JP2017221945A - Porous support-zeolite membrane composite body and separation method using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous support-zeolite membrane composite body which permits both of practically adequate processing quantity and separation performance in separation and concentration by means of inorganic material separation membrane, and to provide a separation and concentration method using the zeolite membrane composite body.SOLUTION: A porous support-zeolite membrane composite body is prepared by forming a zeolite membrane on a porous support. Therein, an average thickness of the porous support is 0.1 to 7 mm and an index for representing pore distribution of the support is 40% or less, which is determined by a pore distribution measurement according to a mercury penetration method and is calculated by the following relation (1): (D-D)/D(1). (In the relation, D, D, and Deach are pore diameter when the sum of pore volume accumulated from large pore gets to 5% of the total pore volume, gets to 50% of the total pore volume, and gets to 95% of the total pore volume.)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、多孔質支持体―ゼオライト膜複合体に関し、さらに詳しくは、有機物を含む
気体または液体の混合物から、透過性の高い物質を透過して分離し、透過性の低い物質を
濃縮することが可能な多孔質支持体―ゼオライト膜複合体、該ゼオライト膜複合体を用い
る分離方法に関する。
The present invention relates to a porous support-zeolite membrane composite, and more specifically, permeates and separates a highly permeable substance from a gas or liquid mixture containing an organic substance, and concentrates the low permeable substance. And a separation method using the zeolite membrane composite.

従来、有機物を含有する気体または液体の混合物の分離、濃縮は、対象となる物質の性
質に応じて、蒸留法、共沸蒸留法、溶媒抽出/蒸留法、吸着剤などにより行われている。
しかしながら、これらの方法は、多くのエネルギーを必要とする、あるいは分離、濃縮
対象の適用範囲が限定的であるといった欠点がある。
近年、これらの方法に代わる分離方法として、高分子膜やゼオライト膜などの膜を用い
た膜分離、濃縮方法が提案されている。高分子膜、例えば平膜や中空糸膜などは、加工性
に優れるが、耐熱性が低いという欠点がある。また高分子膜は、耐薬品性が低く、特に有
機溶媒や有機酸といった有機物との接触で膨潤するものが多いため、分離、濃縮対象の適
用範囲が限定的である。
Conventionally, separation or concentration of a gas or liquid mixture containing an organic substance is performed by a distillation method, an azeotropic distillation method, a solvent extraction / distillation method, an adsorbent, or the like depending on the properties of a target substance.
However, these methods have drawbacks that they require a lot of energy or have a limited application range for separation and concentration.
In recent years, membrane separation and concentration methods using membranes such as polymer membranes and zeolite membranes have been proposed as separation methods instead of these methods. Polymer membranes such as flat membranes and hollow fiber membranes are excellent in processability, but have the disadvantage of low heat resistance. In addition, polymer membranes have low chemical resistance, and many of them swell when contacted with organic substances such as organic solvents and organic acids. Therefore, the range of applications for separation and concentration is limited.

また、ゼオライト膜は、通常、支持体上に膜状にゼオライトを形成させたゼオライト膜
複合体として分離、濃縮に用いられている。例えば有機物と水との混合物を、ゼオライト
膜複合体に接触させ、水を選択的に透過させることにより、有機物を分離し、濃縮するこ
とができる。無機材料の膜を用いた分離、濃縮は、蒸留や吸着剤による分離に比べ、エネ
ルギーの使用量を削減できるほか、高分子膜よりも広い温度範囲で分離、濃縮を実施でき
、更に有機物を含む混合物の分離にも適用できる。
Further, the zeolite membrane is usually used for separation and concentration as a zeolite membrane composite in which zeolite is formed into a membrane on a support. For example, the organic substance can be separated and concentrated by bringing a mixture of the organic substance and water into contact with the zeolite membrane composite and selectively permeating water. Separation and concentration using membranes of inorganic materials can reduce the amount of energy used compared to separation by distillation or adsorbent, and can be separated and concentrated in a wider temperature range than polymer membranes, and contain organic matter. It can also be applied to separation of mixtures.

ゼオライト膜を用いた分離法として、例えば、A型ゼオライト膜複合体を用いて水を選
択的に透過させてアルコールを濃縮する方法(特許文献1)、モルデナイト型ゼオライト
膜複合体を用いてアルコールと水の混合系から水を選択的に透過させてアルコールを濃縮
する方法(特許文献2)や、フェリエライト型ゼオライト膜複合体を用いて酢酸と水の混
合系から水を選択的に透過させて酢酸を分離・濃縮する方法(特許文献3)などが提案さ
れている。
As a separation method using a zeolite membrane, for example, a method of selectively permeating water using an A-type zeolite membrane complex to concentrate alcohol (Patent Document 1), and a mordenite-type zeolite membrane complex using alcohol A method of selectively permeating water from a mixed system of water (Patent Document 2) or selectively permeating water from a mixed system of acetic acid and water using a ferrierite-type zeolite membrane composite. A method for separating and concentrating acetic acid (Patent Document 3) has been proposed.

特開平7−185275号公報JP-A-7-185275 特開2003−144871号公報JP 2003-144871 A 特開2000−237561号公報JP 2000-237561 A

しかしながら、実用化に十分な処理量と分離性能を両立し、かつ有機物、特に有機酸へ
の耐性をもつゼオライト膜はいまだ見出せていない。例えば、特許文献2のモルデナイト
型ゼオライト膜複合体や特許文献3のフェリエライト型ゼオライト膜複合体は、透過流束
が小さく、実用化には処理量が不十分である。また、酸性条件下で脱Al化反応が進行す
るので、使用時間が長くなるにつれ分離性能が変化し、有機酸存在条件下での使用は望ま
しくない。特許文献1のA型ゼオライトは、酸と接触すると構造が破壊されるため、有機
酸存在下では分離膜として用いることができなかった。
However, a zeolite membrane that has both sufficient throughput and separation performance for practical use and has resistance to organic substances, particularly organic acids, has not yet been found. For example, the mordenite-type zeolite membrane composite of Patent Document 2 and the ferrierite-type zeolite membrane composite of Patent Document 3 have a small permeation flux and are insufficient for practical use. In addition, since the de-Al reaction proceeds under acidic conditions, the separation performance changes as the use time becomes longer, and use under conditions where an organic acid is present is not desirable. The A-type zeolite of Patent Document 1 cannot be used as a separation membrane in the presence of an organic acid because its structure is destroyed when it comes into contact with an acid.

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点が解決された、無機材料分離膜による分離、
濃縮において、実用上十分な処理量と分離性能を両立する多孔質支持体−ゼオライト膜複
合体、該ゼオライト膜複合体を用いた分離、濃縮方法を提供することにある。
The object of the present invention is to separate the inorganic material separation membrane by solving such problems of the prior art.
An object of the present invention is to provide a porous support-zeolite membrane composite that achieves both a practically sufficient throughput and separation performance, and a separation and concentration method using the zeolite membrane composite.

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ある種のゼオライトを無機
多孔質支持体上に膜状に形成させれば、実用上十分な処理量と分離性能を両立するゼオラ
イト膜複合体が得られることを見出し、先に提案した(特願2010−043366号明
細書)。
本発明者らは、さらに検討を重ねた結果、多孔質支持体の細孔径の分布を特定の範囲と
すれば、多孔質支持体の気孔率、平均細孔径および肉厚を変えることなく、高い透過流束
を達成できることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて成し遂げられたもので
ある。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention can achieve both practically sufficient throughput and separation performance if a certain type of zeolite is formed into a film on an inorganic porous support. It has been found that a zeolite membrane composite can be obtained and proposed previously (Japanese Patent Application No. 2010-043366).
As a result of further investigations, the inventors of the present invention have found that if the distribution of the pore diameter of the porous support is within a specific range, the porosity, the average pore diameter and the thickness of the porous support are high without changing. It has been found that the permeation flux can be achieved. The present invention has been accomplished based on these findings.

即ち、本発明の要旨は、次の[1]〜[11]に存する。
[1]多孔質支持体上にゼオライト膜を形成してなる多孔質支持体―ゼオライト膜複合体
であって、該多孔質支持体の平均厚さが0.1mm以上7mm以下であり、かつ水銀圧入
法による細孔分布測定により求められ、下記式(1):
(D−D95)/D50 (1)
(式中、D、D50およびD95は、それぞれ、大きい細孔から積算した細孔容積の合
計量が、全細孔容積の5%になるときの細孔径、全細孔容積の50%になるときの細孔径
および全細孔容積の95%になるときの細孔径を示す。)
により算出される、支持体の細孔分布を表す指標が40以下であることを特徴とする多孔
質支持体−ゼオライト膜複合体。
[2]多孔質支持体が、表面粗度(Ra)が1.2以下となるまで表面研磨されたもので
あることを特徴とする上記[1]に記載の多孔質支持体−ゼオライト膜複合体。
[3]多孔質支持体が、セラミックス支持体であることを特徴とする上記[1]または[
2]に記載の多孔質支持体―ゼオライト膜複合体。
[4]ゼオライト膜が、CHA型ゼオライトを含むものであることを特徴とする上記[1
]乃至[3]の何れかに記載の多孔質支持体―ゼオライト膜複合体。
[5]有機物を含む気体または液体の混合物を、上記[1]乃至[4]の何れかに記載の
多孔質支持体―ゼオライト膜複合体に接触させて、該混合物から、透過性の高い物質を透
過させて分離することを特徴とする分離方法。
[6]多孔質支持体上にゼオライト膜を形成してなる多孔質支持体―ゼオライト膜複合体
であって、該多孔質支持体の平均厚さが0.1mm以上7mm以下であり、かつ水銀圧入
法による細孔分布測定により求められ、下記式(2):
(logD−logD95)/logD50 (2)
(式中、D、D50およびD95は、それぞれ、大きい細孔から積算した細孔容積の合
計量が、全細孔容積の5%になるときの細孔径、全細孔容積の50%になるときの細孔径
および全細孔容積の95%になるときの細孔径を示す。logは常用対数を表す。)
により算出される、支持体の細孔分布を表す指標が7以下であることを特徴とする多孔質
支持体−ゼオライト膜複合体。
[7]多孔質支持体上にゼオライト膜を形成してなる多孔質支持体―ゼオライト膜複合体
であって、該多孔質支持体の平均厚さが0.1mm以上7mm以下であり、かつ水銀圧入
法による細孔分布測定により求められ、下記式(2):
(logD−logD95)/logD50 (2)
(式中、D、D50およびD95は、それぞれ、大きい細孔から積算した細孔容積の合
計量が、全細孔容積の5%になるときの細孔径、全細孔容積の50%になるときの細孔径
および全細孔容積の95%になるときの細孔径を示す。logは常用対数を表す。)によ
り算出される、多孔質支持体―ゼオライト膜複合体の細孔分布を表す指標が、7以下であ
ることを特徴とする多孔質支持体−ゼオライト膜複合体。
[8]多孔質支持体が、表面粗度(Ra)が1.2以下となるまで表面研磨されたもので
あることを特徴とする前記[6]または[7]に記載の多孔質支持体−ゼオライト膜複合
体。
[9]多孔質支持体が、セラミックス支持体であることを特徴とする上記[6]乃至[8
]の何れかに記載の多孔質支持体―ゼオライト膜複合体。
[10]ゼオライト膜が、CHA型ゼオライトを含むものであることを特徴とする[6]
乃至[9]の何れかに記載の多孔質支持体―ゼオライト膜複合体。
[11]有機物を含む気体または液体の混合物を、[6]乃至[10]の何れかに記載の
多孔質支持体―ゼオライト膜複合体に接触させて、該混合物から、透過性の高い物質を透
過させて分離することを特徴とする分離方法。
That is, the gist of the present invention resides in the following [1] to [11].
[1] A porous support-zeolite membrane composite formed by forming a zeolite membrane on a porous support, the average thickness of the porous support being 0.1 mm or more and 7 mm or less, and mercury It is calculated | required by the pore distribution measurement by a press injection method, and following formula (1):
(D 5 -D 95) / D 50 (1)
(In the formula, D 5 , D 50 and D 95 are the pore diameter when the total amount of pore volume accumulated from large pores is 5% of the total pore volume, and 50 of the total pore volume, respectively. And the pore diameter when 95% of the total pore volume.)
The porous support-zeolite membrane composite characterized in that the index representing the pore distribution of the support calculated by the formula is 40 or less.
[2] The porous support-zeolite membrane composite as described in [1] above, wherein the porous support is subjected to surface polishing until the surface roughness (Ra) is 1.2 or less. body.
[3] The above [1] or [3], wherein the porous support is a ceramic support
[2] The porous support-zeolite membrane composite according to [2].
[4] The above-mentioned [1], wherein the zeolite membrane contains CHA-type zeolite.
] To [3], the porous support-zeolite membrane composite.
[5] A gas or liquid mixture containing an organic substance is brought into contact with the porous support-zeolite membrane composite according to any one of [1] to [4] above, and a highly permeable substance is obtained from the mixture. A separation method characterized in that the separation is carried out.
[6] A porous support-zeolite membrane composite formed by forming a zeolite membrane on a porous support, the average thickness of the porous support being 0.1 mm or more and 7 mm or less, and mercury It is calculated | required by the pore distribution measurement by a press injection method, and following formula (2):
(LogD 5 -logD 95 ) / logD 50 (2)
(In the formula, D 5 , D 50 and D 95 are the pore diameter when the total amount of pore volume accumulated from large pores is 5% of the total pore volume, and 50 of the total pore volume, respectively. And the pore diameter when the pore volume is 95% of the total pore volume, log represents a common logarithm.)
The porous support-zeolite membrane composite characterized in that the index representing the pore distribution of the support calculated by is 7 or less.
[7] A porous support-zeolite membrane composite formed by forming a zeolite membrane on a porous support, the average thickness of the porous support being 0.1 mm or more and 7 mm or less, and mercury It is calculated | required by the pore distribution measurement by a press injection method, and following formula (2):
(LogD 5 -logD 95 ) / logD 50 (2)
(In the formula, D 5 , D 50 and D 95 are the pore diameter when the total amount of pore volume accumulated from large pores is 5% of the total pore volume, and 50 of the total pore volume, respectively. The pore size of the porous support-zeolite membrane composite is calculated by the following equation: log represents the pore diameter at 95% and the pore diameter at 95% of the total pore volume. A porous support-zeolite membrane composite, wherein the index representing is 7 or less.
[8] The porous support according to [6] or [7], wherein the porous support is surface-polished until the surface roughness (Ra) becomes 1.2 or less. -Zeolite membrane composite.
[9] The above [6] to [8], wherein the porous support is a ceramic support.
] The porous support-zeolite membrane composite according to any one of the above.
[10] The zeolite membrane contains CHA-type zeolite [6]
Thru | or the porous support-zeolite membrane composite in any one of [9].
[11] A gas or liquid mixture containing an organic substance is brought into contact with the porous support-zeolite membrane composite according to any one of [6] to [10], and a highly permeable substance is formed from the mixture. Separation method characterized by permeating and separating.

本発明により、有機物を含む気体または液体の混合物から特定の化合物を分離、濃縮す
る際に、実用上も十分に大きい処理量を有し、かつ十分な分離性能を有する多孔質支持体
−ゼオライト膜複合体が提供される。このゼオライト膜複合体を分離手段として用いるこ
とにより、十分な処理量と分離性能を両立する、有機物を含む気体または液体の混合物か
ら透過性の高い物質の分離、混合物の濃縮が可能となる。
According to the present invention, when a specific compound is separated and concentrated from a gas or liquid mixture containing an organic substance, the porous support-zeolite membrane has a sufficiently large throughput for practical use and sufficient separation performance. A complex is provided. By using this zeolite membrane composite as a separation means, it is possible to separate a highly permeable substance and concentrate the mixture from a gas or liquid mixture containing an organic substance that achieves both a sufficient throughput and separation performance.

パーベーパレーション測定装置の概略図である。It is the schematic of a pervaporation measuring apparatus. 実施例1および比較例1で用いた多孔質支持体(セラミックス支持体)の、水銀圧入法による細孔分布測定により得られた水銀圧入法圧入曲線である。図中、実線は実施例1で用いた多孔質支持体1の曲線、破線は比較例1で用いた多孔質支持体2の曲線である。It is a mercury intrusion method indentation curve obtained by the pore distribution measurement by the mercury intrusion method of the porous support body (ceramics support body) used in Example 1 and Comparative Example 1. In the figure, the solid line is the curve of the porous support 1 used in Example 1, and the broken line is the curve of the porous support 2 used in Comparative Example 1.

以下、本発明の実施の形態について更に詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の
説明は、本発明の実施態様の一例であり、本発明はこれらの内容に限定されるものではな
く、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本発明の多孔質支持体−ゼオライト膜複合体は、多孔質支持体上にゼオライト膜を形成
してなる多孔質支持体−ゼオライト膜複合体であって、該多孔質支持体の平均厚さが0.
1mm以上7mm以下であり、かつ水銀圧入法による細孔分布測定により求められ、下記
式(1):
(D−D95)/D50 (1)
(式中、D、D50およびD95は、それぞれ、大きい細孔から積算した細孔容積の合
計量が、全細孔容積の5%になるときの細孔径、全細孔容積の50%になるときの細孔径
および全細孔容積の95%になるときの細孔径を示す。)により算出される、支持体の細
孔分布を表す指標(以下、「式(1)で表される細孔分布の指標」、または単に「指標(
1)」ということがある。)が40以下であることに特徴を有するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail. However, the description of the constituent elements described below is an example of embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these contents. Various modifications can be made within the scope of the gist.
The porous support-zeolite membrane composite of the present invention is a porous support-zeolite membrane composite formed by forming a zeolite membrane on a porous support, and the average thickness of the porous support is 0.
It is 1 mm or more and 7 mm or less, and it is calculated | required by the pore distribution measurement by a mercury intrusion method, and following formula (1):
(D 5 -D 95) / D 50 (1)
(In the formula, D 5 , D 50 and D 95 are the pore diameter when the total amount of pore volume accumulated from large pores is 5% of the total pore volume, and 50 of the total pore volume, respectively. Is an index representing the pore distribution of the support (hereinafter, expressed by “Expression (1)”). "Indicator of pore distribution" or simply "Indicator (
1) ". ) Is 40 or less.

