JPS60180979A - 凝縮成分分離用セラミツク膜の製造方法 - Google Patents

凝縮成分分離用セラミツク膜の製造方法

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JPS60180979A
JPS60180979A JP3442184A JP3442184A JPS60180979A JP S60180979 A JPS60180979 A JP S60180979A JP 3442184 A JP3442184 A JP 3442184A JP 3442184 A JP3442184 A JP 3442184A JP S60180979 A JPS60180979 A JP S60180979A
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西本 是彦
牧原 洋
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5025Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

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】 本発明は凝縮性成分の分離に用いるセラミック膜の製造
方法に関する。
金属粉末あるいはセラミック粉末を焼結したシ、又はフ
ッ素樹脂等の有機合成樹脂粉末を圧縮成形した、平均細
孔直径数10〜数10OAの超微細な孔を有する多孔質
隔膜を、分離に用いるために任意の形状に成形すること
は困難であった。そのため、多くの場合、充分な強度を
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もので、上記の微細孔を有する
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、一般にはシ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、多孔質金属では、金属であっても多孔質体であ
るため空孔の存在にょシ強度が無孔質体に比べて低くな
シ、円形成形可能な曲率半径に限度があシ、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
を同じ円状に保持して、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該空隙部内に粉末を
均一に充填し、該空隙部内に充填した粉末を多孔質支持
管に静圧成形によシ圧着し、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。
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであっ
て、大きさと形状を自由に選択することが可能であシ、
細孔直径も10A程度と非常に小さな細孔径を有する多
孔質隔膜の製造方法を提案するものである。
す々わち本発明は、セラミック多孔体の細孔中にアルミ
ニウムアルコ2−ト又はアルミニウムキレートを加水゛
分解して得たアルミナゾルを含浸した後、乾燥、焼成し
、次いで有機溶剤に溶解したアルミニウムアルコラード
又はアルミニウムキレートを含浸し、加水分解した後、
焼成することを特徴とする凝縮成分分離用セラミック膜
の製造方法に関する。
本発明方法においては、先ず、発泡シリカ。
焼結アルミナ及びムライトなどの比較的大き彦細孔(通
常細孔直径1000A以上)を有する任意の形状の多孔
質基材にアルミニウムアルコラード又はアルミニウムキ
レート化合物を加水分解して得たアルミナゾル(*zo
on)を含浸した後乾燥及び焼成を行ってアルミナ(ム
403)を生成させる。なお、上記の加水分解は60〜
100℃の水中又は飽和水蒸気中等で行い、また加水分
解後に硝酸や塩酸等を添加してゾルを解膠し、得られる
固体の均一性と強度を向上させる。上記の乾燥は80〜
120℃で24時間程度で行い、焼成は400〜600
℃、1〜24時間で行うことが好ましく、またこれよシ
低温での前焼成を行うこともできる。
この操作は1回では乾燥収縮によるひび割れが生じたシ
、またゾルによル充分には細孔を充填することができな
いので数回繰シ返す。
次に1上記の操作によシ細孔径が小さくなった細孔に、
有機溶剤に溶解したアルミニウムアルコラードまたはア
ルミニウムキレートを含浸させ、有機溶剤を揮発除去し
た後、細孔内のアルミニウムアルコラードまた杜アルミ
ニウムキレートを水蒸気によシ加水分解してアルミナゾ
ルとした後、乾燥、焼成する。
本発明に使用するアルミニウムアルコラードとしては、
アルミニウムイソプロポキシドやアルミニウムー2−ブ
チレートなどかあシ、アルミニウムキレートとしては、
アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)やエチ
ルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレートな
どがある。また、使用する有機溶剤はノルマルヘキサン
、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、イ
ソプロ/くノール及びトリクレンなどである。
本発明方法によれば、細孔直径10;以下の細孔を有す
るセラミック膜を製造すること力!可能である。
本発明方法で得られるセラミック膜を使用すれば、気体
中の凝縮性成分を分離することが可能である。例えば、
空気中の水分(水蒸気)を分離するためKは、セラミッ
ク膜の片、側を水蒸気を含んだ空気とし、膜の他側を真
空に引いてやると、空気中の水分が細孔中に凝縮し、真
空側に出てくるので、空気中の水蒸気は減少する。
このような膜の用途としてはクローズドシステムにおけ
る脱湿装置への利用などが考えられる。
以下、本発明を実施例に従い説明する。
実施例1、 重量比で2=1の割合にカオリンとグラファイトを混合
した後、水を加えて直径12−1厚さ1.2 m m長
さ121211の片側がつまった粘土管を成形した。こ
れを室内にて乾燥した後、200℃/hの昇温速度で1
250℃まで昇温し、1250℃で10時間保持するこ
