JP2015509824A - 膜分離用前処理装置、膜分離システム及び膜分離方法 - Google Patents

膜分離用前処理装置、膜分離システム及び膜分離方法 Download PDF

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Abstract

流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体が内部に収納されるとともに流体の流入口及び流出口を有する収納容器とを備え、隔壁が吸着材を主成分とするものであるか、隔壁の表面に膜状の吸着材が配設されているか、又は、隔壁が吸着材を主成分とするものであるとともに隔壁の表面に膜状の吸着材が配設されている膜分離用前処理装置。分離膜に影響（悪影響）を与える被処理流体中の不純物を効率的に吸着して、分離膜の劣化を抑制することが可能な膜分離用前処理装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、膜分離用前処理装置及び膜分離方法に関する。更に詳しくは、分離膜を備えた膜分離装置の上流側に設置し、分離膜に影響を与える被処理流体中の不純物を効率的に吸着して、ゼオライト膜等の劣化を抑制することが可能な膜分離用前処理装置に関する。そして、上記膜分離用前処理装置を用いた膜分離システム及び、当該膜分離システムを用いた膜分離方法に関する。
従来、ゼオライト膜、活性炭膜又はシリカ膜を備えた膜分離装置を用いて被処理流体を分離処理する際に、被処理流体中の不純物によって、これらのゼオライト膜、活性炭膜又はシリカ膜が劣化するという問題があった。
これに対し、上記ゼオライト膜等に不純物が吸着することを防止することにより、ゼオライト膜等が劣化することを抑制し、ゼオライト膜等の寿命を延ばす方法が検討されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０１２−３５１６３号公報
上記特許文献１に記載の膜分離用前処理装置は、膜分離装置の前段に、「被処理流体の不純物を吸着して除去する、前処理手段」を設けるものである。
上記前処理手段に用いられる吸着体は、ゼオライト粒子である。ゼオライト粒子を用いて被処理流体中の不純物を除去しようとすると、被処理流体とゼオライト粒子との接触時間（被処理流体が、前処理手段中に滞留する時間）を十分に長くする必要があった。そのため、前処理手段（前処理装置）が大きくなったり、撹拌等の余分な操作が必要となったりしていた。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものである。すなわち、分離膜に影響（悪影響）を与える被処理流体中の不純物を効率的に吸着して、分離膜の劣化を抑制することが可能な膜分離用前処理装置を提供することを目的とする。更に、上記膜分離用前処理装置を膜分離装置の上流側に配置して、被処理流体を分離処理する膜分離システムを提供することを目的とする。更に、上記膜分離システムを用いて被処理流体を分離処理する膜分離方法を提供することを目的とする。
［１］ 流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体が内部に収納されるとともに流体の流入口及び流出口を有する収納容器とを備え、前記隔壁が吸着材を主成分とするものであるか、前記隔壁の表面に膜状の吸着材が配設されているか、又は、前記隔壁が吸着材を主成分とするものであるとともに前記隔壁の表面に膜状の吸着材が配設されている膜分離用前処理装置。
［２］ 前記ハニカム構造体の、セル内の表面積の合計が５〜１０００ｃｍ２／ｃｍ３である［１］に記載の膜分離用前処理装置。
［３］ 前記吸着材が、ゼオライト、活性炭及びシリカからなる群から選択される少なくとも一種である［１］又は［２］に記載の膜分離用前処理装置。
［４］ ［１］〜［３］のいずれかに記載の膜分離用前処理装置と、前記膜分離用前処理装置の下流側に配設された、分離膜を備えた膜分離装置とを備える、膜分離システム。
［５］ 前記分離膜が、ゼオライト膜、炭素膜又はシリカ膜である［４］に記載の膜分離システム。
［６］ 前記膜分離用前処理装置の吸着材が、前記膜分離装置の分離膜と同じ材質である［４］又は［５］に記載の膜分離システム。
［７］ 前記分離膜によって分離される被処理流体を、［４］〜［６］のいずれかに記載の膜分離システムの前記膜分離用前処理装置の前記流入口から流入させ、前記ハニカム構造体内を通過させ、前記流出口から流出させ、その後、前記被処理流体を、前記膜分離装置に供給し、前記膜分離装置で前記被処理流体を分離する膜分離方法。
［８］ 前記膜分離用前処理装置に備えられた前記ハニカム構造体の前記隔壁の表面に膜状の吸着材が配設され、前記膜分離用前処理装置の前記膜状の吸着材の、被処理流体が供給される側の面に対して反対側の面側の空間を減圧して、前記被処理流体を分離する［７］に記載の膜分離方法。
［９］ 前記膜分離用前処理装置に前記被処理流体を通すときの、前記ハニカム構造体の前記セル内を流れる前記被処理流体の速度が０．１〜５ｍ／秒である［７］又は［８］に記載の膜分離方法。
本発明の膜分離用前処理装置は、膜分離用前処理装置内の吸着材が、ハニカム構造に形成されている。または、膜分離用前処理装置内の吸着材が、ハニカム構造体の隔壁表面に膜状に配設されている。または、隔壁が吸着材を主成分とするものであるとともに隔壁の表面に膜状の吸着材が配設されている。そのため、被処理流体と吸着材との接触面積が非常に大きく、且つ、被処理流体が膜分離用前処理装置内を通過する際の圧損が小さい。そのため、被処理流体と吸着材とをより効率的に接触させることが可能であり、効率的に被処理流体を膜分離用前処理装置で処理することができる。
本発明の膜分離システムによれば、膜分離用前処理装置が膜分離装置の上流側に配置されているため、被処理流体と吸着材とをより効率的に接触させることが可能であり、効率的に被処理流体を膜分離用前処理装置で処理することができる。
本発明の膜分離方法によれば、上記本発明の膜分離用前処理装置を膜分離装置の上流側に配置して、被処理流体を分離処理する。そのため、膜分離装置に備えられたゼオライト膜、活性炭膜又はシリカ膜の劣化を抑制することができ、これらのゼオライト膜、活性炭膜又はシリカ膜の寿命を長くすることが可能である。
