JP2001031416A - Production of zeolite membrane, mfi type zeolite membrane and separation of molecule - Google Patents

Production of zeolite membrane, mfi type zeolite membrane and separation of molecule

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JP2001031416A
JP2001031416A JP11241464A JP24146499A JP2001031416A JP 2001031416 A JP2001031416 A JP 2001031416A JP 11241464 A JP11241464 A JP 11241464A JP 24146499 A JP24146499 A JP 24146499A JP 2001031416 A JP2001031416 A JP 2001031416A
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JP
Japan
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zeolite
membrane
zeolite membrane
silica
maximum peak
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Ozeki
雄治 尾関
Masato Yoshikawa
正人 吉川
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a zeolite membrane which has good crystallinity and controlled orientation, by treating with steam a membrane-like article comprising zeolite seed crystals and silica. SOLUTION: The seed crystals are produced by charging a zeolite precursor slurry sol or solution containing a silica source, water and, if necessary, an alkali source, an organic template, and an aluminum source, and then subjecting the slurry sol or solution to a hydrothermal synthetic method at 50 to 250 deg.C or the like. The seed crystals are mixed with a zeolite precursor containing silica, gelling the mixture, forming a membrane like article from the gel singly or on a porous support, and then bringing the membrane-like article into contact with 100 to 200 deg.C steam to form the zeolite membrane. The obtained MFI type zeolite membrane has excellent transmittance expressed by the equation: a/b=0.3 to 1.5 and the inequality: b/c>4.4, wherein a is the maximum peak strength in 2θ of 7.3 to 8.2 degree; b is the maximum peak strength in 2θ of 8.5 to 9.1 degree; c is the maximum peak strength in 2θ of 13. 0 to 14. 2 degree, when subjecting to an X-ray diffraction measurement using a CuKα as an X-ray source at an incident angle of 3 degree and at a scanning rate of 2θ 4 degree/min.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】ゼオライトは結晶中に数オン
グストロームの細孔を有しており、このゼオライトの結
晶中の細孔の分子篩効果、親・疎水性、親和性を利用す
るガス分離膜、パーベーパレーション分離膜、メンブレ
ンリアクター、ガスセンサーなどへの応用が考えられて
いる。本発明はこれらの用途に用いるゼオライト膜の製
法、MFI型ゼオライト膜及び分子を分離する方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION Zeolite has pores of several angstroms in the crystal, and gas separation membranes utilizing the molecular sieve effect of the pores in the crystal of the zeolite, hydrophilicity / hydrophobicity, affinity, and the like. Applications to vapor separation membranes, membrane reactors, gas sensors, etc. are being considered. The present invention relates to a method for producing a zeolite membrane used for these applications, an MFI-type zeolite membrane, and a method for separating molecules.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ゼオライト膜の製法としては、シ
リカを含有するゼオライトの前駆体スラリー、コロイ
ド、溶液に多孔質支持体を含浸し、そのまま水熱処理す
る方法が知られている。水熱処理する方法においては、
大量の原料を使い、実際に膜になるゼオライトは少量で
あり、大量の廃液、廃無機固体が発生するという欠点が
ある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing a zeolite membrane, there has been known a method in which a porous support is impregnated with a slurry, a colloid, or a solution of a zeolite precursor containing silica, and then subjected to hydrothermal treatment as it is. In the method of hydrothermal treatment,
There is a drawback that a large amount of raw material is used, the amount of zeolite actually forming a membrane is small, and a large amount of waste liquid and waste inorganic solid are generated.

【0003】それを、解消する方法として、特開平7−
89714号公報に開示されているように、予め支持体
にゼオライト前駆体のゾル又はゲルを塗布し乾燥してゲ
ルの膜とし、有機アミン、アルコール、水から選択され
る1種以上の蒸気に暴露することを特徴とするゼオライ
ト膜の製法が提案されている。この方法では、必要な量
だけ、支持体に原料を塗布し、その後、水蒸気などで結
晶化するため、廃液の心配は解消される。しかしなが
ら、この方法では、結晶化時間が長くなり、ゼオライト
の結晶の配向が制御できないという欠点があった。
As a method for solving the problem, Japanese Patent Laid-Open No.
As disclosed in JP 89714, a sol or gel of a zeolite precursor is previously coated on a support, dried to form a gel film, and exposed to one or more vapors selected from organic amines, alcohols, and water. A method for producing a zeolite membrane has been proposed. In this method, a necessary amount of the raw material is applied to the support and then crystallized with steam or the like, so that the worry of waste liquid is eliminated. However, this method has a drawback that the crystallization time is long and the orientation of the zeolite crystals cannot be controlled.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来技術の欠点を解消しようとするものであり、廃液
が少なく、結晶化時間を短くでき、結晶性を良くし、し
かも配向を制御しうるゼオライト膜の製造方法を提供
し、また配向が制御されたMFI型ゼオライト膜およびこ
のゼオライト膜を用いた分子を分離する方法を提供する
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to reduce the waste liquid, shorten the crystallization time, improve the crystallinity, and improve the orientation. An object of the present invention is to provide a method for producing a controllable zeolite membrane, an MFI-type zeolite membrane whose orientation is controlled, and a method for separating molecules using the zeolite membrane.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために下記の構成を有する。
The present invention has the following arrangement to achieve the above object.

【0006】本発明の請求項1に記載の発明は、ゼオラ
イトの種結晶とシリカを含む膜状物を、水蒸気で処理す
ることからなるゼオライト膜の製造方法である。本発明
の製造方法においては、ゼオライトの種結晶を、あらか
じめ多孔質支持体と接触させた後、シリカを含む溶液、
スラリーまたはコロイドをコーティングして、膜状物を
形成し、それを水蒸気で処理することが好ましい。
The first aspect of the present invention is a method for producing a zeolite membrane, comprising treating a membrane containing a zeolite seed crystal and silica with steam. In the production method of the present invention, a zeolite seed crystal, after previously contacting the porous support, a solution containing silica,
It is preferred to coat the slurry or colloid to form a film and treat it with steam.

【0007】本発明の請求項3に記載の発明は、X線源
にCuKαを用い(波長=1.54オングストロー
ム))、入射角を3度に固定し、スキャン速度を2θ
4度/分で平行光学系でX線回折測定したときに、その
回折パターンにおいて、2θ=7.3〜8.2度内の最
大ピークのピーク強度をa、2θ=8.5〜9.1度内
の最大のピーク強度をb、2θ=13.0〜14.2度
内の最大のピーク強度をcとしたときに、次の(1)式
と(2)式を満たすMFI型ゼオライト膜である。
According to a third aspect of the present invention, CuKα is used as the X-ray source (wavelength = 1.54 angstroms), the incident angle is fixed at 3 degrees, and the scanning speed is 2θ.
When X-ray diffraction measurement was performed at 4 degrees / minute with a parallel optical system, the peak intensity of the maximum peak within 2θ = 7.3 to 8.2 degrees was a in the diffraction pattern, and 2θ = 8.5 to 9.5. Assuming that the maximum peak intensity within 1 degree is b and the maximum peak intensity within 2θ = 13.0 to 14.2 degrees is c, the MFI zeolite satisfying the following equations (1) and (2): It is a membrane.

【0008】(1)a/b=0.3〜1.5 (2)b/c>4.4 本発明の請求項5に記載の発明は、上記に記載の透過膜
またはMFI型ゼオライト膜に、少なくとも2種類の分
子からなる気体または液体混合物を接触させ、少なくと
も1種類の分子を透過させることにより少なくとも1種
類の分子を分離する方法である。
(1) a / b = 0.3 to 1.5 (2) b / c> 4.4 The invention according to a fifth aspect of the present invention provides the permeable membrane or the MFI-type zeolite membrane described above. Then, a gas or liquid mixture composed of at least two types of molecules is brought into contact with at least one type of molecule to separate at least one type of molecule.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下に本発明のゼオライト膜の製
法、MFI型ゼオライト膜、分子を分離する方法ついて
詳述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method for producing a zeolite membrane, an MFI type zeolite membrane, and a method for separating molecules according to the present invention will be described in detail.

