具有骨料粒子的平均粒径的1/10以下的平均粒径的氧化铝。易烧结性堇青石为可以在骨料粒子为堇青石的情况下使用且具有骨料粒子的平均粒径的1/10以下的平均粒径的堇青石。基材30的气孔率没有特别限制，可以为25％～50％。如果考虑多孔质支撑体20的强度(例如、内压破坏强度)，则基材30的气孔率优选为45％以下。可以利用阿基米德法来测定基材30的气孔率。基材30的平均细孔径没有特别限制，可以为5μm～25μm。如果考虑透过了分离膜23的透过成分在基材30中的透过速度，则基材30的平均细孔径优选为10μm以上。可以利用水银孔度计来测定基材30的平均细孔径。基材30的构成粒子的平均粒径没有限制，可以为5μm～200μm。如果考虑基材30的透过阻力，则基材30的构成粒子的平均粒径优选为75μm～150μm。通过对使用SEM(ScanningElectronMicroscope)观察截面微结构而测定的30个测定对象粒子的最大直径进行算术平均来得到基材30的构成粒子的平均粒径。2个隔室CL间的基材30的厚度(以下称为“隔壁厚度”。)没有特别限制，可以为0.5mm～2.0mm。通过使隔壁厚度变厚，能够使多孔质支撑体20的强度(例如、内压破坏强度)得到提高。通过使隔壁厚度变薄，能够使多孔质支撑体20中可形成的隔室CL的条数变多，因此，能够使透过成分的透过量增大。2.中间层31中间层31形成在基材30的内表面上。中间层31形成为筒状。中间层31由多孔质陶瓷材料构成。作为多孔质陶瓷材料，可以举出上述的能够用于基材30的物质。中间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔质支撑体，其中，具备：基材、最表层以及支撑层，该支撑层配置于所述基材与所述最表层之间并与所述最表层相接触，所述最表层的气孔率相对于所述支撑层的气孔率的比值为1.08以上，所述最表层的厚度相对于所述支撑层的厚度的比值为0.9以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.31 JP 2016-0726111.一种多孔质支撑体，其中，具备：基材、最表层以及支撑层，该支撑层配置于所述基材与所述最表层之间并与所述最表层相接触，所述最表层的气孔率相对于所述支撑层的气孔率的比值为1.08以上，所述最表层的厚度相对于所述支撑层的厚度的比值为0.9以下。2.根据权利要求1所述的多孔质支撑体，其中，所述支撑层的气孔率为12％以上，所述最表层的气孔率为30％以上。3.根据权利要求2所述的多孔质支撑体，其中，所述支撑层的气孔率为35％以上，所述最表层的气孔率为38％以上。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的多孔质支撑体，其中，所述支撑层的厚度为10μm以上，所述最表层的厚度为0.1μm以上。5.一种多孔质支撑体的制造方法，其中，具备：形成基材的工序；通过对配置在所述基材上的支撑层的成型体进行烧成而形成所述支撑层的工序；以及通过对配置在所述支撑层的表面上的最表层的成型体进行烧成而形成所述最表层的工序，在形成所述最表层的工序中，使所述最表层的气孔率相对于所述支撑层的气孔率的比值为1.08以上，并且，使所述最表层的厚度相对于所述支撑层的厚度的比值为0.9以下。6.根据权利要求5所述的多孔质支撑体的制造方法，其中，使形成所述最表层的工序中的所述最表...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫原诚，谷岛健二，
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