および/または本発明の多孔質支持体−ゼオライト膜複合体は、多孔質支持体上にゼオ
ライト膜を形成してなる多孔質支持体―ゼオライト膜複合体であって、該多孔質支持体の
平均厚さが0.1mm以上7mm以下であり、かつ水銀圧入法による細孔分布測定により
求められ、下記式(2):
And / or the porous support-zeolite membrane composite of the present invention is a porous support-zeolite membrane composite formed by forming a zeolite membrane on the porous support, and is an average of the porous support. The thickness is 0.1 mm or more and 7 mm or less, and is obtained by pore distribution measurement by mercury porosimetry, and the following formula (2):

(logD−logD95)/logD50 (2)
(式中、D、D50およびD95は、それぞれ、大きい細孔から積算した細孔容積の合
計量が、全細孔容積の5%になるときの細孔径、全細孔容積の50%になるときの細孔径
および全細孔容積の95%になるときの細孔径を示す。logは常用対数を表す。)
により算出される、支持体、または多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の細孔分布を表す
指標(以下、「式(2)で表される細孔分布の指標」、または単に「指標(2)」という
ことがある。)が7以下であることに特徴を有するものである。
なお、本明細書において、本発明の「多孔質支持体−ゼオライト膜複合体」を単に「ゼ
オライト膜複合体」または「膜複合体」と、また「多孔質支持体」を単に「支持体」と略
称することがある。
(LogD 5 -logD 95 ) / logD 50 (2)
(In the formula, D 5 , D 50 and D 95 are the pore diameter when the total amount of pore volume accumulated from large pores is 5% of the total pore volume, and 50 of the total pore volume, respectively. And the pore diameter when the pore volume is 95% of the total pore volume, log represents a common logarithm.)
The index representing the pore distribution of the support or the porous support-zeolite membrane composite (hereinafter referred to as “the index of pore distribution represented by the formula (2)”) or simply “index (2 ) ").) Is 7 or less.
In the present specification, the “porous support-zeolite membrane composite” of the present invention is simply referred to as “zeolite membrane composite” or “membrane composite”, and the “porous support” is simply referred to as “support”. May be abbreviated.

(多孔質支持体)
本発明のゼオライト膜複合体に使用される支持体としては、その表面などにゼオライト
を膜状に結晶化できるような化学的安定性があり、無機の多孔質よりなる支持体(無機多
孔質支持体)であれば如何なるものであってもよい。例えば、シリカ、α−アルミナ、γ
−アルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などの
セラミックス焼結体(セラミックス支持体)、鉄、ブロンズ、ステンレス等の焼結金属や
、ガラス、カーボン成型体などが挙げられる。
(Porous support)
The support used in the zeolite membrane composite of the present invention has a chemical stability that allows the zeolite to be crystallized in the form of a membrane on the surface thereof, and is a support made of an inorganic porous material (inorganic porous support). Any body). For example, silica, α-alumina, γ
-Ceramic sintered bodies (ceramic support) such as alumina, mullite, zirconia, titania, yttria, silicon nitride, and silicon carbide, sintered metals such as iron, bronze, and stainless steel, glass, and carbon molded bodies.

これら多孔質支持体の中で、基本的成分あるいはその大部分が無機の非金属物質から構
成されている固体材料であるセラミックスを焼結したもの(セラミックス支持体)を含む
無機多孔質支持体が好ましい。この無機多孔質支持体を用いれば、その一部がゼオライト
膜合成中にゼオライト化することで界面の密着性を高める効果がある。
具体的には、例えば、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ、ムライト、ジルコニア、
チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などを含むセラミックス焼結体(セラミック
ス支持体)が挙げられる。それらの中で、アルミナ、シリカ、ムライトのうち少なくとも
1種を含む無機多孔質支持体が好ましいものとして挙げられる。これらの支持体を用いれ
ば、部分的なゼオライト化が容易であるため、支持体とゼオライトの結合が強固になり緻
密で分離性能の高い膜が形成されやすくなる。
Among these porous supports, there are inorganic porous supports including those obtained by sintering ceramics (ceramic supports), which are solid materials whose basic components or most of them are composed of inorganic nonmetallic substances. preferable. If this inorganic porous support is used, a part of the support is zeoliticized during synthesis of the zeolite membrane, so that there is an effect of improving the adhesion at the interface.
Specifically, for example, silica, α-alumina, γ-alumina, mullite, zirconia,
Examples thereof include a ceramic sintered body (ceramic support) containing titania, yttria, silicon nitride, silicon carbide, and the like. Among them, an inorganic porous support containing at least one of alumina, silica, and mullite is preferable. When these supports are used, partial zeolitization is easy, so that the bond between the support and the zeolite becomes strong, and a dense membrane with high separation performance is easily formed.

多孔質支持体の形状は、気体混合物や液体混合物を有効に分離できるものであれば特に
制限されず、具体的には、例えば、平板状、管状のもの、または円筒状、円柱状や角柱状
の孔が多数存在するハニカム状のものやモノリスなどが挙げられる。
本発明において、多孔質支持体の表面などにゼオライトを膜状に結晶化させる。支持体
の表面は、支持体の形状に応じて、どの表面であってもよく、複数の面であっても良い。
例えば、円筒管の支持体の場合には外側の表面でも内側の表面でもよく、場合によっては
外側と内側の両方の表面であってよい。
The shape of the porous support is not particularly limited as long as it can effectively separate a gas mixture or a liquid mixture, and specifically, for example, a flat plate shape, a tubular shape, a cylindrical shape, a cylindrical shape, a prismatic shape, or the like. Honeycomb-like ones having a large number of pores, monoliths and the like can be mentioned.
In the present invention, zeolite is crystallized in the form of a film on the surface of the porous support. The surface of the support may be any surface or a plurality of surfaces depending on the shape of the support.
For example, in the case of a cylindrical tube support, it may be the outer surface or the inner surface, and in some cases both the outer and inner surfaces.

支持体の平均厚さ(肉厚) は、通常0.1mm以上、好ましくは0.3mm以上、よ
り好ましくは0.5mm以上であり、通常7mm以下、好ましくは5mm以下、より好ま
しくは3mm以下である。支持体はゼオライト膜に機械的強度を与える目的で使用してい
るが、支持体の平均厚さが薄すぎるとゼオライト膜複合体が十分な強度を持たずゼオライ
ト膜複合体が衝撃や振動等に弱くなることがある。支持体の平均厚さが厚すぎると透過し
た物質の拡散が悪くなり透過流束が低くなることがある。
The average thickness (wall thickness) of the support is usually at least 0.1 mm, preferably at least 0.3 mm, more preferably at least 0.5 mm, usually at most 7 mm, preferably at most 5 mm, more preferably at most 3 mm. is there. The support is used to give mechanical strength to the zeolite membrane, but if the average thickness of the support is too thin, the zeolite membrane composite will not have sufficient strength and May be weak. If the average thickness of the support is too thick, the permeation of the permeated substance may worsen and the permeation flux may be lowered.

支持体の気孔率は、通常20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以
上であり、通常70%以下、好ましくは60%以下、より好ましくは50%以下である。
支持体の気孔率は、気体や液体を分離する際の透過流量を左右し、下限未満では透過物の
拡散を阻害する傾向があり、上限を超えると支持体の強度が低下する傾向がある。
The porosity of the support is usually 20% or more, preferably 25% or more, more preferably 30% or more, and usually 70% or less, preferably 60% or less, more preferably 50% or less.
The porosity of the support influences the permeation flow rate when the gas or liquid is separated, and if it is less than the lower limit, it tends to inhibit the diffusion of the permeate, and if it exceeds the upper limit, the strength of the support tends to decrease.

さらに、本発明で用いる支持体は、水銀圧入法による細孔分布測定により求められ、
下記式(1): (D−D95)/D50 (1)
(式中、D、D50およびD95は、それぞれ、大きい細孔から積算した細孔容積の合
計量が、全細孔容積の5%になるときの細孔径、全細孔容積の50%になるときの細孔径
および全細孔容積の95%になるときの細孔径を示す。)により算出される、支持体の細
孔分布を表す指標が40以下の値をもつものである。なお、水銀圧入法による細孔分布測
定の詳細は実施例において述べる。
Furthermore, the support used in the present invention is determined by pore distribution measurement by mercury porosimetry,
Formula (1): (D 5 -D 95) / D 50 (1)
(In the formula, D 5 , D 50 and D 95 are the pore diameter when the total amount of pore volume accumulated from large pores is 5% of the total pore volume, and 50 of the total pore volume, respectively. The index representing the pore distribution of the support calculated by the formula (1) indicates the pore diameter when it becomes% and the pore diameter when it becomes 95% of the total pore volume. Details of the pore distribution measurement by the mercury intrusion method will be described in Examples.

上記の式(1)で表される支持体の細孔分布を表す指標 は、通常40以下であるが、
好ましくは30以下、より好ましくは20以下、特に好ましくは10以下である。また下
限は特に制限されないが、通常0.1以上、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以
上である。
The index representing the pore distribution of the support represented by the above formula (1) is usually 40 or less,
Preferably it is 30 or less, more preferably 20 or less, particularly preferably 10 or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually 0.1 or more, preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more.

また本発明で用いる支持体は、水銀圧入法による細孔分布測定により求められ、下記式
(2):
(logD−logD95)/logD50 (2)
(式中、D、D50およびD95は、それぞれ、大きい細孔から積算した細孔容積の合
計量が、全細孔容積の5%になるときの細孔径、全細孔容積の50%になるときの細孔径
および全細孔容積の95%になるときの細孔径を示す。logは常用対数を表す。)によ
り算出される、支持体の細孔分布を表す指標が7以下の値をもつものである。
The support used in the present invention is determined by pore distribution measurement by mercury porosimetry, and the following formula (2):
(LogD 5 -logD 95 ) / logD 50 (2)
(In the formula, D 5 , D 50 and D 95 are the pore diameter when the total amount of pore volume accumulated from large pores is 5% of the total pore volume, and 50 of the total pore volume, respectively. % Represents the pore diameter at 95% of the total pore volume and log represents the common logarithm), and the index representing the pore distribution of the support is 7 or less. It has a value.

上記の式(2)であらわされる支持体の細孔分布を表す指標は、通常7以下であるが、
好ましくは6.5以下、より好ましくは6以下、特に好ましくは5.5以下である。また
下限は特に制限されないが、通常0.1以上、好ましくは0.5以上、より好ましくは1
以上である。
式(1)および式(2)の値は、細孔分布を表す指標である。この値が小さくなるほど
、支持体の細孔分布は均一となる。細孔分布が均一であれば、気体が支持体内で拡散して
いく際に抵抗が小さくなるため、支持体内での拡散速度の分布も小さくなり、拡散速度が
大きくなって、透過流束が向上する。支持体の細孔分布が大きいと様々な形状の流路が存
在するため流体の拡散に不利となり透過流束が小さくなる。
The index representing the pore distribution of the support represented by the above formula (2) is usually 7 or less,
Preferably it is 6.5 or less, More preferably, it is 6 or less, Most preferably, it is 5.5 or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually 0.1 or more, preferably 0.5 or more, more preferably 1
That's it.
The values of the formulas (1) and (2) are indices representing the pore distribution. The smaller this value, the more uniform the pore distribution of the support. If the pore distribution is uniform, the resistance decreases as the gas diffuses in the support, so the distribution of the diffusion rate in the support also decreases, increasing the diffusion rate and improving the permeation flux. To do. When the pore distribution of the support is large, there are various shapes of flow paths, which is disadvantageous for fluid diffusion and the permeation flux becomes small.

さらに均一な細孔分布を持つ支持体を用いた場合、支持体に、後述する種結晶を担持し
て、ゼオライト膜複合体を合成する場合に、種結晶がより均一に担持されやすく、そのた
めより欠陥の少ないゼオライト膜が支持体上に形成されやすい傾向があり有利である。ま
た、必要な種結晶の量も少量で済む傾向がある点で有利である。
上記のとおり、本発明において、支持体の細孔分布としては、(D−D95)/D
が40以下であるが、D50は、通常0.02μm以上、好ましくは0.05μm以上
、より好ましくは0.1μm以上であり、通常20μm以下、好ましくは10μm以下、
より好ましくは5μm以下である。D50が小さすぎると透過量が小さくなる傾向があり
、大きすぎると支持体自体の強度が不十分になることがあり、支持体表面の細孔の割合が
増えて緻密なゼオライト膜が形成されにくくなることがある。
When a support having a more uniform pore distribution is used, the seed crystal is supported more uniformly when the support is loaded with a seed crystal to be described later to synthesize a zeolite membrane composite. Advantageously, a zeolite membrane with few defects tends to be formed on the support. In addition, it is advantageous in that the amount of necessary seed crystals tends to be small.
As described above, in the present invention, the pore distribution of the support is (D 5 -D 95 ) / D 5.
0 but is less than 40, D 50 is usually 0.02μm or more, preferably 0.05μm or more, more preferably 0.1μm or more, usually 20μm or less, preferably 10μm or less,
More preferably, it is 5 μm or less. D 50 tends to permeation amount decreases too small, the strength of the support itself too large may become insufficient, dense zeolite membrane is formed by increasing the proportion of the pores of the support surface It may be difficult.

また、Dは、通常0.05μm以上、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0
.2μm以上であり、通常300μm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは
80μm以下、さらに好ましくは50μm以下、特に好ましくは20μm以下、もっとも
好ましくは10μm以下である。Dが小さすぎると透過量が小さくなる傾向があり、大
きすぎると支持体自体の強度が不十分になることがあり、支持体表面の細孔の割合が増え
て緻密なゼオライト膜が形成されにくくなることがある。
Further, D 5 is usually 0.05 μm or more, preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.
. It is 2 μm or more, usually 300 μm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 80 μm or less, further preferably 50 μm or less, particularly preferably 20 μm or less, and most preferably 10 μm or less. Tend D permeation amount and 5 is too small decreases, the strength of the support itself too large may become insufficient, dense zeolite membrane is formed by increasing the proportion of the pores of the support surface It may be difficult.

また、D95は、通常0.005μm以上、好ましくは0.01μm以上、より好まし
くは0.05μm以上、さらに好ましくは0.1μm以上であり、通常10μm以下、好
ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下である。D95が小さすぎると透過量が
小さくなる傾向があり、大きすぎると支持体自体の強度が不十分になることがあり、支持
体表面の細孔の割合が増えて緻密なゼオライト膜が形成されにくくなることがある。
Further, D 95 is usually 0.005μm or more, preferably 0.01μm or more, more preferably 0.05μm or more, more preferably 0.1μm or more, usually 10μm or less, preferably 5μm or less, more preferably 3μm It is as follows. If D95 is too small, the amount of permeation tends to be small, and if it is too large, the strength of the support itself may be insufficient, and the proportion of pores on the surface of the support increases to form a dense zeolite membrane. It may be difficult.

前記式(1)で表される細孔分布の指標は、支持体の細孔分布を表す簡便な指標として
用いることができる。指標(1)は、その算出にあたり、細孔径を表すD、D95、D
50をそのまま用いて、細孔分布を表す指標をより分かりやすい形で定義したものである
。しかしながら、水銀圧入法による細孔分布測定で測定される細孔径は、下記の実施例に
記載のとおり、404μmから0.0036μmと非常に幅広いため、細孔径の大きい領
域の値の変化は細孔径が小さい値の変化よりも過大に評価される傾向がある。
The pore distribution index represented by the formula (1) can be used as a simple index representing the pore distribution of the support. The index (1) is D 5 , D 95 , D representing the pore diameter in the calculation.
The index representing the pore distribution is defined in a more easily understood form using 50 as it is. However, since the pore diameter measured by pore distribution measurement by mercury porosimetry is very wide from 404 μm to 0.0036 μm as described in the following examples, the change in the value of the large pore diameter region is the pore diameter. Tends to be overestimated than small changes.

例えば、D95=1μm、D=100μm、でそれぞれの誤差が値の±50%の場合
、指標(1)を用いた場合、D95=1±0.5μm、D=100±50μmとなる。
このように細孔径の値が大きい領域の誤差は細孔径の値が小さい領域に比べて、誤差の割
合が同じでも値としては非常に大きい値となる。これを(常用)対数表記で誤差の範囲を
表すと、logD95=0(−0.3〜0.18)、logD=2(1.70〜2.1
8)となり、誤差の幅は細孔径が大きい領域、小さい領域ともに、同じ値となる。(この
場合は0.48)
For example, when D 95 = 1 μm and D 5 = 100 μm, and each error is ± 50% of the value, when index (1) is used, D 95 = 1 ± 0.5 μm and D 5 = 100 ± 50 μm Become.
Thus, the error in the region having a large pore diameter value is a very large value even if the error ratio is the same as that in the region having a small pore diameter value. When the error range is expressed in logarithmic notation (common), logD 95 = 0 (−0.3 to 0.18), log D 5 = 2 (1.70 to 2.1).
8), and the error width is the same value for both the large and small pore sizes. (0.48 in this case)

このように、非常に広範囲な細孔径分布においての細孔径の領域を比較する場合は、実
際の数値よりも、対数表記で表した数値を用いたほうがより適切である。
したがって細孔分布の実態をより正確に表すには、細孔径の常用対数をとることが望ま
しい。そのため細孔径の常用対数で表わされる式(2)で表される指標を用いることが望
ましい。
ここで、従来、多孔質支持体―ゼオライト膜複合体を用いた水と有機化合物の混合物(
以下これを「含水有機化合物」ということがある。)の分離において、透過流束に影響を
与える因子としては、支持体の気孔率ε、平均細孔径d、厚さ(肉厚)lが挙げられ、こ
れらの因子も用いて表される圧力損出係数l/(ε・d)が小さいほど、即ち気孔率が高
く、平均細孔径が大きく、多孔質支持体の肉厚が薄いほど大きな透過流束が得られるとさ
れていた(第25回ゼオライト研究発表会「講演予講集」第56頁、2009年11月)
Thus, when comparing the pore diameter regions in a very wide pore diameter distribution, it is more appropriate to use a numerical value expressed in logarithmic notation than an actual numerical value.
Therefore, it is desirable to take a common logarithm of the pore diameter in order to more accurately represent the actual state of the pore distribution. Therefore, it is desirable to use the index represented by the formula (2) represented by the common logarithm of the pore diameter.
Here, conventionally, a mixture of water and an organic compound using a porous support-zeolite membrane composite (
Hereinafter, this is sometimes referred to as “hydrous organic compound”. In the separation of), the factors affecting the permeation flux include the porosity ε, the average pore diameter d, and the thickness (thickness) 1 of the support, and the pressure loss expressed using these factors as well. The smaller the exit coefficient 1 / (ε · d), that is, the higher the porosity, the larger the average pore diameter, and the thinner the porous support, the greater the permeation flux (25th). Zeolite Research Presentation “Presentation Lectures”, page 56, November 2009)
.

