JP2006341205A - Method for manufacturing zeolite membrane - Google Patents

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Toshihito Mizuno
豪仁 水野
Soshi Inoue
宗士 井上
Yumiko Katakura
由美子 片倉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a zeolite membrane capable of manufacturing a uniform zeolite membrane having a sufficient penetration rate and separation property while improving a yield and work efficiency. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the zeolite membrane comprises a membrane element formation process for reacting on a support and a reaction liquid containing the raw material of the zeolite membrane to form a zeolite membrane element on the surface of the support, a separation process for separating the zeolite membrane element and the reaction liquid, and a cleaning process for cleaning the zeolite membrane element to obtain the zeolite membrane. In the cleaning process, the zeolite membrane element is immersed in the liquid 3 in a vessel 5 and the zeolite membrane element is cleaned by applying an ultraviolet wave to the zeolite membrane element by a vibrator 2 fixed on the vessel 5 through the liquid 3. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ゼオライト膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a zeolite membrane.

結晶性多孔質材料の代表であるゼオライトは、その細孔構造から固体酸性、イオン交換能、吸着分離能、分子レベルの細孔等を持ち併せた材料である。近年、このゼオライトを膜状とし、有機溶剤中の水の分離膜としての用途が注目されている。   Zeolite, which is representative of a crystalline porous material, is a material that has solid acidity, ion exchange capacity, adsorption separation capacity, molecular level pores and the like due to its pore structure. In recent years, attention has been focused on the use of this zeolite as a membrane to separate water in an organic solvent.

上記ゼオライト膜の製造方法としては、シリカ源とアルミナ源を主成分とするゼオライト膜の原料を含む反応液に支持体を接触させ、反応液と支持体とを反応させることにより、支持体の表面上にゼオライト膜を形成するいわゆる「水熱合成」法がよく知られている(特許文献1参照)。   As the method for producing the zeolite membrane, the surface of the support is obtained by bringing the support into contact with a reaction solution containing a raw material of the zeolite membrane mainly composed of a silica source and an alumina source, and reacting the reaction solution with the support. A so-called “hydrothermal synthesis” method in which a zeolite membrane is formed is well known (see Patent Document 1).

ところが、水熱合成法においては、支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成した場合、ゼオライト膜素体の表面上に、未反応物質、ゼオライト粒子、あるいはアモルファス成分等の付着物が認められる。この場合、当該ゼオライト膜素体をそのまま分離膜として用いると、ゼオライト膜を透過する透過成分の透過速度Qが減少したり、ゼオライト膜の分離性能αが低下するという問題が生じる。   However, in the hydrothermal synthesis method, when a zeolite membrane body is formed on the surface of the support, deposits such as unreacted substances, zeolite particles, or amorphous components are observed on the surface of the zeolite membrane body. . In this case, when the zeolite membrane body is used as it is as a separation membrane, there arises a problem that the permeation rate Q of the permeation component that permeates the zeolite membrane decreases or the separation performance α of the zeolite membrane decreases.

このような事態を抑制するために、ゼオライト膜の製造方法においては、ゼオライト膜素体を反応液から引き上げた後、ゼオライト膜素体が洗浄される。このときのゼオライト膜素体の洗浄は、例えば、作業者が1つ1つのゼオライト膜素体ごとに各部をブラシで擦ることにより行われる(以下「手洗浄」という)。
特開2004−82008号公報
In order to suppress such a situation, in the method for producing a zeolite membrane, the zeolite membrane element is washed after being lifted from the reaction solution. The washing of the zeolite membrane element at this time is performed, for example, by the operator rubbing each part with a brush for each zeolite membrane element (hereinafter referred to as “hand washing”).
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-82008

しかしながら、上述した手洗浄によりゼオライト膜素体を洗浄すると、ゼオライト膜素体1本当たりの洗浄に時間がかかり、作業性に劣るという問題がある。また、手洗浄ではゼオライト膜素体ごとに洗浄の程度が異なったり、洗浄中に未洗浄箇所の付着物の固化が起こるおそれがある。しかも、このことは、熟練度によっても異なる。このため、複数本のゼオライト膜を製造する場合、ゼオライト膜を均質なものとすることが困難となる。さらには、上記付着物は、目視で確認できないものも存在するため、手洗浄では十分に洗浄しきれず、透過速度や分離性能が十分なゼオライト膜を得ることができない場合が生じる。   However, when the zeolite membrane body is cleaned by the above-described manual cleaning, it takes time to clean each zeolite membrane body, resulting in poor workability. Further, in the manual cleaning, there is a possibility that the degree of cleaning differs for each zeolite membrane element, and the deposits on the uncleaned portion may solidify during the cleaning. Moreover, this differs depending on the level of skill. For this reason, when producing a plurality of zeolite membranes, it is difficult to make the zeolite membrane homogeneous. Furthermore, some of the deposits cannot be visually confirmed, so that they cannot be sufficiently washed by hand washing, and a zeolite membrane having a sufficient permeation rate and separation performance may not be obtained.

また、ゼオライト膜は、例えば10μm程度の厚みを有しており、極めて薄くなっている。したがって、作業者がゼオライト膜素体表面上のある領域をブラシで擦り過ぎる場合もあり、その場合には、ゼオライト膜の破損等が生じやすくなる。また、たとえゼオライト膜の破損が生じない場合であっても、ブラシで擦ることにより、ゼオライト膜の分離性能が低下する傾向にある。   Further, the zeolite membrane has a thickness of, for example, about 10 μm and is extremely thin. Therefore, the worker may rub a certain area on the surface of the zeolite membrane body too much with a brush, and in that case, the zeolite membrane is easily damaged. Even if the zeolite membrane is not damaged, the separation performance of the zeolite membrane tends to be reduced by rubbing with a brush.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熟練度に左右されず十分な透過速度や分離性能を有する均質なゼオライト膜を、作業効率を向上させながら製造することができるゼオライト膜の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a zeolite membrane capable of producing a homogeneous zeolite membrane having sufficient permeation rate and separation performance regardless of skill level while improving working efficiency. An object is to provide a manufacturing method.

上記課題を解決するため、本発明は、支持体とゼオライト膜の原料を含む反応液とを反応させ、支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成する膜素体形成工程と、ゼオライト膜素体と反応液とを分離させる分離工程と、ゼオライト膜素体を洗浄してゼオライト膜を得る洗浄工程と、を備えるゼオライト膜の製造方法であって、洗浄工程において、ゼオライト膜素体を容器内の液体中に浸漬させ、容器に固定された振動子により液体を介してゼオライト膜素体に超音波を印加することでゼオライト膜素体を洗浄する、ゼオライト膜の製造方法である。本発明において、支持体とは、支持素体の表面上にゼオライト膜素体の種結晶を付着させたもの、又は種結晶を付着させない場合には、支持素体そのものをいう。   In order to solve the above problems, the present invention provides a membrane element forming step of reacting a support and a reaction solution containing a raw material for a zeolite membrane to form a zeolite membrane element on the surface of the support, and a zeolite membrane element A method for producing a zeolite membrane, comprising: a separation step for separating the body and the reaction solution; and a washing step for washing the zeolite membrane body to obtain a zeolite membrane, wherein the zeolite membrane body is placed in a container in the washing step. The zeolite membrane body is washed by applying ultrasonic waves to the zeolite membrane body through the liquid by a vibrator fixed to the container. In the present invention, the term “support” refers to a support obtained by attaching a seed crystal of a zeolite membrane element on the surface of the support element, or a support element itself when no seed crystal is attached.

