JPH1085568A - Gas separation equipment - Google Patents
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- JPH1085568A JPH1085568A JP26145896A JP26145896A JPH1085568A JP H1085568 A JPH1085568 A JP H1085568A JP 26145896 A JP26145896 A JP 26145896A JP 26145896 A JP26145896 A JP 26145896A JP H1085568 A JPH1085568 A JP H1085568A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温で使用可能で、且つ高いガス(特に水
素)透過速度と高いガス(特に水素)分離性能を有す
る、分離膜を利用するガス分離装置を提供する。
【解決手段】 多孔質支持体上に分離膜を設けたガス分
離装置において、上記多孔質支持体が径10Å以上40
0Å未満の細孔を有する層と径400Å以上10000
0Å未満の細孔を有する層との少なくとも2層からな
り、かつ該多孔質支持体の小さい孔径側に上記分離膜と
して細孔径2〜10Åの多孔質シリカ膜を形成させる。
[PROBLEMS] To provide a gas separation device using a separation membrane, which can be used at a high temperature, has a high gas (particularly hydrogen) permeation rate and a high gas (particularly hydrogen) separation performance. SOLUTION: In the gas separation apparatus provided with a separation membrane on a porous support, the porous support has a diameter of 10 ° or more and 40 ° or more.
Layer having pores of less than 0 ° and diameter of 400 ° or more and 10,000
A porous silica membrane having a pore size of 2 to 10 mm is formed as the separation membrane on the smaller pore size side of the porous support, comprising at least two layers including a layer having pores of less than 0 °.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はガス分離装置に関
し、詳しくはポリシラザンから作製された無機分離膜を
利用するガス分離装置に関する。The present invention relates to a gas separation device, and more particularly, to a gas separation device using an inorganic separation membrane made of polysilazane.
【0002】[0002]
【従来の技術】膜を利用するガス分離装置は、相変化を
伴わない、装置や操作の簡略化が期待できる、連続運転
が可能である等の利点を有し、省エネルギー型装置とし
て期待されている。ガス分離膜、例えば水素分離膜につ
いて言えば、現在石油精製プラントにおけるオフガスか
らの水素リッチガスの回収や、アンモニア合成プラント
におけるパージガスからの水素ガスの回収などに用いら
れている。水素ガスは利用用途が幅広く、その需要は高
い。しかしながら、実用化されている膜は高分子膜であ
り、この欠点として、以下の2点が挙げられる。 高温(200℃以上)では使えない。 水素透過速度が低い。 に関しては、温度により、水素分離膜の適用範囲が限
定される、に関しては、速度が低いため、処理量に限
界がある、といった問題がある。2. Description of the Related Art A gas separation device using a membrane has advantages such as no phase change, simplification of the device and operation, and continuous operation, and is expected as an energy-saving device. I have. Speaking of gas separation membranes, for example, hydrogen separation membranes, they are currently used for recovering hydrogen-rich gas from off-gas in petroleum refining plants and recovering hydrogen gas from purge gas in ammonia synthesis plants. Hydrogen gas is widely used and its demand is high. However, a film that has been put into practical use is a polymer film, and this drawback has the following two points. It cannot be used at high temperatures (200 ° C or higher). Low hydrogen permeation rate. With regard to (1), there is a problem that the application range of the hydrogen separation membrane is limited depending on the temperature, and (3) the processing rate is limited because the speed is low.
【0003】そこで、上記の問題を克服するために、無
機(セラミック)膜の研究が開始されたが、セラミック
膜においては、例えばゾルゲル法による多孔性シリカ膜
においては、水素のみを通すÅオーダーの小さい孔を形
成することは非常に難しく(すなわち数10Åオーダー
の孔径制御までしかできず、クヌーセン拡散しか得るこ
とができない)、ピンホール、クラックのない膜形成も
不可能とされていた。しかも、製造に非常に長時間を有
する。また、CVD法により基材上にSiO2−B2O3
等の複合酸化物膜を形成し、エッチング処理する多孔質
セラミックス膜の製法(特開平7−17780号公報)
が提案されているが、本方法によっても数10Åオーダ
ーの孔径制御しかできない。結果として、上記、の
問題はクリアできるものの、水素選択性が低く、性能的
には不十分である。[0003] In order to overcome the above problems, research on inorganic (ceramic) membranes has been started, but in the case of ceramic membranes, for example, in the case of porous silica membranes by the sol-gel method, Å order of only hydrogen is passed. It is very difficult to form small holes (that is, it is only possible to control the hole diameter on the order of several tens of degrees, and it is possible to obtain only Knudsen diffusion), and it has been impossible to form a film without pinholes and cracks. Moreover, it has a very long time to manufacture. In addition, SiO 2 —B 2 O 3
For producing a porous ceramics film by forming a complex oxide film such as the above and etching the same (JP-A-7-17780)
However, this method can only control the pore size on the order of several tens of degrees. As a result, the above problem can be solved, but the hydrogen selectivity is low and the performance is insufficient.
【0004】ただ、最近、上記、及び水素選択性の
全てをクリアした多孔性シリカ膜ができたことが発表さ
れた[浅枝:触媒、vol.36 No.4、p.23
8〜245(1994)]。この膜はゾルゲル法により
形成され、Åオーダーの孔が形成されているとしてい
る。その構造については明確にされていないが、ゲル粒
子間の隙間によって、この孔が形成されていると推定さ
れる。[0004] Recently, however, it has been announced that a porous silica membrane having all of the above and hydrogen selectivity has been formed [Asaeda: Catalyst, vol. 36 No. 4, p. 23
8-245 (1994)]. This film is formed by a sol-gel method, and it is said that holes of the order Å are formed. Although the structure is not clarified, it is assumed that the pores are formed by gaps between the gel particles.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は上記
従来技術の実状に鑑みてなされたものであって、高い耐
熱性、高いガス透過速度及び高いガス選択性を有し、し
かも製造も容易である、数〜10Åの孔径を持った多孔
質シリカ膜を有するガス分離装置を提供することを、そ
の目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and has high heat resistance, a high gas permeation rate, a high gas selectivity, and is easy to manufacture. It is an object of the present invention to provide a gas separation device having a porous silica membrane having a pore diameter of several to 10 degrees.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第一
に、多孔質支持体上に設けた分離膜を利用するガス分離
装置において、上記多孔質支持体が径10Å以上400
Å未満の細孔を有する層と径400Å以上100000
Å未満の細孔を有する層との少なくとも2層からなり、
かつ該多孔質支持体の小さい孔径側に上記分離膜として
細孔径2〜10Åの多孔質シリカ膜を形成させてなるこ
とを特徴とするガス分離装置が提供される。第二に、前
記多孔質シリカ膜が主として下記一般式(I)According to the present invention, first, in a gas separation apparatus utilizing a separation membrane provided on a porous support, the porous support has a diameter of 10 ° or more and 400 ° or more.