【0010】本発明で言うゼオライトとは分子サイズの
細孔径を有した結晶性無機酸化物である。分子サイズと
は、世の中に存在する分子のサイズの範囲であり、一般
的には、2から20オングストローム程度の範囲を意味
する。ゼオライトとは、結晶性シリケート、結晶性アル
ミノシリケート、結晶性メタロシリケート、結晶性アル
ミノフォスフェート、結晶性メタロアルミノフォスフェ
ート等で構成された結晶性マイクロポーラス物質のこと
であるが、本発明においては、特にシリカ成分を含んだ
ゼオライトを言う。即ち、結晶性シリケート、結晶性ア
ルミノシリケート、結晶性メタロシリケート、結晶性シ
リコアルミフォスフェートのことである。その種類は特
に制限が無く、例えば、アトラス オブ ゼオライト
ストラクチュア タイプス(マイヤー、オルソン、バエ
ロチャー著、ゼオライツ、17(1/2)、199
6):Atlas of Zeolite Structure types(W. M. Meie
r, D. H. Olson, Ch. Baerlocher, Zeolites, 17(1/2),
1996)に掲載されている構造を持つ結晶性シリケート系
ゼオライトが挙げられる。
The zeolite referred to in the present invention is a crystalline inorganic oxide having a pore size of a molecular size. The molecular size is a range of the size of a molecule existing in the world, and generally means a range of about 2 to 20 angstroms. Zeolites are crystalline silicates, crystalline aluminosilicates, crystalline metallosilicates, crystalline aluminophosphates, crystalline microporous substances composed of crystalline metalloaluminophosphates, etc., in the present invention, And especially a zeolite containing a silica component. That is, crystalline silicate, crystalline aluminosilicate, crystalline metallosilicate, and crystalline silicoaluminum phosphate. There is no particular limitation on the type, for example, Atlas of zeolite
Structured Types (by Meyer, Olson, Baerochar, Zeolites, 17 (1/2), 199
6): Atlas of Zeolite Structure types (WM Meie
r, DH Olson, Ch. Baerlocher, Zeolites, 17 (1/2),
(1996).

【0011】本発明のゼオライト膜の製造法の特徴は、
ゼオライトの種結晶とシリカを含む膜状物を水蒸気で処
理するところにある。種結晶として使用されるのは、既
に全部又は一部が結晶化されているゼオライトを含む粒
子である。ゼオライトの種類は、作ろうとするゼオライ
トの種類と同じであることが好ましいが、違う種類でも
結晶化の助けになる場合があり、違う種類のゼオライト
であっても良い。本発明のゼオライトの種結晶の効果
は、結晶化時間の短縮、膜の緻密化、膜の配向性の制御
であると推定される。その結晶の大きさは、小さいもの
の方が好ましい。種結晶を多孔質支持体の細孔内に含ま
せる場合は、多孔質支持体の細孔径より小さいことが必
須である。
The feature of the method for producing a zeolite membrane of the present invention is that
The object is to treat a film containing a zeolite seed crystal and silica with steam. What is used as seed crystal is a zeolite-containing particle which has already been fully or partially crystallized. The type of zeolite is preferably the same as the type of zeolite to be produced, but different types may help crystallization, and different types of zeolite may be used. It is presumed that the effects of the zeolite seed crystal of the present invention are shortening of the crystallization time, densification of the film, and control of the orientation of the film. The size of the crystal is preferably smaller. When the seed crystal is contained in the pores of the porous support, it is essential that the seed crystal be smaller than the pore diameter of the porous support.

【0012】ゼオライトの結晶化は、ゼオライト結晶の
核生成とその成長の2つの過程に分けられる。一般に、
ゼオライトの核生成の過程に長時間を要する。本発明者
らは予め結晶核となりうる種結晶を存在させておくと結
晶化時間が大きく短縮できること、また、予め種結晶が
密に敷き詰められていると、お互い種結晶が結晶成長し
ていくことによって更に緻密化が促進されることを見出
した。更に、驚いたことに種結晶を予め存在させること
で、特異な配向を持ったゼオライト膜を作ることも可能
であることを見出した。
The crystallization of zeolite can be divided into two processes: nucleation and growth of zeolite crystals. In general,
The process of nucleation of zeolite takes a long time. The present inventors have found that the crystallization time can be significantly reduced if a seed crystal that can be a crystal nucleus is present in advance, and that if the seed crystals are densely spread in advance, the seed crystals will grow with each other. Has been found to further promote densification. Furthermore, it has surprisingly been found that a zeolite membrane having a specific orientation can be produced by pre-existing a seed crystal.

【0013】種結晶は、通常のゼオライト粒子の製造法
で作られたゼオライト粒子であるが、ゼオライトの結晶
は小さければ小さい方が好ましい。結晶の大きさは特に
制限を受けないが、一般には5μm以下であり、好まし
くは1μm以下である。更に好ましくは0.1μm以下
である。種結晶は、市販のゼオライト粒子を使用するこ
とも可能であるが、自分で水熱合成法又は水蒸気法を用
いて作ることも可能である。
The seed crystal is a zeolite particle produced by a usual method for producing zeolite particles. The smaller the zeolite crystal, the more preferable. The size of the crystal is not particularly limited, but is generally 5 μm or less, preferably 1 μm or less. More preferably, it is 0.1 μm or less. As the seed crystal, commercially available zeolite particles can be used, but it is also possible to produce the seed crystal by using a hydrothermal synthesis method or a steam method.

【0014】種結晶の作り方は、ゼオライト前駆体のス
ラリー、ゾル、又は溶液をオートクレーブに入れ、50
℃から250℃程度の温度に加熱する水熱合成法と、ゼ
オライトの前駆体のスラリー、ゾル、又は溶液を予め乾
燥させて、50℃から250℃程度の温度の水蒸気にオ
ートクレーブ中でさらす水蒸気法などが考えられる。ゼ
オライト前駆体とは、一定時間加熱するなどしてゼオラ
イトになりうる混合物であり、シリカ源、アルカリ源、
有機テンプレート、水等が含まれたものである。必要に
応じてアルミナ源等も含まれる。ここで必須のものはシ
リカ源と水でありその他のものは作るゼオライトの種類
により異なる。
The seed crystal is prepared by placing a slurry, sol, or solution of the zeolite precursor in an autoclave,
A hydrothermal synthesis method in which the slurry is heated to a temperature of about 250 ° C. to about 250 ° C., and a steam method in which a slurry, sol, or solution of the zeolite precursor is previously dried and exposed to steam at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. in an autoclave. And so on. The zeolite precursor is a mixture that can be converted to zeolite by heating for a certain period of time, for example, a silica source, an alkali source,
It contains an organic template, water, and the like. An alumina source and the like are included as necessary. Here, essential ones are a silica source and water, and others depend on the type of zeolite to be made.

【0015】シリカ源としては、コロイダルシリカ、ヒ
ュームドシリカ、水ガラス、沈降シリカ、シリコンアル
コキシド等が使われる。アルカリ源は、水酸化ナトリウ
ム、水酸化リチウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金
属の水酸化物などである。
As a silica source, colloidal silica, fumed silica, water glass, precipitated silica, silicon alkoxide and the like are used. The alkali source is an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, or the like.

【0016】有機テンプレートは、ゼオライトの孔を構
築する有機化合物の型剤であり、テトラエチルアンモニ
ウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロ
キシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド等の4
級アンモニウム塩やクラウンエーテル、アルコールなど
が用いられる。
An organic template is a template for an organic compound that constructs pores of a zeolite, and includes an organic template such as tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, or tetrabutylammonium hydroxide.
Grade ammonium salts, crown ethers, alcohols and the like are used.

【0017】アルミナ源は、結晶性アルミノシリケート
ゼオライトを作るときは必要であるが、硝酸アルミニウ
ム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム等のアルミニ
ウム塩、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、アル
ミニウムアルコキシド等が使用できる。
The alumina source is necessary when producing a crystalline aluminosilicate zeolite, but aluminum salts such as aluminum nitrate, aluminum sulfate and aluminum chloride, aluminum hydroxide, aluminum oxide and aluminum alkoxide can be used.

【0018】種結晶のゼオライトができたかどうかは粉
末X線回折などで確認できる。生成したゼオライト種結
晶は、一般には水洗、乾燥、焼成等を加えるが、特にこ
れらの操作は、必要はない。これらの操作は、省略した
方が、ゼオライト膜の製造コストを下げる点で好まし
い。
Whether or not the seed crystal zeolite has been formed can be confirmed by powder X-ray diffraction or the like. The generated zeolite seed crystals are generally subjected to washing, drying, calcination and the like, but these operations are not particularly required. It is preferable to omit these operations from the viewpoint of reducing the production cost of the zeolite membrane.

【0019】本発明の製造方法においては、ゼオライト
の種結晶とシリカを含む膜状物を水蒸気で処理する。ゼ
オライトの種結晶とシリカを含む膜状物の製造方法につ
いて説明する。例えば、種結晶とシリカを含むゼオライ
ト前駆体とを混合したのち、ゲル化等によって膜状物を
得る方法がある。ゲル化には、乾燥する方法、触媒等を
使う方法等が挙げられる。膜状物は、それ単独でも構わ
ないし支持体にコーティングしたようなものでも良い。
また、ゼオライト種結晶を膜状にプレス成形等で成形
し、それにシリカを含むゼオライト前駆体をコーティン
グ又は浸せきしたものでも良い。単独の膜状物の場合、
ある程度の強度が必要であるが、支持体にコーティング
した膜状物は、支持体が強度を有するので、膜状物は液
膜のように強度の低いものでも構わない。支持体を用い
てコーティングする場合、先に種結晶をコーティングし
てからシリカを含むゼオライト前駆体をコーティングし
ても良いし、ゼオライト前駆体をコーティングしてから
ゼオライトの種結晶をコーティングしても良い。ゼオラ
イト前駆体と種結晶の混合物をコーティングしても良
い。シリカを含むゼオライト前駆体とは、一定時間加熱
するなどしてゼオライトになりうる混合物であり、シリ
カ源、アルカリ源、有機テンプレート、水等が含まれた
ものである。必要に応じてアルミナ源等も含まれる。こ
こで必須のものはシリカ源と水でありその他のものは作
るゼオライトの種類により異なる。
In the production method of the present invention, a film containing a zeolite seed crystal and silica is treated with steam. A method for producing a film containing a zeolite seed crystal and silica will be described. For example, there is a method of mixing a seed crystal and a zeolite precursor containing silica and then obtaining a film by gelation or the like. Examples of the gelation include a drying method, a method using a catalyst, and the like. The film may be used alone or may be coated on a support.
Further, a zeolite seed crystal may be formed into a film by press molding or the like, and a zeolite precursor containing silica may be coated or dipped therein. In the case of a single film,
Although a certain degree of strength is required, the film coated on the support may have a low strength such as a liquid film because the support has strength. When coating with a support, the seed crystal may be coated first and then coated with a zeolite precursor containing silica, or the zeolite precursor may be coated and then coated with a zeolite seed crystal. . A mixture of a zeolite precursor and a seed crystal may be coated. The zeolite precursor containing silica is a mixture that can be converted into a zeolite by heating for a certain period of time, and contains a silica source, an alkali source, an organic template, water, and the like. An alumina source and the like are included as necessary. Here, essential ones are a silica source and water, and others depend on the type of zeolite to be made.

【0020】シリカ源としては、コロイダルシリカ、ヒ
ュームドシリカ、水ガラス、沈降シリカ、シリコンアル
コキシド等が使われる。アルカリ源は、水酸化ナトリウ
ム、水酸化リチウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金
属の水酸化物などである。
As the silica source, colloidal silica, fumed silica, water glass, precipitated silica, silicon alkoxide and the like are used. The alkali source is an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, or the like.

【0021】有機テンプレートは、ゼオライトの孔を構
築する有機化合物の型剤であり、テトラエチルアンモニ
ウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロ
キシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド等の4
級アンモニウム塩やクラウンエーテル、アルコールなど
が用いられる。
The organic template is a template for an organic compound that constructs pores of zeolite, and includes a tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide and the like.
Grade ammonium salts, crown ethers, alcohols and the like are used.

【0022】アルミナ源は、結晶性アルミノシリケート
ゼオライトを作るときは必要であるが、硝酸アルミニウ
ム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム等のアルミニ
ウム塩、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、アル
ミニウムアルコキシド等が使用できる。
The alumina source is necessary when producing a crystalline aluminosilicate zeolite, but aluminum salts such as aluminum nitrate, aluminum sulfate and aluminum chloride, aluminum hydroxide, aluminum oxide and aluminum alkoxide can be used.

【0023】種結晶コーティング工程とシリカを含むゼ
オライト前駆体のコーティング工程を別々に行う場合、
その間に、乾燥、焼成、洗浄の工程が入っても良いし入
らなくても良い。
When the seed crystal coating step and the step of coating the zeolite precursor containing silica are performed separately,
During that time, the steps of drying, baking, and washing may or may not be performed.

【0024】支持体を使用する場合、その材質、形態は
特に限定されないが、透過膜として用いる場合は多孔質
支持体を使用することが好ましい。多孔性の支持体の材
質は、特に限定されないが、一例として金属、金属酸化
物、有機ポリマが挙げられる。耐熱性、耐薬品性の観点
から、金属酸化物が好ましく用いられる。金属酸化物と
しては、特に限定されないが、アルミナ、ジルコニア、
シリカ、ムライト、チタニア、ゼオライト又はゼオライ
ト類似物等が好ましく用いられる。金属の例としては、
ステンレス製の多孔性支持体(焼結金属)等が挙げられ
る。耐熱性が問われない用途においては有機ポリマの多
孔質支持体も用いることができる。
When a support is used, its material and form are not particularly limited, but when it is used as a permeable membrane, it is preferable to use a porous support. The material of the porous support is not particularly limited, and examples thereof include metals, metal oxides, and organic polymers. From the viewpoint of heat resistance and chemical resistance, metal oxides are preferably used. The metal oxide is not particularly limited, but may be alumina, zirconia,
Silica, mullite, titania, zeolite or zeolite analogs are preferably used. Examples of metals include
A porous support (sintered metal) made of stainless steel is exemplified. In applications where heat resistance is not required, a porous support made of an organic polymer can also be used.

【0025】支持体の形状も特に限定されること無く、
球状、平板状、チューブ状、モノリス状、ハニカム状等
通常市販で得られるものが利用できる。本発明ゼオライ
ト膜を、支持体上に形成する前に、支持体上に、中間層
を一層以上設けても良い。中間層は例えば、比較的粒径
の小さい粒子を、支持体にコーティングし、必要に応じ
て、乾燥や、焼成を加えて形成する。中間層には、支持
体表面を滑らかにしたり、支持体の細孔径を小さくした
り、ゼオライト膜層との親和性を良好にするなどの効果
がある。中間層やゼオライト膜は支持体のどちらの面に
コーティングされても良く、両方にコーティングされて
も良い。支持体がチューブ状、モノリス状、ハニカム状
であるときは、内側にコーティングされることが好まし
い。
The shape of the support is not particularly limited.
A commercially available product such as a sphere, a plate, a tube, a monolith, and a honeycomb can be used. Before forming the zeolite membrane of the present invention on a support, one or more intermediate layers may be provided on the support. The intermediate layer is formed by, for example, coating particles having a relatively small particle diameter on a support and, if necessary, drying or firing. The intermediate layer has effects such as smoothing the surface of the support, reducing the pore size of the support, and improving the affinity with the zeolite membrane layer. The intermediate layer or the zeolite membrane may be coated on either side of the support, or may be coated on both sides. When the support is in the form of a tube, a monolith, or a honeycomb, it is preferable to coat the inside of the support.