とによシ粘土焼成体を得た。焼成雰囲気は空気であった
。この結果、細孔直径a 8 pm (8000A )
、細孔容積α2 CC/ tで、形状が直径10m、厚
さ1−1長さ10−の多孔性焼結体が得られた。
水100tに対し、5tのアルミニウムイソプロポキシ
ドを、80〜90℃に保持した水中に添加し、アルミニ
ウムイソプロポキシドを加水分解した。これに0.6d
の濃硝酸を加え、80〜90℃に24時間保持し、解脛
してアルミナゾルを得た。
、このアルミナゾルに上で得た多孔性焼結体を5分回浸
漬した後、室内で24時間乾燥し、80℃で2時間乾燥
した後、更に350℃で2時間、600℃で2時間焼成
した。この操作を4回線シ返して微細多孔体を得た。水
銀圧入法で測定した平均細孔直径の変化を第1図に示す
。第1図において横軸は含浸回数、縦軸は平均細孔直径
である。含浸することによシ細孔がアルミナによ多充填
されていることがよくわかる。
次に、トリクレン100に対し、アルミニウムインプロ
ポキシドを5の重量比で溶解し、アルミナの充填の行な
われた管を、この溶液に含浸し、トリクレンを揮発させ
、細孔内にアルミニウムイソプロポキシドを析出させた
。次に、この管の内側を減圧に引きながら、100℃の
スチーム中に入れてアルミニウムイソプロポキシドを加
水分解し、室温で乾燥した後、350℃で2時間焼成し
、更に600℃で1時間焼成した。この操作を3回縁シ
返し、微細多孔体を得た。
最終的に得たセラミック微細多孔体の細孔分布を、水蒸
気吸着によ請求めた結果を第2図に示す。第2図におい
て、横軸は関係湿度、縦軸は無次元水蒸気吸着量である
。閏、この測定は32℃において行ったものであり、図
中の94ルピン式からめた細孔直径である。この図から
本発明方法によシ調製したセラミック膜は10ム以下の
細孔を有していることが明らかとなった。すなわち、ケ
ルビン式は、成分が凝縮を初める時の細孔半径(凝縮半
径)を与えるもので、次式で示される。
2vσ ここで、r :凝縮半径 σ :液体の表面張力 V :液体の分子容 Po:飽和蒸気圧 P :毛管凝縮をおζす圧 成る温度における関係湿度は、圧力で表現するとP/P
 o と表わされ、これらの値をケルビン式に入れて計
算すれば、細孔半径が得られる。第2図中、矢印を付し
て示した10ム、24A。
94ムは、それぞれ関係湿度13%、50%。
80チに対する凝縮半径であ]、10;で明らかに凝縮
吸着が認められるため、本発明において細孔径10ムが
形成されていることが判る。
このセラミック膜について、第3図(A) 、 (B)
に示す水蒸気分離試験装置を用いて凝縮性成分会−熱性
能評価試験を行った。
第5図に)において、1及び2はガス加熱用蛇管、3及
び4はそれぞれ凝縮性成分ガス添加部であシ、本試験の
場合は凝縮性成分として水(水蒸気)を用いた。5は凝
縮性成分分離部分であシ、6及び7は凝縮性成分凝縮部
であシ、8は真空ポンプである。第3図(B)は上記の
凝縮性成分分離部分5の膜部分の拡大図である。9は細
孔11に充填した微細細孔を有するアルミナであり、1
0は基材である。
試験は、ガス加熱用蛇管1及び凝縮性成分添頭部5によ
多窒素ガスに水蒸気を含ませた後、セラミック膜5を介
して真空ポンプ8で真空に吸引する。セラミック膜5を
通して流過した水蒸気は、凝縮性成分凝縮部6又は7に
充填された液体窒素によシ凝縮させる。
凝縮した水を計量することによシ、水の透過速度を測定
した。
水の透過速度測定結果を第4図に示す。第4図において
横軸は関係湿度(%)、縦軸は透過速度(mot/n”
hr ) でsb、測定温度は7&2℃であった。第4
図中、曲線1は水蒸気の透過速度であシ、曲線2は窒素
の透過速度である。
図から明らかなように、関係湿度20チ以上では水蒸気
の透過速度が窒素の透過速度よシ大である。また、関係
湿度が高くなるにつれて水蒸気の透過速度は大となシ、
窒素の透過速度は小さくなる。
実施例Z 細孔直径1500λ、細孔容積0.18 CC/ fの
アルミナ多孔質焼結体に、実施例1と同様にしてアルミ
ナゾルを4回充填した後、有機溶剤に溶解したアルミニ
ウムイソプロポキシドを加水分解する操作を5回行い、
セラミック膜を得た。
得られたセラミック膜の水蒸気平衡吸着曲線(32℃)
を第5図に示す。第5図において、横軸は関係湿度(q
b)であり、縦軸は無次元水蒸気吸着量である。ケルビ
ン式による細孔径の値10λ、24;を図中に示す。水
蒸気平衡吸着曲線測定の結果、得られたセラミック多孔
体の細孔径は10ムよシ小さいことが明らかとなった。
次に、得られたセラミック膜について実施例1と同様に
凝縮性成分(水蒸気)分離性能評価試験を実施した。試
験結果を第6図に示す。
第6図において横軸は関係湿度(%)であシ、縦軸は透
過速度(m04/m”・hr )である。第6図中、■
は76.8℃水蒸気、Δは76.8℃空気、Oは5aO
℃水蒸気、△は5aO℃空気の透過速度データである。
この場合にも関係湿度20%以上では水蒸気が空気に比
べ多く透過することが明らかとなった。また湿度が高く
なるにつれて空気の透過速度は減少するのに比べ、水蒸
気の透過速度は大となる。また、温度による水蒸気の透
過量を比べた場合、76.8℃の水蒸気透過量、>Sa
O℃の水蒸気透過量となシ、温度が高いほうが水蒸気の
透過量が多いことが判明した。
以上詳述したように、本発明方法で得られるセラミック
膜はガス温度や凝縮性成分の含有量によって性能は若干
変化するものの、凝縮性成分の良好な分離性能を有し、
また該セラミック膜の製造方法も容易であり、本発明方
法は工業上有益である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例で得られた結果を示す図で、ア
ルミナゾルを含浸していった場合の平均細孔直径の変化
を示す図である。 第2図及び第5図は本発明方法に従って試作したセラミ
ック膜の水蒸気平衡吸着曲線である。 第3図(A)は本発明方法で得られたセラミック膜を評
価するための凝縮性成分分離試験装置の概略図、第3図
(B)は第3図(A)の一部拡大図である。 第4図及び第6図は試作したセラミック膜によるガス透
過試験結果である。 復代理人 内 1) 明 復代理人 萩 原 亮 − 莞3図 開保混M(声