しかしながら、多孔質支持体の気孔率が高く、平均細孔径が大きく、肉厚が薄くなると
、多孔質支持体の強度が小さくなるという問題が生じる。したがって、多孔質支持体の気
孔率、平均細孔径、肉厚を変えずに、高い透過流束を実現する方法が望まれていた。
支持体の細孔分布を表す指標が、上記した特定の値である支持体を用いることにより、
支持体の気孔率、平均細孔径、厚さ(肉厚)を変えることなく、高い透過流束をもつゼオ
ライト膜複合体を提供し得る。
However, when the porosity of the porous support is high, the average pore diameter is large, and the thickness is thin, there arises a problem that the strength of the porous support is reduced. Therefore, a method for realizing a high permeation flux without changing the porosity, average pore diameter, and thickness of the porous support has been desired.
By using a support whose index representing the pore distribution of the support is the above specific value,
A zeolite membrane composite having a high permeation flux can be provided without changing the porosity, average pore diameter, and thickness (wall thickness) of the support.

多孔質支持体は、その細孔分布を、前記式(1)で表される細孔分布の指標の値が40
以下、又は前記式(2)で表される細孔分布の指標の値が7以下となるようにすることが
必要である。
指標(1)または指標(2)が上記の値を満たす支持体を得る手段は特に限定されるも
のではないが、例えば支持体の製造条件を調整することにより、細孔分布の狭い支持体を
製造する方法や、支持体の表面層を研磨などの方法によって除去する方法などが挙げられ
る。
The porous support has a pore distribution index value of 40 expressed by the formula (1).
It is necessary that the value of the pore distribution index represented by the following formula (2) is 7 or less.
The means for obtaining a support having the index (1) or the index (2) satisfying the above values is not particularly limited. For example, a support having a narrow pore distribution can be obtained by adjusting the production conditions of the support. Examples thereof include a manufacturing method and a method of removing the surface layer of the support by a method such as polishing.

支持体の製造条件の調整方法としては、従来公知の方法を適宜用いることができ、例え
ば支持体を構成する原料粒子の大きさのばらつきを小さくするといった方法や、焼成温度
、焼成時の昇温速度等の焼成条件を最適化するといった方法、また支持体の製造時に焼結
助剤を使用する場合には、焼結助剤の種類や量の最適化等の方法が挙げられる。
支持体の表面層を研磨などの方法によって除去する方法では、セラミックス支持体表面
の緻密な層を研磨等により除去することにより、支持体の細孔径の分布を小さくしている
。分離膜等に用いられる多孔質支持体―ゼオライト膜複合体の多孔性支持体は、通常、セ
ラミックス支持体である。セラミックス支持体は、押出成形によって成型した後、焼成す
ることにより製造される。そのため、表面の気孔率が内部より小さく、すなわち表面が内
部より緻密になる傾向がある。したがって、無機セラミックスの表面の緻密な層を研磨等
により除去することにより、支持体の細孔径の分布を小さくすることができる。
As a method for adjusting the production conditions of the support, conventionally known methods can be used as appropriate, for example, a method of reducing the variation in the size of the raw material particles constituting the support, a firing temperature, a temperature rise during firing. A method of optimizing firing conditions such as speed, and a method of optimizing the kind and amount of the sintering aid may be used when a sintering aid is used during the production of the support.
In the method of removing the surface layer of the support by a method such as polishing, the fine layer distribution on the surface of the ceramic support is removed by polishing or the like, thereby reducing the pore size distribution of the support. The porous support of the porous support-zeolite membrane composite used for the separation membrane or the like is usually a ceramic support. The ceramic support is manufactured by firing after extrusion molding. Therefore, the porosity of the surface is smaller than the inside, that is, the surface tends to be denser than the inside. Therefore, the pore size distribution of the support can be reduced by removing the dense layer on the surface of the inorganic ceramics by polishing or the like.

表面の研磨などにより支持体表面の緻密な層を除去する場合、緻密な層が除去される限
りにおいて除去する支持体の重量等は特に限定されないが、除去の程度を表す指標として
表面粗度を用いることができ、通常表面粗度(Ra)を1.2以下とすればよい。表面粗
度(Ra)は、好ましくは1.1以下、より好ましくは1.0以下である。下限は特に限
定されないが、通常0.3以上、好ましくは0.4以上、より好ましくは0.5以上であ
る。
When removing the dense layer on the surface of the support by polishing the surface, the weight of the support to be removed is not particularly limited as long as the dense layer is removed, but the surface roughness is used as an index indicating the degree of removal. Usually, the surface roughness (Ra) may be 1.2 or less. The surface roughness (Ra) is preferably 1.1 or less, more preferably 1.0 or less. Although a minimum is not specifically limited, Usually, 0.3 or more, Preferably it is 0.4 or more, More preferably, it is 0.5 or more.

表面粗度(Ra)を小さくし過ぎると、支持体上にゼオライト膜を形成する工程におい
て、ゼオライト種結晶の支持体上への付着が不十分となることがある。
支持体表面の研磨方法はとくに限定されないが、例えば、紙やすりや、布やすり、研磨
ペーストなどを用いて研磨する方法が挙げられる。紙やすりや布やすりで研磨する方法と
しては、これらのやすりを人力あるいは機械によって支持体に押し付けながら支持体ない
しは押さえつけている箇所を移動させることで行う。
紙やすりや布やすりの砥粒の材質は特に限定されないが炭化ケイ素(SiC)が好まし
い。
If the surface roughness (Ra) is too small, the zeolite seed crystals may be insufficiently adhered to the support in the step of forming a zeolite membrane on the support.
The method for polishing the surface of the support is not particularly limited, and examples thereof include a method of polishing using a sandpaper, a cloth file, a polishing paste, or the like. As a method of polishing with a sandpaper or a cloth file, the support or the pressed portion is moved while the files are pressed against the support by human power or a machine.
The material of the abrasive grains of sandpaper or cloth is not particularly limited, but silicon carbide (SiC) is preferable.

紙やすりや布やすりの目の粗さは、通常は#200以上#20000以下、好ましくは
#500以上#10000以下である。一種類の目の粗さのやすりを用いてもかまわない
し、研磨の進行に伴い徐々に目の粗さを細かくしていっても差し支えない。目の粗さが粗
すぎると支持体の表面を砥粒によってかえって傷つけて凹凸を大きくしてしまう危険があ
る。目の粗さが細かすぎると紙やすりや布やすりから砥粒がすぐにはがれてしまい、研磨
のために大量の紙やすりや布やすりが必要となり経済的でない。
The roughness of sandpaper or cloth is usually # 200 or more and # 20000 or less, preferably # 500 or more and # 10000 or less. One kind of file with coarseness of the eyes may be used, and the coarseness of the eyes may be gradually made finer as the polishing progresses. If the roughness of the eyes is too rough, there is a risk that the surface of the support is damaged by the abrasive grains and the unevenness is increased. If the coarseness of the eyes is too fine, the abrasive grains are immediately peeled off from the sandpaper or cloth, and a large amount of sandpaper or cloth is required for polishing, which is not economical.

また、紙やすりや布やすりを用いる研磨方法としては、やすりおよび支持体を水でぬら
しながら研磨する湿式研磨でも、乾いた状態で研磨する乾式研磨でもかまわない。紙やす
りや布やすりを用いる以外の研磨方法としては、旋盤によって支持体の表面を切削する方
法も用いることができる。
いずれの研磨方法を用いた場合も、膜複合体の作製以前に研磨した支持体を洗浄して乾
燥させることが望ましい。洗浄の方法としては流水による洗浄、超音波洗浄機による洗浄
が挙げられる。洗浄をしないと研磨によって生じた微粉が多孔質支持体の細孔に詰まり、
透過流束を低下させる一因となることがある。
表面粗度(Ra)を1.2以下とする研磨以外の方法としては、酸によって支持体の表
面を溶かす方法やアルカリによって支持体の表面を溶かす方法などが挙げられる。
なお、表面粗度(Ra)の測定法としては、特に限定されるものではないが、表面粗さ
計を用いた測定法のような接触型の測定方法や、レーザー顕微鏡を用いた測定法のような
非接触型の測定方法があり、通常、表面粗さ計を用いた測定法が用いられる。表面粗さ計
を用いた表面粗度(Ra)の測定法の詳細は実施例において述べる。
The polishing method using sandpaper or cloth may be wet polishing in which the file and the support are wetted with water, or dry polishing in which the polishing is performed in a dry state. As a polishing method other than using sandpaper or cloth, a method of cutting the surface of the support with a lathe can also be used.
Whichever polishing method is used, it is desirable to wash and dry the support polished before the production of the membrane composite. Cleaning methods include cleaning with running water and cleaning with an ultrasonic cleaner. Without washing, the fine powder generated by polishing will clog the pores of the porous support,
This may contribute to a decrease in the permeation flux.
Examples of the method other than the polishing in which the surface roughness (Ra) is 1.2 or less include a method of dissolving the surface of the support with an acid and a method of dissolving the surface of the support with an alkali.
The surface roughness (Ra) measurement method is not particularly limited, but a contact-type measurement method such as a measurement method using a surface roughness meter, or a measurement method using a laser microscope. There is such a non-contact type measuring method, and a measuring method using a surface roughness meter is usually used. Details of the method for measuring the surface roughness (Ra) using a surface roughness meter will be described in Examples.

(ゼオライト膜複合体)
本発明においては、前記多孔質支持体上にゼオライト膜を形成させ、多孔質支持体−ゼ
オライト膜複合体とする。
本発明において、膜を構成するゼオライトとしては、具体的にはケイ酸塩とリン酸塩が
挙げられる。ケイ酸塩としては、例えば、アルミノケイ酸塩、ガロケイ酸塩、フェリケイ
酸塩、チタノケイ酸塩、ボロケイ酸塩等が、リン酸塩としては、アルミニウムと燐からな
るアルミノリン酸塩(ALPO−5などのALPOと称されるもの)、ケイ素とアルミニ
ウムと燐からなるシリコアルミノリン酸塩(SAPO−34などのSAPOと称されるも
の)、Feなどの元素を含むFAPO−5などのMeAPOと称されるメタロアルミノリ
ン酸塩、等が挙げられる。これらの中で、アルミノケイ酸塩、シリコアルミノリン酸塩が
好ましく、アルミノケイ酸塩がより好ましい。
(Zeolite membrane composite)
In the present invention, a zeolite membrane is formed on the porous support to form a porous support-zeolite membrane composite.
In the present invention, specific examples of zeolite constituting the membrane include silicates and phosphates. Examples of silicates include aluminosilicates, gallosilicates, ferrisilicates, titanosilicates, borosilicates, etc., and examples of phosphates include aluminophosphates composed of aluminum and phosphorus (such as ALPO-5). Called ALPO), silicoaluminophosphate composed of silicon, aluminum and phosphorus (called SAPO such as SAPO-34), MeAPO such as FAPO-5 containing elements such as Fe And metalloaluminophosphates. Of these, aluminosilicates and silicoaluminophosphates are preferred, and aluminosilicates are more preferred.

ゼオライト膜を構成する成分としては、ゼオライト以外にシリカ、アルミナなどの無機
バインダー、ポリマーなどの有機物、あるいはゼオライト表面を修飾するシリル化剤など
を必要に応じ含んでいてもよい。また、本発明におけるゼオライト膜は、一部アモルファ
ス成分などを含んでいてもよいが、好ましくは実質的にゼオライトのみで構成されるゼオ
ライト膜である。
As a component constituting the zeolite membrane, an inorganic binder such as silica or alumina, an organic substance such as a polymer, a silylating agent for modifying the zeolite surface, or the like may be included as necessary in addition to zeolite. In addition, the zeolite membrane in the present invention may partially contain an amorphous component or the like, but is preferably a zeolite membrane substantially composed only of zeolite.

ゼオライト膜の厚さは特に制限されないが、通常0.1μm以上、好ましくは0.6μ
m以上、より好ましくは1.0μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは60μ
m以下、より好ましくは20μm以下の範囲である。膜厚が大きすぎると透過量が低下す
る傾向があり、小さすぎると選択性が低下したり、膜強度が低下する傾向がある。膜厚が
大きすぎると透過量が低下する傾向がある。
The thickness of the zeolite membrane is not particularly limited, but is usually 0.1 μm or more, preferably 0.6 μm.
m or more, more preferably 1.0 μm or more, usually 100 μm or less, preferably 60 μm.
m or less, more preferably in the range of 20 μm or less. If the film thickness is too large, the amount of permeation tends to decrease. If it is too small, the selectivity tends to decrease or the film strength tends to decrease. If the film thickness is too large, the amount of transmission tends to decrease.

ゼオライトの粒子径は特に限定されないが、小さすぎると粒界が大きくなるなどして透
過選択性などを低下させる傾向がある。それゆえ、通常30nm以上、好ましくは50n
m以上、より好ましくは100nm以上であり、上限は膜の厚さ以下である。さらに、ゼ
オライトの粒子径が膜の厚さと同じである場合が特に好ましい。ゼオライトの粒子径が膜
の厚さと同じであるとき、ゼオライトの粒界が最も小さくなるためである。
The particle diameter of the zeolite is not particularly limited, but if it is too small, the grain boundary tends to increase, and the permeation selectivity tends to decrease. Therefore, usually 30 nm or more, preferably 50 n
m or more, more preferably 100 nm or more, and the upper limit is less than the thickness of the film. Furthermore, it is particularly preferred that the zeolite particle size is the same as the membrane thickness. This is because when the particle diameter of the zeolite is the same as the thickness of the membrane, the grain boundary of the zeolite is the smallest.

ゼオライトのSiO/Alモル比は、好ましくは5以上、より好ましくは8以
上、さらに好ましくは10以上、特に好ましくは12以上であり、好ましくは2000以
下、より好ましくは1000以下、さらに好ましくは500以下、特に好ましくは100
以下である。SiO/Alモル比が下限未満では耐久性が低下する傾向があり、
上限を超えると疎水性が強すぎるため、透過流束が小さくなる傾向がある。
なお、本発明におけるSiO/Alモル比は、走査型電子顕微鏡−エネルギー
分散型X線分光法(SEM−EDX)により得られた数値である。数ミクロンの膜のみの
情報を得るために通常はX線の加速電圧を10kVで測定する。
The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the zeolite is preferably 5 or more, more preferably 8 or more, further preferably 10 or more, particularly preferably 12 or more, preferably 2000 or less, more preferably 1000 or less, Preferably 500 or less, particularly preferably 100
It is as follows. If the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is less than the lower limit, the durability tends to decrease,
If the upper limit is exceeded, the permeation flux tends to be small because the hydrophobicity is too strong.
Incidentally, SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio in the present invention, a scanning electron microscope - is a value obtained by energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX). In order to obtain information on only a film of several microns, the X-ray acceleration voltage is usually measured at 10 kV.

ゼオライト膜を構成する主たるゼオライトは、好ましくは酸素6〜10員環構造を有す
るゼオライトを含むもの、より好ましくは酸素6〜8員環構造を有するゼオライトを含む
ものである。ここでいう酸素n員環を有するゼオライトのnの値は、ゼオライト骨格を形
成する酸素とT元素(骨格を構成する酸素以外の元素)で構成される細孔の中で最も酸素
の数が大きいものを示す。例えば、MOR型ゼオライトのように酸素12員環と8員環の
細孔が存在する場合は、酸素12員環のゼオライトとみなす。
The main zeolite constituting the zeolite membrane preferably contains a zeolite having an oxygen 6-10 membered ring structure, more preferably a zeolite having an oxygen 6-8 membered ring structure. Here, the value of n of the zeolite having an oxygen n-membered ring has the largest number of oxygen in the pores composed of oxygen forming the zeolite skeleton and T element (element other than oxygen constituting the skeleton). Show things. For example, when there are 12-membered and 8-membered pores of oxygen, such as MOR type zeolite, it is regarded as a 12-membered ring zeolite.

酸素6〜10員環構造を有するゼオライトとしては、例えば、AEI、AEL、AFG
、ANA、BRE、CAS、CDO、CHA、DAC、DDR、DOH、EAB、EPI
、ESV、EUO、FAR、FRA、FER、GIS、GIU、GOO、HEU、IMF
、ITE、ITH、KFI、LEV、LIO、LOS、LTN、MAR、MEP、MER
、MEL、MFI、MFS、MON、MSO、MTF、MTN、MTT、MWW、NAT
、NES、NON、PAU、PHI、RHO、RRO、RTE、RTH、RUT、SGT
、SOD、STF、STI、STT、TER、TOL、TON、TSC、TUN、UFI
、VNI、VSV、WEI、YUGなどが挙げられる。
Examples of the zeolite having an oxygen 6-10 membered ring structure include AEI, AEL, and AFG.
, ANA, BRE, CAS, CDO, CHA, DAC, DDR, DOH, EAB, EPI
, ESV, EUO, FAR, FRA, FER, GIS, GIU, GOO, HEU, IMF
, ITE, ITH, KFI, LEV, LIO, LOS, LTN, MAR, MEP, MER
, MEL, MFI, MFS, MON, MSO, MTF, MTN, MTT, MWW, NAT
, NES, NON, PAU, PHI, RHO, RRO, RTE, RTH, RUT, SGT
, SOD, STF, STI, STT, TER, TOL, TON, TSC, TUN, UFI
, VNI, VSV, WEI, YUG and the like.