本発明の膜分離用前処理装置の一実施形態の断面を示す模式図である。 本発明の膜分離用前処理装置の一実施形態を構成するハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 本発明の膜分離用前処理装置の他の実施形態の断面を示す模式図である。 本発明の膜分離用前処理装置の一実施形態を用いた膜分離システムを示す模式図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
（１）膜分離用前処理装置：
本発明の膜分離用前処理装置の一の実施形態は、図１に示されるように、ハニカム構造体５０と、ハニカム構造体５０が内部に収納されるとともに流体の流入口２１及び流出口２２とを有する収納容器６０とを備えるものである。ハニカム構造体５０は、図２に示されるように、流体の流路となる一方の端面１１から他方の端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１を有するものである。また、ハニカム構造体５０は、外周壁３を備えているが、外周壁３を備えていなくてもよい。更に、本実施形態の膜分離用前処理装置１００は、隔壁１が吸着材を主成分とするものである。本実施形態の膜分離用前処理装置１００は、収納容器６０の側面に吸引口２３が形成されているが、吸引口２３は形成されていなくてもよい。吸引口２３は、減圧が必要な場合に使用するものである。本実施形態の膜分離用前処理装置１００は、収納容器６０内に、Ｏ−リング２４により固定されている。図１は、本発明の膜分離用前処理装置の一実施形態の断面を示す模式図である。図２は、本発明の膜分離用前処理装置の一実施形態を構成するハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。
このように、本実施形態の膜分離用前処理装置１００は、吸着材を主成分とする隔壁１を有するハニカム構造体を備えるため、被処理流体と吸着材との接触面積が非常に大きく、且つ、被処理流体が膜分離用前処理装置内を通過する際の圧損が小さい。そのため、被処理流体と吸着材とをより効率的に接触させることが可能であり、効率的に被処理流体を膜分離用前処理装置で処理することができる。ここで、主成分とは、全体の９０質量％以上含有される成分のことである。
本実施形態の膜分離用前処理装置１００は、ハニカム構造体５０の、セル２内の表面積の合計が５〜１０００ｃｍ２／ｃｍ３であることが好ましい。これにより、被処理流体の滞留時間を短くすることができる。５ｃｍ２／ｃｍ３より小さいと、被処理流体の滞留時間を短くする効果が低くなることがある。１０００ｃｍ２／ｃｍ３より大きいと、圧力損失が大きくなることがある。ここで、「ハニカム構造体５０の、セル２内の表面積の合計（ｃｍ２／ｃｍ３）」は、ハニカム構造体５０の単位体積（１ｃｍ３）当たりの、セル２内の表面積の合計（ｃｍ２）のことである。
本実施形態の膜分離用前処理装置１００は、吸着材が、ゼオライト、活性炭及びシリカからなる群から選択される少なくとも一種であるであることが好ましい。分離装置の分離膜がゼオライト膜であるときは、吸着材はゼオライトであることが更に好ましい。分離装置の分離膜が活性炭膜であるときは、吸着材は活性炭であることが更に好ましい。分離装置の分離膜がシリカ膜であるときは、吸着材はシリカであることが更に好ましい。
本実施形態の膜分離用前処理装置１００においては、隔壁の気孔率が３０〜７０％であることが好ましい。気孔率が、３０％未満であると、圧力損失が増加することがある。また、気孔率が、７０％超であると、強度が弱くなることがある。気孔率は、水銀圧入法により測定された値である。また、隔壁の平均細孔径が０．１〜１０μｍであることが好ましい。平均細孔径は、水銀圧入法により測定された値である。また、隔壁の厚は、１０〜１０００μｍであることが好ましい。このように構成することによって、強度が高く、且つ圧力損失が低減されたハニカム構造体とすることができる。
ハニカム構造体の形状は、特に限定されないが、円筒形状、端面が楕円形の筒形状、端面が「正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等」の多角形の柱形状、等が好ましい。また、ハニカム構造体のセル形状（ハニカム構造体の中心軸方向（セルが延びる方向）に直交する断面におけるセル形状）については、特に制限はない。例えば、三角形、四角形、六角形、八角形、円形、又は「これらの組合せ」を挙げることができる。四角形の中でも、正方形、長方形が好ましい。ハニカム構造体のセル密度は、４〜１００００ 個／ｃｍ２であることが好ましい。このように構成することによって、ハニカム構造体の強度を維持しつつ、圧力損失の上昇を抑制することができる。
本発明の膜分離用前処理装置の他の実施形態は、図３に示されるように、上記本発明の膜分離用前処理装置の一の実施形態において、隔壁１の表面に「膜状の吸着材４」（例えば、ゼオライト膜、炭素膜、シリカ膜）が配設されたものである。そして、隔壁１の材質としては、多孔質セラミック、金属等を挙げることができる。また、隔壁１の材質は、ゼオライト、活性炭又はシリカであってもよい。図３は、本発明の膜分離用前処理装置の他の実施形態の断面を示す模式図である。
本実施形態の膜分離用前処理装置２００は、収納容器６０の側面に吸引口２３が形成されている。本実施形態の膜分離用前処理装置２００に被処理流体を流す際に、吸引口２３から、膜分離用前処理装置の「膜状の吸着材４」の、被処理流体が供給される側の面に対して反対側の面側の空間を減圧することが好ましい。これにより、より効率的に被処理流体中の不純物を除去することが可能となる。本実施形態の膜分離用前処理装置２００は、「膜状の吸着材４の「被処理流体が供給される側の面」側の空間」と「膜状の吸着材４の「被処理流体が供給される側の面に対して反対側の面」側の空間」とが、Ｏ−リング２４によって仕切られている。
（２）膜分離用前処理装置の製造方法：
本発明の膜分離用前処理装置を製造する方法は、特に限定されないが、ハニカム構造体を作製し、収納容器を作製し、ハニカム構造体を収納容器に挿入することにより膜分離用前処理装置を得る方法であることが好ましい。以下、本発明の膜分離用前処理装置の製造方法について、更に具体的に説明する。
（２−１）ハニカム構造体の隔壁が吸着材を主成分とする場合；
（２−１−１）吸着材がゼオライトである場合
ハニカム構造体の隔壁が吸着材を主成分とする場合において、吸着材がゼオライトであるときには、以下の方法でハニカム構造体を作製することが好ましい。
