CN116648299A - 分离膜复合体及分离膜复合体的制造方法 - Google Patents

分离膜复合体及分离膜复合体的制造方法 Download PDF

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Abstract

分离膜复合体具备：多孔质的支撑体(11)；致密部(13)，其在支撑体(11)的一个面上从边界位置(P1)朝向规定方向上的一侧而将该面覆盖；以及分离膜(12)，其在该面上从边界位置(P1)朝向规定方向上的另一侧而将该面覆盖，并且，在边界位置(P1)的附近将致密部(13)覆盖。针对在该面上沿着与规定方向垂直的方向均等地设定的4个测定位置，分别在沿着规定方向且与该面垂直的截面中，在自边界位置(P1)起算趋向规定方向上的一侧而至30μm的注目范围(R1)内，取得将致密部(13)的分离膜(12)侧的表面上的各位置和边界位置(P1)连结的线与该面所成的角度中的最大角度θ作为评价角度的情况下，该4个测定位置处的4个评价角度的最大值为5度以上且45度以下。

Description

分离膜复合体及分离膜复合体的制造方法
技术领域
本发明涉及分离膜复合体及分离膜复合体的制造方法。
[关联申请的参考]
本申请主张2021年1月28日申请的日本专利申请JP2021－11640的优先权利益，该申请的全部公开内容均引入本申请中。
背景技术
以往，利用了在多孔质的支撑体上设置(担载)有分离膜的分离膜复合体。分离膜复合体中，通过被供给的混合物质中的透过性高的物质从分离膜选择性地透过而进行分离。分离膜复合体中，为了防止物质不从分离膜透过而是从供给侧的空间向透过侧的空间移动，在支撑体的表面的一部分设置有致密部。典型地，在被设置分离膜的支撑体上的面的端部设置有致密部，在该面上，分离膜和致密部局部重叠。详细而言，致密部从该面上的规定的边界位置朝向一侧而将该面覆盖，分离膜从边界位置朝向另一侧而将该面覆盖，并且，在边界位置的附近，将致密部覆盖。
另一方面，还对致密部的组成及形成方法进行了各种探讨。例如，日本特开2009－66528号公报(文献1)及日本特许第5810083号公报(文献2)中公开一种玻璃密封件，其包含：玻璃成分、以及分散于玻璃成分的陶瓷粒子。日本特许第4748730号公报(文献3)中公开一种陶瓷过滤器的端面的密封方法，该陶瓷过滤器具备：基材，其由形成有多个隔室的陶瓷多孔质体构成；以及过滤膜，其形成于各隔室的内壁面。该密封方法中，以利用印模的涂布和利用喷雾的涂布这2个阶段将密封材料的浆料涂布于基材的端面，使其厚度为0.2mm以上，且使其一部分以0.5～3mm的深度进入于与端面邻接的各隔室的内壁面而使浆料附着。之后，进行烧成，由此形成致密部。
应予说明，日本特开2019－145612号公报(文献4)中记载了绝缘性基板和密封树脂密合的部分的绝缘性基板的表面的平均粗糙度的测定及计算方法。该方法中，利用扫描电子显微镜对绝缘性基板的截面进行拍摄，准备SEM图像，对SEM图像进行2值化，准备表面形状的图像数据，使用图像数值化软件，将图像数据转化为二维坐标数据，利用规定的公式，求出平均粗糙度。
不过，在边界位置的附近，容易因加热处理等而产生由热膨胀差带来的应力，有时发生分离膜的开裂等，这种情况下，分离膜复合体的分离性能大幅降低。
发明内容
本发明涉及分离膜复合体，其目的在于，抑制在边界位置的附近发生分离膜的开裂等，从而抑制分离膜复合体的分离性能降低。
本发明的优选的一个方案所涉及的分离膜复合体具备：多孔质的支撑体；致密部，该致密部在所述支撑体的一个面上，以规定方向上的一个位置为边界位置，从所述边界位置朝向所述规定方向上的一侧而将所述面覆盖；以及分离膜，该分离膜在所述支撑体的所述面上，从所述边界位置朝向所述规定方向上的另一侧而将所述面覆盖，并且，在所述边界位置的附近将所述致密部覆盖。针对在所述支撑体的所述面上沿着与所述规定方向垂直的方向均等地设定的4个测定位置，分别在沿着所述规定方向且与所述支撑体的所述面垂直的截面中，在自所述边界位置起算趋向所述规定方向上的所述一侧而至30μm的注目范围内，取得将所述致密部的所述分离膜侧的表面上的各位置和所述边界位置连结的线与所述支撑体的所述面所成的角度中的最大角度作为评价角度的情况下，所述4个测定位置处的4个评价角度的最大值为5度以上且45度以下。
根据本发明，能够抑制在边界位置的附近发生分离膜的开裂等，从而能够抑制分离膜复合体的分离性能降低。
优选为，在所述截面的所述注目范围内，所述致密部中的闭口气孔率为10％以下。
优选为，所述分离膜的厚度为5μm以下，在所述截面的所述注目范围内，以沿着所述致密部的所述分离膜侧的表面的直线为基准而计算出的所述致密部的所述表面的平均粗糙度为0.01μm以上且10μm以下。
优选为，所述分离膜的厚度为5μm以下，所述分离膜的非存在区域中的所述致密部的表面粗糙度Ra为0.01μm以上且1μm以下。
优选为，所述支撑体的所述面为沿着所述规定方向的圆筒面，所述4个测定位置在所述圆筒面沿着周向以90度间隔设定，所述4个测定位置处的所述4个评价角度的范围的大小为15度以下。
优选为，所述支撑体的所述面为沿着所述规定方向的圆筒面，所述边界位置设置于所述规定方向上的所述一侧的所述支撑体的端部，所述致密部还将所述支撑体的所述一侧的端面覆盖。
本发明还涉及分离膜复合体的制造方法。本发明的优选的一个方案所涉及的分离膜复合体的制造方法包括以下工序：a)在多孔质的支撑体的一个面上，以规定方向上的一个位置为边界位置，按从所述边界位置朝向所述规定方向上的一侧而将所述面覆盖的方式涂布致密部形成用的浆料；b)以将所述规定方向上的所述支撑体的所述一侧的端部配置于下侧并将另一侧的端部配置于上侧的状态使所述浆料干燥，或者，从所述支撑体的所述另一侧朝向所述一侧沿着所述面进行送风而使所述浆料干燥；c)对所述浆料进行烧成，由此形成致密部；以及d)在所述支撑体的所述面上，形成从所述边界位置朝向所述规定方向上的所述另一侧而将所述面覆盖且在所述边界位置的附近将所述致密部覆盖的分离膜。所述a)工序中的所述浆料的粘度为2dPa·s以上且30dPa·s以下。
上述的目的及其他目的、特征、方案及优点通过以下参照附图进行的本发明的详细说明而加以明确。
附图说明
图1是分离膜复合体的截面图。
图2是将分离膜复合体的一部分放大示出的截面图。
图3是将分离膜复合体的一个端部附近放大示出的截面图。
图4是将分离膜复合体的边界位置的附近放大示出的截面图。
图5是将分离膜复合体的边界位置的附近放大示出的截面图。
图6是表示分离膜复合体的制造流程的图。
图7是表示支撑体的截面图。
