JPH01281119A - ガラス・セラミックス系濾過材及びその製造方法 - Google Patents

ガラス・セラミックス系濾過材及びその製造方法

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JPH01281119A
JPH01281119A JP11071688A JP11071688A JPH01281119A JP H01281119 A JPH01281119 A JP H01281119A JP 11071688 A JP11071688 A JP 11071688A JP 11071688 A JP11071688 A JP 11071688A JP H01281119 A JPH01281119 A JP H01281119A
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silica
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Tetsuo Yazawa
哲夫 矢澤
Hiroshi Nakamichi
中道 弘
Kiyohisa Eguchi
江口 清久
Hiroshi Tanaka
博史 田中
Osamu Yamaguchi
修 山口
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガラス・セラミックス系濾過材およびその製
造方法に関する。
従来技術とその問題点 アルミニウムアルコキシドの溶液を多孔質セラミックス
上に付与し、乾燥により加水分解し、焼結して、多孔質
のアルミナ膜を形成させて、複層セラミックス系濾過材
を製造する方法は、公知である。しかしながら、この方
法により得られる濾過材においては、乾燥−焼結工程で
アルミナ膜にひび割れが生じるので、アルミニウムアル
コキシドの溶液塗布を10回以上繰返し行う必要があり
、工程が煩瑣となるばかりではなく、濾過材としての透
過速度も、低下する欠点がある。
問題点を解消するための手段 本発明者は、上記の如きセラミックス系濾過材の問題点
に鑑みて種々研究を重ねた結果、多孔質シリカ−ジルコ
ニア系ガラス膜を多孔質セラミックス基村上に形成させ
る場合には、これらの問題点が大巾に軽減されることを
見出した。
すなわち、本発明は、下記のガラス・セラミックス系濾
過材及びその製造方法を提供するものである: ■多孔質セラミックス基材上にシリカージルコニア系多
孔質ガラス膜を備えたガラス・セラミック系濾過材。
■多孔質セラミックス基材上にシリカ源およびジルコニ
ア源となるアルコキシドの混合溶液を付与し、乾燥し、
焼成することを特徴とするガラス・セラミックス系濾過
材の製造方法。
本発明において使用する多孔質セラミックス基材は、ア
ルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、炭素、チッ化ケイ素
などである。該基材の厚さ、細孔径、細孔容積などは、
特に限定されず、被濾過物、滑液の種類などに応じて、
適宜選択すれば良いが、通常厚さ1〜2mn+程度、細
孔径0.1〜0.5μm程度、細孔容積0.3〜0.5
cc/g程度である。
多孔質セラミックス基村上に形成されるシリカ−ジルコ
ニア系多孔質ガラス膜は、シリカ20〜70重量%とジ
ルコニア80〜30重量%の割合とすることが好ましい
。該ガラス膜の厚さ、細孔径、細孔容積なども、特に限
定されず、やはり被濾過物、滑液の種類などに応じて、
適宜選択すれば良いが、通常厚さ0.5〜15μm程度
、細孔径2〜1100n程度、細孔容積0.03〜0゜
3 c c / g程度である。このようなセラミック
膜は、必要に応じて、複数層形成しても良い。
本発明の複層セラミックス系濾過材は、以下のようにし
て、製造される。まず、シリカ源およびジルコニア源と
なるアルコキシドの混合溶液を調製する。シリカ源とな
るアルコキシドとしては、Si  (OCH3)4、S
i  (OC2H5)4、S i (OC3H7) 4
などが例示され、ジルコニア源となるアルコキシドとし
ては、 Zr (OC3H7)4 、Zr (OC4H9)4、
Z r (OC5H11) 4などが例示される。これ
らのアルコキシドを含有する溶液は、常法に従って、メ
タノール、エタノール、プロパツール、ブタノールなど
のアルコールと水との混合溶媒にアルコキシドを加える
