JP2003012381A - Method of manufacturing inorganic porous body and inorganic porous body and gas separation module - Google Patents

Method of manufacturing inorganic porous body and inorganic porous body and gas separation module

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JP2003012381A
JP2003012381A JP2001195231A JP2001195231A JP2003012381A JP 2003012381 A JP2003012381 A JP 2003012381A JP 2001195231 A JP2001195231 A JP 2001195231A JP 2001195231 A JP2001195231 A JP 2001195231A JP 2003012381 A JP2003012381 A JP 2003012381A
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JP
Japan
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inorganic porous
sol
gas
alcohol
porous body
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Japanese (ja)
Inventor
Fumiaki Sagou
文昭 佐郷
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inorganic porous body which is unnecessary to adjust the humidity, the surface of which is formed with a porous film of few pin hole, and the thickness of the film is uniform. SOLUTION: The inorganic porous film is characterized in that a sol containing a metal compound, water, and alcohol is made to coat over the surface of an inorganic porous support medium 2, thereafter the porous film 3 is formed by firing it, at this time it is especially preferable that the sol is to be prepared by adding a solution containing an acid to a solution containing a metal alkoxide and alcohol, and hydrolyzing while adjusting the amount of evaporation of the water and the alcohol, after that heating it.

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、特定ガスを濃縮す
る装置、混合溶剤からの特定物質の濃縮する装置、アル
コールからの脱水を行う装置、水の純度を高める水処理
装置や淡水化装置、工場排ガスや発電所から酸素や二酸
化炭素等の特定ガスを分離する装置、食品関係、医療関
係、水素ガスと酸素ガスを燃料として発電する燃料電池
等に好適に用いられる無機多孔体及びその製造方法に並
びにガス分離モジュール関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for concentrating a specific gas, a device for concentrating a specific substance from a mixed solvent, a device for dehydrating from alcohol, a water treatment device for improving the purity of water, and a desalination device, Inorganic porous material suitably used for a device for separating a specific gas such as oxygen and carbon dioxide from a factory exhaust gas or a power plant, food-related, medical-related, a fuel cell for generating electricity using hydrogen gas and oxygen gas as a fuel, and a method for producing the same And the gas separation module.

【0002】[0002]

【従来技術】従来、複数の物質を含有する混合溶剤から
特定の物質を選択的に透過、分離することのできる分離
膜モジュールが知られており、かかる分離膜としては、
高分子樹脂等の有機材料または多孔質体表面に被着形成
された金属膜や無機酸化物膜が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a separation membrane module capable of selectively permeating and separating a specific substance from a mixed solvent containing a plurality of substances is known.
An organic material such as a polymer resin or a metal film or an inorganic oxide film deposited on the surface of a porous body is used.

【0003】このような分離膜としての薄膜は作製法の
容易さからゾルゲル法を用いて作製されることが少なく
ない。ここでゾルゲル法とは、金属の有機及び無機化合
物の溶液から出発し、溶液中での化合物の加水分解、重
合プロセスを経て溶液を金属酸化物又は水酸化物の微粒
子が溶解したゾルとし、さらに反応を進めてゲル化させ
出来た多孔質のゲルを加熱して非晶質、ガラス、多結晶
体を作製する方法である。
Such a thin film as a separation film is often produced by the sol-gel method because of the ease of the production method. Here, the sol-gel method is a sol in which fine particles of a metal oxide or a hydroxide are dissolved, starting from a solution of an organic or inorganic compound of a metal, hydrolysis of the compound in the solution, and a polymerization process. This is a method of heating the porous gel that has been made into a gel by advancing the reaction and producing an amorphous, glass, or polycrystalline body.

【0004】例えば、水の存在する雰囲気下での使用に
適しているチタニアを、アルコール溶媒中でゾルによっ
て平均細孔径40Å以下の分離層として作製することが
特開平3−193679号公報に記載されている。
For example, it is described in JP-A-3-193679 that a titania suitable for use in an atmosphere containing water is prepared as a separation layer having an average pore diameter of 40 Å or less by a sol in an alcohol solvent. ing.

【0005】また、有機溶媒に替えて、水による加水分
解を利用し、水酸化チタン又は酸化チタンを含むハイド
ロゾル液を多孔質支持体の一側面に担持させて多孔質薄
膜を形成することが、特公平5−61969号公報で提
案されている。
Further, it is possible to form a porous thin film by using a hydrosol solution containing titanium hydroxide or titanium oxide on one side of the porous support by utilizing hydrolysis with water instead of the organic solvent. It is proposed in Japanese Examined Patent Publication No. 5-61969.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】特開平3−19367
9号公報のTiO2においては、アルコール溶媒を用い
ているためゾル塗布後の乾燥が早く、湿度を調整された
雰囲気下での乾燥が必要となり、設備と煩雑な工程が必
要となる。また、支持体の細孔内へ進入しやすいため膜
の作製が困難である。
[Problems to be Solved by the Invention] JP-A-3-19367
In the case of TiO 2 disclosed in JP-A-9, an alcohol solvent is used, so that the sol is quickly dried after being applied, and it is necessary to dry it in an atmosphere where the humidity is adjusted, which requires equipment and complicated steps. In addition, it is difficult to form a film because it easily penetrates into the pores of the support.

【0007】特公平5−61969号公報においては水
溶媒を用いて支持体へ成膜を行っていた。しかし水の揮
発性が小さいため、乾燥時間が長すぎ、乾燥時において
ゾルが下方へと溶媒内を移動してしまい下方においてゾ
ルがたまり膜厚の不均一性の問題が発生したり、乾燥が
不十分であると焼成時にピンホールが発生する問題があ
った。
In Japanese Patent Publication No. 5-61969, a film is formed on a support using a water solvent. However, since the volatility of water is low, the drying time is too long, and the sol moves downward in the solvent during drying, and the sol accumulates in the lower part, causing the problem of non-uniformity of the film thickness and the drying. If insufficient, there was a problem that pinholes were generated during firing.

【0008】本発明は、湿度の調整を必要とせず、膜厚
が均一で、ピンホールの少ない多孔質膜を表面に有する
無機多孔体及びその製造方法並びにガス分離モジュール
を提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide an inorganic porous material having a porous film having a uniform film thickness and few pinholes on its surface, which does not require humidity adjustment, a method for producing the same, and a gas separation module. There is.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の無機多孔体の製
造方法は、溶媒として水とアルコールとを含むゾルを用
いることによって、溶液の粘性及び揮発性を容易に調整
できるという知見に基づくもので、その結果、ピンホー
ルを低減し、多孔体質膜の膜厚を均一にした多孔質膜の
無機多孔体を簡単な設備において作製できるというもの
である。
The method for producing an inorganic porous material of the present invention is based on the finding that the viscosity and volatility of a solution can be easily adjusted by using a sol containing water and alcohol as a solvent. As a result, it is possible to reduce the number of pinholes and to fabricate an inorganic porous body of a porous film having a uniform film thickness of the porous film with simple equipment.