酸素6〜8員環構造を有するゼオライトとしては、例えば、AEI、AFG、ANA、
CHA、EAB、ERI、ESV、FAR、FRA、GIS、ITE、KFI、LEV、
LIO、LOS、LTN、MAR、PAU、RHO、RTH、SOD、STI、TOL、
UFIなどが挙げられる。
酸素n員環構造はゼオライトの細孔のサイズを決定するものであり、6員環よりも小さ
いゼオライトではHO分子のKinetic半径よりも細孔径が小さくなるため透過流
束が小さくなり実用的でない場合がある。また、酸素10員環構造よりも大きい場合は細
孔径が大きくなり、サイズの小さな有機物では分離性能が低下することがあり、用途が限
定的になる場合がある。
Examples of the zeolite having an oxygen 6-8 membered ring structure include AEI, AFG, ANA,
CHA, EAB, ERI, ESV, FAR, FRA, GIS, ITE, KFI, LEV,
LIO, LOS, LTN, MAR, PAU, RHO, RTH, SOD, STI, TOL,
UFI etc. are mentioned.
The oxygen n-membered ring structure determines the pore size of the zeolite, and in the zeolite smaller than the 6-membered ring, the pore diameter is smaller than the kinetic radius of the H 2 O molecule, so the permeation flux is reduced and is practical. It may not be. Moreover, when it is larger than the oxygen 10-membered ring structure, the pore diameter becomes large, and the organic substance having a small size may deteriorate the separation performance, and the use may be limited.

O分子など小さい分子を他の分子と分離する場合には細孔のサイズが大きいとその
細孔サイズより小さく、かつHO分子よりも大きい分子を分離することが困難になるた
め酸素6〜8員環構造を有するゼオライトが特に望ましい。
ゼオライトのフレームワーク密度(T/1000Å)は特に制限されないが、通常1
7以下、好ましくは16以下、より好ましくは15.5以下、特に好ましくは、15以下
であり、通常10以上、好ましくは11以上、より好ましくは12以上である。
When separating small molecules such as H 2 O molecules from other molecules, if the pore size is large, it is difficult to separate molecules that are smaller than the pore size and larger than the H 2 O molecule. Zeolite having a 6-8 membered ring structure is particularly desirable.
The framework density of the zeolite (T / 1000 3 ) is not particularly limited, but is usually 1
It is 7 or less, preferably 16 or less, more preferably 15.5 or less, and particularly preferably 15 or less, and is usually 10 or more, preferably 11 or more, more preferably 12 or more.

フレームワーク密度とは、ゼオライトの1000Åあたりの酸素以外の骨格を構成す
る元素(T元素)の数を意味し、この値はゼオライトの構造により決まる。したがってフ
レームワーク密度が小さいほど1000Åあたりの空間が広いことを意味するため、フ
レームワーク密度が小さいほどゼオライト中の物質の拡散速度が速く、ゼオライト膜にし
た場合に透過流束が大きくなる。したがってフレームワーク密度が小さいことが望ましい

一方でフレームワーク密度が小さすぎるとゼオライトの骨格構造が脆弱となり、結晶構
造が壊れやすくなるため通常10以上であることが望ましい。なおフレームワーク密度と
ゼオライトとの構造の関係はATLAS OF ZEOLITE FRAMEWORK TYPES Fifth Revised Edition
2001 ELSEVIERに示されている。
The framework density means the number of elements (T elements) constituting a skeleton other than oxygen per 1000 3 of the zeolite, and this value is determined by the structure of the zeolite. Therefore it means that space per 1000 Å 3 as the framework density is small is large, the framework as the density is less fast diffusion rate of a substance in the zeolite, the permeation flux is increased when the zeolite membrane. Therefore, it is desirable that the framework density is small.
On the other hand, if the framework density is too low, the framework structure of zeolite becomes brittle and the crystal structure is easily broken. The relationship between the framework density and the structure of zeolite is ATLAS OF ZEOLITE FRAMEWORK TYPES Fifth Revised Edition.
Shown in 2001 ELSEVIER.

本発明において、好ましいゼオライトの構造は、AEI、AFG、CHA、EAB、E
RI、ESV、FAR、FRA、GIS、ITE、KFI、LEV、LIO、LOS、L
TN、MAR、PAU、RHO、RTH、SOD、STI、TOL、UFIであり、より
好ましい構造は、8員環構造を有し、かつ2次元または3次元構造を有するAEI、CH
A、ERI、KFI、LEV、PAU、RHO、RTH、UFIであり、さらに好ましい
構造は、CHA、LEVであり、最も好ましい構造はCHA型である。前記のゼオライト
は、構造的に安定性が高く、またゼオライト中の物質の拡散速度が速いと考えられるため
、当該支持体と組み合わせることで透過流束を大きくすることが可能となる点で、好まし
い。
In the present invention, preferred zeolite structures are AEI, AFG, CHA, EAB, E
RI, ESV, FAR, FRA, GIS, ITE, KFI, LEV, LIO, LOS, L
TN, MAR, PAU, RHO, RTH, SOD, STI, TOL, UFI, more preferably AEI, CH having an 8-membered ring structure and having a two-dimensional or three-dimensional structure
A, ERI, KFI, LEV, PAU, RHO, RTH, UFI. Further preferred structures are CHA and LEV, and the most preferred structure is the CHA type. The zeolite is preferable because it has high structural stability and a high diffusion rate of the substance in the zeolite, and can increase the permeation flux when combined with the support. .

ここで、CHA型のゼオライトとは、International Zeolite Association(IZA)が
定めるゼオライトの構造を規定するコードでCHA構造のものを示す。天然に産出するチ
ャバサイトと同等の結晶構造を有するゼオライトである。CHA型ゼオライトは3.8×
3.8Åの径を有する酸素8員環からなる3次元細孔を有することを特徴とする構造をと
り、その構造はX線回折データにより特徴付けられる。
Here, the CHA-type zeolite is a code that defines the structure of the zeolite defined by the International Zeolite Association (IZA) and indicates a CHA structure. It is a zeolite having a crystal structure equivalent to that of naturally occurring chabasite. CHA type zeolite is 3.8 ×
It has a structure characterized by having three-dimensional pores composed of an 8-membered oxygen ring having a diameter of 3.8 mm, and the structure is characterized by X-ray diffraction data.

CHA型ゼオライトのフレームワーク密度(T/1000Å)は14.5である。ま
た、SiO/Alモル比は上記と同様である。
本発明の多孔質支持体−ゼオライト膜複合体は、水銀圧入法による細孔分布測定により
求められ、下記式(2):
(logD−logD95)/logD50 (2)
(式中、D、D50およびD95は、それぞれ、大きい細孔から積算した細孔容積の合
計量が、全細孔容積の5%になるときの細孔径、全細孔容積の50%になるときの細孔径
および全細孔容積の95%になるときの細孔径を示す。logは常用対数を表す。)によ
り算出される、多孔質支持体―ゼオライト膜複合体の細孔分布を表す指標が7以下である
The framework density (T / 1000 3 ) of the CHA-type zeolite is 14.5. The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is the same as described above.
The porous support-zeolite membrane composite of the present invention is determined by pore distribution measurement by mercury porosimetry, and the following formula (2):
(LogD 5 -logD 95 ) / logD 50 (2)
(In the formula, D 5 , D 50 and D 95 are the pore diameter when the total amount of pore volume accumulated from large pores is 5% of the total pore volume, and 50 of the total pore volume, respectively. The pore size of the porous support-zeolite membrane composite is calculated by the following equation: log represents the pore diameter at 95% and the pore diameter at 95% of the total pore volume. Is 7 or less.

上記の式(2)で表されるゼオライト膜複合体の細孔分布を表す指標は、支持体の細孔
分布を表す指標と同様、通常7以下であるが、好ましくは6.5以下、より好ましくは6
以下、特に好ましくは5.5以下である。また下限は特に制限されないが、通常0.1以
上、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上である。
式(2)の値は、前記支持体の細孔分布を表す指標と同じであり、この値が小さくなる
ほど、ゼオライト膜複合体の細孔分布は均一となる。細孔分布が均一であることの効果は
、支持体における上記効果と同じである。ゼオライト膜複合体の細孔分布が大きい場合、
様々な形状の流路が存在するため流体の拡散に不利となり透過流束が小さくなる。
The index representing the pore distribution of the zeolite membrane composite represented by the above formula (2) is usually 7 or less, preferably 6.5 or less, like the index representing the pore distribution of the support. Preferably 6
Hereinafter, it is particularly preferably 5.5 or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually 0.1 or more, preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more.
The value of formula (2) is the same as the index representing the pore distribution of the support, and the smaller the value, the more uniform the pore distribution of the zeolite membrane composite. The effect of uniform pore distribution is the same as the above effect on the support. If the pore distribution of the zeolite membrane composite is large,
Since there are various shapes of flow paths, it is disadvantageous for fluid diffusion and the permeation flux is reduced.

なお、本発明のゼオライト膜複合体における、D、D50およびD95の値は、前記
支持体におけるD、D50およびD95の値と同様である。
また、本発明のゼオライト膜複合体の細孔分布を表す指標として、上記式(2)で求め
られる指標を用いる。前記した支持体の細孔分布を表す指標について述べたように、式(
2)で求められる指標の方が、細孔分布の状態をより正確に表現しているためである。
Incidentally, in the zeolite membrane composite of the present invention, the value of D 5, D 50 and D 95 are the same as the value of D 5, D 50 and D 95 in the support.
Further, as an index representing the pore distribution of the zeolite membrane composite of the present invention, the index obtained by the above formula (2) is used. As described above for the index representing the pore distribution of the support, the formula (
This is because the index obtained in 2) expresses the state of the pore distribution more accurately.

具体的には、本発明の多孔質支持体−ゼオライト膜複合体における細孔の大部分は、通
常用いる多孔質支持体に由来する細孔である。そのため多孔質支持体−ゼオライト膜複合
体の細孔分布は、用いる多孔質支持体の細孔分布と概ね同等であり、多孔質支持体−ゼオ
ライト膜複合体と、用いる多孔質支持体の、式(2)で表される細孔分布を表す指標は、
概ね近い値となる。支持体の細孔の一部はゼオライト膜作製時にゼオライトの結晶によっ
て埋められるため、本発明の多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の細孔径は、支持体の細
孔径よりも若干小さくなる傾向があり、細孔分布についても分布形状を維持したまま細孔
径が小さい側にシフトする場合がある。多孔質支持体上にゼオライト膜を作製することに
よって生じることがある細孔径のシフトは、ゼオライト合成時のロットのばらつきによっ
て変化する場合があるので多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の細孔分布を把握する場合
にはより正確に細孔分布を表す、式(2)で表される指標を使う。実際に各種分離プロセ
スにゼオライト膜複合体を用いる際にはその膜複合体の状態をより正確に表す指標である
式(2)で表される細孔分布の指標に基づいて適用の好適、不適を判断することが望まし
い。
Specifically, most of the pores in the porous support-zeolite membrane composite of the present invention are pores derived from a commonly used porous support. Therefore, the pore distribution of the porous support-zeolite membrane composite is substantially the same as the pore distribution of the porous support used, and the formula of the porous support-zeolite membrane composite and the porous support used is The index representing the pore distribution represented by (2) is:
It is almost the same value. Since some of the pores of the support are filled with zeolite crystals during the preparation of the zeolite membrane, the pore size of the porous support-zeolite membrane composite of the present invention tends to be slightly smaller than the pore size of the support. There is also a case where the pore size is shifted to the smaller pore size while maintaining the distribution shape. The pore size shift that can be caused by making a zeolite membrane on a porous support may change due to lot variation during zeolite synthesis, so the pore distribution of the porous support-zeolite membrane composite Is used, the index represented by the formula (2) that represents the pore distribution more accurately is used. When actually using a zeolite membrane composite for various separation processes, it is suitable or unsuitable for application based on the pore distribution index represented by formula (2), which is an index that more accurately represents the state of the membrane composite. It is desirable to judge.

本発明において、ゼオライト膜複合体は、ゼオライト膜がCHA型ゼオライトを含む場
合、X線回折のパターンにおいて、2θ=17.9°付近のピークの強度が2θ=20.
8°付近のピークの強度の0.5倍以上の大きさであることが好ましい。
ここで、ピークの強度とは、測定値からバックグラウンドの値を引いたものをさす。(
2θ=17.9°付近のピークの強度)/(2θ=20.8°付近のピークの強度)で表
されるピーク強度比(以下これを「ピーク強度比A」ということがある。)でいえば、通
常0.5以上、好ましくは1以上、より好ましくは1.2以上、特に好ましくは1.5以
上である。上限は特に限定されないが、通常1000以下である。
In the present invention, when the zeolite membrane contains CHA-type zeolite, the intensity of the peak in the vicinity of 2θ = 17.9 ° is 2θ = 20.
The size is preferably 0.5 times or more the peak intensity around 8 °.
Here, the peak intensity refers to a value obtained by subtracting the background value from the measured value. (
The peak intensity ratio represented by 2θ = 17.9 ° peak intensity / (2θ = 20.8 ° peak intensity) (hereinafter, this may be referred to as “peak intensity ratio A”). In other words, it is usually 0.5 or more, preferably 1 or more, more preferably 1.2 or more, and particularly preferably 1.5 or more. Although an upper limit is not specifically limited, Usually, it is 1000 or less.

また、ゼオライト膜複合体は、ゼオライト膜がCHA型ゼオライトを含む場合、X線回
折のパターンにおいて、2θ=9.6°付近のピークの強度が2θ=20.8°付近のピ
ークの強度の4倍以上の大きさであることが好ましい。
(2θ=9.6°付近のピークの強度)/(2θ=20.8°付近のピークの強度)で
表されるピーク強度比(以下これを「ピーク強度比B」ということがある。)でいえば、
通常4以上、好ましくは6以上、より好ましくは8以上、特に好ましくは10以上である
。上限は特に限定されないが、通常1000以下である。
Further, in the zeolite membrane composite, when the zeolite membrane contains CHA-type zeolite, the peak intensity around 2θ = 9.6 ° is 4 of the peak intensity around 2θ = 20.8 ° in the X-ray diffraction pattern. The size is preferably twice or more.
Peak intensity ratio represented by (Intensity of peak near 2θ = 9.6 °) / (Intensity of peak near 2θ = 20.8 °) (hereinafter this may be referred to as “peak intensity ratio B”) Speaking of
Usually, it is 4 or more, preferably 6 or more, more preferably 8 or more, and particularly preferably 10 or more. Although an upper limit is not specifically limited, Usually, it is 1000 or less.

ここでいう、X線回折パターンとはゼオライトが主として付着している側の表面にCu
Kαを線源とするX線を照射して、走査軸をθ/2θとして得るものである。測定するサ
ンプルの形状としては、膜複合体のゼオライトが主として付着している側の表面にX線が
照射できるような形状なら何でもよく、膜複合体の特徴をよく表すものとして、作製した
膜複合体そのままのもの、あるいは装置によって制約される適切な大きさに切断したもの
が好ましい。
The X-ray diffraction pattern referred to here is Cu on the surface where zeolite is mainly attached.
X-rays with Kα as the radiation source are irradiated to obtain a scanning axis of θ / 2θ. The shape of the sample to be measured may be any shape that can irradiate the surface of the membrane composite to which the zeolite is mainly attached, with X-ray irradiation. The body itself or the one cut into an appropriate size restricted by the apparatus is preferable.

ここで、X線回折パターンは、ゼオライト膜複合体の表面が曲面である場合には自動可
変スリットを用いて照射幅を固定して測定してもかまわない。自動可変スリットを用いた
場合のX線回折パターンとは、可変→固定スリット補正を実施したパターンを指す。
ここで、2θ=17.9°付近のピークとは基材に由来しないピークのうち17.9°
±0.6°の範囲に存在するピークのうち最大のものを指す。
Here, the X-ray diffraction pattern may be measured by fixing the irradiation width using an automatic variable slit when the surface of the zeolite membrane composite is a curved surface. An X-ray diffraction pattern using an automatic variable slit refers to a pattern in which variable → fixed slit correction is performed.
Here, the peak near 2θ = 17.9 ° is 17.9 ° out of the peaks not derived from the base material.
This refers to the largest peak in the range of ± 0.6 °.

