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Info
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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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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。
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
%−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。
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。
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。
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。
%−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。
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。
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。
%−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。
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。
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。
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。
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。
%)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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)
- (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)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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11071688A JPH01281119A (ja) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11071688A JPH01281119A (ja) | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01281119A true JPH01281119A (ja) | 1989-11-13 |
| JPH0582B2 JPH0582B2 (ja) | 1993-01-05 |
Family
ID=14542669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11071688A Granted JPH01281119A (ja) | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01281119A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5139540A (en) * | 1991-07-24 | 1992-08-18 | Texaco Inc. | Membrane separation of gases |
| US5160352A (en) * | 1991-09-06 | 1992-11-03 | Texaco Inc. | Method of forming membranes useful for separation of gases |
| US5183482A (en) * | 1991-06-19 | 1993-02-02 | Texaco Inc. | Separation by membrane techniques |
| CN1058908C (zh) * | 1997-06-20 | 2000-11-29 | 清华大学 | 用于海水淡化的超滤二氧化硅薄膜的制备方法 |
| US6372020B2 (en) * | 1999-08-26 | 2002-04-16 | Jae-Jin Hong | Oxygen enriching membrane |
| JP2002292261A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-08 | Kyocera Corp | ガス分離フィルタ用無機多孔質体およびガス分離フィルタ並びにその製造方法 |
| WO2007112340A3 (en) * | 2006-03-27 | 2007-12-21 | 3M Innovative Properties Co | Glass ceramic self-supporting film and process for its production |
| JP2016055272A (ja) * | 2014-09-11 | 2016-04-21 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 片端封止型筒状セラミックス |
-
1988
- 1988-05-06 JP JP11071688A patent/JPH01281119A/ja active Granted
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5183482A (en) * | 1991-06-19 | 1993-02-02 | Texaco Inc. | Separation by membrane techniques |
| US5139540A (en) * | 1991-07-24 | 1992-08-18 | Texaco Inc. | Membrane separation of gases |
| US5160352A (en) * | 1991-09-06 | 1992-11-03 | Texaco Inc. | Method of forming membranes useful for separation of gases |
| CN1058908C (zh) * | 1997-06-20 | 2000-11-29 | 清华大学 | 用于海水淡化的超滤二氧化硅薄膜的制备方法 |
| US6372020B2 (en) * | 1999-08-26 | 2002-04-16 | Jae-Jin Hong | Oxygen enriching membrane |
| JP2002292261A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-08 | Kyocera Corp | ガス分離フィルタ用無機多孔質体およびガス分離フィルタ並びにその製造方法 |
| WO2007112340A3 (en) * | 2006-03-27 | 2007-12-21 | 3M Innovative Properties Co | Glass ceramic self-supporting film and process for its production |
| JP2016055272A (ja) * | 2014-09-11 | 2016-04-21 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 片端封止型筒状セラミックス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0582B2 (ja) | 1993-01-05 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |