JP2001521823A - 水処理プロセス - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
溶解した物質、例えば、海水中の塩を、低レベルで、汚染物を水から除去して水を製造するための方法であって、ケイ酸またはアルキルシリケイトで処理されたゼオライト膜に水を通過させることを備えることにより、該方法は、非常に低レベルで、汚染物を有する水を高い流動率を得ることが可能である。
Description
本発明は純化された水を製造する方法に関するものである。より詳しくは、膜
を用いて純化された水を製造する方法に関するものである。
を用いて純化された水を製造する方法に関するものである。
【０００１】 水の精製、例えば、塩類もしくは他の化学物質を溶解状態で含む水から携行用
の水や化学的純水を製造する作業は、純水が入手できない地域で用いられる。 広く使用されている技術は、蒸留と逆浸透の２種類である。これらの方法は、
水の脱塩や、塩気を含む水の精製に用いられ、広く応用されている。しかしなが
ら、使用されているこれらの方法は、費用が比較的多くかかる。蒸留は、たとえ
フラッシュ蒸留や真空蒸留といった技術を駆使しても大量のエネルギーと大規模
なプラントを必要とするし、逆浸透には、高圧と、その高圧に耐え得る膜の使用
が必要だからである。
の水や化学的純水を製造する作業は、純水が入手できない地域で用いられる。 広く使用されている技術は、蒸留と逆浸透の２種類である。これらの方法は、
水の脱塩や、塩気を含む水の精製に用いられ、広く応用されている。しかしなが
ら、使用されているこれらの方法は、費用が比較的多くかかる。蒸留は、たとえ
フラッシュ蒸留や真空蒸留といった技術を駆使しても大量のエネルギーと大規模
なプラントを必要とするし、逆浸透には、高圧と、その高圧に耐え得る膜の使用
が必要だからである。
【０００２】 他の複数種類の高分子膜が提案されているが、これらは、強度不足、目詰まり
傾向、大サイズ品の製造困難などのために、実用上の欠陥を持ってる。 ゼオライト膜が有機質液体から水分を除去する能力を有することは知られてお
り、幾つかのプロセス及び応用が開示されている。しかし、先に開示されている
これらの応用では、脱水されるべき有機質液体から、比較的少量の水が除去され
る。我々は、先に開示されているゼオライト膜を、主として水から成る液体混合
物に接触せしめることによる、他の化合物からの水の分離は実行不可能であるこ
とを見出している。これは、膜に欠陥があり、水に不純物が混入し得るためであ
って、これは脱水された有機質液体が必要な場合には問題にならないが、純水が
必要な場合には許されない故であると考えられる。
傾向、大サイズ品の製造困難などのために、実用上の欠陥を持ってる。 ゼオライト膜が有機質液体から水分を除去する能力を有することは知られてお
り、幾つかのプロセス及び応用が開示されている。しかし、先に開示されている
これらの応用では、脱水されるべき有機質液体から、比較的少量の水が除去され
る。我々は、先に開示されているゼオライト膜を、主として水から成る液体混合
物に接触せしめることによる、他の化合物からの水の分離は実行不可能であるこ
とを見出している。これは、膜に欠陥があり、水に不純物が混入し得るためであ
って、これは脱水された有機質液体が必要な場合には問題にならないが、純水が
必要な場合には許されない故であると考えられる。
【０００３】 ゼオライト膜が本来持っている性質から、他にも欠陥が発生する。これらには
亀裂の発生やイオン交換が含まれる。塩類を含む水がゼオライト膜に接触すると
膜に「亀裂」が生じて欠陥となり、膜の有用性を損なうであろう。塩類その他の
イオン性化合物が水中に存在すると、ゼオライト膜との間でイオン交換が起こる
結果、膜の効果が失われる場合がある。
亀裂の発生やイオン交換が含まれる。塩類を含む水がゼオライト膜に接触すると
膜に「亀裂」が生じて欠陥となり、膜の有用性を損なうであろう。塩類その他の
イオン性化合物が水中に存在すると、ゼオライト膜との間でイオン交換が起こる
結果、膜の効果が失われる場合がある。
【０００４】 これまでに、水中に不純物が少量しか存在しない場合には、既知のゼオライト
膜による水の不純物除去が可能であることが示された例はない。水を通過させね
ばならない水が大量であるため、実用に供し得ないからである。
膜による水の不純物除去が可能であることが示された例はない。水を通過させね
ばならない水が大量であるため、実用に供し得ないからである。
【０００５】 ところが驚くべきことに、我々は、我々の膜を使用して、少量しか存在しない
不純物を除去することが実用的に有効であることを発見したのであり、かつ我々
は、先に述べたような諸問題を軽減する処理膜を使用して水を純化する精製方法
を案出したのである。
不純物を除去することが実用的に有効であることを発見したのであり、かつ我々
は、先に述べたような諸問題を軽減する処理膜を使用して水を純化する精製方法
を案出したのである。
【０００６】 本発明によって、不純物を含む水から純化された水を得る方法が提供される。
この方法は、不純物を含む水を、結晶質のゼオ型物質を通過せしめて不純物を水
から分離するものであり、ゼオライト膜があらかじめケイ酸及び／又はポリケイ
酸、もしくはケイ酸及び／又はポリケイ酸の混合物、あるいは有機シリケートと
接触させることによって処理されていることを特徴とする。
この方法は、不純物を含む水を、結晶質のゼオ型物質を通過せしめて不純物を水
から分離するものであり、ゼオライト膜があらかじめケイ酸及び／又はポリケイ
酸、もしくはケイ酸及び／又はポリケイ酸の混合物、あるいは有機シリケートと
接触させることによって処理されていることを特徴とする。
【０００７】 ゼオ型物質は、分子ふるいとしても知られており、広く知られ、使用されてい
る。それらは、酸素原子を介して連結されているケイ素・酸素四面体で構成され
る細孔の、縦横に拡がった網状構造を持つ。ゼオライト及びアルミノケイ酸塩類
は、最もよく知られた形のゼオ型物質であり、本発明はゼオ型物質から成る膜な
らば、どんな膜にも応用可能であるが、とくにゼオライト類及びアルミノケイ酸
塩類に応用することができる。「ゼオライト構造型図解」（"Atlas of Zeolite
Structure Types", Meier and Ofsen, 1987, Polycrystal Book Service, Pitts
burg USA）には種々の構造型が記載されており、例えばＬＴＡ型、ＭＥＬ型、Ｍ
ＦＩ型もしくはＴＯＮ型構造を持つと記述されているものが使用され得る。
る。それらは、酸素原子を介して連結されているケイ素・酸素四面体で構成され
る細孔の、縦横に拡がった網状構造を持つ。ゼオライト及びアルミノケイ酸塩類
は、最もよく知られた形のゼオ型物質であり、本発明はゼオ型物質から成る膜な
らば、どんな膜にも応用可能であるが、とくにゼオライト類及びアルミノケイ酸
塩類に応用することができる。「ゼオライト構造型図解」（"Atlas of Zeolite
Structure Types", Meier and Ofsen, 1987, Polycrystal Book Service, Pitts
burg USA）には種々の構造型が記載されており、例えばＬＴＡ型、ＭＥＬ型、Ｍ
ＦＩ型もしくはＴＯＮ型構造を持つと記述されているものが使用され得る。
【０００８】 「ゼオライトに関する科学技術の新展開に関する第７回国際会議紀要」（"New