本発明のゼオライト膜の製造方法は、上記洗浄工程において、ゼオライト膜素体を容器内の液体中に浸漬させ、容器に固定された振動子により液体を介してゼオライト膜素体に超音波を印加するため、ゼオライト膜素体の全体に対し、同時に超音波を印加することができる。したがって、ゼオライト膜素体ごとの洗浄の程度を等しくすることができ、熟練度に左右されずに複数のゼオライト膜を製造する場合でも、ゼオライト膜を均質なものとすることができる。また、ゼオライト膜素体を液体中に浸漬させているため、洗浄中における付着物の固化を十分に抑制できる。さらには付着物の除去が目視によらずゼオライト膜素体全体に超音波を印加して行われるため、未洗浄の部分が生じることを防止することができる。よって、本発明のゼオライト膜の製造方法によれば、ゼオライト膜素体の表面に付着した付着物が効果的に除去され、十分な透過速度や分離性能を有する均質なゼオライト膜を製造することができる。   In the method for producing a zeolite membrane of the present invention, in the cleaning step, the zeolite membrane is immersed in a liquid in a container, and ultrasonic waves are applied to the zeolite membrane through a liquid by a vibrator fixed to the container. Therefore, ultrasonic waves can be simultaneously applied to the entire zeolite membrane element. Therefore, the degree of washing for each zeolite membrane element can be made equal, and even when a plurality of zeolite membranes are manufactured without being influenced by the skill level, the zeolite membrane can be made homogeneous. Moreover, since the zeolite membrane is immersed in the liquid, solidification of the deposits during the cleaning can be sufficiently suppressed. Furthermore, since the removal of the deposits is performed by applying ultrasonic waves to the entire zeolite membrane element without visual observation, it is possible to prevent the occurrence of unwashed portions. Therefore, according to the method for producing a zeolite membrane of the present invention, it is possible to effectively remove deposits adhering to the surface of the zeolite membrane body and produce a homogeneous zeolite membrane having a sufficient permeation rate and separation performance. it can.

さらに、洗浄工程において、液体を介してゼオライト膜素体に超音波が印加されるため、ゼオライト膜が破損等することを抑制することができる。したがって、本発明のゼオライト膜の製造によれば、歩留を向上させることができる。   Further, since ultrasonic waves are applied to the zeolite membrane body through the liquid in the cleaning step, it is possible to prevent the zeolite membrane from being damaged. Therefore, according to the production of the zeolite membrane of the present invention, the yield can be improved.

ここで、上記「透過速度Q(kg/mh)」とは、単位時間当たりに液体がゼオライト膜を透過する量をいう。例えば、エタノールと水との混合液から水を分離させたい場合において、ゼオライト膜を分離膜として用いた場合、単位時間当たりに水がゼオライト膜を通過する量をいう。 Here, the “permeation rate Q (kg / m 2 h)” means the amount of liquid permeating the zeolite membrane per unit time. For example, when water is to be separated from a mixed solution of ethanol and water, when a zeolite membrane is used as the separation membrane, the amount of water passing through the zeolite membrane per unit time.

また、上記「分離性能α」とは、例えば、エタノールと水の混合液の場合において、ゼオライト膜を分離膜として用いた場合、分離前の水の濃度をA1質量%、エタノールの濃度をA2質量%とし、ゼオライト膜を透過した液体又は気体中の水の濃度をB1質量%、エタノールの濃度をB2質量%とすると、下記式(2);
α=(B1/B2)/(A1/A2)・・・(2)
により表されるものである。なお、かかる値は大きいほど、混合液からより高濃度で特定の液体を分離することが可能となる。
The “separation performance α” means, for example, in the case of a mixed solution of ethanol and water, when a zeolite membrane is used as a separation membrane, the concentration of water before separation is A1 mass%, and the concentration of ethanol is A2 mass. %, The concentration of water in the liquid or gas that has passed through the zeolite membrane is B1 mass%, and the ethanol concentration is B2 mass%, the following formula (2):
α = (B1 / B2) / (A1 / A2) (2)
It is represented by. In addition, it becomes possible to isolate | separate a specific liquid with higher concentration from a liquid mixture, so that this value is large.

上記ゼオライト膜の製造方法において、分離工程後、ゼオライト膜素体を冷却する冷却工程を更に含むことが好ましい。   The method for producing a zeolite membrane preferably further includes a cooling step for cooling the zeolite membrane body after the separation step.

分離工程後は、一般にゼオライト膜素体が高温であるため、ゼオライト膜素体が乾燥しやすい状態にある。すなわち、ゼオライト膜素体を反応液から分離させると、ゼオライト膜素体表面の水分が蒸発して乾燥してしまう。この場合、ゼオライト膜素体の表面上の付着物が固化してしまい、洗浄工程において付着物を除去することが困難となる傾向にある。そこで、分離工程後にゼオライト膜素体を冷却することにより、ゼオライト膜素体が乾燥し難くなり付着物の固化を抑制することができる。   After the separation step, since the zeolite membrane element is generally at a high temperature, the zeolite membrane element is easily dried. That is, when the zeolite membrane element is separated from the reaction solution, the moisture on the surface of the zeolite membrane element is evaporated and dried. In this case, the deposit on the surface of the zeolite membrane element is solidified, and it tends to be difficult to remove the deposit in the washing step. Therefore, by cooling the zeolite membrane body after the separation step, the zeolite membrane body becomes difficult to dry and the solidification of the deposits can be suppressed.

上記ゼオライト膜の製造方法において、超音波の周波数が50kHz〜900kHzであることが好ましい。この場合、ゼオライト膜素体に付着した付着物をより十分に除去することができる。   In the above-described method for producing a zeolite membrane, the frequency of ultrasonic waves is preferably 50 kHz to 900 kHz. In this case, the deposits adhering to the zeolite membrane body can be more sufficiently removed.