图8是表示比较例的分离膜复合体的截面图。
图9是表示支撑体的立体图。
图10是表示分离装置的图。
具体实施方式
图1是分离膜复合体1的截面图，示出后述的支撑体11的与长度方向平行的截面。图2是将分离膜复合体1的一部分放大示出的截面图。图1中省略了后述的致密部13的图示。分离膜复合体1为沸石膜复合体，其具备：多孔质的支撑体11、以及设置于支撑体11上的分离膜即沸石膜12。沸石膜12是指：至少在支撑体11的表面沸石形成为膜状的情形，不包括仅仅使沸石粒子分散于有机膜中的情形。另外，沸石膜12可以包含结构或组成不同的2种以上的沸石。图1中以粗线描绘出沸石膜12。图2中对沸石膜12标记平行斜线。图2中将沸石膜12的厚度描绘得比实际厚。
分离膜复合体1可以为除沸石膜复合体以外的复合体，由除沸石以外的无机物形成的无机膜或除无机膜以外的膜可以代替沸石膜12作为分离膜而形成在支撑体11上。另外，可以使用使沸石粒子分散于有机膜中的分离膜。在以下说明中，分离膜为沸石膜12。
支撑体11为可供气体及液体透过的多孔质部件。图1所示的例子中，支撑体11是：在一体成型的一体相连的柱状主体设置有分别沿着长度方向(即，图1中的左右方向)延伸的多个贯通孔111的整体型支撑体。图1所示的例子中，支撑体11为大致圆柱状。各贯通孔111(即，隔室)的与长度方向垂直的截面为例如大致圆形。图1中，将贯通孔111的直径描绘得比实际大，并将贯通孔111的数量描绘得比实际少。沸石膜12形成在贯通孔111的内周面上，将贯通孔111的内周面大致整面地被覆。
支撑体11的长度(即，图1中的左右方向上的长度)为例如10cm～200cm。支撑体11的外径为例如0.5cm～30cm。邻接的贯通孔111的中心轴间的距离为例如0.3mm～10mm。支撑体11的表面粗糙度(Ra)为例如0.1μm～5.0μm，优选为0.2μm～2.0μm。应予说明，支撑体11的形状可以为例如蜂窝状、平板状、管状、圆筒状、圆柱状或多棱柱状等。支撑体11的形状为管状或圆筒状的情况下，支撑体11的厚度为例如0.1mm～10mm。
支撑体11的材料在于表面形成沸石膜12及致密部13的工序中具有化学稳定性即可，可以采用各种物质(例如陶瓷或金属)。本实施方式中，支撑体11由陶瓷烧结体形成。对于作为支撑体11的材料而选择的陶瓷烧结体，例如可以举出：氧化铝、二氧化硅、多铝红柱石、二氧化锆、二氧化钛、三氧化二钇、氮化硅、碳化硅等。本实施方式中，支撑体11包含氧化铝、二氧化硅及多铝红柱石中的至少1种。
支撑体11可以包含无机粘结材料。作为无机粘结材料，可以使用二氧化钛、多铝红柱石、易烧结性氧化铝、二氧化硅、玻璃料、粘土矿物、易烧结性堇青石中的至少1种。
支撑体11的平均细孔径为例如0.01μm～70μm，优选为0.05μm～25μm。待形成沸石膜12的表面附近的支撑体11的平均细孔径为0.01μm～1μm，优选为0.05μm～0.5μm。例如，可以利用压汞仪、细孔径分布测定器或纳米尺寸细孔径分布测定器来测定平均细孔径。关于支撑体11的包括表面及内部在内的整体的细孔径的分布，D5为例如0.01μm～50μm，D50为例如0.05μm～70μm，D95为例如0.1μm～2000μm。待形成沸石膜12的表面附近的支撑体11的气孔率为例如20％～60％。
支撑体11具有例如平均细孔径不同的多个层沿着厚度方向层叠的多层结构。包括待形成沸石膜12的表面在内的表面层的平均细孔径及烧结粒径小于除表面层以外的层的平均细孔径及烧结粒径。支撑体11的表面层的平均细孔径为例如0.01μm～1μm，优选为0.05μm～0.5μm。支撑体11具有多层结构的情况下，各层的材料可以使用上述的材料。形成多层结构的多个层的材料可以相同，也可以不同。
沸石膜12为具有微细孔(微孔)的多孔膜。沸石膜12可以作为利用分子筛作用从多种物质混合的混合物质中分离出特定的物质的分离膜加以利用。沸石膜12中，与该特定的物质相比，其他物质不易透过。换言之，沸石膜12的该其他物质的透过量小于上述特定的物质的透过量。
沸石膜12的厚度为例如0.05μm～30μm，优选为0.1μm～20μm，进一步优选为0.5μm～10μm。如果使沸石膜12变厚，则分离性能提高。如果使沸石膜12变薄，则透过速度增大。沸石膜12的表面粗糙度(Ra)为例如5μm以下，优选为2μm以下，更优选为1μm以下，进一步优选为0.5μm以下。
沸石膜12的平均细孔径为例如1nm以下。沸石膜12的平均细孔径优选为0.2nm以上且0.8nm以下，更优选为0.3nm以上且0.5nm以下，进一步优选为0.3nm以上且0.4nm以下。沸石膜12的平均细孔径小于待形成沸石膜12的表面附近的支撑体11的平均细孔径。
构成沸石膜12的沸石的环的最大元数为n的情况下，将n元环细孔的短径和长径的算术平均设为平均细孔径。n元环细孔是指：氧原子与T原子键合而形成环状结构的部分的氧原子的数量为n个的细孔。沸石具有n相等的多个n元环细孔的情况下，将全部n元环细孔的短径和长径的算术平均设为沸石的平均细孔径。像这样，沸石膜的平均细孔径可通过该沸石的骨架结构而唯一确定，可以根据国际沸石学会的“Database of ZeoliteStructures”[online]、网址＜URL：http：//www.iza－structure.org/databases/＞中公开的值求出沸石膜的平均细孔径。
形成沸石膜12的沸石的种类没有特别限定，例如可以为AEI型、AEN型、AFN型、AFV型、AFX型、BEA型、CHA型、DDR型、ERI型、ETL型、FAU型(X型、Y型)、GIS型、KFI型、LEV型、LTA型、MEL型、MER型、MFI型、MOR型、PAU型、RHO型、SAT型、SOD型等的沸石。
从增大CO2的透过量及提高分离性能的观点出发，该沸石的环的最大元数优选为8以下(例如6或8)。沸石膜12为例如DDR型的沸石。换言之，沸石膜12为由国际沸石学会规定的结构编码为“DDR”的沸石构成的沸石膜。这种情况下，构成沸石膜12的沸石的固有细孔径为0.36nm×0.44nm，平均细孔径为0.40nm。
沸石膜12包含例如硅(Si)。沸石膜12可以包含例如Si、铝(Al)及磷(P)中的任意2种以上。这种情况下，作为构成沸石膜12的沸石，可以使用：位于构成沸石的氧四面体(TO4)的中心的原子(T原子)仅为Si的沸石、或者T原子包含Si和Al的沸石、T原子包含Al和P的AlPO型的沸石、T原子包含Si、Al及P的SAPO型的沸石、T原子包含镁(Mg)、Si、Al及P的MAPSO型的沸石、T原子包含锌(Zn)、Si、Al及P的ZnAPSO型的沸石等。T原子的一部分可以被其他元素置换。
