JP2002220225A - Zeolite membrane, method for treating zeolite membrane, aluminium electrolytic capacitor, and separating method - Google Patents

Zeolite membrane, method for treating zeolite membrane, aluminium electrolytic capacitor, and separating method

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JP2002220225A
JP2002220225A JP2001284068A JP2001284068A JP2002220225A JP 2002220225 A JP2002220225 A JP 2002220225A JP 2001284068 A JP2001284068 A JP 2001284068A JP 2001284068 A JP2001284068 A JP 2001284068A JP 2002220225 A JP2002220225 A JP 2002220225A
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JP
Japan
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zeolite membrane
zeolite
membrane
group
water
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Yuji Ozeki
雄治 尾関
Masato Yoshikawa
正人 吉川
Tomonori Endo
智徳 遠藤
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a zeolite membrane having a large contact angle of water and ethylene glycol useful for electrolytic capacitor and separation of material such as alcohol, to provide a capacitor comprising such permeable membrane, and to provide a method for treating the membrane. SOLUTION: To treat a zeolite membrane with a coupling agent by contacting the zeolite membrane with water and/or steam and a treating agent having active groups to be reacted with OH groups and becoming inorganic compounds after firing. To treat a zeolite membrane under heating and/or reduced pressure with a treating agent having functional groups to be able to react with silanol groups of the zeolite after contacting each other in the absence of water. The zeolite membrane thus treated has a large contact angle of water and ethylene glycol, and a high hydrophobicity, and is useful for separation of hydrogen and separation of alcohol and the like.

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】本発明は、ゼオライト膜、ゼ
オライト膜の処理方法、および分離方法に関するもので
ある。ゼオライトは、分子レベルサイズの細孔径を有す
る無機酸化物の結晶である。結晶であるため、その細孔
分布は非常に均一で、ゼオライトを膜化したゼオライト
膜は高性能分離膜として有望である。本発明は、特に撥
水性の高いゼオライト膜および膜性能を向上させるため
の処理方法、ならびに処理された膜の利用方法に関する
ものである。本発明の処理を施したゼオライト膜は、ゼ
オライト結晶間隙が少なくなったり、膜表面への親水性
物質の液膜の付着を抑えることができるので、特に親水
性物質蒸気や液の共存下でのガス透過やガス分離、液分
離の膜として利用できる。例えば、水溶液中の低濃度ア
ルコールの分離膜、水中の脱気膜、電解コンデンサー用
水素透過膜や燃料電池用の燃料水素の分離膜として有効
に利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zeolite membrane, a method for treating a zeolite membrane, and a separation method. Zeolite is a crystal of an inorganic oxide having a pore size of a molecular level. Since it is a crystal, its pore distribution is very uniform, and a zeolite membrane formed from zeolite is promising as a high-performance separation membrane. The present invention relates to a zeolite membrane having particularly high water repellency, a treatment method for improving membrane performance, and a method of using the treated membrane. The zeolite membrane subjected to the treatment of the present invention can reduce the zeolite crystal gap or suppress the adhesion of the liquid film of the hydrophilic substance to the membrane surface, especially in the coexistence of the vapor or liquid of the hydrophilic substance. It can be used as a membrane for gas permeation, gas separation, and liquid separation. For example, it can be effectively used as a separation membrane for a low-concentration alcohol in an aqueous solution, a deaeration membrane in water, a hydrogen permeable membrane for an electrolytic capacitor, or a fuel hydrogen separation membrane for a fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】ゼオライト膜は多結晶体であり結晶間に
間隙を有する。また焼成中にひずみを生じ亀裂が生じる
ことがある。このような膜中の結晶間隙及び亀裂が多い
と、ゼオライト細孔の利用率が悪く、ゼオライトの性質
から由来する高性能な分離性能は得られない。また、ゼ
オライトの結晶表面は、結晶の破断面であり、多くのOH
基を有する。従って、ゼオライト膜表面や結晶間隙には
多くのOH基がある。そのため、従来のゼオライト膜は、
結晶間隙や亀裂の存在のために期待される分離性能が得
られないだけでなく、ゼオライト膜表面のOH基に由来す
る親水性のために、ガス中の親水性物質を付着してガス
透過性が落ちるという欠点があった。特に、電解コンデ
ンサー用水素透過膜に用いた場合、電解液成分であるエ
チレングリコールが膜表面に液膜を付着するため、内部
で発生する水素を透過できなくなるという欠点があっ
た。
2. Description of the Related Art Zeolite membranes are polycrystalline and have gaps between crystals. In addition, a crack may occur during firing due to strain. If there are many crystal gaps and cracks in such a membrane, the utilization rate of zeolite pores is low, and high-performance separation performance derived from the properties of zeolite cannot be obtained. Also, the crystal surface of zeolite is a fracture surface of the crystal, and many OH
Having a group. Therefore, there are many OH groups on the zeolite membrane surface and crystal gap. Therefore, the conventional zeolite membrane is
Not only the expected separation performance cannot be obtained due to the existence of crystal gaps and cracks, but also the hydrophilic property derived from the OH groups on the zeolite membrane surface, adheres the hydrophilic substance in the gas and increases the gas permeability. Had the disadvantage of falling off. In particular, when it is used for a hydrogen permeable membrane for an electrolytic capacitor, ethylene glycol as an electrolyte component adheres to the liquid membrane on the membrane surface, and thus has a drawback that hydrogen generated inside cannot be permeated.

【0003】結晶粒界や亀裂を埋める方法として、国際
公開96/01682号公報には、膜表面上で金属化合物とオゾ
ンとを同時に接触させ金属酸化物を形成させる技術が開
示されている。この方法ではオゾンを用いることが必須
であり専用の装置が必要でかつコストも高くなる。また
この方法で用いる金属化合物はテトラエトキシシランの
ように反応活性基(テトラエトキシシランならエトキシ
基)のみを持つ化合物であり、結晶間隙を埋める目的は
達成できるが、ゼオライト膜表面に疎水性を付与するこ
とはできなかった。
As a method of filling crystal grain boundaries and cracks, WO 96/01682 discloses a technique of simultaneously contacting a metal compound and ozone on a film surface to form a metal oxide. In this method, it is essential to use ozone, a dedicated device is required, and the cost is high. The metal compound used in this method is a compound having only a reactive group (an ethoxy group in the case of tetraethoxysilane) such as tetraethoxysilane, and can achieve the purpose of filling the crystal gap, but imparts hydrophobicity to the zeolite membrane surface. I couldn't.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記欠
点を全て解消する物であり、オゾンを用いずにゼオライ
ト膜中の結晶間隙、表面及び亀裂を処理し、結晶粒界や
亀裂を埋めるだけでなく、ゼオライト膜表面に疎水性を
付与し、透過選択性を向上させる物である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate all the above-mentioned disadvantages, and to treat crystal gaps, surfaces and cracks in a zeolite membrane without using ozone to fill crystal grain boundaries and cracks. Not only that, it imparts hydrophobicity to the zeolite membrane surface and improves permeation selectivity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、鋭意検討した結果、以下の構成を有する発明に至っ
た。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above object, the present invention has the following structure.

【0006】本発明は、 (1)水の接触角が70度以上、かつエチレングリコー
ルの接触角が65度以上であるゼオライト膜。 (2)ゼオライト膜表面のフッ素原子濃度が5×10-7
mol/m2以上であることを特徴とするゼオライト
膜。 (3)ゼオライト膜を、OH基と反応する活性基を有
し、且つ焼成後無機酸化物となる処理剤、並びに水およ
び/または水蒸気と接触させることを特徴とするゼオラ
イト膜の処理方法。 (4)ゼオライト膜の一方の面と処理剤とを接触させ、
ゼオライト膜のもう一方の面の圧力を処理剤と接触して
いる面より低くすることを特徴とする上記(3)に記載
のゼオライト膜の処理方法。 (5)処理剤が(I)または(II)で表されることを
特徴とするゼオライト膜の処理方法を含む。
The present invention relates to (1) a zeolite membrane having a contact angle of water of 70 ° or more and a contact angle of ethylene glycol of 65 ° or more. (2) The concentration of fluorine atoms on the surface of the zeolite membrane is 5 × 10 -7
mol / m 2 or more. (3) A method for treating a zeolite membrane, comprising contacting the zeolite membrane with a treating agent having an active group that reacts with an OH group and becoming an inorganic oxide after firing, and water and / or steam. (4) bringing one surface of the zeolite membrane into contact with the treating agent,
(3) The method for treating a zeolite membrane according to the above (3), wherein the pressure on the other side of the zeolite membrane is lower than the pressure in contact with the treating agent. (5) A method for treating a zeolite membrane, wherein the treating agent is represented by (I) or (II).

【0007】(I) Rx−M1−X4-x (II) Ry−M2−X3-y (Rはアルキル基、またはアリール基を表し、XはOH基
と反応する活性基を表し、xは0、1、2または3、yは
0、1または2を表す。M1は、チタン、ケイ素、ゲル
マニウムのいずれかを表し、M2は、ホウ素またはアル
ミニウムである。) (6)処理剤が(III)または(IV)で表されるこ
とを特徴とするゼオライト膜の処理方法。
(I) R x -M1-X 4-x (II) R y -M2-X 3-y (R represents an alkyl group or an aryl group, and X represents an active group which reacts with an OH group. , X represents 0, 1, 2, or 3, y represents 0, 1, or 2. M1 represents any of titanium, silicon, and germanium, and M2 is boron or aluminum.) (6) Treatment agent Is represented by (III) or (IV).

【0008】[0008]

【化2】 Embedded image

【0009】(ここで、Rはアルキル基またはアリール
基であって、水素の一部または全てをフッ素で置換した
ものであり、Aはアルキル基、アリール基、メトキシ
基、エトキシ基または塩素であり、Xはエトキシ基、メ
トキシ基または塩素である。M1は、チタン、ケイ素、
ゲルマニウムのいずれかを表し、M2は、ホウ素または
アルミニウムである。) (7)処理剤(I)から(IV)のRが(V)で表され
る構造を有することを特徴とする上記記載のゼオライト
膜の処理方法。 (V) CF3(CF2n(CH2m− (ここで、nは0から7の整数であり、mは0から3の
整数である。) (8)ゼオライト膜とゼオライトのシラノール基と反応
できる官能基を有する処理剤を水非共存下で接触させた
後に、加熱処理および/または減圧処理をすることを特
徴とするゼオライト膜の処理方法。 (9)ゼオライトのシラノール基と反応できる官能基を
分子内に1個のみ有する処理剤を用いることを特徴とす
る上記記載のゼオライト膜の処理方法。 (10)(3)〜(9)の処理方法により処理をしたゼ
オライト膜または、(1)あるいは(2)のゼオライト
膜を装着していることを特徴とする電解コンデンサー。 (11)(3)〜(9)記載の処理方法により処理をし
たゼオライト膜または、(1)あるいは(2)のゼオラ
イト膜と分離対象物質を接触させることを特徴とする物
質の分離方法。 (12)(3)〜(9)記載の処理方法により処理をし
たゼオライト膜または、(1)あるいは(2)のゼオラ
イト膜を用いる低濃度アルコール水溶液からのアルコー
ル分離方法。である。
(Where R is an alkyl group or an aryl group, and a part or all of hydrogen is substituted with fluorine, and A is an alkyl group, an aryl group, a methoxy group, an ethoxy group or chlorine. , X is an ethoxy group, a methoxy group or chlorine, M1 is titanium, silicon,
Represents any of germanium, M2 is boron or aluminum. (7) The method for treating a zeolite membrane as described above, wherein R of the treating agents (I) to (IV) has a structure represented by (V). (V) CF 3 (CF 2 ) n (CH 2 ) m − (where n is an integer from 0 to 7 and m is an integer from 0 to 3) (8) Zeolite membrane and silanol of zeolite A method for treating a zeolite membrane, comprising subjecting a treating agent having a functional group capable of reacting with a group to contact in the absence of water, followed by heat treatment and / or reduced pressure treatment. (9) The method for treating a zeolite membrane as described above, wherein a treating agent having only one functional group in a molecule capable of reacting with a silanol group of the zeolite is used. (10) An electrolytic capacitor comprising a zeolite membrane treated by the treatment method of (3) to (9) or a zeolite membrane of (1) or (2). (11) A method for separating a substance, wherein the substance to be separated is brought into contact with the zeolite membrane treated by the treatment method according to (3) to (9) or the zeolite membrane of (1) or (2). (12) A method for separating alcohol from a low-concentration aqueous alcohol solution using the zeolite membrane treated by the treatment method according to (3) to (9) or the zeolite membrane of (1) or (2). It is.