上記洗浄工程において、超音波の周波数を変化させながらゼオライト膜素体を洗浄することが好ましい。超音波の周波数を変化させると、容器に固定された振動子から発せられる波長を変化させることが可能となるため、洗浄工程において、波長に応じた大きさの付着物を効果的に除去できる。したがって、ゼオライト膜素体に付着した種々の大きさの付着物が全体としてより効果的に除去される。   In the cleaning step, it is preferable to clean the zeolite membrane while changing the frequency of the ultrasonic wave. When the frequency of the ultrasonic wave is changed, the wavelength emitted from the vibrator fixed to the container can be changed. Therefore, in the cleaning process, the deposit having a size corresponding to the wavelength can be effectively removed. Therefore, the deposits of various sizes adhering to the zeolite membrane body are more effectively removed as a whole.

本発明によれば、熟練度によらず十分な透過速度や分離性能を有する均質なゼオライト膜を、歩留及び作業効率を向上させながら製造することができるゼオライト膜の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a zeolite membrane capable of producing a homogeneous zeolite membrane having sufficient permeation rate and separation performance regardless of skill level while improving yield and working efficiency. it can.

以下、必要に応じて図面を参照し、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 なお、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. In addition, the dimensional ratio of drawing is not restricted to the ratio of illustration.

本実施形態のゼオライト膜の製造方法は、種結晶を支持素体に付着させ支持体とする種付着工程と、支持体とゼオライト膜の原料を含む反応液とを反応させ、支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成する膜素体形成工程と、ゼオライト膜素体と反応液とを分離させる分離工程と、ゼオライト膜素体を洗浄してゼオライト膜を得る洗浄工程とを備える。   The method for producing a zeolite membrane according to the present embodiment includes a seed attachment step in which a seed crystal is attached to a support element and reacting a reaction liquid containing a raw material of the support and the zeolite membrane on the surface of the support. A membrane element forming step for forming a zeolite membrane element, a separation step for separating the zeolite membrane element and the reaction solution, and a washing step for obtaining a zeolite membrane by washing the zeolite membrane element.

そして、上記洗浄工程においては、ゼオライト膜素体を容器内の液体中に浸漬させ、容器に固定された振動子により液体を介してゼオライト膜素体に超音波を印加することでゼオライト膜素体を洗浄する。   In the cleaning step, the zeolite membrane element is immersed in the liquid in the container, and an ultrasonic wave is applied to the zeolite membrane element through the liquid by a vibrator fixed to the container. Wash.

本発明のゼオライト膜の製造方法は、上記洗浄工程において、ゼオライト膜素体を容器内の液体中に浸漬させ、容器に固定された振動子により液体を介してゼオライト膜素体に超音波を印加するため、ゼオライト膜素体の全体に対し、同時に超音波を印加することができる。したがって、ゼオライト膜素体ごとの洗浄の程度を等しくすることができ、熟練度に左右されずに複数のゼオライト膜を製造する場合でも、ゼオライト膜を均質なものとすることができる。また、ゼオライト膜素体を液体中に浸漬させているため、洗浄中における付着物の固化を十分に抑制でき、さらには付着物の除去が目視によらずゼオライト膜素体全体に超音波を印加して行われるため、未洗浄の部分が生じることを防止することができる。よって、本発明のゼオライト膜の製造方法によれば、ゼオライト膜素体の表面に付着した付着物が効果的に除去され、十分な透過速度や分離性能を有する均質なゼオライト膜を製造することができる。   In the method for producing a zeolite membrane of the present invention, in the cleaning step, the zeolite membrane is immersed in a liquid in a container, and ultrasonic waves are applied to the zeolite membrane through a liquid by a vibrator fixed to the container. Therefore, ultrasonic waves can be simultaneously applied to the entire zeolite membrane element. Therefore, the degree of washing for each zeolite membrane element can be made equal, and even when a plurality of zeolite membranes are manufactured without being influenced by the skill level, the zeolite membrane can be made homogeneous. In addition, since the zeolite membrane is immersed in the liquid, solidification of the deposit during cleaning can be sufficiently suppressed, and furthermore, ultrasonic waves are applied to the entire zeolite membrane without removing the deposit. Therefore, it is possible to prevent an uncleaned portion from occurring. Therefore, according to the method for producing a zeolite membrane of the present invention, it is possible to effectively remove deposits adhering to the surface of the zeolite membrane body, and to produce a homogeneous zeolite membrane having a sufficient permeation rate and separation performance. it can.

さらに、洗浄工程において、液体を介してゼオライト膜素体に超音波が印加されるため、ゼオライト膜が破損等することを抑制することができる。したがって、本発明のゼオライト膜の製造方法によれば、歩留を向上させることができる。   Further, since ultrasonic waves are applied to the zeolite membrane body through the liquid in the cleaning step, it is possible to prevent the zeolite membrane from being damaged. Therefore, according to the method for producing a zeolite membrane of the present invention, the yield can be improved.

上記洗浄工程において、複数のゼオライト膜素体を容器内の液体中に浸漬させ、容器に固定された振動子により液体を介して複数のゼオライト膜素体に超音波を印加することで複数のゼオライト膜素体を洗浄することが好ましい。   In the cleaning step, a plurality of zeolite membranes are immersed in a liquid in a container, and ultrasonic waves are applied to the plurality of zeolite membranes via a liquid by a vibrator fixed to the container. It is preferable to clean the membrane element.

本発明のゼオライト膜の製造方法は、複数の支持体に形成されたゼオライト膜素体を同時に短時間で洗浄することができる。したがって、本発明のゼオライト膜の製造によれば、作業効率をより向上させることができる。   The method for producing a zeolite membrane of the present invention can simultaneously wash a zeolite membrane formed on a plurality of supports in a short time. Therefore, according to the production of the zeolite membrane of the present invention, the working efficiency can be further improved.

以下、各工程について詳細に説明する。   Hereinafter, each step will be described in detail.

[種付着工程]
種付着工程は、種結晶を支持素体に付着させ支持体とする工程である。
[Seed adhesion process]
The seed attachment step is a step of attaching a seed crystal to a support element to form a support.

かかる種付着工程を行うことにより、後述する膜素体形成工程において、支持体に、より均一なゼオライト膜素体を形成することが可能となり、後述する洗浄工程においても支持体に、より均一なゼオライト膜素体を形成することが可能となる。   By performing the seed deposition step, it becomes possible to form a more uniform zeolite membrane body on the support in the membrane body forming step described later, and more uniform on the support also in the cleaning step described later. It becomes possible to form a zeolite membrane element.

上記種結晶は、目的とするゼオライト膜のゼオライトの種類に応じて異なり、例えば、形成するゼオライトと同一種のゼオライトを用いてもよいし、結晶構造が類似したものでもよい。   The seed crystal differs depending on the type of zeolite of the target zeolite membrane. For example, the same type of zeolite as the zeolite to be formed may be used, or the crystal structure may be similar.