【0010】即ち、金属化合物と水とアルコールとを含
むゾルを作製し、該ゾルを無機多孔質支持体の表面に被
覆後、焼成して多孔質膜を形成することを特徴とするも
のである。
That is, a sol containing a metal compound, water and alcohol is prepared, and the sol is coated on the surface of the inorganic porous support and then fired to form a porous film. .

【0011】特に、金属アルコキシドとアルコールとを
含む溶液に酸を含む水溶液を添加して加水分解し、しか
る後に水及びアルコールの蒸発量を調整しながら加熱し
てゾルを作製することが好ましい。加水分解後のゾル中
の水及びアルコールの量を容易に調整でき、平均細孔径
の均一な多孔質膜を形成できる。
In particular, it is preferable to add an aqueous solution containing an acid to a solution containing a metal alkoxide and an alcohol for hydrolysis, and then heat while adjusting the evaporation amounts of water and alcohol to prepare a sol. The amounts of water and alcohol in the sol after hydrolysis can be easily adjusted, and a porous membrane having a uniform average pore diameter can be formed.

【0012】その際、前記金属アルコキシド1モルに対
して水が1〜100モルとなるように前記酸の水溶液を
添加して加水分解することが好ましく、これにより、ゾ
ルの粒径と膜の細孔径の制御が可能となる。
At this time, it is preferable to add an aqueous solution of the acid so that the amount of water is 1 to 100 mol with respect to 1 mol of the metal alkoxide to carry out hydrolysis. It is possible to control the pore size.

【0013】また、前記ゾルが水1モルに対してアルコ
ールを0.001〜1モルの割合で含むことが好まし
い。これにより、揮発性及び粘性が最適され、このゾル
を用いることによって、細孔径分布の小さな多孔質膜を
より均一な膜厚で作製することが可能となる。
Further, it is preferable that the sol contains 0.001 to 1 mol of alcohol with respect to 1 mol of water. This optimizes volatility and viscosity, and by using this sol, it becomes possible to produce a porous film having a small pore size distribution with a more uniform film thickness.

【0014】さらに、前記ゾルのpHが0.5〜2.5
であることが好ましい。これにより、均一な粒径のゾル
の作製が可能となるとともに、ゲル化や沈殿物の発生を
防ぐことができる。
Furthermore, the pH of the sol is 0.5 to 2.5.
Is preferred. This makes it possible to produce a sol having a uniform particle size and prevent gelation and precipitation.

【0015】さらにまた、前記アルコールが、メタノー
ル、エタノール、プロパノール及びブタノールの少なく
とも1種からなることが好ましい。これにより、揮発性
が高いためゾル被覆後の乾燥がさらに容易になり、且つ
これらのアルコールは入手しやすく、扱いやすいため、
作業に適する。
Furthermore, it is preferable that the alcohol comprises at least one of methanol, ethanol, propanol and butanol. This makes drying after sol coating easier due to its high volatility, and since these alcohols are easily available and easy to handle,
Suitable for work.

【0016】また、前記金属アルコキシドがTi、S
i、Zr及びMgのうち少なくとも1種を含むことが好
ましい。Tiを用いることによってチタニア多孔質膜を
形成でき、水及び水蒸気を含む雰囲気で使用する無機多
孔体を得ることができ、比較的大きな分子径の流体を分
離することができる。また、Si、Zr及びMg等を含
む多孔質膜も耐食性が高く、分子径の小さな流体の分離
に好適に用いることができる。
The metal alkoxide is Ti, S
It is preferable to contain at least one of i, Zr and Mg. By using Ti, a titania porous film can be formed, an inorganic porous material used in an atmosphere containing water and water vapor can be obtained, and a fluid having a relatively large molecular diameter can be separated. Further, a porous film containing Si, Zr, Mg, etc. has high corrosion resistance and can be suitably used for separating a fluid having a small molecular diameter.

【0017】さらに、焼成後の多孔質膜の平均細孔径が
0.5〜50nmであることが好ましい。
Furthermore, it is preferable that the average pore diameter of the porous film after firing is 0.5 to 50 nm.

【0018】本発明の無機多孔体は、無機多孔質支持体
の表面に多孔質膜が形成されてなり、該多孔質膜の平均
膜厚が0.1〜50μmで、該平均膜厚aに対する最大
膜厚bと最小膜厚cとの差の比(b−c)/aが0〜1
であることを特徴とするものである。この構成により、
膜厚のばらつきが小さく、ピンホールの少ない無機多孔
質膜を作製でき、ガス透過特性及びガス分離特性に優れ
た分離膜として好適に使用できる無機多孔体が実現でき
る。
The inorganic porous material of the present invention comprises a porous film formed on the surface of an inorganic porous support, and the average film thickness of the porous film is 0.1 to 50 μm, based on the average film thickness a. The ratio (b−c) / a of the difference between the maximum film thickness b and the minimum film thickness c is 0 to 1
It is characterized by being. With this configuration,
It is possible to produce an inorganic porous membrane having a small variation in film thickness and few pinholes, and an inorganic porous body that can be suitably used as a separation membrane having excellent gas permeation characteristics and gas separation characteristics can be realized.

【0019】また、本発明のガス分離モジュールは、ガ
ス供給口と、該ガス供給口から導入されたガスと接触す
るようように配設された請求項9記載の無機多孔体と、
該無機多孔体を透過した特定の分子に富むガスの取出口
と、前記無機多孔体を透過しないガスの排出口とを具備
することを特徴とするものである。この構成により、供
給されたガスが、圧力差を利用することによって、膜を
介して透過成分と非透過成分に容易に分離、濃縮するこ
とができる。
Further, the gas separation module of the present invention comprises: a gas supply port; and the inorganic porous material according to claim 9, which is arranged so as to come into contact with the gas introduced from the gas supply port.
It is characterized by comprising an outlet for a gas rich in a specific molecule that has passed through the inorganic porous body and an outlet for a gas that does not pass through the inorganic porous body. With this configuration, the supplied gas can be easily separated and concentrated into the permeable component and the non-permeable component through the membrane by utilizing the pressure difference.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の無機多孔体の製造方法
を、チタニアからなる多孔質膜(以下、Ti多孔質膜と
言う)を例として用いた場合について説明する。また、
本発明によれば、多孔膜は少なくとも1層あれば良い
が、2層にする場合についても、Ti多孔質膜上に小径
膜(Si−Zr−O化合物)を形成する場合について説
明する。なお、Si−Zr−O化合物は、無機多孔質支
持体上に直接形成しても良い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for producing an inorganic porous material of the present invention will be described using a porous film made of titania (hereinafter referred to as Ti porous film) as an example. Also,
According to the present invention, at least one porous film may be provided, but also in the case of forming two layers, the case of forming a small diameter film (Si-Zr-O compound) on the Ti porous film will be described. The Si-Zr-O compound may be directly formed on the inorganic porous support.

【0021】まず、無機多孔質支持体を作製するため、
平均粒径0.05〜10μm、特に平均粒径0.1〜2
μmの所定のセラミック粉末を用意し、これに所望の有
機バインダを加え、プレス成形、押し出し成形、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無機多孔
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酸化性雰囲気にて焼成すること
が望ましい。
First, in order to prepare an inorganic porous support,
Average particle size 0.05 to 10 μm, especially 0.1 to 2
A predetermined ceramic powder of μm is prepared, a desired organic binder is added thereto, and the mixture is molded into a desired shape by a known molding means such as press molding, extrusion molding, injection molding, cast molding, tape molding, and then fired. Thus, an inorganic porous support is prepared. The support is preferably fired in an oxidizing atmosphere to prevent residual carbon from remaining.