【0010】本発明者らは、ゼオライト膜の結晶間隙・
亀裂を埋めてゼオライト膜の性能を上げたり、ゼオライ
ト膜表面の疎水性を向上するためにゼオライト膜の後処
理方法を鋭意検討した結果、本発明に至った。特定の処
理剤を用い、本発明の処理法を適用した場合に、表面を
疎水化でき、且つ結晶間隙や亀裂も埋めることができ、
親水性物質の蒸気の存在下での分離や透過に有用なゼオ
ライト膜とできる。
[0010] The inventors of the present invention have found that the crystal gap of the zeolite membrane
As a result of intensive studies on a post-treatment method for the zeolite membrane in order to improve the performance of the zeolite membrane by filling the cracks and to improve the hydrophobicity of the zeolite membrane surface, the present invention has been achieved. Using a specific treatment agent, when the treatment method of the present invention is applied, the surface can be hydrophobized, and crystal gaps and cracks can be filled,
A zeolite membrane useful for separation and permeation of hydrophilic substances in the presence of vapor can be obtained.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0012】本発明は、水の接触角が70度以上、かつ
エチレングリコールの接触角が65度以上であるゼオラ
イト膜である。本発明でいうゼオライト膜とはゼオライ
トまたはゼオライト類似物を主成分とした膜のことであ
る。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、本発明においては
2から20オングストローム程度の範囲を意味する。ゼ
オライトまたはゼオライト類似物とは、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、シリカ成分を含んだゼオライ
ト、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は、ヘテロ原子の数を減ら
すことによって、ゼオライト細孔内を疎水性にできるの
で好ましい。本発明の一つの目的は、ゼオライト膜を疎
水性として、極性物質を膜でブロックしたり、極性物質
が液膜として付着することを妨げ、ガスの透過を長時間
にわたり良好にすることにある。その目的のためには、
ゼオライトとしては、Si/Al>5のハイシリカ結晶
性アルミノシリケート、Si/メタル>5のハイシリカ
結晶性メタロシリケートが好ましい。Si/Al比、S
i/メタル比は高いほど好ましく、特にシリカ成分のみ
の結晶性シリケートを使用することが好ましい。このよ
うなゼオライトは、ゼオライト細孔が疎水性であるた
め、ゼオライト細孔が親水性物質の影響を受けにくいの
で好ましい。
The present invention is a zeolite membrane having a contact angle of water of 70 degrees or more and a contact angle of ethylene glycol of 65 degrees or more. The zeolite membrane referred to in the present invention is a membrane containing zeolite or a zeolite analog as a main component. Zeolite is a crystalline inorganic oxide having a pore size of a molecular size. In the present invention, the molecular size means a range of about 2 to 20 angstroms. Zeolites or zeolite analogs are crystalline silicates, crystalline aluminosilicates, crystalline metallosilicates, crystalline aluminophosphates, crystalline microporous materials composed of crystalline metalloaluminophosphates, etc., silica. Zeolites containing components, ie, crystalline silicates, crystalline aluminosilicates, and crystalline metallosilicates are preferred because the inside of the zeolite pores can be made hydrophobic by reducing the number of heteroatoms. An object of the present invention is to make a zeolite membrane hydrophobic, to prevent a polar substance from being blocked by a membrane, or to prevent a polar substance from adhering as a liquid film, thereby improving gas permeation for a long time. For that purpose,
As the zeolite, a high silica crystalline aluminosilicate with Si / Al> 5 and a high silica crystalline metallosilicate with Si / metal> 5 are preferable. Si / Al ratio, S
The higher the i / metal ratio, the more preferable. Particularly, it is preferable to use a crystalline silicate containing only a silica component. Such a zeolite is preferable because the zeolite pores are hydrophobic and the zeolite pores are hardly affected by a hydrophilic substance.

【0013】ゼオライト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)、1996):Atlas of Zeolite St
ructure types(W. M. Meier, D. H. Olson, Ch. Baerlo
cher, Zeolites, 17(1/2), 1996)に掲載されている構
造を持つゼオライトが挙げられる。
There is no particular limitation on the type of zeolite. For example, Atlas of Zeolite Structure Types (Mayer, Olson, Baerochar, Zeolites, 17 (1/2), 1996): Atlas of Zeolite St
ructure types (WM Meier, DH Olson, Ch. Baerlo
cher, Zeolites, 17 (1/2), 1996).

【0014】また、ゼオライト膜は、ゼオライトのみの
単独膜でもよいが、支持体上に形成された膜の方が強度
が高く好ましい。支持体はその材質、形態は特に限定さ
れないが多孔質支持体を使用するのが望ましい。多孔質
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、有機ポリマーが挙げられる。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、ゼオライトまたは
ゼオライト類似物が好ましく用いられる。金属の例とし
ては、ステンレス性の多孔質支持体(燒結金属)等が挙
げられる。
The zeolite membrane may be a single zeolite membrane, but a membrane formed on a support is preferred because it has higher strength. The material and form of the support are not particularly limited, but it is preferable to use a porous support. The material of the porous support is not particularly limited, but as an example, metal,
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 alumina, zirconia, silica, mullite, titania, zeolite or a zeolite analog is preferably used. Examples of the metal include a stainless steel porous support (sintered metal).

【0015】支持体の形状も特に限定されることなく、
球状、平板状、チューブ状モノリス状、ハニカム状等通
常市販で得られる物が利用できる。
The shape of the support is not particularly limited.
A commercially available product such as a sphere, a plate, a tube-shaped monolith, and a honeycomb can be used.

【0016】本発明に用いるゼオライト膜は、従来既知
の方法により合成できる。例えば、シリカ源、アルミナ
源、アルカリ源、有機テンプレート、水の混合物に支持
体を浸しそのまま80から200℃程度に加熱すること
により合成できる(水熱合成法)。この時に種結晶とし
て予めゼオライトを支持体に塗布しておくことが好まし
い。支持体に、ゼオライト前駆体であるシリカ源、アル
ミナ源、アルカリ源、有機テンプレート、水の混合物を
塗布しておき、それを80〜200℃程度の水蒸気で処
理してゼオライトとする方法もある。この場合も、種結
晶として予めゼオライトを支持体に塗布しておくことが
好ましい(水蒸気合成法)。即ち、水熱合成法は支持体
をゼオライトの原料の中に浸して合成する方法であり、
水蒸気合成法は支持体上にゼオライトの原料を塗布し、
乾燥させた後に、水蒸気を当てながら合成する方法であ
る。水蒸気合成法は水熱合成法と比べて欠陥の少ない結
晶が得られ好ましい。
The zeolite membrane used in the present invention can be synthesized by a conventionally known method. For example, it can be synthesized by immersing the support in a mixture of a silica source, an alumina source, an alkali source, an organic template, and water and heating the mixture to about 80 to 200 ° C. (hydrothermal synthesis method). At this time, it is preferable that zeolite is applied to the support in advance as a seed crystal. There is also a method in which a mixture of a silica source, an alumina source, an alkali source, an organic template, and water, which are zeolite precursors, is applied to a support, and the mixture is treated with steam at about 80 to 200 ° C. to form a zeolite. Also in this case, it is preferable to previously apply zeolite as a seed crystal to the support (steam synthesis method). That is, the hydrothermal synthesis method is a method in which a support is immersed in a raw material of zeolite for synthesis.
In the steam synthesis method, a zeolite raw material is coated on a support,
After drying, it is a method of synthesizing while applying steam. The steam synthesis method is preferable because crystals having fewer defects can be obtained as compared with the hydrothermal synthesis method.

【0017】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
属の水酸化物等である。
As a silica source, colloidal silica, fumed silica, water glass, precipitated silica, silicon alkoxide and the like are used. The alkali source is a hydroxide of an alkali metal such as sodium hydroxide, lithium hydroxide, and potassium hydroxide.

【0018】アルカリ源としては、水酸化ナトリウム、
水酸化リチウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属や、
水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ
土類金属や、四級アンモニウムヒドロキサイド等が挙げ
られる。
As the alkali source, sodium hydroxide,
Alkali metals such as lithium hydroxide and potassium hydroxide,
Examples include alkaline earth metals such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide, and quaternary ammonium hydroxides.

【0019】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 the 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.

【0020】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、硝酸アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム、塩化アルミニウム、酢酸アンモ
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利用でき
る。
The alumina source is necessary when producing a crystalline aluminosilicate zeolite, but aluminum salts such as ammonium nitrate, ammonium sulfate, aluminum chloride and ammonium acetate, aluminum hydroxide, aluminum oxide and aluminum alkoxide can be used.

【0021】本発明のゼオライト膜は、水の接触角が7
0度以上、かつエチレングリコールの接触角が65度以
上である。ゼオライト膜表面の水、およびチレングリコ
ールの接触角は、ゼオライトの親/疎水性の影響を受
け、ゼオライトの親/疎水性は、構造中のシリカ/アル
ミナ比に起因する。シリカ/アルミナ比が20以下と低
いゼオライト膜は、その細孔構造自体が親水的な性質を
示す。一方、シリカ/アルミナ比が50以上と高いゼオ
ライト膜は、その細孔構造自体が疎水的な性質を示す。
しかし、シリカ/アルミナ比が50以上と高いゼオライ
ト膜でも、膜表面には結晶欠陥が高密度で存在し、欠陥
部分にはシラノール基が存在する。このシラノール基は
親水的な性質を示すため、高シリカ/アルミナ比のゼオ
ライト膜でも、膜表面の疎水性は低い。例えば、オール
シリカゼオライトであるシリカライト膜でも、一般に知
られる合成法で作製したものであれば、膜表面の水の接
触角は50度以下である。本発明にあるゼオライト膜
は、膜表面の撥水性を向上させることを意図して合成、
および/または処理されたものであり、水の接触角が7
0℃以上を示すものである。ここで、水の接触角とは、
ゼオライト膜と水との界面部分において、ゼオライト膜
と水面から形成される角度のうち、水の内部にある角度
のことを言う。その測定方法を以下に記す。ゼオライト
膜表面に水滴を滴下し、水滴表面の揺れが収まるのを待
つ。次に、膜の表面に対して90度横方向で、ゼオライ
ト膜が水平に見える方向から、ゼオライト膜と水滴の界
面を観察し、ゼオライト膜表面と水滴から形成される角
度を測定する。測定は、その場で分度器等で測定しても
良いし、ゼオライト膜と水滴の界面を写真に撮り、写真
上で測定しても良い。また、本発明にあるゼオライト膜
は、エチレングリコールの接触角が65℃以上を示すも
のである。このエチレングリコールの接触角の測定方法
も、上記水の接触角の測定方法と同様である。
The zeolite membrane of the present invention has a water contact angle of 7
0 degree or more, and the contact angle of ethylene glycol is 65 degrees or more. The contact angle of water and tylene glycol on the surface of the zeolite membrane is affected by the affinity / hydrophobicity of the zeolite, which is attributed to the silica / alumina ratio in the structure. A zeolite membrane having a low silica / alumina ratio of 20 or less exhibits a hydrophilic property in its pore structure itself. On the other hand, a zeolite membrane having a high silica / alumina ratio of 50 or more exhibits a hydrophobic property in its pore structure itself.
However, even in a zeolite membrane having a high silica / alumina ratio of 50 or more, crystal defects are present at a high density on the membrane surface, and silanol groups are present in the defective portions. Since the silanol group has a hydrophilic property, the hydrophobicity of the membrane surface is low even in a zeolite membrane having a high silica / alumina ratio. For example, even with a silicalite membrane that is an all-silica zeolite, if it is produced by a generally known synthesis method, the contact angle of water on the membrane surface is 50 degrees or less. The zeolite membrane in the present invention is synthesized with the intention of improving the water repellency of the membrane surface,
And / or treated, with a water contact angle of 7
It indicates 0 ° C. or higher. Here, the contact angle of water is
At the interface between the zeolite membrane and water, it refers to the angle inside the water among the angles formed from the zeolite membrane and the water surface. The measuring method is described below. Drop a water droplet on the zeolite membrane surface and wait for the water droplet surface to stop shaking. Next, the interface between the zeolite membrane and the water droplet is observed from a direction in which the zeolite membrane can be seen horizontally at 90 degrees to the surface of the membrane, and the angle formed from the zeolite membrane surface and the water droplet is measured. The measurement may be performed on the spot with a protractor or the like, or the interface between the zeolite membrane and the water droplet may be photographed and measured on the photograph. Further, the zeolite membrane according to the present invention has a contact angle of ethylene glycol of 65 ° C. or more. The method of measuring the contact angle of ethylene glycol is the same as the method of measuring the contact angle of water.