種結晶を含む溶液において、当該溶液中の種結晶の濃度は、0.01質量%〜20質量%であることが好ましく、0.1質量%〜10質量%であることがより好ましい。種結晶の濃度が、0.01質量%未満であると、濃度が上記範囲にある場合と比較して、支持素体に十分に種結晶が付着せず、ゼオライト膜にピンホール等の欠陥が生じる場合があり、種結晶の濃度が、20質量%を超えると、濃度が上記範囲にある場合と比較して、種結晶を含む層が厚くなりすぎ、外側部分の種結晶は結晶化するが、内側の種結晶は十分に結晶化せずに保持されるので、ゼオライト膜の剥離や欠陥が発生しやすくなる傾向にある。   In the solution containing the seed crystal, the concentration of the seed crystal in the solution is preferably 0.01% by mass to 20% by mass, and more preferably 0.1% by mass to 10% by mass. When the concentration of the seed crystal is less than 0.01% by mass, the seed crystal does not sufficiently adhere to the support element and there are defects such as pinholes in the zeolite membrane as compared with the case where the concentration is in the above range. If the concentration of the seed crystal exceeds 20% by mass, the layer containing the seed crystal becomes too thick as compared with the case where the concentration is in the above range, and the seed crystal in the outer portion is crystallized. Since the inner seed crystal is retained without being sufficiently crystallized, the zeolite membrane tends to be peeled off or defective.

本発明において用いられる支持素体は、特に限定されないが、多孔質であることが好ましく、例えばセラミックス、有機高分子又は金属で構成される。セラミックスとしては、ムライト、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等が挙げられ、金属としては、ステンレススチール、焼結されたニッケル又は焼結されたニッケルと鉄の混合物等が挙げられる。これらの中でも支持素体としてアルミナを用いることが好ましい。支持素体としてアルミナを用いると、支持素体の材質の溶出を抑制できる。なお、上記支持素体は、ゼオライトが焼結されたものを用いてもよい。   The support element used in the present invention is not particularly limited, but is preferably porous, and is made of, for example, ceramics, organic polymer, or metal. Examples of ceramics include mullite, alumina, silica, titania, zirconia, and the like. Examples of metals include stainless steel, sintered nickel, and a mixture of sintered nickel and iron. Among these, it is preferable to use alumina as a support element. When alumina is used as the support element, elution of the material of the support element can be suppressed. Note that the support element may be made by sintering zeolite.

上記支持素体が多孔質である場合、孔の平均細孔径は、0.1μm〜20μmであることが好ましく、0.1μm〜5μmであることがより好ましい。この場合、ピンホールの少ないゼオライト膜を形成でき、分離性能の高いゼオライト膜を得ることができる。また、気孔率は5〜50%であることが好ましく、30〜50%であることがより好ましい。この場合、支持素体のガス透過量が高いため、透過速度の高いゼオライト膜を得ることができる。   When the support element is porous, the average pore diameter of the pores is preferably 0.1 μm to 20 μm, and more preferably 0.1 μm to 5 μm. In this case, a zeolite membrane with few pinholes can be formed, and a zeolite membrane with high separation performance can be obtained. Moreover, it is preferable that a porosity is 5 to 50%, and it is more preferable that it is 30 to 50%. In this case, since the gas permeation amount of the support element is high, a zeolite membrane having a high permeation rate can be obtained.

上記平均細孔径が0.1μm未満であると、平均細孔径が上記範囲にある場合と比較して、種結晶が支持素体細孔内に十分付着しないため、剥離しやすくなる傾向にあり、平均細孔径が20を超えると、平均細孔径が上記範囲にある場合と比較して、ゼオライト結晶で細孔を埋めることができずにピンホールが発生し、分離性能が低下する傾向にある。また、気孔率が5%未満であると、気孔率が上記範囲にある場合と比較して、ガス透過速度が小さいために高い透過速度を得ることができなくなる傾向にあり、気孔率が50%を超えると、気孔率が上記範囲にある場合と比較して、支持体の機械強度が低いため、使用に耐えられない製品となる傾向にある。   When the average pore diameter is less than 0.1 μm, compared to the case where the average pore diameter is in the above range, the seed crystal does not sufficiently adhere in the support element pores, and therefore tends to be easily peeled off. When the average pore diameter exceeds 20, compared to the case where the average pore diameter is in the above range, the pores cannot be filled with zeolite crystals, pinholes are generated, and the separation performance tends to be lowered. Further, when the porosity is less than 5%, compared with the case where the porosity is in the above range, the gas permeation rate is low, and thus there is a tendency that a high permeation rate cannot be obtained, and the porosity is 50%. If the porosity exceeds the above range, the mechanical strength of the support is low compared to the case where the porosity is in the above range, so that the product tends to be unusable.

上記支持素体の形状は、特に限定されないが、筒状、中空糸状、チューブ状等の中空状、板状、ハニカム状(蜂の巣状)、ペレット状のものが挙げられる。かかる形状は、ゼオライト膜が使用される用途に応じて変更することが可能である。例えば、ゼオライト膜を水と有機溶剤との分離膜として用いる場合は、中空状であることが好ましい。この場合、後述する洗浄をより均一に行うことができ、十分な透過速度及び分離性能を有するゼオライト膜を製造することが可能となる。   The shape of the support element is not particularly limited, and examples thereof include a hollow shape such as a cylindrical shape, a hollow fiber shape, and a tube shape, a plate shape, a honeycomb shape (honeycomb shape), and a pellet shape. Such a shape can be changed according to the use for which the zeolite membrane is used. For example, when a zeolite membrane is used as a separation membrane for water and an organic solvent, it is preferably hollow. In this case, washing described later can be performed more uniformly, and a zeolite membrane having a sufficient permeation rate and separation performance can be produced.

上記種付着工程は、種結晶を含む溶液に支持素体を接触させて行われる。この接触させる方法としては、含浸法、ディップコート法、スプレーコート法、塗布法、濾過法等が挙げられる。   The seed attaching step is performed by bringing the support element into contact with a solution containing the seed crystal. Examples of the contacting method include an impregnation method, a dip coating method, a spray coating method, a coating method, and a filtration method.

なお、上記種結晶を含む溶液には、例えば界面活性剤等の添加剤を含有させることも可能である。   Note that the solution containing the seed crystal may contain an additive such as a surfactant.

上記種付着工程を経た後、種結晶を乾燥させることが好ましい。この場合、種結晶を支持素体に十分に付着させることができる。   After passing through the seed attaching step, it is preferable to dry the seed crystal. In this case, the seed crystal can be sufficiently attached to the support element.

[膜素体形成工程]
膜素体形成工程は、支持体とゼオライト膜の原料を含む反応液とを反応させ、支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成する工程である。上記膜素体形成工程は、種結晶が付着した支持体をゼオライト膜の原料を含む反応液に接触させて行われる。
[Film body forming process]
The membrane element forming step is a step of forming a zeolite membrane element on the surface of the support by reacting the support and a reaction solution containing the raw material of the zeolite membrane. The membrane element forming step is performed by bringing the support to which the seed crystals are attached into contact with a reaction solution containing a raw material for the zeolite membrane.

