CN101801509A - 碳膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供分离性能高、同时分离性能随时间变化小的碳膜。本发明涉及将水、醇、醚或酮作为担载成分而担载于表面和/或细孔内的多孔质性碳膜。优选是担载成分的分子量为100以下的碳膜。优选担载成分为直链状的醇或直链状的醚的碳膜。优选担载成分为选自甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇的至少一种的碳膜。

Description

碳膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及碳膜及其制造方法，更详细而言，涉及分离性能高并且分离性能随时间变化小的碳膜以及可获得这样的碳膜的碳膜制造方法。
背景技术
历来，从环境和节能的观点考虑，有人建议了将耐热性及化学稳定性优良的碳膜，用作从各种气体等的混合物中分离特定气体等的分离膜，或用作从醇等各种有机溶剂的混合液或水溶液中分离特定成分的分离膜(参考例如专利文献1、2)。
专利文献1：日本特开2003-286018号公报
专利文献2：日本特开2006-212480号公报
发明内容
将碳膜放置于室温下时，由于水分等会吸附于碳膜表面上所存在的极少的含氧官能基等，因而会导致碳膜的透过性能及分离性能降低。对此，专利文献1中记载的发明，通过对碳膜的表面实施硅烷化处理，赋予碳膜以疏水性，从而防止水分子的吸附，并可防止透过性能的降低。专利文献1中记载的发明虽然可有效地防止水分子吸附于碳膜表面，但是由于硅烷化会导致碳膜的细孔径变小，结果导致透过速度降低，留下进一步研究的余地。另外，专利文献2中记载的发明中，通过将碳膜浸渍于酸性水溶液，吸附酸性物质的分子来提高膜的亲水性，从而在水和醇等有机溶剂的分离方面提高水的选择性。这在分离对象为含有水的有机溶剂的情况下可特别地发挥效果，但对于有机溶剂的混合液或气体而言效果不显著，另外，由于使用醋酸、盐酸等酸性物质，会产生臭气和安全性等的问题。
本发明鉴于上述问题而开发，其特征在于提供：透过性能及分离性能高并且分离性能随时间变化小的碳膜，以及这样的碳膜的制造方法。
为了解决上述课题，本发明提供以下的碳膜及其制造方法。
[1]多孔质性碳膜，其将水、醇、醚或酮作为担载成分而担载于表面和/或细孔内。
[2]根据[1]中记载的碳膜，所述担载成分的分子量为100以下。
[3]根据[1]或[2]中记载的碳膜，所述担载成分为直链状的醇或直链状的醚。
[4]根据[1]～[3]中的任一项记载的碳膜，所述担载成分为选自甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇中的至少一种。
[5]根据[1]～[4]中的任一项记载的碳膜，相对于膜质量的担载成分的质量为100ppm以上。
[6]根据[1]～[5]中的任一项记载的碳膜，相对于膜质量的担载成分的质量为5000ppm以下。
[7]根据[1]～[6]中的任一项记载的碳膜，平均细孔径为0.2～1.0nm。
[8]根据[1]～[7]中的任一项记载的碳膜，其形成于多孔质基材的表面。
[9]根据[8]中记载的碳膜，所述多孔质基材为平均细孔径为0.01～10μm、气孔率为30～70％的陶瓷多孔质体。
[10]根据[1]～[9]中的任一项记载的碳膜，若通过300℃、1小时的加热处理来去除所述担载成分，则水的透过通量变为加热处理前的200％以下，且乙醇的透过通量变为加热处理前的200％以上。
[11]根据[1]～[10]中的任一项记载的碳膜，厚度为0.01～10μm。
[12]碳膜的制造方法，通过在中空丝状或多孔质基材的表面上形成碳膜从而制备出处理前碳膜；使水、醇、醚或酮透过所述处理前碳膜，或将所述处理前碳膜浸渍于水、醇、醚或酮中；其后在50～200℃进行加热干燥，从而将各种成分担载于表面和/或细孔内。