【0022】本発明はゼオライト膜表面のフッ素原子濃
度が、5×10-7mol/m2以上であることを特徴と
するゼオライト膜に関するものである。ここで言うゼオ
ライト膜表面にあるフッ素とは、ゼオライト膜表面のシ
ラノール基と直接反応した化合物中に含まれるもの、ゼ
オライト膜表面に堆積した化合物中に含まれるもの、ゼ
オライト膜の粒界、亀裂内を埋める物質中に含まれるも
の等、ゼオライト膜表面近傍に存在する全てのフッ素を
意味する。フッ素の存在状態は特に限定されないが、特
に、アルキル基やアリール基の水素の一部、または全て
をフッ素で置換した基を含む化合物は疎水性が高く、そ
のような化合物がゼオライト膜表面にある場合、ゼオラ
イト膜の撥水性が高まるため、好ましく用いられる。そ
の中でも、アルキル基やアリール基の水素の一部、また
は全てをフッ素で置換した基を含むシランカップリング
剤は、ゼオライト膜表面のシラノール基と反応でき、ゼ
オライト膜の透過量を大きく低下させることなくゼオラ
イト膜表面の撥水性を高められるため、好んで用いられ
る。また、同化合物は、ゼオライト膜表面の粒界、亀裂
部分で重合できるため、ゼオライト膜表面の撥水性を高
めるだけでなく、ゼオライト膜の緻密性向上にも寄与
し、透過選択性を向上できるため、好んで用いられる。
The present invention relates to a zeolite membrane characterized in that the surface of the zeolite membrane has a fluorine atom concentration of 5 × 10 −7 mol / m 2 or more. Fluorine on the surface of the zeolite membrane referred to here refers to those contained in the compound directly reacted with the silanol groups on the surface of the zeolite membrane, those contained in the compound deposited on the surface of the zeolite membrane, the grain boundaries of the zeolite membrane, and the cracks in the cracks. Means all fluorine present in the vicinity of the zeolite membrane surface, such as those contained in the material that fills in. The state of the presence of fluorine is not particularly limited, but in particular, a compound containing a group in which a part or all of hydrogen of an alkyl group or an aryl group is substituted with fluorine has high hydrophobicity, and such a compound is present on the surface of the zeolite membrane. In this case, the zeolite membrane is preferably used because the water repellency of the zeolite membrane increases. Among them, a silane coupling agent containing a group in which part or all of hydrogen of an alkyl group or an aryl group has been substituted with fluorine can react with a silanol group on the surface of the zeolite membrane, and significantly reduce the permeation amount of the zeolite membrane. It is preferably used because the water repellency of the zeolite membrane surface can be enhanced. In addition, since the same compound can be polymerized at the grain boundaries and cracks on the surface of the zeolite membrane, it not only increases the water repellency of the zeolite membrane surface, but also contributes to the improvement in the denseness of the zeolite membrane, thereby improving the permeation selectivity. , Used favorably.

【0023】ゼオライト膜表面のフッ素原子濃度の測定
方法は、一般に知られるいかなる元素分析の手法も用い
ることができる。例えば、電子分光法の一種であるES
CA(electron spectroscopy
for chemicalanalysis)法によ
り、試料表面から深さ5〜10nmまでの原子比を求め
ることができる。この領域内での全ケイ素原子量とフッ
素原子量の比や、カップリング剤中心原子量とゼオライ
トに起因するケイ素原子量の比が求められ、これらの値
をもとに、単位面積あたりのフッ素原子濃度を算出でき
る。また、その他の方法としては、ゼオライト膜表層付
近を剥ぎ取り、粉末状サンプルとして得た後、通常の元
素分析の手法でフッ素量を算出し、剥ぎ取ったゼオライ
ト面積から単位面積あたりのフッ素濃度を算出する方法
もあげられる。フッ素濃度は、低すぎると撥水効果が得
られないので、5×10-7mol/m2以上であること
が好ましい。また、多すぎると、ゼオライト膜表面にフ
ッ素原子を含む重合物ができている可能性があり、5×
10-2mol/m2以下であることが好ましい。
As a method for measuring the concentration of fluorine atoms on the surface of the zeolite membrane, any generally known elemental analysis method can be used. For example, ES which is a kind of electron spectroscopy
CA (electron spectroscopy)
The atomic ratio from the surface of the sample to a depth of 5 to 10 nm can be obtained by a for chemical analysis method. The ratio between the total silicon atomic weight and the fluorine atomic weight in this region and the ratio between the coupling agent central atomic weight and the silicon atomic weight caused by the zeolite are determined, and the fluorine atom concentration per unit area is calculated based on these values. it can. Further, as another method, after peeling off the surface layer of the zeolite membrane and obtaining a powdery sample, the amount of fluorine is calculated by a normal elemental analysis method, and the fluorine concentration per unit area is calculated from the peeled zeolite area. There is also a calculation method. If the fluorine concentration is too low, a water-repellent effect cannot be obtained, so that it is preferably 5 × 10 −7 mol / m 2 or more. If the amount is too large, a polymer containing fluorine atoms may be formed on the surface of the zeolite membrane, and 5 ×
It is preferably at most 10 -2 mol / m 2 .

【0024】さらに、本発明は、ゼオライト膜を、OH
基と反応する活性基を有し、且つ焼成後無機酸化物とな
る処理剤、並びに水および/または水蒸気と接触させる
ことを特徴とするゼオライト膜の処理方法を提供する。
Further, the present invention relates to a method for forming a zeolite membrane with OH
A treatment agent having an active group that reacts with a group and becoming an inorganic oxide after firing, and a method for treating a zeolite membrane, which is brought into contact with water and / or steam.

【0025】本発明におけるゼオライト膜処理方法の特
徴はゼオライト膜とOH基と反応する活性基を有し、且
つ焼成後無機酸化物となるような処理剤並びに水および
/または水蒸気と接触させることにある。接触させる水
の形態は、固体、液体、気体のどの状態でもよく、好ま
しくは液体または気体である。接触させる温度は何℃で
もかまわないが好ましくは0℃以上、さらに、取扱上容
易であることから好ましくは0℃以上200℃以下であ
る。水及び/または水蒸気は、金属化合物と接触させる
前又は後に導入するのが好ましい。特に好ましくは、O
H基と反応する活性基を有し、且つ焼成後無機酸化物と
なるような処理剤とゼオライト膜を接触させた後に、水
及び/又は水蒸気と接触させる。それは、OH基と反応
する活性基を有し、且つ焼成後無機酸化物となるような
処理剤と水及び/または水蒸気を同時に接触させるとゼ
オライト膜表面と処理剤の反応より、水と処理剤の反応
が優先的に起こり、ゼオライト膜表面に透過性の悪い無
機水酸化物粒子層ができてしまうからである。処理剤と
ゼオライト膜を接触させた後に、水及び/又は水蒸気と
接触させた場合は、処理剤がゼオライト膜表面のOH基
と反応した後に導入された水により各処理剤で未反応の
活性基同士のネットワーク化が進むため、ゼオライト膜
自体の透過性能を著しく阻害することなく処理できるの
で好ましい。
The feature of the method for treating a zeolite membrane in the present invention is that the zeolite membrane has an active group which reacts with an OH group and is brought into contact with water and / or water vapor with a treating agent which becomes an inorganic oxide after firing. is there. The form of the water to be brought into contact may be any state of solid, liquid and gas, and is preferably liquid or gas. The contact temperature may be any temperature, but is preferably 0 ° C. or higher, and more preferably 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower for ease of handling. Water and / or water vapor are preferably introduced before or after contact with the metal compound. Particularly preferably, O
After the zeolite membrane is brought into contact with a treating agent having an active group that reacts with the H group and becoming an inorganic oxide after firing, it is brought into contact with water and / or steam. When water and / or water vapor are simultaneously brought into contact with a treating agent having an active group that reacts with an OH group and becoming an inorganic oxide after firing, the reaction between the surface of the zeolite membrane and the treating agent results in water and treating agent. Is preferentially caused to form an inorganic hydroxide particle layer having poor permeability on the surface of the zeolite membrane. When the treatment agent is brought into contact with water and / or steam after contacting the zeolite membrane with the treatment agent, the water introduced after the treatment agent has reacted with the OH group on the surface of the zeolite membrane causes unreacted active groups in each treatment agent. The networking of the zeolite membranes is preferable because the network can be processed without significantly impairing the permeation performance of the zeolite membrane itself.

【0026】処理剤とゼオライト膜の接触のさせ方は、
特に限定されない。液状で接触させても、蒸気と接触さ
せても構わない。液状の場合は、処理剤だけでも、処理
剤を溶媒に溶かしたものでも良い。
The method of contacting the treating agent with the zeolite membrane is as follows.
There is no particular limitation. It may be brought into contact with a liquid or with a vapor. In the case of a liquid, the treatment agent alone or a solution in which the treatment agent is dissolved in a solvent may be used.

【0027】本発明のゼオライト膜の処理方法は、ゼオ
ライト膜の一方の面と処理剤とを接触させ、ゼオライト
膜のもう一方の面の圧力を処理剤と接触している面より
低くする方法が好ましく採用される。この方法は特に限
定されず、例えばゼオライト膜の一方の面に処理剤を接
触させ処理剤側の圧力を高くする方法、ゼオライト膜の
一方の面に処理剤の蒸気を接触させキャリアーガスによ
り処理剤側の圧力を高くする方法、ゼオライト膜の一方
の面に処理剤を接触させゼオライト膜のもう一方の面を
真空に引く方法、ゼオライト膜の一方の面を処理剤の蒸
気に接触させゼオライト膜のもう一方の面を真空に引く
ことにより、処理剤とふれている面と反対側の圧力を下
げる方法がある。前述のキャリアーガスは処理剤と反応
しないガスから選ばれ、好ましくは、ゼオライト細孔よ
り小さな分子径を持つものである。
The method for treating a zeolite membrane according to the present invention is a method in which one surface of a zeolite membrane is brought into contact with a treating agent, and the pressure on the other surface of the zeolite membrane is made lower than the surface in contact with the treating agent. It is preferably adopted. This method is not particularly limited, for example, a method in which the treatment agent is brought into contact with one surface of the zeolite membrane to increase the pressure on the treatment agent side, or the treatment agent vapor is brought into contact with one surface of the zeolite membrane, and the treatment agent is brought into contact with the carrier gas. The method of increasing the pressure on the side, the method of bringing the treatment agent into contact with one surface of the zeolite membrane, and drawing the other surface of the zeolite film into a vacuum, the method of bringing one surface of the zeolite membrane into contact with the vapor of the treatment agent, There is a method of reducing the pressure on the side opposite to the surface that is in contact with the processing agent by drawing the other surface to a vacuum. The aforementioned carrier gas is selected from gases that do not react with the treating agent, and preferably has a molecular diameter smaller than the zeolite pores.

【0028】処理剤と接触している面と一方の面との圧
力差は生じていれば特に限定されないが好ましくは50kP
a以上さらに好ましくは100kPa以上の圧力差を付ける。
処理剤と接触させる際の温度は処理剤が分解しない範囲
で何℃でもかまわないが、好ましくは20℃以上150
℃以下である。
The pressure difference between the surface in contact with the treatment agent and one surface is not particularly limited as long as it is generated, but is preferably 50 kP.
A pressure difference of at least a and more preferably at least 100 kPa is applied.
The temperature at which the treating agent is brought into contact with the treating agent may be any temperature as long as the treating agent is not decomposed.
It is below ° C.

【0029】本発明の処理剤は、OH基と反応する活性
基を有し、且つ焼成後無機酸化物となるような処理剤で
あれば特に限定されない。処理剤の状態は、常温で液体
のものが取り扱い上好ましい。接触の時の状態は、好ま
しくは液体または気体である。蒸気圧の高いものは蒸気
として、蒸気圧の低いものは液体として接触させるのが
処理しやすく好ましい。固体のものは溶媒に溶かして、
液体として接触させるのが好ましい。液体のものでも溶
媒に溶かして接触させても良い。テトラアルコキシシラ
ン、テトラアルコキシチタン、ハロゲン化金属、金属硝
酸塩などが本発明の処理剤として挙げられる。具体的に
は、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テ
トラプロポキシシラン、テトラプロポキシチタン、四塩
化珪素、硝酸バリウム等が挙げられる。
The treating agent of the present invention is not particularly limited as long as it has an active group which reacts with an OH group and becomes an inorganic oxide after firing. The state of the treatment agent is preferably liquid at room temperature for handling. The state at the time of contact is preferably a liquid or a gas. It is preferable that the substance having a high vapor pressure is brought into contact with the liquid as a vapor, and the substance having a low vapor pressure is brought into contact with a liquid. Dissolve the solid thing in the solvent,
Preferably, it is brought into contact as a liquid. A liquid material may be brought into contact with a solvent dissolved in a solvent. Tetraalkoxysilanes, tetraalkoxytitaniums, metal halides, metal nitrates and the like are examples of the treating agent of the present invention. Specific examples include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrapropoxytitanium, silicon tetrachloride, barium nitrate, and the like.

【0030】ここで処理剤は、(I)または(II)で
表されるものを使用するのが好ましい。
Here, it is preferable to use the treatment agent represented by (I) or (II).

【0031】(I) Rx−M1−X4-x (II) Ry−M2−X3-y Rはアルキル基またはアリール基であり、好ましくはア
ルキル基である。アルキル基は炭素と水素を含む化合物
なら特に限定されないが、好ましくは炭素と水素以外に
フッ素を含むものである。その理由はフッ素を含むこと
により膜の疎水性を向上するためである。アルキル基の
炭素数は特に限定されないが好ましくは1以上20以下
さらに好ましくは4以上20以下である。炭素数が多い
ものほど疎水性が大きくなり好ましい。M1は、チタ
ン、ケイ素、ゲルマニウムのいずれかを表し、M2は、
ホウ素またはアルミニウムである。
(I) Rx- M1-X4- x (II) Ry- M2-X3 -y R is an alkyl group or an aryl group, preferably an alkyl group. The alkyl group is not particularly limited as long as it is a compound containing carbon and hydrogen, but preferably contains fluorine in addition to carbon and hydrogen. The reason is to improve the hydrophobicity of the film by containing fluorine. The number of carbon atoms of the alkyl group is not particularly limited, but is preferably 1 or more and 20 or less, more preferably 4 or more and 20 or less. As the number of carbon atoms increases, the hydrophobicity increases, which is preferable. M1 represents any of titanium, silicon and germanium, and M2 represents
Boron or aluminum.