ゼオライト膜の合成は、例えば、水熱合成法、ドライゲルコンバージョン法等により行うことができる。これらの中でもゼオライト膜の合成を水熱合成法で行うことが好ましい。   The synthesis of the zeolite membrane can be performed, for example, by a hydrothermal synthesis method, a dry gel conversion method, or the like. Of these, the zeolite membrane is preferably synthesized by a hydrothermal synthesis method.

まず、膜素体形成工程においては、ゼオライト膜の原料を水に加えて攪拌し、ゼオライト合成反応に使用する反応液を作製する。そして、上記反応液を上記支持体に含浸させることにより、支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成させる。   First, in the membrane element forming step, the raw material of the zeolite membrane is added to water and stirred to prepare a reaction solution used for the zeolite synthesis reaction. Then, a zeolite membrane is formed on the surface of the support by impregnating the support with the reaction solution.

上記ゼオライト膜の原料は、アルミナ源及びシリカ源であり、必要に応じてアルカリ金属源及び/又はアルカリ土類金属源を含んでもよい。アルミナ源としては、水酸化アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム等のアルミニウム塩の他、アルミナ粉末、コロイダルアルミナ等が挙げられる。シリカ源としては、ケイ酸ナトリウム、水ガラス、ケイ酸カリウム等のアルカリ金属ケイ酸塩の他、シリカ粉末、ケイ酸、コロイダルシリカ、酸性白土、カオリン、ケイ素アルコキシド(アルミニウムイソプロポキシド等)等が挙げられる。アルカリ(土類)金属源としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等が挙げられる。なお、アルカリ金属ケイ酸塩は、シリカ源及びアルカリ金属源として用いることができる。   The raw material of the zeolite membrane is an alumina source and a silica source, and may contain an alkali metal source and / or an alkaline earth metal source as necessary. Examples of the alumina source include aluminum powder, aluminum aluminate, aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum chloride, alumina powder, colloidal alumina, and the like. Silica sources include sodium silicate, water glass, alkali metal silicates such as potassium silicate, silica powder, silicic acid, colloidal silica, acid clay, kaolin, silicon alkoxide (aluminum isopropoxide, etc.), etc. Can be mentioned. Examples of the alkali (earth) metal source include sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride and the like. In addition, alkali metal silicate can be used as a silica source and an alkali metal source.

上記反応液中のシリカ源とアルミナ源とのモル比(SiO/Alに換算)は、目的とするゼオライト膜のゼオライトの種類によって適宜決定することができる。 The molar ratio (converted to SiO 2 / Al 2 O 3 ) between the silica source and the alumina source in the reaction solution can be appropriately determined depending on the type of zeolite of the target zeolite membrane.

また、上記シリカ源とアルミナ源の濃度は特に限定されない。すなわち、膜素体形成工程において、シリカ源やアルミナ源の濃度を高めることにより、反応液をゲル状とし、これを支持体に接触させてもよく、シリカ源やアルミナ源の濃度を低くすることにより、低粘度の反応液を支持体に接触(含浸)させてもよい。   Moreover, the density | concentration of the said silica source and an alumina source is not specifically limited. That is, in the film body forming step, the concentration of the silica source or the alumina source may be increased to make the reaction liquid gel, which may be brought into contact with the support, and the concentration of the silica source or the alumina source should be reduced. Thus, the low viscosity reaction liquid may be brought into contact (impregnated) with the support.

すなわち、反応液の組成、反応温度、反応時間等は、目的とするゼオライト膜のゼオライト種により異なる。   That is, the composition of the reaction solution, the reaction temperature, the reaction time, and the like vary depending on the zeolite type of the target zeolite membrane.

なお、上記反応液には、結晶化促進剤のような添加剤を含有させることも可能である。かかる結晶化促進剤としては、テトラプロピルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等が挙げられる。   Note that the reaction solution may contain an additive such as a crystallization accelerator. Examples of the crystallization accelerator include tetrapropylammonium bromide, tetrabutylammonium bromide and the like.

[分離工程]
分離工程は、ゼオライト膜素体と反応液とを分離させる工程である。分離方法としては、例えばゼオライト膜素体が形成された支持体を反応液中から引き上げて取り出す方法、ゼオライト膜素体が形成された支持体が反応液中に浸漬している状態から、反応液を例えば容器の底部に設けられた排出口等から除去する方法、ゼオライト膜素体が形成された支持体が反応液中に浸漬している状態から、容器を反応液ごと下方に移動させる方法、等が挙げられる。
[Separation process]
The separation step is a step of separating the zeolite membrane body and the reaction liquid. Separation methods include, for example, a method in which the support on which the zeolite membrane element is formed is pulled out from the reaction solution, and the support in which the zeolite membrane element is formed is immersed in the reaction solution. For example, a method of removing from a discharge port or the like provided at the bottom of the container, a method of moving the container together with the reaction liquid from a state in which the support on which the zeolite membrane element is formed is immersed in the reaction liquid, Etc.

なお、分離工程は、ゼオライト膜素体が形成された支持体が反応液中に浸漬している状態から、直ちに行うことが好ましい。この場合、ゼオライト膜素体が乾燥し、付着物が固化することを抑制することができる。   In addition, it is preferable to perform a isolation | separation process immediately from the state which the support body in which the zeolite membrane element was formed is immersed in the reaction liquid. In this case, it can suppress that a zeolite membrane body dries and a deposit | attachment solidifies.

[洗浄工程]
洗浄工程は、ゼオライト膜素体を洗浄してゼオライト膜を得る工程である。具体的には、膜素体形成工程において、ゼオライト膜素体上に形成された未反応物質、ゼオライト粒子、あるいはアモルファス成分等の付着物を除去する工程である。
[Washing process]
The washing step is a step of obtaining a zeolite membrane by washing the zeolite membrane. Specifically, in the membrane element forming step, it is a step of removing deposits such as unreacted substances, zeolite particles, or amorphous components formed on the zeolite membrane element.

なお、分離工程の直後は、ゼオライト膜素体が高温であるため、ゼオライト膜素体が乾燥しやすい状態にある。すなわち、ゼオライト膜素体を反応液から分離させると、ゼオライト膜素体表面の水分が蒸発して乾燥してしまう。この場合、ゼオライト膜素体の表面が乾燥すると、ゼオライト膜素体の表面上の付着物が固化してしまい、洗浄工程において付着物を除去することが困難となる傾向にある。   Immediately after the separation step, the zeolite membrane element is at a high temperature, so that the zeolite membrane element is easily dried. That is, when the zeolite membrane element is separated from the reaction solution, the moisture on the surface of the zeolite membrane element is evaporated and dried. In this case, when the surface of the zeolite membrane element is dried, the deposit on the surface of the zeolite membrane element is solidified, and it tends to be difficult to remove the deposit in the washing step.