まず、シリカゾルに、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド（ＴＰＡＯＨ）溶液及びテトラプロピルアンモニウムブロミド（ＴＰＡＢｒ）を添加し、調製溶液を得ることが好ましい。得られた調製液を、密閉容器中で、調製液中で沈殿が起こらない条件で加熱処理することが好ましい。そして、加熱処理した調製液を乾燥して乾燥ゲルを作製することが好ましい。そして、得られた乾燥ゲルをハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製することが好ましい。そして、乾燥ゲルによって形成されたハニカム成形体を水蒸気中で結晶化処理して、隔壁の主成分がゼオライトであるハニカム構造体を、得ることが好ましい。
上述した、テトラプロピルアンモニウムイオン（ＴＰＡ）とシリカゾルとの配合割合（ＴＰＡ／ＳｉＯ２モル比）は、０．０１５〜０．０８が好ましい。これにより、曲げ強度が十分に高いハニカム構造体を得ることができる。
また、本実施形態においては、テトラプロピルアンモニウムイオン（ＴＰＡ）源が、ＴＰＡＢｒのみから成るものであってもよい。
また、調製液のＴＰＡ／ＳｉＯ２モル比、並びにＴＰＡ全量に対するＴＰＡＯＨ及びＴＰＡＢｒのそれぞれの配合割合が上記所定量に保たれていれば、調製液が、水酸化ナトリウムを含むものであってもよい。このように構成することによって、調製液のｐＨを調整することができる。また、水酸化ナトリウム以外の、水酸化カリウム等のアルカリ源を加えてもよい。
調製液を密閉容器に入れる際には、調製液を、調製液と反応を起こさない材質の容器に入れて、密閉容器に入れることが好ましい。「調製液と反応を起こさない材質の容器」としては、例えば、フッ素樹脂製容器等を挙げることができる。そして、調製液を入れたフッ素樹脂製容器を密閉容器の中に設置して、密閉する。密閉容器としては、加熱処理において、その内圧が上昇することがあるために、耐圧性の容器を好適に用いることができる。また、本実施形態においては、調製液が密閉状に保持されていればよく、例えば、調製液を密閉容器に直接入れて密閉してもよい。
密閉容器内の調製液を、調製液中で沈殿が起こらない条件で加熱処理する際には、乾燥器や恒温槽等を用いて加熱処理することが好ましい。乾燥器や恒温槽は、調製液を所定の温度に制御することが容易である。また、湯せん等の加熱手段を用いて加熱処理してもよい。
加熱処理終了後、乾燥器から、密閉容器ごと調製液を取り出し、調製液を室温まで冷却することが好ましい。冷却の際には、調製液を、密閉容器に密閉した状態であってもよいし、密閉容器から取り出した状態であってもよい。
加熱処理した調製液を乾燥して乾燥ゲルを得る方法としては、特に限定されないが、調製液の水分を良好に除去することができる方法であることが好ましい。具体的な乾燥方法としては、例えば、静置乾燥、スプレードライヤー等によるゾルの直接噴霧乾燥、又は撹拌混練をしながらの乾燥がある。撹拌混練をしながらの乾燥としては、例えば、以下の方法を好適例として挙げることができる。すなわち、まず、調製液をフッ素樹脂製のビーカーに入れマグネティクスターラーで撹拌する。その後、調製液を、所定温度に設定した恒温槽で加熱しながら、フッ素樹脂製の棒を用いて、手動で撹拌混練して水分を蒸発させる方法を好適例として挙げることができる。この時の撹拌混練は、加熱ニーダー等で実施してもよい。また、調製液がゲル化している場合は、始めから手動にて撹拌混練してもよい。
得られた乾燥ゲルをハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製する際には、得られた乾燥ゲルを、押出成形で所定の形状に整えることが好ましい。
乾燥ゲルによって形成されたハニカム成形体を水蒸気中で結晶化処理する方法としては、以下の方法を挙げることができる。すなわち、ハニカム成形体を、成形体質量と同質量の蒸留水を入れたフッ素樹脂内筒付ステンレス製耐圧容器中に、水と接触しないようにフッ素樹脂製の板の上に配置する。そして、１３０〜２００℃のオーブン中で２〜１０時間飽和水蒸気圧下で反応させて、結晶化処理する。そして、５０〜１００℃の熱水で十分洗浄した後、５０〜１００℃の乾燥器中で乾燥させ、「隔壁がゼオライトを主成分とする」ハニカム成形体を得る。この時の蒸留水の量は、使用する耐圧容器容積にて飽和水蒸気圧に達する量以上であればよく、それ以外に、蒸留水量の制約は特にない。また、結晶化処理後に行った洗浄及び乾燥の工程は、省略してもよい。
（２−１−２）吸着材が活性炭である場合
ハニカム構造体の隔壁が吸着材を主成分とする場合において、吸着材が活性炭であるときには、以下の方法でハニカム構造体を作製することが好ましい。
まず、褐炭粉に、メチルセルロース、天然産ピッチ、及び水を加えて成形原料を作製することが好ましい。メチルセルロースの添加量は、褐炭粉の量を１００質量部としたときに、５〜２０質量部であることが好ましい。天然産ピッチの添加量は、褐炭粉の量を１００質量部としたときに、３０〜８０質量部であることが好ましい。水の添加量は、褐炭粉の量を１００質量部としたときに、３０〜１００質量部であることが好ましい。褐炭粉の粒子径は、２００メッシュを通過する粒子径であって、且つ、３２５メッシュを通過しない粒子径であることが好ましい。そして、得られた成形原料をニーダーで十分に混練して可塑化した後、金型を用いてハニカム形状に成形し、ハニカム成形体を得ることが好ましい。得られたハニカム成形体を、６０〜１２０℃、湿度５０〜９５％の雰囲気で、１０〜１００時間乾燥させることが好ましい。その後、窒素ガス雰囲気中で、５００〜１０００℃で１〜２０時間焼成して炭化を行うことが好ましい。
そして、炭化されたハニカム成形体を、窒素ガス及び５０〜１００℃の水から発生する水蒸気を、ハニカム成形体に通しながら、１５０〜１０００℃で１〜３０時間保持して、賦活を行うことが好ましい。これにより、隔壁の主成分が活性炭であるハニカム構造体を得ることが好ましい。水蒸気の流量は、０．１〜１０ｍｌ／分であることが好ましい。
（２−１−３）吸着材がシリカである場合
ハニカム構造体の隔壁が吸着材を主成分とする場合において、吸着材がシリカであるときには、以下の方法でハニカム構造体を作製することが好ましい。