【0032】Xは活性基なら限定されないが好ましくは
アミノ基、アルコキシ基、水酸基、プロトンまたはハロ
ゲン、好ましくはアルコキシ基、水産基またはハロゲン
である。アルコキシは、取り扱いやすく最も好ましい。
アルコキシは特に限定されないが好ましくは炭素数が4
以下の物、好ましくはいエトキシまたはメトキシであ
る。その理由はアルコキシの炭素数が少ないものはゼオ
ライト膜上のOH基との反応活性が高く反応し易いため
である。
X is not limited as long as it is an active group, but is preferably an amino group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a proton or a halogen, preferably an alkoxy group, a marine group or a halogen. Alkoxy is most preferred because it is easy to handle.
The alkoxy is not particularly limited, but preferably has 4 carbon atoms.
The following are preferably ethoxy or methoxy. The reason for this is that the alkoxy having a small number of carbon atoms has a high reaction activity with the OH group on the zeolite membrane and is liable to react.

【0033】xは0、1、2、または3好ましくは1ま
たは2であり最も好ましくは1である。yは0、1また
は2で、好ましくは1または2さらに好ましくは1であ
る。その理由は、疎水性基を有するだけでなく、2また
は3の活性基を有し、ネットワーク化が可能で、亀裂や
結晶粒界を埋めやすい。
X is 0, 1, 2, or 3, preferably 1 or 2, and most preferably 1. y is 0, 1 or 2, preferably 1 or 2, and more preferably 1. The reason is that it has not only a hydrophobic group but also two or three active groups, it can be networked, and it is easy to fill cracks and grain boundaries.

【0034】処理剤は例えば、シラン、アルキルシラ
ン、アリールシラン、アルコキシシラン、ビニルシラ
ン、アミノシラン等のシラン類、アルキルアルミニウ
ム、アリールアルミニウム、アルコキシアルミニウム等
のアルミニウム化合物、アルキルゲルマン、アリールゲ
ルマン、アルコキシゲルマン、アミノゲルマニウム等の
ゲルマニウム化合物、アルキルチタン、アリールチタ
ン、アルコキシチタン、ビニルチタン、アミノチタン等
のチタン化合物、ホウ素アルコキサイド、アルキルホウ
素、アリールホウ素、アミノホウ素等のホウ素化合物な
どである。
Examples of the treating agent include silanes such as silane, alkylsilane, arylsilane, alkoxysilane, vinylsilane and aminosilane, aluminum compounds such as alkylaluminum, arylaluminum and alkoxyaluminum, alkylgermane, arylgermane, alkoxygermane, amino Examples include germanium compounds such as germanium, titanium compounds such as alkyl titanium, aryl titanium, alkoxy titanium, vinyl titanium, and amino titanium; and boron compounds such as boron alkoxide, alkyl boron, aryl boron, and amino boron.

【0035】さらに、処理剤が(III)または(I
V)で表されることが好ましい。
Further, when the treating agent is (III) or (I)
V) is preferred.

【0036】[0036]

【化3】 Embedded image

【0037】ここで、Rはアルキル基またはアリール基
であって、水素の一部または全てをフッ素で置換したも
のでありる。アルキル基の炭素数は特に限定されないが
好ましくは1以上20以下さらに好ましくは3以上10
以下である。炭素数が多いものほど疎水性が大きく、撥
水性向上に効果が大きいと考えられるが、嵩高いために
膜を透過する物質の膜表面付近での拡散を阻害し、透過
速度を低下することも考えられる。そのため、撥水性が
重要となる用途では炭素数の大きいものが、透過速度が
重要となる用途では炭素数の小さいものが好んで用いら
れる。
Here, R is an alkyl group or an aryl group in which part or all of hydrogen has been substituted with fluorine. The carbon number of the alkyl group is not particularly limited, but is preferably 1 or more and 20 or less, more preferably 3 or more and 10 or less.
It is as follows. It is thought that the higher the carbon number, the greater the hydrophobicity and the greater the effect of improving the water repellency.However, the bulky material impedes diffusion of a substance that permeates the membrane near the surface of the membrane, and may reduce the permeation rate. Conceivable. Therefore, those having a large number of carbon atoms are preferably used in applications where water repellency is important, while those having a small number of carbon atoms are preferably used in applications where transmission speed is important.

【0038】Aはアルキル基、アリール基、メトキシ
基、エトキシ基または塩素であり、好ましくはアルキル
基、特に好ましくはメチル基、エチル基である。本発明
において、処理剤(III)または(IV)のX部分が
ゼオライト膜表面と反応し、R部分が膜表面の撥水性を
高める機能を有する。A部分がメトキシ基、エトキシ基
または塩素である場合、ゼオライト膜表面に結合したカ
ップリング剤同士が重合し、強固な被膜層を形成する一
方、透過物質の阻害効果も大きい。A部分がアルキル
基、アリール基である場合、その炭素数が大きいと嵩高
くなり、ゼオライト膜表面での透過物質の拡散が阻害さ
れる。以上の理由から、A部分には反応活性が低く、炭
素数の小さいメチル基、エチル基が好んで用いられる。
A is an alkyl group, an aryl group, a methoxy group, an ethoxy group or chlorine, preferably an alkyl group, particularly preferably a methyl group or an ethyl group. In the present invention, the X part of the treating agent (III) or (IV) reacts with the surface of the zeolite membrane, and the R part has a function of increasing the water repellency of the membrane surface. When the portion A is a methoxy group, an ethoxy group or chlorine, the coupling agents bonded to the surface of the zeolite membrane polymerize to form a strong coating layer, and the effect of inhibiting the permeating substance is large. When the A portion is an alkyl group or an aryl group, if the carbon number is large, the bulk becomes bulky and the diffusion of the permeated substance on the zeolite membrane surface is inhibited. For the above reasons, a methyl group or an ethyl group having a low reaction activity and a small number of carbon atoms are preferably used for the portion A.

【0039】Xはエトキシ基、メトキシ基または塩素で
ある。M1は、チタン、ケイ素、ゲルマニウムのいずれ
かを表し、M2は、ホウ素またはアルミニウムのいずれ
かを表す。
X is an ethoxy group, a methoxy group or chlorine. M1 represents any of titanium, silicon, and germanium, and M2 represents either boron or aluminum.

【0040】さらに、処理剤(I)から(IV)のRが
(V)で表される構造を有するものが好ましい。 (V) CF3(CF2n(CH2m− ここで、nは0から7の整数であり、mは0から3の整
数である。全炭素数は1から11のいずれかであり、炭
素数が多いものほど疎水性が大きく、撥水性向上に効果
が大きいと考えられるが、嵩高いために膜を透過する物
質の膜表面付近での拡散を阻害し、透過速度を低下する
ことも考えられる。そのため、撥水性が重要となる用途
では炭素数の大きいものが、透過速度が重要となる用途
では炭素数の小さいものが好んで用いられる。炭素数の
大きいカップリング剤として、n=7、m=2である、
(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2,テトラヒドロ
デシル)ジメチルクロロシランや、(ヘプタデカフルオ
ロ−1,1,2,2,テトラヒドロデシル)メチルジク
ロロシランや、(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,
2,テトラヒドロデシル)トリクロロシランがあげられ
る。また、n=5、m=2である、(トリデカフルオロ
−1,1,2,2,テトラヒドロオクチル)ジメチルク
ロロシランや、(トリデカフルオロ−1,1,2,2,
テトラヒドロオクチル)メチルジクロロシランや、(ト
リデカフルオロ−1,1,2,2,テトラヒドロオクチ
ル)トリクロロシランがあげられる。炭素数の小さいカ
ップリング剤として、n=3、m=2である、(3,
3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシ
ル)ジメチルクロロシランや、(3,3,4,4,5,
5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル)メチルジクロ
ロシランや、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノ
ナフルオロヘキシル)トリクロロシランなどがあげられ
る。また、n=1、m=2である、(3,3,3−トリ
フルオロプロピル)ジメチルクロロシランや、(3,
3,3−トリフルオロプロピル)メチルジクロロシラン
や、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリクロロ
シランがあげられる。
Further, the treating agents (I) to (IV) preferably have a structure in which R is represented by (V). (V) CF 3 (CF 2 ) n (CH 2 ) m − where n is an integer of 0 to 7, and m is an integer of 0 to 3. The total carbon number is any one of 1 to 11, and it is considered that the larger the carbon number, the greater the hydrophobicity and the greater the effect of improving the water repellency. It is also conceivable that they inhibit the diffusion of water and reduce the permeation rate. Therefore, those having a large number of carbon atoms are preferably used in applications where water repellency is important, while those having a small number of carbon atoms are preferably used in applications where transmission speed is important. As a coupling agent having a large number of carbon atoms, n = 7 and m = 2.
(Heptadecafluoro-1,1,2,2, tetrahydrodecyl) dimethylchlorosilane, (heptadecafluoro-1,1,2,2, tetrahydrodecyl) methyldichlorosilane, (heptadecafluoro-1,1,1,2) 2,
2, tetrahydrodecyl) trichlorosilane. Further, (tridecafluoro-1,1,2,2, tetrahydrooctyl) dimethylchlorosilane or (tridecafluoro-1,1,2,2,2) in which n = 5 and m = 2.
Examples thereof include (tetrahydrooctyl) methyldichlorosilane and (tridecafluoro-1,1,2,2, tetrahydrooctyl) trichlorosilane. As a coupling agent having a small number of carbon atoms, n = 3 and m = 2, (3,
3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexyl) dimethylchlorosilane and (3,3,4,4,5
5,6,6,6-nonafluorohexyl) methyldichlorosilane and 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexyl) trichlorosilane. Further, (3,3,3-trifluoropropyl) dimethylchlorosilane wherein n = 1 and m = 2,
Examples thereof include (3,3-trifluoropropyl) methyldichlorosilane and (3,3,3-trifluoropropyl) trichlorosilane.

【0041】さらに本発明は、ゼオライト膜とゼオライ
トのシラノール基と反応できる官能基を有する処理剤を
水非共存下で接触させた後に、加熱処理および/または
減圧処理をすることを特徴とするゼオライト膜の処理方
に関する。ゼオライト膜と該カップリング剤を水非共存
下で接触させた場合、ゼオライト膜表面のシラノール基
とカップリング剤が反応する一方、カップリング剤の官
能基に縮合反応を起こす官能基が無く、カップリング剤
同士の重合反応は起こらない。そのため、ゼオライト膜
と該カップリング剤を水非共存下で接触させた後に、加
熱処理および/または減圧処理をすることで、ゼオライ
ト膜のシラノール基と反応しなかったカップリング剤を
除去することができる。本処理において、ゼオライト膜
表面のシラノール基と反応したカップリング剤以外に、
ゼオライト膜表面に重合物が堆積しないため、ゼオライ
ト膜の透過率を大きく低下することなく、ゼオライト膜
表面の物性を変化させることができる。本処理に用いる
カップリング剤としては、シラノール基と反応できる部
位を分子内に1つのみ持つものが好んで用いられる。例
えば、モノクロロシラン、モノアルコキシシラン、モノ
ヒドロキシシラン等があげられる。
Further, the present invention is characterized in that the zeolite is characterized by contacting a zeolite membrane with a treating agent having a functional group capable of reacting with a silanol group of the zeolite in the absence of water, followed by a heat treatment and / or a reduced pressure treatment. It relates to the treatment of the membrane. When the zeolite membrane is brought into contact with the coupling agent in the absence of water, the silanol group on the zeolite membrane surface reacts with the coupling agent, but the coupling agent has no functional group that causes a condensation reaction. No polymerization reaction occurs between the ring agents. Therefore, after the zeolite membrane and the coupling agent are brought into contact with each other in the absence of water, heat treatment and / or reduced pressure treatment is performed to remove the coupling agent that has not reacted with the silanol groups of the zeolite membrane. it can. In this treatment, in addition to the coupling agent that has reacted with the silanol group on the zeolite membrane surface,
Since no polymer is deposited on the surface of the zeolite membrane, the physical properties of the surface of the zeolite membrane can be changed without greatly reducing the transmittance of the zeolite membrane. As the coupling agent used in this treatment, those having only one site in the molecule that can react with a silanol group are preferably used. For example, monochlorosilane, monoalkoxysilane, monohydroxysilane and the like can be mentioned.