2θ=20.8°付近のピークとは基材に由来しないピークのうち20.8°±0.6
°の範囲に存在するピークで最大のものを指す。
2θ=9.6°付近のピークとは基材に由来しないピークのうち9.6°±0.6°の
範囲に存在するピークのうち最大のものを指す。
X線回折パターンで2θ=9.6°付近のピークは、COLLECTION OF SIMULATED XRD PO
WDER PATTERNS FOR ZEOLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIERによればrhombohedra
l settingで空間群を
The peak near 2θ = 20.8 ° is 20.8 ° ± 0.6 of the peaks not derived from the substrate.
The maximum peak in the range of °.
The peak in the vicinity of 2θ = 9.6 ° refers to the maximum of the peaks present in the range of 9.6 ° ± 0.6 ° among the peaks not derived from the substrate.
The peak near 2θ = 9.6 ° in the X-ray diffraction pattern is COLLECTION OF SIMULATED XRD PO
Rhombohedra according to WDER PATTERNS FOR ZEOLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIER
l Set the space group

Figure 2017221945
Figure 2017221945

(No.166)とした時にCHA構造において指数が(1,0,0)の面に由来するピ
ークである。
また、X線回折パターンで2θ=17.9°付近のピークは、COLLECTION OF SIMULATE
D XRD POWDER PATTERNS FOR ZEOLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIERによればrho
mbohedral settingで空間群を
(No. 166), it is a peak derived from the plane having an index of (1, 0, 0) in the CHA structure.
In addition, the peak near 2θ = 17.9 ° in the X-ray diffraction pattern is COLLECTION OF SIMULATE.
According to D XRD POWDER PATTERNS FOR ZEOLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIER
Space group with mbohedral setting

Figure 2017221945
Figure 2017221945

(No.166)とした時にCHA構造において指数が(1,1,1)の面に由来するピ
ークである。
X線回折パターンで2θ=20.8°付近のピークは、COLLECTION OF SIMULATED XRD
POWDER PATTERNS FOR ZEOLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIERによればrhombohed
ral settingで空間群を
(No. 166) is a peak derived from the (1,1,1) index in the CHA structure.
The peak near 2θ = 20.8 ° in the X-ray diffraction pattern is COLLECTION OF SIMULATED XRD.
According to POWDER PATTERNS FOR ZEOLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIER, rhombohed
Space group with ral setting

Figure 2017221945
Figure 2017221945

(No.166)とした時にCHA構造において指数が(2,0,−1)の面に由来する
ピークである。
(1,0,0)面由来のピークの強度と(2,0,−1)の面に由来のピーク強度の典
型的な比(ピーク強度比B)は、COLLECTION OF SIMULATED XRD POWDER PATTERNS FOR ZE
OLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIERによれば2.5である。
(No. 166) is a peak derived from the (2, 0, -1) index in the CHA structure.
The typical ratio (peak intensity ratio B) of the peak intensity derived from the (1, 0, 0) plane and the peak intensity derived from the (2, 0, -1) plane (peak intensity ratio B) is COLLECTION OF SIMULATED XRD POWDER PATTERNS FOR ZE
According to OLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIER, it is 2.5.

そのため、この比が4以上であるということは、例えば、CHA構造をrhombohedral s
ettingとした場合の(1,0,0)面が膜複合体の表面と平行に近い向きになるようにゼ
オライト結晶が配向して成長していることを意味すると考えられる。ゼオライト膜複合体
においてゼオライト結晶が配向して成長することは分離性能の高い緻密な膜が出来るとい
う点で有利である。
Therefore, when this ratio is 4 or more, for example, the CHA structure is converted into rhombohedral s.
It is considered that this means that the zeolite crystals are oriented and grown so that the (1,0,0) plane in the case of etting is oriented almost parallel to the surface of the membrane composite. Orientation and growth of zeolite crystals in the zeolite membrane composite is advantageous in that a dense membrane with high separation performance can be formed.

(1,1,1)面由来のピークの強度と(2,0,−1)の面に由来のピーク強度の典
型的な比(ピーク強度比A)は、COLLECTION OF SIMULATED XRD POWDER PATTERNS FOR ZE
OLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIERによれば0.3である。
そのため、この比が0.5以上であるということは、例えば、CHA構造をrhombohedr
al settingとした場合の(1,1,1)面が膜複合体の表面と平行に近い向きになるよう
にゼオライト結晶が配向して成長していることを意味すると考えられる。ゼオライト膜複
合体においてゼオライト結晶が配向して成長することは分離性能の高い緻密な膜が出来る
という点で有利である。
The typical ratio (peak intensity ratio A) of the peak intensity derived from the (1,1,1) plane and the peak intensity derived from the (2,0, -1) plane (peak intensity ratio A) is COLLECTION OF SIMULATED XRD POWDER PATTERNS FOR ZE
According to OLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIER, it is 0.3.
Therefore, if this ratio is 0.5 or more, for example, the CHA structure is converted to rhombohedr.
This is considered to mean that the zeolite crystals are oriented and grown so that the (1, 1, 1) plane in the al setting is oriented almost parallel to the surface of the membrane composite. Orientation and growth of zeolite crystals in the zeolite membrane composite is advantageous in that a dense membrane with high separation performance can be formed.

このように、ピーク強度比A、Bのいずれかが、上記した特定の範囲の値であるという
ことは、ゼオライト結晶が配向して成長し、分離性能の高い緻密な膜が形成されているこ
とを示すものである。
CHA型ゼオライト結晶が配向して成長している緻密なゼオライト膜は、次に述べる通
り、オライト膜を水熱合成により形成する際に、例えば、特定の有機テンプレートを用い
、水性反応混合物中にKイオンを共存させることにより達成することができる。
As described above, the fact that any one of the peak intensity ratios A and B is a value in the above-mentioned specific range means that the zeolite crystals are oriented and grow, and a dense membrane with high separation performance is formed. Is shown.
As described below, a dense zeolite membrane in which CHA-type zeolite crystals are oriented and grown is formed by using, for example, a specific organic template and K in an aqueous reaction mixture when an oleite membrane is formed by hydrothermal synthesis. It can be achieved by coexisting + ions.

(ゼオライト膜複合体の製造方法)
本発明において、ゼオライト膜の製造方法は、ゼオライトを含む膜が形成可能な方法で
あれば特に制限されず、例えば、(1)多孔質支持体にゼオライトを膜状に結晶化させる
方法、(2)多孔質支持体にゼオライトを無機バインダー、あるいは有機バインダーなど
で固着させる方法、(3)ゼオライトを分散させたポリマーを固着させる方法、(4)ゼ
オライトのスラリーを多孔質支持体に含浸させ、場合によっては吸引させることによりゼ
オライトを多孔質支持体に固着させる方法などの何れの方法も用いることができる。
(Method for producing zeolite membrane composite)
In the present invention, the method for producing a zeolite membrane is not particularly limited as long as it can form a membrane containing zeolite. For example, (1) a method of crystallizing zeolite into a membrane on a porous support, (2 ) Method of fixing zeolite to the porous support with an inorganic binder or organic binder, (3) Method of fixing the polymer in which the zeolite is dispersed, (4) Impregnation of the porous support with the zeolite slurry Depending on the method, any method such as a method of fixing the zeolite to the porous support by suction may be used.

これらの中で、多孔質支持体にゼオライトを膜状に結晶化させる方法が特に好ましい。
結晶化の方法に特に制限はないが、多孔質支持体を、ゼオライト製造に用いる水熱合成用
の反応混合物(以下これを「水性反応混合物」ということがある。)中に入れて、直接水
熱合成することで支持体の表面などにゼオライトを結晶化させる方法が好ましい。
具体的には、例えば、組成を調整して均一化した水性反応混合物を、多孔質支持体を内
部に緩やかに固定した、オートクレーブなどの耐熱耐圧容器に入れて密閉して、一定時間
加熱すればよい。
Among these, a method of crystallizing zeolite on a porous support in a film form is particularly preferable.
There is no particular limitation on the crystallization method, but the porous support is placed in a reaction mixture for hydrothermal synthesis used for zeolite production (hereinafter sometimes referred to as “aqueous reaction mixture”), and water is directly added. A method of crystallizing zeolite on the surface of the support by thermal synthesis is preferred.
Specifically, for example, an aqueous reaction mixture whose composition is adjusted and homogenized is sealed in a heat and pressure resistant container such as an autoclave, in which a porous support is gently fixed, and heated for a certain period of time. Good.

水性反応混合物としては、Si元素源、Al元素源、必要に応じて有機テンプレート、
および水を含み、さらに必要に応じてアルカリ源を含むものが好ましい。
水性反応混合物に用いるSi元素源としては、例えば、無定形シリカ、コロイダルシリ
カ、シリカゲル、ケイ酸ナトリウム、無定形アルミのシリケートゲル、テトラエトキシシ
ラン(TEOS)、トリメチルエトキシシラン等を用いることができる。
As an aqueous reaction mixture, an Si element source, an Al element source, an organic template as necessary,
And water, and further containing an alkali source as required.
Examples of the Si element source used in the aqueous reaction mixture include amorphous silica, colloidal silica, silica gel, sodium silicate, amorphous aluminum silicate gel, tetraethoxysilane (TEOS), trimethylethoxysilane, and the like.

Al元素源としては、例えば、アルミン酸ナトリウム、水酸化アルミニウム、硫酸アル
ミニウム、硝酸アルミニウム、酸化アルミニウム、無定形アルミノシリケートゲル等を用
いることができる。なお、Al元素源以外に他の元素源、例えばGa、Fe、B、Ti、
Zr、Sn、Znなどの元素源を含んでいてもよい。
ゼオライトの結晶化において、必要に応じて有機テンプレート(構造規定剤)を用いる
ことができるが、有機テンプレートを用いて合成したものが好ましい。有機テンプレート
を用いて合成することにより、結晶化したゼオライトのアルミニウム原子に対するケイ素
原子の割合が高くなり、耐酸性が向上する。
As the Al element source, for example, sodium aluminate, aluminum hydroxide, aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum oxide, amorphous aluminosilicate gel, or the like can be used. In addition to the Al element source, other element sources such as Ga, Fe, B, Ti,
An element source such as Zr, Sn, or Zn may be included.
In crystallization of zeolite, an organic template (structure directing agent) can be used as necessary, but those synthesized using an organic template are preferred. By synthesizing using the organic template, the ratio of silicon atoms to aluminum atoms in the crystallized zeolite is increased, and the acid resistance is improved.

有機テンプレートとしては、所望のゼオライト膜を形成し得るものであれば種類は問わ
ず、如何なるものであってもよい。また、テンプレートは1種類でも、2種類以上を組み
合わせて使用してもよい。
ゼオライトがCHA型の場合、有機テンプレートとしては、通常、アミン類、4級アン
モニウム塩が用いられる。例えば、米国特許第4544538号明細書、米国特許公開第
2008/0075656号明細書に記載の有機テンプレートが好ましいものとして挙げ
られる。
The organic template may be any type as long as it can form a desired zeolite membrane. Further, one type of template or a combination of two or more types may be used.
When the zeolite is of the CHA type, amines and quaternary ammonium salts are usually used as the organic template. For example, organic templates described in U.S. Pat. No. 4,544,538 and U.S. Patent Publication No. 2008/0075656 are preferred.

具体的には、例えば、1−アダマンタンアミンから誘導されるカチオン、3−キナクリ
ジナールから誘導されるカチオン、3−exo−アミノノルボルネンから誘導されるカチ
オン等の脂環式アミンから誘導されるカチオンが挙げられる。これらの中で、1−アダマ
ンタンアミンから誘導されるカチオンがより好ましい。
1−アダマンタンアミンから誘導されるカチオンを有機テンプレートとしたとき、緻密
な膜を形成し得るCHA型ゼオライトが結晶化する。また、膜が水を選択的に透過するの
に十分な親水性を有するCHA型ゼオライトが生成し得るほか、耐酸性に優れたCHA型
ゼオライトが得られる。
Specific examples include cations derived from alicyclic amines such as cations derived from 1-adamantanamine, cations derived from 3-quinacridinal, and cations derived from 3-exo-aminonorbornene. It is done. Among these, a cation derived from 1-adamantanamine is more preferable.
When a cation derived from 1-adamantanamine is used as an organic template, CHA-type zeolite capable of forming a dense film is crystallized. In addition, a CHA-type zeolite having hydrophilicity sufficient for the membrane to selectively permeate water can be generated, and a CHA-type zeolite excellent in acid resistance can be obtained.

1−アダマンタンアミンから誘導されるカチオンのうち、N,N,N−トリアルキル−1
−アダマンタンアンモニウムカチオンがさらに好ましい。N,N,N−トリアルキル−1−
アダマンタンアンモニウムカチオンの3つのアルキル基は、通常、それぞれ独立したアル
キル基であり、好ましくは低級アルキル基、より好ましくはメチル基である。それらの中
で最も好ましい化合物は、N,N,N−トリメチル−1−アダマンタンアンモニウムカチオ
ンである。
Of the cations derived from 1-adamantanamine, N, N, N-trialkyl-1
More preferred is an adamantane ammonium cation. N, N, N-trialkyl-1-
The three alkyl groups of the adamantane ammonium cation are usually independent alkyl groups, preferably a lower alkyl group, more preferably a methyl group. The most preferred compound among them is the N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium cation.

このようなカチオンは、CHA型ゼオライトの形成に害を及ぼさないアニオンを伴う。
このようなアニオンを代表するものには、Cl、Br、Iなどのハロゲンイオンや
水酸化物イオン、酢酸塩、硫酸塩、およびカルボン酸塩が含まれる。これらの中で、水酸
化物イオンが特に好適に用いられる。
その他の有機テンプレートとしては、N,N,N−トリアルキルベンジルアンモニウムカ
チオンも用いることができる。この場合もアルキル基は、それぞれ独立したアルキル基で
あり、好ましくは低級アルキル基、より好ましくはメチル基である。それらの中で、最も
好ましい化合物は、N,N,N−トリメチルベンジルアンモニウムカチオンである。また、
このカチオンが伴うアニオンは上記と同様である。
Such cations are accompanied by anions that do not harm the formation of CHA-type zeolite.
Representative examples of such anions include halogen ions such as Cl , Br and I , hydroxide ions, acetates, sulfates, and carboxylates. Of these, hydroxide ions are particularly preferably used.
As another organic template, N, N, N-trialkylbenzylammonium cation can also be used. Also in this case, the alkyl group is an independent alkyl group, preferably a lower alkyl group, more preferably a methyl group. Among them, the most preferred compound is N, N, N-trimethylbenzylammonium cation. Also,
The anion accompanied by this cation is the same as described above.

水性反応混合物に用いるアルカリ源としては、有機テンプレートのカウンターアニオン
の水酸化物イオン、NaOH、KOHなどのアルカリ金属水酸化物、Ca(OH)などの
アルカリ土類金属水酸化物などを用いることができる。
アルカリの種類は特に限定されず、通常、Na、K、Li、Rb、Cs、Ca、Mg、
Sr、Baなどが用いられる。これらの中で、Na、Kが好ましく、Kがより好ましい。
また、アルカリは2種類以上を併用してもよく、具体的には、NaとKを併用するのが
好ましい。
As an alkali source used in the aqueous reaction mixture, a hydroxide ion of a counter anion of an organic template, an alkali metal hydroxide such as NaOH or KOH, or an alkaline earth metal hydroxide such as Ca (OH) 2 is used. Can do.
The type of alkali is not particularly limited, and usually Na, K, Li, Rb, Cs, Ca, Mg,
Sr, Ba, etc. are used. Among these, Na and K are preferable, and K is more preferable.
Further, two or more alkalis may be used in combination, and specifically, Na and K are preferably used in combination.

水性反応混合物中のSi元素源とAl元素源の比は、通常、それぞれの元素の酸化物の
モル比、すなわちSiO/Alモル比として表わす。
SiO/Al比は特に限定されないが、通常5以上、好ましくは8以上、より
好ましくは10以上、更に好ましくは15以上である。また、通常10000以下、好ま
しくは1000以下、より好ましくは300以下、更に好ましくは100以下である。
The ratio of Si element source to Al element source in the aqueous reaction mixture is usually expressed as the molar ratio of the oxides of the respective elements, that is, the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio.
The SiO 2 / Al 2 O 3 ratio is not particularly limited, but is usually 5 or more, preferably 8 or more, more preferably 10 or more, and further preferably 15 or more. Further, it is usually 10,000 or less, preferably 1000 or less, more preferably 300 or less, and still more preferably 100 or less.

SiO/Al比がこの範囲にあるときゼオライト膜が緻密に生成し、更に生成
したゼオライトが強い親水性を示し、有機物を含有する混合物中から親水性の化合物、特
に水を選択的に透過することができる。また耐酸性に強く脱Alしにくいゼオライト膜が
得られる。
特に、SiO/Al比がこの範囲にあるとき、緻密な膜を形成し得るCHA型
ゼオライトを結晶化させることができる。また、膜が水を選択的に透過するのに十分な親
水性を有するCHA型ゼオライトが生成し得るほか耐酸性に優れたCHA型ゼオライトが
得られる。
When the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio is in this range, the zeolite membrane is densely formed, and the produced zeolite exhibits strong hydrophilicity, and a hydrophilic compound, particularly water, is selectively selected from the mixture containing organic matter. Can penetrate. Further, a zeolite membrane that is strong in acid resistance and difficult to remove from Al can be obtained.
In particular, when the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio is in this range, CHA-type zeolite capable of forming a dense film can be crystallized. In addition, a CHA-type zeolite having hydrophilicity sufficient for the membrane to selectively permeate water can be produced, and a CHA-type zeolite excellent in acid resistance can be obtained.

水性反応混合物中のシリカ源と有機テンプレートの比は、SiOに対する有機テンプ
レートのモル比(有機テンプレート/SiOモル比)で、通常0.005以上、好まし
くは0.01以上、より好ましくは0.02以上であり、通常1以下、好ましくは0.4
以下、より好ましくは0.2以下である。
このモル比が上記範囲にあるとき、緻密なゼオライト膜が生成し得ることに加えて、生
成したゼオライトが耐酸性に強くAlが脱離しにくい。また、この条件において、特に緻
密で耐酸性のCHA型ゼオライトを形成させることができる。
The ratio of the silica source and an organic template in the aqueous reaction mixture, the molar ratio of the organic template for SiO 2 (organic template / SiO 2 molar ratio), usually 0.005 or higher, preferably at least 0.01, more preferably 0 0.02 or more, usually 1 or less, preferably 0.4
Below, more preferably 0.2 or less.
When this molar ratio is in the above range, in addition to being able to produce a dense zeolite membrane, the produced zeolite is strong in acid resistance and Al is not easily desorbed. Moreover, a particularly dense and acid-resistant CHA-type zeolite can be formed under these conditions.

Si元素源とアルカリ源の比は、M(2/n)O/SiO(ここで、Mはアルカリ金
属またはアルカリ土類金属を示し、nはその価数1または2を示す。)モル比で、通常0
.02以上、好ましくは0.04以上、より好ましくは0.05以上であり、通常0.5
以下、好ましくは0.4以下、より好ましくは0.3以下である。
CHA型ゼオライト膜を形成する場合、アルカリ金属の中でKを含む場合がより緻密で
結晶性の高い膜を生成させるという点で好ましい。その場合のKと、Kを含むすべてのア
ルカリ金属および/またはアルカリ土類金属とのモル比は通常0.01以上1以下、好ま
しくは0.1以上1以下、さらに好ましくは0.3以上1以下である。
The ratio of the Si element source to the alkali source is M (2 / n) 2 O / SiO 2 (where M represents an alkali metal or alkaline earth metal, and n represents the valence 1 or 2). So usually 0
. 02 or more, preferably 0.04 or more, more preferably 0.05 or more, usually 0.5
Hereinafter, it is preferably 0.4 or less, more preferably 0.3 or less.
In the case of forming a CHA-type zeolite membrane, it is preferable that K is contained in the alkali metal because a denser and highly crystalline membrane is formed. In that case, the molar ratio of K to all alkali metals and / or alkaline earth metals containing K is usually 0.01 or more and 1 or less, preferably 0.1 or more and 1 or less, more preferably 0.3 or more and 1 It is as follows.