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. セラミック多孔体の細孔中にアルミニウムアルコラード
    又はアルミニウムキレートを加水分解して得たアルミナ
    ゾルを含浸した後、乾燥、焼成し、次いで有機溶剤に溶
    解したアルミニウムアルコラード又はアルミニウムキレ
    ートを含浸し、加水分解した後、焼成することを特徴と
    する凝縮成分分離用セラミック膜の製造方法。
JP3442184A 1984-02-27 1984-02-27 凝縮成分分離用セラミツク膜の製造方法 Granted JPS60180979A (ja)

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JPH0367991B2 JPH0367991B2 (ja) 1991-10-24

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2609462A1 (fr) * 1987-01-08 1988-07-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Procede pour preparer une membrane en ceramique poreuse, pour la separation de gaz condensable, notamment de la vapeur d'eau dans l'atmosphere
EP0397216A1 (en) 1986-04-16 1990-11-14 Alcan International Limited Composite membrane
EP0332789B1 (fr) * 1988-03-17 1994-02-23 Societe Des Ceramiques Techniques Membrane de filtration et procédé de fabrication

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0397216A1 (en) 1986-04-16 1990-11-14 Alcan International Limited Composite membrane
FR2609462A1 (fr) * 1987-01-08 1988-07-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Procede pour preparer une membrane en ceramique poreuse, pour la separation de gaz condensable, notamment de la vapeur d'eau dans l'atmosphere
EP0332789B1 (fr) * 1988-03-17 1994-02-23 Societe Des Ceramiques Techniques Membrane de filtration et procédé de fabrication

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