【0026】ゼオライトの種結晶、ゼオライトの前駆体
を支持体にコーティングする方法は、特に限定されず、
公知のいかなる方法も適用できる。例えば、支持体をス
ラリー中、浸した後、そのまま引き上げる方法、塗布す
る方法、支持体の片側をスラリーに接触させ、もう一方
から減圧する方法、支持体の片側からスラリーを圧力を
加えて押し込む方法、支持体を回転させながら塗布液を
滴下するスピンコート法、塗布液を支持体に噴霧してコ
ーティングするスプレーコート法が考えられる。ゼオラ
イト膜のコーティングは2回以上行っても良い。また2
回以上行った方が緻密性の点で好ましい。
The method of coating the support with a zeolite seed crystal or a zeolite precursor is not particularly limited.
Any known method can be applied. For example, a method in which a support is immersed in a slurry and then pulled up as it is, a method of applying, a method in which one side of the support is brought into contact with the slurry and the pressure is reduced from the other side, and a method in which the slurry is pressed from one side of the support by applying pressure. A spin coating method in which a coating solution is dropped while rotating the support, and a spray coating method in which the coating solution is sprayed onto the support to coat the coating solution are conceivable. The coating of the zeolite membrane may be performed twice or more. Also 2
It is more preferable to perform the process more than once in terms of the denseness.

【0027】また、種結晶は、多孔質支持体の細孔内に
存在させた方が、膜の強度や耐圧性、緻密性の点で好ま
しいが、支持体表面に付着している状態でも差し支えな
い。
It is preferable that the seed crystal be present in the pores of the porous support in view of the strength, pressure resistance and denseness of the membrane. However, the seed crystal may be attached to the support surface. Absent.

【0028】前述のようにして形成されたゼオライト種
結晶とシリカを含む膜状物は、水蒸気で処理することに
よってゼオライト膜とする。
The zeolite seed crystal and silica-containing film formed as described above is treated with steam to form a zeolite membrane.

【0029】水蒸気処理は、通常50℃〜250℃の水
蒸気をゼオライト種結晶とシリカを含む膜状物に接触さ
せることによって行う。温度の好ましい範囲は80℃〜
200℃である。中でも100℃以上が好ましく更に好
ましくは130℃以上、特に好ましくは145℃以上で
ある。一般的には100℃から200℃の範囲内で処理
する。
The steam treatment is usually carried out by bringing steam at 50 ° C. to 250 ° C. into contact with a zeolite seed crystal and a film containing silica. The preferred range of temperature is 80 ° C
200 ° C. Among them, the temperature is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and particularly preferably 145 ° C. or higher. Generally, the treatment is carried out within a range of 100 ° C to 200 ° C.

【0030】水蒸気は必須であるが他の化合物の蒸気が
共存しても構わない。他の化合物の蒸気とは、例えばア
ミン類、アルコール類などの蒸気である。ゼオライト膜
の膜状物が4級アンモニウム塩を含む場合は、一部分解
によってアミンが生成し、その蒸気は通常存在する。水
蒸気処理時間は、ゼオライトの種類、シリカを含むゼオ
ライト前駆体の種類、温度によって異なるが、結晶化が
行われるまで行う。
Although water vapor is essential, vapors of other compounds may coexist. The vapor of another compound is, for example, vapor of amines, alcohols and the like. When the zeolite membrane contains a quaternary ammonium salt, amine is generated by partial decomposition, and the vapor is usually present. The steaming time varies depending on the type of zeolite, the type of zeolite precursor containing silica, and the temperature, but is maintained until crystallization is performed.

【0031】ゼオライト膜ができたかどうかは、薄膜X
線回折法によって測定できる。具体的には、例えば、X
線源にCuKαを用い(波長=1.54オングストローム)、
入射角を3度に固定し、スキャン速度を2θ 4度/分
で平行光学系でX線回折測定することができる。得られ
たX線回折パターンと既知の文献のX線回折パターンを
比較することによって同定できる。また、各ピークのピ
ーク強度比を比較することによって、ゼオライト膜の配
向性について考察することができる。
Whether the zeolite membrane was formed was determined by the thin film X
It can be measured by the line diffraction method. Specifically, for example, X
Using CuKα as the radiation source (wavelength = 1.54 angstroms)
X-ray diffraction measurement can be performed with a parallel optical system at an incident angle of 3 degrees and a scan speed of 2θ4 degrees / min. It can be identified by comparing the obtained X-ray diffraction pattern with the X-ray diffraction pattern of a known document. In addition, the orientation of the zeolite membrane can be considered by comparing the peak intensity ratio of each peak.

【0032】ゼオライト膜は、生成した後、水洗、乾
燥、焼成等の処理を加えても良い。ゼオライト膜の生成
にテンプレートを用いた場合、焼成を行うことは必須で
ある。生成したゼオライト膜を焼成する場合は、生成し
たゼオライト膜に、亀裂を発生させないために、なるべ
く時間をかけて昇温する。好ましくはその昇温速度は3
℃/min以下、更に好ましくは2℃/min以下、特に好まし
くは1℃/min以下で昇温する。勿論、降温速度も低い方
が良い。好ましくはその降温速度は5℃/min以下、更に
好ましくは3℃/min以下、特に好ましくは2℃/min以下
で降温する。
After the zeolite membrane is formed, it may be subjected to treatments such as washing with water, drying and baking. When a template is used to generate a zeolite membrane, it is essential to perform firing. When firing the generated zeolite membrane, the temperature is raised as long as possible in order to prevent the generated zeolite membrane from cracking. Preferably, the heating rate is 3
C./min or lower, more preferably 2.degree. C./min or lower, particularly preferably 1.degree. C./min or lower. Of course, it is better that the temperature drop rate is low. Preferably, the temperature is lowered at a rate of 5 ° C./min or less, more preferably 3 ° C./min or less, particularly preferably 2 ° C./min or less.

【0033】本発明の製造方法で得られたゼオライト膜
は、ゼオライトの結晶内の孔以外の孔は、なるべく少な
い方がよい。そのような結晶内以外の孔を少なくするこ
とを、緻密化処理という。このような結晶外の孔はなる
べく少ない方が良いので、ゼオライト膜に対してこの緻
密化処理を行った方が好ましい。勿論緻密化処理を行わ
なくても緻密な膜ができている場合は、緻密化処理を行
う必要はない。緻密化処理の方法としては、公知の方法
が使用できるが、具体例として、ゼオライトの孔には入
らないが、それ以外の孔、例えば結晶と結晶の間の粒界
に生じた孔には入りうるサイズの有機物を含浸させ、そ
の後窒素ガスなど実質酸素の存在しないガス中で焼成
し、炭化してその細孔を埋めるなどの方法が挙げられる
がこの方法に限定されるものではない。シリコーン等の
高分子化合物やアルキルアルコキシシラン、アルコキシ
シランなどのシランカップリング剤を、粒界に生じた孔
に埋め込んでも良い。
The zeolite membrane obtained by the production method of the present invention preferably has as few holes as possible other than the holes in the zeolite crystal. Reducing such holes outside the crystal is referred to as densification treatment. Since it is better to have as few holes outside the crystal as possible, it is preferable to perform this densification treatment on the zeolite membrane. Of course, if a dense film is formed without performing the densification processing, it is not necessary to perform the densification processing. As a method of the densification treatment, a known method can be used, but as a specific example, it does not enter pores of zeolite, but enters other pores, for example, pores formed at a grain boundary between crystals. A method of impregnating with an organic material having a desired size, followed by baking in a gas substantially free of oxygen such as nitrogen gas, and carbonizing to fill the pores, is not limited to this method. A polymer compound such as silicone or a silane coupling agent such as alkylalkoxysilane or alkoxysilane may be embedded in the pores formed at the grain boundaries.