Developments in Zeolite Science and Technology Proceedings of the 7th In
ternational Conference, Tokyo, 1986, page 103 ）には、他の種類のゼオ型物
質が、結晶質アルミノリン酸塩、ケイ素アルミナリン酸塩類、及びその他の金属
アルミノリン酸塩類として記述されている。
Developments in Zeolite Science and Technology Proceedings of the 7th In
ternational Conference, Tokyo, 1986, page 103 ）には、他の種類のゼオ型物
質が、結晶質アルミノリン酸塩、ケイ素アルミナリン酸塩類、及びその他の金属
アルミノリン酸塩類として記述されている。
【０００９】 本発明に使用できる典型的なゼオライトには、３Ａ、４Ａ、５Ａ、１３Ｘ、Ｘ
、Ｙ、ＺＳＭ５、ＭＡＰＯ類、ＳＡＰＯ類、シリカライト、β、θ等を含むゼオ
ライト類であるが、これらに限定されるものではない。
、Ｙ、ＺＳＭ５、ＭＡＰＯ類、ＳＡＰＯ類、シリカライト、β、θ等を含むゼオ
ライト類であるが、これらに限定されるものではない。
【００１０】 ゼオ型物質の膜をその上に形成担持せしめ、本発明に使用することができる多
孔質の担体には、金属、セラミック材料、ガラス、鉱物質、炭素繊維又はポリマ
ー繊維、あるいはセルロース系材料、もしくは有機又は無機ポリマーから構成さ
れる担体が含まれる。適当な金属材料には、チタニウム、クロム、又は「フェク
ラロイ」及び「ハステロイ」の商標名で販売されている合金、及びステンレス鋼
が含まれる。多孔質担体は、網、金属粒子焼結体、あるいはそれら両者の混合物
から作ることができる。これらは、フィルターの形で一般に販売されている。
孔質の担体には、金属、セラミック材料、ガラス、鉱物質、炭素繊維又はポリマ
ー繊維、あるいはセルロース系材料、もしくは有機又は無機ポリマーから構成さ
れる担体が含まれる。適当な金属材料には、チタニウム、クロム、又は「フェク
ラロイ」及び「ハステロイ」の商標名で販売されている合金、及びステンレス鋼
が含まれる。多孔質担体は、網、金属粒子焼結体、あるいはそれら両者の混合物
から作ることができる。これらは、フィルターの形で一般に販売されている。
【００１１】 多孔質のセラミック材料、ガラス、鉱物質または炭素質材料も使用することが
でき、これらには多孔質の窒化ケイ素あるいは他の窒化物、粘土及びその他のケ
イ酸塩類、及び多孔質シリカも含まれる。望まれるならば、担体は圧縮成形され
るか、結合剤を用いて成形されたゼオライトであっても良い。担体の形状は重要
な問題ではなく、例えば平板型、管型、巻かれた螺旋型等を使用し得る。ポリマ
ー物質を使用するならば、これらは任意に、金属、金属酸化物、又は本明細書中
で定義されるケイ酸によってコーティングされたフィルムであっても良い。
でき、これらには多孔質の窒化ケイ素あるいは他の窒化物、粘土及びその他のケ
イ酸塩類、及び多孔質シリカも含まれる。望まれるならば、担体は圧縮成形され
るか、結合剤を用いて成形されたゼオライトであっても良い。担体の形状は重要
な問題ではなく、例えば平板型、管型、巻かれた螺旋型等を使用し得る。ポリマ
ー物質を使用するならば、これらは任意に、金属、金属酸化物、又は本明細書中
で定義されるケイ酸によってコーティングされたフィルムであっても良い。
【００１２】 また、多孔質担体は、例えば造粒された触媒のような緊密に充填された材料粒
子から形成される顆粒状の固体であっても良い。 本発明には、適当な、どんな寸法の多孔質担体でも使用することができるが、
膜を通過する流速が大きい故に、大きな孔径が好ましい。好ましくは孔径０．０
１ないし２，０００ミクロン、更に好ましくは０．１ないし２００ミクロン、理
想的には１ないし２０ミクロンの担体が使用される。３００ミクロン以下の孔径
は、ＩＳＯ４００３に規定されるバブルポイント圧力によって測定することがで
きる。それより大きな孔径は、顕微鏡を用いて測定することができる。
子から形成される顆粒状の固体であっても良い。 本発明には、適当な、どんな寸法の多孔質担体でも使用することができるが、
膜を通過する流速が大きい故に、大きな孔径が好ましい。好ましくは孔径０．０
１ないし２，０００ミクロン、更に好ましくは０．１ないし２００ミクロン、理
想的には１ないし２０ミクロンの担体が使用される。３００ミクロン以下の孔径
は、ＩＳＯ４００３に規定されるバブルポイント圧力によって測定することがで
きる。それより大きな孔径は、顕微鏡を用いて測定することができる。
【００１３】 一般に、孔隙から成る表面の面積が相対的に大きなものほど、多孔質担体に適
している。 処理され、本発明の方法に使用され得る膜は、どんな方法で製作しても良く、
例えばゲル又は溶液から結晶させる方法、プラズマ堆積、あるいは他の方法、例
えばＤＥ４１０９０３７に記述されている、導電性基材上に結晶を電着させる方
法等で製作することができる。
している。 処理され、本発明の方法に使用され得る膜は、どんな方法で製作しても良く、
例えばゲル又は溶液から結晶させる方法、プラズマ堆積、あるいは他の方法、例
えばＤＥ４１０９０３７に記述されている、導電性基材上に結晶を電着させる方
法等で製作することができる。
【００１４】 ゼオ型物質のフィルムを含む膜を合成ゲルから結晶を析出させる方法で調製す
る場合には、先行技術中に記載されているどの方法でも使用することができる。 膜調製のプロセスで使用される合成ゲルは、所要の結晶質ゼオ型物質を生成せ
しめ得るものならば、いかなるゲルでも良い。ゼオ型物質合成用のゲルは周知で
あり、上に記載されている先行技術、あるいは、例えば、ＥＰ−Ａ５７０４９，
ＥＰ−Ａ−１０４８００，ＥＰ−Ａ−２８９９及びＥＰ−Ａ−２９００に記述さ
れている。ブレック「ゼオライト分子ふるい、構造化学及び用途」(D.W. Breck
"Zeolites Molecular Sieves, Struc-ture Chemistry and Use" published by J
ohn Wiley [1974]) 、及びジェイコブスとマーテンス「高シリカ・アルミノケイ
酸塩ゼオライトの合成」(P.A. Jacobs and J.A. Martens, Studies in Surface
Science and Catalysis No.33, "Syn- thesis of High Silica Alumino Silicat
es" published by Elsevier [1987]) といった定評ある教科書に、その種の合成
ゲルが多数記述されている。使用できるプロセスには、在来のゼオ型物質合成法
であって、ただ、合成が多孔質担体の存在下で行われるだけが異なる方法も含ま
れる。最も普通には、ゲルは熱を加えることによって結晶化される。
る場合には、先行技術中に記載されているどの方法でも使用することができる。 膜調製のプロセスで使用される合成ゲルは、所要の結晶質ゼオ型物質を生成せ
しめ得るものならば、いかなるゲルでも良い。ゼオ型物質合成用のゲルは周知で
あり、上に記載されている先行技術、あるいは、例えば、ＥＰ−Ａ５７０４９，
ＥＰ−Ａ−１０４８００，ＥＰ−Ａ−２８９９及びＥＰ−Ａ−２９００に記述さ
れている。ブレック「ゼオライト分子ふるい、構造化学及び用途」(D.W. Breck
"Zeolites Molecular Sieves, Struc-ture Chemistry and Use" published by J
ohn Wiley [1974]) 、及びジェイコブスとマーテンス「高シリカ・アルミノケイ