【0022】上記の無機多孔質支持体は、製造の容易さ
を考慮すると、アルミナを主体とすることが好ましい。
例えば、アルミナ粉末と焼結助剤粉末からなる混合粉末
を成形し、しかる後に焼成して支持体を作製すれば良
い。
The above-mentioned inorganic porous support is preferably composed mainly of alumina in view of ease of production.
For example, a support may be prepared by molding a mixed powder of alumina powder and a sintering aid powder and firing it.

【0023】次に、この支持体の表面にTi多孔質膜を
形成する。Ti多孔質膜の作製には、金属化合物と水と
アルコールとを含むチタニアゾル(以下Tiゾルと言
う)を作製し、得られたTiゾルを無機多孔質支持体の
表面に被覆後、焼成することが重要である。金属化合物
と水とアルコールとを含むゾルを用いることによって、
溶液の粘性及び揮発性を容易に調整することができる。
Next, a Ti porous film is formed on the surface of this support. For the preparation of the Ti porous film, a titania sol containing a metal compound, water and alcohol (hereinafter referred to as Ti sol) is prepared, and the obtained Ti sol is coated on the surface of the inorganic porous support and then fired. is important. By using a sol containing a metal compound, water and alcohol,
The viscosity and volatility of the solution can be easily adjusted.

【0024】例えば、チタニウムのアルコキシド(以下
Tiアルコキシドと言う)を脱水されたエタノール等の
アルコール溶媒に溶かしておき、加水分解用の水と解こ
う用の硝酸などの酸を加えてアルコール溶媒のTiゾル
を作製する。その後、この溶液を加熱しながら攪拌して
アルコールを揮発させ、アルコールと水との含有量を調
整することができる。なお、加熱攪拌時に、アルコール
及び水の濃度を調整するために、アルコールや水を補給
しても良い。
For example, a titanium alkoxide (hereinafter referred to as Ti alkoxide) is dissolved in a dehydrated alcohol solvent such as ethanol, water for hydrolysis and an acid such as nitric acid for deflocculation are added, and Ti of an alcohol solvent is added. Make a sol. Then, this solution can be stirred with heating to volatilize the alcohol to adjust the contents of the alcohol and water. At the time of heating and stirring, alcohol or water may be replenished to adjust the concentrations of alcohol and water.

【0025】アルコキシドのアルコール溶液に加える酸
の水溶液は、アルコール溶液中のアルコキシド1モルに
対して酸の水容液中の水が1〜100モル、特に1〜5
0、更には1〜20であることが好ましい。これによ
り、均一なゾルの粒径の作製が可能となりシャープな細
孔径分布を有する薄膜の作製が可能となる。
The aqueous solution of the acid added to the alcohol solution of the alkoxide has 1 to 100 moles of water in the aqueous solution of the acid, particularly 1 to 5 moles, relative to 1 mole of the alkoxide in the alcohol solution.
It is preferably 0, more preferably 1 to 20. This makes it possible to produce a uniform sol particle size and a thin film having a sharp pore size distribution.

【0026】このようにアルコキシドとアルコールとを
含む原溶液に酸の水溶液を添加して加水分解し、しかる
後に水及びアルコールの含有量を調整しながら加熱して
Tiゾルを作製することで、アルコールが残存した水溶
媒のTiゾルが容易に作製できる。なお、ゾルの粒径に
よっては、アルコール成分を一端揮発させて水溶媒とし
た後アルコールを添加しても良い。
As described above, an aqueous solution of an acid is added to a stock solution containing an alkoxide and an alcohol for hydrolysis, and then heated while adjusting the contents of water and alcohol to produce a Ti sol. It is possible to easily prepare a Ti sol of a water solvent in which the slag remains. Depending on the particle size of the sol, the alcohol component may be volatilized once to make a water solvent, and then alcohol may be added.

【0027】特に、得られたTiゾルは、水1モルに対
してアルコール0.001〜1モル、特に0.01〜
0.8モル、更には0.1〜0.6モルの割合で含有さ
れるように作製することが好ましい。水に対するアルコ
ール濃度を上記のように設定することで、揮発性及び粘
性を最適化することができ、細孔径分布の小さな多孔質
膜をより均一な膜みで作製することが可能となる。
In particular, the obtained Ti sol contains 0.001 to 1 mol of alcohol, particularly 0.01 to 1 mol of water per mol of water.
It is preferable to make it so as to be contained in a ratio of 0.8 mol, and further 0.1 to 0.6 mol. By setting the alcohol concentration relative to water as described above, volatility and viscosity can be optimized, and a porous membrane having a small pore size distribution can be produced with a more uniform membrane.

【0028】また、TiゾルのpHが0.5〜2.5と
なるように添加する酸の量を調製することが好ましい。
pHが上記の範囲になれば、沈殿物の発生が無くなり、
またゲル化も進まずゾルの長期の保管が容易となる。
Further, it is preferable to adjust the amount of acid to be added so that the pH of the Ti sol is 0.5 to 2.5.
When the pH is in the above range, the generation of precipitates disappears,
Further, gelation does not proceed, and it becomes easy to store the sol for a long period of time.

【0029】Tiアルコキシドの溶媒として用いるアル
コールは、水と比較して揮発性が高いものであれば用い
ることができるが、特に、メタノール、エタノール、プ
ロパノール、ブタノールの少なくとも1種からなること
が好ましい。これらのアルコールは、揮発性が高いため
ゾル被覆後の乾燥がさらに容易になり、且つこれらのア
ルコールは入手しやすく、扱いやすいため、作業に適す
る。
The alcohol used as the solvent for the Ti alkoxide can be used as long as it has a higher volatility as compared with water, but it is particularly preferable to use at least one of methanol, ethanol, propanol and butanol. Since these alcohols have high volatility, drying after sol coating becomes easier, and since these alcohols are easily available and easy to handle, they are suitable for work.

【0030】次に、作製したTiゾルを無機多孔質支持
体の表面に被覆する。被覆の方法としては、公知の手法
を用いることができるが、特に、Tiゾル中に無機多孔
質支持体を浸漬して引き上げるディップ法が好ましい。
ディップ法を用いることにより、無機多孔質支持体の少
なくとも一面にTiゾルを均一に被覆することができ
る。
Next, the surface of the inorganic porous support is coated with the produced Ti sol. As a coating method, a known method can be used, but a dipping method in which an inorganic porous support is immersed in Ti sol and pulled up is particularly preferable.
By using the dipping method, at least one surface of the inorganic porous support can be uniformly coated with Ti sol.

