JP2002274967A - Gamma alumina porous body, method for manufacturing the same and fluid separation filter by using the same - Google Patents

Gamma alumina porous body, method for manufacturing the same and fluid separation filter by using the same

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JP2002274967A
JP2002274967A JP2001080770A JP2001080770A JP2002274967A JP 2002274967 A JP2002274967 A JP 2002274967A JP 2001080770 A JP2001080770 A JP 2001080770A JP 2001080770 A JP2001080770 A JP 2001080770A JP 2002274967 A JP2002274967 A JP 2002274967A
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porous body
alumina porous
fluid
yttrium
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Fumiaki Sagou
文昭 佐郷
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Kyocera Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a γ-alumina porous body having high water resistance and to provide a fluid separation filter having high water resistance by using the porous body. SOLUTION: The fluid separation filter 1 consists of a γ alumina porous body 3 essentially comprising γ-alumina and containing 0.1 to 30 mol yttrium to 100 mol of the γ alumina calculated as aluminum. The fluid separation filter 1 can separate a specified fluid by bringing a mixture of a plurality of fluids into contact with one surface of the above γ-alumina porous body 3 and selectively permeating only a specified fluid in the mixture fluid to the other surface of the γ-alumina porous body 3.

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、γアルミナを主体
とするγアルミナ質多孔体に関し、特に複数種の混合流
体から特定の流体のみを選択的に透過して分離できる流
体分離フィルタとして好適な細孔径を有するγアルミナ
質多孔体およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gamma-alumina porous material mainly composed of gamma-alumina, and is particularly suitable as a fluid separation filter capable of selectively permeating and separating only a specific fluid from a plurality of mixed fluids. The present invention relates to a γ-alumina porous body having a fine pore diameter and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来技術】従来、γアルミナ質多孔体は、吸着剤や触
媒担持体、または種々の部材表面をコーティングする被
覆部材等の様々な用途に用いられており、中でも、γア
ルミナからなるγアルミナ質多孔体は、その一方の表面
に複数種の流体からなる混合流体を接触させて、該混合
流体中の特定の流体のみを前記セラミック多孔体の他方
の表面に選択的に透過させることにより特定の流体を分
離することが可能な流体分離フィルタとして好適に用い
られている。
2. Description of the Related Art Hitherto, γ-alumina porous materials have been used for various applications such as adsorbents, catalyst carriers, and coating members for coating various member surfaces. The porous body is contacted with a mixed fluid composed of a plurality of types of fluids on one surface thereof, and a specific fluid in the mixed fluid is selectively transmitted to the other surface of the porous ceramic body by a specific fluid. It is suitably used as a fluid separation filter capable of separating a fluid.

【0003】この種の流体分離フィルタとしては、例え
ば、特開平5−192548号公報では、αアルミナ質
多孔質支持体の表面にアルミナの水性ゾルを接触させて
乾燥後焼成することによりγアルミナ質多孔体からなる
中間層(この層の表面に高分子薄膜を形成している)を
形成した流体分離膜が記載されている。また、特開平9
−876号公報では、γアルミナを担体とし、この表面
にランタン、プラセオジウム、ネオジウム等の希土類金
属の塩基性酸化物を修飾したγアルミナ質多孔体を作製
し、二酸化炭素との親和性を高めて、二酸化炭素の分離
が可能となることが記載されている。
[0003] As this type of fluid separation filter, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-192548 discloses that an aqueous sol of alumina is brought into contact with the surface of an α-alumina porous support, dried and calcined to obtain a γ-alumina. A fluid separation membrane in which an intermediate layer made of a porous material (a polymer thin film is formed on the surface of this layer) is described. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open
In -876, γ-alumina is used as a carrier, lanthanum, praseodymium, neodymium and the like are prepared on the surface to produce a γ-alumina porous material modified with a basic oxide of a rare earth metal, and the affinity with carbon dioxide is increased. Describes that carbon dioxide can be separated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
5−192548号公報のようにγアルミナ質多孔体を
用いたものや、特開平9−876号公報のように表面に
希土類金属の塩基性酸化物を修飾したγアルミナ質多孔
体を用いた流体分離フィルタでは、同号公報の実施例の
記載から明らかなように、水蒸気の存在の有無によって
CO2ガスとの親和性が変わってガス分離特性が変化し
てしまい、また、γアルミナ自体が水蒸気の接触によっ
て変質してしまい多孔体中の細孔径が変化して流体分離
特性が低下し、場合によっては、層内にクラックが発生
したり、支持体や薄膜との間に剥離が発生するという問
題があった。
However, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-192548, a device using a gamma-alumina porous material, and as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-876, a surface of a basic oxide of a rare-earth metal is used. In the fluid separation filter using the γ-alumina porous material modified with the substance, as is clear from the description in the example of the publication, the affinity for CO 2 gas changes depending on the presence or absence of water vapor, and the gas separation characteristics Will change, and the γ-alumina itself will be altered by contact with water vapor, the pore diameter in the porous body will change, and the fluid separation characteristics will decrease.In some cases, cracks will occur in the layer, There is a problem that peeling occurs between the support and the thin film.

【0005】本発明は上記課題に対してなされたもの
で、その目的は、雰囲気中に含まれる水や高温の水蒸気
が存在する厳しい条件下においても安定した構造を維持
できる耐水性に優れたγアルミナ質多孔体およびその製
造方法、並びに水の存在下でも高い分離性能を維持でき
る耐水信頼性の高い流体分離フィルタを提供することに
ある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a γ having excellent water resistance capable of maintaining a stable structure even under severe conditions in which water or high-temperature steam contained in the atmosphere is present. An object of the present invention is to provide an alumina porous body, a method for producing the same, and a highly water-resistant and reliable fluid separation filter capable of maintaining high separation performance even in the presence of water.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題に対
し検討した結果、γアルミナを主体とするγアルミナ質
多孔体中に、所定量のイットリウムを0.1〜30mo
lの割合で含有せしめることによって、γアルミナの水
による変質を防止して耐水性に優れたγアルミナ質多孔
体を作製することができ、これを用いることによって、
耐水性に優れた流体分離フィルタを作製できることを知
見した。
The inventors of the present invention have studied the above problem and found that a predetermined amount of yttrium is added to a γ-alumina porous body mainly composed of γ-alumina in an amount of 0.1 to 30 mo.
By preventing the deterioration of γ-alumina by water, it is possible to produce a γ-alumina porous body having excellent water resistance by using the γ-alumina porous body.
It has been found that a fluid separation filter having excellent water resistance can be manufactured.

【0007】すなわち、本発明のγアルミナ質多孔体
は、γアルミナを主体として、該γアルミナのアルミニ
ウム換算量100molに対して、イットリウムを0.
1〜30molの割合で含有することを特徴とするもの
である。
That is, the gamma-alumina porous body of the present invention is mainly composed of gamma-alumina, and contains yttrium in an amount of 0.1 mol based on 100 mol of the aluminum equivalent of the gamma-alumina.
It is characterized in that it is contained at a ratio of 1 to 30 mol.

【0008】ここで、前記γアルミナ質多孔体の平均細
孔径が0.5〜50nmであること、前記γアルミナ質
多孔体のBET吸着法による比表面積が50〜500m
2/gであることが望ましい。
Here, the average pore diameter of the γ-alumina porous material is 0.5 to 50 nm, and the specific surface area of the γ-alumina porous material by a BET adsorption method is 50 to 500 m.
2 / g is desirable.

【0009】また、本発明のγアルミナ質多孔体の製造
方法は、γアルミナ原料溶液に、該溶液中のアルミニウ
ム換算量100molに対して、イットリウム化合物を
イットリウム換算量で0.1〜30mol添加、混合
し、乾燥後、焼成することを特徴とするものである。
In the method for producing a gamma-alumina porous material of the present invention, a yttrium compound is added to a gamma-alumina raw material solution in an amount of 0.1 to 30 mol in terms of yttrium with respect to 100 mol in terms of aluminum in the solution. It is characterized by mixing, drying and firing.

【0010】ここで、前記γアルミナ原料溶液からベー
マイトゾルを作製した後、前記イットリウム化合物を添
加することが望ましい。
Here, it is desirable to add the yttrium compound after preparing a boehmite sol from the γ-alumina raw material solution.