酸塩ゼオライトの合成」(P.A. Jacobs and J.A. Martens, Studies in Surface
Science and Catalysis No.33, "Syn- thesis of High Silica Alumino Silicat
es" published by Elsevier [1987]) といった定評ある教科書に、その種の合成
ゲルが多数記述されている。使用できるプロセスには、在来のゼオ型物質合成法
であって、ただ、合成が多孔質担体の存在下で行われるだけが異なる方法も含ま
れる。最も普通には、ゲルは熱を加えることによって結晶化される。
【００１５】 本発明のプロセスで使用される処理膜は、成長媒質からの堆積あるいは晶出を
含むプロセスによって調製することができる。本発明の具体的な一形態では、こ
の成長媒質は２種類の異なった方法で使用し得る。
含むプロセスによって調製することができる。本発明の具体的な一形態では、こ
の成長媒質は２種類の異なった方法で使用し得る。
【００１６】 ゲル法（方法１）による膜の製作では、膜の製作に使用されるゲルは、好まし
くは分子組成が下式の範囲のものである。 ( １．５〜３．０) Ｎａ2 Ｏ：（１）Ａｌ2 Ｏ3 ：（２．０）ＳｉＯ2 ：（５
０〜２００）Ｈ2 Ｏ また、使用される方法は、上掲の参考文献に開示されている方法のいずれにお
いても使用することができる。
くは分子組成が下式の範囲のものである。 ( １．５〜３．０) Ｎａ2 Ｏ：（１）Ａｌ2 Ｏ3 ：（２．０）ＳｉＯ2 ：（５
０〜２００）Ｈ2 Ｏ また、使用される方法は、上掲の参考文献に開示されている方法のいずれにお
いても使用することができる。
【００１７】 溶液法（方法２）では、膜の製作に使用される溶液は、好ましくは分子組成が
下式の範囲のものである。 ( ６〜１０．０) Ｎａ2 Ｏ：（０．２）Ａｌ2 Ｏ3 ：（１．０）ＳｉＯ2 ：（
１５０〜２５０）Ｈ2 Ｏ 溶液は、溶液が残存する状態で結晶化して、ゼオ型物質を生成し得る化合物の
最大量を含んでいることが好ましい。最大量とは、溶液状態で保持することがで
き、ゼオライト生成前に沈殿が起こらない最大量の意味である。
下式の範囲のものである。 ( ６〜１０．０) Ｎａ2 Ｏ：（０．２）Ａｌ2 Ｏ3 ：（１．０）ＳｉＯ2 ：（
１５０〜２５０）Ｈ2 Ｏ 溶液は、溶液が残存する状態で結晶化して、ゼオ型物質を生成し得る化合物の
最大量を含んでいることが好ましい。最大量とは、溶液状態で保持することがで
き、ゼオライト生成前に沈殿が起こらない最大量の意味である。
【００１８】 方法（１）及び（２）は、以下に記載する条件の下で使用できる。また、方法
（１）及び方法（２）は、それぞれを単独で用いても良いし、方法（１）に続い
て方法（２）、あるいはその逆の順序で順次使用しても良い。
（１）及び方法（２）は、それぞれを単独で用いても良いし、方法（１）に続い
て方法（２）、あるいはその逆の順序で順次使用しても良い。
【００１９】 膜の製作に使用され得る条件は、成長溶液の温度については好ましくは５０な
いし１００℃であり、ｐＨは例えば水酸化ナトリウム又はアンモニアを加えるこ
とにより１２．５ないし１４のｐＨ値に調整することができる。望むならば、塩
化ナトリウムのようなナトリウム塩を加えることにより、ｐＨを高めずにナトリ
ウムイオン濃度だけを高めることができる。成長溶液に合成すべき所望のゼオラ
イトの種結晶を接触させても良い。膜を形成させた後、後処理を施す以前に、膜
を洗浄し、ｐＨ中性とすることもできる。
いし１００℃であり、ｐＨは例えば水酸化ナトリウム又はアンモニアを加えるこ
とにより１２．５ないし１４のｐＨ値に調整することができる。望むならば、塩
化ナトリウムのようなナトリウム塩を加えることにより、ｐＨを高めずにナトリ
ウムイオン濃度だけを高めることができる。成長溶液に合成すべき所望のゼオラ
イトの種結晶を接触させても良い。膜を形成させた後、後処理を施す以前に、膜
を洗浄し、ｐＨ中性とすることもできる。
【００２０】 多孔質担体を成長媒質と接触させるには、浸漬によっても良く、容器の底に表
側を上向きにして、あるいは成長媒質の表面に表側を下向きにして実質的に水平
に保持した担体上に成長媒質を注ぎかける方法によっても良い。更に、実質的に
水平に保持した担体の片側もしくは両側に成長媒質を流すこともできるし、実質
的に垂直に保持した担体の片側もしくは両側に成長媒質を流すこともできる。あ
るいは、担体を水平と垂直の中間の、任意の位置に保持することもできる。
側を上向きにして、あるいは成長媒質の表面に表側を下向きにして実質的に水平
に保持した担体上に成長媒質を注ぎかける方法によっても良い。更に、実質的に
水平に保持した担体の片側もしくは両側に成長媒質を流すこともできるし、実質
的に垂直に保持した担体の片側もしくは両側に成長媒質を流すこともできる。あ
るいは、担体を水平と垂直の中間の、任意の位置に保持することもできる。
【００２１】 成長媒質は静止状態に保っても良く、攪拌しても、回転させても、あるいは担
体の上又は周囲に流しても良い。あるいは、担体を実質的水平、もしくは任意の
中間位置に保持しながら、成長媒質を担体の両側に流すこともできる。
体の上又は周囲に流しても良い。あるいは、担体を実質的水平、もしくは任意の
中間位置に保持しながら、成長媒質を担体の両側に流すこともできる。
【００２２】 また、圧力を加えることもできるが、普通は、自生圧力下に晶出を行うのが便
利である。好ましくは、多孔質担体を、成長媒質中に完全に浸漬する。あるいは
必要に応じて、担体の一方の表面だけに成長媒質を接触させることもできる。こ
れは、例えば管状の膜を製造したい場合であって、管の内側もしくは外側だけに
しか成長媒質を接触させる必要がない場合に有用であろう。
利である。好ましくは、多孔質担体を、成長媒質中に完全に浸漬する。あるいは
必要に応じて、担体の一方の表面だけに成長媒質を接触させることもできる。こ
れは、例えば管状の膜を製造したい場合であって、管の内側もしくは外側だけに
しか成長媒質を接触させる必要がない場合に有用であろう。
【００２３】 また、担体のそれぞれの側に異なる２種類のゼオライトを担持させた膜を製造
したい場合にも有用であろう。このような２官能膜を使用すれば、それぞれ異な
ったゼオライトを担持する別々の膜を２種類併用すると同等の機能が得られるで
あろう。
したい場合にも有用であろう。このような２官能膜を使用すれば、それぞれ異な
ったゼオライトを担持する別々の膜を２種類併用すると同等の機能が得られるで
あろう。
【００２４】 必要に応じ、ゲル又は溶液による処理を２回以上反復して、被覆の厚い膜を得
ることもできる。 好ましくは、多孔質担体を、ゼオライト開始剤で前処理する。ゼオライト開始
剤は、コバルト、モリブデン又はニッケルの酸化物が好ましいが、ゼオライト、
例えば多孔質担体上に堆積せしめることが意図されているゼオライトの粒状物で
も良く、また、これらの任意の組み合わせであっても良い。開始剤の他の一例は
ゼオ型前駆物質、例えばケイ酸又はポリケイ酸を析出堆積せしめることができる
化合物である。
ることもできる。 好ましくは、多孔質担体を、ゼオライト開始剤で前処理する。ゼオライト開始
剤は、コバルト、モリブデン又はニッケルの酸化物が好ましいが、ゼオライト、
例えば多孔質担体上に堆積せしめることが意図されているゼオライトの粒状物で
も良く、また、これらの任意の組み合わせであっても良い。開始剤の他の一例は
ゼオ型前駆物質、例えばケイ酸又はポリケイ酸を析出堆積せしめることができる