したがって、分離工程後にゼオライト膜素体を洗浄する。なお、上記洗浄工程は、分離工程直後に行うことが好ましい。ここで、分離工程直後に洗浄工程を行うのは、ゼオライト膜素体が乾燥する前に洗浄を行うためであり、具体的には、30分以内であることが好ましい。   Therefore, the zeolite membrane is washed after the separation step. The washing step is preferably performed immediately after the separation step. Here, the reason why the washing step is performed immediately after the separation step is to perform washing before the zeolite membrane is dried, and specifically, it is preferably within 30 minutes.

ここで、ゼオライト膜素体は、超音波洗浄により洗浄される。図1は、本実施形態の洗浄工程における超音波洗浄に用いられる超音波洗浄装置を示す模式断面図である。図1に示すように、超音波洗浄装置10は、容器5を有し、容器5は底部5aと、底部5aの周縁部から延びる筒状の側壁部とで構成されている。当該容器5の下部には振動子2が設けられており、容器5の内部には液体3が貯留されている。さらに、膜素体形成工程を経た支持体1は、容器5の壁面に接しないように、液体3中に浸漬されている。   Here, the zeolite membrane is cleaned by ultrasonic cleaning. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an ultrasonic cleaning apparatus used for ultrasonic cleaning in the cleaning process of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the ultrasonic cleaning apparatus 10 includes a container 5, and the container 5 includes a bottom portion 5 a and a cylindrical side wall portion extending from the peripheral edge of the bottom portion 5 a. The vibrator 2 is provided in the lower part of the container 5, and the liquid 3 is stored inside the container 5. Furthermore, the support body 1 that has undergone the film body forming step is immersed in the liquid 3 so as not to contact the wall surface of the container 5.

この超音波洗浄装置10においてはまずゼオライト膜素体が形成された支持体1を容器内の液体中に浸漬させる。そして、容器5に固定された振動子2により液体3を介して支持体1のゼオライト膜素体に超音波を印加する。これによりゼオライト膜素体が洗浄される。すなわち、ゼオライト膜素体の表面上に形成された付着物を十分に除去される。上記容器5の形状は特に限定されないが、例えば、四角柱状、円柱状等が挙げられる。   In this ultrasonic cleaning apparatus 10, first, the support 1 on which the zeolite membrane was formed is immersed in the liquid in the container. Then, ultrasonic waves are applied to the zeolite membrane element of the support 1 through the liquid 3 by the vibrator 2 fixed to the container 5. Thereby, the zeolite membrane is washed. That is, the deposits formed on the surface of the zeolite membrane body are sufficiently removed. Although the shape of the said container 5 is not specifically limited, For example, square pillar shape, a column shape, etc. are mentioned.

また、振動子2の種類は特に限定されない。なお、上記超音波洗浄装置10において、振動子2は容器5の底部5aに設けられているが、容器5の底部5aの代わりに容器5の側壁部5bに設けられていてもよく、容器5の底部5a及び側壁部5bに設けられていてもよい。   Further, the type of the vibrator 2 is not particularly limited. In the ultrasonic cleaning apparatus 10, the vibrator 2 is provided on the bottom 5 a of the container 5, but may be provided on the side wall 5 b of the container 5 instead of the bottom 5 a of the container 5. The bottom 5a and the side wall 5b may be provided.

上記液体3としては、水または有機溶媒が挙げられ、一般的には水が用いられる。これらの中でも純水を用いることが好ましい。液体中に多量のアルカリイオンを含む水道水等を使用すると、純水を用いる場合と比較して、膜の特性を変化させる傾向にある。また、上記液体3のpHは、初期状態で4〜9であることが好ましい。液体のpHが4未満であると、液体のpHが上記範囲にある場合と比較して、ゼオライト結晶が分解されやすくなる傾向にあり、液体のpHが9を超えると、液体のpHが上記範囲にある場合と比較して、超音波が減衰し十分な洗浄能力を得られない傾向にある。   Examples of the liquid 3 include water and organic solvents, and water is generally used. Among these, it is preferable to use pure water. When tap water or the like containing a large amount of alkali ions in the liquid is used, the characteristics of the membrane tend to be changed as compared with the case of using pure water. Moreover, it is preferable that the pH of the said liquid 3 is 4-9 in an initial state. When the pH of the liquid is less than 4, the zeolite crystals tend to be decomposed compared to the case where the pH of the liquid is in the above range, and when the pH of the liquid exceeds 9, the pH of the liquid is in the above range. As compared with the case of the above, there is a tendency that the ultrasonic wave is attenuated and sufficient cleaning ability cannot be obtained.

なお、有機溶媒としては、アセトン、エタノール等の低級アルコールが挙げられる。   Examples of the organic solvent include lower alcohols such as acetone and ethanol.

上記洗浄工程において、超音波の周波数は50kHz〜900kHzであることが好ましい。この場合、ゼオライト膜素体に付着した付着物をより効果的に除去することができる。   In the cleaning step, the ultrasonic frequency is preferably 50 kHz to 900 kHz. In this case, the deposits adhered to the zeolite membrane element can be more effectively removed.

上記周波数が50kHz未満であると、周波数が上記範囲にある場合と比較して、ゼオライト膜が破損する虞があり、上記周波数が900kHzを超えると、超音波の出力が弱すぎるため、十分に付着物を除去できない傾向にある。   If the frequency is less than 50 kHz, the zeolite membrane may be damaged as compared with the case where the frequency is in the above range. If the frequency exceeds 900 kHz, the output of the ultrasonic wave is too weak, so that it is sufficiently applied. There is a tendency that the kimono cannot be removed.

洗浄工程において、超音波の周波数を変化させながらゼオライト膜素体を洗浄することが好ましい。超音波の周波数を変化させると、容器に固定された振動子から発せられる波長を変化させることが可能となるため、洗浄工程において、波長に応じた大きさの付着物を効果的に除去できる。したがって、ゼオライト膜素体に付着した種々の大きさの付着物が全体としてより効果的に除去される。   In the cleaning step, it is preferable to clean the zeolite membrane while changing the frequency of the ultrasonic waves. When the frequency of the ultrasonic wave is changed, the wavelength emitted from the vibrator fixed to the container can be changed. Therefore, in the cleaning process, the deposit having a size corresponding to the wavelength can be effectively removed. Therefore, the deposits of various sizes adhering to the zeolite membrane body are more effectively removed as a whole.