【0011】さらに、本発明の流体分離フィルタは、前
記γアルミナ質多孔体からなり、該γアルミナ質多孔体
の一方の表面に複数種の流体からなる混合流体を接触さ
せて、該混合流体中の特定の流体のみを前記γアルミナ
質多孔体の他方の表面に選択的に透過させることにより
特定の流体を分離することを特徴とするものである。
Further, the fluid separation filter of the present invention comprises the above-mentioned γ-alumina porous material, and a mixed fluid comprising a plurality of kinds of fluids is brought into contact with one surface of the γ-alumina porous material, and The specific fluid is separated by selectively permeating only the specific fluid through the other surface of the γ-alumina porous material.

【0012】ここで、前記γアルミナ質多孔体の平均細
孔径よりも大きい平均細孔径を有するセラミック支持体
の表面に、前記γアルミナ質多孔体を0.1〜100μ
mの厚みで被覆形成してなること、さらには前記γアル
ミナ質多孔体からなる被覆層の表面に、前記γアルミナ
質多孔体の平均細孔径よりも小さい平均細孔径を有する
他の多孔体を被着形成してなることが望ましい。
Here, the γ-alumina porous material is coated on the surface of a ceramic support having an average pore diameter larger than that of the γ-alumina porous material by 0.1 to 100 μm.
m, and further coated on the surface of the coating layer composed of the γ-alumina porous body, another porous body having an average pore diameter smaller than the average pore diameter of the γ-alumina porous body. It is desirable that it be formed by adhesion.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明のγアルミナ質多孔体は、
γアルミナを主体として、該γアルミナのアルミニウム
換算量100molに対して、イットリウムを0.1〜
30mol%の比率で含有することを特徴とするもので
ある。ここで、イットリウムは、特に酸化物または複合
酸化物の形態で存在するか、もしくは非晶質ガラス状と
して存在することが望ましく、また、イットリウムはγ
アルミナ粒子またはγアルミナ非晶質相の内部に均一に
分散含有されるか、またはγアルミナ粒子の表面および
粒界に存在する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The gamma-alumina porous material of the present invention comprises:
With y-alumina as the main component, yttrium is added in an amount of 0.1 to
It is characterized in that it is contained at a ratio of 30 mol%. Here, yttrium is preferably present in the form of an oxide or a composite oxide, or preferably present as an amorphous glass.
It is uniformly dispersed and contained in the alumina particles or the gamma-alumina amorphous phase, or exists on the surface and the grain boundary of the gamma-alumina particles.

【0014】また、本発明によれば、特に耐水性の向上
の点で、γアルミナ質多孔体のX線回折パターンにおい
て、γアルミナ結晶相のピーク中にイットリア(Y
23)等のイットリウム化合物(ただし、イットリウム
と他の金属との複合酸化物を除く)に起因する結晶相が
実質的に析出しない状態で含有されていることが望まし
い。
Further, according to the present invention, particularly in view of improvement of water resistance, in the X-ray diffraction pattern of the γ-alumina porous material, yttria (Y
2 O 3), yttrium compounds such as (but it is desirable that the crystalline phase caused by excluding a composite oxide of yttrium with other metals) are contained in a state that does not substantially precipitated.

【0015】また、γアルミナ質多孔体の細孔径を0.
5〜50nmの範囲内に制御するためには、前記X線回
折パターンのγアルミナ結晶相の半値幅から求められる
γアルミナ結晶相の平均粒径が1μm以下、特に0.5
μm以下であることが望ましい。
Further, the pore diameter of the γ-alumina porous material is set to 0.
In order to control within the range of 5 to 50 nm, the average particle diameter of the γ-alumina crystal phase determined from the half-width of the γ-alumina crystal phase in the X-ray diffraction pattern is 1 μm or less, particularly 0.5 μm or less.
It is desirable that it is not more than μm.

【0016】さらに、本発明によれば、γアルミナ質多
孔体の耐水性を向上させ、かつ細孔径の均一性を高める
ために、前記γアルミナのアルミニウム換算量100m
olに対して、イットリウムを0.1〜30mol、特
に0.3〜15mol、さらに0.5〜10molの割
合で含有せしめることが重要である。すなわち、γアル
ミナ質多孔体中のイットリウムの含有量が0.1mol
よりも少ないとγアルミナ質多孔体の耐水性が低下し、
逆にイットリウムの添加量が30molよりも多いとγ
アルミナ自体が変態して所望の細孔径を有する多孔質体
を作製することができない。
Further, according to the present invention, in order to improve the water resistance of the γ-alumina porous body and to improve the uniformity of the pore diameter, the γ-alumina is converted to an aluminum equivalent of 100 m.
It is important that yttrium be contained in a proportion of 0.1 to 30 mol, particularly 0.3 to 15 mol, and further 0.5 to 10 mol, based on ol. That is, the content of yttrium in the gamma alumina porous material is 0.1 mol.
If less than the water resistance of the γ-alumina porous body is reduced,
Conversely, if the amount of yttrium is more than 30 mol, γ
Alumina itself is transformed, and a porous body having a desired pore size cannot be produced.

【0017】また、本発明によれば、後述する流体分離
フィルタの流体として気体や液体を用い、複数種の気体
および/または液体からなる混合流体中から特定の気体
および/または液体を透過可能な流体分離膜、または流
体分離膜を支持体表面に良好に成膜するための中間層と
しての機能を持つために、平均細孔径が0.5〜100
nm、特に1〜10nmであること、窒素吸着法(BE
T)による比表面積が50〜500m2/g、特に10
0〜350m2/gであることが望ましい。
Further, according to the present invention, a gas or a liquid is used as a fluid of a fluid separation filter described later, and a specific gas and / or a liquid can be permeated from a mixed fluid composed of a plurality of types of gases and / or liquids. In order to have a function as a fluid separation membrane or an intermediate layer for favorably forming the fluid separation membrane on the surface of the support, the average pore diameter is 0.5 to 100.
nm, especially 1 to 10 nm, nitrogen adsorption method (BE
T) specific surface area of 50 to 500 m 2 / g, especially 10
Desirably, it is 0 to 350 m 2 / g.

【0018】(製造方法)次に、上記γアルミナ質多孔
体を作製する方法について説明する。まず、γアルミナ
原料として、平均粒径1μm以下の微粉末、アルコキシ
ド、アシレート、キシレート、金属水酸化物等のハイド
ロゾル溶液、アルコキシドのアルコール溶液等が使用可
能であり、中でも、イットリウムのγアルミナ中への分
散性を高めるために、アルミニウムトリセカンダリーブ
トキシド等のアルコキシドを用い、これを水中に懸濁し
て加水分解し、硝酸を加えて解膠したベーマイトゾルの
水溶液であることが望ましく、特にアルコキシド1mo
lに対する水の添加量が50〜1000molであるこ
とが望ましい。
(Production Method) Next, a method for producing the above-mentioned gamma alumina porous body will be described. First, as a γ-alumina raw material, fine powder having an average particle size of 1 μm or less, a hydrosol solution of an alkoxide, an acylate, a xylate, a metal hydroxide, an alcohol solution of an alkoxide, or the like can be used. In order to enhance the dispersibility of the compound, an alkoxide such as aluminum trisecondary butoxide, which is suspended in water, hydrolyzed, and added with nitric acid, is preferably an aqueous solution of boehmite sol.
It is desirable that the amount of water added to 1 is 50 to 1000 mol.

【0019】そして、本発明によれば、上記γアルミナ
原料溶液に硝酸イットリウム、硫酸イットリウム、塩化
イットリウム、臭化イットリウムおよびヨウ化イットリ
ウムの群から選ばれる少なくとも1種のイットリウム塩
や、トリメトキシイットリウム、トリエトキシイットリ
ウムおよびトリ−i−プロポキシイットリウムの群から
選ばれる少なくとも1種のイットリウムアルコキシド等
のイットリウム化合物の粉末または溶液を用い、これを
所望により所定濃度の溶液に調整して上記γアルミナ原
料溶液内に添加、混合する。
According to the present invention, at least one yttrium salt selected from the group consisting of yttrium nitrate, yttrium sulfate, yttrium chloride, yttrium bromide and yttrium iodide, and trimethoxy yttrium, A powder or solution of an yttrium compound such as at least one yttrium alkoxide selected from the group consisting of triethoxy yttrium and tri-i-propoxy yttrium is used. And mix.