化合物である。
【００２５】 ゼオライト開始剤は、湿式法あるいは乾式法によって多孔質担体に接触させる
ことができる。乾式法を用いる場合には、ゼオライト開始剤の粒子を多孔質材料
の表面にすり込んでも、また多孔質材料の表面を粒子にこすりつけても良い。
ことができる。乾式法を用いる場合には、ゼオライト開始剤の粒子を多孔質材料
の表面にすり込んでも、また多孔質材料の表面を粒子にこすりつけても良い。
【００２６】 また、ゼオライト開始剤の粒子を多孔質担体の表面上に、及び／又は担体を貫
いて流動せしめても良く、真空を用いて担体内部に吸い込ませても良い。 湿式法を用いる場合には、ゼオライト開始剤の粉末を液体中に懸濁させ、この
懸濁液を多孔質担体に接触させて、ゼオライト開始剤を担体上に堆積させること
ができる。
いて流動せしめても良く、真空を用いて担体内部に吸い込ませても良い。 湿式法を用いる場合には、ゼオライト開始剤の粉末を液体中に懸濁させ、この
懸濁液を多孔質担体に接触させて、ゼオライト開始剤を担体上に堆積させること
ができる。
【００２７】 多孔質担体の表面をゼオライト開始剤に接触させる以前に、担体表面をアルコ
ール、水、またはこれらの混合物のような湿潤剤で、担体表面を湿らせておくこ
とが好ましい。
ール、水、またはこれらの混合物のような湿潤剤で、担体表面を湿らせておくこ
とが好ましい。
【００２８】 開始剤としてケイ酸が使用される場合、ケイ酸は本明細書中に定義されるケイ
酸で良い。 本明細書中では、ケイ酸という用語は、モノケイ酸、低分子量、中分子量及び
高分子量のポリケイ酸、及びそれらの混合物を意味する。
酸で良い。 本明細書中では、ケイ酸という用語は、モノケイ酸、低分子量、中分子量及び
高分子量のポリケイ酸、及びそれらの混合物を意味する。
【００２９】 ケイ酸類による処理と同様に、ゼオ型物質は、四エチルオルトケイ酸（ＴＥＯ
Ｓ）及び四イソプロピルオルトケイ酸（ＴＩＰＯＴ）などのアルキルオルトケイ
酸類、あるいは四メトキシオルトケイ酸などのアルコキシオルトケイ酸類によっ
て処理することもできる。これらは、ゼオ型物質の処理に使用された際に、ポリ
ケイ酸を生成する。これらアルキルオルトケイ酸類及びアルコキシオルトケイ酸
類は、メソ細孔を持つ多孔質シリカ化合物を生成する。この生成物は、実質的に
は、相互に結合したポリケイ酸単位の連鎖から成っており、それぞれの単位は、
英国特許出願９３１６３５０．９に記述されているようなポリケイ酸分子１個と
、相互に結合した複数個の三次元構造種を含んでいる。それぞれの構造種は、酸
素原子１個がケイ素原子２個の間に介在するケイ素原子架橋か、ケイ素原子に結
合する水酸基か、いずれかを持つ。
Ｓ）及び四イソプロピルオルトケイ酸（ＴＩＰＯＴ）などのアルキルオルトケイ
酸類、あるいは四メトキシオルトケイ酸などのアルコキシオルトケイ酸類によっ
て処理することもできる。これらは、ゼオ型物質の処理に使用された際に、ポリ
ケイ酸を生成する。これらアルキルオルトケイ酸類及びアルコキシオルトケイ酸
類は、メソ細孔を持つ多孔質シリカ化合物を生成する。この生成物は、実質的に
は、相互に結合したポリケイ酸単位の連鎖から成っており、それぞれの単位は、
英国特許出願９３１６３５０．９に記述されているようなポリケイ酸分子１個と
、相互に結合した複数個の三次元構造種を含んでいる。それぞれの構造種は、酸
素原子１個がケイ素原子２個の間に介在するケイ素原子架橋か、ケイ素原子に結
合する水酸基か、いずれかを持つ。
【００３０】 ケイ酸類によるゼオ型物質の処理は、ＷＯ９６／０９１１０に記述されている
。 ケイ酸類を製造する方法は、英国特許出願２２６９３７７に記述されており、
好ましい方法の一つは、ケイ酸ナトリウムの溶液を酸性とした後に、テトラヒド
ロフランのような有機溶剤を用いて相分離を行い、ケイ酸を分離させるものであ
る。その後に有機相を乾燥し、例えばｎ−ブタノールを加えて実質的に無水のケ
イ酸溶液を得るなどの方法によって、水を含まないケイ酸を分離することができ
る。ケイ酸の重合度は、実際に使用される諸条件、例えば有機溶剤添加以前のケ
イ酸ナトリウム溶液と酸の接触時間、温度等によって変わる。
。 ケイ酸類を製造する方法は、英国特許出願２２６９３７７に記述されており、
好ましい方法の一つは、ケイ酸ナトリウムの溶液を酸性とした後に、テトラヒド
ロフランのような有機溶剤を用いて相分離を行い、ケイ酸を分離させるものであ
る。その後に有機相を乾燥し、例えばｎ−ブタノールを加えて実質的に無水のケ
イ酸溶液を得るなどの方法によって、水を含まないケイ酸を分離することができ
る。ケイ酸の重合度は、実際に使用される諸条件、例えば有機溶剤添加以前のケ
イ酸ナトリウム溶液と酸の接触時間、温度等によって変わる。
【００３１】 本発明で使用されるケイ酸の平均分子量は、好ましくは９６〜１０，０００、
更に好ましくは９６〜３，２２０の範囲である。 ケイ酸類は既知の化合物で、普通にはある範囲内の種々異なった分子量を有す
る酸の混合物として調製されるものであり、この混合物は本発明に適するもので
ある。
更に好ましくは９６〜３，２２０の範囲である。 ケイ酸類は既知の化合物で、普通にはある範囲内の種々異なった分子量を有す
る酸の混合物として調製されるものであり、この混合物は本発明に適するもので
ある。
【００３２】 ケイ酸類はケイ素、酸素及び水素の組み合わせから成る物質であり、ポリケイ
酸の場合には、これらが酸素の架橋を介して相互に結合し、末端に−ＯＨ基があ
る。
酸の場合には、これらが酸素の架橋を介して相互に結合し、末端に−ＯＨ基があ
る。
【００３３】 ケイ酸類はＳｉn Ｏp （ＯＨ）r の一般式で表され、式中のｎ、ｐ及びｒは、
モノケイ酸の場合のｎ＝１、ｐ＝０、ｒ＝４から、中分子量ポリケイ酸の場合の
ｎ＝８〜１２、ｐ＝１２〜２０、ｒ＝８〜１２、更に、高分子量ポリケイ酸の場
合のｎ＝２０〜３２、ｐ＝３６〜６０及びｒ＝８〜２０まで変化する。
モノケイ酸の場合のｎ＝１、ｐ＝０、ｒ＝４から、中分子量ポリケイ酸の場合の
ｎ＝８〜１２、ｐ＝１２〜２０、ｒ＝８〜１２、更に、高分子量ポリケイ酸の場
合のｎ＝２０〜３２、ｐ＝３６〜６０及びｒ＝８〜２０まで変化する。
【００３４】 膜は水を含まないケイ酸で処理することができるが、好ましい方法は、膜をケ
イ酸の無水溶液と、例えば浸漬したり、真空によって吸引したり、加圧成形する
等の方法によって接触させることである。好ましくは、ケイ酸を含む溶液を、例
えば室温で、及び／又は加熱により、蒸発せしめて除去する。
イ酸の無水溶液と、例えば浸漬したり、真空によって吸引したり、加圧成形する
等の方法によって接触させることである。好ましくは、ケイ酸を含む溶液を、例
えば室温で、及び／又は加熱により、蒸発せしめて除去する。
【００３５】 あるいは、酸又は塩基により、あるいはｐＨ２〜１２、好ましくは４〜１０の
酸性か塩基性に調整された水で処理することにより、架橋を行うこともできる。
本発明で使用されるケイ酸は、生成した「狭い」分子量分布のままで使用しても
良く、また分子量範囲の異なるものを組み合わせて使用しても良い。
酸性か塩基性に調整された水で処理することにより、架橋を行うこともできる。
本発明で使用されるケイ酸は、生成した「狭い」分子量分布のままで使用しても
良く、また分子量範囲の異なるものを組み合わせて使用しても良い。
【００３６】 膜を可橈性付与剤で処理することにより、例えば膜の処理前にケイ酸溶液に末
端に水酸基を持つポリシロキサンを添加することにより、最終的に得られる膜に
より大きな可橈性を導入することができる。