沸石膜12包含Si原子及Al原子的情况下，沸石膜12中的Si/Al比为例如1以上且10万以下。该Si/Al比优选为5以上，更优选为20以上，进一步优选为100以上，越高越理想。通过对后述的原料溶液中的Si源和Al源的配合比例等进行调整，能够调整沸石膜12中的Si/Al比。沸石膜12可以包含碱金属。该碱金属为例如钠(Na)或钾(K)。
分离膜复合体1中，于20℃～400℃的沸石膜12的CO2的透过量(渗透量)为例如100nmol/m2·s·Pa以上。另外，于20℃～400℃的沸石膜12的CO2透过量/CH4泄漏量比(渗透量比)为例如100以上。该渗透量及渗透量比为沸石膜12的供给侧与透过侧之间的CO2的分压差为1.5MPa时的值。
图3是将图1的分离膜复合体1的一个端部附近放大示出的图。分离膜复合体1的一例中，在长度方向上的支撑体11的各端部设置有致密部13。图3中省略了致密部13的截面处的平行斜线的图示(其他图中也同样)。致密部13将支撑体11的端面处的除贯通孔111以外的区域、支撑体11的外周面处的该端面附近的区域、以及各贯通孔111的内周面处的该端面附近的区域连续地覆盖。致密部13将支撑体11中的这些区域密封。致密部13是防止气体相对于该区域的流入及流出的密封部。支撑体11的外周面及贯通孔111的内周面上的致密部13的长度方向上的长度为例如0.1～5.0cm。致密部13由例如玻璃或树脂形成。应予说明，各贯通孔111的长度方向两端未由致密部13覆盖，气体能够从该两端相对于贯通孔111进行流入及流出。
此处，关注各贯通孔111的内周面，在该内周面上，以支撑体11的端面附近的位置为边界位置P1，致密部13从边界位置P1朝向长度方向上的该端面侧而将该内周面覆盖。边界位置P1为贯通孔111的内部的致密部13的末端位置。图3中，仅将一部分的边界位置P1以黑点表示。典型地，长度方向上的边界位置P1在与长度方向垂直的周向(内周面的周向)的整周上大致恒定，不过，长度方向上的边界位置P1可以沿着周向以某种程度进行变化。多个贯通孔111中的长度方向上的边界位置P1优选大致恒定，也可以以某种程度不同。
上述的沸石膜12在各贯通孔111的内周面将设置于支撑体11的两个端部的致密部13之间的区域大致整体地覆盖。换言之，在该内周面上，沸石膜12从各致密部13的边界位置P1朝向长度方向上的与该致密部13相反一侧而将该内周面覆盖。典型地，贯通孔111的内周面整体由致密部13或沸石膜12覆盖。另外，沸石膜12在边界位置P1的附近还将致密部13覆盖。在边界位置P1的附近设置有致密部13和沸石膜12重叠的复合部。长度方向上，致密部13和沸石膜12重叠的部分(复合部)的长度为例如50μm以下，优选为10μm以下。
图4是将图3的分离膜复合体1的边界位置P1的附近放大示出的图。图4中，与图1至图3同样地示出沿着长度方向且与贯通孔111的内周面垂直的截面。分离膜复合体1中，随着沿贯通孔111的内周面从边界位置P1趋向支撑体11的端面，致密部13的厚度逐渐变大。实际上，在边界位置P1的附近，致密部13的表面倾斜平缓。另外，致密部13的表面粗糙度(凹凸)较小，即，致密部13的表面光滑。
如上所述，致密部13在边界位置P1的附近由沸石膜12覆盖。由于边界位置P1附近处的致密部13的表面倾斜平缓，所以，在边界位置P1处，沸石膜12弯曲的角度也变小，由应力集中等所导致的沸石膜12开裂(例如由加热产生的应力所引起的开裂)得以抑制。另外，由于边界位置P1附近处的致密部13的表面粗糙度较小，所以，在致密部13及形成在致密部13上的沸石膜12产生缺陷(孔部等)得以抑制。
此处，对边界位置P1附近处的致密部13的表面倾斜的测定及表面粗糙度的测定进行说明。该倾斜的测定中，利用SEM(扫描型电子显微镜)对图4所示的分离膜复合体1的截面进行拍摄，由此取得SEM图像。SEM图像的倍率为例如5000倍。接下来，在SEM图像中，设定自边界位置P1起算趋向支撑体11的端面侧而至30μm的长度方向上的范围即注目范围R1(图4中以箭头表示)。
在注目范围R1内，取得将致密部13的沸石膜12侧的表面上的各位置和边界位置P1连结的线与贯通孔111的内周面所成的角度(以下称为“相对于边界位置P1的仰角”)中的最大角度作为评价角度θ。图4的例子中，在注目范围R1内的任一位置，相对于边界位置P1的仰角均大致恒定。如图5所示，致密部13的表面凹凸较大的情况下，该表面上的各位置的相对于边界位置P1的仰角大幅变化，因此，将注目范围R1内的最大仰角确定为上述评价角度θ。应予说明，图5的例子是用于说明评价角度θ的测定的，在实际的致密部13的表面，未产生像图5那样的较大的凹凸。图5中省略了沸石膜12的图示。能够适当取得评价角度θ即可，不需要针对注目范围R1内的致密部13的该表面上的全部位置求出相对于边界位置P1的仰角。
如上所述，图3的分离膜复合体1中，在沿着长度方向的圆筒面即贯通孔111的内周面形成有致密部13及沸石膜12。针对在该圆筒面沿着周向以90度间隔(均等地)设定的4个测定位置分别取得上述评价角度θ的情况下，该4个测定位置处的4个评价角度θ的最大值为5度以上且45度以下。评价角度θ的最大值的上限优选为43度，更优选为40度。评价角度θ的最大值越小，在边界位置P1的附近，沸石膜12弯曲的角度越小，由应力集中等导致的沸石膜12的开裂越得以抑制。另外，如果评价角度θ为5度以上，则在边界位置P1的附近致密部13过薄而产生缺陷的情形得以抑制。
另外，该4个测定位置处的4个评价角度θ的范围的大小、即该4个评价角度θ的最大值与最小值之差为例如15度以下。可以说：该4个评价角度θ的范围的大小越小，周向上的致密部13的形状偏差越小。该4个评价角度θ的范围的大小优选为12度以下，更优选为10度以下。
边界位置P1附近的致密部13的表面粗糙度的测定按照例如日本特开2019－145612号公报(上述文献4)的方法进行。首先，与上述评价角度θ的测定同样地，取得示出分离膜复合体1的截面的SEM图像。可以使用与评价角度θ的测定相同的SEM图像。接下来，如图5所示，在注目范围R1内，设定沿着致密部13的沸石膜12(图5中省略图示)侧的表面的直线L1。例如，从SEM图像取得表示上述表面的形状的二维坐标数据，利用使用了该二维坐标数据的最小二乘法等，求出注目范围R1内的上述表面的形状的近似直线作为直线L1。之后，利用数学式1，求出致密部13的表面的粗糙度Za。
[数学式1]