【0020】なお、γアルミナ原料溶液として加水分解
ゾル溶液を用いる場合、上記イットリウム化合物のうち
イットリウム塩は加水分解後に添加することが望まし
く、イットリウムアルコキシドは加水分解前に添加する
ことが望ましい。
When a hydrolyzed sol solution is used as the γ-alumina raw material solution, it is desirable that the yttrium salt of the yttrium compound be added after the hydrolysis, and that the yttrium alkoxide be added before the hydrolysis.

【0021】本発明によれば、イットリウムの添加方法
としてγアルミナ溶液内にイットリウム化合物を添加す
ることが望ましく、これによってγアルミナ中にイット
リウムを均一に分散せしめることができ、γアルミナの
耐水性を高めることができる。
According to the present invention, as a method for adding yttrium, it is desirable to add a yttrium compound into a γ-alumina solution, whereby yttrium can be uniformly dispersed in γ-alumina, and the water resistance of γ-alumina can be reduced. Can be enhanced.

【0022】また、前記イットリウム化合物の添加量
が、前記γアルミナ原料溶液のアルミニウム換算量10
0molに対してイットリウム化合物をイットリウム換
算量で0.1〜30mol、特に0.3〜15mol、
さらに0.5〜10molであることが重要である。す
なわち、イットリウム化合物の添加量が0.1molよ
りも少ないとγアルミナ質多孔体の耐水性が低下し、逆
にイットリウム化合物の添加量が30molよりも多い
と、イットリウム化合物の一部が沈殿して均一なゾル溶
液を作製することができず、γアルミナ質多孔体中に粗
大粒子等が混入してピンホールが発生したり、γアルミ
ナが変態して多孔体の細孔径が変わってしまうためであ
る。
The amount of the yttrium compound to be added is 10% in terms of aluminum in the γ-alumina raw material solution.
0.1 to 30 mol, in particular, 0.3 to 15 mol of the yttrium compound in terms of yttrium with respect to 0 mol,
It is important that the amount is 0.5 to 10 mol. That is, when the addition amount of the yttrium compound is less than 0.1 mol, the water resistance of the γ-alumina porous body decreases, and when the addition amount of the yttrium compound is more than 30 mol, part of the yttrium compound precipitates. A uniform sol solution cannot be prepared, and coarse particles etc. are mixed in the γ-alumina porous body to generate pinholes, or γ-alumina is transformed to change the pore diameter of the porous body. is there.

【0023】ここで、イットリウム化合物を添加した
後、イットリウムの分散性を高めるために煮沸攪拌して
も良い。そして、この溶液を乾燥後、例えば、350〜
650℃で焼成することによって、本発明のγアルミナ
質多孔体を作製することができる。
Here, after adding the yttrium compound, boiling stirring may be performed in order to enhance the dispersibility of yttrium. Then, after drying this solution, for example, 350 to
By firing at 650 ° C., the γ-alumina porous body of the present invention can be produced.

【0024】(流体分離フィルタ)次に、本発明の流体
分離フィルタの一例について、その要部についての模式
図である図1をもとに説明する。図1によれば、流体分
離フィルタ1は多孔質支持体2の少なくとも一方の表面
に形成された多数の細孔を有するγアルミナ質多孔体3
が形成されている。
(Fluid Separation Filter) Next, an example of the fluid separation filter of the present invention will be described with reference to FIG. According to FIG. 1, a fluid separation filter 1 has a γ-alumina porous body 3 having a large number of pores formed on at least one surface of a porous support 2.
Are formed.

【0025】本発明によれば、γアルミナ質多孔体3が
上述するγアルミナ質多孔体からなることが大きな特徴
あり、これによって、流体分離フィルタ1は、特にガス
や液体の透過、分離に適した細孔径に制御可能である
か、もしくは、多孔質支持体2の平均細孔径よりも小さ
く、かつ後述する薄膜4の平均細孔径よりも大きい細孔
径に制御して中間層として機能させることが可能である
とともに、γアルミナ質多孔体に水が接触してもγアル
ミナ中の細孔径が変化して経時的に流体分離特性が低下
することなく、例えば、水を含有する流体の処理や、大
気等の水分を含んだ雰囲気下に曝された場合であって
も、分離特性を低下させることなく耐水性に優れたもの
となる。
According to the present invention, the gamma-alumina porous body 3 is characterized by being composed of the gamma-alumina porous body described above, whereby the fluid separation filter 1 is particularly suitable for gas and liquid permeation and separation. It is possible to control the pore diameter to be smaller than the average pore diameter of the porous support 2 and to control the pore diameter to be larger than the average pore diameter of the thin film 4 described later to function as an intermediate layer. While it is possible, even if water contacts the γ-alumina porous body, the pore diameter in the γ-alumina changes and the fluid separation characteristics do not deteriorate over time, for example, treatment of a fluid containing water, Even when exposed to a moisture-containing atmosphere such as air, the water resistance is excellent without deteriorating the separation characteristics.

【0026】なお、γアルミナ質多孔体3の膜厚は、ピ
ンホールやクラック等の生じない均質な層を形成するた
め、および流体透過抵抗の低減を図るために、0.1〜
100μmであることが望ましい。
The thickness of the γ-alumina porous body 3 should be 0.1 to 0.1 in order to form a uniform layer free of pinholes and cracks and to reduce fluid permeation resistance.
Preferably, it is 100 μm.

【0027】一方、多孔質支持体2は、パイプ状、ハニ
カム状、モノリス状等の筒状または平板状、波板状等の
板状のいずれの形状でもよく、また、筒状の場合には、
その一端が封止されたものであってもよい。さらに、機
械的な強度および体積あたりの膜面積を向上させる点か
ら、管状の形状においては外径1〜15mm、内径0.
2〜3mm、板状の形状においては厚さ0.2〜10m
mの形状であることが望ましい。
On the other hand, the porous support 2 may be in the shape of a pipe such as a pipe, a honeycomb, a monolith, or a plate such as a flat plate or a corrugated plate. ,
One end thereof may be sealed. Further, from the viewpoint of improving the mechanical strength and the membrane area per volume, the outer diameter is 1 to 15 mm and the inner diameter is 0.1 mm in the tubular shape.
2-3mm, thickness 0.2-10m in plate shape
It is desirable that the shape be m.

【0028】また、多孔質支持体2の材質は多孔質のア
ルミナ、ジルコニア、シリカ、コーディライト、窒化珪
素、炭化珪素等のセラミックスもしくはこれらの複合体
からなることが望ましい。特に、γアルミナ質多孔体3
との親和性の高さ、耐熱性、コスト面を考慮するとαア
ルミナ質多孔体が望ましい。
The material of the porous support 2 is preferably made of porous ceramics such as alumina, zirconia, silica, cordierite, silicon nitride, silicon carbide, or a composite thereof. In particular, gamma alumina porous body 3
Considering the high affinity with, heat resistance and cost, α-alumina porous material is preferable.

【0029】さらには、ガスまたは液体の分離性能やガ
スまたは液体の透過性の点より多孔質支持体2は、気孔
率20〜50%、平均気孔径0.02〜2μm、表面粗
さ(Ra)が2μm以下、特に1μm以下であることが
望ましい。
Further, from the viewpoint of gas or liquid separation performance and gas or liquid permeability, the porous support 2 has a porosity of 20 to 50%, an average pore diameter of 0.02 to 2 μm, and a surface roughness (Ra). ) Is preferably 2 μm or less, particularly preferably 1 μm or less.