[13]根据[12]中记载的碳膜的制造方法，通过进行1～10次的如下操作，即以透过通量0.01～10kg/m2·小时、0～200℃、1秒～5小时使水、醇、醚或酮透过所述处理前碳膜并在其后在50～200℃加热干燥的操作，从而获得碳膜。
[14]根据[12]中记载的碳膜的制造方法，通过进行1～10次的如下操作，即以50～100℃、1分钟～24小时将所述处理前碳膜浸渍于水、醇、醚或酮中并在其后在50～200℃加热干燥的操作，从而获得碳膜。
[15]根据[12]～[14]中的任一项记载的碳膜的制造方法，所述碳膜的厚度为0.01～10μm。
[16]根据[12]～[15]中的任一项记载的碳膜的制造方法，所述多孔质基材为平均细孔径为0.01～10μm、气孔率为30～70％的陶瓷多孔质体。
[17]根据[12]～[16]中的任一项记载的碳膜制造方法，通过将碳膜的前体配置于所述多孔质基材的表面从而形成前体，在400～1200℃热处理所述前体，碳化所述前体，从而制备出处理前碳膜。
本发明的碳膜，由于在细孔内担载有水、醇、醚或酮，因此碳膜的细孔具有可使所需的分子易于透过而使其它的分子难以透过的结构，兼具高的选择性和透过性。因而，本发明的碳膜，由于预先将上述水或醇等担载于细孔内，可防止进一步吸附空气中的水分子等，可进一步防止由碳膜的使用所引起的细孔的闭塞，因此分离性能随时间变化小。本发明的碳膜制造方法，将处理前碳膜浸渍于水、醇、醚或酮中，其后在50～200℃进行加热干燥，从而将水、醇、醚或酮担载于碳膜的细孔内，由此可高效地制备本发明的碳膜。
附图说明
图1A为表示本发明的碳膜中所形成的狭缝(slit)状的细孔的一部分的、在细孔内担载有担载成分之前的状态的立体图。
图1B为表示本发明的碳膜中所形成的狭缝状的细孔的一部分的、在细孔内担载有担载成分的状态的立体图。
符号说明
1：狭缝状的细孔，2：担载成分。
具体实施方式
以下，具体说明本实施发明的最佳实施方式，但是本发明不受以下的实施方式的限定，应当理解：只要在不脱离本发明的宗旨的范围，可基于本领域技术人员的通常知识来施加适宜设计的变更、改良等。
本发明的碳膜的一个实施方式为：将水、醇、醚或酮作为担载成分而担载于表面、细孔内或表面和细孔内的两方的多孔质性碳膜。本发明的多孔质性碳膜为分子筛性碳膜，分子筛性碳膜是指具有如下性质的碳膜，即，通过透过或禁止透过特定分子，从而将该特定分子从含有该特定分子的混合物中分离的性质。
可以认为碳膜的细孔形状一般为图1A所示那样的狭缝形状。发明人，首先发现了通过使碳膜担载水、醇、醚或酮来提高选择性。进一步从由这些的实验所获得的众多知识，认为：通过使碳膜担载水、醇、醚或酮而提高选择性的原因在于：由于这些的成分通过吸附或者加成反应等而担载于狭缝状的细孔1内，因此，如图1B所示，在狭缝状的细孔1内形成楔状的立体障碍(担载成分2)，在其作用下，使分子直径大的成分，特别是使直线状或平面状的成分变得难以通过细孔内。基于此考虑，也从而发现了：担载成分2优选直链状的醇或直链状的醚，进一步优选为选自甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇的至少一种，通过将这些作为担载成分，可获得兼具高的选择性和透过性的碳膜。需要说明的是，图1A为表示本发明的碳膜中所形成的狭缝状的细孔的一部分的、在细孔内担载有担载成分之前的状态的立体图。图1B为表示本发明的碳膜中所形成的狭缝状的细孔的一部分的、在细孔内担载有担载成分的状态的立体图。在图1A和图1B中，关于狭缝状的细孔1，显示了细孔的空间，没有显示碳膜自身(碳膜的壁)。
担载成分的分子量优选100以下，进一步优选30～100，特别优选40～100。担载成分的分子量超过100时，细孔会闭塞，对象物质的透过量会降低。另外，分子量低于30时，立体障碍的效果会降低。