【0042】このような処理方法を施したゼオライト膜
は、一般に水の接触角が70度以上、かつエチレングリ
コールの接触角が65度以上となり、表面が疎水性であ
り、脱気膜や分離膜として非常に有用である。脱気膜と
は、容器中で内容物が分解し発生したガスを抜いたり、
液中にとけ込んだ気体成分を抜いたりする膜である。ゼ
オライトは疎水性ゼオライトと親水性ゼオライトが存在
するが疎水性ゼオライトの方がこの用途には好ましい。
結晶性アルミノシリケート系ゼオライトの場合、シリカ
/アルミナモル比が高い程、疎水性細孔を有し好まし
い。特に親水性蒸気や、親水性液体の存在下での脱気に
本発明ゼオライトは適している。疎水性ゼオライトの代
表例は、シリカ成分だけでできたシリカライトである。
脱気膜としての使用例としては、水中の溶存酸素の脱気
や、アルミ電解コンデンサーの水素透過膜である。アル
ミ電解コンデンサーは、使用中に水素が発生するが、水
素が蓄積すると内圧上昇によりやがて爆発に至る。本発
明ゼオライト膜が電解液成分の透過を抑え水素のみを透
過する脱気膜となりうることを見いだし、本発明ゼオラ
イト膜を装着していることを特徴とする電解コンデンサ
ーの発明に至った。
The zeolite membrane subjected to such a treatment method generally has a contact angle of water of 70 ° or more, a contact angle of ethylene glycol of 65 ° or more, has a hydrophobic surface, and has a degassing membrane or a separation membrane. Very useful as. The degassing membrane is used to remove the gas generated by the decomposition of the contents in the container,
It is a film that removes gas components that have melted into the liquid. Zeolites include hydrophobic zeolites and hydrophilic zeolites, but hydrophobic zeolites are preferred for this application.
In the case of a crystalline aluminosilicate zeolite, the higher the silica / alumina molar ratio, the more preferable it is because it has hydrophobic pores. In particular, the zeolite of the present invention is suitable for degassing in the presence of a hydrophilic vapor or a hydrophilic liquid. A typical example of a hydrophobic zeolite is silicalite made of only a silica component.
Examples of use as a degassing membrane include degassing of dissolved oxygen in water and a hydrogen permeable membrane of an aluminum electrolytic capacitor. Aluminum electrolytic capacitors generate hydrogen during use, but when hydrogen accumulates, the internal pressure rises and eventually causes an explosion. The inventors have found that the zeolite membrane of the present invention can be a degassed membrane that suppresses the permeation of electrolyte components and allows only hydrogen to permeate, and has led to the invention of an electrolytic capacitor characterized by mounting the zeolite membrane of the present invention.

【0043】本発明ゼオライト膜を装着していることを
特徴とする電解コンデンサーは、水の接触角が70度以
上、かつエチレングリコールの接触角が65度以上であ
るゼオライト膜を有している電解コンデンサーである
が、ゼオライト膜は電解コンデンサーのケース又は封口
栓へ装着して用いるのが好ましく、特に好ましくは封口
栓に装着する。装着の方法としては、密閉性のエポキシ
系接着剤で接着する方法、Oリングやバネを使用して装
着する方法が挙げられるが、これに限定される物ではな
い。
An electrolytic capacitor equipped with a zeolite membrane according to the present invention is an electrolytic capacitor having a zeolite membrane having a contact angle of water of 70 ° or more and a contact angle of ethylene glycol of 65 ° or more. Although it is a capacitor, the zeolite membrane is preferably used by being attached to a case or a sealing plug of an electrolytic capacitor, and particularly preferably is attached to a sealing plug. Examples of the mounting method include a method of bonding with a hermetic epoxy adhesive and a method of mounting using an O-ring or a spring, but are not limited thereto.

【0044】次に本発明の電解コンデンサを図面に示
す。
Next, the electrolytic capacitor of the present invention is shown in the drawings.

【0045】以下図1、図2で実施できる一例を示す。
図1は、一般的電解コンデンサの断面である。陽極箔と
陰極箔間にクラフト紙を介在させて巻回したコンデンサ
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及び陰極端子4を突出させてアルミニウム製容器5
に収納したものである。図2に、封口栓1を上から見た
様子を示したが、本発明透過膜は例えば、図2の6の位
置に接着剤やOリングを利用して据え付ける。本発明ゼ
オライト膜は、水素を透過するが、水やエチレングリコ
ールは透過しにくいので、水蒸気や電解液の主成分であ
る水やエチレングリコールは透過しにくく電解液の組成
を変えずに、また電気分解により生ずる水素を外部に逃
すことができ、破裂がさけられ、かつ性能を長期間安定
できる。本発明に使用されるゼオライト膜の形態は、平
板状のものが好ましく用いられる。形は、特に制限な
く、大きさは封口栓の大きさより小さければよいが好ま
しくは、封口栓の半径より、小さいことが好ましい。厚
さは特に制限なく、セッティングの時に壊れない程度の
機械的強度が保てれば良い。
An example which can be implemented in FIGS. 1 and 2 is shown below.
FIG. 1 is a cross section of a general electrolytic capacitor. An electrolytic solution is impregnated in a capacitor element 2 wound with kraft paper interposed between an anode foil and a cathode foil, and an anode terminal 3 and a cathode terminal 4 are protruded from a through hole of a sealing plug 1 to make an aluminum container 5.
It is stored in. FIG. 2 shows the sealing plug 1 as viewed from above. The permeable membrane of the present invention is installed, for example, at position 6 in FIG. 2 using an adhesive or an O-ring. The zeolite membrane of the present invention is permeable to hydrogen but not water or ethylene glycol, so that water or ethylene glycol, which is a main component of water vapor or an electrolytic solution, is not easily transmitted, and the composition of the electrolytic solution is not changed. Hydrogen generated by decomposition can escape to the outside, bursting can be avoided, and performance can be stabilized for a long time. As the form of the zeolite membrane used in the present invention, a plate-like one is preferably used. The shape is not particularly limited, and the size may be smaller than the size of the sealing plug, and is preferably smaller than the radius of the sealing plug. The thickness is not particularly limited, as long as it can maintain a mechanical strength that does not break at the time of setting.

【0046】本発明の電解コンデンサは、上記水素透過
ゼオライト膜を除いて従来公知の電解コンデンサと同様
に構成されている。
The electrolytic capacitor of the present invention has the same configuration as a conventionally known electrolytic capacitor except for the hydrogen-permeable zeolite membrane.

【0047】上述のように構成された本発明の電解コン
デンサにおいては、使用中に容器5内に発生した水素ガ
スはゼオライト膜1を透過して電解コンデンサ外に排出
され、そのため、水素ガスが容器内部に溜まって破損、
破壊することがなく、また、電解液は液あるいは蒸気と
して揮散するのを防止できるため、長寿命のコンデンサ
を得ることができる。
In the electrolytic capacitor of the present invention configured as described above, the hydrogen gas generated in the container 5 during use passes through the zeolite membrane 1 and is discharged to the outside of the electrolytic capacitor. Accumulated inside and damaged,
Since the electrolyte is not broken and the electrolyte can be prevented from evaporating as a liquid or vapor, a long-life capacitor can be obtained.

【0048】次に、本発明でゼオライト膜を利用する分
離方法について説明する。膜を利用して分離するとは、
2成分以上の成分を含む気体又は液体混合物の組成比を
膜の透過前後で変えることである。本発明ゼオライト膜
も透過前後で組成比を変えることができるので、これを
用いて物質を分離することができる。
Next, a separation method using a zeolite membrane in the present invention will be described. Separation using a membrane means
To change the composition ratio of a gas or liquid mixture containing two or more components before and after permeation through a membrane. Since the composition ratio of the zeolite membrane of the present invention can also be changed before and after permeation, it can be used to separate substances.

【0049】本発明のゼオライト膜を分離膜として用い
る分離方法の発明について説明する。分離のためには、
ゼオライト膜を物質が透過する必要がある。透過の駆動
力は、一般的には圧力差、濃度差である。分離の方法
は、公知のいかなる方法も利用できるが、液体の場合
は、パーベーパレーション法、逆浸透法等の方法が採用
できる。気体の場合は、ガス供給側とガス透過側の圧力
差を付けることによって分離することができる。また、
液体成分の場合も気体成分の場合も膜の透過側にスウィ
ープガスを流して濃度勾配を利用して分離する方法もあ
る。通常、分離する場合、表面積を大きくするためにモ
ジュール化する。モジュール化は、通常セラミックス膜
に用いられているような公知のモジュール化の方法が適
用できる。
The invention of a separation method using the zeolite membrane of the present invention as a separation membrane will be described. For separation,
It is necessary that the substance permeate through the zeolite membrane. The transmission driving force is generally a pressure difference and a density difference. Any known method can be used for the separation, but in the case of a liquid, a method such as a pervaporation method or a reverse osmosis method can be adopted. In the case of gas, it can be separated by providing a pressure difference between the gas supply side and the gas permeation side. Also,
For both liquid and gaseous components, there is a method in which a sweep gas is caused to flow on the permeation side of the membrane and separation is performed using a concentration gradient. Usually, in the case of separation, modularization is performed to increase the surface area. For the modularization, a well-known modularization method usually used for a ceramic film can be applied.

【0050】本発明のゼオライト膜を用いた低濃度アル
コール水溶液からのアルコール分離方法について説明す
る。ここで言う低濃度アルコール水溶液とは、アルコー
ル濃度が20%未満の水溶液を言う。例えば、バイオマ
スを発酵菌で発酵させアルコールを得る場合、発酵工程
のアルコール濃度が高すぎると発酵菌が死滅するため、
発酵工程では20%未満のアルコール水溶液として得ら
れる。ここに本発明にある表面撥水性の高いゼオライト
膜を適用すれば、透過前後でアルコール濃度を高めるこ
とができる。
A method for separating alcohol from a low-concentration aqueous alcohol solution using the zeolite membrane of the present invention will be described. The low-concentration alcohol aqueous solution here refers to an aqueous solution having an alcohol concentration of less than 20%. For example, when fermenting biomass with fermentation bacteria to obtain alcohol, if the alcohol concentration in the fermentation step is too high, the fermentation bacteria will die,
In the fermentation process, it is obtained as an aqueous alcohol solution of less than 20%. If the zeolite membrane having a high surface water repellency according to the present invention is applied here, the alcohol concentration can be increased before and after permeation.

【0051】[0051]

【実施例】参考例1(ゼオライト膜の合成) 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20〜25
%水溶液)に0.28gのNaOH(片山試薬一級)を添加
して撹拌した。それに5gのヒュームドシリカ(Aldrich)
を添加して80℃に加熱し透明な水溶液を得た。これを
テフロン(登録商標)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(80nm)が得られた。これを水で希釈して1%のコ
ロイドにした。
EXAMPLES Reference Example 1 (Synthesis of zeolite membrane) 20 g of a 20-25% aqueous solution of tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) (Tokyo Kasei 20-25
% Aqueous solution) and 0.28 g of NaOH (Katayama reagent first grade) was added and stirred. And 5g of fumed silica (Aldrich)
And heated to 80 ° C. to obtain a transparent aqueous solution. Put this in the Teflon (registered trademark) line autoclave,
After heating at 125 ° C. for 8 hours, fine particles of silicalite (80 nm) were obtained. This was diluted with water to a 1% colloid.

【0052】このシリカライトコロイド0.1gを直径10m
m、厚み3mmの円柱形のαアルミナ多孔質支持体(日本碍
子製:片面のみアルミナ微粒子を厚さ約50μm分コー
ティングしたもの、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、乾燥して550℃で1時間焼成し
た。
0.1 g of this silicalite colloid is 10 m in diameter.
m, 3 mm thick cylindrical α-alumina porous support (Nippon Insulator: coated on one side with alumina fine particles for a thickness of about 50 μm, average pore diameter is 0.1 μm) on a surface treated with alumina fine particles After coating by dripping as uniformly as possible, it was dried and baked at 550 ° C. for 1 hour.

【0053】この支持体のシリカライト微粒子がコーテ
ィングされた面を、LUDOX HS40と21.9% TPAOH水溶液
1:1の混合ゾルに2分間浸した。室温で1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120℃で24時間加熱した。次いで、該膜状
試料を550℃で2時間焼成した。なお、昇温時の昇温
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。
The surface of the support coated with the silicalite fine particles was immersed in a mixed sol of LUDOX HS40 and a 21.9% TPAOH aqueous solution 1: 1 for 2 minutes. After drying at room temperature for 1 hour, 0.5 g of water was put into a 50 ml autoclave and heated at 120 ° C. for 24 hours under steam pressure. Next, the film sample was fired at 550 ° C. for 2 hours. The temperature was raised at a rate of 0.6 ° C./min and the rate of temperature drop was set at 1.2 ° C./min. X-ray diffraction and an electron microscope confirmed that a silicalite thin film was formed on the support.

【0054】得られたシリカライト膜を図3の透過セル
に組み込み、水素ボンベから水素を供給し、ボンベ圧を
0.2MPaとし、水素透過率を測定した。その結果を表1に
示した。
The obtained silicalite membrane was incorporated into the permeation cell shown in FIG. 3, hydrogen was supplied from a hydrogen cylinder, and the cylinder pressure was reduced.
The pressure was set to 0.2 MPa, and the hydrogen permeability was measured. The results are shown in Table 1.

【0055】また、得られたシリカライト膜を120℃
で2時間真空乾燥した後、重力方向に対して垂直に置か
れた板の上に処理面を上向きにして乗せた。処理面に水
を一滴滴下し、滴下後30秒後に透過膜の表面と液滴と
の接触角を光学鏡式CA−D型(協和界面科学社製)を
用いて測定したところ、表2のようになった。次に、こ
のシリカライト膜を再び120℃で2時間真空乾燥した
後、重力方向に対して垂直に置かれた板の上に処理面を
上向きにして乗せた。処理面にエチレングリコールを一
滴滴下し、滴下後30秒後に透過膜の表面と液滴との接
触角を光学鏡式CA−D型(協和界面科学社製)を用い
て測定したところ、表2のようになった。
The obtained silicalite film was heated at 120 ° C.
After drying in vacuum for 2 hours, the substrate was placed on a plate placed perpendicular to the direction of gravity with the treated surface facing upward. One drop of water was dropped on the treated surface, and 30 seconds after the drop, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror type CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It became so. Next, the silicalite film was vacuum-dried again at 120 ° C. for 2 hours, and then placed on a plate placed perpendicular to the direction of gravity with the treated surface facing upward. One drop of ethylene glycol was dropped on the treated surface, and 30 seconds after the drop, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror type CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It became like.