シリカ粉末に水及び有機質結合材を加えて成形原料を作製することが好ましい。成形原料中のシリカ粉末の含有量は、成形原料を１００質量部としたときに４０〜６０質量部であることが好ましい。成形原料中の水の含有量は、成形原料を１００質量部としたときに３５〜５５質量部であることが好ましい。成形原料中の有機質結合材の含有量は、成形原料を１００質量部としたときに５〜１０質量部であることが好ましい。有機結合材としては、水溶性セルロース誘導体等を挙げることができる。得られた成形原料を混練して可塑化した後、真空押出成形機を用いてハニカム形状に成形し、ハニカム成形体を得ることが好ましい。真空押出成形機によりハニカム成形体を成形する際には、所望のセル構造が得られる口金を用いることが好ましい。得られたハニカム成形体を、７０〜９０℃、湿度７０〜９０％の雰囲気で、１０〜１００時間乾燥させることが好ましい。その後、１２５０〜１３５０℃で１〜１０時間焼成して「隔壁の主成分がシリカであるハニカム構造体」得ることが好ましい。
（２−２）ハニカム構造体の隔壁の表面に膜状の吸着材を配設する場合；
ハニカム構造体の隔壁の表面に膜状の吸着材を配設する場合には、ハニカム構造体を作製し、得られたハニカム構造体の隔壁表面に膜状の吸着材を配設することが好ましい。
（２−２−１）ハニカム構造体の製造方法
ハニカム構造体の製造方法は、坏土調製工程と、成形工程と、焼成工程と、を備える製法であることが好ましい。坏土調製工程は、セラミックス原料を含有する成形原料を混合し混練して坏土を得る工程であることが好ましい。成形工程は、得られた坏土をハニカム形状に成形してハニカム成形体を得る工程であることが好ましい。焼成工程は、得られたハニカム成形体を乾燥し、焼成して、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備えたハニカム構造体を得る工程であることが好ましい。
（２−２−１−１）坏土調製工程
まず、セラミックス原料を含有する成形原料を混合し混練して坏土を得ることが好ましい（坏土調製工程）。
成形原料に含有されるセラミックス原料としては、コージェライト化原料、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、アルミニウムチタネート、窒化珪素、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。コージェライト化原料とは、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミックス原料であって、焼成されてコージェライトになるものである。
造孔材としては、吸水性樹脂等を好適に用いることができる。
造孔材の添加量は、特に限定されるものではなく、所望の気孔率、強度等を得られる添加量とすることが好ましい。例えば、セラミックス原料１００質量部に対して、１〜１０質量部であることが好ましく、１〜８質量部であることが更に好ましく、１〜６質量部であることが特に好ましい。
造孔材の平均粒子径は、特に限定されるものではなく、所望の気孔率、強度等を得られる値とすることが好ましい。例えば、５０〜２００μｍであることが好ましく、８０〜１７０μｍであることが更に好ましく、１００〜１５０μｍであることが特に好ましい。
また、成形原料は、上記セラミックス原料及び造孔材に、分散媒、有機バインダー、無機バインダー、界面活性剤等を更に混合して調製することが好ましい。各原料の組成比は、特に限定されず、作製しようとするハニカム構造体の構造、材質等に合わせた組成比とすることが好ましい。
分散媒としては、水等が好ましい。分散媒の添加量は、セラミックス原料１００質量部に対して、３０〜１５０質量部であることが好ましい。
有機バインダーとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、又はこれらを組み合わせたものとすることが好ましい。また、有機バインダーの添加量は、セラミックス原料１００質量部に対して、１〜１０質量部が好ましい。
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸（例えば、ラウリン酸カリ石鹸）、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の添加量は、セラミックス原料１００質量部に対して、０．１〜５質量部が好ましい。
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。
（２−２−１−２）成形工程
次に、得られた坏土をハニカム形状に成形してハニカム成形体を得ることが好ましい（成形工程）。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法としては特に制限はなく、押出成形、射出成形等の公知の成形方法を用いることができる。例えば、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。
ハニカム成形体の形状は、特に限定されず、円筒形状、端面が楕円形の筒形状、端面が「正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等」の多角形の柱形状、等が好ましい。
（２−２−１−３）焼成工程：
次に、得られたハニカム成形体を乾燥し、焼成して、「流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備えたハニカム構造体」を得ることが好ましい（焼成工程）。
乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる。これらのなかでも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組み合わせて行うことが好ましい。
ハニカム成形体を焼成（本焼成）する前に、このハニカム成形体を仮焼することが好ましい。仮焼は、脱脂のために行うものである。仮焼の方法は、特に限定されるものではなく、ハニカム成形体中の有機物（有機バインダ、界面活性剤、造孔材等）の少なくとも一部を除去することができればよい。一般に、有機バインダーの燃焼温度は１００〜３００℃程度、造孔材の燃焼温度は２００〜８００℃程度であるので、仮焼の条件としては、酸化雰囲気において、２００〜１０００℃程度で、１０〜１００時間程度加熱する条件であることが好ましい。