【0031】その後、これを焼成して無機多孔質支持体
の表面に多孔質膜を形成する。焼成に際しては、Ti多
孔質膜の平均細孔径が0.5〜50nm、特に0.5〜
40nm、更には0.5〜30nmとなるように焼成す
ることが好ましい。このような平均細孔径を有する多孔
質膜は、特定の物質のみを透過させることが出来ること
を特徴とし、分子径の異なる物質の分子レベルでの分離
が可能となる。
Then, this is fired to form a porous film on the surface of the inorganic porous support. Upon firing, the Ti porous film has an average pore size of 0.5 to 50 nm, particularly 0.5 to 50 nm.
It is preferable to bake to a thickness of 40 nm, more preferably 0.5 to 30 nm. The porous membrane having such an average pore diameter is characterized in that only a specific substance can be permeated, and substances having different molecular diameters can be separated at the molecular level.

【0032】焼成における焼成温度と焼成時間とを制御
することによって、上記の多孔質体を得ることが容易と
なる。即ち、焼成温度を300〜900℃、特に400
〜800℃、更には450〜700℃に設定することに
よってシャープな細孔径分布を有する薄膜ができる。ま
た、焼成時間を長くすることでも、同様な効果が得られ
る。
By controlling the firing temperature and firing time in firing, it becomes easy to obtain the above-mentioned porous body. That is, the firing temperature is 300 to 900 ° C., especially 400.
By setting the temperature to ˜800 ° C., and further to 450 to 700 ° C., a thin film having a sharp pore size distribution can be obtained. Also, the same effect can be obtained by prolonging the firing time.

【0033】なお、本発明によれば、上記無機多孔体の
Ti多孔質膜の表面に更に小径の多孔質膜を形成し、小
さな分子の分離の分離効率を高めることができる。例え
ば、Siを含む金属アルコキシド(TEOS等)、ジル
コニウムノルマルプロポキシドやジルコニウムノルマル
ブトキシド等のZrを含む金属アルコキシドの単体もし
くは複合溶液を出発溶液として加水分解、縮重合反応を
経て前駆体ゾルを作製し、本発明の無機多孔体の表面に
塗布して乾燥した後、350〜700℃の温度で焼成す
る工程によって小径膜を作製できる。小径膜の塗布方法
は、チタニア層同様操作が簡単で取り扱いが容易な点か
ら溶液中にチタニア層を被着形成した支持体を含浸して
引き上げる方法が望ましい。
According to the present invention, a porous film having a smaller diameter can be formed on the surface of the Ti porous film of the above-mentioned inorganic porous material to enhance the separation efficiency for separating small molecules. For example, a precursor sol is prepared through hydrolysis and polycondensation reaction using a simple or complex solution of a metal alkoxide containing Si (TEOS or the like) or a metal alkoxide containing Zr such as zirconium normal propoxide or zirconium normal butoxide as a starting solution. A small-diameter membrane can be produced by a step of coating on the surface of the inorganic porous material of the present invention, drying and then firing at a temperature of 350 to 700 ° C. The coating method of the small-diameter film is preferably a method of impregnating the support on which the titania layer is formed in the solution and pulling it up, because the operation is as easy as the titania layer and the handling is easy.

【0034】このような多孔質膜の製造方法は、湿度の
調整を必要とせず、膜厚が均一で、ピンホールの少ない
多孔質膜を作製することができる。そして、Si、Zr
及びAlのうち少なくとも1種を主成分とする小径膜4
は、平均細孔径を0.1〜3nmとすることができ、T
i多孔質膜に比べて分子径の小さなガスの分離に適して
いる。
In such a method for producing a porous film, it is possible to produce a porous film having a uniform film thickness and few pinholes, without the need to adjust humidity. And Si, Zr
And small-diameter film 4 containing at least one of Al and Al
Can have an average pore size of 0.1 to 3 nm, and T
i Suitable for separating gas with smaller molecular diameter than porous membrane.

【0035】本発明の無機多孔体は、上記の方法によっ
て作製することができるもので、無機多孔質支持体の表
面に少なくとも1層の多孔質膜が形成されており、ガス
分離膜や限外ろ過膜として好適に用いることができる。
The inorganic porous material of the present invention can be produced by the above-mentioned method, and at least one layer of the porous membrane is formed on the surface of the inorganic porous support, and it is used as a gas separation membrane or an ultra membrane. It can be suitably used as a filtration membrane.

【0036】本発明によれば、上記多孔質膜の平均膜厚
が0.1〜50μmであることが重要であり、特に0.
5〜30μm、更には0.5〜15μmが好ましい。ま
た、多孔質膜の上に小径膜を設けて、さらに分離効率を
向上させることができる。
According to the present invention, it is important that the average film thickness of the porous film is 0.1 to 50 μm, and especially, the average film thickness is 0.1.
The thickness is preferably 5 to 30 μm, more preferably 0.5 to 15 μm. In addition, a small-diameter membrane can be provided on the porous membrane to further improve the separation efficiency.

【0037】多孔質膜の厚みが、0.1μm以未満では
支持体表面が露出する危険性があり、大きな気孔を有す
る支持体を分離されないままにガスが透過し、選択効率
が低下する。また、50μmを超えるとガスの透過速度
が小さくなるとともに、膜の残留応力が高くなるために
多孔質膜の一部に剥離が生じたり、クラックが発生する
ため、ガスを分離する機能を十分に発揮できない。
If the thickness of the porous membrane is less than 0.1 μm, there is a risk that the surface of the support will be exposed, and gas will permeate the support having large pores without being separated, and the selection efficiency will decrease. Further, when it exceeds 50 μm, the gas permeation rate becomes small, and the residual stress of the film becomes high, so that part of the porous film may be peeled off or cracks may be generated, so that the gas separating function should be sufficient. I can't show it.

【0038】そして、多孔質膜の平均膜厚aに対する最
大膜厚bと最小膜厚cとの差の比(b−c)/aが0〜
1であることが重要である。この比をdとすれば、0≦
d≦1とすることによって、膜厚ばらつきが小さく、ク
ラックやピンホール等の欠陥が少ないため、信頼性を高
め、製品寿命を長くできる。
The ratio (b-c) / a of the difference between the maximum film thickness b and the minimum film thickness c with respect to the average film thickness a of the porous film is 0 to
It is important that it is 1. If this ratio is d, 0 ≦
By setting d ≦ 1, variation in film thickness is small and defects such as cracks and pinholes are small, so reliability can be improved and product life can be extended.

【0039】膜厚のばらつきを小さくし、分離効率を特
に0≦d≦0.8、更には0≦d≦0.5に高めること
が好ましく、その一手段として、小径膜を多孔質膜上に
設けることが有効である。
It is preferable to reduce the variation in the film thickness and increase the separation efficiency to 0 ≦ d ≦ 0.8, more preferably 0 ≦ d ≦ 0.5. As one means therefor, a small-diameter membrane is formed on the porous membrane. It is effective to provide it.

【0040】また、多孔質膜は、流体を分離するため、
耐食性に優れていることが好ましいため、セラミックス
からなることが好ましく、特に、支持体のアルミナとの
密着性の点でアルミナが、水や水蒸気の存在する環境に
強い点でチタニアが好ましい。
Further, since the porous membrane separates fluids,
Since it is preferably excellent in corrosion resistance, it is preferably made of ceramics. In particular, alumina is preferable from the viewpoint of adhesion to the alumina of the support, and titania is preferable from the viewpoint of being resistant to the environment in which water and water vapor exist.