数学式1中，Zn为长度方向上的注目范围R1内的各位置n处的二维坐标数据与直线L1之差。N为注目范围R1的宽度30μm除以计算间距得到的值。计算间距为例如0.01μm，这种情况下，N为3000。像这样，在注目范围R1内，以沿着致密部13的沸石膜12侧的表面的直线L1为基准，计算出致密部13的表面粗糙度Za。
分离膜复合体1中，在多个测定位置(例如上述4个测定位置)得到的粗糙度Za的平均值、即平均粗糙度Za优选为0.01μm以上且10μm以下。平均粗糙度Za的范围的上限更优选为5μm，进一步优选为3μm。据此，在致密部13及形成在致密部13上的沸石膜12产生缺陷(孔部等)得以抑制。平均粗糙度Za的下限更优选为0.05μm，进一步优选为0.1μm。据此，形成在致密部13上的沸石膜12的密合性提高，剥离得以抑制。
致密部13的表面粗糙度的测定可以在除注目范围R1外的沸石膜12的非存在区域进行。例如，使用通用三维表面结构解析装置(例如ZYGO公司制的NewView7300)，对致密部13的表面的多个部位进行测定，以多个表面粗糙度Ra的平均值的形式求出沸石膜12的非存在区域中的致密部13的表面粗糙度Ra。表面的1个部位的表面粗糙度Ra可以直接视为致密部13的表面粗糙度Ra。致密部13的表面粗糙度Ra为例如0.01μm以上且1μm以下。表面粗糙度Ra的范围的上限优选为0.8μm，更优选为0.6μm。表面粗糙度Ra与平均粗糙度Za具有相关关系，表面粗糙度Ra越小，在致密部13及形成在致密部13上的沸石膜12产生缺陷(孔部等)越得以抑制。
分离膜复合体1中，在图4所示的截面的注目范围R1内，致密部13中的闭口气孔率优选为10％以下，更优选为8％以下。据此，以闭口气孔为起点的开裂得以抑制。致密部13中的闭口气孔率可以为0％。例如，在示出分离膜复合体1的截面的SEM图像中，计算出注目范围R1内的致密部13的面积及闭口气孔的面积，闭口气孔的面积除以致密部13的面积，求出该SEM图像中的闭口气孔率(闭口气孔的面积率)。优选以多个SEM图像中的闭口气孔率的平均值的形式求出致密部13中的闭口气孔率。
接下来，参照图6，对分离膜复合体1的制造流程的一例进行说明。分离膜复合体1的制造中，首先，准备支撑体11(步骤S11)。此处，像图7那样准备整体型的支撑体11。该支撑体11中设置有分别沿着长度方向(即，图7中的上下方向)延伸的多个贯通孔111。当准备好支撑体11后，例如在玻璃粉末中添加有机粘结剂，加入水，进行混合，由此制备浆料。然后，对该浆料进行真空脱气，由此准备致密部形成用的浆料(步骤S12)。致密部形成用的浆料的于20℃的粘度为2dPa·s(分帕·秒)以上且30dPa·s以下。例如，可以使用超声波台式粘度计(富士工业公司制的FCV－100H)来测定浆料的粘度。致密部形成用的浆料的准备中，可以省略浆料的脱气，也可以根据需要在浆料中添加增粘剂或流平剂。致密部形成用的浆料中可以混合有陶瓷粒子等。
接下来，如图7所示，以将长度方向上的支撑体11的一侧的端部配置于下侧且将另一侧的端部配置于上侧的状态、即贯通孔111与上下方向大致平行的纵向姿势，对支撑体11进行保持。然后，将支撑体11的一侧的端部(下端部)浸渍于容器91内的致密部形成用的浆料中。之后，将支撑体11以规定的速度(例如1cm/s)从浆料中提起。据此，在支撑体11的一侧的端面处的除贯通孔111以外的区域、支撑体11的外周面处的该端面附近的区域、以及各贯通孔111的内周面处的该端面附近的区域涂布该浆料(步骤S13)。此处，关注贯通孔111的内周面，步骤S13的处理中，在该内周面上，以长度方向上的一个位置为边界位置P1，按从边界位置P1朝向长度方向上的一侧(该端面侧)而将该内周面覆盖的方式涂布致密部形成用的浆料。本处理例中，通过将纵向的支撑体11的端部浸渍于浆料中，由此进行浆料的涂布，不过，浆料的涂布可以利用其他方法进行。
当从致密部形成用的浆料中将支撑体11提起后，保持将一侧的端部配置于下侧且将另一侧的端部配置于上侧的状态(纵向姿势)直接对一侧的端部所附着的浆料进行干燥(步骤S14)。或者，从支撑体11的另一侧朝向一侧沿着内周面进行空气等的送风，由此进行浆料的干燥。送风速度为例如1～30m/s，优选为5～20m/s，本处理例中为15m/s。像这样，以使得贯通孔111的内周面上的浆料利用自重或/和送风从边界位置P1朝向长度方向上的一侧(该端面侧)拖长的状态进行该浆料的干燥。利用送风进行浆料的干燥的情况下，支撑体11未必需要以纵向姿势支撑，可以按贯通孔111与水平方向大致平行的横向姿势等任意姿势对支撑体11进行支撑。支撑体11中，与上述步骤S13、S14同样地，在另一侧的端部也涂布致密部形成用的浆料，之后，进行干燥。
当支撑体11的两个端部处的浆料的涂布及干燥完成后，将支撑体11配置于烧成炉内，对两个端部的浆料进行烧成(步骤S15)。例如，在大气气氛下进行浆料的烧成。本处理例中，在浆料烧成时，将支撑体11以横向姿势进行支撑，不过可以以任意姿势支撑。烧成温度为例如450～1200℃，本处理例中为1000℃。升降温的速度为例如100℃/h。烧成时间为例如1～50小时，本处理例中为3小时。通过以上的处理，在支撑体11的两个端部形成致密部13。致密部形成用的浆料包含玻璃粉末的情况下，致密部13为玻璃密封部。
接下来，准备用于形成沸石膜12的晶种。在形成DDR型的沸石膜12的一例中，以水热合成生成DDR型的沸石的粉末，由该沸石的粉末取得晶种。该沸石的粉末可以直接用作晶种，也可以将该粉末利用粉碎等进行加工而取得晶种。
将支撑体11浸渍于分散有晶种的分散液中，使晶种附着于支撑体11(步骤S16)。或者，使分散有晶种的分散液与支撑体11上的待形成沸石膜12的部分接触，由此使晶种附着于支撑体11。据此，制作晶种附着支撑体。本处理例中，在各贯通孔111的内周面，且是在两个端部的致密部13之间的区域附着晶种。另外，晶种也可以在边界位置P1的附近附着于致密部13上。支撑体11中，可以对不想形成沸石膜12的区域施加掩膜等。晶种也可以利用其他方法附着于支撑体11。
将附着有晶种的支撑体11浸渍于原料溶液中。例如，通过使Si源及结构导向剂(Structure-Directing Agent，以下也称为“SDA”)等溶解或分散于溶剂来制作原料溶液。原料溶液的溶剂使用例如水或乙醇等醇。原料溶液中包含的SDA为例如有机物。作为SDA，例如可以使用1－金刚烷胺等。
然后，利用水热合成，以该晶种为核，使DDR型的沸石生长，由此，在支撑体11上形成有DDR型的沸石膜12(步骤S17)。水热合成时的温度优选为120～200℃。水热合成时间优选为6～100小时。在贯通孔111的内周面上，沸石膜12从边界位置P1朝向与致密部13相反一侧而将该内周面覆盖，并且，在边界位置P1的附近将致密部13覆盖。