ハニカム成形体の焼成（本焼成）は、仮焼した成形体を構成する成形原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するために行われるものである。焼成条件（温度、時間、雰囲気）は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト化原料を使用している場合には、焼成温度は、１３５０〜１４４０℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、３〜１０時間が好ましい。仮焼、本焼成を行う装置は、特に限定されないが、電気炉、ガス炉等を用いることができる。
（２−２−２）ハニカム構造体の隔壁表面に膜状の吸着材を配設する方法
ハニカム構造体の隔壁表面に膜状の吸着材を配設する方法は、吸着材の種類によって異なるため、以下に、吸着材の種類毎に説明する。
（２−２−２−１）吸着材がゼオライトである場合
ハニカム構造体の隔壁表面に膜状のゼオライトを配設する方法は、特に限定されないが、例えば、粒子付着工程と、膜形成工程と、構造規定剤除去工程を有する方法であることが好ましい。粒子付着工程は、種となるゼオライト粒子をハニカム構造体に付着させる工程である。膜形成工程は、ゼオライト粒子を付着させたハニカム構造体を、構造規定剤を含むゾル中に浸漬して水熱合成し、多孔質基体上にゼオライト膜を形成する工程である。構造規定剤除去工程は、０２雰囲気にて、構造規定剤の除去を行う工程である。粒子付着工程及び膜形成工程は、公知の方法を用いることができる。
構造規定剤除去工程における構造規定剤除去温度は、３００℃以上であることが好ましく、４００〜７００℃であることが更に好ましく、４００〜６００℃であることが特に好ましい。
（２−２−２−２）吸着材が活性炭である場合
ハニカム構造体の隔壁表面に膜状の活性炭を配設する方法は、特に限定されないが、例えば、前駆体膜形成工程と、前駆体膜炭化工程を有する方法であることが好ましい。前駆体膜形成工程は活性炭膜の前駆体である有機高分子の溶液にハニカム構造体を浸漬して有機高分子溶液を付着させ、その後熱処理して前駆体であるポリイミドの膜を形成することが好ましい。その後、炭化工程で、ポリイミドの膜を５００〜１２００℃で還元雰囲気中で炭化して活性炭膜を得ることが好ましい。前駆体の種類としては、用途等に合わせて適宜公知の前駆体とすることができる。膜形成には、ＣＶＤ（化学蒸着）法等の公知の方法を用いることができる。
（２−２−２−３）吸着材がシリカである場合
ハニカム構造体の隔壁表面に膜状のシリカを配設する方法は、特に限定されないが、例えば、前駆体膜形成工程と、シリカ膜形成工程を有する方法であることが好ましい。前駆体膜形成工程は、前駆体となるシリカゾル溶液にハニカム構造体を浸漬してシリカゾル溶液を付着させ、ハニカム構造体の表面にシリカゾル膜を形成することが好ましい。その後、シリカ膜形成工程で、４００〜１０００℃で熱処理してシリカ膜を得ることが好ましい。前駆体の種類としては、用途等に合わせて適宜公知の前駆体とすることができる。膜形成には、ＣＶＤ（化学蒸着）法等の公知の方法を用いることができる。
（２−３）隔壁が吸着材を主成分とするものであるとともに隔壁の表面に膜状の吸着材が配設されている場合
「隔壁が吸着材を主成分とするものであるとともに隔壁の表面に膜状の吸着材が配設されている場合」については、以下の方法を用いることが好ましい。すなわち、上述の「ハニカム構造体の隔壁が吸着材を主成分とする場合」の方法で、ハニカム構造体を作製し、得られたハニカム構造体に、上述の「ハニカム構造体の隔壁の表面に膜状の吸着材を配設する場合」の方法で膜状の吸着材を配設することが好ましい。また、隔壁の主成分である吸着材と、隔壁の表面に配設された膜状の吸着材とは、同じ材質であることが好ましい。
（３）膜分離システム：
本発明の膜分離システムの一の実施形態は、図４に示されるように、上記本発明の膜分離用前処理装置の一の実施形態（膜分離用前処理装置１００）と、膜分離用前処理装置１００の下流側に配設された、「分離膜を備えた膜分離装置３００」とを備えるものである。本実施形態の膜分離システム４００は、膜を透過した透過物質を貯留する透過物質用容器３２と、膜を透過しなかった非透過物質を貯留する非透過物質用容器３１とを備えている。また、本発明の膜分離システムは、上記膜分離用前処理装置１００の代わりに、上記本発明の膜分離用前処理装置の他の実施形態（膜分離用前処理装置２００、図３を参照）を備えていてもよい。本発明の膜分離システムの一の実施形態は、本発明の膜分離用前処理装置の一の実施形態（膜分離用前処理装置１００）を備えるため、膜分離装置３００の分離膜に悪影響を与える不純物を、膜分離用前処理装置１００によって、効率的に除去することができる。それにより、膜分離装置３００の分離膜の寿命を長くすることができる。図４は、本発明の膜分離用前処理装置の一実施形態を用いた膜分離システムを示す模式図である。
本実施形態の膜分離システム４００は、膜分離装置３００に備えられた分離膜が、ゼオライト膜、炭素膜又はシリカ膜であることが好ましい。また、膜分離用前処理装置１００の吸着材が、膜分離装置３００の分離膜と同じ材質であることが好ましい。膜分離用前処理装置１００の吸着材が、膜分離装置３００の分離膜と同じ材質であることにより、膜分離装置３００の分離膜に悪影響を与える不純物を、膜分離用前処理装置１００によって、より効率的に、除去することができる。
（４）膜分離方法：
本発明の膜分離方法の一の実施形態は、まず、被処理流体（分離装置の分離膜によって分離される流体）を、「膜分離システム４００の膜分離用前処理装置１００の流入口から流入させ、ハニカム構造体内を通過させ、流出口から流出させる。そして、その後、被処理流体を、膜分離装置３００に供給し、膜分離装置３００で被処理流体を分離するものである。被処理流体は、膜分離装置３００によって、透過物質（被処理流体の中の、分離膜を透過した物質）と非透過物質（被処理流体の中の、分離膜を透過しなかった物質）とに分離される。透過物質は透過物質用容器３２内に送られ、非透過物質は非透過物質用容器３１内に送られる。本実施形態の膜分離方法によれば、本発明の膜分離用前処理装置の一実施形態を膜分離装置の上流側に配置して、被処理流体を分離処理する。そのため、膜分離装置に備えられたゼオライト膜、活性炭膜又はシリカ膜の劣化を抑制することができ、ゼオライト膜、活性炭膜又はシリカ膜の寿命を長くすることが可能である。