【0056】[0056]

【表1】 [Table 1]

【0057】実施例1(イソブチルトリエトキシシラン
による処理) 参考例1で得られたシリカライト膜を図3のセルに入れ
図4の装置に仕込んだ。試験管の中にイソブチルトリエ
トキシシランを30ml入れ、オーブンの温度を150℃
とした。水素ボンベから水素を供給し、ボンベ圧を0.2M
Paとした。反対側は石鹸膜流量計に接続し圧力は大気圧
(約0.1MPa)でとした。石鹸膜流量計で透過したガス流
量を測定し、水素透過率を求めた。当初水素透過率は1.
40 x 10- 7mol・m-2s-1Pa-1であった。1時間後水素透過
率が0.111 x 10-7mol・m-2s-1Pa-1となったところで冷却
し、イソブチルトリエトキシシランで処理したシリカラ
イト膜を取り出したのち常温の水に3分間曝した。
Example 1 (Treatment with isobutyltriethoxysilane) The silicalite membrane obtained in Reference Example 1 was placed in the cell of FIG. 3 and charged in the apparatus of FIG. Place 30 ml of isobutyltriethoxysilane in a test tube and raise the oven temperature to 150 ° C.
And Hydrogen is supplied from the hydrogen cylinder and the cylinder pressure is 0.2M
Pa was set. The other side was connected to a soap film flow meter and the pressure was set at atmospheric pressure (about 0.1 MPa). The permeated gas flow rate was measured with a soap film flow meter to determine the hydrogen permeability. Initially the hydrogen permeability is 1.
It was 7 mol · m -2 s -1 Pa -1 - 40 x 10. One hour later, when the hydrogen permeability reached 0.111 × 10 −7 mol · m −2 s −1 Pa −1 , the mixture was cooled, and the silicalite membrane treated with isobutyltriethoxysilane was taken out and then placed in room temperature water for 3 minutes. Exposed.

【0058】また、このイソブチルトリエトキシシラン
で処理したシリカライト膜を120℃で2時間真空乾燥
した後、重力方向に対して垂直に置かれた板の上に処理
面を上向きにして乗せた。処理面に水を一滴滴下し、滴
下後30秒後に透過膜の表面と液滴との接触角を光学鏡
式CA−D型(協和界面科学社製)を用いて測定したと
ころ、表2のようになった。次に、イソブチルトリエト
キシシランで処理したシリカライト膜を再び120℃で
2時間真空乾燥した後、重力方向に対して垂直に置かれ
た板の上に処理面を上向きにして乗せた。処理面にエチ
レングリコールを一滴滴下し、滴下後30秒後に透過膜
の表面と液滴との接触角を光学鏡式CA−D型(協和界
面科学社製)を用いて測定したところ、表2のようにな
った。
The silicalite film treated with isobutyltriethoxysilane was vacuum-dried at 120 ° C. for 2 hours, and then placed on a plate placed perpendicular to the direction of gravity with the treated surface facing upward. One drop of water was dropped on the treated surface, and 30 seconds after the drop, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror type CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It became so. Next, the silicalite membrane treated with isobutyltriethoxysilane was vacuum-dried again at 120 ° C. for 2 hours, and then placed on a plate placed perpendicular to the direction of gravity with the treated surface facing upward. One drop of ethylene glycol was dropped on the treated surface, and 30 seconds after the drop, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror type CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It became like.

【0059】実施例2(n−ヘキシルシランによる処
理) 参考例1で得られたシリカライト膜を図3のセルに入れ
図4の装置に仕込んだ。試験管の中にn−ヘキシルシラ
ンを30ml入れ、オーブンの温度を60℃とした。水素
ボンベから水素を供給し、ボンベ圧を0.2MPaとした。反
対側は石鹸膜流量計に接続し、圧力は大気圧(約0.1MP
a)とした。石鹸膜流量計で透過したガス流量を測定
し、水素透過率を求めた。当初水素透過率は2.53 x 10
-7 mol・m-2s-1Pa-1であったが3時間後水素透過率が0.14
3 x 10-7mol・m-2s-1Pa-1となったところで冷却し、n−
ヘキシルシランで処理をしたシリカライト膜を取り出し
たのち大気中に12時間放置した。
Example 2 (Treatment with n-hexylsilane) The silicalite membrane obtained in Reference Example 1 was placed in the cell of FIG. 3 and charged in the apparatus of FIG. 30 ml of n-hexylsilane was placed in a test tube, and the temperature of the oven was set to 60 ° C. Hydrogen was supplied from a hydrogen cylinder, and the cylinder pressure was set to 0.2 MPa. The other side is connected to a soap film flow meter, and the pressure is atmospheric pressure (about 0.1MP
a) The permeated gas flow rate was measured with a soap film flow meter to determine the hydrogen permeability. Initial hydrogen permeability is 2.53 x 10
-7 mol · m -2 s -1 Pa -1 but after 3 hours the hydrogen permeability was 0.14
When 3 x 10 -7 mol · m -2 s -1 Pa -1 is reached, cool down
After taking out the silicalite film treated with hexylsilane, it was left in the air for 12 hours.

【0060】また、n−ヘキシルシランで処理をしたシ
リカライト膜を120℃で2時間真空乾燥した後、重力
方向に対して垂直に置かれた板の上に処理面を上向きに
して乗せた。処理面に水を一滴滴下し、滴下後30秒後
に透過膜の表面と液滴との接触角を光学鏡式CA−D型
(協和界面科学社製)を用いて測定したところ、表2の
ようになった。次に、n−ヘキシルシランで処理をした
シリカライト膜を再び120℃で2時間真空乾燥した
後、重力方向に対して垂直に置かれた板の上に処理面を
上向きにして乗せた。処理面にエチレングリコールを一
滴滴下し、滴下後30秒後に透過膜の表面と液滴との接
触角を光学鏡式CA−D型(協和界面科学社製)を用い
て測定したところ、表2のようになった。
The silicalite film treated with n-hexylsilane was vacuum-dried at 120 ° C. for 2 hours, and then placed on a plate placed perpendicular to the direction of gravity with the treated surface facing upward. One drop of water was dropped on the treated surface, and 30 seconds after the drop, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror type CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It became so. Next, the silicalite film treated with n-hexylsilane was vacuum-dried again at 120 ° C. for 2 hours, and then placed on a plate placed perpendicular to the direction of gravity with the treated surface facing upward. One drop of ethylene glycol was dropped on the treated surface, and 30 seconds after the drop, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror type CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It became like.

【0061】実施例3(n-C8F17C2H4Si(OEt)3による処
理) 参考例1で得られたシリカライト膜を図3のセルに入れ
図5の装置に仕込んだ。膜の面にn-C8F17C2H4Si(OEt)3
を約0.22ml滴下し、膜表面を処理剤に浸した。膜の反対
側の面から真空ポンプで吸引した。処理剤が液体のまま
膜表面に残存した状態で、室温で1時間引いたのち、膜
表面に残っている処理剤をピペットで吸い出した、膜を
セルから取り出した。取り出した膜表面を純水で3分間
洗浄した。さらに100℃で1時間加熱した。
Example 3 (Treatment with nC 8 F 17 C 2 H 4 Si (OEt) 3 ) The silicalite film obtained in Reference Example 1 was placed in the cell of FIG. 3 and charged in the apparatus of FIG. NC 8 F 17 C 2 H 4 Si (OEt) 3 on the film surface
Was added dropwise, and the film surface was immersed in the treating agent. Vacuum pumped from the opposite side of the membrane. After the treatment was left at room temperature for 1 hour with the treatment agent remaining on the film surface as a liquid, the treatment agent remaining on the film surface was sucked out with a pipette, and the film was taken out of the cell. The removed film surface was washed with pure water for 3 minutes. Further heating was performed at 100 ° C. for 1 hour.

【0062】n-C8F17C2H4Si(OEt)3で処理をしたシリカ
ライト膜を120℃で2時間真空乾燥した後、重力方向
に対して垂直に置かれた板の上に処理面を上向きにして
乗せた。処理面に水を一滴滴下し、滴下後30秒後に透
過膜の表面と液滴との接触角を光学鏡式CA−D型(協
和界面科学社製)を用いて測定したところ、表2のよう
になった。次に、n-C8F17C2H4Si(OEt)3で処理をしたシ
リカライト膜を再び120℃で2時間真空乾燥した後、
重力方向に対して垂直に置かれた板の上に処理面を上向
きにして乗せた。処理面にエチレングリコールを一滴滴
下し、滴下後30秒後に透過膜の表面と液滴との接触角
を光学鏡式CA−D型(協和界面科学社製)を用いて測
定したところ、表2のようになった。
The silicalite film treated with nC 8 F 17 C 2 H 4 Si (OEt) 3 was vacuum dried at 120 ° C. for 2 hours, and then the treated surface was placed on a plate placed perpendicular to the direction of gravity. Was placed face up. One drop of water was dropped on the treated surface, and 30 seconds after the drop, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror type CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It became so. Next, the silicalite film treated with nC 8 F 17 C 2 H 4 Si (OEt) 3 was again vacuum-dried at 120 ° C. for 2 hours,
The substrate was placed on a plate placed perpendicular to the direction of gravity with the treated surface facing upward. One drop of ethylene glycol was dropped on the treated surface, and 30 seconds after the drop, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror type CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It became like.

【0063】また、n-C8F17C2H4Si(OEt)3で処理をした
シリカライト膜をESCA測定した結果、ゼオライト膜
表面のフッ素濃度は、1×10-3mol/m2であっ
た。
Further, as a result of ESCA measurement of a silicalite membrane treated with nC 8 F 17 C 2 H 4 Si (OEt) 3 , the fluorine concentration on the zeolite membrane surface was 1 × 10 −3 mol / m 2. Was.

【0064】実施例4(Si(OMe)4による処理) 参考例1で得られたシリカライト膜を図3のセルに入れ
図6の装置に仕込んだ。試験管の中に純水を約30ml
入れ、オーブン1の温度を30℃に保った。さらにオー
ブン2の温度を100℃とした。窒素ボンベのボンベ圧
を0.2MPaで供給した。1時間後、窒素を止め、水を入れ
た試験管を手早く取り外した。さらにテトラメトキシシ
ランが約30ml入った試験管を取り付け、オーブン1
の温度を30℃に保った。オーブン2の温度を100℃
とし、窒素ボンベのボンベ圧を0.2MPaで供給した。当初
水素透過率は3.45 x 10-7 mol・m-2s-1Pa-1であった。1
時間後水素透過率が0.651 x 10-7mol・m-2s-1Pa-1となっ
たので冷却し、Si(OMe)4で処理をしたシリカライト膜を
取り出し、550℃で2時間焼成した。
Example 4 (Treatment with Si (OMe) 4 ) The silicalite membrane obtained in Reference Example 1 was placed in the cell of FIG. 3 and charged into the apparatus of FIG. About 30ml of pure water in a test tube
The temperature of the oven 1 was maintained at 30 ° C. Further, the temperature of the oven 2 was set to 100 ° C. The cylinder pressure of the nitrogen cylinder was supplied at 0.2 MPa. One hour later, the nitrogen was turned off and the test tube containing the water was quickly removed. Furthermore, a test tube containing about 30 ml of tetramethoxysilane was attached, and oven 1
Was kept at 30 ° C. Oven 2 temperature 100 ℃
And the cylinder pressure of the nitrogen cylinder was supplied at 0.2 MPa. Initially, the hydrogen permeability was 3.45 × 10 −7 mol · m −2 s −1 Pa −1 . 1
After a lapse of time, the hydrogen permeability became 0.651 x 10 -7 mol · m -2 s -1 Pa -1 . After cooling, the silicalite membrane treated with Si (OMe) 4 was taken out and baked at 550 ° C for 2 hours. did.

【0065】また、Si(OMe)4で処理をしたシリカライト
膜を120℃で2時間真空乾燥した後、重力方向に対し
て垂直に置かれた板の上に処理面を上向きにして乗せ
た。処理面に水を一滴滴下し、滴下後30秒後に透過膜
の表面と液滴との接触角を光学鏡式CA−D型(協和界
面科学社製)を用いて測定したところ、表2のようにな
った。次に、Si(OMe)4で処理をしたシリカライト膜を再
び120℃で2時間真空乾燥した後、重力方向に対して
垂直に置かれた板の上に処理面を上向きにして乗せた。
処理面にエチレングリコールを一滴滴下し、滴下後30
秒後に透過膜の表面と液滴との接触角を光学鏡式CA−
D型(協和界面科学社製)を用いて測定したところ、表
2のようになった。
Further, the silicalite film treated with Si (OMe) 4 was vacuum-dried at 120 ° C. for 2 hours, and then placed on a plate placed perpendicular to the direction of gravity with the treated surface facing upward. . One drop of water was dropped on the treated surface, and 30 seconds after the drop, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror type CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It became so. Next, the silicalite film treated with Si (OMe) 4 was again vacuum-dried at 120 ° C. for 2 hours, and then placed on a plate placed perpendicular to the direction of gravity with the treated surface facing upward.
One drop of ethylene glycol is dropped on the treated surface, and 30 drops after dropping.
Seconds later, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror CA-
Table 2 shows the results obtained by using a type D (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).