当水热合成结束后，将支撑体11及沸石膜12利用纯水进行清洗。清洗后的支撑体11及沸石膜12于例如80℃进行干燥。将支撑体11及沸石膜12干燥后，在氧化性气体气氛下对沸石膜12进行加热处理，由此将沸石膜12中的SDA燃烧除去(步骤S18)。据此，沸石膜12内的微细孔贯通。优选将SDA大约完全除去。SDA除去中的加热温度为例如300～700℃。加热时间为例如5～200小时。氧化性气体气氛为包含氧的气氛，例如大气中。通过以上的处理，得到分离膜复合体1。
此处，对比较例的分离膜复合体的制造进行说明。图8是表示比较例的分离膜复合体8的截面图。比较例的分离膜复合体8的制造中，利用图6的步骤S13，在支撑体81的一侧的端部涂布致密部形成用的浆料后，利用步骤S14，以贯通孔811与水平方向平行的横向姿势进行浆料的干燥。应予说明，没有进行沿着内周面的送风。其他步骤S11、S12、S15～S18的处理与分离膜复合体1的制造相同。
比较例的分离膜复合体8中，贯通孔811的内周面的在浆料干燥时朝向下方的区域所附着的致密部83的部分因重力的影响而成为下垂的形状。因此，边界位置P1附近的致密部83的截面形状沿着该内周面的周向而产生较大偏差。实际上，针对在该内周面沿着周向以90度间隔设定的4个测定位置，分别取得上述的评价角度θ(参照图5)的情况下，该4个测定位置处的4个评价角度θ产生较大偏差，评价角度θ的最大值大于45度。在评价角度θ大于45度的测定位置，边界位置P1的附近处沸石膜82弯曲的角度变大，容易因应力集中等而在沸石膜82发生开裂等。结果，分离膜复合体8的分离性能降低。
另外，比较例的分离膜复合体8中，边界位置P1附近的致密部83的表面凹凸容易变大，从而容易在致密部83及形成于致密部83上的沸石膜82产生缺陷(孔部等)。这种情况下，分离膜复合体8的分离性能也会降低。应予说明，致密部83的截面形状沿着内周面的周向产生较大偏差的情况下，优选该内周面上的致密部83的厚度大约最大的周向上的位置包含在上述4个测定位置中。
与此相对，分离膜复合体1中，针对在贯通孔111的内周面沿着周向以90度间隔设定的4个测定位置分别取得评价角度θ的情况下，该4个测定位置处的4个评价角度θ的最大值为5度以上且45度以下。据此，在边界位置P1的附近，沸石膜12弯曲的角度变小。结果，能够抑制在边界位置P1的附近发生沸石膜12的开裂等，从而能够抑制分离膜复合体1的分离性能降低。
优选的分离膜复合体1中，该4个测定位置处的4个评价角度θ的范围的大小为15度以下。像这样，评价角度θ不会因周向上的位置而大幅变化的分离膜复合体1中，能够进一步抑制发生沸石膜12的开裂等。根据分离膜复合体1的结构，该4个测定位置处的4个评价角度θ的范围的大小可以大于15度。
优选为，在分离膜复合体1的截面的注目范围R1内，以沿着致密部13的沸石膜12侧的表面的直线L1为基准而计算出的致密部13的表面的平均粗糙度Za为0.01μm以上且10μm以下。据此，即便在沸石膜12的厚度为5μm以下的情况下，也能够抑制因致密部13的表面粗糙度而在沸石膜12产生缺陷(孔部)。当然，沸石膜12的厚度可以大于5μm(以下相同)。
另外，沸石膜12的非存在区域中的致密部13的表面粗糙度Ra优选为0.01μm以上且1μm以下。据此，与平均粗糙度Za同样地，即便在沸石膜12的厚度为5μm以下的情况下，也能够抑制因致密部13的表面粗糙度而在沸石膜12产生缺陷(孔部)。如后所述，沸石膜12的非存在区域中的致密部13的表面为密封部件23(参照图10)密合的面，因此，还能够提高密封部件23与致密部13之间的密封性能。
不过，在致密部13的厚度比较薄的注目范围R1内，假如在致密部13存在大量闭口气孔的情况下，有时应力作用于致密部13，导致闭口气孔周围的部分被破坏，成为开裂的起点。这种情况下，还有时发生致密部13和沸石膜12的剥离。另一方面，优选的分离膜复合体1中，在注目范围R1内，致密部13中的闭口气孔率为10％以下。据此，能够抑制致密部13以闭口气孔为起点而发生开裂，还能够抑制致密部13和沸石膜12的剥离。
优选的分离膜复合体1中，边界位置P1设置于长度方向上的一侧的支撑体11的端部，致密部13还将支撑体11的一侧的端面覆盖。据此，贯通孔111的内周面的一侧的端部及支撑体11的一侧的端面均能够利用致密部13进行适当的密封。根据分离膜复合体1的结构，可以不在支撑体11的端面设置致密部13。
分离膜复合体1的制造方法中，在贯通孔111的内周面上，以长度方向上的一个位置为边界位置P1，按从边界位置P1朝向长度方向上的一侧而将内周面覆盖的方式涂布致密部形成用的浆料。致密部形成用的浆料的粘度为2dPa·s以上且30dPa·s以下。另外，以将长度方向上的支撑体11的一侧的端部配置于下侧且将另一侧的端部配置于上侧的状态对该浆料进行干燥，或者，从支撑体11的另一侧朝向一侧沿着内周面进行送风而对该浆料进行干燥。然后，对该浆料进行烧成，由此形成致密部13。之后，在支撑体11的内周面上形成从边界位置P1朝向长度方向上的另一侧而将内周面覆盖且在边界位置P1的附近将致密部13覆盖的沸石膜12。据此，能够容易地制造可抑制在边界位置P1的附近发生沸石膜12的开裂等的分离膜复合体1。
接下来，对分离膜复合体的实施例进行说明。实施例1中，在作为致密部材料的平均粒径10μm的玻璃粉末中添加作为有机粘结剂的甲基纤维素，进而加入水，进行混合，得到浆料。将该浆料边搅拌边在真空干燥器内脱气1小时，由此制备致密部形成用的浆料。致密部形成用的浆料的于20℃的粘度为2dPa·s。粘度的测定使用超声波台式粘度计(富士工业公司制的FCV－100H)。接下来，准备直径10mm、长度160mm的管状的氧化铝多孔质支撑体(参照图9)。以支撑体的贯通孔与上下方向大致平行的纵向姿势，将支撑体的下端部浸渍于致密部形成用的浆料中。之后，将支撑体以1cm/s的速度提起。浆料涂布后，在将支撑体以之前的姿势(纵向姿势)保持的状态下，使该浆料在室温中干燥24小时。干燥完成后，将支撑体配置于电炉内，在大气气氛下对该浆料进行烧成，由此形成玻璃密封部即致密部。烧成条件为1000℃、3小时，升降温的速度为100℃/h。
实施例2中，增加甲基纤维素的添加量，使致密部形成用的浆料的粘度为10dPa·s，除此以外，与实施例1相同。实施例3中，进一步增加甲基纤维素的添加量，使致密部形成用的浆料的粘度为30dPa·s，除此以外，与实施例1相同。
实施例4中，致密部形成用的浆料涂布后，在将支撑体以之前的姿势(纵向姿势)保持的状态下，从上端部朝向下端部以15m/s的送风速度进行送风，使浆料干燥。其他处理与实施例2相同。