【0041】また、本発明のガス分離モジュールは、図
1に示すように、無機多孔体1は、無機多孔質支持体2
の少なくとも一方の表面に、多数の細孔を有する多孔質
膜3が形成されてなるものである。
In the gas separation module of the present invention, as shown in FIG. 1, the inorganic porous material 1 is the inorganic porous support material 2.
The porous membrane 3 having a large number of pores is formed on at least one surface of the.

【0042】多孔質膜3は、膜厚が0.1〜50μm、
0≦d≦1であることを特徴としており、チタニアから
なることが望ましい。
The porous film 3 has a film thickness of 0.1 to 50 μm,
It is characterized in that 0 ≦ d ≦ 1 and is preferably made of titania.

【0043】無機多孔質支持体2は、管状または板状等
いずれの形状でもよく、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、肉厚0.2〜3mm、板状の形状におい
ては厚さ0.2〜10mmの形状であることが望まし
い。
The inorganic porous support 2 may have any shape such as a tubular shape or a plate shape. From the viewpoint of improving the mechanical strength and the membrane area per volume, the tubular shape has an outer diameter of 1 to 15 mm and a wall thickness. The thickness is preferably 0.2 to 3 mm, and in the plate shape, the thickness is preferably 0.2 to 10 mm.

【0044】また、平均細孔径は、ゾルを均一に塗布す
る際にピンホールが発生するのを抑えるために、1μm
以下、さらには0.5μm以下であることが望ましい。
The average pore diameter is 1 μm in order to suppress the generation of pinholes when the sol is applied uniformly.
Hereafter, it is more preferable that the thickness is 0.5 μm or less.

【0045】1μm以下の平均細孔径にするためにはセ
ラミックの平均粒子径を1μm以下、さらには0.5μ
m以下にすることが望ましい。また、圧力損失を小さく
する目的で、平均細孔径を大きくしてガスの流れをスム
ーズにしても良い。
To obtain an average pore size of 1 μm or less, the average particle size of the ceramic is 1 μm or less, and further 0.5 μm.
It is desirable to be m or less. Further, for the purpose of reducing the pressure loss, the average pore size may be increased to smooth the gas flow.

【0046】この場合、平均細孔径を1μm以上、さら
には5μm以上とすることが望ましい。そのため、セラ
ミックの平均粒子径は1μm以上、さらには5μm以上
であることが望ましい。以上のようにして作製された分
離膜およびそのモジュールは、耐熱性が500℃以上の
無機材質の分離膜から構成されており、仮に長時間使用
しても十分な耐熱性を有する。
In this case, the average pore diameter is preferably 1 μm or more, and more preferably 5 μm or more. Therefore, the average particle size of the ceramic is preferably 1 μm or more, and more preferably 5 μm or more. The separation membrane and its module produced as described above are composed of an inorganic material separation membrane having a heat resistance of 500 ° C. or more, and have sufficient heat resistance even if they are used for a long time.

【0047】本発明によれば、無機多孔質支持体2はガ
スの透過に対する抵抗が小さいことが望ましく、具体的
には、気孔率が容積比で20%以上、特に25%以上が
望ましい。但し、支持体2として十分な機械的特性を有
するため、気孔率は50%以下、特に45%以下が望ま
しい。
According to the present invention, it is desirable that the inorganic porous support 2 has a small resistance to gas permeation, and specifically, the porosity is preferably 20% or more, particularly 25% or more in volume ratio. However, since the support 2 has sufficient mechanical characteristics, the porosity is preferably 50% or less, particularly 45% or less.

【0048】さらに、ガス又は液体の分離性能やガスま
たは液体の透過性の点より気孔率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, in view of gas or liquid separation performance and gas or liquid permeability, porosity is 20 to 50%, average pore diameter is 0.02 to 2 μm, and surface roughness (Ra) is 2 μm or less, particularly 1 μm or less. Is desirable.

【0049】なお、上記の無機多孔質支持体2の形状は
限定されるものではなく、所望の形状に形成して用いる
ことができる。例えば、管状、平板状、波板状等の形状
や多孔質ガラス中空繊維からなるガス無機多孔体であっ
ても良く、流体の透過性を低下させず、多孔質膜を表面
に形成せしめて、その膜を指示するものであれば、多孔
質支持体2は特に限定されるものではない。
The shape of the above-mentioned inorganic porous support 2 is not limited and can be used by forming it into a desired shape. For example, a tubular, flat plate, corrugated plate or the like may be a gas-inorganic porous body made of porous glass hollow fiber, does not reduce the permeability of the fluid, to form a porous membrane on the surface, The porous support 2 is not particularly limited as long as it indicates the membrane.

【0050】無機多孔質支持体2には、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
等のセラミックス又はこれらの複合体を用いることがで
き、特に耐熱性及びコスト面を考慮すると、アルミナが
望ましい。
For the inorganic porous support 2, ceramics such as alumina, zirconia, silica, cordierite, silicon nitride, silicon carbide or a composite thereof can be used. Considering heat resistance and cost, Alumina is preferred.

【0051】本発明によれば、多孔質膜3によって特定
物質を分離することが可能であるが、多孔質膜3の多孔
質支持体2とは反対の表面に多孔質膜3中の平均細孔径
よりも小さい平均細孔径を有する小径膜4によって、特
に特定のガスを分離することもできる。
According to the present invention, the specific substance can be separated by the porous membrane 3, but the average fine particles in the porous membrane 3 are formed on the surface of the porous membrane 3 opposite to the porous support 2. It is also possible to separate a specific gas, in particular, by means of the small-diameter membrane 4 having an average pore size smaller than the pore size.

【0052】小径膜4は、例えば、Si、Zr及びAl
のうち少なくとも1種を主成分とする化合物からなり、
平均細孔径が0.1〜3nm、膜厚が0.01〜10μ
mであることが望ましい。
The small-diameter film 4 is made of, for example, Si, Zr and Al.
Of at least one of these compounds as the main component,
Average pore size 0.1 to 3 nm, film thickness 0.01 to 10 μ
It is desirable that it is m.

【0053】限外ろ過法による分離に用いられる構造で
は、無機多孔質支持体2の片側面に、無機多孔体1の少
なくとも片側1面にチタニアからなる多孔質膜3を形成
して作製される。端部はガラス等の無機系の接着剤、エ
ポキシ系の樹脂、シリコン系の樹脂、ゴム栓によって封
止して使用しても良い。供給側は分離される混合溶液と
接触し圧力ポンプ等によって加圧される。加圧されるこ
とによって特定の成分のみが透過側へ膜を介して移動し
濃縮される。
The structure used for separation by the ultrafiltration method is prepared by forming a porous membrane 3 made of titania on at least one side of the inorganic porous body 1 on one side of the inorganic porous support 2. . The ends may be sealed with an inorganic adhesive such as glass, an epoxy resin, a silicon resin, or a rubber stopper before use. The supply side comes into contact with the separated mixed solution and is pressurized by a pressure pump or the like. When pressurized, only specific components move to the permeate side through the membrane and are concentrated.

