JPS59109203A - 多孔質隔膜 - Google Patents

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】 に関する。

金践粉末あるいはセラミック粉末を焼結したり，又はフ
ッ素樹脂等の有機合成樹脂粉末を圧縮成形した多孔質体
を基体とした微小孔径，特に数ｌＯ〜数＋ｏｏ　Ｘの超
微細々孔を有する多孔質隔膜を用いて，例えばカス拡散
法によυ気体を分離濃縮する場合，効率よく行うために
は多孔質隔膜を可能外隅り薄くすることが必要であるが
，強度の点から極端に薄くすることはできない。又，こ
のような場合には任意の形状に成形することは困難であ
った。そこで、カス拡散の妨害とならないように，孔径
が大きく且充分の強度を有するようにある程度の厚みを
有するガス透過性の高い多孔質体又は金網様の支持体で
微細孔を有する薄い多孔質隔膜を補強し，多層構造とす
る方策等がとられている。例えば、多層構造の多孔質膜
を管状とするためには各種の方法があるが，一般にはン
ート状の多層多孔質隔膜を円管状に成形加工し，端末を
つき合せ溶接，あるいは重ね合せ接着を行っている。し
かし、多孔質体が金属のように柔軟性の高いものでは円
管成形も可能であるが，セラミックのように柔軟性のな
いものでは極めて困難である。

又，多孔質金属であっても空孔の存在により無孔質体に
比べて強度が低くなり，円管成形可能な曲率半径に限度
があり，細い管状に成形することは極めて困難であった
。そこでこのような難点を解決する方法として多孔質支
持管とその内側又は外側に配置したパイプ又は芯金とを
同心円状に保持して多孔質支持管とパイプ又は芯金とに
振動を与えながら多孔質支持管とパイプ又は芯金との間
の空隙部に気体を噴出させて空隙部内に粉末を均一に充
填し、空隙部内に充填した粉末を多孔質支持管に静圧成
形により圧着し、多孔質支持管に粉末の圧着層を形成す
る管状多孔質膜の成形法が知られている（特開昭５０−
７７４１０号公報参照）が粉末を均一に充填すること及
び非常に薄い膜を作製することなど実際には困難な点が
多い。このような問題の対策として２例えば大きな細孔
（５０００Ｘ以上）の多孔質体の細孔内に、非常に小さ
な粒子を充填し。

その後乾燥焼成することにより、１００〜１０００　Ｘ
の細孔径を有する多孔質体を得る方法等が考案されてい
るが、細孔分布の幅が大きく、厚みも犬なので、ガス分
離膜として使用する場合期待した性能よシも悪くなると
いう欠点かあった。

本発明は、このような現状に鑑みなされたもので、無機
多孔質体の片面に微細な細孔を有する無機質の膜を形成
させた多孔質隔膜で、大きさと形状を自由に選択できる
と同時に選択的透過性の秀れた多孔質隔膜を提案するも
のである。

以下９本発明について詳細に説明する。発泡ブリ力、焼
結アルミナ及びムライトなどの比較的大きな細孔（通常
細孔径＋ｏｏｏＸ以上）を持つ任意の形状の無機多孔質
体の片面に、微粒子を塗布し乾燥、焼成することによっ
て無機質の膜を形成して成る多孔質隔膜である。無機多
孔質体の表面の片面に塗布された微粒子は乾燥、焼成工
程を経ることによって、該無機多孔質体の表面に微細孔
の薄膜を形成する。そのだめ、このようにして調製した
多孔質体をカス分離用隔膜として使用すれば２分離効率
のよいガス分離膜となる。一般に多孔質膜による混合ガ
スからの特定カスの分離は、混合ガスのそれぞれの分子
の平均自由行程が膜の細孔直径よりも相当大きな場合に
可能であり、細孔直径が平均自由行程に近くなるにつ扛
て分離が困難となる。従って、上記無機多孔質体のみで
はガス分離は不可能であるが１本発明によれば無機多孔
質体の片面に微細な細孔を有する多孔質膜を形成させた
ことによりガス分離に適した任意の形状及び大きさの多
孔質隔膜が得られる利点がある。

以下、実施例により本発明の多孔質隔膜について、さら
に詳細に説明する。

実施例１ アルミニウムイソプロピレート２ロ０ ℃に保持した１，０　０　０　ｇの水に添加し，アルミ
ニウムインプロピレートを加水分解し，アルミナゾルと
した。その後，８０シて攪拌を行いながら５時間保持し
て熟成を行った。このようにして得られたアルミナゾル
を比較のため細孔径２ｏｏｏＸ。

細孔容積０．８ｃｎｌ／ｇのアルミナ質平膜（５０ｍｍ
Ｘ５０ｍｍ　、厚さ２ｍｍ）にそれぞれ両面と片面に塗
布した後，乾燥及び１０００℃での焼成を行って二つの
アルミナ膜を得た。塗布したアルミナ膜の厚さは切断面
の顕微鏡観察の結果的０．５　ｍｍであった。