实施例5中，致密部形成用的浆料涂布后，使支撑体处于横向姿势，并且，从未涂布浆料的端部朝向涂布有浆料的端部以15m/s的送风速度进行送风，使浆料干燥。其他处理与实施例2相同。
实施例6中，在制备致密部形成用的浆料时，不进行真空脱气，而是添加0.1％的消泡剂(信越化学制的KM－73)，除此以外，与实施例1相同。
比较例1中，在作为致密部材料的平均粒径10μm的玻璃粉末中添加作为有机粘结剂的甲基纤维素，进而加入水，进行混合，得到浆料。将该浆料边搅拌边在真空干燥器内脱气1小时，由此制备致密部形成用的浆料。致密部形成用的浆料的粘度为2dPa·s。接下来，将纵向姿势的氧化铝多孔质支撑体的下端部浸渍于致密部形成用的浆料中，之后，将支撑体以1cm/s的速度提起。浆料涂布后，使支撑体处于横向姿势，并使该浆料在室温中干燥24小时。干燥完成后，将支撑体配置于电炉内，在大气气氛下对该浆料进行烧成，由此形成致密部。烧成条件为1000℃、3小时，升降温的速度为100℃/h。
比较例2中，在作为致密部材料的平均粒径10μm的玻璃粉末中加入乙醇，进行混合，由此制备致密部形成用的浆料。接下来，将纵向姿势的支撑体的下端部浸渍于致密部形成用的浆料中，之后，将支撑体以1cm/s的速度提起。浆料涂布后，在将支撑体以之前的姿势(纵向姿势)保持的状态下，使该浆料在室温中干燥1小时。干燥完成后，将支撑体配置于电炉内，在大气气氛下对该浆料进行烧成，由此形成致密部。烧成条件为1000℃、3小时，升降温的速度为100℃/h。
比较例3中，使玻璃粉末的平均粒径为20μm，除此以外，与比较例1相同。比较例4中，增加甲基纤维素的添加量，使致密部形成用的浆料的粘度为40dPa·s，除此以外，与比较例1相同。
接下来，针对实施例1～6以及比较例1～4中形成的支撑体上的致密部，进行各种测定。表1中示出针对致密部的测定结果。表1中还示出致密部形成用的浆料的粘度及浆料干燥时的支撑体的姿势。
[表1]
关于评价角度，针对在图9的支撑体11a的外周面所形成的致密部13进行测定。针对在作为圆筒面的该外周面沿着周向以90度间隔设定的4个测定位置，分别利用SEM(扫描型电子显微镜)对沿着长度方向的支撑体11a的截面进行拍摄，取得SEM图像。SEM图像的倍率为1000倍。如参照图4及图5所说明那样，SEM图像中，设定自致密部13的末端即边界位置P1起算趋向长度方向上的端面侧而至30μm的注目范围R1。接下来，在注目范围R1内，取得将致密部13的表面(相当于致密部13与沸石膜12的界面)上的各位置和边界位置P1连结的线与支撑体11a的外周面所成的角度中的最大角度作为评价角度。
表1中的“评价角度的最大值”中示出该4个测定位置处的4个评价角度的最大值。实施例1～6中，评价角度的最大值均为5度以上且45度以下，详细而言，均为10度以上且40度以下。另一方面，比较例1～4中，评价角度的最大值均大于45度。
表1中的“评价角度的范围”中示出该4个测定位置处的4个评价角度的范围的大小。实施例1～6中，评价角度的范围均为15度以下，除了实施例5以外，评价角度的范围小于10度。另一方面，比较例1～4中，评价角度的范围均为10度以上。
表1中的“平均粗糙度Za”利用参照图5说明的上述方法进行测定。具体而言，首先，与评价角度的测定同样地，取得示出支撑体11a的截面的SEM图像。接下来，在注目范围R1内，设定沿着致密部13的表面(相当于致密部13与沸石膜12的界面)的直线L1。然后，根据数学式1，求出致密部13的表面的粗糙度Za，将该4个测定位置处的粗糙度Za的平均值设为平均粗糙度Za。实施例1～6中，平均粗糙度Za均为0.01μm以上且10μm以下，详细而言为3μm以下。另一方面，比较例1～4中，除了比较例1，平均粗糙度Za均为2μm以上，比较例3及4中，平均粗糙度Za为5μm以上。
表1中的“闭口气孔率”的计算中，在示出支撑体11a的截面的SEM图像中，计算出注目范围R1内的致密部13的面积及闭口气孔的面积，闭口气孔的面积除以致密部13的面积，求出该SEM图像中的闭口气孔率。然后，将10个SEM图像中的闭口气孔率的平均值设为致密部13的闭口气孔率。实施例1～6以及比较例1～4中，致密部13的闭口气孔率均小于10％。
虽然表1中未示出，不过，还对远离边界位置P1的位置(相当于沸石膜12的非存在区域)处的致密部13的表面粗糙度Ra进行了测定。表面粗糙度Ra的测定中，使用通用三维表面结构解析装置(ZYGO公司制的NewView7300)，使物镜的倍率为50倍，使变焦镜头为1倍，对致密部13的表面的10处的表面粗糙度Ra进行测定。然后，将10个表面粗糙度Ra的平均值设为致密部13的表面粗糙度Ra。实施例1～6中，致密部13的表面粗糙度Ra均为0.01μm以上且1μm以下。
接下来，针对实施例1～6以及比较例1～4的支撑体11a形成沸石膜。沸石膜的成膜中，使DDR型沸石的晶种附着于支撑体11a的外周面。接下来，将二氧化硅、1－金刚烷胺、乙二胺以及水混合，由此制备原料溶液。原料溶液中的各成分的比率按重量比计为1：10：0.25：100。将附着有DDR型沸石晶种的支撑体11a配置于不锈钢制耐压容器的氟树脂制内筒(内容积300ml)内，之后，放入原料溶液(膜形成用溶胶)，进行加热处理(水热合成：130℃、24小时)，由此形成高硅DDR型沸石膜。将支撑体11a利用纯水清洗后，于80℃使其干燥12小时以上。之后，将支撑体11a在电气炉中升温至450℃，保持50小时，由此将1－金刚烷胺燃烧除去，得到DDR型沸石膜。
接下来，对形成有沸石膜的支撑体11a(即分离膜复合体)的分离性能进行测定。分离性能的测定中，首先，将二氧化碳及甲烷的25℃的混合气体(各气体的体积比＝50：50)以0.3MPa导入到支撑体11a的隔室(贯通孔111)内，对隔着沸石膜的供给侧和透过侧的气体浓度进行测定。然后，基于数学式2，计算出分离性能α。
[数学式2]
分离性能的计算结果如表1所示。应予说明，表1中的分离性能是以规定值为基准进行标准化得到的值。实施例1～6的分离膜复合体与比较例1～4的分离膜复合体相比，得到足够高的分离性能。利用SEM对比较例的分离膜复合体的截面进行观察，结果确认到沸石膜发生开裂。
接下来，对利用了分离膜复合体的混合物质分离进行说明。在以下说明中，利用图1的分离膜复合体1，不过，利用具有图9的管状的支撑体11a的分离膜复合体的情形也相同。图10是表示分离装置2的图。
分离装置2中，将包含多种流体(即，气体或液体)的混合物质向分离膜复合体1供给，使混合物质中的透过性高的物质从分离膜复合体1透过，由此使其从混合物质中分离出来。分离装置2中的分离的目的可以为：例如将透过性高的物质从混合物质中提取出来，也可以为对透过性低的物质进行浓缩。