【0054】ガス分離に用いられる構造では、無機多孔
質支持体2の片側面に、無機多孔体1の少なくとも片側
1面に多孔質膜3を形成し、所望によりその上に小径膜
4を形成する。形成された多孔質膜3の平均細孔径は
0.5〜50nm、膜厚が0.1〜50μmとなり、オ
ングストロームオーダーのガスの分離が可能となる。
In the structure used for gas separation, a porous membrane 3 is formed on at least one side of the inorganic porous body 1 on one side of the inorganic porous support 2, and a small-diameter membrane 4 is formed thereon if desired. To do. The formed porous film 3 has an average pore diameter of 0.5 to 50 nm and a film thickness of 0.1 to 50 μm, which enables separation of gas in the angstrom order.

【0055】このように構成された本発明の無機多孔体
1は、多孔質膜3の膜厚ばらつきが小さいため、クラッ
クやピンホール等の欠陥の少ない薄膜であることを特徴
とするもので、所定の分子が他の分子より優先的に透過
する分離膜を有する分離膜モジュールに好適に用いるこ
とができる。そして、例えば、導入口から空気のガス分
離を行って24〜90体積%の酸素濃度に濃縮された酸
素富化空気として取り出すことができ、また例えば、地
球温暖化の原因となるCO2をN2から効率良く分離する
ことが可能となる。
The inorganic porous material 1 of the present invention thus constructed is characterized in that it is a thin film with few defects such as cracks and pinholes because the thickness variation of the porous film 3 is small. It can be suitably used for a separation membrane module having a separation membrane through which a predetermined molecule preferentially permeates other molecules. Then, for example, air can be separated from the introduction port to be taken out as oxygen-enriched air concentrated to an oxygen concentration of 24 to 90% by volume, and for example, CO 2 which causes global warming can be removed. It is possible to separate efficiently from 2 .

【0056】また、本発明のガス分離モジュールは、ガ
ス供給口と、該ガス供給口から導入されたガスと接触す
るように配設された上記の無機多孔体1と、該無機多孔
体1を透過し、特定の分子に富むガスの取出口と、前記
無機多孔体を透過しないガスの排出口とを具備するもの
である。
Further, the gas separation module of the present invention comprises a gas supply port, the above-mentioned inorganic porous body 1 arranged so as to come into contact with the gas introduced from the gas supply port, and the inorganic porous body 1. It is provided with an outlet for a gas that permeates and is rich in a specific molecule and an outlet for a gas that does not permeate the inorganic porous body.

【0057】例えば、図2に示すように、本発明のガス
分離モジュール10は、本発明の無機多孔体11を具備
しており、その表面に形成された多孔質膜13を介して
流体の分離が行われる。即ち、ハウジング15に取付け
られたガス供給口16からガスが導入され、この導入ガ
スは支持部材17によって固定された管形状の無機多孔
体11の内部を通過し、表面に設けられた多孔質膜13
を透過した分離ガスが、分離ガス取出口18から取り出
され、多孔質膜13を透過しなかった排ガスが排ガス排
出口19から排出される。
For example, as shown in FIG. 2, the gas separation module 10 of the present invention comprises the inorganic porous material 11 of the present invention, and the separation of fluid through the porous membrane 13 formed on the surface thereof. Is done. That is, gas is introduced from the gas supply port 16 attached to the housing 15, and the introduced gas passes through the inside of the tubular inorganic porous body 11 fixed by the support member 17, and the porous film provided on the surface. Thirteen
The separated gas that has permeated the exhaust gas is taken out from the separated gas outlet 18, and the exhaust gas that has not passed through the porous membrane 13 is exhausted from the exhaust gas outlet 19.

【0058】ハウジング15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
れ外部から機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15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 15 is formed of a member such as heat-resistant glass, metal such as stainless steel, ceramics such as alumina or zirconia that does not allow gas or liquid to pass therethrough, and is hermetically sealed from the outside. It is desirable that the metal has high mechanical properties. Further, when pressurizing or depressurizing the inside of the housing 15, metal such as stainless steel having high mechanical strength is preferable, and it is desirable that the metal has a substantially tubular body.

【0059】以上のような無機多孔体を、チューブ状、
ハニカム状、モノリス状、板状に成形したものを1個ま
たは複数個束ねたり重ねたりすることで表面積を向上さ
せることができる。
The inorganic porous material as described above is formed into a tubular shape,
The surface area can be increased by bundling or stacking one or more honeycomb-shaped, monolith-shaped, or plate-shaped ones.

【0060】ハニカム状、モノリス状の場合は、平均気
孔径1μm以上、気孔率20%以上の多孔体として、貫
通口内を流れるガス中から透過したガスが気孔内を通じ
て側面に排出される。また、幾つかの貫通口の一端を封
じて、透過ガスを回収しても良い。これらのものを複数
個束ねる場合は、チューブ状と同様に、透過ガスと混合
ガスと未透過ガスが混合しないように封止することが重
要である。
In the case of a honeycomb shape or a monolith shape, as a porous body having an average pore diameter of 1 μm or more and a porosity of 20% or more, the gas permeated from the gas flowing through the through holes is discharged to the side surface through the pores. Further, the permeated gas may be collected by sealing one end of some through holes. When bundling a plurality of these materials, it is important to seal them so that the permeated gas, the mixed gas, and the non-permeated gas do not mix, as in the case of the tubular shape.

【0061】無機多孔体の形状は、上記のようなチュー
ブ状、ハニカム状、モノリス状に限定されるものではな
く、図3に示すガス分離モジュール20では、平板状又
は波板状の複数の無機多孔体21とその表面に形成され
た多孔質膜23及びその上に形成された小径膜24が支
持部材27によって固定され、供給口26から導入され
た流体が、積層された無機多孔体21と接触し、導入さ
れた流体が無機多孔体21及びその表面に形成された多
孔質膜23を通過して分離ガス取出口28から取り出さ
れるとともに、無機多孔体21を通過しなかったガスが
排ガスとして排出口29から排出される。
The shape of the inorganic porous material is not limited to the tube shape, the honeycomb shape, and the monolith shape as described above. In the gas separation module 20 shown in FIG. 3, a plurality of flat plate-shaped or corrugated plate-shaped inorganic particles are used. The porous body 21, the porous membrane 23 formed on the surface of the porous body 21, and the small-diameter membrane 24 formed on the porous body 21 are fixed by the support member 27, and the fluid introduced from the supply port 26 forms the laminated inorganic porous body 21. The fluid that comes in contact with and is introduced into the separation gas outlet 28 while passing through the inorganic porous body 21 and the porous membrane 23 formed on the surface thereof, and the gas that has not passed through the inorganic porous body 21 is exhaust gas. It is discharged from the discharge port 29.

【0062】このような構成のガス分離モジュールは、
本発明の無機多孔体を使用しているため、ガス等の分離
効率が高く、透過速度が大きいという特徴があり、CO
2ガス、酸素富化等のガス分離や溶液中の有毒物質分
離、細菌分離等に好適に用いることができる。
The gas separation module having the above structure is
Since the inorganic porous material of the present invention is used, it is characterized by high gas separation efficiency and high permeation rate.
It can be suitably used for gas separation such as 2 gas and oxygen enrichment, separation of toxic substances in solution, and separation of bacteria.