【0030】一方、本発明によれば、γアルミナ質多孔
体3そのものによって、例えば特定ガスまたは液体を透
過、分離するガス分離膜または限外濾過膜等として用い
ることが可能であるが、他方、γアルミナ質多孔体3の
多孔質支持体2形成面とは反対の表面に、γアルミナ質
多孔体3中の平均細孔径よりも小さい平均細孔径を有す
る薄膜4によって、特に分子サイズの小さいガスを分離
するガス分離フィルタとすることもでき、特にこの場合
でも中間層として機能するγアルミナ質多孔体3の耐水
性が高いために基体(γアルミナ質多孔体)の性状によ
って薄膜4内に小さなクラックやピンホールが発生した
場合、これが大きな特性劣化につながるガス分離フィル
タにおいても良好な耐水性を得ることができる。
On the other hand, according to the present invention, the γ-alumina porous body 3 itself can be used, for example, as a gas separation membrane or an ultrafiltration membrane for permeating and separating a specific gas or liquid. The thin film 4 having an average pore diameter smaller than the average pore diameter in the γ-alumina porous body 3 is formed on the surface of the γ-alumina porous body 3 opposite to the surface on which the porous support 2 is formed. In particular, even in this case, since the water resistance of the γ-alumina porous body 3 functioning as an intermediate layer is high, a small amount of the γ-alumina porous body 3 may be formed in the thin film 4 depending on the properties of the substrate (γ-alumina porous body). When cracks and pinholes occur, good water resistance can be obtained even in a gas separation filter that leads to significant deterioration of characteristics.

【0031】薄膜4は、例えば、Si、Ti、Zr、A
lの分から選ばれる少なくとも1種の酸化物、もしくは
複合酸化物の結晶または非晶質相からなり、ガス分離膜
として機能させる場合には平均細孔径が0.1〜10n
m、特に0.1〜1nmであることが望ましく、膜厚が
0.01〜5μm、特に0.1〜1μmであることが望
ましい。
The thin film 4 is made of, for example, Si, Ti, Zr, A
1 or at least one oxide selected from the above, or a crystalline or amorphous phase of a composite oxide, and when functioning as a gas separation membrane, has an average pore diameter of 0.1 to 10 n.
m, in particular, 0.1 to 1 nm, and a film thickness of 0.01 to 5 μm, particularly 0.1 to 1 μm.

【0032】なお、かかる薄膜4の細孔径を、例えば、
0.3〜0.4nmに制御することによって、例えば、
0.26〜0.28nmの分子径を持つ水蒸気と0.5
〜0.6nmの分子径を持つIPAとの混合ガスから、
水蒸気のみを選択的に透過させて、非常に高い分離性能
を得ることができる。また、薄膜4は、耐水性の高い材
質からなることが望ましい。
The pore diameter of the thin film 4 is, for example,
By controlling to 0.3-0.4 nm, for example,
Water vapor having a molecular diameter of 0.26 to 0.28 nm and 0.5
From a mixed gas with IPA having a molecular diameter of ~ 0.6 nm,
Very high separation performance can be obtained by selectively permeating only water vapor. Further, it is desirable that the thin film 4 be made of a material having high water resistance.

【0033】なお、図1のフィルタ1では、管状の支持
体2の内面にγアルミナ質多孔体3および薄膜4を形成
したものであってもよく、逆に、管状の支持体の外面に
γアルミナ質多孔体3および薄膜4を順次形成したもの
であってもよい。また、支持体2の形状が平板状(層
状)である場合には、多孔質支持体2の片面にγアルミ
ナ質多孔体3と薄膜4とを順次積層すればよい。
In the filter 1 shown in FIG. 1, the γ-alumina porous body 3 and the thin film 4 may be formed on the inner surface of the tubular support 2. The alumina porous body 3 and the thin film 4 may be sequentially formed. When the shape of the support 2 is flat (layered), the γ-alumina porous body 3 and the thin film 4 may be sequentially laminated on one surface of the porous support 2.

【0034】(製造方法)上記流体分離フィルタを作製
する方法の一例について説明する。まず、平均粒径0.
05〜10μm、特に平均粒径0.1〜2μmの所定の
セラミック粉末に所望の有機バインダを加え、プレス成
形、押出し成形、射出成形、鋳込み成形、テープ成形等
の公知の成形手段により所望の形状に成形した後、焼成
することにより多孔質支持体を作製する。なお、支持体
の焼成は、残留炭素の残存を防止するためには酸化性雰
囲気にて焼成することが望ましい。
(Manufacturing Method) An example of a method for manufacturing the above fluid separation filter will be described. First, an average particle size of 0.
A desired organic binder is added to a predetermined ceramic powder having a mean particle size of from 0.05 to 10 μm, particularly from 0.1 to 2 μm, and a desired shape is formed by known molding means such as press molding, extrusion molding, injection molding, casting molding, and tape molding. After forming into a porous support, the porous support is produced by firing. The support is preferably fired in an oxidizing atmosphere in order to prevent residual carbon from remaining.

【0035】次に、支持体表面に上述したγアルミナ原
料溶液を前記支持体表面に塗布する。なお、γアルミナ
原料溶液を被着形成する方法としては、支持体が管状体
からなる場合には、送液ポンプやシリンジ(注射器)等
を用いて管状体の内面に溶液を充填し、残部を排出して
管内に被着形成する方法や、管状体の一端を封じた状態
で溶液内へ浸漬し、引き上げて管の外表面に被着形成す
る方法、さらには、溶液を管状体の外表面に塗布する方
法等が適応できる。また、支持体が平板の場合は、支持
体表面にスピンコータ法、噴霧法等によって塗布する方
法等が採用できる。なお、上記塗布法は、多孔質支持体
を加熱した状態で行うこともできる。
Next, the above-mentioned γ-alumina raw material solution is applied to the surface of the support. In addition, as a method of applying and forming the γ-alumina raw material solution, when the support is formed of a tubular body, the solution is filled into the inner surface of the tubular body using a liquid sending pump or a syringe (syringe), and the remaining portion is filled. A method of discharging and forming a coating on a tube, a method of immersing in a solution with one end of a tubular body sealed, and pulling up to form a coating on an outer surface of the tube. The method of application to the substrate can be applied. When the support is a flat plate, a method of applying the support to the surface of the support by a spin coater method, a spray method, or the like can be employed. In addition, the said coating method can also be performed in the state which heated the porous support body.

【0036】そして、上記γアルミナ原料溶液を被着形
成した構造体を、酸化性雰囲気中、例えば400℃以
上、特に450〜600℃に加熱してγアルミナ原料溶
液中のセラミックを焼結させるとともに、γアルミナ原
料溶液中の有機物成分を蒸発、揮散させることによっ
て、特に、平均細孔径1〜10nmのγアルミナ質多孔
体を形成する。また、前記γアルミナ質多孔体の成膜、
焼成を繰り返して所望の厚みに調整することもできる。
Then, the structure on which the above-mentioned γ-alumina raw material solution is formed is heated in an oxidizing atmosphere, for example, at a temperature of 400 ° C. or more, particularly 450 to 600 ° C., to sinter the ceramic in the γ-alumina raw material solution. By evaporating and evaporating the organic components in the γ-alumina raw material solution, a γ-alumina porous material having an average pore diameter of 1 to 10 nm is formed. In addition, film formation of the γ-alumina porous body,
The desired thickness can also be adjusted by repeating firing.

【0037】次に、γアルミナ質多孔体の表面に薄膜を
被着形成する。薄膜の形成方法は、上記γアルミナ質多
孔体の塗布方法が好適に使用できるが、特に、管状の多
孔質支持体の外表面にγアルミナ質多孔体および薄膜を
形成する場合には、操作が簡単で取り扱いが容易な点
で、溶液中にγアルミナ質多孔体を被着形成した支持体
を浸漬して引き上げる方法が望ましい。
Next, a thin film is formed on the surface of the porous γ-alumina material. As the method for forming the thin film, the above-described method for applying the γ-alumina porous body can be suitably used.In particular, when the γ-alumina porous body and the thin film are formed on the outer surface of the tubular porous support, the operation is difficult. From the viewpoint of simplicity and ease of handling, a method of dipping and pulling up a support on which a γ-alumina porous body is formed in a solution is desirable.

【0038】そして、薄膜原料溶液を乾燥させた後、酸
化性または非酸化性雰囲気中、所定の温度、例えば30
0〜700℃にて焼成することにより、管状の多孔質支
持体の外周表面に薄膜を被着形成することができる。ま
た、薄膜の成膜、焼成を繰り返して所望の厚みに調整す
ることもできる。
After the thin film raw material solution is dried, the thin film raw material solution is dried at a predetermined temperature, for example, 30 ° C. in an oxidizing or non-oxidizing atmosphere.
By baking at 0 to 700 ° C., a thin film can be formed on the outer peripheral surface of the tubular porous support. Further, the thickness can be adjusted to a desired thickness by repeating the formation and firing of the thin film.