端に水酸基を持つポリシロキサンを添加することにより、最終的に得られる膜に
より大きな可橈性を導入することができる。
【００３７】 膜をアルキルオルトケイ酸で処理する場合にも、膜を上記のように、但しケイ
酸の代わりにアルキルオルトケイ酸を使用して処理することが好ましい。 このプロセスによって処理された膜は、処理されない膜に比べて、性能ならび
に膜の強度が改良される。
酸の代わりにアルキルオルトケイ酸を使用して処理することが好ましい。 このプロセスによって処理された膜は、処理されない膜に比べて、性能ならび
に膜の強度が改良される。
【００３８】 本発明の方法は、不純物レベルが極めて低い、例えば１０ｐｐｍ未満であるよ
うな水を、不純物を含む水から製造するために使用することができる。 水の精製度、即ち精製水中に残存する不純物のレベルは、ゼオライト膜の厚さ
と性質、水に加えられる圧力、不純物を含む水とゼオライト膜との接触時間、温
度等々によって変わるであろう。得られる不純物レベルが非常に低い場合、特に
不純物の性質が正確に知られていない場合には、水の電導度を測定するのが便利
である。脱イオン水は、典型的には約０．１〜３０μｓ／ｃｍの電導度を有し、
蒸留水は約１〜２μｓ／ｃｍの電導度を有する。本発明の方法によって、これら
の値よりも低い電導度の水を製造することができるが、かかる電導度は不純物レ
ベルがきわめて低いことを示すものである。
うな水を、不純物を含む水から製造するために使用することができる。 水の精製度、即ち精製水中に残存する不純物のレベルは、ゼオライト膜の厚さ
と性質、水に加えられる圧力、不純物を含む水とゼオライト膜との接触時間、温
度等々によって変わるであろう。得られる不純物レベルが非常に低い場合、特に
不純物の性質が正確に知られていない場合には、水の電導度を測定するのが便利
である。脱イオン水は、典型的には約０．１〜３０μｓ／ｃｍの電導度を有し、
蒸留水は約１〜２μｓ／ｃｍの電導度を有する。本発明の方法によって、これら
の値よりも低い電導度の水を製造することができるが、かかる電導度は不純物レ
ベルがきわめて低いことを示すものである。
【００３９】 水は、減圧もしくは真空を膜の一方の側に働かせることにより膜を通過させる
方法で精製することができる。この減圧によって水は膜を通過させられ、不純物
から分離される。
方法で精製することができる。この減圧によって水は膜を通過させられ、不純物
から分離される。
【００４０】 処理された膜の作用によって精製され得る、不純物を含む水は広範囲に及んで
おり、例えば海水、塩気を含んだ水、炭化水素、有機塩素化合物、金属、洗剤等
のような工業薬品、あるいは尿等のような生物学的物質で汚染された水、更には
人もしくは家畜の使用によって汚染された水、例えば洗浄、シャワー、浴場の水
等に由来する、いわゆる「雑排水」といったものである。望まれるならば、処理
条件の厳しさを増すことにより、実質的な純水、あるいは完全脱イオン水を得る
ことができる。
おり、例えば海水、塩気を含んだ水、炭化水素、有機塩素化合物、金属、洗剤等
のような工業薬品、あるいは尿等のような生物学的物質で汚染された水、更には
人もしくは家畜の使用によって汚染された水、例えば洗浄、シャワー、浴場の水
等に由来する、いわゆる「雑排水」といったものである。望まれるならば、処理
条件の厳しさを増すことにより、実質的な純水、あるいは完全脱イオン水を得る
ことができる。
【００４１】 比較的電導度レベルが高い海水（〜３０，０００μｓ／ｃｍ）を用いても、３
０μｓ／ｃｍ未満の電導度レベルを達成することができる。これは水中の塩濃度
レベルがきわめて低いことを示すものである。
０μｓ／ｃｍ未満の電導度レベルを達成することができる。これは水中の塩濃度
レベルがきわめて低いことを示すものである。
【００４２】 ゼオライト膜を上に述べたように処理することで、不純物を含む水の精製に、
処理を経ないゼオライト膜では実施不可能な様式で使用することができ、しかも
このようにきわめて低い電導度レベルを得る能力が膜に付与されるのは、驚くべ
きことである。
処理を経ないゼオライト膜では実施不可能な様式で使用することができ、しかも
このようにきわめて低い電導度レベルを得る能力が膜に付与されるのは、驚くべ
きことである。
【００４３】 この方法は、透過蒸発（パーエバポレーション）プロセス中で、あるいは逆浸
透プロセスとして使用することができる。一般に、逆浸透の方が単位時間当たり
の流量が大きい。
透プロセスとして使用することができる。一般に、逆浸透の方が単位時間当たり
の流量が大きい。
【００４４】 本発明は、以下の実施例で詳しく解説される。実施例１は、既知の方法を用い
る膜調製の一例であり、実施例２は後処理溶液調製の一例であり、実施例３は試
験手順の一例であり、実施例４は後処理手順の一例である。実施例５〜１１は、
処理された膜の製造と試験の例である。 実施例１：膜の成長 用いた基材は、ベキポア（商標名：Bekipor ）ＳＴ５ＢＬ３フィルターであっ
た。これは、複雑に絡み合った、極細の３１６ステンレス鋼繊維から成る。繊維
はランダムに配置され、均一なウェブを構成している。このウェブは更に緻密化
され、焼結されて、繊維が交差する箇所それぞれに、きわめて強固な金属結合を
生ぜしめる。平均孔径は約５．３ミクロン、表面におけるワイヤーの直径は６．
５ミクロンである。
る膜調製の一例であり、実施例２は後処理溶液調製の一例であり、実施例３は試
験手順の一例であり、実施例４は後処理手順の一例である。実施例５〜１１は、
処理された膜の製造と試験の例である。 実施例１：膜の成長 用いた基材は、ベキポア（商標名：Bekipor ）ＳＴ５ＢＬ３フィルターであっ
た。これは、複雑に絡み合った、極細の３１６ステンレス鋼繊維から成る。繊維
はランダムに配置され、均一なウェブを構成している。このウェブは更に緻密化
され、焼結されて、繊維が交差する箇所それぞれに、きわめて強固な金属結合を
生ぜしめる。平均孔径は約５．３ミクロン、表面におけるワイヤーの直径は６．
５ミクロンである。
【００４５】 ７ｃｍの円板形金属網を、１００ｍｌの平底ペトリ皿中に置いた。ペトリ皿は
、あらかじめ脱イオン水、アセトン、トルエン、そして再度アセトンで洗浄し、
オーブン中、９０℃で３時間乾燥された清浄なものであった。 （ａ）コバルト前処理 金属網をビーカー中に置き、これに０．１Ｍ硝酸コバルト溶液５０ｍｌを加え
、ビーカーを９０℃のオーブン中に置いて乾燥させた。次いで金属網をビーカー
から取り出し、２５０℃で４時間、強熱処理した。金属網を炉から取り出し、放
置冷却した。この手順を更に２回反復して、良好な酸化コバルト被覆を得た。 （ｂ）ゼオライト前処理 あらかじめ上記のようにコバルト被覆処理を施した基材の活性側に、ゼオライ
ト４Ａの粉末を、手袋をはめた指で、ゼオライトがそれ以上擦り込めなくなるま
で擦り込んだ。過剰分のゼオライトは、基材を軽く叩いて除去した。
、あらかじめ脱イオン水、アセトン、トルエン、そして再度アセトンで洗浄し、
オーブン中、９０℃で３時間乾燥された清浄なものであった。 （ａ）コバルト前処理 金属網をビーカー中に置き、これに０．１Ｍ硝酸コバルト溶液５０ｍｌを加え
、ビーカーを９０℃のオーブン中に置いて乾燥させた。次いで金属網をビーカー
から取り出し、２５０℃で４時間、強熱処理した。金属網を炉から取り出し、放
置冷却した。この手順を更に２回反復して、良好な酸化コバルト被覆を得た。 （ｂ）ゼオライト前処理 あらかじめ上記のようにコバルト被覆処理を施した基材の活性側に、ゼオライ
ト４Ａの粉末を、手袋をはめた指で、ゼオライトがそれ以上擦り込めなくなるま