【0063】[0063]

【実施例】まず、純度99.9%、平均粒径0.1μm
のアルミナ粉末に対して、有機バインダとしてメチルセ
ルロースを3重量%、潤滑剤としてワックスエマルジョ
ンを10重量%及び蒸留水を添加、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%、管状の形状を
有し、αアルミナを主体とする無機多孔質支持体を作製
した。
EXAMPLES First, the purity is 99.9%, the average particle size is 0.1 μm.
3% by weight of methylcellulose as an organic binder, 10% by weight of a wax emulsion as a lubricant, and distilled water were added to and mixed with the alumina powder of, and a tubular molded body was produced by extrusion molding, and then the temperature was increased to 1200 ° C. And calcination, outer diameter 2.0mm, inner diameter 1.1mm, length 10cm
Then, an inorganic porous support having an average particle diameter of 0.2 μm, a porosity of 39%, a tubular shape, and mainly composed of α-alumina was prepared.

【0064】次いで、チタニウムテトライソプロポキシ
ド(Ti(O−iso−C364)をエタノール溶媒
中で混合し、触媒としてイオン交換水で表1の濃度にて
調整された硝酸水溶液を加えて攪拌する。なお、試料N
o.1は、溶媒としてアルコールの代わりに水を用いて
チタニウムテトライソプロポキシドを混合後、上記の硝
酸水溶液を加えて攪拌した。
[0064] Then, titanium tetraisopropoxide (Ti (O-iso-C 3 H 6) 4) were mixed in an ethanol solvent, a nitric acid aqueous solution adjusted at a concentration shown in Table 1 with ion-exchanged water as a catalyst Add and stir. Sample N
o. In No. 1, titanium tetraisopropoxide was mixed using water as a solvent instead of alcohol, and then the above nitric acid aqueous solution was added and stirred.

【0065】得られた混合溶液を加熱しながら、イオン
交換蒸留水を添加してエタノールを蒸発させ、水とアル
コールのモル比が表1のように調整してTiゾルを作製
した。なお、試料No.6は、チタニアイソプロポキシ
ドをエタノール溶媒中で混合し、硝酸のみを加えて攪拌
した。
While heating the obtained mixed solution, ion exchange distilled water was added to evaporate ethanol, and the molar ratio of water to alcohol was adjusted as shown in Table 1 to prepare a Ti sol. Sample No. In No. 6, titaniisopropoxide was mixed in an ethanol solvent, nitric acid alone was added, and the mixture was stirred.

【0066】次いで、上記の無機多孔質支持体の片側に
栓をして前記ゾル中にディッピングすることによって無
機多孔質支持体の外表面にゾルを被着形成し、乾燥後5
00℃で1時間焼成して無機多孔体を作製した。
Then, one side of the above inorganic porous support is capped and dipped in the sol to form a sol on the outer surface of the inorganic porous support, and after drying 5
An inorganic porous material was produced by firing at 00 ° C. for 1 hour.

【0067】また、試料No.13〜18は、多孔質膜
上に小径膜を作製した。即ち、テトラエトキシシラン
(TEOS)とジルコニウムテトラ−n−ブトキシト゛
(ZTNB)をエタノールに溶解させ、次いでTEO
S:ZTNB:硝酸が1:0.5:0.07となるよう
に調整された硝酸水溶液(イオン交換水)を触媒として
添加してシリカジルコニアのゾルを作製した。このゾル
に無機多孔質支持体をディッピング、乾燥後、500℃
にて1時間焼成することによって平均気孔径0.5n
m、厚み0.3μmの小径膜を作製した。
Sample No. In Nos. 13 to 18, a small-diameter membrane was formed on the porous membrane. That is, tetraethoxysilane (TEOS) and zirconium tetra-n-butoxide (ZTNB) are dissolved in ethanol, and then TEO
A nitric acid aqueous solution (ion-exchanged water) adjusted to have S: ZTNB: nitric acid of 1: 0.5: 0.07 was added as a catalyst to prepare a silica-zirconia sol. An inorganic porous support is dipped in this sol, dried and then heated to 500 ° C.
Pore size 0.5n by firing for 1 hour
A small-diameter film having a thickness of m and a thickness of 0.3 μm was produced.

【0068】また、試料No.25は、加熱攪拌を完全
に水溶媒になるまで行い、その後エタノールを加えてゾ
ルを作製した。
Further, the sample No. In No. 25, heating and stirring were carried out until the water solvent was completely changed, and then ethanol was added to prepare a sol.

【0069】得られた無機多孔体に対して、真空中及び
湿度を変えた空気中で吸着量を測定し、ケルビンの毛管
凝縮式から平均細孔径を測定した。
The amount of adsorption of the obtained inorganic porous material was measured in vacuum and in air with different humidity, and the average pore diameter was measured by the Kelvin capillary condensation formula.

【0070】また、細孔径評価とピンホール有無を確認
するためHeとSF6の純ガス透過特性について測定し
た。測定は、膜側にガスを供給して加圧状態に調整し、
多孔質側を大気開放して透過するガスの流量を測定し
た。膜側と多孔質側の差圧を100kPaとし、供給ガ
ス流量を500cc/minとした。
Further, pure gas permeation characteristics of He and SF 6 were measured in order to evaluate the pore diameter and confirm the presence or absence of pinholes. For the measurement, supply gas to the film side to adjust the pressure,
The flow rate of the permeating gas was measured by opening the porous side to the atmosphere. The differential pressure between the membrane side and the porous side was 100 kPa, and the supply gas flow rate was 500 cc / min.

【0071】測定された透過流量は、透過係数と呼ばれ
る単位面積、単位時間、単位圧力当たりに膜を透過する
モル数を計算され、膜の透過特性を評価する上での1つ
の指針となる。ピンホールの有無は、分子径の小さなH
eと分子径の大きなSF6の透過係数の比He/SF6
2より小さいとき、ガスがピンホールから流出している
と判断した。
The measured permeation flow rate is used as one guideline for evaluating the permeation characteristics of the membrane by calculating the number of moles permeated through the membrane per unit area, which is called permeation coefficient, unit time, and unit pressure. Whether or not there is a pinhole is H, which has a small molecular diameter.
When the ratio He / SF 6 of e and the transmission coefficient of SF 6 having a large molecular diameter is smaller than 2, it was judged that the gas was flowing out from the pinhole.

【0072】また、膜厚は走査型電子顕微鏡を用いて観
察し、10000倍の写真を撮影し、1試料につき30
箇所の膜厚を測定して最大膜厚、最小膜厚及び平均膜厚
を算出し、d=(b−c)/aから膜厚のばらつき
(d)を求めた。結果を表1に示す。
The film thickness was observed using a scanning electron microscope, and a photograph of 10000 times was taken.
The film thickness at the location was measured to calculate the maximum film thickness, the minimum film thickness, and the average film thickness, and the film thickness variation (d) was obtained from d = (bc) / a. The results are shown in Table 1.