【0039】(モジュール)上記方法によって得られる
本発明の流体分離フィルタを用いて被処理流体中から特
定流体を分離する方法について、図2に示す本発明の流
体分離フィルタを具備する流体分離装置の一例について
の概略断面図を基に説明する。図2によれば、流体分離
モジュール(以下、単にモジュールと略す。)5は、円
筒管状の流体分離フィルタ1が複数本収束され、その両
端が支持部材6に接着、固定された収束体7がハウジン
グ8内に収納されている。
(Module) A method for separating a specific fluid from a fluid to be treated using the fluid separation filter of the present invention obtained by the above method will be described with reference to a fluid separation apparatus having the fluid separation filter of the present invention shown in FIG. An example will be described based on a schematic cross-sectional view. According to FIG. 2, a fluid separation module (hereinafter simply abbreviated as a module) 5 has a plurality of cylindrical fluid separation filters 1 converged, and a converging body 7 having both ends adhered and fixed to a support member 6. It is housed in a housing 8.

【0040】ハウジング8は、耐熱性のガラス、ステン
レス等の金属、アルミナやジルコニア等のセラミックス
等のガスまたは液体を透過しない部材によって形成され
外部から気密に封止されるものであるが、耐熱衝撃性が
高いことが望ましく、また、ハウジング8内を加圧また
は減圧する場合には機械的強度の高いステンレス等の金
属が好適であり、概略管状体からなることが望ましい。
The housing 8 is formed of a member that does not transmit gas or liquid, such as heat-resistant glass, metal such as stainless steel, ceramics such as alumina and zirconia, and is hermetically sealed from the outside. When the inside of the housing 8 is pressurized or depressurized, a metal such as stainless steel having high mechanical strength is preferable, and it is preferable that the housing 8 is formed of a substantially tubular body.

【0041】また、支持部材6は、ガスまたは液体が透
過しない緻密なアルミナ、シリカ、コーディライト、フ
ォルステライト、ステアタイト、ジルコニア、炭化珪
素、窒化珪素等のセラミックス、ステンレス、チタン、
アルミニウム等の金属、ガラスから選ばれる少なくとも
1種からなるが、多孔質支持体2との熱膨張率が±1×
10-6/℃以内で近似していることが望ましい。
The supporting member 6 is made of dense ceramics such as alumina, silica, cordierite, forsterite, steatite, zirconia, silicon carbide and silicon nitride, stainless steel, titanium,
It consists of at least one selected from metals such as aluminum and glass, and has a coefficient of thermal expansion with the porous support 2 of ± 1 ×
It is desirable that the values be approximated within 10 -6 / ° C.

【0042】さらに、図2によれば、収束体7を支持す
る支持部材6はハウジング8内に配設された固定部材1
0にグランドパッキング、金属製や樹脂製またはゴム製
のガスケット11を介在させて固定、封止されている。
これによりモジュール5の支持部材6によって仕切られ
る領域の気密性を高めてガスまたは液体分離性能を向上
させることができるとともに、フィルタの脱着が可能と
なり、かつモジュール5の外部からの機械的振動や衝撃
等による影響を低減できる。
Further, according to FIG. 2, the support member 6 for supporting the converging body 7 is a fixed member 1 provided in a housing 8.
0 is fixed and sealed with a gasket 11 made of ground packing, metal, resin, or rubber.
As a result, the gas or liquid separation performance can be improved by increasing the airtightness of the area partitioned by the support member 6 of the module 5, the filter can be attached and detached, and mechanical vibration and impact from the outside of the module 5 can be achieved. And the like can be reduced.

【0043】また、ハウジング8には被処理流体または
液体を導入するための被処理流体供給口12と、前記混
合流体を管状のフィルタ1表面に接触せしめて管状のフ
ィルタ1内を透過した特定のガスまたは液体を回収また
は排出するための透過流体排出口13と、前記混合流体
の残部を排出または回収するための残部流体排出口14
とが形成されている。
The housing 8 has a fluid supply port 12 for introducing a fluid or a liquid to be treated, and a specific fluid which has passed through the tubular filter 1 by bringing the mixed fluid into contact with the surface of the tubular filter 1. Permeate fluid outlet 13 for collecting or discharging gas or liquid, and remaining fluid outlet 14 for discharging or recovering the remainder of the mixed fluid
Are formed.

【0044】具体的には、図2によれば、透過流体排出
口13は、ハウジング8内に収納された支持部材6間の
側壁部に1つ設けられているが、流体分離効率を高める
上では被処理流体供給口12に近い側に近接する位置に
設けられることが望ましく、また、複数設けられてもよ
い。
Specifically, according to FIG. 2, one permeated fluid outlet 13 is provided on the side wall between the support members 6 housed in the housing 8, but it is necessary to improve the fluid separation efficiency. In such a case, it is desirable to be provided at a position close to the side close to the fluid supply port 12 to be processed, and a plurality of them may be provided.

【0045】そして、被処理流体供給口12からハウジ
ング8内の支持部材6の間に導入された被処理流体は、
その一部が分離膜3から管状のフィルタ1内を透過して
収束体7外のハウジング8内に収納された支持部材6間
の領域へ移動し、さらに透過流体排出口13からモジュ
ール5外へ排出される。他方、前記被処理流体の残部
は、残部流体排出口14からモジュール5外へ排出され
る。さらに、被処理流体供給口12を加圧するか、また
は透過流体排出口13を減圧することにより両者間に差
圧を設けてガスまたは液体分離性能を高めることも可能
である。
The fluid to be treated introduced between the fluid supply port 12 and the support member 6 in the housing 8 is
A part of the permeate passes through the separation membrane 3 through the inside of the tubular filter 1 and moves to a region between the support members 6 housed in the housing 8 outside the converging body 7 and further out of the module 5 through the permeated fluid outlet 13. Is discharged. On the other hand, the remaining portion of the fluid to be processed is discharged out of the module 5 through the remaining fluid outlet 14. Further, it is also possible to increase the gas or liquid separation performance by increasing the pressure of the fluid supply port 12 to be processed or reducing the pressure of the permeated fluid discharge port 13 to provide a pressure difference therebetween.

【0046】また、図2のモジュール5は円筒管状のフ
ィルタ管であったが本発明はこれに限定されるものでは
なく、図3の本発明の流体分離フィルタを具備する他の
流体分離モジュールについて概略断面図に示すように平
板形状のフィルタであってもよい。
Although the module 5 in FIG. 2 is a cylindrical filter tube, the present invention is not limited to this. For another fluid separation module having the fluid separation filter of the present invention in FIG. As shown in the schematic cross-sectional view, a flat filter may be used.

【0047】図3によれば、モジュール20は、矩形板
状からなる支持体21の一方の表面にγアルミナ質多孔
体22および分離膜23を被着形成した板状の流体分離
フィルタ層(以下、単にフィルタ層と略す。)24が所
定間隔離間して複数層積層された前記積層体が形成され
ており、前記積層体のフィルタ層24間には一層おきに
異なる位置に支持部材26が設けられており、特に支持
体21側面を覆うように封止、固定されている。また、
被処理流体供給口側27と対向する側面である残部流体
排出口側28にも同様に支持部材26が配設されてい
る。
As shown in FIG. 3, the module 20 is a plate-like fluid separation filter layer (hereinafter referred to as a “lambda”) in which a γ-alumina porous body 22 and a separation membrane 23 are formed on one surface of a rectangular plate-like support 21. The laminated body is formed by laminating a plurality of layers 24 at predetermined intervals, and supporting members 26 are provided at different positions between the filter layers 24 of the laminated body. In particular, it is sealed and fixed so as to cover the side surface of the support 21. Also,
A support member 26 is similarly disposed on the remaining fluid discharge port side 28, which is a side surface opposite to the fluid supply port side 27 to be processed.