Layer having pores of less than と and diameter of 400 径 or more and 100,000
少 な く と も comprising at least two layers with a layer having pores of less than Å,
Further, there is provided a gas separation apparatus characterized in that a porous silica membrane having a pore diameter of 2 to 10 ° is formed as the separation membrane on the small pore side of the porous support. Second, the porous silica film is mainly composed of the following general formula (I)
【化1】 (式中、Rはアルキル基を示し、n及びmはモル比を示
し、n:m=100:0〜30:70の範囲をとる)で
表される構造単位からなる骨格を有するポリシラザン溶
液を用いて得られる多孔質シリカ膜である上記第一に記
載したガス分離装置が提供される。第三に、前記多孔質
支持体が、その多孔質シリカ分離膜側の最表面に、酸化
物、窒化物、炭化物セラミックス被膜をCVD法、真空
蒸着法、イオンプレーティング法又はスパッタリング法
により施したものである上記第一に記載したガス分離装
置が提供される。第四に、前記多孔質支持体が金属多孔
質支持体であり、その多孔質シリカ分離膜側の最表面に
溶融アルミニウムメッキ法、イオンプレーティング法、
真空蒸着法又は圧着等によりアルミニウム被膜を形成
し、該被膜を陽極酸化処理することにより該表面に10
〜200Åの細孔を形成させたものである上記第一に記
載したガス分離装置が提供される。Embedded image (Wherein, R represents an alkyl group, n and m each represent a molar ratio, and n: m = 100: 0 to 30:70). The gas separation device according to the first aspect, which is a porous silica membrane obtained by using the gas separation device, is provided. Third, the porous support was provided with an oxide, nitride, or carbide ceramic coating on the outermost surface on the porous silica separation membrane side by a CVD method, a vacuum evaporation method, an ion plating method, or a sputtering method. A gas separation device according to the first aspect is provided. Fourth, the porous support is a metal porous support, and the outermost surface of the porous silica separation membrane side is a molten aluminum plating method, an ion plating method,
An aluminum film is formed by a vacuum deposition method or pressure bonding, and the film is anodized to form an aluminum film.
The gas separation device according to the first aspect, wherein pores of about 200 ° are formed.
【0007】すなわち、本発明のガス分離装置は、支持
体として径10Å以上400Å未満の細孔を有する層と
径400Å以上100000Å未満の細孔を有する層と
の少なくとも2層からなる多孔質支持体を用い、かつ該
多孔質支持体の小さい孔径側に分離膜として細孔径2〜
10Åの多孔質シリカ膜を形成させてなるものであっ
て、該多孔質シリカ分離膜の分子ふるい作用を利用する
ものとしたことから、該ガス分離装置によると、高い耐
熱性、高いガス透過速度及び高いガス選択性を達成する
ことができる。特に、上記多孔質シリカ膜が、前記一般
式(I)で表される構造単位からなる骨格を有するポリ
シラザン溶液を用いて得られる多孔質シリカ膜である場
合、あるいは上記多孔質支持体が、その多孔質シリカ分
離膜側の最表面に、セラミックス被膜をCVD法等によ
り施したもの、又は上記多孔質支持体が金属製であり、
その多孔質シリカ分離膜側の最表面に、アルミニウムメ
ッキ法等によりアルミニウム被膜を形成し、該被膜を陽
極酸化処理することにより該表面に10〜200Åの細
孔を形成させたものである場合、より均一なシリカ膜が
形成され、より高いガス選択性を達成することができ
る。That is, the gas separation device of the present invention provides a porous support comprising at least two layers of a layer having pores having a diameter of 10 ° to 400 ° and a layer having pores having a diameter of 400 ° to less than 100000 °. And a porous membrane having a pore diameter of 2 as a separation membrane on the small pore side of the porous support.
According to the gas separation apparatus, a high heat resistance and a high gas permeation rate are obtained by forming a porous silica membrane of 10 ° and utilizing the molecular sieving action of the porous silica separation membrane. And high gas selectivity can be achieved. In particular, when the porous silica film is a porous silica film obtained by using a polysilazane solution having a skeleton comprising a structural unit represented by the general formula (I), or the porous support is The outermost surface on the porous silica separation membrane side, a ceramic coating is applied by a CVD method or the like, or the porous support is made of metal,
An aluminum coating is formed on the outermost surface of the porous silica separation membrane by an aluminum plating method or the like, and pores of 10 to 200 ° are formed on the surface by anodizing the coating. A more uniform silica membrane is formed and higher gas selectivity can be achieved.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明のガス分離装置は、例えば単管式分離器か
らなる場合は、例えば図1の全体図、及び図2の膜部分
の拡大図で示されるような構造を有するものである。図
1において、1はガス分離装置で、2の多孔質支持体、
3の該支持体の(分離ガス下流側の)内部層、4の該支
持体の(分離ガス上流側の)表面層、5のポリシラザン
より作製された細孔を有するシリカ膜より構成され、6
は原料ガス導入管、7は分離ガス排出管、8は非分離ガ
ス排出管をそれぞれ示す。図1において、支持体2は内
部層3と表面層4の2層構成としたが、必要に応じて3
層以上の構成とすることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. When the gas separation device of the present invention comprises, for example, a single-tube separator, it has a structure as shown in, for example, the overall view of FIG. 1 and the enlarged view of the membrane portion of FIG. In FIG. 1, 1 is a gas separation device, 2 porous supports,
(3) an inner layer (on the downstream side of the separation gas) of the support; (4) a surface layer (on the upstream side of the separation gas) of the support; (5) a silica membrane having pores made of polysilazane;
Denotes a source gas introduction pipe, 7 denotes a separation gas discharge pipe, and 8 denotes a non-separation gas discharge pipe. In FIG. 1, the support 2 has a two-layer structure including an inner layer 3 and a surface layer 4.
It can have a configuration of more than layers.
【0009】図1、2において、導入管6より導入され
た原料ガス中の一部は、シリカ膜5の細孔を通過した後
に表面層4及び内部層3の細孔を通過して、分離ガスと
して分離ガス排出管7より排出される。一方、シリカ膜
の細孔を通過できなかった大きな分子のガスは、非分離
ガス排出管8より非分離ガスとして排出される。なお、
図1、2では分離ガスの上流側に5のシリカ膜を配置し
ているが、シリカ膜5を下流に配置する構造とすること
もできる。In FIGS. 1 and 2, a part of the raw material gas introduced from the introduction pipe 6 passes through the pores of the silica film 5 and then passes through the pores of the surface layer 4 and the inner layer 3 to be separated. The gas is discharged from the separation gas discharge pipe 7 as gas. On the other hand, the gas of large molecules that cannot pass through the pores of the silica membrane is discharged from the non-separable gas discharge pipe 8 as a non-separable gas. In addition,
In FIGS. 1 and 2, five silica membranes are arranged on the upstream side of the separation gas. However, a structure in which the silica membrane 5 is arranged on the downstream side may be adopted.