水性反応混合物中へのKの添加は、前記のとおり、rhombohedral settingで空間群を   As described above, the addition of K to the aqueous reaction mixture is performed by changing the space group in the rhombohedral setting.

Figure 2017221945
Figure 2017221945

(No.166)とした時に、CHA構造において指数が(1,0,0)の面に由来する
ピークである2θ=9.6°付近のピーク強度と(2,0,−1)の面に由来するピーク
である2θ=20.8°付近のピーク強度の比(ピーク強度比B)、または、(1,1,
1)の面に由来するピークである2θ=17.9°付近のピーク強度と(2,0,−1)
の面に由来するピークである2θ=20.8°付近のピーク強度の比(ピーク強度比A)
を大きくする傾向がある。
(No. 166), the peak intensity in the vicinity of 2θ = 9.6 °, which is a peak derived from the (1, 0, 0) index surface in the CHA structure, and the (2, 0, −1) surface The peak intensity ratio in the vicinity of 2θ = 20.8 ° (peak intensity ratio B), or (1,1,1)
The peak intensity in the vicinity of 2θ = 17.9 ° which is a peak derived from the surface of 1) and (2, 0, −1)
Of peak intensity around 2θ = 20.8 ° which is a peak derived from the surface of the surface (peak intensity ratio A)
Tends to increase.

Si元素源と水の比は、SiOに対する水のモル比(HO/SiOモル比)で、
通常10以上、好ましくは30以上、より好ましくは40以上、特に好ましくは50以上
であり、通常1000以下、好ましくは500以下、より好ましくは200以下、特に好
ましくは150以下である。
水性反応混合物中の物質のモル比がこれらの範囲にあるとき、緻密なゼオライト膜が生
成し得る。水の量は緻密なゼオライト膜の生成においてとくに重要であり、粉末合成法の
一般的な条件よりも水がシリカに対して多い条件のほうが細かい結晶が生成して緻密な膜
ができやすい傾向にある。
The ratio of Si element source to water is the molar ratio of water to SiO 2 (H 2 O / SiO 2 molar ratio),
Usually 10 or more, preferably 30 or more, more preferably 40 or more, particularly preferably 50 or more, and usually 1000 or less, preferably 500 or less, more preferably 200 or less, particularly preferably 150 or less.
When the molar ratio of materials in the aqueous reaction mixture is in these ranges, a dense zeolite membrane can be formed. The amount of water is particularly important in the formation of a dense zeolite membrane, and finer crystals are more likely to form and form a dense membrane when the amount of water is greater than that of the general powder synthesis method. is there.

一般的に、粉末のCHA型ゼオライトを合成する際の水の量は、HO/SiOモル
比で、15〜50程度である。HO/SiOモル比が高い(50以上1000以下)
、すなわち水が多い条件にすることにより、支持体上にCHA型ゼオライトが緻密な膜状
に結晶化した分離性能の高いゼオライト膜複合体を得ることができる。
さらに、水熱合成に際して、必ずしも反応系内に種結晶を存在させる必要は無いが、種
結晶を加えることで、支持体上にゼオライトの結晶化を促進できる。種結晶を加える方法
としては特に限定されず、粉末のゼオライトの合成時のように、水性反応混合物中に種結
晶を加える方法や、支持体上に種結晶を付着させておく方法などを用いることができる。
ゼオライト膜複合体を製造する場合は、支持体上に種結晶を付着させておくことが好まし
い。支持体上に予め種結晶を付着させておくことで緻密で分離性能良好なゼオライト膜が
生成しやすくなる。
In general, the amount of water in the synthesis of powdered CHA-type zeolite is about 15 to 50 in terms of H 2 O / SiO 2 molar ratio. H 2 O / SiO 2 molar ratio is high (50 or more and 1000 or less)
That is, by making the conditions rich in water, it is possible to obtain a zeolite membrane composite with high separation performance in which CHA-type zeolite is crystallized into a dense membrane on the support.
Further, in the hydrothermal synthesis, it is not always necessary to have a seed crystal in the reaction system, but the crystallization of zeolite can be promoted on the support by adding the seed crystal. The method of adding the seed crystal is not particularly limited, and a method of adding the seed crystal to the aqueous reaction mixture or the method of attaching the seed crystal on the support as in the synthesis of the powdered zeolite is used. Can do.
When producing a zeolite membrane composite, it is preferable to attach a seed crystal on the support. By attaching a seed crystal in advance to the support, a dense zeolite membrane with good separation performance can be easily formed.

使用する種結晶としては、結晶化を促進するゼオライトであれば種類は問わないが、効
率よく結晶化させるためには形成するゼオライト膜と同じ結晶型であることが好ましい。
CHA型ゼオライト膜を形成する場合は、CHA型ゼオライトの種結晶を用いることが好
ましい。
種結晶の粒子径は小さいほうが望ましく、必要に応じて粉砕して用いても良い。粒径は
、通常0.5nm以上、好ましくは1nm以上、より好ましくは2nm以上であり、通常
20μm以下、好ましくは、15μm以下、より好ましくは10μm以下、さらに好まし
くは5μm以下である。
The seed crystal to be used is not limited as long as it is a zeolite that promotes crystallization, but it is preferably the same crystal type as the zeolite membrane to be formed for efficient crystallization.
When forming a CHA type zeolite membrane, it is preferable to use seed crystals of CHA type zeolite.
It is desirable that the seed crystal has a small particle size, and it may be used after pulverization if necessary. The particle size is usually 0.5 nm or more, preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more, and is usually 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less, and even more preferably 5 μm or less.

支持体上に種結晶を付着させる方法は特に限定されず、例えば、種結晶を水などの溶媒
に分散させてその分散液に支持体を浸けて表面に種結晶を付着させるディップ法や、種結
晶を水などの溶媒と混合してスラリー状にしたものを支持体上に塗りこむ方法などを用い
ることができる。種結晶の付着量を制御し、再現性良く膜複合体を製造するにはディップ
法が望ましい。
The method for attaching the seed crystal on the support is not particularly limited. For example, a dip method in which the seed crystal is dispersed in a solvent such as water and the support is immersed in the dispersion to attach the seed crystal to the surface, For example, a method of applying a slurry obtained by mixing crystals with a solvent such as water onto a support can be used. The dip method is desirable for controlling the amount of seed crystals attached and producing a membrane composite with good reproducibility.

種結晶を分散させる溶媒は特に限定されないが、特に水が好ましい。分散させる種結晶
の量は特に限定されず、分散液の全質量に対して、通常0.01質量%以上、好ましくは
0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上である。また、通常20質量%以下
、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは4質量%以
下、特に好ましくは3質量%以下である。
The solvent for dispersing the seed crystal is not particularly limited, but water is particularly preferable. The amount of the seed crystal to be dispersed is not particularly limited, and is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more with respect to the total mass of the dispersion. Moreover, it is 20 mass% or less normally, Preferably it is 10 mass% or less, More preferably, it is 5 mass% or less, More preferably, it is 4 mass% or less, Most preferably, it is 3 mass% or less.

分散させる種結晶の量が少なすぎると、支持体上に付着する種結晶の量が少ないため、
水熱合成時に支持体表面に部分的にゼオライトが生成しない箇所ができ、欠陥のある膜と
なる可能性がある。分散液中の種結晶の量が多すぎると、ディップ法によって支持体上に
付着する種結晶の量は分散液中の種結晶の量がある程度以上でほぼ一定となるため、分散
液中の種結晶の量が多すぎると、種結晶の無駄が多くなりコスト面で不利である。
If the amount of seed crystals to be dispersed is too small, the amount of seed crystals adhering to the support is small.
There may be a portion where zeolite is not partially formed on the surface of the support during hydrothermal synthesis, resulting in a defective membrane. If the amount of seed crystals in the dispersion is too large, the amount of seed crystals adhering to the support by the dipping method becomes almost constant when the amount of seed crystals in the dispersion is above a certain level. If the amount of crystals is too large, the seed crystals are wasted, which is disadvantageous in terms of cost.

支持体にディップ法あるいはスラリーの塗りこみによって種結晶を付着させ、乾燥した
後にゼオライト膜の形成を行うことが望ましい。
支持体上に予め付着させておく種結晶の量は特に限定されず、基材1mあたりの質量
で、通常0.01g以上、好ましくは0.05g以上、より好ましくは0.1g以上であ
り、通常100g以下、好ましくは50g以下、より好ましくは10g以下、更に好まし
くは8g以下である。
It is desirable to deposit the seed crystal on the support by dipping or slurry coating, and after drying, form a zeolite membrane.
The amount of the seed crystal to be preliminarily deposited on the support is not particularly limited, and is usually 0.01 g or more, preferably 0.05 g or more, more preferably 0.1 g or more, by mass per 1 m 2 of the base material. Usually, it is 100 g or less, preferably 50 g or less, more preferably 10 g or less, still more preferably 8 g or less.

種結晶の量が下限未満の場合には、結晶ができにくくなり、膜の成長が不十分になる場
合や、膜の成長が不均一になったりする傾向がある。また、種結晶の量が上限を超える場
合には、表面の凹凸が種結晶によって増長されたり、支持体から落ちた種結晶によって自
発核が成長しやすくなって支持体上の膜成長が阻害されたりする場合がある。何れの場合
も、緻密なゼオライト膜が生成しにくくなる傾向となる。
When the amount of the seed crystal is less than the lower limit, it becomes difficult to form a crystal, and there is a tendency that the film growth becomes insufficient or the film growth becomes uneven. In addition, when the amount of the seed crystal exceeds the upper limit, surface irregularities are increased by the seed crystal, or spontaneous nuclei are likely to grow due to the seed crystal falling from the support, thereby inhibiting film growth on the support. Sometimes. In either case, it tends to be difficult to form a dense zeolite membrane.

水熱合成により支持体上にゼオライト膜を形成する場合、支持体の固定化方法に特に制
限はなく、縦置き、横置きなどあらゆる形態をとることができる。この場合、静置法でゼ
オライト膜を形成させてもよいし、水性反応混合物を攪拌させてゼオライト膜を形成させ
てもよい。
ゼオライト膜を形成させる際の温度は特に限定されないが、通常100℃以上、好まし
くは120℃以上、更に好ましくは150℃以上であり、通常200℃以下、好ましくは
190℃以下、さらに好ましくは180℃以下である。反応温度が低すぎると、ゼオライ
トが結晶化し難くなることがある。また、反応温度が高すぎると、本発明におけるゼオラ
イトとは異なるタイプのゼオライトが生成し易くなることがある。
When a zeolite membrane is formed on a support by hydrothermal synthesis, there are no particular limitations on the method for immobilizing the support, and it can take any form such as vertical or horizontal placement. In this case, the zeolite membrane may be formed by a stationary method, or the aqueous reaction mixture may be stirred to form a zeolite membrane.
The temperature at which the zeolite membrane is formed is not particularly limited, but is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, usually 200 ° C. or lower, preferably 190 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. It is as follows. If the reaction temperature is too low, the zeolite may be difficult to crystallize. If the reaction temperature is too high, a zeolite of a type different from the zeolite in the present invention may be easily generated.

加熱時間は特に限定されないが、通常1時間以上、好ましくは5時間以上、更に好まし
くは10時間以上であり、通常10日間以下、好ましくは5日以下、より好ましくは3日
以下、さらに好ましくは2日以下である。反応時間が短すぎるとゼオライトが結晶化し難
しくなることがある。
反応時間が長すぎると、本発明におけるゼオライトとは異なるタイプのゼオライトが生
成し易くなることがある。
The heating time is not particularly limited, but is usually 1 hour or more, preferably 5 hours or more, more preferably 10 hours or more, and usually 10 days or less, preferably 5 days or less, more preferably 3 days or less, and even more preferably 2 Less than a day. If the reaction time is too short, the zeolite may crystallize and become difficult.
If the reaction time is too long, a zeolite of a type different from the zeolite in the present invention may be easily generated.

ゼオライト膜形成時の圧力は特に限定されず、密閉容器中に入れた水性反応混合物を、
この温度範囲に加熱したときに生じる自生圧力で十分である。さらに必要に応じて、窒素
などの不活性ガスを加えても差し支えない。
水熱合成により得られたゼオライト膜複合体は、水洗した後に、加熱処理して、乾燥さ
せる。ここで、加熱処理とは、熱をかけてゼオライト膜複合体を乾燥又はテンプレートを
使用した場合にテンプレートを焼成することを意味する。
The pressure at the time of forming the zeolite membrane is not particularly limited, and the aqueous reaction mixture placed in a sealed container is
The self-generated pressure that occurs when heated to this temperature range is sufficient. If necessary, an inert gas such as nitrogen may be added.
The zeolite membrane composite obtained by hydrothermal synthesis is washed with water, then heated and dried. Here, the heat treatment means that the template is fired when heat is applied to dry the zeolite membrane composite or the template is used.

加熱処理の温度は、乾燥を目的とする場合は通常50℃以上、好ましくは80℃以上、
より好ましくは100℃以上、通常200℃以下、好ましくは150℃以下である。加熱
処理の温度はテンプレートの焼成を目的とする場合通常350℃以上、好ましくは400
℃以上、より好ましくは430℃以上、更に好ましくは480℃以上であり、通常900
℃以下、好ましくは850℃以下、さらに好ましくは800℃以下、特に好ましくは75
0℃以下である。
The temperature of the heat treatment is usually 50 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher when drying is intended.
More preferably, it is 100 ° C. or higher, usually 200 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or lower. The temperature of the heat treatment is usually 350 ° C. or higher, preferably 400 when firing the template.
Or higher, more preferably 430 ° C. or higher, still more preferably 480 ° C. or higher, usually 900
° C or lower, preferably 850 ° C or lower, more preferably 800 ° C or lower, particularly preferably 75
0 ° C. or lower.

加熱時間は、ゼオライト膜が十分に乾燥、またはテンプレートが焼成する時間であれば
特に限定されず、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上である。上限は
特に限定されず、通常200時間以内、好ましくは150時間以内、より好ましくは10
0時間以内である。
水熱合成を有機テンプレートの存在下で行った場合、得られたゼオライト膜複合体を、
水洗した後に、例えば、加熱処理や抽出などにより、好ましくは加熱処理、すなわち焼成
により有機テンプレートを取り除くことが適当である。
The heating time is not particularly limited as long as the zeolite membrane is sufficiently dried or the template is calcined, and is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more. The upper limit is not particularly limited and is usually within 200 hours, preferably within 150 hours, more preferably 10 hours.
Within 0 hours.
When hydrothermal synthesis is performed in the presence of an organic template, the resulting zeolite membrane composite is
After washing with water, it is appropriate to remove the organic template, for example, by heat treatment or extraction, preferably by heat treatment, that is, baking.

焼成温度は、通常350℃以上、好ましくは400℃以上、より好ましくは430℃以
上、更に好ましくは480℃以上であり、通常900℃以下、好ましくは850℃以下、
さらに好ましくは800℃以下、特に好ましくは750℃以下である。焼成温度が低すぎ
ると有機テンプレートが残っている割合が多くなる傾向があり、ゼオライトの細孔が少な
く、そのために分離濃縮の際の透過流束が減少する可能性がある。焼成温度が高すぎると
支持体とゼオライトの熱膨張率の差が大きくなるためゼオライト膜に亀裂が生じやすくな
る可能性があり、ゼオライト膜の緻密性が失われ分離性能が低くなることがある。
The firing temperature is usually 350 ° C. or higher, preferably 400 ° C. or higher, more preferably 430 ° C. or higher, further preferably 480 ° C. or higher, and usually 900 ° C. or lower, preferably 850 ° C. or lower.
More preferably, it is 800 degrees C or less, Most preferably, it is 750 degrees C or less. If the calcination temperature is too low, the proportion of the remaining organic template tends to increase, and the zeolite has fewer pores, which may reduce the permeation flux during separation and concentration. If the calcination temperature is too high, the difference in the coefficient of thermal expansion between the support and the zeolite becomes large, so that the zeolite membrane may be easily cracked, and the denseness of the zeolite membrane may be lost and the separation performance may be lowered.

焼成時間は、昇温速度や降温速度により変動するが、有機テンプレートが十分に取り除
かれる時間であれば特に限定されず、好ましくは1時間以上、より好ましくは5時間以上
である。
上限は特に限定されず、例えば、通常200時間以内、好ましくは150時間以内、よ
り好ましくは100時間以内、最も好ましくは24時間以内である。焼成は空気雰囲気で
行えばよいが、酸素を付加した雰囲気で行ってもよい。
The firing time varies depending on the temperature rising rate or the temperature falling rate, but is not particularly limited as long as the organic template is sufficiently removed, and is preferably 1 hour or longer, more preferably 5 hours or longer.
The upper limit is not particularly limited, and is, for example, usually within 200 hours, preferably within 150 hours, more preferably within 100 hours, and most preferably within 24 hours. Firing may be performed in an air atmosphere, but may be performed in an atmosphere to which oxygen is added.