上述した本発明のゼオライト膜の製造方法により、MFI型、X型、Y型、A型、T型等、種々の組成及び構造を有するゼオライト膜を製造できる。これらのゼオライト膜は分離膜として使用できる。   Zeolite membranes having various compositions and structures such as MFI type, X type, Y type, A type, and T type can be produced by the above-described method for producing a zeolite membrane of the present invention. These zeolite membranes can be used as separation membranes.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、本発明の製造方法は、上記実施形態において、分離工程後に、ゼオライト膜素体を冷却する冷却工程を更に備えることが好ましい。このように冷却工程を行うことにより、ゼオライト膜素体が乾燥し難くなり付着物が固化することを抑制することができる。そうすると、上記超音波洗浄において、ゼオライト膜素体の付着物を容易に除去することができ、十分な透過速度や分離性能を有する均質なゼオライト膜とすることができる。   For example, the production method of the present invention preferably further includes a cooling step for cooling the zeolite membrane element after the separation step in the above embodiment. By performing the cooling step in this way, it is difficult to dry the zeolite membrane body and the deposits can be prevented from solidifying. Then, in the ultrasonic cleaning, deposits on the zeolite membrane body can be easily removed, and a homogeneous zeolite membrane having a sufficient permeation rate and separation performance can be obtained.

なお、分離工程後であれば、上記冷却工程は、洗浄工程と同時に行ってもよいし、分離工程と、洗浄工程との間に行ってもよい。冷却工程と洗浄工程とを同時に行う場合には、液体3を低温(例えば10℃〜40℃)の水とし、ゼオライト膜素体を液体3により冷却しながら洗浄する。この場合、工程数を減らすことができるので、作業時間を短縮することができる。また、冷却工程が分離工程と洗浄工程との間に行われる場合には、例えば反応液を貯留する容器において、反応液中にゼオライト膜素体が浸漬された状態から、反応液を抜き出し、冷却用の純水を導入する。これにより、ゼオライト膜素体に付着している反応液が希釈され、洗浄工程において、反応液が液体3中に混入する割合を軽減できる。   In addition, if it is after a separation process, the said cooling process may be performed simultaneously with a washing | cleaning process, and may be performed between a separation process and a washing | cleaning process. In the case where the cooling step and the washing step are performed simultaneously, the liquid 3 is water having a low temperature (for example, 10 ° C. to 40 ° C.), and the zeolite membrane is washed while being cooled by the liquid 3. In this case, since the number of steps can be reduced, the working time can be shortened. Further, when the cooling step is performed between the separation step and the washing step, for example, in a container storing the reaction solution, the reaction solution is extracted from the state in which the zeolite membrane element is immersed in the reaction solution, and cooled. Pure water is introduced. Thereby, the reaction liquid adhering to the zeolite membrane element is diluted, and the ratio of the reaction liquid mixed into the liquid 3 can be reduced in the washing step.

上記冷却工程において、ゼオライト膜素体の冷却方法は特に限定されない。冷却方法としては、例えば、ゼオライト膜素体を水中に浸漬する方法、水をゼオライト膜素体に噴霧する方法、水をゼオライト膜素体に投下する方法等が挙げられる。   In the cooling step, the method for cooling the zeolite membrane is not particularly limited. Examples of the cooling method include a method of immersing the zeolite membrane element in water, a method of spraying water onto the zeolite membrane element, and a method of dropping water onto the zeolite membrane element.

また、上記実施形態における種付着工程は任意であり、必ずしも本発明に必須の工程ではない。なお、種付着工程を行わない場合は、支持素体が支持体となる。   Moreover, the seed attachment process in the said embodiment is arbitrary, and is not necessarily an essential process for this invention. In addition, when not performing a seed adhesion process, a support element | base_body becomes a support body.

以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下に挙げる実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited to the Example given below.

(実施例1)
[種付着工程]
A型ゼオライトの微粒子(種結晶、粒径100nm)を水に入れて撹拌し、0.5質量%の濃度の溶液を作製した。この溶液にα−アルミナからなる管状多孔質支持素体(平均細孔径1.3μm、外径10mm、内径6mm、長さ13cm)を3分間浸漬した後、約0.2cm/sの速度で引き上げた。これを25℃の恒温槽中で2時間乾燥した後、70℃の恒温槽中で16時間乾燥し、支持体を得た。
(Example 1)
[Seed adhesion process]
A type A zeolite fine particles (seed crystals, particle size 100 nm) were placed in water and stirred to prepare a solution having a concentration of 0.5 mass%. A tubular porous support body (average pore diameter 1.3 μm, outer diameter 10 mm, inner diameter 6 mm, length 13 cm) made of α-alumina is immersed in this solution for 3 minutes and then pulled up at a rate of about 0.2 cm / s. It was. This was dried in a thermostatic bath at 25 ° C. for 2 hours and then dried in a thermostatic bath at 70 ° C. for 16 hours to obtain a support.

[膜素体形成工程]
次いで水150モル部に対し、アルミナ(Al)を1モル部、二酸化ケイ素(SiO)を2モル部、酸化ナトリウム(NaO)を2モル部加え、反応液を得た。この反応液中に、上記支持体を浸漬して、100℃で4時間保持し、支持体の表面にゼオライト膜素体を形成した。
[Film body forming process]
Next, 1 mol part of alumina (Al 2 O 3 ), 2 mol parts of silicon dioxide (SiO 2 ), and 2 mol parts of sodium oxide (Na 2 O) were added to 150 mol parts of water to obtain a reaction solution. The support was immersed in this reaction solution and held at 100 ° C. for 4 hours to form a zeolite membrane element on the surface of the support.

[洗浄工程]
一方、図1に示すように、超音波洗浄装置(振動子、商品名:MID SONIC600、カイジョー株式会社製)の容器内に純水を投入した。そして、上記ゼオライト膜素体が形成された支持体を純水中に浸漬させ、純水をゼオライト膜素体に含浸させた。そして、超音波振動子に電力を印加し、当該支持体に周波数100Hzの超音波を、5分間印加することにより、超音波洗浄を行った。こうして支持体の表面上にゼオライト膜が形成された分離膜を得た。
[Washing process]
On the other hand, as shown in FIG. 1, pure water was put into a container of an ultrasonic cleaning apparatus (vibrator, trade name: MID SONIC600, manufactured by Kaijo Corporation). And the support body in which the said zeolite membrane element was formed was immersed in the pure water, and the pure membrane was impregnated with the pure water. Then, ultrasonic cleaning was performed by applying electric power to the ultrasonic vibrator and applying ultrasonic waves having a frequency of 100 Hz to the support for 5 minutes. A separation membrane having a zeolite membrane formed on the surface of the support was thus obtained.

(実施例2)
洗浄工程において、周波数を200Hzとしたこと以外は実施例1と同様にしてゼオライト膜素体の超音波洗浄を行い、支持体の表面上にゼオライト膜が形成された分離膜を得た。
(Example 2)
In the washing step, the zeolite membrane was ultrasonically washed in the same manner as in Example 1 except that the frequency was 200 Hz, and a separation membrane having a zeolite membrane formed on the surface of the support was obtained.