该混合物质(即，混合流体)可以为包含多种气体的混合气体，也可以为包含多种液体的混合液，还可以为同时包含气体及液体的气液二相流体。
混合物质包含例如氢(H2)、氦(He)、氮(N2)、氧(O2)、水(H2O)、水蒸汽(H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮氧化物、氨(NH3)、硫氧化物、硫化氢(H2S)、氟化硫、汞(Hg)、胂(AsH3)、氰化氢(HCN)、羰基硫(COS)、C1～C8的烃、有机酸、醇、硫醇类、酯、醚、酮及醛中的1种以上的物质。
氮氧化物是氮和氧的化合物。上述的氮氧化物为例如一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、氧化亚氮(也称为一氧化二氮)(N2O)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)、五氧化二氮(N2O5)等称之为NOX(Nox)的气体。
硫氧化物是硫和氧的化合物。上述的硫氧化物为例如二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)等称之为SOX(Sox)的气体。
氟化硫是氟和硫的化合物。上述的氟化硫为例如二氟化二硫(F－S－S－F、S＝SF2)、二氟化硫(SF2)、四氟化硫(SF4)、六氟化硫(SF6)或十氟化二硫(S2F10)等。
C1～C8的烃是碳为1个以上且8个以下的烃。C3～C8的烃可以为直链化合物、侧链化合物及环式化合物中的任一者。另外，C2～C8的烃可以为饱和烃(即，分子中不存在双键及三键的烃)、不饱和烃(即，分子中存在双键和/或三键的烃)中的任一者。C1～C4的烃为例如甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、正丁烷(CH3(CH2)2CH3)、异丁烷(CH(CH3)3)、1－丁烯(CH2＝CHCH2CH3)、2－丁烯(CH3CH＝CHCH3)或异丁烯(CH2＝C(CH3)2)。
上述的有机酸为羧酸或磺酸等。羧酸为例如甲酸(CH2O2)、乙酸(C2H4O2)、草酸(C2H2O4)、丙烯酸(C3H4O2)或苯甲酸(C6H5COOH)等。磺酸为例如乙磺酸(C2H6O3S)等。该有机酸可以为链式化合物，也可以为环式化合物。
上述的醇为例如甲醇(CH3OH)、乙醇(C2H5OH)、异丙醇(2－丙醇)(CH3CH(OH)CH3)、乙二醇(CH2(OH)CH2(OH))或丁醇(C4H9OH)等。
硫醇类是末端具有被氢化的硫(SH)的有机化合物，且是也被称之为Thiol或Thioalcohol的物质。上述的硫醇类为例如甲硫醇(CH3SH)、乙硫醇(C2H5SH)或1－丙硫醇(C3H7SH)等。
上述的酯为例如甲酸酯或乙酸酯等。
上述的醚为例如二甲醚((CH3)2O)、甲基乙基醚(C2H5OCH3)或二乙醚((C2H5)2O)等。
上述的酮为例如丙酮((CH3)2CO)、甲基乙基酮(C2H5COCH3)或二乙基酮((C2H5)2CO)等。
上述的醛为例如乙醛(CH3CHO)、丙醛(C2H5CHO)或丁醛(Butyraldehyde)(C3H7CHO)等。
以下说明中，以利用分离装置2分离的混合物质为包含多种气体的混合气体为例进行说明。
图10的分离装置2具备：分离膜复合体1、外筒22、2个密封部件23、供给部26、第一回收部27、以及第二回收部28。分离膜复合体1及密封部件23收纳于外筒22内。供给部26、第一回收部27及第二回收部28配置于外筒22的外部而与外筒22连接。
外筒22的形状没有限定，例如为大致圆筒状的筒状部件。外筒22由例如不锈钢或碳钢形成。外筒22的长度方向与分离膜复合体1的长度方向大致平行。在外筒22的长度方向上的一个端部(即，图中的左侧的端部)设置有供给口221，在另一个端部设置有第一排出口222。在外筒22的侧面设置有第二排出口223。在供给口221连接有供给部26。在第一排出口222连接有第一回收部27。在第二排出口223连接有第二回收部28。外筒22的内部空间为与外筒22周围的空间隔离开的密闭空间。
2个密封部件23在分离膜复合体1的长度方向两个端部附近整周地配置于分离膜复合体1的外周面与外筒22的内周面之间。各密封部件23为由气体不能透过的材料形成的大致圆环状的部件。密封部件23为例如由具有柔性的树脂形成的O型环。密封部件23整周地与分离膜复合体1的外周面及外筒22的内周面密合。详细而言，密封部件23与支撑体11的外周面上的致密部13密合，隔着致密部13而与支撑体11的外周面间接密合。密封部件23与分离膜复合体1的外周面之间及密封部件23与外筒22的内周面之间被密封，气体几乎或完全不能通过。分离装置2中，第二排出口223与供给口221及第一排出口222之间的气密性通过密封部件23而得到确保。
供给部26将混合气体经由供给口221而向外筒22的内部空间供给。供给部26具备例如朝向外筒22压送混合气体的鼓风机或泵。该鼓风机或泵具备对向外筒22供给的混合气体的压力进行调节的压力调节部。第一回收部27及第二回收部28具备例如对从外筒22导出的气体进行贮存的贮存容器或对该气体进行转移的鼓风机或泵。
在进行混合气体分离时，准备上述的分离装置2。接下来，利用供给部26，将包含针对沸石膜12的透过性不同的多种气体的混合气体向外筒22的内部空间供给。例如，混合气体的主成分为CO2及CH4。混合气体中可以包含除CO2及CH4以外的气体。从供给部26向外筒22的内部空间供给的混合气体的压力(即，导入压力)为例如0.1MPa～20.0MPa。进行混合气体分离的温度为例如10℃～150℃。
从供给部26供给至外筒22的混合气体如箭头251所示从分离膜复合体1的图中的左端向支撑体11的各贯通孔111内导入。混合气体中的透过性高的气体(例如CO2，以下称为“高透过性物质”)从各贯通孔111的内周面上设置的沸石膜12及支撑体11透过，从而从支撑体11的外周面导出。据此，将高透过性物质从混合气体中的透过性低的气体(例如CH4，以下称为“低透过性物质”)中分离出来。
从分离膜复合体1透过而从支撑体11的外周面导出的气体(以下称为“透过物质”)如箭头253所示经由第二排出口223而利用第二回收部28进行回收。经由第二排出口223而利用第二回收部28回收的气体的压力(即、透过压力)为例如约1个大气压(0.101MPa)。