【0066】実施例5(n-CF3CH2CH2SiMe2Clによる処
理) 参考例1で得られたシリカライト膜を120℃で2時間
真空乾燥した。次に、十分脱水したジエチルエーテルに
10重量%になるようにn-CF3CH2CH2SiMe2Clを加えた溶
液を調製し、ここに膜を浸し、容器を密閉したまま30
分間放置した。次に溶液中から膜を取り出し、十分脱水
したジエチルエーテルで数回洗浄した。これを120℃
で2時間真空乾燥した。
Example 5 (Treatment with n-CF 3 CH 2 CH 2 SiMe 2 Cl) The silicalite film obtained in Reference Example 1 was vacuum dried at 120 ° C. for 2 hours. Next, a solution was prepared by adding n-CF 3 CH 2 CH 2 SiMe 2 Cl to 10% by weight of sufficiently dehydrated diethyl ether.
Let stand for minutes. Next, the membrane was taken out of the solution and washed several times with sufficiently dehydrated diethyl ether. 120 ° C
For 2 hours under vacuum.

【0067】n-CF3CH2CH2SiMe2Clで処理をしたシリカラ
イト膜を120℃で2時間真空乾燥した後、重力方向に
対して垂直に置かれた板の上に処理面を上向きにして乗
せた。処理面に水を一滴滴下し、滴下後30秒後に透過
膜の表面と液滴との接触角を光学鏡式CA−D型(協和
界面科学社製)を用いて測定したところ、表2のように
なった。次に、該膜を再び120℃で2時間真空乾燥し
た後、重力方向に対して垂直に置かれた板の上に処理面
を上向きにして乗せた。処理面にエチレングリコールを
一滴滴下し、滴下後30秒後に透過膜の表面と液滴との
接触角を光学鏡式CA−D型(協和界面科学社製)を用
いて測定したところ、表2のようになった。
After the silicalite film treated with n-CF 3 CH 2 CH 2 SiMe 2 Cl is vacuum dried at 120 ° C. for 2 hours, the treated surface is directed upward on a plate placed perpendicular to the direction of gravity. And put it on. One drop of water was dropped on the treated surface, and 30 seconds after the drop, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror type CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It became so. Next, the film was vacuum-dried again at 120 ° C. for 2 hours, and then placed on a plate placed perpendicular to the direction of gravity with the treated surface facing upward. One drop of ethylene glycol was dropped on the treated surface, and 30 seconds after the drop, the contact angle between the surface of the permeable membrane and the droplet was measured using an optical mirror type CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It became like.

【0068】また、n-CF3CH2CH2SiMe2Clで処理をしたシ
リカライト膜をESCA測定した結果、ゼオライト膜表
面のフッ素濃度は、1×10-3mol/m2であった。
Further, as a result of ESCA measurement of the silicalite membrane treated with n-CF 3 CH 2 CH 2 SiMe 2 Cl, the fluorine concentration on the zeolite membrane surface was 1 × 10 −3 mol / m 2 .

【0069】[0069]

【表2】 [Table 2]

【0070】実施例6(水素透過率の測定) 実施例1〜5で作成した膜を図3の透過セルに組み込
み、図7の装置に組み込んだ。水素ボンベから水素を供
給し、ボンベ圧を0.2MPaとし、透過側は石鹸膜流量計に
つなぎ水素透過率を測定した。その結果を表3に示し
た。
Example 6 (Measurement of Hydrogen Permeability) The membranes prepared in Examples 1 to 5 were incorporated into the permeation cell shown in FIG. 3 and then incorporated into the apparatus shown in FIG. Hydrogen was supplied from a hydrogen cylinder, the cylinder pressure was set to 0.2 MPa, and the permeate side was connected to a soap film flow meter to measure hydrogen permeability. Table 3 shows the results.

【0071】[0071]

【表3】 [Table 3]

【0072】比較例1(未処理膜のエチレングリコール
雰囲気下での水素透過率) 参考例1の膜を図3のセルに入れ図4の装置に組み込ん
だ。試験管の中にエチレングリコールを30ml入れ、オ
ーブンの温度を105℃とした。水素ボンベの圧力を0.
2MPaとし、透過側は石鹸膜流量計につなぎ水素透過率を
測定した。測定開始後23時間で水素透過率は0.330 x
10-7 mol・m-2s-1Pa-1となった。透過率の減少率は89
%であった(表3) 実施例7(エチレングリコール透過実験) 実施例1〜5で得られた処理済みのゼオライト膜を図3
のセルに入れ図4の装置に仕込んだ。試験管にエチレン
グリコールを30ml入れ、装置全体を105℃に加熱し
た。水素ボンベから水素を供給し、ボンベ圧を0.2MPaと
し、透過側は石鹸膜流量計につなぎ水素透過率を測定し
た。測定開始後23時間経過後の水素透過率、及びエチ
レングリコール蒸気存在下での、水素透過率の減少率は
表3の通りであった。
Comparative Example 1 (Hydrogen Permeability of Untreated Membrane in Ethylene Glycol Atmosphere) The membrane of Reference Example 1 was put in the cell of FIG. 3 and incorporated in the apparatus of FIG. 30 ml of ethylene glycol was placed in the test tube, and the temperature of the oven was set at 105 ° C. Set the pressure of the hydrogen cylinder to 0.
The pressure was set to 2 MPa, and the permeation side was connected to a soap film flow meter to measure the hydrogen permeability. 23 hours after the start of measurement, the hydrogen permeability is 0.330 x
It was 10 -7 mol · m -2 s -1 Pa -1 . The transmittance reduction rate is 89
% (Table 3) Example 7 (Ethylene glycol permeation experiment) The treated zeolite membrane obtained in Examples 1 to 5 is shown in FIG.
And charged into the apparatus shown in FIG. 30 ml of ethylene glycol was placed in a test tube, and the entire apparatus was heated to 105 ° C. Hydrogen was supplied from a hydrogen cylinder, the cylinder pressure was set to 0.2 MPa, and the permeate side was connected to a soap film flow meter to measure hydrogen permeability. Table 3 shows the hydrogen transmission rate 23 hours after the start of the measurement and the reduction rate of the hydrogen transmission rate in the presence of ethylene glycol vapor.

【0073】比較例2(未処理膜の電解コンデンサーへ
の適用) 参考例1の膜を図3のセルに入れ図8の装置に組み込み
試験管部分にエチレングリコールを入れた。この装置を
85℃のオーブンに入れた。30時間後、重量は9.39 x
10-3 g減少した。実験終了時に膜の表面を観察すると
エチレングリコールによる結露が見られた。この膜を大
型アルミ電解コンデンサーに適応するために、図2のよ
うに封口栓に固定した。図11に示すように透過膜はゼ
オライトの付いていない面にバネを当て、これを封口栓
の上部と下部に挟み固定した。この封口栓を用い、大型
ネジ端子型電解コンデンサーを作成した。この電解コン
デンサを85℃のオーブンに入れ、電極に470Vの定
格電圧をかけた。1000時間使用後、シリコーンゴム
の状態を目視で確認したところシリコーンゴムがややふ
くれた。さらに、コンデンサーから膜を取り出したとこ
ろ、電解液が表面に付着していた。さらに水素透過率を
測定したところ全く水素を透過しなかった。
Comparative Example 2 (Application of Untreated Membrane to Electrolytic Capacitor) The membrane of Reference Example 1 was placed in the cell of FIG. 3, incorporated in the apparatus of FIG. 8, and ethylene glycol was placed in the test tube portion. The device was placed in an 85 ° C. oven. After 30 hours, the weight is 9.39 x
It decreased by 10 -3 g. When the surface of the film was observed at the end of the experiment, dew condensation due to ethylene glycol was observed. This membrane was fixed to a sealing plug as shown in FIG. 2 in order to adapt it to a large aluminum electrolytic capacitor. As shown in FIG. 11, a spring was applied to the surface of the permeable membrane where zeolite was not attached, and this was fixed between the upper and lower ends of the sealing plug. Using this sealing plug, a large screw terminal type electrolytic capacitor was prepared. The electrolytic capacitor was placed in an oven at 85 ° C., and a voltage of 470 V was applied to the electrode. After 1000 hours of use, the state of the silicone rubber was visually checked, and the silicone rubber was slightly swollen. Further, when the film was taken out of the condenser, the electrolytic solution was attached to the surface. Further, when the hydrogen permeability was measured, no hydrogen was permeated.

【0074】実施例8(実施例3の膜の電解コンデンサ
ーへの適用) 実施例3で得られた処理済みのゼオライト膜を図3のセ
ルに入れ図8の装置に組み込み試験管部分にエチレング
リコールを入れた。この装置を85℃のオーブンに入れ
た。30時間後、重量は1.33 x 10-3 g減少した。実験
終了後に膜の表面を観察するとエチレングリコールの液
滴は見えず結露は観察されなかった。この膜を大型アル
ミ電解コンデンサーに適応するために、図2のように封
口栓に固定した。図11に示すように透過膜はゼオライ
トの付いていない面にバネを当て、これを封口栓の上部
と下部に挟み固定した。この封口栓を用い、大型ネジ端
子型電解コンデンサーを作成した。この電解コンデンサ
を85℃のオーブンに入れ、電極に470Vの定格電圧
をかけた。1000時間経過後、シリコーンゴムの状態
を目視で確認したところシリコーンゴムは全く膨れなか
った。さらに、コンデンサーから膜を取り出したとこ
ろ、表面への電解液の付着が見られなかった。使用後の
膜の水素透過率を測定したところ0.52 x 10-7 mol・m-2s
-1Pa-1であった。
Example 8 (Application of the Membrane of Example 3 to an Electrolytic Capacitor) The treated zeolite membrane obtained in Example 3 was put in the cell of FIG. 3, incorporated in the apparatus of FIG. 8, and ethylene glycol was added to the test tube portion. Was put. The device was placed in an 85 ° C. oven. After 30 hours, the weight had decreased by 1.33 × 10 −3 g. When the surface of the film was observed after the end of the experiment, droplets of ethylene glycol were not seen, and no dew condensation was observed. This membrane was fixed to a sealing plug as shown in FIG. 2 in order to adapt it to a large aluminum electrolytic capacitor. As shown in FIG. 11, a spring was applied to the surface of the permeable membrane where zeolite was not attached, and this was fixed between the upper and lower ends of the sealing plug. Using this sealing plug, a large screw terminal type electrolytic capacitor was prepared. The electrolytic capacitor was placed in an oven at 85 ° C., and a voltage of 470 V was applied to the electrode. After a lapse of 1000 hours, the state of the silicone rubber was visually confirmed, and the silicone rubber did not swell at all. Further, when the film was taken out of the condenser, no adhesion of the electrolytic solution to the surface was observed. When the hydrogen permeability of the membrane after use was measured, it was 0.52 x 10 -7 mol · m -2 s
-1 Pa -1 .

【0075】実施例9(実施例3の膜の水素/水透過実
験) 実施例3で得られたシリカライト膜のうち膜4を図9の
セルに入れ図10の装置に仕込んだ。試験管の中に純水
を約30ml入れ、オーブン1の温度を40℃に保っ
た。そのときの水蒸気圧は6.5kPaであった。次にオーブ
ン3の温度を120℃とし水素ボンベから水素を供給
し、ボンベ圧を0.2MPaとした。ベント部を開き、ベント
側に流れるガス流量と、膜側に流れるガス流量の割合が
約20/1となるように調整した。膜を透過したガスの
水素/水蒸気の割合をガスクロマトグラフィーで測定し
た。測定結果より水素/水蒸気の透過選択性αを式1で
もとめたところ選択性αは4.5となった。
Example 9 (Hydrogen / Water Permeation Experiment of the Membrane of Example 3) Of the silicalite membrane obtained in Example 3, membrane 4 was placed in the cell of FIG. 9 and charged into the apparatus of FIG. About 30 ml of pure water was put into the test tube, and the temperature of the oven 1 was kept at 40 ° C. The water vapor pressure at that time was 6.5 kPa. Next, the temperature of the oven 3 was set to 120 ° C., hydrogen was supplied from a hydrogen cylinder, and the cylinder pressure was set to 0.2 MPa. The vent was opened, and the ratio of the gas flow rate flowing to the vent side to the gas flow rate flowing to the membrane side was adjusted to be about 20/1. The ratio of hydrogen / water vapor of the gas permeating the membrane was measured by gas chromatography. When the hydrogen / steam permeation selectivity α was determined from the measurement results in Equation 1, the selectivity α was 4.5.

