陶瓷支撑体、沸石膜复合体、沸石膜复合体的制造方法以及分离方法技术

支撑体(11)为沸石膜支撑用的多孔质的陶瓷支撑体。支撑体(11)的透水系数为1.1×10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷支撑体、沸石膜复合体、沸石膜复合体的制造方法以及分离方法
本专利技术涉及陶瓷支撑体、沸石膜复合体、沸石膜复合体的制造方法以及使用了沸石膜复合体的混合物质的分离方法。
技术介绍
目前，对于在支撑体上形成沸石膜、制成沸石膜复合体、从而利用沸石的分子筛作用进行特定分子的分离及分子的吸附等用途，进行了各种研究及开发。作为制造沸石膜复合体的方法之一，已知如下方法，即，将利用氧化铝等形成的多孔质的陶瓷支撑体浸渍于原料溶液中，利用水热合成在支撑体上生成沸石膜。由于水热合成在高温高压下进行，所以构成支撑体的成分有可能在原料溶液中溶出。从支撑体中溶出的物质有时会对沸石膜的生成带来不希望有的影响。具体而言，有可能生成组成比与所期望的组成比不同的沸石膜。另外，在沸石膜中副生成异相，由此，沸石膜的性能有可能降低。或者，还有可能阻碍沸石膜的生成，发生支撑体表面的被覆不良(例如、沸石膜的针孔等)。因此，日本特许第3316173号公报(文献1)中提出如下技术，即，利用氧化钽或氧化铌形成支撑体，由此降低在原料溶液中的溶出量。另一方面，日本特许第4961322号公报(文献2)中，作为沸石膜用的支撑体，提出了含有1重量％～4重量％的碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物的氧化铝质基体。另外，国际公开第2016/084845号(文献3)中公开了沸石膜的一部分进入到多孔质支撑体内部的沸石膜复合体。在制造该沸石膜复合体时，通过直接擦入等手段而使无机粒子附着于支撑体后，形成沸石膜。像这样，使无机粒子附着于支撑体而在支撑体的细孔内形成该无机粒子的层，由此抑制沸石膜过剩地进入支撑体的细孔内。但是，文献1的支撑体由氧化钽或氧化铌这样的高价的材料形成，因此，沸石膜复合体的制造成本增大。另外，文献2的支撑体中，由于支撑体中包含的碱金属及碱土金属比较多，所以在水热合成时，碱金属或碱土金属有可能从支撑体中溶出，使得沸石膜发生异常(例如、沸石膜的组成比偏差、由异相副生成导致的性能降低、针孔等缺陷)。文献3的支撑体也由于附着有无机粒子的支撑体的表面部分地从无机粒子中暴露出来而与原料溶液接触，所以作为烧结助剂或杂质包含在支撑体中的碱金属及碱土金属在水热合成时从支撑体中溶出。因此，与文献2的支撑体同样地，有可能因所溶出的碱金属或碱土金属而使沸石膜发生异常。
技术实现思路
本专利技术适用于沸石膜支撑用的多孔质的陶瓷支撑体。本专利技术的优选的一个方案所涉及的陶瓷支撑体中，透水系数为1.1×10－3m/s以下，在与表面垂直的深度方向上，自所述表面起算30μm以内的表层部中的碱金属及碱土金属的合计含有率为1重量％以下。根据本专利技术，能够抑制沸石膜中发生异常。优选为，所述表层部的气孔率为50％以下。优选为，所述支撑体具备：中间层，该中间层包括所述表层部；以及支撑层，该支撑层的平均粒径大于所述中间层的平均粒径，且自所述中间层的与沸石膜接触的表面相反一侧对所述中间层进行支撑。本专利技术还适用于沸石膜复合体。本专利技术的优选的一个方案所涉及的沸石膜复合体具备：上述的陶瓷支撑体、以及形成在所述陶瓷支撑体上的沸石膜。优选为，所述沸石膜的表面中的表面异常的比例为15％以下。优选为，所述沸石膜的厚度为0.1μm以上且30μm以下。优选为，所述沸石膜中的氧化硅的含有率为氧化铝的含有率的10倍以上。本专利技术还适用于沸石膜复合体的制造方法。本专利技术的优选的一个方案所涉及的沸石膜复合体的制造方法包括以下工序：a)准备上述的陶瓷支撑体的工序、b)准备晶种的工序、c)使所述晶种附着于所述陶瓷支撑体上的工序、以及d)将所述支撑体浸渍于原料溶液中、通过水热合成使沸石自所述晶种生长而在所述陶瓷支撑体上形成沸石膜的工序。本专利技术还适用于分离方法。本专利技术的优选的一个方案所涉及的分离方法包括如下工序：a)准备上述的沸石膜复合体的工序、以及b)向所述沸石膜复合体供给包含多种气体或液体的混合物质，使所述混合物质中的渗透性高的物质透过所述沸石膜复合体，由此将该物质从其他物质中分离出来的工序。