【0073】[0073]

【表1】 [Table 1]

【0074】本発明の試料No.2〜5及び7〜25
は、比He/SF6が2.71以上、平均膜厚が1.4
〜9.8μm、ばらつき(d)が89%以下であった。
Sample No. of the present invention. 2-5 and 7-25
Has a ratio He / SF 6 of 2.71 or more and an average film thickness of 1.4
˜9.8 μm, and the variation (d) was 89% or less.

【0075】一方、水だけを溶媒として用いた本発明の
範囲外の試料No.1は、比He/SF6が1.77と
2未満であるため、ピンホールが有ると判断した。ま
た、膜厚のばらつき(d)が187%と大きかった。
On the other hand, the sample No. using the water only as the solvent was outside the scope of the present invention. In No. 1, since the ratio He / SF 6 was 1.77, which was less than 2, it was judged that there was a pinhole. Further, the variation (d) in the film thickness was as large as 187%.

【0076】また、アルコールだけを溶媒として用いた
本発明の範囲外の試料No.6は、比He/SF6
1.03と2未満であるため、ピンホールが有ると判断
した。また、ばらつき(d)が113%と大きかった。
Further, sample No. outside the range of the present invention using only alcohol as a solvent. In No. 6 , since the ratio He / SF 6 was 1.03, which was less than 2, it was judged that there was a pinhole. Further, the variation (d) was as large as 113%.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明のガス分離モジュールによれば、
エタノールと水の混合溶媒からなるゾルを用いて作製さ
れたチタニア無機多孔体は、膜厚が均一でかつピンホー
ルの無い無機多孔体が作製できる。
According to the gas separation module of the present invention,
The titania inorganic porous body produced using a sol composed of a mixed solvent of ethanol and water can be produced as an inorganic porous body having a uniform film thickness and no pinhole.

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

【図1】本発明の無機多孔体を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an inorganic porous material of the present invention.

【図2】本発明のガス分離モジュールを示す概略断面図
である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a gas separation module of the present invention.

【図3】本発明の他のガス分離モジュールを示す概略断
面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing another gas separation module of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11、21・・・無機多孔体 2・・・無機多孔質支持体 3、13、23・・・多孔質膜 4、24・・・小径膜 10、20・・・ガス分離膜モジュール 15・・・ハウジング 16、26・・・ガス供給口 17、27・・・支持部材 18、28・・・分離ガス取出口 19、29・・・排ガス排出口 1, 11, 21 ... Inorganic porous material 2 ... Inorganic porous support 3, 13, 23 ... Porous membrane 4, 24 ... Small diameter membrane 10, 20 ... Gas separation membrane module 15 ... Housing 16, 26 ... Gas supply port 17, 27 ... Support member 18, 28 ... Separation gas outlet 19, 29 ... Exhaust gas outlet

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属化合物と水とアルコールとを含むゾル
を作製し、該ゾルを無機多孔質支持体の表面に被覆後、
焼成して多孔質膜を形成することを特徴とする無機多孔
体の製造方法。
1. A sol containing a metal compound, water and alcohol is prepared, and after coating the surface of the inorganic porous support with the sol,
A method for producing an inorganic porous body, which comprises firing to form a porous film.
【請求項2】金属アルコキシドとアルコールとを含む溶
液に酸を含む水溶液を添加して加水分解し、しかる後に
水及びアルコールの蒸発量を調整しながら加熱してゾル
を作製することを特徴とする請求項1記載の無機多孔体
の製造方法。
2. A sol is prepared by adding an aqueous solution containing an acid to a solution containing a metal alkoxide and an alcohol for hydrolysis and then heating while adjusting the evaporation amounts of water and alcohol to prepare a sol. The method for producing an inorganic porous body according to claim 1.
【請求項3】前記金属アルコキシド1モルに対して水が
1〜100モルとなるように前記酸の水溶液を添加して
加水分解することを特徴とする請求項2記載の無機多孔
体の製造方法。
3. The method for producing an inorganic porous material according to claim 2, wherein the aqueous solution of the acid is added and hydrolyzed so that the amount of water is 1 to 100 moles with respect to 1 mole of the metal alkoxide. .
【請求項4】前記ゾルが水1モルに対してアルコールを
0.001〜1モルの割合で含むことを特徴とする請求
項1乃至3のうちいずれかに記載の無機多孔体の製造方
法。
4. The method for producing an inorganic porous material according to any one of claims 1 to 3, wherein the sol contains 0.001 to 1 mol of alcohol with respect to 1 mol of water.
【請求項5】前記ゾルのpHが0.5〜2.5であるこ
とを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれかに記載の
無機多孔体の製造方法。
5. The method for producing an inorganic porous body according to claim 1, wherein the sol has a pH of 0.5 to 2.5.
【請求項6】前記アルコールが、メタノール、エタノー
ル、プロパノール及びブタノールの少なくとも1種から
なることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれかに
記載の無機多孔体の製造方法。
6. The method for producing an inorganic porous material according to claim 1, wherein the alcohol comprises at least one of methanol, ethanol, propanol and butanol.
【請求項7】前記金属アルコキシドがTi、Si、Zr
及びMgのうち少なくとも1種を含むことを特徴とする
請求項1乃至6のうちいずれかに記載の無機多孔体の製
造方法。
7. The metal alkoxide is Ti, Si, Zr.
7. The method for producing an inorganic porous body according to any one of claims 1 to 6, further comprising at least one of Mg and Mg.
【請求項8】焼成後の多孔質膜の平均細孔径が0.5〜
50nmであることを特徴とする請求項1乃至7のうち
いずれかに記載の無機多孔体の製造方法。
8. The average pore diameter of the porous membrane after firing is 0.5 to
It is 50 nm, The manufacturing method of the inorganic porous body in any one of Claim 1 thru | or 7 characterized by the above-mentioned.
【請求項9】無機多孔質支持体の表面に多孔質膜が形成
されてなり、該多孔質膜の平均膜厚が0.1〜50μm
で、該平均膜厚aに対する最大膜厚bと最小膜厚cとの
差の比(b−c)/aが0〜1であることを特徴とする
無機多孔体。
9. A porous film is formed on the surface of an inorganic porous support, and the average film thickness of the porous film is 0.1 to 50 μm.
And the ratio (b−c) / a of the difference between the maximum film thickness b and the minimum film thickness c with respect to the average film thickness a is 0 to 1.
【請求項10】ガス供給口と、該ガス供給口から導入さ
れたガスと接触するように配設された請求項9記載の無
機多孔体と、該無機多孔体を透過した特定の分子に富む
ガスの取出口と、前記無機多孔体を透過しないガスの排
出口とを具備することを特徴とするガス分離モジュー
ル。
10. An inorganic porous body according to claim 9, which is arranged so as to come into contact with a gas supply port and a gas introduced from the gas supply port, and a specific molecule which has permeated the inorganic porous body. A gas separation module comprising a gas outlet and a gas outlet that does not permeate the inorganic porous material.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101355047B1 (en) 2009-07-29 2014-01-24 쿄세라 코포레이션 Fuel cell device
WO2015151699A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 日本碍子株式会社 Monolithic separation membrane structure

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