【0076】 α =(S’(水素)/S’(水))/( S(水素)/S(水) ) ………… (式1) S(水素), S(水):膜透過前混合ガスにおける、水素
または水のGC分析面積 S’(水素), S’(水):膜透過後混合ガスにおける、
水素または水のGC分析面積 実施例10(実施例5の膜のエタノール/水分離実験) 実施例5で得られたシリカライト膜を図9のセルに入れ
図12の装置に仕込んだ。膜表面にエタノール/水混合
液(重量比 10:90)を接触させ、膜の反対側から
真空ポンプで引いた。膜と真空ポンプの間に液体窒素温
度のトラップを設置し、透過した成分を全て捕集した。
透過成分の組成比をガスクロマトグラフィーで測定した
結果より、エタノール/水の透過選択性αを式2でもと
めたところ選択性αは150となった。
Α = (S ′ (hydrogen) / S ′ (water)) / (S (hydrogen) / S (water)) (Formula 1) S (hydrogen), S (water): Permeation through membrane GC analysis area of hydrogen or water in premixed gas S '(hydrogen), S' (water):
GC Analysis Area of Hydrogen or Water Example 10 (Ethanol / Water Separation Experiment of Membrane of Example 5) The silicalite membrane obtained in Example 5 was placed in the cell of FIG. 9 and charged into the apparatus of FIG. An ethanol / water mixture (weight ratio 10:90) was brought into contact with the membrane surface, and a vacuum pump was pulled from the opposite side of the membrane. A liquid nitrogen temperature trap was installed between the membrane and the vacuum pump to collect all the permeated components.
From the result of measuring the composition ratio of the permeating component by gas chromatography, the permeation selectivity α of ethanol / water was determined to be 150 according to the expression 2, and the selectivity α was 150.

【0077】 α =(S’(水素)/S’(水))/( S(水素)/S(水) ) ………… (式2) S(エタノール), S(水):膜透過前混合液における、
エタノールまたは水の濃度 S’(エタノール), S’(水):膜透過後混合液におけ
る、エタノールまたは水のGC分析面積
Α = (S ′ (hydrogen) / S ′ (water)) / (S (hydrogen) / S (water)) (Formula 2) S (ethanol), S (water): Permeation through membrane In the premix
Concentration of ethanol or water S '(ethanol), S' (water): GC analysis area of ethanol or water in the mixed solution after permeation

【0078】[0078]

【発明の効果】本発明のゼオライト膜は表面撥水性が高
く、親水性物質からの疎水性物質の分離に有効である。
The zeolite membrane of the present invention has high surface water repellency and is effective for separating a hydrophobic substance from a hydrophilic substance.

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

【図1】アルミ電解コンデンサーの断面を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of an aluminum electrolytic capacitor.

【図2】封口栓の模式図である。FIG. 2 is a schematic view of a sealing plug.

【図3】ゼオライト膜を固定するセルの図である。FIG. 3 is a diagram of a cell for fixing a zeolite membrane.

【図4】ゼオライト膜処理および透過実験に用いる装置
の図である。
FIG. 4 is a diagram of an apparatus used for zeolite membrane treatment and permeation experiments.

【図5】ゼオライト膜の処理に用いる装置の図である。FIG. 5 is a diagram of an apparatus used for processing a zeolite membrane.

【図6】ゼオライト膜のテトラメトキシシラン処理に用
いる装置の図である。
FIG. 6 is a diagram of an apparatus used for tetramethoxysilane treatment of a zeolite membrane.

【図7】水素透過実験に用いる装置図である。FIG. 7 is an apparatus diagram used for a hydrogen permeation experiment.

【図8】エチレングリコールの透過実験に用いる装置の
図である。
FIG. 8 is a diagram of an apparatus used for an ethylene glycol permeation experiment.

【図9】ゼオライト膜を固定するセルの図である。FIG. 9 is a diagram of a cell for fixing a zeolite membrane.

【図10】ガス透過選択性測定装置の図である。FIG. 10 is a diagram of a gas permeation selectivity measuring device.

【図11】封口栓の断面図である。FIG. 11 is a sectional view of a sealing plug.

【図12】エタノール/水の分離実験の模式図である。FIG. 12 is a schematic view of an ethanol / water separation experiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 封口栓 2 アルミニウム薄膜 3 陽極 4 陰極 5 外側容器 6 透過膜 7 シリコーンゴム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sealing stopper 2 Aluminum thin film 3 Anode 4 Cathode 5 Outer container 6 Permeable membrane 7 Silicone rubber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07C 29/76 C07C 29/76 31/08 31/08 31/20 31/20 A H01G 9/12 H01G 9/12 A Fターム(参考) 4D006 GA03 GA25 GA41 MA02 MA03 MA04 MA09 MA21 MB04 MB10 MB15 MB19 MB20 MC02 MC03X MC86 NA46 NA50 NA54 NA62 PA03 PB12 PB18 PB32 PB66 PC01 PC12 4G073 BA20 BA56 BA57 BA63 BA64 BA80 BD18 CZ54 UA06 4H006 AA02 AD19 DA15 DA25 FE11──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C07C 29/76 C07C 29/76 31/08 31/08 31/20 31/20 A H01G 9/12 H01G 9 / 12 A F term (reference) 4D006 GA03 GA25 GA41 MA02 MA03 MA04 MA09 MA21 MB04 MB10 MB15 MB19 MB20 MC02 MC03X MC86 NA46 NA50 NA54 NA62 PA03 PB12 PB18 PB32 PB66 PC01 PC12 4G073 BA20 BA56 BA57 BA63 BA64 BA80 BD18 CZ006 UA06 AD18 DA25 FE11

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水の接触角が70度以上、かつエチレング
リコールの接触角が65度以上であるゼオライト膜。
1. A zeolite membrane having a contact angle of water of 70 ° or more and a contact angle of ethylene glycol of 65 ° or more.
【請求項2】ゼオライト膜表面のフッ素原子濃度が5×
10-7mol/m2以上であることを特徴とするゼオラ
イト膜。
2. The method according to claim 1, wherein the concentration of fluorine atoms on the surface of the zeolite membrane is 5 ×.
A zeolite membrane having a content of 10 -7 mol / m 2 or more.
【請求項3】ゼオライト膜を、OH基と反応する活性基
を有し、且つ焼成後無機酸化物となる処理剤、並びに水
および/または水蒸気と接触させることを特徴とするゼ
オライト膜の処理方法。
3. A method for treating a zeolite membrane, comprising contacting the zeolite membrane with a treating agent having an active group that reacts with an OH group and becoming an inorganic oxide after firing, and water and / or steam. .
【請求項4】ゼオライト膜の一方の面と処理剤とを接触
させ、ゼオライト膜のもう一方の面の圧力を処理剤と接
触している面より低くすることを特徴とする請求項3に
記載のゼオライト膜の処理方法。
4. The zeolite membrane according to claim 3, wherein one surface of the zeolite membrane is brought into contact with the treating agent, and the pressure on the other surface of the zeolite membrane is made lower than the surface in contact with the treating agent. Method for treating zeolite membranes.
【請求項5】処理剤が(I)または(II)で表される
ことを特徴とする請求項3または4記載のゼオライト膜
の処理方法。 (I) Rx−M1−X4-x (II) Ry−M2−X3-y (Rはアルキル基、またはアリール基を表し、XはOH基
と反応する活性基を表し、xは0、1、2または3、yは
0、1または2を表す。M1は、チタン、ケイ素、ゲル
マニウムのいずれかを表し、M2は、ホウ素またはアル
ミニウムである。)
5. The method for treating a zeolite membrane according to claim 3, wherein the treating agent is represented by (I) or (II). (I) Rx- M1-X4 -x (II) Ry- M2-X3 -y (R represents an alkyl group or an aryl group, X represents an active group that reacts with an OH group, and x represents 0, 1, 2, or 3, y represents 0, 1, or 2. M1 represents any of titanium, silicon, and germanium, and M2 is boron or aluminum.)
【請求項6】処理剤が(III)または(IV)で表さ
れることを特徴とする請求項3または4記載のゼオライ
ト膜の処理方法。 【化1】 (ここで、Rはアルキル基またはアリール基であって、
水素の一部または全てをフッ素で置換したものであり、
Aはアルキル基、アリール基、メトキシ基、エトキシ基
または塩素であり、Xはエトキシ基、メトキシ基または
塩素である。M1は、チタン、ケイ素、ゲルマニウムの
いずれかを表し、M2は、ホウ素またはアルミニウムで
ある。)
6. The method for treating a zeolite membrane according to claim 3, wherein the treating agent is represented by (III) or (IV). Embedded image (Where R is an alkyl group or an aryl group,
A part of or all of hydrogen is replaced by fluorine,
A is an alkyl group, an aryl group, a methoxy group, an ethoxy group or chlorine, and X is an ethoxy group, a methoxy group or chlorine. M1 represents any of titanium, silicon, and germanium, and M2 is boron or aluminum. )
【請求項7】処理剤(I)から(IV)のRが(V)で
表される構造を有することを特徴とする請求項5または
6記載のゼオライト膜の処理方法。 (V) CF3(CF2n(CH2m− (ここで、nは0から7の整数であり、mは0から3の
整数である。)
7. The method for treating a zeolite membrane according to claim 5, wherein R of the treating agents (I) to (IV) has a structure represented by (V). (V) CF 3 (CF 2 ) n (CH 2 ) m − (where n is an integer from 0 to 7 and m is an integer from 0 to 3)
【請求項8】ゼオライト膜とゼオライトのシラノール基
と反応できる官能基を有する処理剤を水非共存下で接触
させた後に、加熱処理および/または減圧処理をするこ
とを特徴とするゼオライト膜の処理方法。
8. A treatment of a zeolite membrane, which comprises subjecting a zeolite membrane to a treating agent having a functional group capable of reacting with a silanol group of the zeolite in the absence of water, followed by heat treatment and / or reduced pressure treatment. Method.
【請求項9】ゼオライトのシラノール基と反応できる官
能基を分子内に1個のみ有する処理剤を用いることを特
徴とする請求項8記載のゼオライト膜の処理方法。
9. The method for treating a zeolite membrane according to claim 8, wherein a treating agent having only one functional group in a molecule capable of reacting with a silanol group of the zeolite is used.
【請求項10】請求項3〜9のいずれか1項記載の処理
方法により処理をしたゼオライト膜または、請求項1あ
るいは2記載のゼオライト膜を装着していることを特徴
とするアルミ電解コンデンサー。
10. An aluminum electrolytic capacitor equipped with a zeolite membrane treated by the treatment method according to any one of claims 3 to 9, or a zeolite membrane according to claim 1 or 2.
【請求項11】請求項3〜9のいずれか1項記載の処理
方法により処理をしたゼオライト膜または、請求項1あ
るいは2記載のゼオライト膜と分離対象物質を接触させ
ることを特徴とする物質の分離方法。
11. A zeolite membrane treated by the treatment method according to any one of claims 3 to 9, or a substance characterized by contacting the substance to be separated with the zeolite membrane according to claim 1 or 2. Separation method.
【請求項12】請求項3〜9のいずれか1項記載の処理
方法により処理をしたゼオライト膜または、請求項1あ
るいは2記載のゼオライト膜を用いるアルコール濃度が
20%未満のアルコール水溶液からのアルコール分離方
法。
12. An alcohol from an aqueous alcohol solution having an alcohol concentration of less than 20% using the zeolite membrane treated by the treatment method according to any one of claims 3 to 9 or the zeolite membrane according to claim 1 or 2. Separation method.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009106002A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 中国科学院过程工程研究所 An organic-inorganic hybridized pervaporation ethanol-permselective membrane and the preparation thereof
WO2012141033A1 (en) * 2011-04-11 2012-10-18 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Method for producing water-impermeable ceramic separation membrane, and ceramic separation membrane obtained by method for producing water-impermeable ceramic separation membrane
JP2013147377A (en) * 2012-01-19 2013-08-01 Noritake Co Ltd Inorganic porous body of alkaline resistance and method for manufacturing the same
CN110198916A (en) * 2017-01-18 2019-09-03 住友电气工业株式会社 Zeolite membrane and seperation film
JP2019202314A (en) * 2018-05-22 2019-11-28 三菱ケミカル株式会社 Porous support-zeolite membrane composite
JP2020131184A (en) * 2019-02-26 2020-08-31 東ソー株式会社 Porous support with zeolite membrane, production method of the same and nitrogen separation method using the same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009106002A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 中国科学院过程工程研究所 An organic-inorganic hybridized pervaporation ethanol-permselective membrane and the preparation thereof
WO2012141033A1 (en) * 2011-04-11 2012-10-18 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Method for producing water-impermeable ceramic separation membrane, and ceramic separation membrane obtained by method for producing water-impermeable ceramic separation membrane
JP5925190B2 (en) * 2011-04-11 2016-05-25 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Method for producing water-impermeable ceramic separation membrane and ceramic separation membrane obtained by the production method
JP2013147377A (en) * 2012-01-19 2013-08-01 Noritake Co Ltd Inorganic porous body of alkaline resistance and method for manufacturing the same
CN110198916A (en) * 2017-01-18 2019-09-03 住友电气工业株式会社 Zeolite membrane and seperation film
JP2019202314A (en) * 2018-05-22 2019-11-28 三菱ケミカル株式会社 Porous support-zeolite membrane composite
JP7275852B2 (en) 2018-05-22 2023-05-18 三菱ケミカル株式会社 Porous support-zeolite membrane composite
JP2020131184A (en) * 2019-02-26 2020-08-31 東ソー株式会社 Porous support with zeolite membrane, production method of the same and nitrogen separation method using the same
JP7227031B2 (en) 2019-02-26 2023-02-21 東ソー株式会社 Porous support with zeolite membrane, method for producing the same, and method for separating nitrogen using the same

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