焼成の際の昇温速度は、支持体とゼオライトの熱膨張率の差がゼオライト膜に亀裂を生
じさせることを少なくするために、なるべく遅くすることが望ましい。昇温速度は、通常
5℃/分以下、好ましくは2℃/分以下、さらに好ましくは1℃/分以下、特に好ましく
は0.5℃/分以下である。通常、作業性を考慮し0.1℃/分以上である。
また、焼成後の降温速度もゼオライト膜に亀裂が生じることを避けるためにコントロー
ルする必要がある。昇温速度と同様、遅ければ遅いほど望ましい。降温速度は、通常5℃
/分以下、好ましくは2℃/分以下、より好ましくは1℃/分以下、特に好ましくは0.
5℃/分以下である。通常、作業性を考慮し0.1℃/分以上である。
It is desirable that the rate of temperature increase during firing be as slow as possible in order to reduce the difference in the thermal expansion coefficient between the support and the zeolite from causing cracks in the zeolite membrane. The temperature rising rate is usually 5 ° C./min or less, preferably 2 ° C./min or less, more preferably 1 ° C./min or less, and particularly preferably 0.5 ° C./min or less. Usually, it is 0.1 ° C./min or more in consideration of workability.
Moreover, it is necessary to control the temperature drop rate after firing in order to avoid cracks in the zeolite membrane. Similar to the rate of temperature increase, the slower the better. The cooling rate is usually 5 ° C
/ Min or less, preferably 2 ° C./min or less, more preferably 1 ° C./min or less, particularly preferably 0.
5 ° C./min or less. Usually, it is 0.1 ° C./min or more in consideration of workability.

ゼオライト膜は、必要に応じてイオン交換しても良い。イオン交換は、テンプレートを
用いて合成した場合は、通常、テンプレートを除去した後に行う。イオン交換するイオン
としては、プロトン、Na、K、Liなどのアルカリ金属イオン、Ca2+、Mg
2+、Sr2+、Ba2+などのアルカリ土類金属イオン、Fe、Cu、Znなどの遷移
金属のイオンなどが挙げられる。これらの中で、プロトン、Na、K、Liなどの
アルカリ金属イオンが好ましい。
The zeolite membrane may be ion exchanged as necessary. In the case of synthesizing using a template, ion exchange is usually performed after removing the template. Examples of ions to be ion-exchanged include alkali metal ions such as protons, Na + , K + , and Li + , Ca 2+ , Mg
Examples thereof include alkaline earth metal ions such as 2+ , Sr 2+ and Ba 2+, and transition metal ions such as Fe, Cu and Zn. Among these, alkali metal ions such as proton, Na + , K + , and Li + are preferable.

イオン交換は、焼成後(テンプレートを使用した場合など)のゼオライト膜を、NH
NO、NaNOなどアンモニウム塩あるいは交換するイオンを含む水溶液、場合によ
っては塩酸などの酸で、通常、室温から100℃の温度で処理後、水洗する方法などによ
り行えばよい。さらに、必要に応じて200℃〜500℃で焼成してもよい。
かくして得られる多孔質支持体−ゼオライト膜複合体(加熱処理後のゼオライト膜複合
体)の空気透過量[L/(m・h)]は、通常1400L/(m・h)以下、好ましくは
1000L/(m・h)以下、より好ましくは700L/(m・h)以下、より好ましく
は600L/(m・h)以下、さらに好ましくは500L/(m・h)以下、特に好まし
くは300L/(m・h)以下、もっとも好ましくは200L/(m・h)以下である。
透過量の下限は特に限定されないが、通常0.01L/(m・h)以上、好ましくは0.
1L/(m・h)以上、より好ましくは1L/(m・h)以上である。
For ion exchange, the zeolite membrane after calcination (such as when using a template) is replaced with NH 4
An aqueous solution containing an ammonium salt such as NO 3 or NaNO 3 or an ion to be exchanged, or an acid such as hydrochloric acid in some cases, is usually treated at a temperature of room temperature to 100 ° C. and then washed with water. Furthermore, you may bake at 200 to 500 degreeC as needed.
The air permeation [L / (m 2 · h)] of the porous support-zeolite membrane composite (zeolite membrane composite after heat treatment) thus obtained is usually 1400 L / (m 2 · h) or less, preferably Is 1000 L / (m 2 · h) or less, more preferably 700 L / (m 2 · h) or less, more preferably 600 L / (m 2 · h) or less, more preferably 500 L / (m 2 · h) or less, Particularly preferred is 300 L / (m 2 · h) or less, and most preferred is 200 L / (m 2 · h) or less.
The lower limit of the amount of permeation is not particularly limited, but is usually 0.01 L / (m 2 · h) or more, preferably 0.
1 L / (m 2 · h) or more, more preferably 1 L / (m 2 · h) or more.

ここで、空気透過量とは、実施例で詳述するとおり、ゼオライト膜複合体を絶対圧5k
Paの真空ラインに接続した時の空気の透過量[L/(m・h)]である。
本発明のゼオライト膜複合体は、上記のとおり優れた特性をもつものであり、本発明の
分離方法における膜分離手段として好適に用いることができる。
Here, as described in detail in the examples, the air permeation amount refers to the zeolite membrane composite having an absolute pressure of 5 k.
The air permeation amount [L / (m 2 · h)] when connected to the Pa vacuum line.
The zeolite membrane composite of the present invention has excellent characteristics as described above, and can be suitably used as a membrane separation means in the separation method of the present invention.

(分離方法)
本発明の分離方法は、有機物を含む気体または液体の混合物を、前記多孔質支持体―ゼ
オライト膜複合体に接触させて、該混合物から、透過性の高い物質を透過させて分離する
ことに特徴を有するものである。この発明において、多孔質支持体―ゼオライト膜複合体
は、前記と同様のものが用いられる。また、好ましいものも前記と同様である。
(Separation method)
The separation method of the present invention is characterized in that a gas or liquid mixture containing an organic substance is brought into contact with the porous support-zeolite membrane complex to separate a highly permeable substance from the mixture. It is what has. In the present invention, the same porous support-zeolite membrane composite as described above is used. The preferred ones are also the same as described above.

本発明の分離方法において、ゼオライト膜を備えた無機多孔質支持体を介し支持体側又
はゼオライト膜側の一方の側に有機物を含む気体または液体の混合物を接触させ、その逆
側を混合物が接触している側よりも低い圧力とすることによって混合物から、ゼオライト
膜に透過性が高い物質(透過性が相対的に高い混合物中の物質)を選択的に、すなわち透
過物質の主成分として透過させる。これにより、混合物から透過性の高い物質を分離する
ことができる。その結果、混合物中の特定の有機物(透過性が相対的に低い混合物中の物
質)の濃度を高めることで、特定の有機物を分離回収、あるいは濃縮することができる。
In the separation method of the present invention, a gas or liquid mixture containing an organic substance is brought into contact with one side of the support side or the zeolite membrane side through an inorganic porous support provided with a zeolite membrane, and the mixture is brought into contact with the opposite side. By setting the pressure lower than that on the side, the substance having a high permeability to the zeolite membrane (a substance in the mixture having a relatively high permeability) is selectively permeated from the mixture, that is, as a main component of the permeable substance. Thereby, a highly permeable substance can be separated from the mixture. As a result, the specific organic substance can be separated and recovered or concentrated by increasing the concentration of the specific organic substance (substance in the mixture having relatively low permeability) in the mixture.

例えば、水と有機物の混合物の場合、通常水がゼオライト膜に対する透過性が高いので
、混合物から水が分離され、有機物は元の混合物中で濃縮される。パーベーパレーション
法(浸透気化法)、ベーパーパーミエーション法(蒸気透過法)と呼ばれる分離・濃縮方
法は、本発明の分離方法におけるひとつの実施形態である。
前記多孔質支持体−ゼオライト膜複合体を分離膜として用いることにより、実用上も十
分な処理量をもち、十分な分離性能をもつ膜分離が可能となる。
ここで、十分な処理量とは、膜を透過する物質の透過流束が1kg/(m・h)以上
であることをいう。また十分な分離の性能とは、次式で表される分離係数が100以上で
あること、あるいは透過液中の主成分の濃度が95質量%以上であることをいう。
For example, in the case of a mixture of water and organic matter, water is usually highly permeable to the zeolite membrane, so water is separated from the mixture and the organic matter is concentrated in the original mixture. A separation / concentration method called a pervaporation method (pervaporation method) or a vapor permeation method (vapor permeation method) is one embodiment of the separation method of the present invention.
By using the porous support-zeolite membrane composite as a separation membrane, it is possible to carry out membrane separation with a sufficient amount of treatment and sufficient separation performance.
Here, the sufficient amount of treatment means that the permeation flux of the substance that permeates the membrane is 1 kg / (m 2 · h) or more. The sufficient separation performance means that the separation coefficient represented by the following formula is 100 or more, or the concentration of the main component in the permeate is 95% by mass or more.

分離係数=(Pα/Pβ)/(Fα/Fβ)
[ここで、Pαは透過液中の主成分の質量パーセント濃度示し、Pβは透過液中の副成分
の質量パーセント濃度を示し、Fαは透過液において主成分となる成分の被分離混合物中
の質量パーセント濃度を示し、Fβは透過液において副成分となる成分の被分離混合物中
の質量パーセント濃度を示す。]
さらに具体的には、透過流束は、例えば、含水率30質量%の2−プロパノールと水の
混合物を70℃において、1気圧(1.01×10Pa)の圧力差で透過させた場合、
1kg/(m・h)以上、好ましくは3kg/(m・h)以上、より好ましくは、5
kg/(m・h)以上であることをいう。透過流束の上限は特に限定されず、通常20
kg/(m・h)以下、好ましくは15kg/(m・h)以下である。
Separation factor = (Pα / Pβ) / (Fα / Fβ)
[Wherein Pα represents the mass percentage concentration of the main component in the permeate, Pβ represents the mass percent concentration of the subcomponent in the permeate, and Fα represents the mass of the component that is the main component in the permeate in the separated mixture. The percentage concentration is indicated, and Fβ is the weight percentage concentration in the separated mixture of the components that are subcomponents in the permeate. ]
More specifically, the permeation flux is, for example, when a mixture of 2-propanol and water having a water content of 30% by mass is permeated at 70 ° C. with a pressure difference of 1 atm (1.01 × 10 5 Pa). ,
1 kg / (m 2 · h) or more, preferably 3 kg / (m 2 · h) or more, more preferably 5
It means that it is kg / (m 2 · h) or more. The upper limit of the permeation flux is not particularly limited and is usually 20
kg / (m 2 · h) or less, preferably 15 kg / (m 2 · h) or less.

また、高い透過性能をパーミエンスで表す事もできる。パーミエンスとは、透過する物
質の物質量を膜面積と時間と透過する物質の分圧差の積で割ったものである。パーミエン
スの単位で表した場合、例えば、含水率30質量%の2−プロパノールと水の混合物を7
0℃において、1気圧(1.01×10Pa)の圧力差で透過させた場合の水のパーミ
エンスは、通常3×10−7mol/(m・s・Pa)以上、好ましくは5×10−7
mol/(m・s・Pa)以上、より好ましくは1×10−6mol/(m・s・P
a)以上、特に好ましくは2×10−6mol/(m・s・Pa)である。水のパーミ
エンスの上限は特に限定されず、通常1×10−4mol/(m・s・Pa)以下、好
ましくは5×10−5mol/(m・s・Pa)以下である。
In addition, high transmission performance can be expressed by permeance. Permeance is obtained by dividing the amount of substance permeated by the product of the membrane area, time and the partial pressure difference of the permeating substance. When expressed in units of permeance, for example, a mixture of 2-propanol and water having a water content of 30% by mass is 7
The permeance of water when permeated at 0 ° C. with a pressure difference of 1 atm (1.01 × 10 5 Pa) is usually 3 × 10 −7 mol / (m 2 · s · Pa) or more, preferably 5 × 10 -7
mol / (m 2 · s · Pa) or more, more preferably 1 × 10 −6 mol / (m 2 · s · P)
a) or more, particularly preferably 2 × 10 −6 mol / (m 2 · s · Pa). The upper limit of the water permeance is not particularly limited, and is usually 1 × 10 −4 mol / (m 2 · s · Pa) or less, preferably 5 × 10 −5 mol / (m 2 · s · Pa) or less.

さらに、分離係数は、例えば、含水率30質量%の2−プロパノールと水の混合物を7
0℃において、1気圧(1.01×10Pa)の圧力差で透過させた場合、通常100
0以上、好ましくは4000以上、より好ましくは10000以上、特に好ましくは20
000以上である。分離係数の上限は完全に水しか透過しない場合であり、その場合は無
限大となるが、好ましくは10000000以下、より好ましくは1000000以下で
ある。
Furthermore, the separation factor is, for example, a mixture of 2-propanol and water having a water content of 30% by mass.
When it permeates at 0 ° C. with a pressure difference of 1 atmosphere (1.01 × 10 5 Pa), it is usually 100
0 or more, preferably 4000 or more, more preferably 10,000 or more, particularly preferably 20
000 or more. The upper limit of the separation factor is the case where only water is completely transmitted. In this case, the separation factor is infinite, but is preferably 10000000 or less, more preferably 1000000 or less.

分離対象が、水と有機物の混合物(以下これを「含水有機化合物」ということがある。
)の場合、混合物中の含水率は、通常20質量%以上、好ましくは30質量%以上、より
好ましくは45質量%以上であり、通常95質量%以下、好ましくは80質量%以下、よ
り好ましくは70質量%以下である。
本発明の分離方法では、ゼオライト膜を透過する物質は、通常水であるため、含水率が
少なくなると処理量が低下するため効率的でない。また含水率が多すぎると濃縮に必要な
膜が大面積となり(膜が管状に形成されている場合は数が多くなり)経済的な効果が小さ
くなる。
The object to be separated is a mixture of water and an organic substance (hereinafter sometimes referred to as “water-containing organic compound”).
), The water content in the mixture is usually 20% by mass or more, preferably 30% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, and usually 95% by mass or less, preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less.
In the separation method of the present invention, since the substance that permeates the zeolite membrane is usually water, if the water content decreases, the amount of treatment decreases, which is not efficient. On the other hand, if the water content is too high, the membrane required for concentration becomes a large area (in the case where the membrane is formed in a tubular shape, the number is increased), and the economic effect is reduced.

含水有機化合物としては、適当な水分調節方法により、予め含水率を調節したものであ
ってもよい。この場合、好ましい含水率は上記と同様である。また、水分調節方法として
は、それ自体既知の方法、例えば、蒸留、圧力スイング吸着(PSA)、温度スイング吸
着(TSA)、デシカントシステムなどが挙げられる。
さらに、ゼオライト膜複合体によって水が分離された含水有機化合物から、さらに水を
分離してもよい。これにより、より高度に水を分離し、含水有機化合物をさらに高度に濃
縮することができる。
As a water-containing organic compound, the water content may be adjusted in advance by an appropriate water adjustment method. In this case, the preferred water content is the same as described above. Examples of the moisture adjustment method include methods known per se, such as distillation, pressure swing adsorption (PSA), temperature swing adsorption (TSA), and desiccant system.
Further, water may be further separated from the water-containing organic compound from which water has been separated by the zeolite membrane composite. Thereby, water can be separated to a higher degree and the water-containing organic compound can be further concentrated.

有機化合物としては、例えば、酢酸、アクリル酸、プロピオン酸、蟻酸、乳酸、シュウ
酸、酒石酸、安息香酸などのカルボン酸類や、スルフォン酸、スルフィン酸、ハビツル酸
、尿酸、フェノール、エノール、ジケトン型化合物、チオフェノール、イミド、オキシム
、芳香族スルフォンアミド、第1級および第2級ニトロ化合物などの有機酸類;メタノー
ル、エタノール、イソプロパノール(2−プロパノール)などのアルコール類;アセトン
、メチルイソブチルケトン等のケトン類;アセトアルデヒドなどのアルデヒド類、ジオキ
サン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリド
ン等のアミドなどの窒素を含む有機化合物(N含有有機化合物)、酢酸エステル、アクリ
ル酸エステル等のエステル類などが挙げられる。
Examples of organic compounds include carboxylic acids such as acetic acid, acrylic acid, propionic acid, formic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid, benzoic acid, sulfonic acid, sulfinic acid, habituric acid, uric acid, phenol, enol, and diketone type compounds. Organic acids such as thiophenol, imide, oxime, aromatic sulfonamide, primary and secondary nitro compounds; alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol (2-propanol); ketones such as acetone and methyl isobutyl ketone Aldehydes such as acetaldehyde, ethers such as dioxane and tetrahydrofuran; organic compounds containing nitrogen such as amides such as dimethylformamide and N-methylpyrrolidone (N-containing organic compounds), esters such as acetates and acrylates Na And the like.

これらの中から、分子ふるいと親水性の両方の特徴を生かすことのできる、有機酸と水
との混合物から有機酸を分離する際に、本発明の多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の効
果が際立って発現する。好ましくはカルボン酸類と水との混合物、特に好ましくは酢酸と
水の分離などがより好適な例である。
また、有機酸以外の有機物と水との混合物から有機物と水を分離する場合の有機物は炭
素数が2以上であることが好ましく、炭素数が3以上であることがより好ましい。
これら有機酸の有機物の中では、特にアルコール、エーテル、ケトン、アルデヒド、ア
ミドから選ばれる少なくとも一種を含有する有機化合物が望ましい。これら有機化合物の
中で、炭素数が2から10のものが好ましく、炭素数が3から8のものがより好ましい。
Among these, the effect of the porous support-zeolite membrane composite of the present invention can be used to separate an organic acid from a mixture of an organic acid and water, which can take advantage of both molecular sieve and hydrophilic characteristics. Is prominently expressed. A preferred example is a mixture of carboxylic acids and water, particularly preferably separation of acetic acid and water.
In addition, the organic substance in the case of separating the organic substance and water from the mixture of the organic substance other than the organic acid and water preferably has 2 or more carbon atoms, and more preferably 3 or more carbon atoms.
Among these organic acids, organic compounds containing at least one selected from alcohols, ethers, ketones, aldehydes, and amides are particularly desirable. Among these organic compounds, those having 2 to 10 carbon atoms are preferable, and those having 3 to 8 carbon atoms are more preferable.