ことにより、調製される。溶液の調製に際しては、必要
ならば、塩酸、硫酸、硝酸などを添加しても良い。次い
で、該溶液をセラミックス多孔質基材上に塗布するか、
該溶液にセラミックス多孔質基材上を浸漬するなどの任
意の手段により、基材上にアルコキシド溶液を付与した
後、室温〜150℃程度で乾燥し、300〜800℃程
度で焼成する。必要ならば、乾燥速度を制御するために
、乾燥工程中に湿度調整を行なっても良い。シリカ−ジ
ルコニアガラス膜の厚さおよび強度が不足する場合には
、溶液の付与、乾燥および焼成を複数回繰り返せば良い
。通常この繰返し操作は、5〜6回程度で十分である。
発明の効果 本発明による複層セラミックス系濾過材は、機械的強度
の大きな多孔質セラミックス基材上に分離性に優れたシ
リカ−ジルコニアガラス膜を備えており、透過速度が大
きいので、各種気体および液体の濾過用、分離用の濾過
材として有用である。
また、その製造方法も、従来法に比して、簡便なもので
ある。
実施例 以下実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一
層明確にする。
実施例1 シリカ源としてのS i  (OC2H5) 4130
g1ジル=r=、ア源としてのZr (OC3H7) 
487g、0.15モル/1の塩酸水溶液11gおよび
C2H5OH526gからなる混合溶液を調製した後、
表面層の平均細孔径が0.2μmである多孔質アルミナ
管を該混合溶液に浸漬した。
次いで、これを温度98°C1相対湿度95%の恒温恒
湿器に入れ、60分間保持した後、電気炉中300℃で
10分間焼成した。この様な溶液の付与、乾燥および焼
成をさらに4回繰返した。ただし、最終回の焼成は、5
00℃で20分間行った。
かくして、多孔質アルミナ管の表面にZr0230モル
96Si0270モル%のガラス膜を備えた複合多孔質
セラミックス管が得られた。ガラス膜の付着量は、0.
20g/drrfであった。
実施例2 シリカ源としてのS i(OC2H5) A 80 g
 sジルコニア源としてのZ r (OC3Hv ) 
4125g、0.15モル/1の塩酸水溶液7gおよび
C2H50H448gからなる混合溶液を調製した後、
表面層の平均細孔径が0.2μmである多孔質アルミナ
管を該混合溶液に浸漬した。
次いで、これを温度100℃、相対湿度100%の恒温
恒湿器に入れ、120分間保持した後、電気炉中300
℃で10分間焼成した。この様な溶液の付与、乾燥およ
び焼成をさらに4回繰返した。
ただし、最終回の焼成は、500℃で20分間行った。
かくして、多孔質アルミナ管の表面にZr0250モル
%−8i0250モル%のガラス膜を備えた複合多孔質
セラミックス管が得られた。ガラス膜の付着量は、0.
25g/dr&であった。
実施例3 シリカ源としてのS i  (OC2H5) 4161
g1ジルコニア源としてのZ r (OC3H7) 4
63g、0.15モル/1の塩酸水溶液14gおよびC
2H6OH574gからなる混合溶液を調製した後、表
面層の平均細孔径が0.2μmである多孔質アルミナ管
を該混合溶液に浸漬した。
次−いで、これを温度120℃の恒温器に入れ、10分
間保持した後、電気炉中300℃で10分間焼成した。
この様な溶液の付与、乾燥および焼成をさらに4回繰返
した。ただし、最終回の焼成は、500℃で20分間行
った。
かくして、多孔質アルミナ管の表面にZr0220モル
%−3iO280モル%のガラス膜を備えた複合多孔質
セラミックス管が得られた。ガラス膜の付着量は、0.
 18g/drri’であった。
実施例4 シリカ源としてのS i  (OC2H5) 442g
5ジルコニア源としてのZr (OC3H7) 415
4g、0.15モル/1の塩酸水溶液4gおよびC2H
50H390gからなる混合溶液を調製した後、表面層
の平均細孔径が0.2μmである多孔質アルミナ管を該
混合溶液に浸漬した。
次いで、これを温度98℃、相対湿度95%の恒温恒湿
器に入れ、120分間保持した後、電気炉中300℃で
10分間焼成した。この様な溶液の付与、乾燥および焼
成をさらに4回繰返した。ただし、最終回の焼成は、5
00℃で20分間行った。
かくして、多孔質アルミナ管の表面にZr0270モル
%−810230モル%のガラス膜を備えた複合多孔質
セラミックス管が得られた。ガラス膜の付着量は、0.