就本实施方式的碳膜而言，相对于膜质量的担载成分的质量优选100ppm以上。低于100ppm时，选择性提高的效果会降低。另外，相对于膜质量的担载成分的质量优选5000ppm以下。超过5000ppm时，细孔会闭塞，对象物质的透过量会降低。
本实施方式的碳膜的平均细孔径优选为0.2～1.0nm。平均细孔径为低于0.2nm时，担载成分会闭塞细孔，对象物质的透过量会降低；超过1.0nm时，选择性提高的效果会降低。
本实施方式的碳膜的厚度优选0.01～10μm，进一步优选0.01～0.5μm。薄于0.01μm时，选择性会降低，另外强度会降低。厚于10μm时，流体的透过性会降低。
本实施方式的碳膜优选形成于多孔质基材的表面。由此，可提高碳膜的强度、耐久性。多孔质基材，虽然没有特别限定，但优选平均细孔径为0.01～10μm，气孔率为30～70％的陶瓷多孔质体。平均细孔径小于0.01μm时，压力损失会增高；大于10μm时，多孔质基材的强度会降低。另外，气孔率小于30％时，分离对象成分的透过性会降低；大于70％时，多孔质基材的强度会降低。作为多孔质基材的材质，可列举出氧化铝、氧化硅、堇青石等。另外，多孔质基材的形状，没有特别限制，可根据碳膜的使用目的来适宜选择，可列举出例如，单块(monolith)形状、蜂窝形状、圆板状、多边形板状、圆筒、方筒等筒状、圆柱、棱柱等柱状等。从膜面积相对于容积、重量的比率大的方面考虑，特别优选为单块形状或蜂窝形状。另外，多孔质基体的大小，没有特别限制，作为支撑体，只要满足必要的强度并同时处于不损害所要分离的气体的透过性的范围，就可根据目的来决定其大小。
本实施方式的碳膜优选为如下碳膜，其可通过300℃、1小时的加热处理将担载成分去除，由此成为“水的透过通量变为加热处理前的200％以下，且乙醇的透过通量变为加热处理前的200％以上”。通过满足这样的条件，便可将所需成分彼此之间高效地分离。
本发明的碳膜制造方法的一个实施方式如下：通过在中空丝状或多孔质基材的表面形成碳膜从而制备出处理前碳膜；使水、醇、醚或酮透过处理前碳膜，或将处理前碳膜浸渍于水、醇、醚或酮中，其后在50～200℃进行加热干燥，从而将各种成分担载于表面、细孔内或表面和细孔内的双方。以下，逐一地说明各工序。
处理前碳膜的制备
处理前碳膜的制备方法虽然没有特别限定，但例如，可通过在多孔质基材的表面形成多孔质的碳膜而获得。另外，可不使用多孔质基材，通过形成中空丝膜等方法而形成单独的膜。在多孔质基材的表面形成多孔质的碳膜的方法如下。
首先优选将碳膜的前体配置于多孔质基材的表面来形成前体配置体。在制备处理前碳膜配置体的方法中，多孔质基材虽然没有特别限定，但优选与上述本发明的碳膜中所使用的多孔质基材相同。
作为配置于多孔质基材的表面的碳膜的前体，可优选使用例如，聚酰亚胺树脂、木质素、酚树脂、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚糠醇、聚苯醚、纤维素等。作为碳膜的前体，只要可形成碳膜，就没有特别限定。
进一步详细说明在多孔质基材的表面配置聚酰亚胺树脂、酚树脂前体的方法，首先，优选通过旋涂法、浸渍法等将作为聚酰亚胺树脂的前体的聚酰胺酸或者酚树脂的溶液涂布于多孔质基材的表面从而配置。然后，在90～300℃、0.5～60小时的条件下，将在多孔质基材的表面涂布聚酰胺酸或者酚树脂而成的物质进行热处理，获得作为碳膜的前体的、将聚酰亚胺树脂或者酚树脂配置于表面而成的前体配置体。碳膜的前体的厚度优选0.01～10μm，进一步优选0.01～0.5μm。
接着，通过在规定的条件下对碳膜的前体进行热处理来进行碳化，从而获得在多孔质基材的表面配置有碳膜的处理前碳膜。对前体进行热处理时的气氛优选非氧化性气氛。非氧化性气氛是指，碳膜的前体在热处理时的温度范围即使被加热也不被氧化的气氛，具体是指氮气、氩气等惰性气体中或真空中等气氛。