本発明の膜分離方法においては、膜分離用前処理装置として上記本発明の膜分離用前処理装置の他の実施形態（膜分離用前処理装置２００、図３を参照）を使用した場合、以下のような操作を行うことが好ましい。すなわち、膜分離用前処理装置の「膜状の吸着材」の、「「被処理流体が供給される側の面」に対して反対側の面」側の空間を減圧して、被処理流体を分離することが好ましい。これにより、より効率的に被処理流体中の不純物を除去することが可能となる。膜分離用前処理装置２００（図３を参照）は、ハニカム構造体の隔壁の表面に膜状の吸着材が配設されたものである。
本実施形態の膜分離方法においては、膜分離用前処理装置に被処理流体を通すときの、「ハニカム構造体のセル内」を流れる被処理流体の速度が０．１〜５ｍ／秒であることが好ましい。これにより、より効率的に被処理流体中の不純物を除去することが可能となる。０．１ｍ／秒より遅いと、膜分離用前処理装置による被処理流体の処理時間が長くなることがあり、膜分離方法全体の分離時間が長くなることがある。５ｍ／秒より速いと、被処理流体中の不純物を除去する効果が低下することがある。
本発明の膜分離用前処理装置は、被処理流体を膜分離するシステムにおいて、被処理流体の前処理に好適に利用することができる。また、本発明の膜分離システムは、被処理流体の分離処理に好適に利用することができる。また、本発明の膜分離方法は、被処理流体の分離処理に好適に利用することができる。
本明細書において、被処理流体としては、「天然ガスや化学プラントで精製される合成ガス」等の混合気体、「工場等で使用後の水、等の不純物」を含んだ有機溶剤、反応で生成した複数の化合物からなる液体混合物、等を挙げることができる。
以下、本発明の膜分離用前処理装置、膜分離システム及び膜分離方法を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
（実施例１）
まず、隔壁の主成分がゼオライトであるハニカム構造体を作製した。具体的には、以下の通りである。まず、フッ素樹脂製容器にシリカゾルを入れ、更に、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド（ＴＰＡＯＨ）溶液及びテトラプロピルアンモニウムブロミド（ＴＰＡＢｒ）を添加し、調製溶液を得た。調製液を入れたフッ素樹脂製容器を耐圧性の密閉容器の中に設置して、密閉した。その後、調製液を、密閉容器中で、調製液中で沈殿が起こらない条件で加熱処理した。加熱処理終了後、乾燥器から、密閉容器を取り出し、調製液を室温まで冷却した。そして、加熱処理した調製液を乾燥して乾燥ゲルを作製した。乾燥方法は、静置乾燥とした。そして、得られた乾燥ゲルをハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製した。乾燥ゲルをハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製する際には、得られた乾燥ゲルを、押出成形で所定の形状に整え、乾燥ゲル成形体（ハニカム成形体）を得た。乾燥ゲルによって形成されたハニカム成形体を水蒸気中で結晶化処理して、隔壁の主成分がゼオライトであるハニカム構造体を得た。乾燥ゲルによって形成されたハニカム成形体を水蒸気中で結晶化処理する際には、以下の方法を用いた。すなわち、ハニカム成形体を、成形体質量と同質量の蒸留水を入れたフッ素樹脂内筒付ステンレス製耐圧容器中に入れた。ハニカム成形体をフッ素樹脂内筒付ステンレス製耐圧容器にいれる際には、ハニカム成形体が水と接触しないように、フッ素樹脂製の板の上に配置した。そして、１３０〜２００℃のオーブン中で２〜１０時間で反応させて、結晶化処理した。そして、５０〜１００℃の熱水で十分洗浄した後、１００℃の乾燥器中で乾燥させ、隔壁の主成分がゼオライトであるハニカム構造体を得た。この時の蒸留水の量は、使用する耐圧容器容積にて飽和水蒸気圧に達する量以上とした。
得られたハニカム構造体のセル内の表面積は５００ｃｍ２／ｃｍ３であった。また、ハニカム構造体は、円筒形であり、底面の直径は３０ｍｍ、中心軸方向長さは１６０ｍｍであった。また、ハニカム構造体の、セル密度は１００セル／ｃｍ２であり、隔壁厚さは１００μｍであった。
次に、図１に示されるような、ステンレス鋼製の円筒状の収納容器（収納容器６０）を作製した。収納容器は、流入口及び流出口を有するものとし、Ｏ−リングによってハニカム構造体を内部に固定するものとした。
次に、収納容器内にハニカム構造体を挿入し、Ｏ−リングによってハニカム構造体を内部に固定し、膜分離用前処理装置とした。
次に、膜分離用前処理装置を配管に装着し、下流側に膜分離装置を装着し、膜分離システムを作製した。膜分離装置としては、ハニカム状の構造体の隔壁にゼオライト膜を配設したものを用いた。ハニカム状の構造体は、材質がコージェライトであり、形状が円筒形であり、底面の直径は３０ｍｍ、中心軸方向長さは１６０ｍｍであった。また、ハニカム状の構造体の、セル密度は１００セル／ｃｍ２であり、隔壁厚さは１００μｍであった。ゼオライト膜の厚さは、１μｍであった。
膜分離システムは、膜分離用前処理装置の流入口から被処理ガスを流入させ、被処理ガスを、ハニカム構造体を通過させて流出口から排出し、排出された被処理ガスを、配管を通して膜分離装置まで移送し、膜分離装置で分離処理するものであった。
得られた膜分離システムについて、以下に示す方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（分離膜の劣化状態確認試験）
膜分離システムに、被処理流体としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の９７質量％水溶液を、３ｍ／秒の速度で流しながら、７０℃、１００Ｔｏｒｒの条件で浸透気化分離を１０００時間実施する。膜を透過する水の透過流束（Ｆｌｕｘ）を試験初期と１０００時間後で比較することで、膜分離装置の分離膜の劣化状態を確認する。分離膜の劣化状態は、Ｆｌｕｘの初期値に対する、１０００時間後の値の「低下分」の割合で評価する。表１において、「分離膜の劣化率」の欄に評価結果を示す。「分離膜の劣化率」が小さいほど、良好な評価結果である。
Figure 2015509824
（実施例２〜９）
各条件を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして膜分離システムを作製した。得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（実施例１０）