【0034】本発明のゼオライト膜の製造方法は、新規
なものであり工業的に有用な方法であるが、できたゼオ
ライトも配向性の面で新規なゼオライト膜が得られる。
本発明のゼオライト膜の製造方法は、A型、X型、Y
型、モルデナイト、β、MFI型等あらゆる種類のゼオ
ライト膜に適用できるが、例えば、ゼオライト前駆体に
テトラプロピルアンモニウムイオンを存在させるとMF
I型ゼオライトができやすい。本発明方法で作ったMFI
型ゼオライト膜(550℃焼成後)は、X線源にCuKαを
用い(波長=1.54オングストローム)、入射角を3度に
固定し、スキャン速度を2θ 4度/分で平行光学系で
X線回折測定したとき、その回折パターンにおいて、2
θ=7.3〜8.2度内の最大ピークのピーク強度をa、2θ
=8.5〜9.1度内の最大のピーク強度をb、2θ=13.0〜
14.2度内の最大のピーク強度をcとしたときに、次の2
式を満たす。 (1)a/b=0.3〜1.5 (2)b/c>4.4 透過実験をした結果、本配向を持つMFI型ゼオライト膜
は、透過性、透過選択性の点で優れた性能を示すことが
わかった。
The method for producing a zeolite membrane according to the present invention is a novel and industrially useful method. However, the zeolite thus produced also provides a novel zeolite membrane in terms of orientation.
The method for producing a zeolite membrane of the present invention comprises A-type, X-type, and Y-type.
Can be applied to all types of zeolite membranes such as zeolite, mordenite, β and MFI types.
I-type zeolite is easily formed. MFI made by the method of the present invention
Type zeolite membrane (after 550 ° C calcination), using CuKα as X-ray source (wavelength = 1.54 angstroms), fixing the incident angle to 3 degrees, X-ray diffraction with parallel optics at a scan speed of 2θ 4 degrees / min. When measured, the diffraction pattern
The peak intensity of the maximum peak within θ = 7.3 to 8.2 degrees is a, 2θ
= 8.5 to 9.1 degrees, the maximum peak intensity is b, 2θ = 13.0 to
When the maximum peak intensity within 14.2 degrees is c, the following 2
Satisfy the formula. (1) a / b = 0.3 to 1.5 (2) b / c> 4.4 As a result of the permeation experiment, it was found that the MFI-type zeolite membrane having this orientation exhibits excellent performance in terms of permeability and permeation selectivity. all right.

【0035】その理由は、現在の所明らかではないが、
次のように考えることができる。8.5〜9.1度の最大ピー
クは(200)面か(020)面のピークを表す。MF
I型ゼオライトは(100)面、(010)面に細孔入
り口を持ち、(001)面には細孔入り口がない。従っ
て、2θ=8.5〜9.1度内の最大のピーク強度bの値が大
きいものほど、膜表面に細孔入り口が多いことを表して
おり、透過性は優れているはずである。2θ=7.3〜8.2
度の最大ピークは、(-101)面または(011)面
のピークを表しており、a/bの値で、膜表面にどれだけ
ゼオライトの細孔入り口が出ているかを表すことができ
る。通常のMFI型ゼオライトの粉末X線回折図では、
a/bは約1.9であり、これよりa/bが小さい値を示すと言
うことは、透過性の面で優れた配向を示しているといえ
る。更に、2θ=13.0〜14.2度のピークは、(002)
面または(012)面のピークを表しており、すなわち
これらのピークが大きいと言うことは細孔入り口が無い
面が、膜表面に多く出ていると言うことであり、透過膜
としては好ましくない。従って、b/cは大きければ大き
いほど、細孔入り口が膜表面に出ていることを表してお
り、透過膜としては好ましい。通常のMFI型ゼオライ
トの粉末X線回折図では、b/cは約4.3であり,この値よ
り大きいb/c値を持つと言うことは、好ましい配向をし
ているといえる。ただし、余り完全に配向しすぎている
と、熱履歴などによるストレスに対する逃げ場が無く、
温度変化などに弱く、焼成中に亀裂が入ることなどが予
想され、若干配向は、不完全な方が良い。従って、b/c
は4.4〜13程度が好ましく、更に好ましくは5〜11であ
る。a/bについても同様の考察ができ、1.5以下であるこ
とが透過性にとっては好ましいが、膜の温度変化に対す
る強さなどの観点から0.3以上はあった方がよいと考え
ている。好ましくは、a/bは0.5〜1.3である。
Although the reason is not clear at present,
It can be considered as follows. The maximum peak at 8.5 to 9.1 degrees represents the peak of the (200) plane or the (020) plane. MF
Type I zeolite has pore entrances on the (100) and (010) planes, and has no pore entrance on the (001) plane. Therefore, the larger the value of the maximum peak intensity b within the range of 2θ = 8.5 to 9.1 degrees, the larger the number of pore entrances on the membrane surface, and the better the transmittance. 2θ = 7.3-8.2
The maximum peak indicates the peak of the (-101) plane or the (011) plane, and the value of a / b can indicate how much the zeolite pore entrance is exposed on the membrane surface. In the powder X-ray diffraction diagram of a normal MFI-type zeolite,
The value of a / b is about 1.9, and the fact that a / b shows a smaller value than this indicates that an excellent orientation is exhibited in terms of transmittance. Further, the peak at 2θ = 13.0 to 14.2 degrees is (002)
Planes or (012) plane peaks, that is, that these peaks are large means that many surfaces without pore entrances appear on the film surface, which is not preferable as a permeable film. . Therefore, the larger b / c is, the more the pore entrance is exposed on the membrane surface, which is preferable as a permeable membrane. In the powder X-ray diffractogram of the ordinary MFI-type zeolite, b / c is about 4.3, and having a b / c value larger than this value indicates that it has a preferred orientation. However, if the orientation is too complete, there is no escape for stress due to heat history, etc.
It is susceptible to temperature changes and is expected to crack during firing, and it is better that the orientation is slightly incomplete. Therefore, b / c
Is preferably about 4.4 to 13, more preferably 5 to 11. Similar considerations can be made for a / b. A value of 1.5 or less is preferable for permeability, but it is considered that a value of 0.3 or more is better from the viewpoint of the strength of the film against a temperature change. Preferably, a / b is between 0.5 and 1.3.

【0036】従って、該ゼオライト膜は透過性と耐熱
性、強度をバランス良く備えており、該ゼオライト膜を
分離膜として利用することは有用であり、本発明は本発
明透過膜と少なくとも2種類の分子からなる気体または
液体混合物を接触させ、少なくとも1種類の分子を透過
させ、少なくとも1種類の分子を分離する方法をも含
む。
Accordingly, the zeolite membrane has a good balance of permeability, heat resistance and strength, and it is useful to use the zeolite membrane as a separation membrane. Methods include contacting a gas or liquid mixture of molecules, permeating at least one molecule, and separating at least one molecule.