另外，对碳膜的前体进行热处理时的温度优选为400～1200℃，进一步优选600～900℃。低于400℃时，就会碳化不充分，从而不形成细孔，无法实现分离性能；高于1200℃时，强度就会降低，膜过于致密化，分离性能降低。
另外，在所获得的处理前碳膜配置体中，处理前碳膜的厚度优选0.01～10μm，进一步优选0.01～0.5μm。
需要说明的是，不使用多孔质基材，通过制备中空丝膜或薄膜等方法形成碳膜为单独的膜的方法如下。首先，通过调制作为碳膜的原料的、聚酰亚胺树脂的前体聚酰胺酸或酚树脂等的溶液，从纺丝用喷嘴挤出成中空丝状，浸渍于凝固溶剂来凝固等方法，从而形成中空丝膜。其后，通过在规定的条件下进行热处理来碳化，从而获得处理前碳膜。
碳膜的制造
接着，使水、醇、醚或酮透过所获得的处理前碳膜，或将碳膜浸渍于水、醇、醚或酮中。由此，将上述水、醇、醚或酮(以下，会将这些的成分称为“担载成分”)担载于碳膜的细孔内。由此，在分离各种混合气体或混合液时，可提高所需成分的选择性。另外，在存放所获得的碳膜时以及在将碳膜用于分离对象物质的分离时，存放气氛中的水分、分离对象物质中的各种成分等可进一步吸附于细孔内从而防止细孔闭塞，可稳定并维持高的透过性能。另外，担载成分为直链状的醇或直链状的醚，特别优选为选自甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇的中的至少一种，因此可获得兼具高的选择性和透过性的碳膜。
作为使水、醇、醚或酮(以下，会称为“透过物质”)透过处理前碳膜的条件，优选透过通量为0.01～10kg/m2·小时，温度为0～200℃，透过时间为1秒～5小时，进一步优选透过通量为0.1～1kg/m2·小时，温度为20～100℃，透过时间为10秒～1小时。透过流速小于0.01kg/m2·小时时，处理时间会变长；大于10kg/m2·小时时，便必需大量的透过物质。另外，透过物质的温度低于0℃时，会无法获得透过通量；高于200℃时，引燃透过物质等危险性变高。透过时间短于1秒时，担载成分会难以吸附于碳膜的细孔内；长于5小时时，就会不必要地花费长时间。
另外，作为将处理前碳膜浸渍于水、醇、醚或酮时的条件，优选温度为50～100℃，浸渍时间为1分钟～24小时。浸渍时的温度低于50℃时，担载成分会难以被担载；高于100℃时，引燃担载成分等危险性会变高。浸渍时间短于1分钟时，担载成分会难以吸附于碳膜的细孔内；长于24小时时，会不必要地花费长时间。
接着，使担载成分吸附于处理前碳膜的细孔内后，通过加热将担载成分更牢固地结合，从而获得碳膜。加热的温度为50～200℃。低于50℃时，担载成分会难以结合于碳膜。另外，高于200℃的高温条件则没有必要。碳膜的平均细孔径优选为0.2～1.0nm。
进一步，优选进行1～10次如下操作，即，以透过通量0.01～10kg/m2·小时、0～200℃、1秒～5小时将水、醇、醚或酮透过处理前碳膜，其后在50～200℃加热干燥的操作(以下，会称为“透过担载操作”)，从而获得碳膜。上述透过担载操作的次数多于10次时，会不必要地进行很多的操作。
另外，优选进行1～10次如下操作，即，以50～100℃将处理前碳膜浸渍于水、醇、醚或酮中1分钟～24小时，其后在50～200℃加热干燥的操作(以下，会称为“浸渍担载操作”)，从而获得碳膜。上述浸渍担载操作的次数多于10次时，会不必要地进行很多的操作。
将上述担载成分担载于碳膜的细孔内时，优选担载量达到饱和而在其之上不再担载的状态。由此，在存放或使用碳膜时，可更稳定地维持高的分离性能。
作为担载成分的醇，优选选自甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇的至少一种。
所获得的碳膜的厚度优选为0.01～10μm，进一步优选为0.01～0.5μm。薄于0.01μm时，强度、耐久性会降低；厚于10μm时，透过分离对象物质时的压力损失会变大。
实施例