隔壁の主成分が活性炭であるハニカム構造体を作製した。具体的には、以下の通りである。まず、褐炭粉に、メチルセルロース、天然産ピッチ、及び水を加えて成形原料を作製した。メチルセルロースの添加量は、褐炭粉の量を１００質量部としたときに、１０質量部とした。天然産ピッチの添加量は、褐炭粉の量を１００質量部としたときに、５０質量部とした。水の添加量は、褐炭粉の量を１００質量部としたときに、７０質量部とした。褐炭粉の粒子径は、２００メッシュを通過する粒子径であって、且つ、３２５メッシュを通過しない粒子径とした。そして、得られた成形原料をニーダーで十分に混練して可塑化した後、金型を用いてハニカム形状に成形し、ハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体を、８０℃、湿度９０％の雰囲気で、２４時間乾燥させた。その後、窒素ガス雰囲気中で、７００℃で６時間焼成して炭化を行った。
そして、炭化されたハニカム成形体を、窒素ガス及び９０℃の水から発生する水蒸気を、ハニカム成形体に通した状態で、８００℃で５時間保持して、賦活を行った。これにより、隔壁の主成分が活性炭であるハニカム構造体を得た。水蒸気の流量は、０．５ｍｌ／分であった。
得られたハニカム構造体を用いて、実施例１に示される方法で、膜分離システムを作製した。尚、膜分離装置の分離膜の材質は活性炭とした。
得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（実施例１１）
隔壁の主成分がシリカであるハニカム構造体を作製した。具体的には、以下の通りである。まず、シリカ粉末に水及び有機質結合材を加えて成形原料を作製した。成形原料中のシリカ粉末の含有量は、成形原料を１００質量部としたときに５０質量部であった。成形原料中の水の含有量は、成形原料を１００質量部としたときに４５質量部であった。成形原料中の有機質結合材の含有量は、成形原料を１００質量部としたときに５質量部であった。有機結合材としては、水溶性セルロース誘導体（ユケン工業社製、商品名：セランダー）を用いた。得られた成形原料を混練して可塑化した後、真空押出成形機を用いてハニカム形状に成形し、ハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体を、８５℃、湿度９０％の雰囲気で、４８時間乾燥させた。その後、乾燥後のハニカム成形体を、１３００℃で３時間焼成して、「隔壁の主成分がシリカであるハニカム構造体」を得た。
得られたハニカム構造体を用いて、実施例１に示される方法で、膜分離システムを作製した。尚、膜分離装置の分離膜の材質はシリカとした。得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（実施例１２）
「隔壁の表面にゼオライト膜が配設された」ハニカム構造体を作製した。具体的には、以下の通りである。フッ素樹脂製のボトルに６．３１ｇのエチレンジアミン（和光純薬工業社製）を入れた後、０．９９３ｇの１−アダマンタンアミン（アルドリッチ社製）を加え、１−アダマンタンアミンの沈殿が残らないように溶解した。別のボトルに１００ｇの水を入れ、８４．１２ｇの３０質量％シリカゾル（スノーテックスＳ：日産化学社製）を加えて軽く撹拌した後、これにエチレンジアミンと１−アダマンタンアミンを混合した溶液を加えて約１時間撹拌混合し、原料溶液とした。その後、原料溶液をフッ素樹脂製内筒付きステンレス製耐圧容器に移した。
上記種結晶分散液を、アルミナ製のハニカム構造体のセル内の隔壁表面（セルの内壁面）に、ろ過コート法で塗布した。ハニカム構造体は、円筒状であり、底面の直径３０ｍｍ、中心軸方向長さ１６０ｍｍであった。
次に、種結晶がセルの内壁面に付着したハニカム構造体を、原料溶液を入れた耐圧容器内に配置した。その後、１２０℃で６４時間、加熱処理（水熱合成）を行った。水熱合成後、水洗、乾燥し、セルの内壁面にＤＤＲ型ゼオライト膜（１−アダマンタンアミン含有）が形成されたハニカム構造体を得た。その後、「セルの内壁面にＤＤＲ型ゼオライト膜（１−アダマンタンアミン含有）が形成されたハニカム構造体」を大気中、５００℃に加熱して、「隔壁の表面にゼオライト膜が配設された」ハニカム構造体を得た。この加熱で、１−アダマンタンアミンが燃焼除去された。
得られたハニカム構造体を用いて、実施例１に示される方法で、膜分離システムを作製した。尚、膜分離装置の分離膜の材質はゼオライトとした。得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（実施例１３〜１６）
各条件を表１に示すように変更した以外は、実施例１２と同様にして膜分離システムを作製した。得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（実施例１７）
「隔壁の表面に活性炭膜が配設された」ハニカム構造体を作製した。具体的には、以下の通りである。活性炭膜の前駆体である有機高分子の溶液にハニカム構造体を浸漬して有機高分子溶液を付着させた。ハニカム構造体としては、実施例１２で用いたアルミナ製のハニカム構造体を用いた。有機高分子としては、ポリイミドを用いた。その後、熱処理して前駆体であるポリイミドの膜を形成した。そして、その後、ポリイミドの膜を、還元雰囲気中、８００℃で炭化して、「隔壁の表面に活性炭膜が配設された」ハニカム構造体を得た。
得られたハニカム構造体を用いて、実施例１に示される方法で、膜分離システムを作製した。尚、膜分離装置の分離膜の材質は活性炭とした。得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（実施例１８）
「隔壁の表面にシリカ膜が配設された」ハニカム構造体を作製した。具体的には、以下の通りである。前駆体となるシリカゾル溶液にハニカム構造体を浸漬してシリカゾル溶液を付着させ、ハニカム構造体の表面にシリカゾル膜を形成した。シリカゾル溶液は、以下のようにして得た。まず、テトラエトキシシランを、硝酸の存在下、５０℃で５時間加熱して加水分解してシリカゾル含有液を作製した。そして、シリカゾル含有液を水で希釈し、シリカ換算で１０質量％のシリカゾル溶液を得た。ハニカム構造体としては、実施例１２で用いたアルミナ製のハニカム構造体を用いた。その後、６００℃で熱処理して「隔壁の表面にシリカ膜が配設された」ハニカム構造体を作製した。