で擦り込んだ。過剰分のゼオライトは、基材を軽く叩いて除去した。
【００４６】 ２個の５００ｍｌガラスびんに、溶液Ａ及び溶液Ｂを別々に調製した。 溶液Ａ アルミン酸ナトリウム２４．４９ｇ、水酸化ナトリウム３．７５ｇ、及び脱イ
オン水１４８．６０ｇを振盪機を用いて振りまぜ、溶解させた。アルミン酸ナト
リウムの実際の組成は、Ａｌ2 Ｏ3 ６２．４８％、Ｎａ2 Ｏ３５．２４％、Ｈ2 Ｏ２．２８％であった。 溶液Ｂ 組成がＮａ2 Ｏ１４．２１％、ＳｉＯ2 ３５．５９％、及びＨ2 Ｏ５０．２０
％であるケイ酸ナトリウム５０．５７ｇを、脱イオン水１４８．６０ｇに溶解し
た。
オン水１４８．６０ｇを振盪機を用いて振りまぜ、溶解させた。アルミン酸ナト
リウムの実際の組成は、Ａｌ2 Ｏ3 ６２．４８％、Ｎａ2 Ｏ３５．２４％、Ｈ2 Ｏ２．２８％であった。 溶液Ｂ 組成がＮａ2 Ｏ１４．２１％、ＳｉＯ2 ３５．５９％、及びＨ2 Ｏ５０．２０
％であるケイ酸ナトリウム５０．５７ｇを、脱イオン水１４８．６０ｇに溶解し
た。
【００４７】 完全で均一な混合が確実に行われるように手作業で振りまぜ、攪拌しながら、
溶液Ａを徐々に溶液Ｂに加えた（ヒドロゲルの塊を全く生成させないことが肝要
である）。これによって、次のような分子組成のヒドロゲルが得られた。
溶液Ａを徐々に溶液Ｂに加えた（ヒドロゲルの塊を全く生成させないことが肝要
である）。これによって、次のような分子組成のヒドロゲルが得られた。
【００４８】 ２．０１Ｎａ2 Ｏ：Ａｌ2 Ｏ3 ：２．０ＳｉＯ2 ：１２０．０Ｈ2 Ｏ このヒドロゲル１００ｍｌを、酸化コバルト処理しゼオライトを擦り込んだ金
属網を垂直に立てて入れた成長用容器に徐々に注ぎ入れた。成長用容器を、残っ
たヒドロゲル溶液を入れたビーカーと共に、家庭用圧力鍋の中に入れた。圧力鍋
を１００℃に予熱されたオーブン中に５時間置いた。次に、これをオーブンから
取り出し、３０分間放冷した。成長用容器を取り出し、溶液を捨てた。
属網を垂直に立てて入れた成長用容器に徐々に注ぎ入れた。成長用容器を、残っ
たヒドロゲル溶液を入れたビーカーと共に、家庭用圧力鍋の中に入れた。圧力鍋
を１００℃に予熱されたオーブン中に５時間置いた。次に、これをオーブンから
取り出し、３０分間放冷した。成長用容器を取り出し、溶液を捨てた。
【００４９】 金属網を、決して網を曲げたり、どうかして傷を付けたりしないように注意を
払いながら取り出した。金属網をガラス製ビーカー中に置き、１００ｍｌずつの
脱イオン水で３回洗浄した。毎回、溶液をゆっくり回転させるように振りまぜ、
残渣が完全に除去されるようにした。膜を、１夜の間風乾した。
払いながら取り出した。金属網をガラス製ビーカー中に置き、１００ｍｌずつの
脱イオン水で３回洗浄した。毎回、溶液をゆっくり回転させるように振りまぜ、
残渣が完全に除去されるようにした。膜を、１夜の間風乾した。
【００５０】 次に、乾燥された被覆金属網の表面を、レンズ拭き用の清浄なティッシュペー
パーできれいに拭い、表面上に結合のゆるい粉末状沈殿物が生成していたら、そ
れを除去した。網を裏返し、このプロセスを反復した。
パーできれいに拭い、表面上に結合のゆるい粉末状沈殿物が生成していたら、そ
れを除去した。網を裏返し、このプロセスを反復した。
【００５１】 網をもう一度反転させて表側を上にし、表側を再度きれいに拭った。その後に
脱イオン水で洗浄し、風乾した。 Ｘ線解析は、これがゼオライト４Ａであることを示した。 実施例２：膜の後処理に用いるＴＥＯＳの調製 後処理用の溶液を、乾いたビーカー中に４０ｍｌの（ＴＥＯＳ）を取り、脱イ
オン水１８０ｍｌとエタノール１８０ｍｌを加えることにより調製した。この混
合物を３００ｒ．ｐ．ｍ．で５分間攪拌した。 実施例３：膜の試験手順 １個の膜を、付属の図面に示す装置内の、透過蒸発された試験用セルに装入す
る。装置は、ステンレス鋼製の試験用セル（１）に、圧力計（２）、放出弁（３
）、電磁攪拌子（４）及び熱電対（５）を装着して成るものである。実施例１の
ごとく調製された膜を、多数の孔を有するステンレス鋼製ディスク（６）上に置
き、Ｏ−リング（７）によってセル内に封入した。
脱イオン水で洗浄し、風乾した。 Ｘ線解析は、これがゼオライト４Ａであることを示した。 実施例２：膜の後処理に用いるＴＥＯＳの調製 後処理用の溶液を、乾いたビーカー中に４０ｍｌの（ＴＥＯＳ）を取り、脱イ
オン水１８０ｍｌとエタノール１８０ｍｌを加えることにより調製した。この混
合物を３００ｒ．ｐ．ｍ．で５分間攪拌した。 実施例３：膜の試験手順 １個の膜を、付属の図面に示す装置内の、透過蒸発された試験用セルに装入す
る。装置は、ステンレス鋼製の試験用セル（１）に、圧力計（２）、放出弁（３
）、電磁攪拌子（４）及び熱電対（５）を装着して成るものである。実施例１の
ごとく調製された膜を、多数の孔を有するステンレス鋼製ディスク（６）上に置
き、Ｏ−リング（７）によってセル内に封入した。
【００５２】 セルは、加熱・攪拌装置（８）によって同時に加熱し、攪拌することができた
。配管（９）により、真空にすることができた。試験用セルから吸引される蒸気
は、冷却トラップ（１０）内で凝縮せしめた。配管（９）には、圧力計（１１）
と放出弁（１２）が取り付けてあった。
。配管（９）により、真空にすることができた。試験用セルから吸引される蒸気
は、冷却トラップ（１０）内で凝縮せしめた。配管（９）には、圧力計（１１）
と放出弁（１２）が取り付けてあった。
【００５３】 試験用セルには、イソプロパノールと水の混合物（ＩＰＡ／Ｈ2 ０、それぞれ
９０及び１０重量％）を満たした。膜の試験は、約７０℃で行った。 膜の、液から遠い側の圧力を、４ミリバール（０．４ｋＮ）に減圧した。膜を
透過する液を８時間集め、秤量し、少量ずつを取って分析した。供給液中の水の
濃度を、試験の始めから終わりまでモニターした。 実施例４：膜の後処理手順 未処理の膜に対し、実施例３の装置でＩＰＡ／水を用いる最初の試験を行った
後に、セルの内容物を捨て、５０ｍｌずつのエタノールで２回洗浄した後に、別
のエタノール５０ｍｌをセルに入れ、セルを真空下に３０分間置いた。
９０及び１０重量％）を満たした。膜の試験は、約７０℃で行った。 膜の、液から遠い側の圧力を、４ミリバール（０．４ｋＮ）に減圧した。膜を
透過する液を８時間集め、秤量し、少量ずつを取って分析した。供給液中の水の
濃度を、試験の始めから終わりまでモニターした。 実施例４：膜の後処理手順 未処理の膜に対し、実施例３の装置でＩＰＡ／水を用いる最初の試験を行った
後に、セルの内容物を捨て、５０ｍｌずつのエタノールで２回洗浄した後に、別
のエタノール５０ｍｌをセルに入れ、セルを真空下に３０分間置いた。
【００５４】 セル中のエタノールを捨て、実施例２のように調製したＴＥＯＳ後処理用溶液
をセルに注ぎ入れた。その後に、下流側を真空に保ちながら、７０℃で２４時間
、セルを処理した。この処理の後に、混合液を捨て、加熱を止め、真空を破った
後に、膜の上に１時間、圧縮空気を通じた。 実施例５ 実施例１の方法で製作された膜を、実施例３に記載される透過蒸発条件下で処
理した。結果を表１に示す。 表１ イソプロパノール／水混合物、７０℃ 稼働時間 供給水 透過水 透過水量（Ｊ） （時間） 重量％ 重量％ ｋｇ／ｍ2 ／日 １ １１．１０ ９０．１１ １４７．７５ １．５ ６．００ ９６．４７ ８８．００ ２．０ ４．３６ ９４．８１ ７２．８７ ４．０ ２．９４ ８１．１４ ２９．７４ ５．５ ０．４７ ３０．５７ ４．９１ 次に、この膜を実施例４のように後処理してから、実施例３に記載される透過