【0048】つまり、被処理流体供給口側27面と隣接
する側面のうちの一方に形成された透過流体排出口側3
0には、被処理流体供給口側27の支持部材26が配設
されないフィルタ層24間に支持部材29が封止、固定
され、これによって被処理流体供給口側27には支持部
材29の厚みの空間部31が、透過流体排出口側30に
は支持部材26厚みの空間部32がそれぞれ形成されて
いる。なお、透過流体排出口側30と対向する側面は支
持部材26および29または壁体等によってすべて外部
から封止されている。
That is, the permeated fluid discharge port 3 formed on one of the side faces adjacent to the surface 27 to be processed fluid supply port.
0, the support member 29 is sealed and fixed between the filter layers 24 on which the support member 26 on the processing fluid supply port side 27 is not disposed. And a space 32 having a thickness of the support member 26 is formed on the permeated fluid outlet side 30. In addition, the side surface facing the permeated fluid discharge port side 30 is entirely sealed from the outside by support members 26 and 29 or a wall.

【0049】つまり、前記積層体の1つの側面に被処理
流体供給口が、他の側面に透過流体排出口が、さらに他
の側面に残部排出口が形成されるように支持部材26お
よび支持部材29が配設されている。
That is, the supporting member 26 and the supporting member are formed such that a fluid supply port to be processed is formed on one side of the laminate, a permeated fluid outlet is formed on the other side, and a remaining outlet is formed on the other side. 29 are provided.

【0050】また、モジュール20においては、被処理
流体供給口側27からガスまたは液体の被処理物をモジ
ュール20内の空間部31内に導入して、フィルタ層2
4の分離膜23にて特定ガスまたは液体のみを空間部3
2に透過し透過流体排出口側30に排出するとともに、
フィルタ層24を透過しない残部流体または液体を被処
理流体供給口側27と対向する側面側である残部流体排
出口側28に排出することにより特定ガスまたは液体を
分離することが可能である。
In the module 20, a gas or liquid material to be treated is introduced into the space 31 in the module 20 from the fluid supply port side 27 of the module 20, and the filter layer 2 is removed.
In the separation membrane 23 of FIG.
2 and is discharged to the permeated fluid discharge port side 30.
The specific gas or liquid can be separated by discharging the remaining fluid or liquid that does not pass through the filter layer 24 to the remaining fluid discharge port side 28 which is the side face facing the fluid supply port side 27 to be processed.

【0051】なお、上述したフィルタにおけるガスの透
過経路としては、支持体21、γアルミナ質多孔体2
2、分離膜23の順にガスが透過してもよく、逆に、分
離膜23を透過した後、γアルミナ質多孔体22、支持
体21の順に透過してもよい。また、支持体21が管状
体形状からなる場合には、管状体の内面に被処理流体を
流し、管状体の外面にガスを透過させ、分離、回収する
こともでき、逆に、管状体の外面に被処理流体を流しな
がら、管状体の内面にガスを透過させることもできる。
The gas permeation path in the above-described filter includes a support 21 and a γ-alumina porous material 2.
2. The gas may permeate in the order of the separation membrane 23, or conversely, may permeate through the separation membrane 23 and then permeate in the order of the γ-alumina porous body 22 and the support 21. Further, when the support 21 has a tubular shape, the fluid to be treated is allowed to flow through the inner surface of the tubular body, and gas is allowed to permeate the outer surface of the tubular body, and separation and collection can be performed. It is also possible to allow the gas to permeate the inner surface of the tubular body while flowing the fluid to be treated on the outer surface.

【0052】また、透過側のガス分圧を低める方法とし
ては、特定のガスの排出面側(透過流体排出口側30に
該特定のガス以外のガスを流すこともでき、該特定のガ
スを含む被処理流体供給面側27の気圧よりもガス排出
面側の気圧を低めることにより、より効率的に前記特定
のガスの分離が可能である。
As a method for lowering the gas partial pressure on the permeation side, a gas other than the specific gas can be supplied to the specific gas discharge surface side (permeate fluid discharge port side 30). The specific gas can be separated more efficiently by lowering the pressure on the gas discharge surface side from the pressure on the fluid supply surface side 27 to be processed.

【0053】また、上記気圧差を設ける方法としては、
ガス排出面側を減圧する方法、前記特定のガスを含む混
合ガス供給面側を加圧する方法、さらに、上記2つの方
法を併用する方法のいずれでもよく、特に、ガスの分離
効率向上のためには前記気圧差が10kPa以上である
ことが望ましい。
The method of providing the above-mentioned pressure difference is as follows.
Any of a method of depressurizing the gas discharge surface, a method of pressurizing the mixed gas supply surface containing the specific gas, and a method of using the above two methods in combination may be used. It is preferable that the pressure difference is 10 kPa or more.

【0054】上記構成からなる本発明の流体分離フィル
タは、薄く、かつ均質な分離膜を作製できることから、
特に、水が共存した雰囲気中であっても、常温から50
0℃までの広い温度範囲にわたって高い流体分離性能を
維持することができる。
The fluid separation filter of the present invention having the above structure can produce a thin and uniform separation membrane.
In particular, even in an atmosphere where water coexists, the temperature can be reduced from room temperature to 50 ° C.
High fluid separation performance can be maintained over a wide temperature range up to 0 ° C.

【0055】[0055]

【実施例】(実施例1)まず、純度99.9%、平均粒
径0.1μmのアルミナ粉末に対して、所定の有機バイ
ンダ、潤滑剤、可塑剤および水を添加、混合し、押出成
形にて管状の成形体を作製した後、1200℃にて焼成
して、外径2.0mm、内径1.1mm、長さ10cm
で、平均粒径0.2μm、気孔率39%を有するαアル
ミナ多孔質支持管を作製した。
EXAMPLE 1 First, a predetermined organic binder, a lubricant, a plasticizer and water were added to alumina powder having a purity of 99.9% and an average particle diameter of 0.1 μm, mixed, and extruded. After producing a tubular molded body at, baked at 1200 ℃, outer diameter 2.0mm, inner diameter 1.1mm, length 10cm
Thus, an α-alumina porous support tube having an average particle size of 0.2 μm and a porosity of 39% was produced.

【0056】そして、その両端部内に溶解したワックス
をディッピング(浸漬、引き上げ)によって充填し、前
記支持管の外周部に被着したワックスはふき取って除去
し、ワックスが硬化する温度に冷却し支持体を作製し
た。
Then, the melted wax is filled in both ends thereof by dipping (immersion and pulling up), and the wax adhered to the outer peripheral portion of the support tube is removed by wiping, and the support is cooled to a temperature at which the wax hardens. Was prepared.

【0057】次に、85℃に加熱された水1リットル中
にアルミニウムトリセカンダリーブトキシド(ATS
B)を0.5mol添加、混合し、これに触媒として硝
酸をアルコキシド1molに対して0.07mol加え
て95℃で16時間攪拌することで加水分解縮重合反応
を経て前駆体となるベーマイトゾルを作製した。
Next, aluminum trisecondary butoxide (ATS) was added to 1 liter of water heated to 85 ° C.
B) was added and mixed in an amount of 0.5 mol, and nitric acid was added as a catalyst to the alkoxide in an amount of 0.07 mol per 1 mol of the alkoxide. The mixture was stirred at 95 ° C. for 16 hours to give a boehmite sol as a precursor through a hydrolysis-condensation polymerization reaction. Produced.

【0058】この前駆体であるベーマイトゾル1mol
に対して、表1に示す化合物の水溶液を表1に示す比率
で添加、混合してγアルミナ質多孔体のゾル溶液を作製
した。なお、試料No.7のみについてはゾル形成前
(加水分解前)のアルミニウムトリセカンダリーブトキ
シド(ATSB)溶液にトリエトキシイットリウム(T
EY)を添加し、その後加水分解した。
1 mol of boehmite sol as this precursor
Then, an aqueous solution of the compound shown in Table 1 was added at a ratio shown in Table 1 and mixed to prepare a sol solution of a γ-alumina porous material. The sample No. 7 alone, triethoxy yttrium (T) was added to the aluminum trisecondary butoxide (ATSB) solution before sol formation (before hydrolysis).
EY) was added followed by hydrolysis.