【0037】本発明のMFI型ゼオライト膜は、シリカ/
アルミナ比を高くすると、大きく疎水性となり、希薄エ
タノール水溶液からのエタノールの分離や極性分子の蒸
気例えば水蒸気やエチレングリコール蒸気の存在下での
ガスの透過や分離に非常に有用である。このような性質
を利用して、電解コンデンサー用の水素透過膜や燃料電
池用の水素透過膜としても有効に利用できる。
The MFI type zeolite membrane of the present invention has a silica /
When the alumina ratio is increased, it becomes largely hydrophobic, and is very useful for separating ethanol from a dilute ethanol aqueous solution and for permeating and separating gas in the presence of vapors of polar molecules such as water vapor and ethylene glycol vapor. By utilizing such properties, it can be effectively used as a hydrogen permeable membrane for an electrolytic capacitor or a hydrogen permeable membrane for a fuel cell.

【0038】電解コンデンサー用の水素透過膜として用
いる場合の使用例を、図面に基づき説明する。図8は、
本発明のゼオライト膜を用いた電解コンデンサの例を示
す概略横断面図であり、図9は、図8における電解コン
デンサの封口栓部分を上から見た概略平面図である。
An example of use as a hydrogen permeable membrane for an electrolytic capacitor will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electrolytic capacitor using the zeolite membrane of the present invention, and FIG. 9 is a schematic plan view of a sealing plug portion of the electrolytic capacitor in FIG. 8 as viewed from above.

【0039】すなわち、図8において、陽極箔と陰極箔
間にクラフト紙を介在させて巻回した電解コンデンサ素
子2に電解液を含浸し、封口栓1の貫通孔から陽極端子
3と陰極端子4を突出させて、アルミニウム製の容器5
に収納したものである。図9は、図8の封口栓1を上か
ら見た様子を示した図であり、本発明のゼオライト膜6
は、例えば、図9の6の位置に接着剤などで据え付ける
ことができる。
That is, in FIG. 8, an electrolytic solution is impregnated into an electrolytic capacitor element 2 wound with kraft paper interposed between an anode foil and a cathode foil, and the anode terminal 3 and the cathode terminal 4 are passed through the through holes of the sealing plug 1. The aluminum container 5
It is stored in. FIG. 9 is a view showing a state in which the sealing plug 1 of FIG. 8 is viewed from above, and shows the zeolite membrane 6 of the present invention.
Can be installed, for example, at position 6 in FIG. 9 with an adhesive or the like.

【0040】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に
説明する。
The present invention will be described in more detail by the following examples.

【0041】[0041]

【実施例】実施例1(種結晶の合成) 20gのテトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイ
ド(TPAOH)の20〜25%水溶液(東京化成(株)2
0〜25%水溶液)に0.28gのNaOH((株)片山化
学試薬1級)を添加して攪拌した。それに5gのヒュー
ムドシリカ(Aldrich)を添加し80℃に加熱し透明な水
溶液を得た。これをテフロンラインのオートクレーブに
入れ、125℃で8時間加熱したところ、シリカライト
の微粒子(約80nm)が得られた。水で希釈して8%の
コロイドにした。
EXAMPLES Example 1 (Synthesis of Seed Crystal) 20 g of a 20-25% aqueous solution of tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) (Tokyo Kasei Co., Ltd. 2
(0-25% aqueous solution), 0.28 g of NaOH (Katayama Chemical Reagent First Class) was added and stirred. 5 g of fumed silica (Aldrich) was added thereto and heated to 80 ° C. to obtain a transparent aqueous solution. This was put in an autoclave of a Teflon line and heated at 125 ° C. for 8 hours, whereby silicalite fine particles (about 80 nm) were obtained. Diluted with water to 8% colloid.

【0042】実施例2(種結晶の支持体へのコーティン
グ) 実施例1で得られた8%のシリカライトコロイド0.1
gを一辺1.4cmの正方形で厚さ3mmのα−アルミナの多孔
質支持体(日本碍子(株)製:片面のみアルミナ微粒子
を厚さ約50μm分コーティングされたもの、平均細孔
径は0.1μm)のアルミナ微粒子で処理された面上
に、なるべく均一に滴下してコーティングした後、乾燥
し、550℃で3時間焼成した。
Example 2 (Coating of seed crystal on support) 8% silicalite colloid 0.1% obtained in Example 1
g is a porous support of α-alumina having a square of 1.4 cm on a side and a thickness of 3 mm (manufactured by Nippon Insulators Co., Ltd .: coated on one side with alumina fine particles for a thickness of about 50 μm, average pore diameter is 0.1 μm After coating onto the surface treated with the fine particles of alumina as uniformly as possible, the mixture was dried and baked at 550 ° C. for 3 hours.

【0043】実施例3(本発明方法によるシリカライト
膜の製造) 実施例2で得られた支持体のシリカライト微粒子がコー
ティングされた面にLUDOX HS-30と10% TPAOH水溶液の
1:1の混合ゾルを0.1g滴下後、室温で一時間乾燥した
後、50mlオートクレーブに0.5gの水を入れ、水蒸気加
圧下で175℃で5日間加熱した。該膜状試料を550
℃で2時間焼成した。なお、焼成時の昇温速度は0.6℃/
min.、降温速度は1.2℃/min.とした。シリカライトの薄
膜が、支持体上に形成していることを、X線回折と電子
顕微鏡で確認した。ゼオライト膜の膜圧は約2μmあっ
た。X線回折パターンを図1に示した。X線回折測定
は、X線源にCuKαを用い(波長=1.54オングストロー
ム)、入射角を3度に固定し、スキャン速度を2θ 4
度/分で平行光学系でX線回折測定した。図1より、2
θ=7.3〜8.2度内の最大ピークのピーク強度をa、2θ
=8.5〜9.1度内の最大のピーク強度をb、2θ=13.0〜
14.2度内の最大のピーク強度をcとしたときに、a/b=0.
73 b/c=5.88であった。
Example 3 (Preparation of Silicalite Membrane by the Method of the Present Invention) The surface of the support obtained in Example 2 coated with silicalite fine particles was coated with LUDOX HS-30 and a 1: 1 aqueous solution of 10% TPAOH aqueous solution. After dropping 0.1 g of the mixed sol and drying at room temperature for 1 hour, 0.5 g of water was put into a 50 ml autoclave and heated at 175 ° C. for 5 days under steam pressure. 550 of the film sample
Calcination was performed at 2 ° C for 2 hours. The heating rate during firing was 0.6 ° C /
min., and the temperature drop rate was 1.2 ° C./min. It was confirmed by X-ray diffraction and an electron microscope that a silicalite thin film was formed on the support. The membrane pressure of the zeolite membrane was about 2 μm. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. In the X-ray diffraction measurement, CuKα was used as the X-ray source (wavelength = 1.54 angstroms), the incident angle was fixed at 3 degrees, and the scan speed was 2θ 4.
X-ray diffraction measurement was performed with a parallel optical system at a degree / minute. From FIG. 1, 2
The peak intensity of the maximum peak within θ = 7.3 to 8.2 degrees is a, 2θ
= 8.5 to 9.1 degrees, the maximum peak intensity is b, 2θ = 13.0 to
When the maximum peak intensity within 14.2 degrees is c, a / b = 0.
73 b / c was 5.88.