蒸発条件下で再度試験した。結果を表２に示す。 表２ イソプロパノール／水混合物、７０℃ 稼働時間 供給水 透過水 透過水量（Ｊ） （時間） 重量％ 重量％ ｋｇ／ｍ2 ／日 ０．５ ７．３６ ９８．６２ １０２．８２ ０．８ ５．２７ １００．００ ９９．４０ １．３ ４．０１ ９９．６９ ６３．０５ １．８ ２．６０ ９８．２８ ３０．９６ ３．２ ０．７５ ８９．０６ １０．５１ ３．５ ０．６３ ８５．００ １．１３ 実施例６ 実施例１に記載される方法で製造された膜を、実施例３に記載される透過蒸発
条件下で処理した。結果を表３に示す。 表３ イソプロパノール／水混合物、７０℃ 稼働時間 供給水 透過水 透過水量（Ｊ） （時間） 重量％ 重量％ ｋｇ／ｍ2 ／日 １．０ ９．４２ ８７．４６ １５６．３４ １．５ ３．３３ ８６．３１ ６５．８４ ２．０ ２．１０ ７６．８４ ４５．８１ ４．０ １．１５ ４６．３０ １２．６５ ５．５ ０．３７ １８．８８ １．３６ 次に、この膜を実施例４のように後処理し、実施例３のような透過蒸発条件下
で膜を再度試験した。結果を表４に示す。 表４ イソプロパノール／水混合物、７０℃ 稼働時間 供給水 透過水 透過水量（Ｊ） （時間） 重量％ 重量％ ｋｇ／ｍ2 ／日 ０．５ １０．１６ ９８．８３ １０３．０４ ０．８３ ６．８６ １００．００ ９９．４０ １．３３ ４．９１ ９９．５３ ６２．９５ １．８３ ３．３９ ９７．４３ ３０．６９ ３．１７ ０．４０ ８８．４８ １０．４４ ３．５ ０．２８ ８５．００ １．１３ 実施例７〜１１ 本発明の膜を使用して、種々の水試料を精製した。 実施例７ 使用する膜を実施例６のように調製し、後処理の後に、実施例３のような透過
蒸発条件下で再度の試験に付した。結果を表５に示す。 表５ 生水、７０℃ 稼働時間 透過水量（Ｊ） （時間） ｋｇ／ｍ2 ／日 １ ２６９．６ ２ ２７０．２ ３ ２７４．１ ４ ２７４．７ ５ ２７９．２ ６ ２８０．２ 電導度 生水 ６６０μｓ／ｃｍ 透過処理した生水 ２．２μｓ／ｃｍ 実施例８ 使用する膜を実施例６のように調製し、後処理の後に、実施例３のような透過
蒸発条件下で再度の試験に付した。結果を表６に示す。 表６ 脱イオン水、７０℃ 稼働時間 透過水量（Ｊ） （時間） ｋｇ／ｍ2 ／日 １ ３９４．９ ２ ３６８．１ ３ ３４６．３ ４ ３３９．４ 電導度 脱イオン水 １．８μｓ／ｃｍ 透過処理した脱イオン水 ０．８μｓ／ｃｍ 実施例９ 使用する膜を実施例５のように調製し、後処理の後に、実施例３のような透過
蒸発条件下で再度の試験に付した。結果を表７に示す。 表７ 石鹸水、７０℃ 稼働時間 透過水量（Ｊ） （時間） ｋｇ／ｍ2 ／日 １ １２９．１ ２ １５４．１ ３ １７２．４ ４ １８２．１ ５ １８３．９ ６ １８２．２ ７ １８０．７ 電導度 石鹸水 ７７１μｓ／ｃｍ 透過処理した石鹸水 ２４．８μｓ／ｃｍ 実施例１０ 使用する膜を実施例５のように調製し、後処理の後に、実施例３のような透過
蒸発条件下で再度の試験に付した。結果を表８に示す。 表８ 尿、７０℃ 稼働時間 透過水量（Ｊ） （時間） ｋｇ／ｍ2 ／日 １ ９１．９ ２ ７７．１ ３ ７７．２ ４ ７１．９ ５ ７２．３ ６ ７０．１ 電導度 尿 １２，６００μｓ／ｃｍ 透過処理した尿 ２５．６μｓ／ｃｍ 実施例１１ 使用する膜を実施例６のように調製し、後処理の後に、実施例３のような透過
蒸発条件下で再度の試験に付した。結果を表９に示す。 表９ 合成海水、７０℃ 稼働時間 透過水量（Ｊ） （時間） ｋｇ／ｍ2 ／日 １ ９６．１ ２ ９７．０ ３ ９６．０ ４ １０３．７ ５ １０４．６ ６ ９１．９ 電導度 海水 ３１，０００μｓ／ｃｍ 透過処理した海水 ２５．２μｓ／ｃｍ
をセルに注ぎ入れた。その後に、下流側を真空に保ちながら、７０℃で２４時間
、セルを処理した。この処理の後に、混合液を捨て、加熱を止め、真空を破った
後に、膜の上に１時間、圧縮空気を通じた。 実施例５ 実施例１の方法で製作された膜を、実施例３に記載される透過蒸発条件下で処
理した。結果を表１に示す。 表１ イソプロパノール／水混合物、７０℃ 稼働時間 供給水 透過水 透過水量（Ｊ） （時間） 重量％ 重量％ ｋｇ／ｍ2 ／日 １ １１．１０ ９０．１１ １４７．７５ １．５ ６．００ ９６．４７ ８８．００ ２．０ ４．３６ ９４．８１ ７２．８７ ４．０ ２．９４ ８１．１４ ２９．７４ ５．５ ０．４７ ３０．５７ ４．９１ 次に、この膜を実施例４のように後処理してから、実施例３に記載される透過
蒸発条件下で再度試験した。結果を表２に示す。 表２ イソプロパノール／水混合物、７０℃ 稼働時間 供給水 透過水 透過水量（Ｊ） （時間） 重量％ 重量％ ｋｇ／ｍ2 ／日 ０．５ ７．３６ ９８．６２ １０２．８２ ０．８ ５．２７ １００．００ ９９．４０ １．３ ４．０１ ９９．６９ ６３．０５ １．８ ２．６０ ９８．２８ ３０．９６ ３．２ ０．７５ ８９．０６ １０．５１ ３．５ ０．６３ ８５．００ １．１３ 実施例６ 実施例１に記載される方法で製造された膜を、実施例３に記載される透過蒸発
条件下で処理した。結果を表３に示す。 表３ イソプロパノール／水混合物、７０℃ 稼働時間 供給水 透過水 透過水量（Ｊ） （時間） 重量％ 重量％ ｋｇ／ｍ2 ／日 １．０ ９．４２ ８７．４６ １５６．３４ １．５ ３．３３ ８６．３１ ６５．８４ ２．０ ２．１０ ７６．８４ ４５．８１ ４．０ １．１５ ４６．３０ １２．６５ ５．５ ０．３７ １８．８８ １．３６ 次に、この膜を実施例４のように後処理し、実施例３のような透過蒸発条件下
で膜を再度試験した。結果を表４に示す。 表４ イソプロパノール／水混合物、７０℃ 稼働時間 供給水 透過水 透過水量（Ｊ） （時間） 重量％ 重量％ ｋｇ／ｍ2 ／日 ０．５ １０．１６ ９８．８３ １０３．０４ ０．８３ ６．８６ １００．００ ９９．４０ １．３３ ４．９１ ９９．５３ ６２．９５ １．８３ ３．３９ ９７．４３ ３０．６９ ３．１７ ０．４０ ８８．４８ １０．４４ ３．５ ０．２８ ８５．００ １．１３ 実施例７〜１１ 本発明の膜を使用して、種々の水試料を精製した。 実施例７ 使用する膜を実施例６のように調製し、後処理の後に、実施例３のような透過
蒸発条件下で再度の試験に付した。結果を表５に示す。 表５ 生水、７０℃ 稼働時間 透過水量（Ｊ） （時間） ｋｇ／ｍ2 ／日 １ ２６９．６ ２ ２７０．２ ３ ２７４．１ ４ ２７４．７ ５ ２７９．２ ６ ２８０．２ 電導度 生水 ６６０μｓ／ｃｍ 透過処理した生水 ２．２μｓ／ｃｍ 実施例８ 使用する膜を実施例６のように調製し、後処理の後に、実施例３のような透過
蒸発条件下で再度の試験に付した。結果を表６に示す。 表６ 脱イオン水、７０℃ 稼働時間 透過水量（Ｊ） （時間） ｋｇ／ｍ2 ／日 １ ３９４．９ ２ ３６８．１ ３ ３４６．３ ４ ３３９．４ 電導度 脱イオン水 １．８μｓ／ｃｍ 透過処理した脱イオン水 ０．８μｓ／ｃｍ 実施例９ 使用する膜を実施例５のように調製し、後処理の後に、実施例３のような透過
蒸発条件下で再度の試験に付した。結果を表７に示す。 表７ 石鹸水、７０℃ 稼働時間 透過水量（Ｊ） （時間） ｋｇ／ｍ2 ／日 １ １２９．１ ２ １５４．１ ３ １７２．４ ４ １８２．１ ５ １８３．９ ６ １８２．２ ７ １８０．７ 電導度 石鹸水 ７７１μｓ／ｃｍ 透過処理した石鹸水 ２４．８μｓ／ｃｍ 実施例１０ 使用する膜を実施例５のように調製し、後処理の後に、実施例３のような透過