以下，本发明进一步通过实施例来具体说明，但是本发明不受这些实施例的任何限定。
碳膜在多孔质基材表面的形成
根据以下方法，在多孔质基材表面形成碳膜。将市售的聚酰亚胺树脂前体清漆(宇部兴产制U-Varnish A)或酚树脂(Air Water公司制Bellpearl S899)稀释或溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮，从而制备成10质量％的浓度。将这些的溶液浸渍涂布于表面的平均细孔径为0.1μm的单块形状的氧化铝多孔质基材并干燥，获得由各种树脂形成的碳膜前体。使这些前体在真空或氮气气氛下，在500～1200℃进行1小时热处理，获得碳膜1～31。前体、碳化气氛和碳化温度示于表1。所获得的碳膜为，在单块形状的多孔质基材的多个的通路的壁面形成有碳膜的结构。其中，对于碳膜1～26，进行如下所述的担载处理。关于碳膜27～31，不进行担载处理，而作为比较例1～5。
担载处理
将各种碳膜在表1中所示的各种担载成分(水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、正辛醇、乙醚、丙酮、甲乙酮)中进行5分钟的浸透处理，其后在100℃加热64小时。此处，浸透处理是指，在碳膜的一侧的表面用大气压或加压状态的各种液体或它们的蒸汽来充满，在另一侧则减压，从而强制地使各成分通过膜的处理方法。以上的担载处理操作，在实施例3中进行3次，在实施例14中进行5次，其它的进行1次，从而获得担载有各种成分的碳膜(实施例1～26)。每种碳膜制备二个，分别用于担载成分浓度分析和分离性能、耐久性能评价。
担载成分浓度的定量
从这些的碳膜仅削掉形成于基材上的膜部分，制备出粉末状的分析用试样。精细称量各试样，放入热脱附用玻璃管后，在两端用玻璃棉为基子堵塞，从而作为试样。在80℃预干燥5分钟后，在5分钟升温至280℃，通过GC-FID分析了脱附了的气体。另一方面，通过进行CHN分析来测定试样中的CHN量，算出了相对于这些总量的担载成分的浓度。担载处理次数和担载成分浓度示于表1。
分离性能，耐久性能评价
对于由上述方法所获得的实施例1～26、比较例1～5的碳膜，进行水/乙醇浸透气化分离(供给液的组成为水/乙醇＝10/90质量％，供给液温度为70℃，透过侧压力为50Torr)，求出分离系数α和透过通量(Flux)(kg/m2h)。进一步，对于上述碳膜，求出单成分气体的透过系数(加压0.1MPa)(气体透过系数(nmol/Pa·m2·s))。“nmol”表示“10-9mol”。另外，将各种碳膜放置于大气中3日后，再次，通过测定单成分气体中的He、O2、CH4的气体透过系数，评价膜的耐久性能(放置于大气后(nmol/Pa·m2·s))。结果示于表2。另外，对于比较例2和实施例5～12，进行水/醋酸浸透气化分离(供给液的组成为水/醋酸＝30/70质量％，供给液温度为70℃，透过侧压力为50Torr)，求出分离系数α和透过通量(Flux)(kg/m2h)。进一步，关于比较例2和实施例5～12，进行水/异丙醇浸透气化分离(供给液组成为水/异丙醇＝10/90质量％，供给液温度为70℃，透过侧压力为50Torr)，求出分离系数α和透过通量(Flux)(kg/m2h)。结果示于表3。
根据有无担载物质而进行的透过通量的变化量测定
以供给液温度70℃、透过侧压力50Torr分别测定各碳膜对水、乙醇的透过通量(Flux)(加热处理前)之后，在大气中300℃下加热1小时，去除担载物质后，再次与加热前同样地测定透过通量(Flux)(加热处理后)，评价了透过通量(Flux)的变化量。结果示于表4。
表1
  前体   碳化气氛   碳化温度(℃)   担载成分   担载处理次数   担载成分浓度(ppm)
  实施例1   聚酰亚胺   氮气   500   乙醇   1次   500