【0044】比較例1(水熱合成法によるシリカライト
膜の製造) 実施例2で得られた支持体を40 SiO2(アルドリッチ
ヒュームドシリカ): 12 TPAOH(テトラプロピルアンモ
ニウムハイドロオキサイド): 16800 H2Oの組成のゲル
中に入れ、オートクレーブ中で130℃で24時間加熱
した。シリカライトの約2μmの薄膜が、支持体上に形
成していることを、X線回折と電子顕微鏡で確認した。
該膜状試料を550℃で2時間焼成した。なお、焼成時
の昇温速度は0.6℃/min.、降温速度は1.2℃/min.とし
た。X線回折と電子顕微鏡観察の結果、支持体上にシリ
カライトの薄膜が形成していることを確認した。約2ミ
クロンの膜厚を有する膜であることが分かった。X線回
折パターンを図2に示した。X線回折測定は、X線源に
CuKαを用い(波長=1.54オングストローム)、入射角
を3度に固定し、スキャン速度を2θ 4度/分で平行
光学系でX線回折測定した。図1より、2θ=7.3〜8.2
度内の最大ピークのピーク強度をa、2θ=8.5〜9.1度
内の最大のピーク強度をb、2θ=13.0〜14.2度内の最
大のピーク強度をcとしたときに、a/b=1.96 b/c=2.43
であった。
Comparative Example 1 (Production of silicalite membrane by hydrothermal synthesis) The support obtained in Example 2 was treated with 40 SiO 2 (Aldrich).
Fumed silica): 12 TPAOH (tetrapropylammonium hydroxide): 16800 H 2 O in placed in gel composition, was heated for 24 hours at 130 ° C. in an autoclave. It was confirmed by X-ray diffraction and an electron microscope that an approximately 2 μm thin film of silicalite was formed on the support.
The film sample was fired at 550 ° C. for 2 hours. The heating rate during firing was 0.6 ° C./min, and the cooling rate was 1.2 ° C./min. As a result of X-ray diffraction and electron microscope observation, it was confirmed that a silicalite thin film was formed on the support. The film was found to have a thickness of about 2 microns. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. X-ray diffraction measurement
Using CuKα (wavelength = 1.54 angstroms), the incident angle was fixed at 3 °, and the X-ray diffraction measurement was performed with a parallel optical system at a scan speed of 2θ4 ° / min. From FIG. 1, 2θ = 7.3 to 8.2
A / b = 1.96, where a is the peak intensity of the maximum peak in degrees and 2 is the maximum peak intensity in 2θ = 8.5-9.1 degrees and b is the maximum peak intensity in 2θ = 13.0-14.2 degrees. b / c = 2.43
Met.

【0045】実施例4(水素と水蒸気の分離テスト) 実施例3,比較例1で作成したシリカライト膜は、内径
1cmφのガラス管ではさみ2液等量混合型エポキシ樹
脂系接着剤で接着すると共に周りを図3のように該接着
剤で覆い、0.785cm2の透過面積を有する透過用
セルとした。この透過用セルを図4のような透過装置に
設置し、室温での飽和蒸気圧の水蒸気と水素を含む2気
圧のガスを本発明の透過膜に接触させ、膜の反対側を大
気圧にした状態で、約1気圧の差圧により透過させ、そ
れぞれ供給ガスと透過してきたガスの水と水素をガスク
ロで分析した。ガスクロで分析された供給ガス中の水素
量をA,水量をB、透過してきたガス中の水素量をC、水量
をDとし、CB/ADを求めた。水素透過速度は、石鹸膜流量
計で測定した。
Example 4 (Hydrogen / steam separation test) The silicalite membranes prepared in Example 3 and Comparative Example 1 were sandwiched between glass tubes having an inner diameter of 1 cmφ and adhered with a two-liquid equivalent type epoxy resin adhesive. At the same time, the periphery was covered with the adhesive as shown in FIG. 3 to form a transmission cell having a transmission area of 0.785 cm 2 . This permeation cell is installed in a permeation apparatus as shown in FIG. 4, and a gas of 2 atm containing saturated vapor pressure water vapor and hydrogen at room temperature is brought into contact with the permeable membrane of the present invention, and the other side of the membrane is brought to atmospheric pressure. In this state, the gas was permeated by a differential pressure of about 1 atm, and the supply gas and the permeated gas, water and hydrogen, were analyzed by gas chromatography. The amount of hydrogen in the supply gas analyzed by gas chromatography was A, the amount of water in the gas was B, the amount of hydrogen in the permeated gas was C, and the amount of water was D, and CB / AD was determined. The hydrogen permeation rate was measured with a soap film flow meter.

【0046】比較例1のシリカライト膜はCB/AD=1.9で
水素の透過速度は2.0×10-7mol/(s・m2・Pa)であ
った。一方実施例3のシリカライト膜は、CB/AD=3.6で
水素の透過速度は5.0×10-7mol/(s・m2・Pa)であ
り、比較例に比べ透過速度も高く、選択分離係数も高い
ことがわかった。これは、特殊な配向性を持っているた
めと考えられる。
The silicalite membrane of Comparative Example 1 had a CB / AD of 1.9 and a hydrogen permeation rate of 2.0 × 10 −7 mol / (s · m 2 · Pa). On the other hand, the silicalite membrane of Example 3 had a hydrogen permeation rate of 5.0 × 10 −7 mol / (s · m 2 · Pa) at CB / AD = 3.6, and a higher permeation rate than the comparative example. It was also found that the selective separation coefficient was high. This is considered to be due to the special orientation.

【0047】実施例5 実施例2で得られた支持体のシリカライト微粒子がコー
ティングされた面にLUDOX HS-30 1gと10%TPAOH水溶液
の混合液の内0.1gをなるべく均一に滴下後、室温で一時
間乾燥した後、50mlオートクレーブに0.5gの水を入
れ、水蒸気加圧下で150℃で5日間加熱した。該膜状
試料を550℃で2時間焼成した。なお、焼成時の昇温
速度は0.6℃/min.、降温速度は1.2℃/min.とした。シリ
カライトの薄膜が、支持体上に形成していることを、X
線回折と電子顕微鏡で確認した。X線回折パターンを図
5に示した。X線回折測定は、X線源にCuKαを用い
(波長=1.54オングストローム)、入射角を3度に固定
し、スキャン速度を2θ 4度/分で平行光学系でX線
回折測定した。図5より、2θ=7.3〜8.2度内の最大ピ
ークのピーク強度をa、2θ=8.5〜9.1度内の最大のピ
ーク強度をb、2θ=13.0〜14.2度内の最大のピーク強
度をcとしたときに、a/b=1.16 b/c=5.38であった。
Example 5 0.1 g of a mixture of 1 g of LUDOX HS-30 and a 10% TPAOH aqueous solution was dropped as uniformly as possible onto the surface of the support obtained in Example 2 on which the silicalite fine particles were coated, and then cooled to room temperature. After drying for 1 hour, 0.5 g of water was put into a 50 ml autoclave and heated at 150 ° C. for 5 days under steam pressure. The film sample was fired at 550 ° C. for 2 hours. The heating rate during firing was 0.6 ° C./min, and the cooling rate was 1.2 ° C./min. The fact that a thin film of silicalite is formed on the support is indicated by X
Confirmed by line diffraction and electron microscope. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. In the X-ray diffraction measurement, CuKα was used as the X-ray source (wavelength = 1.54 angstroms), the incident angle was fixed at 3 °, and the X-ray diffraction measurement was performed with a parallel optical system at a scan speed of 2θ4 ° / min. From FIG. 5, the peak intensity of the maximum peak in 2θ = 7.3 to 8.2 degrees is a, the maximum peak intensity in 2θ = 8.5 to 9.1 degrees is b, and the maximum peak intensity in 2θ = 13.0 to 14.2 degrees is c. Then, a / b = 1.16 b / c = 5.38.

【0048】比較例2 種結晶をコーティングしていない支持体を用いて実施例
5と同様の実験をした。X線回折パターンは、図6のよ
うになり、ほとんどゼオライト膜が生成していないこと
がわかった。種結晶の添加により、結晶化速度を早くで
きることが証明できた。
Comparative Example 2 The same experiment as in Example 5 was performed using a support not coated with a seed crystal. The X-ray diffraction pattern was as shown in FIG. 6, indicating that almost no zeolite membrane was formed. It was proved that the crystallization rate could be increased by adding the seed crystal.