【0010】本発明の多孔質支持体上に設けた分離膜を
利用するガス分離装置は、分離膜として、細孔径2〜1
0Åの細孔を有する多孔質シリカ膜を使用することを第
一の特徴とする。本発明で用いられる多孔質シリカ膜と
して好ましいのは、ポリシラザンから得られる前記の細
孔を有するシリカ膜であり、特にラマン分析において、
3員環(600±20cm-1)と4員環(490±20
cm-1)を示すピークが存在し、(3員環)/(4員
環)強度比が0.1〜10.0である多孔質シリカ膜が
好ましい。[0010] The gas separation apparatus using a separation membrane provided on a porous support according to the present invention has a pore diameter of 2 to 1 as a separation membrane.
The first feature is that a porous silica membrane having 0 ° pores is used. Preferred as the porous silica film used in the present invention is a silica film having the above pores obtained from polysilazane, particularly in Raman analysis,
A three-membered ring (600 ± 20 cm -1 ) and a four-membered ring (490 ± 20
cm -1 ), and a porous silica film having a (3-membered ring) / (4-membered ring) intensity ratio of 0.1 to 10.0 is preferable.
【0011】上記の多孔質シリカ膜は、例えば下記構造
式(1)、(2)で示されるような4員環以下の小環状
物を主体とするものであり、これと5員環以上を主成分
とするものとを比較すると、小員環を主成分とするもの
ほど水素選択性は向上する。すなわち、この多孔質シリ
カ膜は、Åオーダーの孔径を持ち、しかも高い耐熱性、
高いガス透過速度及び高いガス分離性能(特に水素分離
性能)を有する。The above-mentioned porous silica film is mainly composed of, for example, a small ring having 4 or less member rings as shown by the following structural formulas (1) and (2). Compared with those having a main component, the hydrogen selectivity increases as the component has a small ring as a main component. In other words, this porous silica membrane has a pore size on the order of 、, and also has high heat resistance,
It has a high gas permeation rate and high gas separation performance (particularly hydrogen separation performance).
【0012】[0012]
【化2】 Embedded image
【0013】[0013]
【化3】 Embedded image
【0014】この多員環構造を有する多孔質シリカ膜
は、例えば、主として下記一般式(I)The porous silica film having a multi-membered ring structure is mainly composed of, for example, the following general formula (I)
【化1】 (式中、Rはアルキル基を示し、n及びmはモル比を示
し、n:m=100:0〜30:70の範囲をとる)で
表される構造単位からなる骨格を有するポリシラザン
を、沸点200℃以下の有機溶媒に溶解して、ポリシラ
ザン濃度0.01〜30重量%の溶液を調整した後、該
溶液を連通気孔を有する多孔質セラミックス又は金属基
体上に1〜50回コーティングすることによって得られ
る。Embedded image (Wherein, R represents an alkyl group, n and m each represent a molar ratio, and n: m = 100: 0 to 30:70). After dissolving in an organic solvent having a boiling point of 200 ° C. or lower to prepare a solution having a polysilazane concentration of 0.01 to 30% by weight, coating the solution on a porous ceramic or metal substrate having open pores 1 to 50 times. Obtained by
【0015】また、本発明のガス分離装置は、多孔質支
持体が、厚さ100〜10000Åの2〜10Åの細孔
を有する多孔質シリカ膜を形成する表面側に、孔径10
〜400Åの細孔を有する表面層と内部側に400〜1
00000Å、好ましくは400〜10000Åの細孔
を有する層の少なくとも2層からなることを特徴として
いる。表面層の厚さは0.1〜100μm、好ましくは
0.1〜10μmの範囲であり、内部層の厚さは0.1
〜100mm、好ましくは0.5〜10mmの範囲であ
る。Further, in the gas separation apparatus according to the present invention, the porous support has a pore size of 10 to 10 m on the surface side on which a porous silica membrane having pores of 2 to 10 m having a thickness of 100 to 10000 m is formed.
Surface layer having pores of 400 to 400 ° and 400 to 1 on the inner side.
It is characterized by comprising at least two layers having pores of 00000 °, preferably 400 to 10,000 °. The thickness of the surface layer is in the range of 0.1 to 100 μm, preferably 0.1 to 10 μm, and the thickness of the inner layer is 0.1 to 100 μm.
100100 mm, preferably 0.5〜1010 mm.
【0016】多孔質シリカ膜側にこのような特定の孔経
分布を持つ内部層及び表面層を合わせ持つ支持体を用い
ることで、2〜10Åの細孔をもつ多孔質シリカ膜を、
クラック、ピンホールなく形成することが可能になり、
高いガス分離性能を再現性よく得ることができる。か
つ、このような支持体を用いることで、多孔質シリカ層
の膜厚を100〜10000Åと薄くすることが可能に
なり、目的とする分離ガスが通過する長さが小さくでき
るため、高いガス透過速度を実現できるものである。つ
まり、多孔質シリカ膜の孔径分布及び膜厚が適切に保た
れ、高いガス分離性能と高いガス透過速度を同時に発揮
できるものとなる。By using a support having both an inner layer and a surface layer having a specific pore size distribution on the porous silica membrane side, a porous silica membrane having pores of 2 to 10 ° can be obtained.
It can be formed without cracks and pinholes,
High gas separation performance can be obtained with good reproducibility. In addition, by using such a support, the thickness of the porous silica layer can be reduced to 100 to 10000 °, and the length through which the target separation gas passes can be reduced. Speed can be realized. That is, the pore size distribution and the film thickness of the porous silica membrane are appropriately maintained, and high gas separation performance and high gas permeation rate can be simultaneously exhibited.
【0017】多孔質支持体の材質としては、アルミナ、
ジルコニア、マグネシア等のセラミックスやアルミニウ
ム、ニッケル等の金属及びステンレス、インコネル、ハ
ステロイ等の各種合金類が、任意に使用される。但し、
前記したように、多孔質シリカ膜側(最表層)は孔径1
0〜400Åの細孔を有する表面層が、厚さ0.1〜1
00μm、好ましくは0.1〜10μmの範囲で形成さ
れていることが必要であり、また、内部側(最内層)に
400〜100000Åの細孔を有する層が、厚さは
0.1〜100mm、好ましくは0.5〜10mmの範
囲で形成されていることが必要である。ガスの通過しや
すさは、多孔質シリカ層以外の分子ふるい作用のでない
各層においては層の細孔径の逆数に比例し、層の厚さに
比例し、その両者のバランスで決まる。層の細孔が小さ
いほど通りにくいが、層の厚さが薄ければその影響は小
さくなる。As the material of the porous support, alumina,
Ceramics such as zirconia and magnesia, metals such as aluminum and nickel, and various alloys such as stainless steel, inconel and hastelloy are arbitrarily used. However,
As described above, the porous silica membrane side (the outermost layer) has a pore size of 1
The surface layer having pores of 0 to 400 ° has a thickness of 0.1 to 1
It is necessary that the layer has a thickness of from 0.1 to 100 mm, preferably from 0.1 to 10 μm. , Preferably in the range of 0.5 to 10 mm. The ease of gas passage is proportional to the reciprocal of the pore diameter of the layer in each layer having no molecular sieve action other than the porous silica layer, is proportional to the layer thickness, and is determined by the balance between the two. The smaller the pores of the layer, the more difficult it is to pass, but the smaller the thickness of the layer, the less the effect.