  实施例2   聚酰亚胺   氮气   600   甲醇   1次   360
  实施例3   聚酰亚胺   真空   600   正丁醇   3次   240
  实施例4   聚酰亚胺   氮气   600   甲乙酮   1次   670
  实施例5   聚酰亚胺   氮气   700   乙醇   1次   730
  实施例6   聚酰亚胺   氮气   700   正辛醇   1次   210
  实施例7   聚酰亚胺   氮气   700   异丙醇   1次   430
  实施例8   聚酰亚胺   氮气   700   乙醚   1次   710
  实施例9   聚酰亚胺   氮气   700   正丙醇   1次   560
  实施例10   聚酰亚胺   氮气   700   水   1次   220
  实施例11   聚酰亚胺   真空   700   丙酮   1次   490
  实施例12   聚酰亚胺   氮气   700   甲醇   1次   850
  实施例13   聚酰亚胺   氮气   800   正丙醇   1次   470
  实施例14   聚酰亚胺   真空   800   乙醇   5次   5000
  实施例15   聚酰亚胺   氮气   900   乙醇   1次   680
  实施例16   聚酰亚胺   氮气   1000   水   1次   140
  实施例17   聚酰亚胺   氮气   1200   乙醇   1次   100
  实施例18   苯酚   氮气   600   乙醇   1次   520
  实施例19   苯酚   氮气   600   甲乙酮   1次   660
  实施例20   苯酚   氮气   600   乙醚   1次   690
  实施例21   苯酚   氮气   700   正丙醇   1次   420
  实施例22   苯酚   氮气   700   异丙醇   1次   410
  实施例23   苯酚   氮气   700   甲醇   1次   780
  实施例24   苯酚   氮气   800   水   1次   250
  前体   碳化气氛   碳化温度(℃)   担载成分   担载处理次数   担载成分浓度(ppm)
  实施例25   苯酚   氮气   800   丙酮   1次   380
  实施例26   苯酚   氮气   800   正丁醇   1次   180
  比较例1   聚酰亚胺   氮气   600   -   -   -
  比较例2   聚酰亚胺   氮气   700   -   -   -
  比较例3   聚酰亚胺   氮气   900   -   -   -
  比较例4   聚酰亚胺   氮气   1200   -   -   -
  比较例5   苯酚   氮气   700   -   -   -
表2
Figure GPA00001049241300111
表3
  分离系数α水/醋酸   通量(kg/m2h)水/醋酸   分离系数α水/异丙醇   通量(kg/m2h)水/异丙醇
  实施例5   42   1.0   2270   1.3
  实施例6   49   0.9   2640   1.1
  实施例7   35   0.8   2050   1.0
  实施例8   47   1.0   2430   1.2
  实施例9   44   1.0   2340   1.2
  实施例10   12   1.3   480   1.4
  实施例11   33   0.8   1860   1.0
  实施例12   30   1.1   1750   1.3
  比较例2   3   4.2   6   3.5
表4
Figure GPA00001049241300121