蒸発条件下で再度の試験に付した。結果を表８に示す。 表８ 尿、７０℃ 稼働時間 透過水量（Ｊ） （時間） ｋｇ／ｍ2 ／日 １ ９１．９ ２ ７７．１ ３ ７７．２ ４ ７１．９ ５ ７２．３ ６ ７０．１ 電導度 尿 １２，６００μｓ／ｃｍ 透過処理した尿 ２５．６μｓ／ｃｍ 実施例１１ 使用する膜を実施例６のように調製し、後処理の後に、実施例３のような透過
蒸発条件下で再度の試験に付した。結果を表９に示す。 表９ 合成海水、７０℃ 稼働時間 透過水量（Ｊ） （時間） ｋｇ／ｍ2 ／日 １ ９６．１ ２ ９７．０ ３ ９６．０ ４ １０３．７ ５ １０４．６ ６ ９１．９ 電導度 海水 ３１，０００μｓ／ｃｍ 透過処理した海水 ２５．２μｓ／ｃｍ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 バック，カロン，ドレーン イギリス国，ディーエー３ ８エヌワイ ケント，フォークハム，スリー ゲイツ ロード，キャライス コテージ ２ (72)発明者 ネイラー，ティモシィー デ ビリャース イギリス国，ティーエヌ20 ０エヌキュー サリー，エグハム，イングルフィールド グリーン，キングスウッド クローズ 10 Ｆターム(参考） 4D006 GA03 GA25 KE08Q KE19R MA02 MA03 MA04 MA06 MA09 MA22 MC01X MC88 NA41 NA45 NA49 NA54 NA61 NA62 PB02 PB03 PB08 PB13 4G073 BA63 BB56 BD18 CZ01 CZ02 CZ04 CZ05 CZ13 CZ25 CZ54 CZ59 DZ08 FB01 FD12 UB47
Claims (20)
- 【請求項１】 不純物を含む水から精製された水を得る方法において、この方
法は不純物を含む水を結晶質のゼオ型物質を通過せしめて水から不純物を分離す
るものであり、該ゼオライト膜があらかじめケイ酸及び／又はポリケイ酸、又は
ケイ酸及び／又はポリケイ酸と有機シリケートの混合物から選ばれたケイ素化合
物と接触せしめることによって処理されていることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１の方法において、膜が、多孔質担体上にゼオ型物質膜
を堆積せしめることによって形成されていることを特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２の方法において、膜が、多孔質担体をゼオ型物
質のゲルを含む合成ゲル中に浸漬して合成ゲルからゼオ型物質の膜を晶出せしめ
ることによって形成され、かつ圧力及び／又は熱を加えることによって該ゼオ型
物質が多孔質担体上に堆積されることを特徴とする方法。 - 【請求項４】 先に記載した請求項のいずれか一つに該当する方法において、
ゼオ型物質がゼオライト３Ａ、４Ａ、５Ａ、１３Ｘ、Ｘ、Ｙ、ＺＳＭ５、ＭＰＯ
類、ＳＡＰＯ類、シリカライト、β、又はθであることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか一つに該当する方法において、多
孔質担体が酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化モリブデン、ゼオライト、又はケ
イ酸の内から選ばれるゼオライト開始剤を用いて前処理されることを特徴とする
方法。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか一つに該当する方法において、結
晶質ゼオライト膜が、多孔質担体の少なくとも一方の表面を、合成ゲルもしくは
結晶を析出して結晶質ゼオ型物質を生成し得る溶液に浸漬し、該ゲルの結晶化を
誘導してゼオ型物質を担体上で結晶化せしめ、担体を混合物から取り出し、次い
で多孔質担体を、溶液から晶出し得る化合物を溶解状態で含む溶液と接触せしめ
、該溶液から結晶を生成させて、該担体上に第２のゼオ型物質被覆層を晶出せし
めるプロセスによって製造されることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 先に記載した請求項のいずれか一つに該当する方法において、
ケイ酸の平均分子量が９６から１０，０００の範囲であり、かつ該ケイ酸が膜の
細孔内で架橋されていることを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項７の方法において、ケイ酸の平均分子量が９６から３２
２０の範囲であることを特徴とする方法。 - 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか一つに該当する方法において、ケ
イ酸の一般式がＳｉn Ｏp （ＯＨ）r であり、式中のｎ、ｐ及びｒが、ｎ＝１，
ｐ＝０、ｒ＝４から、ｎ＝８〜１２、ｐ＝１２〜２０、ｒ＝８〜１２まで変わり
得ることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか一つに該当する方法において、
ケイ酸の一般式がＳｉn Ｏp （ＯＨ）r であり、式中のｎ、ｐ及びｒがｎ＝２０
〜３２、ｐ＝３６〜６０及びｒ＝８〜２０であることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれか一つに該当する方法において
、膜が水を含まないケイ酸によって処理されていることを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 請求項１１の方法において、ケイ酸が酸又は塩基で処理され
ることにより、架橋されていることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 請求項１ないし６のいずれか一つに該当する方法において、
有機シリケートがアルキルオルトケイ酸又はアルコキシオルトケイ酸であること
を特徴とする方法。 - 【請求項１４】 請求項１３の方法において、有機シリケートが四エチルオル
トケイ酸、又は四イソプロピルオルトケイ酸又は四メトキシオルトケイ酸である
ことを特徴とする方法。 - 【請求項１５】 請求項１ないし１４のいずれか一つに該当する方法において
、膜を処理する以前に、ケイ酸もしくは有機シリケート溶液に可撓性付与剤が添
加されることを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 請求項１５の方法において、可撓性付与剤が、末端に水酸基
を持つポリシロキサンであることを特徴とする方法。 - 【請求項１７】 先に記載した請求項のいずれか一つに該当する方法において
、多孔質担体が、金属網及び／又は金属粒子焼結体から形成されていることを特
徴とする方法。 - 【請求項１８】 請求項１ないし１７のいずれか一つに該当する方法において
、不純物を含む水を、不純物の少なくとも一部が膜を通過しないように、膜を透
過せしめることを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 請求項１８の方法において、膜の、不純物を含む水から遠い
側を、減圧にすることを特徴とする方法。 - 【請求項２０】 請求項１８又は１９の方法において、不純物除去処理された
水の電導度が３０．０μｓ／ｃｍ未満であることを特徴とする方法。
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