【0018】最表層の細孔径が10Å未満の場合には、
ガス透過速度が小さくなり、逆に400Åを越えると多
孔質シリカ膜にクラック、ピンホールが発生し、目的と
する2〜10Åの細孔より大きな細孔が形成され、分離
ガスより大きい分子である非分離ガスまで透過して高い
ガス分離性能を得ることはできない。最内層は最表層よ
りも厚く厚さ0.1〜100mmもあるために、その細
孔径が400Å未満の場合、ガス透過速度が小さくな
り、逆に100000Åを越えると強度が低下し、多孔
質シリカ膜を外力に対して安定に保つ構造材としての機
能が低下する。When the pore diameter of the outermost layer is less than 10 °,
If the gas permeation rate is reduced, and if it exceeds 400 °, cracks and pinholes are generated in the porous silica membrane, pores larger than the desired 2 to 10 ° pores are formed, and the molecules are larger than the separation gas. High gas separation performance cannot be obtained by permeating non-separated gas. Since the innermost layer is thicker than the outermost layer and has a thickness of 0.1 to 100 mm, when the pore diameter is less than 400 °, the gas permeation rate is reduced. The function as a structural material for keeping the membrane stable against external force is reduced.
【0019】アルミナ等のセラミックス多孔質支持体と
しては、例えば細孔径0.1〜1μm、厚さ1〜3mm
の最内層多孔質支持体と、その上の細孔径400〜80
0Å、厚さ10〜30μmの多孔質層からなる2層セラ
ミックス支持体を基体とし、更にその上にCVD法、真
空蒸着法、イオンプレーティング法又はスパッタリング
法により、酸化物、窒化物、炭化物セラミックス等の被
膜(細孔径10〜200Å、厚さ0.1〜0.2μm)
を設けたものが特に好ましい。このような構成とするこ
とにより、高いガス分離性能と高いガス透過速度を合わ
せもつことができる。As a ceramic porous support such as alumina, for example, a pore diameter of 0.1 to 1 μm and a thickness of 1 to 3 mm
Of the innermost layer porous support and a pore diameter of 400 to 80
0Å, a two-layer ceramic support consisting of a porous layer having a thickness of 10 to 30 μm as a base material, and further forming an oxide, nitride, carbide ceramic by CVD, vacuum deposition, ion plating or sputtering. Etc. (pore diameter 10 ~ 200mm, thickness 0.1 ~ 0.2μm)
Those provided with are particularly preferred. With such a configuration, both high gas separation performance and high gas permeation speed can be achieved.
【0020】また、ステンレス等の金属多孔質支持体と
しては、例えば、細孔径1〜10μm、厚さ1〜3mm
の最内層金属多孔質支持体に、溶融アルミニウムメッキ
法、イオンプレーティング法、真空蒸着法又は圧着等に
より厚さ5〜30μmのアルミニウム被膜を施し、該被
膜に更に陽極酸化処理をすることにより、径10〜20
0Åの細孔を形成させたものが特に好ましい。このよう
な構成とすることにより、高いガス分離性能と高いガス
透過速度を合わせもつことができる。Further, as a metal porous support such as stainless steel, for example, a pore diameter of 1 to 10 μm and a thickness of 1 to 3 mm
On the innermost metal porous support, a 5-30 μm-thick aluminum coating is applied by a hot-dip aluminum plating method, an ion plating method, a vacuum evaporation method or pressure bonding, and the coating is further anodized. Diameter 10-20
Those having pores of 0 ° are particularly preferred. With such a configuration, both high gas separation performance and high gas permeation speed can be achieved.
【0021】アルミニウムの陽極酸化処理は、アルミニ
ウムの表面を電気化学的に酸化することによって、中心
が空洞となる柱状酸化膜を形成し得る技術であり、表面
の硬化、着色、耐摩耗性付与が可能になる。孔径は電
圧、電流の処理条件及び電解液の調整で制御可能であ
る。陽極酸化を途中で中断し、再度開始すると、初期の
孔径より小さい酸化膜が形成され、100Å以下の孔が
得られる。The anodic oxidation treatment of aluminum is a technique capable of forming a columnar oxide film having a hollow center at the center by electrochemically oxidizing the surface of aluminum, and is capable of hardening, coloring, and imparting wear resistance to the surface. Will be possible. The pore diameter can be controlled by adjusting the processing conditions of the voltage and current and adjusting the electrolytic solution. When the anodic oxidation is interrupted and restarted, an oxide film smaller than the initial pore diameter is formed, and pores of 100 ° or less are obtained.
【0022】前記の多孔質セラミックス又は金属支持体
上に、前記の多孔質シリカ膜を形成するには、まず前記
のポリシラザンを有機溶媒に溶解して塗布液を調整す
る。有機溶媒としては、溶媒の乾きが遅く、多孔質に染
み込んで均一な膜が形成しにくくなること、ディッピン
グ後、引き上げたときの垂れにより膜厚が不均一になる
(乾きが早いと垂れの影響がでにくい)こと等をさける
ため、沸点200℃以下のものが使用され、例えばベン
ゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチル
ベンゼン、トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン等
の芳香族化合物や、シクロヘキセン、シクロヘキサンな
どが挙げられる。In order to form the porous silica film on the porous ceramic or metal support, first, the polysilazane is dissolved in an organic solvent to prepare a coating solution. As an organic solvent, the solvent dries slowly and penetrates into the porous material, making it difficult to form a uniform film. After dipping, the film thickness becomes uneven due to sagging when pulled up. In order to avoid such problems, those having a boiling point of 200 ° C. or less are used, and examples thereof include aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, trimethylbenzene, and triethylbenzene, and cyclohexene and cyclohexane. .