另外，混合气体中的除从沸石膜12及支撑体11透过的气体以外的气体(以下称为“不透过物质”)在支撑体11的各贯通孔111中从图中的左侧向右侧通过，如箭头252所示，经由第一排出口222而利用第一回收部27进行回收。经由第一排出口222而利用第一回收部27回收的气体的压力为例如与导入压力大致相同的压力。不透过物质中，除了包含上述的低透过性物质以外，还可以包含没有从沸石膜12透过的高透过性物质。
上述分离膜复合体1及分离膜复合体1的制造方法可以进行各种变形。
根据分离膜复合体的设计，可以在图1的整体型的支撑体11的外周面设置有沸石膜12及致密部13，也可以在图9的管状的支撑体11a的内周面设置有沸石膜12及致密部13。
如上所述，支撑体可以为平板，在该支撑体的一个主面形成有致密部13及沸石膜12。这种情况下，分离膜复合体1的制造如下进行。首先，在多孔质的支撑体的该主面上，以规定方向上的一个位置为边界位置，按从边界位置朝向该规定方向上的一侧而将该主面覆盖的方式涂布致密部形成用的浆料。致密部形成用的浆料的粘度为2dPa·s以上且30dPa·s以下。另外，以将该规定方向上的支撑体的一侧的端部配置于下侧且将另一侧的端部配置于上侧的状态对该浆料进行干燥，或者从支撑体的另一侧朝向一侧沿着该主面进行送风而对该浆料进行干燥。然后，对该浆料进行烧成，由此形成致密部13。致密部13在该主面上从边界位置朝向该规定方向上的一侧而将该主面覆盖。之后，在该主面上形成从边界位置朝向该规定方向上的另一侧而将该主面覆盖且在边界位置的附近将致密部13覆盖的沸石膜12。
利用上述制造方法得到的分离膜复合体1中，针对在该主面上沿着与该规定方向垂直的方向均等地设定的4个测定位置，分别取得沿着该规定方向且与该主面垂直的截面处的上述评价角度，这种情况下，该4个测定位置处的4个评价角度的最大值为5度以上且45度以下。据此，分离膜复合体1中，能够抑制在边界位置的附近发生沸石膜12的开裂等，从而能够抑制分离膜复合体1的分离性能降低。应予说明，该规定方向与图1及图9的支撑体11、11a的长度方向对应。分离膜复合体1也可以利用除上述制造方法以外的方法制造。
分离膜复合体1中，在注目范围R1内，致密部13中的闭口气孔率可以大于10％。注目范围R1内的致密部13的表面的平均粗糙度Za可以小于0.01μm或大于10μm，沸石膜12的非存在区域中的致密部13的表面粗糙度Ra可以小于0.01μm或大于1μm以下。
根据分离膜复合体1的用途，沸石膜12可以包含SDA。
分离膜复合体1除了具备支撑体11、致密部13及沸石膜12以外，还可以具备层叠在沸石膜12上的功能膜或保护膜。这样的功能膜或保护膜可以为沸石膜、二氧化硅膜或碳膜等无机膜，也可以为聚酰亚胺膜或有机硅膜等有机膜。另外，层叠在沸石膜12上的功能膜或保护膜中可以添加有容易吸附CO2等特定分子的物质。
包括分离膜复合体1的分离装置2中，可以将除上述说明中例示的物质以外的物质从混合物质中分离出来。
上述实施方式及各变形例中的构成只要不相互矛盾就可以适当组合。
虽然将发明详细地进行了描写并说明，不过，上述说明为例示性的，没有限定性。因此，可以说：只要不脱离本发明的范围，就可以采用大量变形、方案。
产业上的可利用性
本发明的分离膜复合体例如可以用作气体分离膜，此外，可以作为除气体以外的分离膜、各种物质的吸附膜等而在各种领域中加以利用。
符号说明
1 分离膜复合体
11、11a 支撑体
12 沸石膜
13 致密部
P1 边界位置
R1 注目范围
S11～S18 步骤
θ 评价角度。

Claims (7)

1.一种分离膜复合体，其中，具备：
多孔质的支撑体；
致密部，该致密部在所述支撑体的一个面上，以规定方向上的一个位置为边界位置，从所述边界位置朝向所述规定方向上的一侧而将所述面覆盖；以及
分离膜，该分离膜在所述支撑体的所述面上，从所述边界位置朝向所述规定方向上的另一侧而将所述面覆盖，并且，在所述边界位置的附近将所述致密部覆盖，
针对在所述支撑体的所述面上沿着与所述规定方向垂直的方向均等地设定的4个测定位置，分别在沿着所述规定方向且与所述支撑体的所述面垂直的截面中，在自所述边界位置起算趋向所述规定方向上的所述一侧而至30μm的注目范围内，取得将所述致密部的所述分离膜侧的表面上的各位置和所述边界位置连结的线与所述支撑体的所述面所成的角度中的最大角度作为评价角度的情况下，所述4个测定位置处的4个评价角度的最大值为5度以上且45度以下。
2.根据权利要求1所述的分离膜复合体，其中，
在所述截面的所述注目范围内，所述致密部中的闭口气孔率为10％以下。
3.根据权利要求1或2所述的分离膜复合体，其中，
所述分离膜的厚度为5μm以下，
在所述截面的所述注目范围内，以沿着所述致密部的所述分离膜侧的表面的直线为基准而计算出的所述致密部的所述表面的平均粗糙度为0.01μm以上且10μm以下。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的分离膜复合体，其中，
所述分离膜的厚度为5μm以下，
所述分离膜的非存在区域中的所述致密部的表面粗糙度Ra为0.01μm以上且1μm以下。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的分离膜复合体，其中，
所述支撑体的所述面为沿着所述规定方向的圆筒面，
所述4个测定位置在所述圆筒面沿着周向以90度间隔设定，所述4个测定位置处的所述4个评价角度的范围的大小为15度以下。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的分离膜复合体，其中，
所述支撑体的所述面为沿着所述规定方向的圆筒面，
所述边界位置设置于所述规定方向上的所述一侧的所述支撑体的端部，所述致密部还将所述支撑体的所述一侧的端面覆盖。
7.一种分离膜复合体的制造方法，其中，包括以下工序：
a)在多孔质的支撑体的一个面上，以规定方向上的一个位置为边界位置，按从所述边界位置朝向所述规定方向上的一侧而将所述面覆盖的方式涂布致密部形成用的浆料；
b)以将所述规定方向上的所述支撑体的所述一侧的端部配置于下侧并将另一侧的端部配置于上侧的状态使所述浆料干燥，或者，从所述支撑体的所述另一侧朝向所述一侧沿着所述面进行送风而使所述浆料干燥；
c)对所述浆料进行烧成，由此形成致密部；以及
d)在所述支撑体的所述面上，形成从所述边界位置朝向所述规定方向上的所述另一侧而将所述面覆盖且在所述边界位置的附近将所述致密部覆盖的分离膜，
所述a)工序中的所述浆料的粘度为2dPa·s以上且30dPa·s以下。
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