如表1～4所示，可知：进行了担载处理的实施例1～26，相比于未处理的比较例1～5而言，对水/乙醇、水/醋酸、水/异丙醇的选择性大幅地提高。另外可知，对于单成分气体，也提高了对H2/CO2等的选择性。进一步发现了如下倾向，即作为担载成分，相比于酮类或具有支链的醇类而言，担载有直链状的醇类或醚类的情况下，选择性、透过量皆较高。认为如此地提高分离性能的原因在于，如图1A所示，碳膜中形成有狭缝状的分子筛细孔，由于担载于此细孔内的成分形成了楔状的立体障碍，因而改变了细孔结构。可认为如图1B所示，形成有楔状的立体障碍的结果使得，相比于近似球状的形状的分子而言，直线状或平板状的纵轴长的分子变得更难以通过细孔，因此提高了选择性。认为，例如，乙醇相比于水而言，气体中的CO2等分子相比于He或H2而言，由于上述细孔结构的变化，变得难以通过细孔，因此提高了对水/乙醇或He/CO2等的选择性。
产业上的利用可能性
本发明涉及的碳膜可广泛应用于选择性地将特定的物质(气体、液体)从多种物质(气体、液体)的混合物中分离的过滤器用途等。

Claims (17)

1.一种多孔质性碳膜，所述多孔质性碳膜将水、醇、醚或酮作为担载成分而担载于表面和/或细孔内。
2.根据权利要求1中记载的碳膜，所述担载成分的分子量为100以下。
3.根据权利要求1或2中记载的碳膜，所述担载成分为直链状的醇或直链状的醚。
4.根据权利要求1～3中的任一项记载的碳膜，所述担载成分为选自甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇的至少一种。
5.根据权利要求1～4中的任一项记载的碳膜，相对于膜质量的担载成分的质量为100ppm以上。
6.根据权利要求1～5中的任一项记载的碳膜，相对于膜质量的担载成分的质量为5000ppm以下。
7.根据权利要求1～6中的任一项记载的碳膜，平均细孔径为0.2～1.0nm。
8.根据权利要求1～7中的任一项记载的碳膜，其形成于多孔质基材的表面。
9.根据权利要求8中记载的碳膜，所述多孔质基材为平均细孔径为0.01～10μm、气孔率为30～70％的陶瓷多孔质体。
10.根据权利要求1～9中的任一项记载的碳膜，若通过300℃、1小时的加热处理来去除所述担载成分，则水的透过通量变为加热处理前的200％以下，且乙醇的透过通量变为加热处理前的200％以上。
11.根据权利要求1～10中的任一项记载的碳膜，厚度为0.01～10μm。
12.一种碳膜制造方法，通过在中空丝状或多孔质基材的表面形成碳膜从而制备出处理前碳膜；使水、醇、醚或酮透过所述处理前碳膜，或将所述处理前碳膜浸渍于水、醇、醚或酮中；其后在50～200℃进行加热干燥，从而将各种成分担载于表面和/或细孔内。
13.根据权利要求12中记载的碳膜制造方法，通过进行1～10次的以透过通量0.01～10kg/m2·小时、0～200℃、1秒～5小时使水、醇、醚或酮透过所述处理前碳膜并在其后在50～200℃加热干燥的操作，从而获得碳膜。
14.根据权利要求12中记载的碳膜制造方法，通过进行1～10次的以50～100℃、1分钟～24小时将所述处理前碳膜浸渍于水、醇、醚或酮中并在其后在50～200℃加热干燥的操作，从而获得碳膜。
15.根据权利要求12～14中的任一项记载的碳膜制造方法，所述碳膜的厚度为0.01～10μm。
16.根据权利要求12～15中的任一项记载的碳膜制造方法，所述多孔质基材为平均细孔径为0.01～10μm、气孔率为30～70％的陶瓷多孔质体。
17.根据权利要求12～16中的任一项记载的碳膜制造方法，通过将碳膜的前体配置于所述多孔质基材的表面从而形成前体，在400～1200℃热处理所述前体，碳化所述前体，从而制备出处理前碳膜。
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