【0023】ポリシラザンを上記溶媒に溶解する方法
は、任意の方法を採用することができるが、一般にはポ
リシラザンに上記溶媒を添加し、単純に撹拌するという
方法が採用される。なお、ポリシラザンは水分と容易に
反応するため、上記溶媒は使用前にモレキュラシーブ等
の添加により水分を除去しておく必要がある。上記溶媒
の水分含有量は、1000ppm以下とすることが好ま
しい。また、ポリシラザンを上記溶媒に溶解する際の温
度は、特に限定されるものではないが、一般的には上記
溶剤の凝固点以上沸点以下が採用される。なお、溶解を
実施する雰囲気も、特に限定されるものではないが、ポ
リシラザンは水分と反応しやすいため乾燥空気、乾燥窒
素雰囲気が好ましい。As a method of dissolving polysilazane in the above-mentioned solvent, any method can be adopted. In general, a method of adding the above-mentioned solvent to polysilazane and simply stirring is adopted. Since polysilazane easily reacts with water, it is necessary to remove water from the solvent by adding molecular sieve or the like before use. The water content of the solvent is preferably 1000 ppm or less. The temperature at which the polysilazane is dissolved in the solvent is not particularly limited, but is generally from the freezing point to the boiling point of the solvent. The atmosphere in which the dissolution is performed is not particularly limited, but a dry air or dry nitrogen atmosphere is preferable because polysilazane easily reacts with moisture.
【0024】前記ポリシラザンを上記溶媒に溶解させた
得られた溶液は、そのまま塗布液として使用できるが、
シリカ転化の低温化触媒として、Pd,Ni,V,A
g,Au,Pt,Rh,Ru,Ir,La,Co,Cu
等の少なくとも1種を添加することは非常に好ましい。The solution obtained by dissolving the polysilazane in the above solvent can be used as it is as a coating solution.
Pd, Ni, V, A as a catalyst for lowering the silica conversion temperature
g, Au, Pt, Rh, Ru, Ir, La, Co, Cu
It is very preferable to add at least one of these.
【0025】ポリシラザン溶解後は、濃度0.01〜3
0重量%、好ましくは0.1〜5重量%(特に好ましく
は0.1〜2重量%)に調整される。ポリシラザンの溶
液濃度(塗布液の濃度)は形成塗膜の厚さと比例関係に
あり、溶液濃度を低下させたときに、水素透過率が上昇
し、非常に高い水素分離性能を有する多孔質シリカ膜が
得られる。ポリシラザン塗布液の濃度が0.01重量%
未満では緻密膜が得られないため、水素選択性が低下す
る。逆に、30重量%超過では膜厚限界を越えるため、
膜にクラック、ピンホールなどが生じ水素選択性が低下
する。また、低い水素の透過速度しか得られない。After dissolving the polysilazane, the concentration is 0.01 to 3
It is adjusted to 0% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight (particularly preferably 0.1 to 2% by weight). The solution concentration of polysilazane (concentration of the coating solution) is proportional to the thickness of the formed coating film. When the solution concentration is reduced, the hydrogen permeability increases and the porous silica membrane has extremely high hydrogen separation performance. Is obtained. The concentration of the polysilazane coating solution is 0.01% by weight
If it is less than 1, a dense membrane cannot be obtained, and the hydrogen selectivity decreases. Conversely, if it exceeds 30% by weight, it exceeds the film thickness limit.
Cracks, pinholes, etc. occur in the film, and the hydrogen selectivity decreases. Further, only a low hydrogen permeation rate can be obtained.
【0026】前記濃度に調整されたポリシラザン溶液を
コーティングする基材は、連続通気孔を有する多孔質セ
ラミックス又は金属のいずれでもよい。ただ、ポリシラ
ザン溶液は非常に粘度が低いため、多孔質セラミクス基
体にコーティングする場合は、基体にポリシラザンが染
み込んで均一な多孔質シリカ膜が得られにくいときがあ
るので、基体に適切な細孔径を有するTiN,SiC,
Al2O3,SiO2,SiNなどをコーティングするこ
とは非常に好ましい。The substrate on which the polysilazane solution adjusted to the above concentration is coated may be either a porous ceramic having continuous vents or a metal. However, since the polysilazane solution has a very low viscosity, when coating a porous ceramic substrate, it may be difficult to obtain a uniform porous silica film due to the permeation of the polysilazane into the substrate. TiN, SiC,
It is highly preferred to coat with Al 2 O 3 , SiO 2 , SiN and the like.
【0027】ポリシラザン溶液を基材にコーティングす
る手段としては、通常のコーティング方法、例えばスピ
ンコート、ディップコート、流し塗り、ロールコート等
が用いられる。また、コーティング回数は1〜50回、
好ましくは2〜20回である。低濃度の時はコーティン
グ回数を多くした方が、また高濃度の時はコーティング
回数が少ない方が、水素透過速度、水素選択性に関して
適切な値〔水素透過速度=10-8〜10-5m3/(m2
sec kPa)、水素/メタン透過率比=30〜10
00〕が得られる。具体的には0.05重量%で30
回、2重量%では3回程度が良い。As a means for coating the polysilazane solution on the substrate, a usual coating method, for example, spin coating, dip coating, flow coating, roll coating and the like are used. In addition, the number of coating times is 1 to 50 times,
Preferably it is 2 to 20 times. When the concentration is low, it is better to increase the number of coatings, and when the concentration is high, the number of coatings is smaller. The appropriate values for the hydrogen permeation rate and hydrogen selectivity [hydrogen permeation rate = 10 -8 to 10 -5 m 3 / (m 2
sec kPa), hydrogen / methane transmittance ratio = 30 to 10
00] is obtained. Specifically, 30% at 0.05% by weight.
In the case of 2% by weight, about 3 times is preferable.
【0028】本発明の多孔質支持体上に設けた分離膜を
利用するガス分離装置は、該分離膜がÅオーダーの孔径
を持ち、しかも高い耐熱性、高いガス透過速度(特に水
素透過速度)及び高いガス分離性能(特に水素選択性)
を有するので、石油精製プラントやアンモニア合成プラ
ントからの水素含有ガスからの水素富化ガスの回収に有
用であるばかりでなく、水蒸気改質プロセスや脱水素反
応における生成水素の除去等に非常に有用である。In the gas separation apparatus using a separation membrane provided on a porous support according to the present invention, the separation membrane has a pore size on the order of Å, high heat resistance, and a high gas permeation rate (particularly, hydrogen permeation rate). And high gas separation performance (particularly hydrogen selectivity)
Is useful not only for the recovery of hydrogen-enriched gas from hydrogen-containing gas from petroleum refining plants and ammonia synthesis plants, but also for the removal of hydrogen produced in steam reforming processes and dehydrogenation reactions It is.
【0029】[0029]
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明の技術的範囲がこれらにより限定される
ものではない。The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which should not be construed as limiting the technical scope of the present invention.
【0030】参考例1[オルガノポリシラザンの合成] 温度0℃の反応槽内に設置した1リットルの反応容器内
を乾燥窒素で置換し、次いで乾燥ピリジン500ミリリ
ットルを入れ温度が一定になるまで保持した。その後、
撹拌しながら、ジクロロシラン(SiH2Cl2)50.