【0049】実施例6 一辺1.4cmの正方形で厚さ3mmのα−アルミナの多孔質支
持体(日本碍子製:片面のみアルミナ微粒子を厚さ約5
0μm分コーティングされたもの、平均細孔径は0.1
μm)のアルミナ微粒子で処理された面上に、LUDOX HS
-30を水で2倍に希釈したものを3回ディップコート
し、その後、HS-30:20% TPAOH水溶液:8%シリカライト
コロイド(実施例1)=1:1:2の混合ゾルをディッ
プコートした。その後、常温で真空乾燥した後、50ml
オートクレーブに0.5gの水を入れ、水蒸気加圧下で15
0℃で5日間加熱した。該膜状試料を550℃で2時間
焼成した。なお、焼成時の昇温速度は0.6℃/min.、降温
速度は1.2℃/min.とした。シリカライトの薄膜が、支持
体上に形成していることを、X線回折と電子顕微鏡で確
認した。X線回折パターンを図7に示した。X線回折測
定は、X線源にCuKαを用い(波長=1.54オングストロ
ーム)、入射角を3度に固定し、スキャン速度を2θ
4度/分で平行光学系でX線回折測定した。2θ=7.3
〜8.2度内の最大ピークのピーク強度をa、2θ=8.5〜
9.1度内の最大のピーク強度をb、2θ=13.0〜14.2度
内の最大のピーク強度をcとしたときに、a/b=0.68 b/c
=8.33であった。
Example 6 Porous α-alumina support having a square shape of 1.4 cm on a side and a thickness of 3 mm (manufactured by Nippon Insulator: alumina fine particles having a thickness of about 5
0 μm coated, average pore size 0.1
μm) on the surface treated with alumina fine particles, LUDOX HS
-30 was diluted twice with water and dip-coated three times, and then a mixed sol of HS-30: 20% TPAOH aqueous solution: 8% silicalite colloid (Example 1) = 1: 1: 2 was dipped. Coated. Then, after vacuum drying at room temperature, 50ml
Pour 0.5 g of water into the autoclave and add 15 g
Heat at 0 ° C. for 5 days. The film sample was fired at 550 ° C. for 2 hours. The heating rate during firing was 0.6 ° C./min, and the cooling rate was 1.2 ° C./min. It was confirmed by X-ray diffraction and an electron microscope that a silicalite thin film was formed on the support. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. In the X-ray diffraction measurement, CuKα was used as the X-ray source (wavelength = 1.54 angstroms), the incident angle was fixed at 3 degrees, and the scan speed was 2θ.
X-ray diffraction measurement was performed with a parallel optical system at 4 degrees / minute. 2θ = 7.3
The peak intensity of the maximum peak within ~ 8.2 degrees is a, 2θ = 8.5 ~
A / b = 0.68 b / c, where b is the maximum peak intensity within 9.1 degrees and c is the maximum peak intensity within 2θ = 13.0 to 14.2 degrees.
= 8.33.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明のゼオライト膜の製造方法は、廃
液を少なくできる、結晶化時間を短くできるという効果
を有し、この方法で作られた特殊な配向を有したシリカ
ライト膜は、透過量を大きく保ったまま選択性を高くす
ることができる。
The method for producing a zeolite membrane according to the present invention has the effects of reducing the waste liquid and shortening the crystallization time. The silicalite membrane having a special orientation produced by this method has a high permeability. The selectivity can be increased while keeping the amount large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例3の方法により得られたゼオライト膜の
X線回折図である。
FIG. 1 is an X-ray diffraction diagram of a zeolite membrane obtained by the method of Example 3.

【図2】比較例1の方法により得られたゼオライト膜の
X線回折図である。
FIG. 2 is an X-ray diffraction diagram of a zeolite membrane obtained by the method of Comparative Example 1.

【図3】透過膜の透過測定用のセルである。FIG. 3 is a cell for measuring transmission of a permeable membrane.

【図4】透過膜の水素/水蒸気の透過特性を調べる装置
の図である。
FIG. 4 is a diagram of an apparatus for examining the permeation characteristics of hydrogen / water vapor of a permeable membrane.

【図5】実施例5の方法により得られたゼオライト膜の
X線回折図である。
FIG. 5 is an X-ray diffraction diagram of a zeolite membrane obtained by the method of Example 5.

【図6】比較例2の方法により得られたゼオライト膜の
X線回折図である。
6 is an X-ray diffraction diagram of a zeolite membrane obtained by the method of Comparative Example 2. FIG.

【図7】実施例6の方法により得られたゼオライト膜の
X線回折図である。
FIG. 7 is an X-ray diffraction diagram of a zeolite membrane obtained by the method of Example 6.

【図8】本発明のゼオライト膜を用いた電解コンデンサ
の一例を示す概略横断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing one example of an electrolytic capacitor using the zeolite membrane of the present invention.

【図9】図1における電解コンデンサの封口栓部分を上
から見た概略平面図である。
FIG. 9 is a schematic plan view of the sealing plug portion of the electrolytic capacitor in FIG. 1 as viewed from above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・封口栓 2・・・電解コンデンサ素子 3・・・陽極端子 4・・・陰極端子 5・・・容器 6・・・ゼオライト膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sealing stopper 2 ... Electrolytic capacitor element 3 ... Anode terminal 4 ... Cathode terminal 5 ... Container 6 ... Zeolite membrane

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ゼオライトの種結晶とシリカを含む膜状物
を水蒸気で処理することを特徴とするゼオライト膜の製
造方法。
1. A method for producing a zeolite membrane, comprising treating a membrane containing a zeolite seed crystal and silica with steam.
【請求項2】ゼオライトの種結晶をあらかじめ多孔質支
持体と接触させた後、シリカを含む溶液、スラリーまた
はコロイドをコーティングして、膜状物を形成し、水蒸
気で処理することを特徴とする請求項1記載のゼオライ
ト膜の製造方法。
2. A method wherein a zeolite seed crystal is brought into contact with a porous support in advance, and then coated with a solution, slurry or colloid containing silica to form a film and treated with steam. The method for producing a zeolite membrane according to claim 1.
【請求項3】X線源にCuKαを用い(波長=1.54オング
ストローム)、入射角を3度に固定し、スキャン速度を
2θ 4度/分で平行光学系でX線回折測定した時に、
その回折パターンにおいて、2θ=7.3〜8.2度内の最大
ピークのピーク強度をa、2θ=8.5〜9.1度内の最大の
ピーク強度をb、2θ=13.0〜14.2度内の最大のピーク
強度をcとしたときに、次の(1)式と(2)式を満た
すことを特徴とするMFI型ゼオライト膜。 (1)a/b=0.3〜1.5 (2)b/c>4.4
3. An X-ray diffraction measurement using a parallel optical system with CuKα as an X-ray source (wavelength = 1.54 angstroms), an incident angle fixed at 3 ° and a scan speed of 2θ4 ° / min.
In the diffraction pattern, the peak intensity of the maximum peak within 2θ = 7.3 to 8.2 degrees is a, the maximum peak intensity within 2θ = 8.5 to 9.1 degrees is b, and the maximum peak intensity within 2θ = 13.0 to 14.2 degrees is c. Wherein the following formulas (1) and (2) are satisfied. (1) a / b = 0.3 to 1.5 (2) b / c> 4.4
【請求項4】支持体上に形成されており、支持体表面に
厚さ3μm以下で形成されていることを特徴とする請求
項3記載のMFI型ゼオライト膜。
4. The MFI-type zeolite membrane according to claim 3, wherein the MFI-type zeolite membrane is formed on a support and has a thickness of 3 μm or less on the surface of the support.
【請求項5】請求項3または4記載のMFI型ゼオライト
膜と少なくとも2種類の分子からなる気体または液体混
合物を接触させ、少なくとも1種類の分子を透過させる
ことにより少なくとも1種類の分子を分離する方法。
5. An MFI-type zeolite membrane according to claim 3 or 4 is contacted with a gas or liquid mixture comprising at least two kinds of molecules, and at least one kind of molecules is permeated to separate at least one kind of molecules. Method.
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