【0059】そして、上記支持管の一端側に栓をして前
記ゾル溶液中にディッピングすることによって支持体の
外表面にゾル溶液を被着形成し、乾燥後500℃で1時
間焼成して支持管の外表面にγアルミナ質多孔体からな
る薄膜を形成した。
Then, one end of the support tube is plugged and dipped into the sol solution to form a sol solution on the outer surface of the support. After drying, the support is baked at 500 ° C. for 1 hour. A thin film made of a gamma alumina porous body was formed on the outer surface of the tube.

【0060】一方、テトラエトキシシラン(TEOS)
とビニルトリエトキシシランとジルコニウムテトラ−n
−ブトキシドをエタノールに溶解させた後、硝酸と水を
添加、混合することによってシリカ−ジルコニアゾルを
作製し、γアルミナ質多孔体のゾル溶液とディッピング
と同じ方法によって、上記γアルミナ質多孔体の外表面
にシリカ−ジルコニアゾルをディッピングして、乾燥
後、500℃にて1時間焼成することによって他の多孔
体からなる薄膜を作製した。
On the other hand, tetraethoxysilane (TEOS)
And vinyltriethoxysilane and zirconium tetra-n
-After dissolving butoxide in ethanol, nitric acid and water are added and mixed to prepare a silica-zirconia sol, and by the same method as the sol solution and dipping of the γ-alumina porous material, A silica-zirconia sol was dipped on the outer surface, dried, and baked at 500 ° C. for 1 hour to produce a thin film made of another porous body.

【0061】得られた流体分離フィルタに対して、60
℃の水内に窒素ガスを流通(バブリング)し、飽和蒸気
状態の窒素ガス(窒素ガスと水蒸気との混合ガス)を被
処理流体供給口から500ml/分の流量でハウジング
内へ供給するとともに、被処理流体供給口から系内を1
00kPaに加圧した状態で、30分経過後(B)、透
過流体排出口から排出される水蒸気(水)と窒素の透過
量を初期特性として膜流量計とガスクロマトグラフィ
(ヤナコ社製G2800)によって求め、窒素と水それ
ぞれの透過係数(pN,pH)、および水の透過係数比
(pH/pN)を算出した。また、同様に60時間経過後
(A)のそれぞれのガスの透過特性の経時変化および変
化率(A/B)を測定した。結果は表1に示した。
For the obtained fluid separation filter, 60
Nitrogen gas is circulated (bubbled) in water at a temperature of 0 ° C., and nitrogen gas in a saturated vapor state (mixed gas of nitrogen gas and water vapor) is supplied into the housing at a flow rate of 500 ml / min from the processing fluid supply port. 1 inside the system from the fluid supply port
After a lapse of 30 minutes (B) in a state where the pressure is increased to 00 kPa, a membrane flow meter and a gas chromatograph (G2800 manufactured by Yanaco) are used as initial characteristics of the amount of water vapor (water) and nitrogen permeated from the permeated fluid discharge port. was determined and calculated nitrogen and water each transmission coefficient (p N, p H), and permeability coefficient ratio of water (p H / p N). Similarly, a change with time and a change rate (A / B) of each gas permeation characteristic after 60 hours (A) were measured. The results are shown in Table 1.

【0062】(比表面積測定)また、上記試料のフィル
タのγアルミナ質多孔体と同じ方法で作製した焼結体を
粉末状にして、150℃の飽和蒸気雰囲気に48時間曝
した前後の比表面積をBET吸着法によって測定した。
結果は表1に示した。
(Measurement of Specific Surface Area) Further, the specific surface area before and after exposing the sintered body produced by the same method as the γ-alumina porous body of the filter of the above sample to a powder and exposing it to a saturated steam atmosphere at 150 ° C. for 48 hours. Was measured by the BET adsorption method.
The results are shown in Table 1.

【0063】[0063]

【表1】 [Table 1]

【0064】表1の結果から明らかなように、イットリ
ウム化合物を添加せず、γアルミナのアルミナ換算量1
00molに対するイットリウムの含有量が0.1mo
lより少ない試料No.1では、分離特性の経時変化が
大きく耐水性が低いことが示唆された。また、イットリ
ウム化合物の添加量がγアルミナ原料溶液のアルミニウ
ム換算量100molに対してイットリウム換算量で3
0molを越える試料No.7ではベーマイトゾル中に
沈殿が見られ、これを用いたフィルタは透過係数比が低
いものであり、SEM観察の結果からピンホールの発生
が確認された。また、イットリウム(硝酸イットリウム
(Y(NO33))に代えて硝酸ランタン(La(NO
33)または硝酸ストロンチウム(Sr(NO32)を
用いた試料No.9、10では、分離特性の経時変化が
大きく耐水性が低いことが示唆された。
As is clear from the results in Table 1, the amount of γ-alumina in terms of alumina was 1 without adding the yttrium compound.
The content of yttrium with respect to 00 mol is 0.1 mol.
l of sample no. In the case of No. 1, it was suggested that the separation characteristics changed greatly with time and the water resistance was low. Further, the addition amount of the yttrium compound is 3 in terms of yttrium with respect to 100 mol in terms of aluminum of the γ-alumina raw material solution.
Sample No. exceeding 0 mol. In No. 7, a precipitate was seen in the boehmite sol, and the filter using this had a low transmission coefficient ratio, and the occurrence of pinholes was confirmed from the result of SEM observation. Further, lanthanum nitrate (La (NO) is used instead of yttrium (yttrium nitrate (Y (NO 3 ) 3 )).
3 ) Sample No. 3 using 3 ) or strontium nitrate (Sr (NO 3 ) 2 ). In Nos. 9 and 10, it was suggested that the separation characteristics greatly changed with time and the water resistance was low.

【0065】これに対して、本発明に従い、γアルミナ
原料溶液のアルミニウム換算量100molに対して、
イットリウム化合物をイットリウム換算量で0.1〜3
0molの割合で添加し、γアルミナ質多孔体中にγア
ルミナのアルミニウム換算量100molに対して、イ
ットリウムを0.1〜30mol含有せしめた試料N
o.2〜6、8では、いずれも水の透過係数比(pB
A)が18以上、分離特性の経時変化(A/B)が
0.7以上と変化の度合いが小さい信頼性の高い分離フ
ィルタであることが確認された。
On the other hand, according to the present invention, based on 100 mol of aluminum in the γ-alumina raw material solution,
The yttrium compound is converted to yttrium in an amount of 0.1 to 3 in terms of yttrium.
The sample N was added at a rate of 0 mol, and 0.1 to 30 mol of yttrium was contained in the γ-alumina porous body with respect to 100 mol of aluminum as γ-alumina.
o. In 2~6,8, permeability coefficient ratio of both water (p B /
p A ) was 18 or more, and the time-dependent change (A / B) of the separation characteristics was 0.7 or more.

【0066】また、各試料のγアルミナ質多孔体と同じ
方法で作製した焼結体の暴露試験の結果より、イットリ
ウムを含有するγアルミナ質多孔体のほうが比表面積の
変化率が小さく、すなわち耐水性が高いことがわかっ
た。
From the results of the exposure test of the sintered body prepared by the same method as the γ-alumina porous body of each sample, the change rate of the specific surface area of the γ-alumina porous body containing yttrium was smaller, It turned out to be high.

【0067】(実施例2)実施例1の流体分離フィルタ
において、γアルミナ質多孔体の外表面にシリカ−ジル
コニア質多孔体(他の多孔体)を形成しない以外は実施
例1と同様にした流体分離フィルタを作製した。
(Example 2) The fluid separation filter of Example 1 was the same as Example 1 except that a silica-zirconia porous body (other porous body) was not formed on the outer surface of the γ-alumina porous body. A fluid separation filter was made.

【0068】実施例1と同様に水蒸気と窒素の透過係数
について評価した結果、初期時における窒素の透過係数
(pN)が8.42×10-7mol/m2・Pa・se
c、水の透過係数(pH)が19.1×10-7mol/
2・Pa・sec、水蒸気の透過係数比(pH/pN
が2.27であった。
As a result of evaluating the permeability coefficients of water vapor and nitrogen in the same manner as in Example 1, the permeability coefficient of nitrogen (p N ) at the initial stage was 8.42 × 10 -7 mol / m 2 · Pa · se.
c, water permeability coefficient (p H ) is 19.1 × 10 −7 mol /
m 2 · Pa · sec, Permeability coefficient ratio of water vapor (p H / p N )
Was 2.27.