5g、メチルジクロロシラン(MeSiHCl2)2
8.75gをそれぞれ加えて錯体混合物を形成させ、白
色固体状のアダクトを得た。Reference Example 1 [Synthesis of organopolysilazane] A 1-liter reaction vessel installed in a reaction vessel at a temperature of 0 ° C. was replaced with dry nitrogen, and then 500 ml of dry pyridine was added and maintained until the temperature became constant. . afterwards,
With stirring, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) 50.
5 g, methyldichlorosilane (MeSiHCl 2 ) 2
8.75 g of each was added to form a complex mixture, and a white solid adduct was obtained.
【0031】次に、反応混合物を撹拌しながら乾燥アン
モニア32.0gを約30分かけて添加した。反応終了
後、乾燥窒素を吹き込み未反応のアンモニアを除去し、
次いで窒素雰囲気下で加圧濾過し、濾液450ミリリッ
トルを得た。この濾液に乾燥m−キシレン1000ミリ
リットルを加え減圧下で溶媒を除去したところ、31.
0gの無色の粘性液体メチル化ポリシラザンが得られ
た。この粘性液体の数平均分子量は、GPCにより測定
したところ1500であった。Next, 32.0 g of dry ammonia was added over about 30 minutes while stirring the reaction mixture. After completion of the reaction, dry nitrogen is blown to remove unreacted ammonia,
Subsequently, the mixture was filtered under pressure under a nitrogen atmosphere to obtain 450 ml of a filtrate. To the filtrate was added 1000 ml of dry m-xylene, and the solvent was removed under reduced pressure.
0 g of a colorless viscous liquid methylated polysilazane was obtained. The number average molecular weight of this viscous liquid was 1500 as measured by GPC.
【0032】実施例1 まず、多孔質支持体としてアルミナ多孔管を用いた場合
の多孔質シリカ膜側最表面の細孔径の効果を調べた。基
体管であるアルミナ多孔管は、内層の多孔質内径7mm
φ、外径10mmφ、細孔径1mmであり、その外側最
表層は細孔径300〜800Åの多孔質層が形成されて
いる2層構造になっている。該多孔管の外側最表層の上
に表面層として、TiN層をCVD法で0.2μm厚で
形成した。このTiN層の細孔径は100〜200Åで
ある。Example 1 First, the effect of the pore diameter on the outermost surface of the porous silica membrane when an alumina porous tube was used as the porous support was examined. The alumina porous tube as the base tube has a porous inner diameter of 7 mm of the inner layer.
φ, outer diameter 10 mmφ, pore diameter 1 mm, and the outermost outer layer has a two-layer structure in which a porous layer having a pore diameter of 300 to 800 ° is formed. A TiN layer having a thickness of 0.2 μm was formed as a surface layer on the outermost outer layer of the porous tube by a CVD method. The pore diameter of this TiN layer is 100 to 200 °.
【0033】参考例1で得られたオルガノポリシラザン
をキシレンに溶解し、濃度1.5重量%のコーティング
液を調整した。次に、このコーティング液中に前記下塗
り基体管をディッピングし、4回コーティング操作を繰
り返した後、250℃で焼成し、多孔質シリカ膜付き基
体管を得た。The organopolysilazane obtained in Reference Example 1 was dissolved in xylene to prepare a coating solution having a concentration of 1.5% by weight. Next, the undercoated base tube was dipped in the coating solution, and the coating operation was repeated four times, followed by firing at 250 ° C. to obtain a base tube with a porous silica film.
【0034】得られた多孔質シリカ膜付き基体管を用い
て、水素、メタン各ガスの透過率の測定を行った。測定
は図3に示す分離装置を用いて行った。測定には、
H2、CH4の各純ガスを用いた。その結果を表1に示
す。Using the obtained base tube with a porous silica film, the transmittance of each gas of hydrogen and methane was measured. The measurement was performed using the separation device shown in FIG. For the measurement,
Pure gases of H 2 and CH 4 were used. Table 1 shows the results.
【0035】ガス透過率は下記式(1)にて定義され
る。The gas permeability is defined by the following equation (1).
【数1】 Q = F/(A・ΔP) (1) ここでQがガス透過率(m3/m2・sec・kPa)、
Fがガス透過流量(m3/sec)、Aが膜面積
(m2)、ΔPが膜の上流と下流の差圧(kPa)であ
る。また、ガス分離性能の指標である透過率比は、各ガ
スの透過速度の比として表される。例えば、H2/CH4
の透過率比βH2/CH4は下記(2)式にて定義される。Q = F / (A · ΔP) (1) where Q is a gas permeability (m 3 / m 2 · sec · kPa),
F is the gas permeation flow rate (m 3 / sec), A is the membrane area (m 2 ), and ΔP is the differential pressure (kPa) upstream and downstream of the membrane. The transmittance ratio, which is an index of gas separation performance, is expressed as the ratio of the permeation speed of each gas. For example, H 2 / CH 4
Transmittance ratio beta H2 / CH4 of is defined by the following equation (2).