また、アルミナゾルを塗布したアルミナ膜の細孔径は水
銀圧入法により測定した結果１５０Ｘであった。次に，
アルミナ質平膜及び前記のようにして得たアルミナゾル
を塗布した多孔質隔膜を，それぞれ流通式ガス分離装置
に設置し，これに各種Ｈ２／Ｃ０２　混合ガスを流通さ
せ，これらの分離膜を通して流出する炭酸ガス及び水素
の濃度変化を，供給側圧力２〜２０　ｋＱ　／　ｃｎｌ
　、流出側圧力１ｋｇ／ｃｒｄに定めて測定した。この
ようにして原料ガス組成Ｈ，，／　ｃｏ２＝　＋　０．
０／９０．０のガスについて分離効果を調べたところ供
給側圧力が４　ｋｇ　／ｃａｌのとき分離膜透過後のガ
ス組成はアルミナ質平膜（細孔径２０００Ｘ　）の場合
にはＨ２／　００２　＝　＋１ｔ．。

／ｓ　９．０，両面にアルミナゾルを塗布した多孔質隔
膜はＩ（２／　ｃｏ２＝　Ｉ　Ｂ．Ｏ／８　７．０，　
　片面にアルミナゾルを塗布した多孔質隔膜はＨ２／Ｃ
０２＝＋５．０７８５．０となった。本試験の結果，無
機多孔質体の片側にだけ微細な細孔を有する無機質膜を
形成させた多孔質隔膜が気体の分離性能が秀れているこ
とがわかる。

実施例２ 塩化アルミニウムとアンモニアカスを用い水酸化アルミ
ニウムの超微粒子を含むコロイド水溶液を得た。コロイ
ド溶液中のＡ４０３の量を重量分析により分析したとこ
ろ、２５％であった。

これをａｏｏｃｃ取り、ポリビニルアルコールヲ６０ｇ
加え充分に溶解させた。この溶液を細孔径ｇｏｏｏＸの
多孔質コーンライト管（内径１５．０ｍｍ。

外径１６．５　ｍｍ　、長さ２００ｍｍ）の片面及び両
面にそれぞれ塗布し５０℃において２時間乾燥した後。

８００℃まで昇温速度５０℃／時間で昇温後、８００℃
において２時間保持し、放冷を行った。次に多孔質コー
ンライト管及び前記の処理を施し。

無機質膜を形成させた多孔質隔膜の分離膜を流通式高圧
反応装置に設置し、これに各種Ｉ■２／■（２Ｓ混合カ
スを流通させ、これらの分離膜を通して流出する硫化水
素及び水素の濃度変化を供給側圧力２〜２０　ｋｑ　／
　ＣＩＩ＋　、流出側圧力１にり／Ｃｍｌ、供給流量を
分離膜透過後の流量の２倍の条件に定めて測定した。こ
のようにして原料カス組成Ｈ２／Ｉ■２８二４．０／９
　ｅ、ｏのガスについて分離効果を調ヘタところ、多孔
質コージライト管（細孔径ａｏｏｏＸ）の場合には分離
効果は認められなかった。両面塗布した多孔質隔膜及び
片面塗布した多孔質隔膜では供給側圧力が４１ｇ　／　
ｃｎｌのとき分離膜透過後のガス組成はそれぞれ５．０
　／　９５．０．６．０／９４．０となった。このとき
塗布した膜の部分の細孔径を水銀圧入法により６Ｌ１］
定すると１５０Ｘであった。本試験の結果、大きな細孔
を有する多孔質体の表面に微細孔の薄膜を生成させるこ
とでカスの分離が用油となることが判明した。また１両
面と片面の場合では片面だけの塗布のほうが分離効率が
いいことが明らかとなった。

実施例３ 箱販ノコロイダルンリ力１００　ｇをメチルセルローズ
５ｇに溶解し、細孔径８５０θχの窒化けい素管（内径
１０　ｍｍ　、外径１２ｍｍ、長さ２００ｍｍ）の外表
面に塗布した。その後５０℃において２時間乾燥した後
、５０℃／時間の昇温速度で７００’Ｃまで昇温しだ後
、２時間保持しその後放冷を行った。

このようにして得た窒化けい素管の表面のシリカ膜の厚
さは１００〜２００μｍであった。また、水銀圧入法に
よりその部分の細孔径を測定すると１００Ｘであった。

次の窒化けい素及び窒化けい素管の表面にシリカ膜を形
成させた多孔質隔膜の分離膜を流通式ガス分離試験装置
に設置し。

これに各種１１２７Ｎ２混合カスを流通させ、これらの
分離膜を通して流出する窒素及び水素の濃度変化を供給
側圧力２〜２０ｋＱ／ａｄ、流出側圧力１ｋｑ　／　ｃ
ｘｌ、に条件を設定して測定を行った。このようにして
原料ガス組成ＨＪＮ２＝　５０１５０のガスについて分
離効果を調べたところ窒化けい素管（細孔径ａ５ｏｏＸ
　）を用いた場合、気体の分離効果は認められなかった
。一方９本発明の窒化けい素管表面にシリカ膜を形成さ
せた多孔質隔膜では供給側圧力４−Ｏｋｇ　／　ｃｎｔ
の条件で膜透過後のガス組成は室温においてＨ２／Ｎ２
　＝　５５／４５となり、水素の分離濃縮が確認された
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無機多孔質体の片面に微細な細孔を有する無機質膜を形
   成させたことを特徴とする多孔質隔膜。