30g/drn”であった。
実験例1 実施例3の方法で得たZr0270モル%−3i023
0モル%のガラス膜を備えた複合多孔質セラミックス管
を使用して、N250モル%−N250モル%の混合ガ
スの分離を行った。
第1図に得られた結果を曲線Aとして示す。
なお、第1図には、多孔質アルミナのみからなる管を使
用して同様の混合ガスの分離を行った場合の結果を曲線
Bとして併せて示す。
第1図に示す結果から明らかな様に、本発明の複合多孔
質セラミックス管の分離比は、多孔質アルミナ管のそれ
と実質的に変わらない。
しかるに、H2の透過係数は、本発明の複合多孔質セラ
ミックス管の場合には、360X10’(m3/ば・P
  −5ec)であったのに対し、多孔質アルミナ管の
場合には、僅か18X10’(m3/ゴ・P−8eC)
に過ぎなかった。
実験例2 実施例1の方法に準じて、下記第1表に示す割合(モル
%)のジルコニアとシリカとからなるガラス膜を多孔質
セラミックス管上に形成した。次いで、該ガラス膜を1
00℃の蒸留水10100Oに浸漬し、48時間還流し
て、液中のZrとStの濃度を測定したところ、Zrは
、検出されず、Siの溶出量は、第1表に示す通りであ
った。
第1表 St (ppm) Zr010: S i0290 67、05Z r03
0: S t 02 To  27.05Z r050
: S i 0250  7.65Z r070: S
 i 0230  2.93実験例3 実施例2の方法に準じて得たZr0250モル%−8i
0250モル%のガラス膜を備えた複合多孔質セラミッ
クス管を各種の条件で熱処理した後、実験例1と同様に
して、N250モル%−N250モル%の混合ガスの分
離を行った。
第2図に得られた結果を曲線C−Eとして示す。
第2図には、多孔質アルミナのみからなる管を使用して
同様の混合ガスの分離を行った場合の結果を曲線Fとし
て併せて示す。
なお、各曲線と熱処理条件との関係およびそれぞれの処
理後のN2の透過係数は、以下の通りである。
曲線C・・・500℃×1時間、透過係数=420 X
l 0−” (r=3/rrr ・P  ・see )
曲線D・・・500℃×5時間、透過係数=489X1
0−9(m3/rrIt−P −8eC)曲線E・・・
500℃×21時間、透過係数=492X 10’ (
rn3/rrr・P  −5ec )曲線F・・・熱処
理なし。透過係数=282X10’ (m3/rd−P
  −5ee )第2図に示す結果から明らかな様に、
本発明の複合多孔質セラミックス管の分離比は、多孔質
アルミナ管のそれと実質的に変わらない。
しかるに、N2の透過速度は、むしろ向上している。
このような事実から、本発明による複層セラミックス系
濾過材は、500℃で十分な耐熱性を備えていることが
明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、本発明の複合多孔質セラミック
ス管のN2−N2混合ガスのN2分離比を多孔質アルミ
ナ管のそれと対比して示すグラフである。 (以上) 第1図 差 rL(atm) 第2図 0   0.5    f、o    1.5   2
0  25   3.0差 圧(atm)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多孔質セラミックス基材上にシリカ−ジルコニア
    系多孔質ガラス膜を備えたガラス・セラミック系濾過材
  2. (2)多孔質セラミックス基材上にシリカ源およびジル
    コニア源となるアルコキシドの混合溶液を付与し、乾燥
    し、焼成することを特徴とするガラス・セラミックス系
    濾過材の製造方法。
JP11071688A 1988-05-06 1988-05-06 ガラス・セラミックス系濾過材及びその製造方法 Granted JPH01281119A (ja)

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