【数2】 βH2/CH4 = QH2/QCH4 (2)[ Expression 2] βH2 / CH4 = QH2 / QCH4 (2)
【0036】比較例1 最表層の細孔径が300〜800Åの該アルミナ多孔管
そのままであるガス分離装置を用い、該ガス分離装置の
ガス透過率及びH2/CH4の透過率比ガス分離係数を実
施例1と同様に測定した。その結果を表1に示す。COMPARATIVE EXAMPLE 1 Using a gas separator having the same porous alumina tube as the outermost layer having a pore diameter of the outermost layer of 300 to 800 °, the gas permeability of the gas separator and the gas transmission coefficient of H 2 / CH 4 were determined. Was measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
【0037】比較例2 比較例1で使用したアルミナ多孔管の外側最表層の上
に、実施例1と同様の細孔径が100〜200ÅのTi
NをCVD法で0.2μm厚で形成したガス分離装置を
用いた。該ガス分離装置は、実施例1の多孔質シリカ膜
がない装置に相当する。該分離装置のガス透過率及びH
2/CH4の透過率比ガス分離係数を実施例1と同様に測
定した。その結果を表1に示す。COMPARATIVE EXAMPLE 2 On the outermost surface layer of the alumina porous tube used in Comparative Example 1, a Ti having a pore size of 100 to 200 °
A gas separator in which N was formed to a thickness of 0.2 μm by a CVD method was used. The gas separation device corresponds to the device of Example 1 without a porous silica membrane. Gas permeability and H of the separator
2 / CH 4 transmittance ratio Gas separation coefficient was measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
【0038】比較例3 比較例1で使用したアルミナ多孔管の外側最表層の上
に、比較例2の細孔径100〜200ÅのTiN層なし
に、実施例1と同様に多孔質シリカ膜を形成したガス分
離装置を用いた。該ガス分離装置は、細孔径は300〜
800Åの表面層の上に多孔質シリカ膜が形成されてお
り、実施例1の細孔径100〜200ÅのTiN層がな
い装置に相当する。該ガス分離装置のガス透過率及びH
2/CH4の透過率比ガス分離係数を実施例1と同様に測
定した。その結果を表1に示す。Comparative Example 3 A porous silica film was formed on the outermost surface layer of the alumina porous tube used in Comparative Example 1 without the TiN layer having a pore diameter of 100 to 200 ° in Comparative Example 2 in the same manner as in Example 1. A gas separation device was used. The gas separation device has a pore diameter of 300 to
The porous silica film is formed on the 800-degree surface layer, and corresponds to the apparatus of Example 1 having no TiN layer having a pore diameter of 100 to 200 degrees. Gas permeability and H of the gas separator
2 / CH 4 transmittance ratio Gas separation coefficient was measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
【0039】[0039]
【表1】 註)測定温度:室温[Table 1] Note) Measurement temperature: room temperature
【0040】表1の比較例1、2から、ガス分離装置の
細孔径が大きいほど透過速度は速いが、透過率比は低
い。細孔径が100Åより大きい場合には、透過速度は
高くても低い透過率比しか得られず、ガス分離装置とし
ては機能しない。一方、本発明の構造であり、オルガノ
ポリシラザンで作製した多孔質シリカ膜の下地最表面層
の細孔径が100〜200Åである実施例1では、水素
/メタンの透過率比も30を越え、分子あるいが発現
し、高いガス透過率比と水素透過速度が両立して得られ
る。比較例3は比較例1に本発明で使用する多孔質シリ
カ層を形成したものであるが、高い水素透過率比は得る
ことができない。比較例3は下地であるアルミナ多孔管
の最表面層の細孔径が300〜800Åと大きく、クラ
ック、ピンホール等の発生により緻密な多孔質シリカ膜
を形成できないためである。つまり、本発明の構造をも
つことにより、ガス透過率が高く、透過速度の高いガス
分離装置を提供できることがわかる。From Comparative Examples 1 and 2 in Table 1, the larger the pore diameter of the gas separation device, the higher the permeation speed but the lower the transmittance ratio. When the pore diameter is larger than 100 °, only a low transmittance ratio can be obtained even if the permeation speed is high, and it does not function as a gas separation device. On the other hand, in Example 1, which is the structure of the present invention, in which the pore diameter of the underlying outermost surface layer of the porous silica film made of organopolysilazane is 100 to 200 °, the hydrogen / methane transmittance ratio also exceeds 30, and the molecular Alternatively, a high gas permeability ratio and a high hydrogen permeation rate can be obtained at the same time. In Comparative Example 3, a porous silica layer used in the present invention was formed on Comparative Example 1, but a high hydrogen permeability ratio could not be obtained. In Comparative Example 3, the pore diameter of the outermost surface layer of the alumina porous tube as the base was as large as 300 to 800 °, and a dense porous silica film could not be formed due to generation of cracks and pinholes. In other words, it can be seen that the structure of the present invention can provide a gas separation device having high gas permeability and high permeation speed.
【0041】実施例2 実施例1において、下塗り基体管に対する濃度0.1重
量%のコーティング溶液を用いてコーティング操作を1
2回繰り返したこと以外は、実施例1と同様にして作製
し、多孔質シリカ膜付きガス分離装置とした。Example 2 A coating operation was performed in the same manner as in Example 1 except that a coating solution having a concentration of 0.1% by weight with respect to the undercoated base tube was used.
A gas separator with a porous silica membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that the process was repeated twice.
【0042】実施例3 実施例2に示す多孔質支持体(基体管)として、細孔径
10000Åのステンレス製(SUS316)金属多孔
管を用いた。基体管である金属多孔管は、内径7mm
φ、外径10mmφ、細孔径1μmで、その最外層表
面、つまり多孔質シリカ膜側最表面には厚さ2μmのT
iN層を実施例1と同様にして形成し、かつその上に実
施例2と同様に多孔質シリカ層を形成して、ガス分離装
置とした。Example 3 As a porous support (substrate tube) shown in Example 2, a stainless steel (SUS316) metal porous tube having a pore diameter of 10,000 ° was used. The metal porous tube as the base tube has an inner diameter of 7 mm.
φ, outer diameter 10 mmφ, pore diameter 1 μm, T 2 μm thick on the outermost layer surface, that is, the outermost surface on the porous silica film side
An iN layer was formed in the same manner as in Example 1, and a porous silica layer was formed thereon in the same manner as in Example 2, to obtain a gas separation device.
【0043】実施例4 実施例3の金属多孔管に溶融アルミニウムメッキにより
アルミニウム層を10μm形成し、それを陽極酸化処理
した多孔質支持体に、実施例2と同様に多孔質シリカ層
を形成してガス分離装置とした。Example 4 An aluminum layer was formed to a thickness of 10 μm on the metal porous tube of Example 3 by hot-dip aluminum plating, and a porous silica layer was formed on a porous support obtained by anodizing the same as in Example 2. To obtain a gas separation device.
【0044】実施例1、2、3及び4のガス分離装置の
ガス透過率測定を行った。その結果を表2に示す。表2
から、実施例1〜4はいずれも温度上昇にともなって透
過率は上昇し、活性化拡散挙動を示し、H2/CH4透過
率比は、いずれの場合も30を越えて分子ふるいが発現
していることがわかる。The gas permeability of the gas separators of Examples 1, 2, 3 and 4 was measured. Table 2 shows the results. Table 2
Therefore, in all of Examples 1 to 4, the transmittance increases as the temperature rises, and shows an activated diffusion behavior, and the H 2 / CH 4 transmittance ratio exceeds 30 in all cases, and molecular sieves appear. You can see that it is doing.
【0045】[0045]
【表2】 [Table 2]
【0046】[0046]
【発明の効果】請求項1のガス分離装置は、多孔質支持
体上に設けた分離膜を利用するガス分離装置において、
上記多孔質支持体が径10Å以上400Å未満の細孔を
有する層と径400Å以上100000Å未満の細孔を
有する層との少なくとも2層からなり、かつ該多孔質支
持体の小さい孔径側に上記分離膜として細孔径2〜10
Åの多孔質シリカ膜を形成させてなるものとしたことか
ら、該シリカ膜の分子ふるい作用を十分に利用するもの
となって、該分離装置によると、高い耐熱性、高いガス
透過速度(特に水素透過速度)及び高いガス分離性能
(特に水素選択性)を達成することができる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas separation apparatus using a separation membrane provided on a porous support.