【0069】また、60時間経過後の分離特性は、窒素
の透過係数(pN)が7.91×10-7mol/m2・P
a・sec)、水の透過係数(pH)が18.2×10
-7mol/m2・Pa・sec、水の透過係数比(pH
N)が2.30であった。
After 60 hours, the separation characteristics were such that the nitrogen permeability coefficient (p N ) was 7.91 × 10 −7 mol / m 2 · P
a · sec), and the water permeability coefficient (p H ) is 18.2 × 10
-7 mol / m 2 · Pa · sec, permeability coefficient ratio of water (p H /
p N ) was 2.30.

【0070】(比較例)実施例2の流体分離フィルタに
おいて、γアルミナ質多孔体をイットリウム化合物を添
加せず、ベーマイトゾルのみで作製する以外は実施例2
と同様に流体分離フィルタを作製し同様に評価した。
(Comparative Example) In the fluid separation filter of Example 2, except that the γ-alumina porous material was prepared only from boehmite sol without adding an yttrium compound.
A fluid separation filter was prepared in the same manner as described above, and evaluated similarly.

【0071】実施例1と同様に水(水蒸気)と窒素の透
過係数について評価した結果、初期時における窒素の透
過係数(pN)が7.72×10-7mol/m2・Pa・
sec、水の透過係数(pH)が15.9×10-7mo
l/m2・Pa・s、水の透過係数比(pH/pN)が
2.06であった。
As a result of evaluating the permeability coefficients of water (steam) and nitrogen in the same manner as in Example 1, the nitrogen permeability coefficient (p N ) at the initial stage was 7.72 × 10 −7 mol / m 2 · Pa ·
sec, water permeability coefficient (p H ) is 15.9 × 10 −7 mo
1 / m 2 · Pa · s and the water permeability coefficient ratio (p H / p N ) were 2.06.

【0072】また、60時間経過後の分離特性は、窒素
の透過係数(pN)が10.9×10-7mol/m2・P
a・sec、水蒸気の透過係数(pH)が11.9×1
-7mol/m2・Pa・sec、水蒸気の透過係数比
(pH/pN)が1.09であった。
After 60 hours, the separation characteristics were such that the nitrogen permeability coefficient (p N ) was 10.9 × 10 −7 mol / m 2 · P
a · sec, water vapor transmission coefficient (p H ) is 11.9 × 1
0 -7 mol / m 2 · Pa · sec, and the water vapor transmission coefficient ratio (p H / p N ) was 1.09.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明のγアルミ
ナ質多孔体によれば、γアルミナを主体とするγアルミ
ナ質多孔体中にイットリウムを含有せしめることによっ
て、γアルミナの水による変質を防止して耐水性に優れ
たγアルミナ質多孔体を作製することができ、これを用
いることによって、耐水性に優れた流体分離フィルタを
作製できる。
As described above in detail, according to the γ-alumina porous body of the present invention, the γ-alumina porous body mainly composed of γ-alumina contains yttrium, whereby the γ-alumina is deteriorated by water. Thus, a γ-alumina porous body excellent in water resistance can be produced, and by using this, a fluid separation filter excellent in water resistance can be produced.

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

【図1】本発明のγアルミナ質多孔体をγアルミナ質多
孔体として用いた流体分離フィルタの一例を示す模式図
である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a fluid separation filter using a gamma-alumina porous body of the present invention as a gamma-alumina porous body.

【図2】図1の流体分離フィルタを具備する流体分離モ
ジュールの一例を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of a fluid separation module including the fluid separation filter of FIG.

【図3】図1の流体分離フィルタを具備する流体分離モ
ジュールの他の一例を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing another example of the fluid separation module including the fluid separation filter of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 流体分離フィルタ 2 多孔質支持体(支持体) 3 γアルミナ質多孔体 4 薄膜 6、26、29 支持部材 7 収束体 8 ハウジング 10 固定部材 11 ガスケット 12 被処理流体供給口 13 透過流体排出口 14 残部流体排出出口 24 流体分離フィルタ層(フィルタ層) 31,32 空間部 27 被処理流体供給口側 28 残部流体排出口側 30 透過流体排出口側 REFERENCE SIGNS LIST 1 fluid separation filter 2 porous support (support) 3 γ-alumina porous material 4 thin film 6, 26, 29 support member 7 converging body 8 housing 10 fixing member 11 gasket 12 fluid supply port 13 permeate fluid discharge port 14 Remaining fluid discharge outlet 24 Fluid separation filter layer (filter layer) 31, 32 Space 27 Fluid supply port side to be treated 28 Remaining fluid discharge port side 30 Permeate fluid discharge port side

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】γアルミナを主体として、該γアルミナの
アルミニウム換算量100molに対して、イットリウ
ムを0.1〜30molの割合で含有することを特徴と
するγアルミナ質多孔体。
1. A γ-alumina porous material comprising γ-alumina as a main component and 0.1 to 30 mol of yttrium with respect to 100 mol of aluminum in γ-alumina.
【請求項2】前記γアルミナ質多孔体の平均細孔径が
0.5〜50nmであることを特徴とする請求項1記載
のγアルミナ質多孔体。
2. The γ-alumina porous body according to claim 1, wherein the γ-alumina porous body has an average pore diameter of 0.5 to 50 nm.
【請求項3】前記γアルミナ質多孔体のBET吸着法に
よる比表面積が50〜500m2/gであることを特徴
とする請求項1または2記載のγアルミナ質多孔体。
3. The γ-alumina porous body according to claim 1, wherein a specific surface area of the γ-alumina porous body by a BET adsorption method is 50 to 500 m 2 / g.
【請求項4】γアルミナ原料溶液に、該溶液中のアルミ
ニウム換算量100molに対して、イットリウム化合
物をイットリウム換算量で0.1〜30mol添加、混
合し、乾燥後、焼成することを特徴とするγアルミナ質
多孔体の製造方法。
4. A y-alumina raw material solution is characterized by adding 0.1 to 30 mol of an yttrium compound in terms of yttrium with respect to 100 mol of aluminum in the solution, mixing, drying and firing. A method for producing a gamma alumina porous body.
【請求項5】前記γアルミナ原料溶液からベーマイトゾ
ルを作製した後、前記イットリウム化合物を添加するこ
とを特徴とする請求項4記載のγアルミナ質多孔体の製
造方法。
5. The method for producing a γ-alumina porous material according to claim 4, wherein said yttrium compound is added after preparing a boehmite sol from said γ-alumina raw material solution.
【請求項6】請求項1乃至3のいずれか記載のγアルミ
ナ質多孔体からなり、該γアルミナ質多孔体の一方の表
面に複数種の流体からなる混合流体を接触させて、該混
合流体中の特定の流体のみを前記γアルミナ質多孔体の
他方の表面に選択的に透過させることにより特定の流体
を分離することを特徴とする流体分離フィルタ。
6. A mixed fluid comprising the gamma-alumina porous material according to claim 1 and a mixed fluid comprising a plurality of types of fluids in contact with one surface of the gamma-alumina porous material. A fluid separation filter for separating a specific fluid by selectively permeating only a specific fluid therein to the other surface of the γ-alumina porous body.
【請求項7】前記γアルミナ質多孔体の平均細孔径より
も大きい平均細孔径を有するセラミック支持体の表面
に、前記γアルミナ質多孔体を0.1〜100μmの厚
みで被覆形成してなることを特徴とする請求項6記載の
流体分離フィルタ。
7. A ceramic support having an average pore diameter larger than the average pore diameter of the γ-alumina porous body is formed by coating the surface of the γ-alumina porous body with a thickness of 0.1 to 100 μm. 7. The fluid separation filter according to claim 6, wherein:
【請求項8】前記γアルミナ質多孔体からなる被覆層の
表面に、前記γアルミナ質多孔体の平均細孔径よりも小
さい平均細孔径を有する他の多孔体を被着形成してなる
ことを特徴とする請求項6または7記載の流体分離フィ
ルタ。
8. A method in which another porous body having an average pore diameter smaller than the average pore diameter of the γ-alumina porous body is formed on the surface of the coating layer comprising the γ-alumina porous body. The fluid separation filter according to claim 6 or 7, wherein
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