(比較例1)
洗浄工程を行わないこと以外は実施例1と同様にして、支持体の表面上にゼオライト膜が形成された分離膜を得た。
(Comparative Example 1)
A separation membrane having a zeolite membrane formed on the surface of the support was obtained in the same manner as in Example 1 except that the washing step was not performed.

(評価方法)
[分離性能及び透過速度]
上記実施例1、2及び比較例1で得られたゼオライト膜の分離性能を評価するために、
1118299985997_0
に示すパーベーパレーション(PV)試験装置を組み立てた。このPV試験装置は、供給液Aが供給される供給槽11を有する。供給槽11には供給液Aを供給槽11に供給するための管21が接続され、供給槽11内には、分離器12が設置されるとともに供給液Aを攪拌する攪拌装置22が設けられている。この分離器12として、上記実施例1、2及び比較例1の分離膜を用いた。なお、分離器12の開放端には管16が接続され、管16の末端には液体窒素トラップ13を介して真空ポンプ14が接続されている。また、管16の途中には真空ゲージ15が取り付けられている。
(Evaluation methods)
[Separation performance and permeation speed]
In order to evaluate the separation performance of the zeolite membranes obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1,
1118299985997_0
The pervaporation (PV) test apparatus shown in FIG. This PV test apparatus has a supply tank 11 to which a supply liquid A is supplied. A pipe 21 for supplying the supply liquid A to the supply tank 11 is connected to the supply tank 11, and a separator 12 is installed in the supply tank 11 and a stirring device 22 for stirring the supply liquid A is provided. ing. As the separator 12, the separation membranes of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were used. A tube 16 is connected to the open end of the separator 12, and a vacuum pump 14 is connected to the end of the tube 16 via a liquid nitrogen trap 13. A vacuum gauge 15 is attached in the middle of the tube 16.

このPV試験装置の供給液容器11に、管21を通して75℃の供給液A(エタノール/水の質量比=90/10)を供給し、真空ポンプ14により分離器12内を吸引した(真空ゲージ15による真空度:10〜1000Pa)。分離器12を透過した液Bは液体窒素トラップ13で捕集された。供給液Aと透過液Bの組成をガスクロマトグラフ(商品名:GC−14B、株式会社島津製作所社製)を用いて測定し、分離性能αを求めた。また、捕集された液体の重量を測定し、その重量、膜面積、捕集時間に基づいて透過速度Qを求めた。得られた結果を表1に示す。なお、表1において、「分離性能なし」とは、上記の測定条件下で分離係数1000以下である場合をいう。

Figure 2006341205

A 75 ° C. supply liquid A (mass ratio of ethanol / water = 90/10) was supplied to the supply liquid container 11 of the PV test apparatus through a tube 21 and the inside of the separator 12 was sucked by a vacuum pump 14 (vacuum gauge) 15 degree of vacuum: 10 to 1000 Pa). The liquid B that passed through the separator 12 was collected by a liquid nitrogen trap 13. The composition of the feed liquid A and the permeate B was measured using a gas chromatograph (trade name: GC-14B, manufactured by Shimadzu Corporation) to determine the separation performance α. Further, the weight of the collected liquid was measured, and the permeation rate Q was determined based on the weight, membrane area, and collection time. The obtained results are shown in Table 1. In Table 1, “No separation performance” means a case where the separation factor is 1000 or less under the above measurement conditions.
Figure 2006341205

以上の実施例1、2及び比較例1の結果より、本発明によるゼオライト膜の製造方法によれば、透過速度及び分離性能が大幅に向上することが分かった。このことから、本発明のゼオライト膜の製造方法によれば、歩留よく均質なゼオライト膜を製造することができ、且つ十分な透過速度や分離性能を有するゼオライト膜を提供することができると考えられる。   From the results of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above, it was found that the permeation rate and the separation performance were greatly improved according to the method for producing a zeolite membrane according to the present invention. From this, it is considered that according to the method for producing a zeolite membrane of the present invention, a homogeneous zeolite membrane can be produced with a high yield, and a zeolite membrane having a sufficient permeation rate and separation performance can be provided. It is done.

図1は、本発明の一工程である洗浄工程に用いる超音波洗浄装置を示す模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an ultrasonic cleaning apparatus used in a cleaning process which is one process of the present invention. 図2は、実施例1〜3及び比較例1で用いたパーベーパレーション(PV)試験装置を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the pervaporation (PV) test apparatus used in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

1…支持体、2…振動子、3…溶液、5…容器、10…超音波洗浄装置、11…供給槽器、12…分離器、13…液体窒素トラップ、14…真空ポンプ、15…真空ゲージ、16,21…管、22…攪拌装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Support body, 2 ... Vibrator, 3 ... Solution, 5 ... Container, 10 ... Ultrasonic cleaning apparatus, 11 ... Supply tank device, 12 ... Separator, 13 ... Liquid nitrogen trap, 14 ... Vacuum pump, 15 ... Vacuum Gauge, 16, 21 ... tube, 22 ... stirring device.

Claims (4)

支持体とゼオライト膜の原料を含む反応液とを反応させ、前記支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成する膜素体形成工程と、
前記ゼオライト膜素体と前記反応液とを分離させる分離工程と、
前記ゼオライト膜素体を洗浄してゼオライト膜を得る洗浄工程と、
を備えるゼオライト膜の製造方法であって、
前記洗浄工程において、前記ゼオライト膜素体を容器内の液体中に浸漬させ、前記容器に固定された振動子により前記液体を介して前記ゼオライト膜素体に超音波を印加することで前記ゼオライト膜素体を洗浄する、ゼオライト膜の製造方法。
A membrane element forming step of reacting a support and a reaction solution containing a raw material of the zeolite membrane to form a zeolite membrane element on the surface of the support;
A separation step of separating the zeolite membrane and the reaction solution;
A washing step of washing the zeolite membrane to obtain a zeolite membrane;
A method for producing a zeolite membrane comprising:
In the cleaning step, the zeolite membrane is immersed in a liquid in a container, and an ultrasonic wave is applied to the zeolite membrane through the liquid by a vibrator fixed to the container. A method for producing a zeolite membrane, wherein the element body is washed.
前記分離工程後、前記ゼオライト膜素体を冷却する冷却工程を更に含む、請求項1記載のゼオライト膜の製造方法。   The method for producing a zeolite membrane according to claim 1, further comprising a cooling step of cooling the zeolite membrane body after the separation step. 前記超音波の周波数が50kHz〜900kHzである、請求項1又は2に記載のゼオライト膜の洗浄方法。   The method for cleaning a zeolite membrane according to claim 1 or 2, wherein the ultrasonic frequency is 50 kHz to 900 kHz. 前記洗浄工程において、前記超音波の周波数を変化させながら前記ゼオライト膜素体を洗浄する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のゼオライト膜の製造方法。   The method for producing a zeolite membrane according to any one of claims 1 to 3, wherein in the washing step, the zeolite membrane body is washed while changing a frequency of the ultrasonic wave.
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