The porous support comprises at least two layers: a layer having pores having a diameter of 10 ° or more and less than 400 ° and a layer having pores having a diameter of 400 ° or more and less than 100000 °, and the above-mentioned separation is performed on the small pore side of the porous support. Pore size 2-10 as membrane
Since the porous silica membrane of Å was formed, the molecular sieving action of the silica membrane was fully utilized. According to the separation apparatus, high heat resistance and high gas permeation rate (particularly, Hydrogen permeation rate) and high gas separation performance (particularly hydrogen selectivity).
【0047】また、請求項2〜4のガス分離装置は、前
記多孔質シリカ膜が主として前記一般式(I)で表され
る構造単位からなる骨格を有するポリシラザン溶液を用
いて得られる多孔質シリカ膜であるか、前記多孔質支持
体が、セラミック多孔質支持体であり、その多孔質シリ
カ分離膜側の最表面に、酸化物、窒化物、炭化物セラミ
ックス被膜をCVD法、真空蒸着法、イオンプレーティ
ング法又はスパッタリング法により施したものである
か、又は前記多孔質支持体が、金属多孔質支持体であ
り、その多孔質シリカ分離膜側の最表面に溶融アルミニ
ウムメッキ法、イオンプレーティング法、真空蒸着法又
は圧着等によりアルミニウム被膜を形成し、該被膜を陽
極酸化処理することにより該表面に10〜200Åの細
孔を形成させたものとしたことから、より均一なシリカ
膜が形成され、より高い水素選択性を達成することがで
きる。The gas separation apparatus according to claims 2 to 4, wherein the porous silica membrane is obtained by using a polysilazane solution having a skeleton mainly composed of the structural unit represented by the general formula (I). Membrane, or the porous support is a ceramic porous support, and an oxide, nitride, or carbide ceramic coating is formed on the outermost surface of the porous silica separation membrane side by a CVD method, a vacuum evaporation method, Either a plating method or a sputtering method, or the porous support is a metal porous support, and the outermost surface of the porous silica separation membrane side is a molten aluminum plating method, an ion plating method. An aluminum coating is formed by vacuum deposition or pressure bonding, and the coating is anodized to form pores of 10 to 200 ° on the surface. Since the more homogeneous silica film is formed, it is possible to achieve higher hydrogen selectivity.
【図1】本発明のガス分離装置の1例の構成概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration of an example of a gas separation device of the present invention.
【図2】本発明のガス分離装置の1例の膜部分の構造模
式図である。FIG. 2 is a schematic structural view of a membrane portion of an example of the gas separation device of the present invention.
【図3】実施例で使用したガス透過率測定のための分離
装置の説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a separation device for measuring gas permeability used in an example.
1 ガス分離装置 2 多孔質支持体 3 多孔質支持体の内部層 4 多孔質支持体の表面層 5 多孔質シリカ膜 6 原料ガス導入管 7 分離ガス排出口 8 非分離ガス排出管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas separation apparatus 2 Porous support 3 Inner layer of porous support 4 Surface layer of porous support 5 Porous silica membrane 6 Source gas introduction pipe 7 Separation gas outlet 8 Non-separation gas discharge pipe
Claims (4)
るガス分離装置において、上記多孔質支持体が径10Å
以上400Å未満の細孔を有する層と径400Å以上1
00000Å未満の細孔を有する層との少なくとも2層
からなり、かつ該多孔質支持体の小さい孔径側に上記分
離膜として細孔径2〜10Åの多孔質シリカ膜を形成さ
せてなることを特徴とするガス分離装置。1. A gas separation apparatus using a separation membrane provided on a porous support, wherein the porous support has a diameter of 10 mm.
A layer having pores of not less than 400 ° and a diameter of not less than 400 ° 1
A porous silica membrane having a pore diameter of 2 to 10 mm as the separation membrane on the small pore side of the porous support, comprising at least two layers including a layer having pores of less than 00000 °. Gas separation equipment.
式(I) 【化1】 (式中、Rはアルキル基を示し、n及びmはモル比を示
し、n:m=100:0〜30:70の範囲をとる)で
表される構造単位からなる骨格を有するポリシラザン溶
液を用いて得られる多孔質シリカ膜である請求項1記載
のガス分離装置。2. The porous silica film mainly comprises the following general formula (I): (Wherein, R represents an alkyl group, n and m each represent a molar ratio, and n: m = 100: 0 to 30:70). The gas separation device according to claim 1, wherein the gas separation device is a porous silica membrane obtained by using the same.
分離膜側の最表面に、酸化物、窒化物、炭化物セラミッ
クス被膜をCVD法、真空蒸着法、イオンプレーティン
グ法又はスパッタリング法により施したものである請求
項1記載のガス分離装置。3. The porous support is provided with an oxide, nitride, or carbide ceramic coating on the outermost surface of the porous silica separation membrane by a CVD method, a vacuum deposition method, an ion plating method, or a sputtering method. The gas separation device according to claim 1, wherein
あり、その多孔質シリカ分離膜側の最表面に溶融アルミ
ニウムメッキ法、イオンプレーティング法、真空蒸着法
又は圧着等によりアルミニウム被膜を形成し、該被膜を
陽極酸化処理することにより該表面に10〜200Åの
細孔を形成させたものである請求項1記載のガス分離装
置。4. The porous support is a metal porous support, and an aluminum coating is formed on the outermost surface of the porous silica separation membrane by a hot-dip aluminum plating method, an ion plating method, a vacuum deposition method, or pressure bonding. 2. The gas separation device according to claim 1, wherein the film is formed and anodized to form pores of 10 to 200 [deg.] On the surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26145896A JPH1085568A (en) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | Gas separation equipment |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26145896A JPH1085568A (en) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | Gas separation equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1085568A true JPH1085568A (en) | 1998-04-07 |
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ID=17362184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26145896A Pending JPH1085568A (en) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | Gas separation equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1085568A (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000279773A (en) * | 1999-03-31 | 2000-10-10 | Kyocera Corp | Gas separation filter and method of manufacturing the same |
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| JP2005118767A (en) * | 2003-09-26 | 2005-05-12 | Japan Fine Ceramics Center | Hydrogen-selective gas separation membrane, hydrogen-selective gas separation material, and methods for producing them |
| US7018707B2 (en) | 2000-03-03 | 2006-03-28 | Noritake Co., Limited | Porous ceramic laminate and production thereof |
| JP2014508640A (en) * | 2011-02-16 | 2014-04-10 | ダウ コーニング コーポレーション | Method for coating porous substrate |
| WO2021230265A1 (en) * | 2020-05-12 | 2021-11-18 | 株式会社ハイドロネクスト | Hydrogen gas separator |
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-
1996
- 1996-09-10 JP JP26145896A patent/JPH1085568A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000279773A (en) * | 1999-03-31 | 2000-10-10 | Kyocera Corp | Gas separation filter and method of manufacturing the same |
| US7018707B2 (en) | 2000-03-03 | 2006-03-28 | Noritake Co., Limited | Porous ceramic laminate and production thereof |
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