得られたハニカム構造体を用いて、実施例１に示される方法で、膜分離システムを作製した。尚、膜分離装置の分離膜の材質はシリカとした。得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（実施例１９）
隔壁の主成分がゼオライトであるとともに隔壁の表面に膜状のゼオライトが配設されているハニカム構造体を作製した。具体的には、以下のとおりである。
実施例１に示される方法で、「隔壁がゼオライトを主成分とする、ハニカム構造体」を作製した。その後、実施例１２に示される方法で、隔壁の表面に膜状のゼオライトを配設し、「隔壁がゼオライトを主成分とするものであるとともに隔壁の表面に膜状のゼオライトが配設されている」ハニカム構造体を得た。
得られたハニカム構造体を用いて、実施例１に示される方法で、膜分離システムを作製した。尚、膜分離装置の分離膜の材質はシリカとした。得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（実施例２０〜２３）
各条件を表１に示すように変更した以外は、実施例１９と同様にして膜分離システムを作製した。得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（実施例２４）
隔壁の主成分が活性炭であるとともに、隔壁の表面に膜状の活性炭が配設されているハニカム構造体を作製した。具体的には、以下のとおりである。
実施例１０に示される方法で、「隔壁が活性炭を主成分とする、ハニカム構造体」を作製した。その後、実施例１７に示される方法で、隔壁の表面に膜状の活性炭を配設し、「隔壁が活性炭を主成分とするものであるとともに隔壁の表面に膜状の活性炭が配設されている」ハニカム構造体を得た。
得られたハニカム構造体を用いて、実施例１に示される方法で、膜分離システムを作製した。尚、膜分離装置の分離膜の材質は活性炭とした。得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（実施例２５）
隔壁の主成分がシリカであるとともに、隔壁の表面に膜状のシリカが配設されているハニカム構造体を作製した。具体的には、以下のとおりである。
実施例１１に示される方法で、「隔壁がシリカを主成分とする、ハニカム構造体」を作製した。その後、実施例１８に示される方法で、隔壁の表面に膜状のシリカを配設し、「隔壁がシリカを主成分とするものであるとともに隔壁の表面に膜状のシリカが配設されている」ハニカム構造体を得た。
得られたハニカム構造体を用いて、実施例１に示される方法で、膜分離システムを作製した。尚、膜分離装置の分離膜の材質はシリカとした。得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（比較例１）
実施例１の場合と同様にして膜分離装置（分離膜はゼオライト）を作製した。膜分離用前処理装置は作製しなかった。膜分離装置のみを、膜分離システムとした。
得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（比較例２）
実施例１０の場合と同様にして膜分離装置（分離膜は活性炭）を作製した。膜分離用前処理装置は作製しなかった。膜分離装置のみを、膜分離システムとした。
得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
（比較例３）
実施例１１の場合と同様にして膜分離装置（分離膜はシリカ）を作製した。膜分離用前処理装置は作製しなかった。膜分離装置のみを、膜分離システムとした。
得られた膜分離システムについて、上記方法で、「分離膜の劣化状態確認試験」を行った。結果を表１に示す。
実施例１〜２５の膜分離システムは、膜分離用前処理装置を備えるため、分離膜が劣化し難かった。比較例１〜３の膜分離システムは、膜分離用前処理装置を備えないため、分離膜が劣化し易かった。
１：隔壁、２：セル、３：外周壁、４：膜状の吸着材、１１：一方の端面、１２：他方の端面、２１：流入口、２２：流出口、２３：吸引口、２４：Ｏ−リング、３１：非透過物質用容器、３２：透過物質用容器、５０：ハニカム構造体、６０：収納容器、１００，２００：膜分離用前処理装置、３００：膜分離装置、４００：膜分離システム。

Claims (9)

  1. 流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体が内部に収納されるとともに流体の流入口及び流出口を有する収納容器とを備え、
    前記隔壁が吸着材を主成分とするものであるか、前記隔壁の表面に膜状の吸着材が配設されているか、又は、前記隔壁が吸着材を主成分とするものであるとともに前記隔壁の表面に膜状の吸着材が配設されている膜分離用前処理装置。
  2. 前記ハニカム構造体の、セル内の表面積の合計が５〜１０００ｃｍ２／ｃｍ３である請求項１に記載の膜分離用前処理装置。
  3. 前記吸着材が、ゼオライト、活性炭及びシリカからなる群から選択される少なくとも一種である請求項１又は２に記載の膜分離用前処理装置。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載の膜分離用前処理装置と、前記膜分離用前処理装置の下流側に配設された、分離膜を備えた膜分離装置とを備える、膜分離システム。
  5. 前記分離膜が、ゼオライト膜、炭素膜又はシリカ膜である請求項４に記載の膜分離システム。
  6. 前記膜分離用前処理装置の吸着材が、前記膜分離装置の分離膜と同じ材質である請求項４又は５に記載の膜分離システム。
  7. 前記分離膜によって分離される被処理流体を、請求項４〜６のいずれかに記載の膜分離システムの前記膜分離用前処理装置の前記流入口から流入させ、前記ハニカム構造体内を通過させ、前記流出口から流出させ、
    その後、前記被処理流体を、前記膜分離装置に供給し、前記膜分離装置で前記被処理流体を分離する膜分離方法。
  8. 前記膜分離用前処理装置に備えられた前記ハニカム構造体の前記隔壁の表面に膜状の吸着材が配設され、前記膜分離用前処理装置の前記膜状の吸着材の、被処理流体が供給される側の面に対して反対側の面側の空間を減圧して、前記被処理流体を分離する請求項７に記載の膜分離方法。
  9. 前記膜分離用前処理装置に前記被処理流体を通すときの、前記ハニカム構造体の前記セル内を流れる前記被処理流体の速度が０．１〜５ｍ／秒である請求項７又は８に記載の膜分離方法。
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