优选为，所述混合物质包含氢、氦、氮、氧、水、水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、氨、硫氧化物、硫化氢、氟化硫、汞、胂、氰化氢、羰基硫、C1～C8的烃、有机酸、醇、硫醇类、酯、醚、酮以及醛中的1种以上的物质。上述的目的及其他目的、特征、方案以及优点通过以下参照附图进行的本专利技术的详细说明加以明确。附图说明图1是沸石膜复合体的截面图。图2是沸石膜复合体的放大截面图。图3是表示沸石膜复合体的制造流程的图。图4是表示分离装置的图。图5是表示混合物质的分离流程的图。图6是实施例的沸石膜的X射线衍射图案。图7是比较例的沸石膜的X射线衍射图案。图8是表示水热合成时间与氮渗透量之间的关系的图。图9是表示实施例的沸石膜的表面的图。图10是表示比较例的沸石膜的表面的图。图11是表示实施例的沸石膜的表面的图。图12是表示实施例的沸石膜的表面的图。图13是表示比较例的沸石膜的表面的图。具体实施方式图1是本专利技术的一个实施方式所涉及的沸石膜复合体1的截面图。沸石膜复合体1具备：多孔质的陶瓷支撑体11、以及形成在陶瓷支撑体11的表面上的沸石膜12。陶瓷支撑体11为沸石膜支撑用的支撑体，在以下的说明中，也简称为“支撑体11”。图1所示的例子中，支撑体11是设置有分别在长度方向(即，图中的上下方向)上延伸的多个贯通孔111的大致圆柱状的整体型支撑体。各贯通孔111(即，隔室)的与长度方向垂直的截面为例如大致圆形。图1中，比实际大地描画贯通孔111的直径，比实际少地描画贯通孔111的数量。沸石膜12形成在贯通孔111的内侧面上，将贯通孔111的内侧面在大致整面上进行被覆。图1中，以粗线描画沸石膜12。支撑体11的长度(即，图中的上下方向的长度)为例如10cm～200cm。支撑体11的外径为例如0.5cm～30cm。相邻的贯通孔111的中心轴间的距离为例如0.3mm～10mm。支撑体11的表面粗糙度(Ra)为例如0.1μm～2.0μm，优选为0.2μm～1.0μm。应予说明，支撑体11的形状可以为例如蜂窝状、平板状、管状、圆筒状、圆柱状或多棱柱状等。在支撑体11的形状为管状的情况下，支撑体11的厚度为例如0.1mm～10mm。本实施方式中，支撑体11为气体或液体(即，流体)能够透过的多孔质，沸石膜12为利用分子筛作用从混有多种物质的混合流体中分离出特定物质的分子分离膜。例如，沸石膜12可以用作从包含多种气体的混合气体中分离出特定气体的气体分离膜。另外，沸石膜12可以用作从包含多种液体的混合液中分离出特定液体的液体分离膜。沸石膜12可以用作从气体和液体混合得到的混合流体中分离出特定物质的分离膜。或者，沸石膜12还可以用作渗透气化膜。沸石膜复合体1还可以用于其他用途。支撑体11的材料在将沸石膜12形成于表面的工序中具有化学稳定性即可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沸石膜支撑用的多孔质的陶瓷支撑体，其中，/n透水系数为1.1×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180330 JP 2018-0673981.一种沸石膜支撑用的多孔质的陶瓷支撑体，其中，
透水系数为1.1×10－3m/s以下，
在与表面垂直的深度方向上，自所述表面起算30μm以内的表层部中的碱金属及碱土金属的合计含有率为1重量％以下。


2.根据权利要求1所述的陶瓷支撑体，其中，
所述表层部的气孔率为50％以下。


3.根据权利要求1或2所述的陶瓷支撑体，其中，具备：
中间层，该中间层包括所述表层部；
支撑层，该支撑层的平均粒径大于所述中间层的平均粒径，且自所述中间层的与沸石膜接触的表面相反一侧对所述中间层进行支撑。


4.一种沸石膜复合体，其中，具备：
权利要求1至3中的任一项所述的陶瓷支撑体、以及
形成在所述陶瓷支撑体的所述表面上的沸石膜。


5.根据权利要求4所述的沸石膜复合体，其中，
所述沸石膜的表面中的表面异常的比例为15％以下。


6.根据权利要求4或5所述的沸石膜复合体，其中，
所述沸石膜的厚度为0.1μm以上且30μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫原诚，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