また有機化合物としては、水と混合物(混合溶液)を形成し得る高分子化合物でもよい
。かかる高分子化合物としては、分子内に極性基を有するもの、例えば、ポリエチレング
リコール、ポリビニルアルコールなどのポリオール類;ポリアミン類;ポリスルホン酸類
;ポリアクリル酸などのポリカルボン酸類;ポリアクリル酸エステルなどのポリカルボン
酸エステル類;グラフト重合等によってポリマー類を変性させた変性高分子化合物類;オ
レフィンなどの非極性モノマーとカルボキシル基等の極性基を有する極性モノマーとの共
重合によって得られる共重合高分子化合物類などが挙げられる。
前記含水混合物としては、水とフェノールの混合物のように、共沸混合物を形成する混
合物でもよく、共沸混合物を形成する混合物の分離においては、水を選択的にかつ、効率
よく分離可能な面で好ましい。
Moreover, as an organic compound, the high molecular compound which can form a mixture (mixed solution) with water may be sufficient. Examples of such a polymer compound include those having a polar group in the molecule, for example, polyols such as polyethylene glycol and polyvinyl alcohol; polyamines; polysulfonic acids; polycarboxylic acids such as polyacrylic acid; Carboxylic acid esters; modified polymer compounds obtained by modifying polymers by graft polymerization, etc .; copolymerized polymer compounds obtained by copolymerization of nonpolar monomers such as olefins and polar monomers having polar groups such as carboxyl groups And the like.
The water-containing mixture may be a mixture that forms an azeotrope such as a mixture of water and phenol. In the separation of a mixture that forms an azeotrope, water can be selectively and efficiently separated. Is preferable.

さらに、含水有機化合物としては、水とポリマーエマルジョンとの混合物でもよい。こ
こで、ポリマーエマルジョンとは、接着剤や塗料等で通常使用される、界面活性剤とポリ
マーとの混合物である。ポリマーエマルジョンに用いられるポリマーとしては、例えば、
ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂、ポリオレフィン、エチレン−ビ
ニルアルコール共重合体などのオレフィン−極性モノマー共重合体、ポリスチレン、ポリ
ビニルエーテル、ポリアミド、ポリエステル、セルロース誘導体等の熱可塑性樹脂;尿素
樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂;天然ゴム、ポリ
イソプレン、ポリクロロプレン、スチレン−ブタジエン共重合体などのブタジエン共重合
体等のゴム等が挙げられる。また界面活性剤としては、それ自体既知のものを用いればよ
い。
Further, the water-containing organic compound may be a mixture of water and a polymer emulsion. Here, the polymer emulsion is a mixture of a surfactant and a polymer, which is usually used for adhesives, paints, and the like. As a polymer used in the polymer emulsion, for example,
Thermoplastic resins such as polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, acrylic resin, polyolefin, olefin-polar monomer copolymer such as ethylene-vinyl alcohol copolymer, polystyrene, polyvinyl ether, polyamide, polyester, cellulose derivative; urea resin, phenol Examples thereof include thermosetting resins such as resins, epoxy resins, and polyurethane; rubbers such as natural rubber, polyisoprene, polychloroprene, and butadiene copolymers such as styrene-butadiene copolymers. As the surfactant, a known one may be used.

本発明のゼオライト膜複合体は、耐酸性を有するため、水と酢酸など有機酸の混合物か
らの水分離、エステル化反応促進のための水分離などにも有効に利用できる。
本発明の分離方法は、前記ゼオライト膜複合体を用いて、適当な分離装置を作製し、そ
れに有機化合物を含む気体または液体の混合物を導入することにより行えばよい。これら
分離装置は、それ自体既知の部材により作製することができる。
Since the zeolite membrane composite of the present invention has acid resistance, it can be effectively used for water separation from a mixture of water and an organic acid such as acetic acid and water separation for promoting esterification reaction.
The separation method of the present invention may be carried out by preparing a suitable separation device using the zeolite membrane composite and introducing a gas or liquid mixture containing an organic compound into the separation device. These separation devices can be made of a member known per se.

以下、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えな
い限り、以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例及び比較例において、物性や分離性能等の測定は、次のとおり行っ
た。
(1)表面粗度の測定
多孔質支持体の表面粗度(Ra)は、東京精密社製の表面粗さ計SURFCOM 14
00Dを用いて、以下の条件で測定した。
算出規格:JIS‘94規格
測定長さ:4mm
カットオフ波長:0.8mm
測定倍率:×5000
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded.
In the following examples and comparative examples, measurements of physical properties and separation performance were performed as follows.
(1) Measurement of surface roughness The surface roughness (Ra) of the porous support was measured by a surface roughness meter SURFCOM 14 manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.
Measurement was performed under the following conditions using 00D.
Calculation standard: JIS '94 standard Measurement length: 4 mm
Cut-off wavelength: 0.8mm
Measurement magnification: x5000

(2)水銀圧入法による細孔分布測定
多孔質支持体、およびゼオライト膜複合体の細孔分布は、マイクロメリテックス社製の
オートポアIV 9520型を用いて、減圧下(50μmHg以下)で10分間減圧処理
を施した後、0.53psia(細孔径404μm相当)から60000psia(細孔
径0.0036μm相当)までの水銀圧入法圧入曲線を測定することにより求めた。
(2) Pore distribution measurement by mercury porosimetry The pore distribution of the porous support and the zeolite membrane composite is 10 minutes under reduced pressure (50 μmHg or less) using an Autopore IV 9520 model manufactured by Micromeritex. After the pressure reduction treatment, the pressure was determined by measuring a mercury intrusion method intrusion curve from 0.53 psia (corresponding to a pore diameter of 404 μm) to 60000 psia (corresponding to a pore diameter of 0.0036 μm).

この水銀圧入法圧入曲線から、D(大きい細孔から積算していった細孔容積の合計(
以下、「積算細孔容積(ml/g)」と称することがある)が全細孔容積の5%となった
ときの細孔径)、D50(大きい細孔から積算していった細孔容積の合計が全細孔容積の
50%となったときの細孔径)、D95(大きい細孔から積算していった細孔容積の合計
が全細孔容積の95%となったときの細孔径)を求め、細孔分布を表す指標(1)(D
−D95)/D50を算出した。
また得られたD、D50、D95の常用対数を求め、細孔分布を表す指標(2)(l
ogD−logD95)/logD50を算出した。
From this mercury intrusion method intrusion curve, D 5 (total pore volume accumulated from large pores (
Hereinafter, the pore diameter when the “integrated pore volume (ml / g)” is 5% of the total pore volume), D 50 (pores accumulated from the larger pores) Pore diameter when the total volume is 50% of the total pore volume), D 95 (when the total pore volume accumulated from the large pores is 95% of the total pore volume) Index (1) (D 5 ) for determining pore diameter and representing pore distribution
It was calculated -D 95) / D 50.
In addition, the common logarithm of D 5 , D 50 , and D 95 obtained is obtained, and index (2) (l
was calculated ogD 5 -logD 95) / logD 50 .

(3)X線回折(XRD)測定
ゼオライト膜のXRD測定を、以下の条件で行った。
・装置名:オランダPANalytical社製X’PertPro MPD
・光学系仕様 入射側:封入式X線管球(CuKα)
Soller Slit (0.04rad)
Divergence Slit (Valiable Slit
)
試料台:XYZステージ
受光側:半導体アレイ検出器(X’ Celerator)
Ni−filter
Soller Slit (0.04rad)
ゴニオメーター半径:240mm
・測定条件 X線出力(CuKα):45kV、40mA
走査軸:θ/2θ
走査範囲(2θ):5.0−70.0°
測定モード:Continuous
読込幅:0.05°
計数時間:99.7sec
自動可変スリット(Automatic−DS):1mm(照射幅)
横発散マスク:10mm(照射幅)
(3) X-ray diffraction (XRD) measurement XRD measurement of the zeolite membrane was performed under the following conditions.
-Device name: X'PertPro MPD manufactured by PANalytical, the Netherlands
Optical system specifications Incident side: Enclosed X-ray tube (CuKα)
Soller Slit (0.04 rad)
Divergence Slit (Variable Slit
)
Sample stage: XYZ stage
Light receiving side: Semiconductor array detector (X 'Celerator)
Ni-filter
Soller Slit (0.04 rad)
Goniometer radius: 240mm
Measurement conditions X-ray output (CuKα): 45 kV, 40 mA
Scanning axis: θ / 2θ
Scanning range (2θ): 5.0-70.0 °
Measurement mode: Continuous
Reading width: 0.05 °
Counting time: 99.7 sec
Automatic variable slit (Automatic-DS): 1 mm (irradiation width)
Horizontal divergence mask: 10 mm (irradiation width)

なお、X線は円筒管の軸方向に対して垂直な方向に照射した。またX線は、できるだけ
ノイズ等がはいらないように、試料台においた円筒管状の膜複合体と、試料台表面と平行
な面とが接する2つのラインのうち、試料台表面ではなく、試料台表面より上部にあるも
う一方のライン上に主にあたるようにした。
また、照射幅を自動可変スリットによって1mmに固定して測定し、Material
s Data, Inc.のXRD解析ソフトJADE 7.5.2(日本語版)を用い
て可変スリット→固定スリット変換を行ってXRDパターンを得た。
X-rays were irradiated in a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical tube. Also, the X-ray is not the sample table surface, but the sample table surface, out of the two lines where the cylindrical tubular membrane complex placed on the sample table and the plane parallel to the sample table surface are in contact with each other so that noise and the like are not introduced as much as possible. It was made to hit mainly on the other line above the surface.
In addition, the irradiation width is fixed to 1 mm with an automatic variable slit, and measured.
s Data, Inc. XRD analysis software JADE 7.5.2 (Japanese version) was used to perform variable slit → fixed slit conversion to obtain an XRD pattern.

(4)SEM測定
SEM測定は以下の条件に基づき行った。
・装置名:SEM:FE−SEM Hitachi:S−4100
・加速電圧:10kV
(5)空気透過量
ゼオライト膜複合体の一端を封止し、他端を、密閉状態で5kPaの真空ラインに接続
して、真空ラインとゼオライト膜複合体の間に設置したマスフローメーターで空気の流量
を測定し、空気透過量[L/(m・h)]とした。マスフローメーターとしてはKOF
LOC社製8300、Nガス用、最大流量500ml/min(20℃、1気圧換算)
を用いた。KOFLOC社製8300においてマスフローメーターの表示が10ml/m
in(20℃、1気圧換算)以下であるときはLintec社製MM−2100M、Ai
rガス用、最大流量20ml/min(0℃、1気圧換算)を用いて測定した。
(4) SEM measurement SEM measurement was performed based on the following conditions.
Device name: SEM: FE-SEM Hitachi: S-4100
・ Acceleration voltage: 10 kV
(5) Air permeation amount One end of the zeolite membrane composite is sealed, the other end is sealed and connected to a 5 kPa vacuum line, and the mass flow meter installed between the vacuum line and the zeolite membrane composite The flow rate was measured and the air permeation amount [L / (m 2 · h)] was obtained. KOF as a mass flow meter
LOC 8300, for N 2 gas, maximum flow rate 500ml / min (20 ° C, 1atm conversion)
Was used. The mass flow meter display is 10 ml / m in 8300 manufactured by KOFLOC.
If it is less than in (20 ° C, 1 atm), Lintec MM-2100M, Ai
For r gas, the maximum flow rate was 20 ml / min (0 ° C., converted to 1 atm).

(6)SEM−EDX測定
ゼオライト膜のSEM−EDX測定を、以下の条件で行った。
・装置名:SEM:FE−SEM Hitachi:S−4800
EDX:EDAX Genesis
・加速電圧:10kV
倍率5000倍での視野全面(25μm×18μm)を走査し、X線定量分析を行った
(6) SEM-EDX measurement SEM-EDX measurement of the zeolite membrane was performed under the following conditions.
-Device name: SEM: FE-SEM Hitachi: S-4800
EDX: EDAX Genesis
・ Acceleration voltage: 10 kV
The entire field of view (25 μm × 18 μm) at a magnification of 5000 was scanned, and X-ray quantitative analysis was performed.

(7)パーベーパレーション法
パーベーパレーション法に用いた装置の概略図を図1に示す。図1において、ゼオライ
ト膜複合体5は真空ポンプ9によって内側が減圧され、被分離液4が接触している外側と
圧力差が約1気圧になっている。この圧力差によって被分離液4中透過物質の水がゼオラ
イト膜複合体5に浸透気化して透過する。透過した物質はトラップ7で捕集される。一方
、被分離液4中の有機化合物は、ゼオライト膜複合体5の外側に滞留する。
(7) Pervaporation method The schematic of the apparatus used for the pervaporation method is shown in FIG. In FIG. 1, the inside of the zeolite membrane composite 5 is depressurized by a vacuum pump 9, and the pressure difference from the outside in contact with the liquid to be separated 4 is about 1 atm. Due to this pressure difference, the permeated water in the liquid to be separated 4 permeates and permeates into the zeolite membrane composite 5. The permeated material is collected by the trap 7. On the other hand, the organic compound in the liquid to be separated 4 stays outside the zeolite membrane composite 5.

一定時間ごとに、トラップ7に捕集した透過液の質量測定および組成分析、被分離液4
の組成分析を行い、それらの値を用いて各時間の分離係数、透過流束、水のパーミエンス
などを前記のとおり算出した。なお、組成分析はガスクロマトグラフにより行った。透過
開始から約5時間程度で透過流束や分離係数が安定してくるので、結果は、特に明記しな
い限り、5時間後の値である。
Mass measurement and composition analysis of the permeate collected in the trap 7 at regular intervals, liquid to be separated 4
The composition analysis was performed, and using these values, the separation factor, permeation flux, water permeance, etc. for each time were calculated as described above. The composition analysis was performed by gas chromatography. Since the permeation flux and the separation factor become stable about 5 hours after the start of permeation, the results are values after 5 hours unless otherwise specified.

[実施例1]
多孔質支持体上にゼオライト膜を、水熱合成法により形成することにより多孔質支持体
―ゼオライト膜複合体を作製し、その分離性能を測定した。
(多孔質支持体の準備)
ニッカトー社製のムライトチューブPM(外径12mm、内径9mm)を、80mmの
長さに切断した後、外表面を#1000の紙やすりを用いて表面粗度(Ra)が1.0と
なるまで研磨した。研磨後の支持体の厚みは1.4mmであった。
[Example 1]
A porous support-zeolite membrane composite was prepared by forming a zeolite membrane on a porous support by a hydrothermal synthesis method, and the separation performance was measured.
(Preparation of porous support)
After cutting a Nikkato mullite tube PM (outer diameter 12 mm, inner diameter 9 mm) to a length of 80 mm, the outer surface is cleaned with # 1000 sandpaper until the surface roughness (Ra) reaches 1.0. Polished. The thickness of the support after polishing was 1.4 mm.

研磨した多孔質支持体を超音波洗浄機で洗浄したのち120℃で2時間乾燥させて多孔
質支持体1を得た。
水銀圧入法による細孔分布測定により得られた多孔質支持体1の水銀圧入法圧入曲線を
図2に示す。多孔質支持体1の全細孔容積は0.252ml/g、D50は1.63μm
、Dは8.41μm、D95は0.68μm、(D−D95)/D50は4.75、
(logD−logD95)/logD50は5.16であった。
The polished porous support was washed with an ultrasonic cleaner and dried at 120 ° C. for 2 hours to obtain a porous support 1.
The mercury intrusion method intrusion curve of the porous support 1 obtained by the pore distribution measurement by the mercury intrusion method is shown in FIG. Total pore volume of the porous support 1 0.252ml / g, D 50 is 1.63μm
, D 5 is 8.41Myuemu, D95 is 0.68μm, (D 5 -D 95) / D 50 4.75,
(LogD 5 -logD 95) / logD 50 was 5.16.

(水熱合成用反応混合物)
水熱合成用の反応混合物として以下のものを調製した。
1mol/L−NaOH水溶液10.5gと1mol/L−KOH水溶液7.0gと水
100.4gを混合したものに水酸化アルミニウム(Al 53.5質量%含有、
アルドリッチ社製)0.88gを加えて撹拌し溶解させ、透明溶液とした。これに有機テ
ンプレートとして、N,N,N−トリメチル−1−アダマンタンアンモニウムヒドロキシ
ド(以下これを「TMADAOH」という。)水溶液(TMADAOH25質量%含有、
セイケム社製)2.36gを加え、さらにコロイダルシリカ(日産化学社製 スノーテッ
ク−40)10.5gを加えて2時間撹拌し、水熱合成用の反応混合物とした。
この反応混合物の組成(モル比)は、SiO/Al/NaOH/KOH/H
O/TMADAOH=1/0.066/0.15/0.1/100/0.04、SiO
/Al=15であった。
(Reaction mixture for hydrothermal synthesis)
The following was prepared as a reaction mixture for hydrothermal synthesis.
A mixture of 10.5 g of 1 mol / L-NaOH aqueous solution, 7.0 g of 1 mol / L-KOH aqueous solution and 100.4 g of water was added to aluminum hydroxide (containing 53.5% by mass of Al 2 O 3 ,
0.88 g (Aldrich) was added and dissolved by stirring to obtain a transparent solution. As an organic template, N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium hydroxide (hereinafter referred to as “TMADAOH”) aqueous solution (containing 25% by mass of TMADAOH,
2.36 g of Sechem Co., Ltd.) and 10.5 g of colloidal silica (Snowtech-40, Nissan Chemical Co., Ltd.) were added and stirred for 2 hours to obtain a reaction mixture for hydrothermal synthesis.
The composition (molar ratio) of this reaction mixture was SiO 2 / Al 2 O 3 / NaOH / KOH / H 2
O / TMADAOH = 1 / 0.066 / 0.15 / 0.1 / 100 / 0.04, SiO 2
/ Al 2 O 3 = 15.

(種結晶の作製および多孔質支持体への付着)
多孔質支持体へのゼオライト膜形成に先立ち、以下の通り、多孔質支持体1に種結晶を
付着させた。
種結晶として、TMADAOH水溶液(TMADAOH25質量%含有、セイケム社製
)を用いて、SiO/Al/NaOH/KOH/HO/TMADAOH=1/
0.066/0.15/0.1/100/0.1のゲル組成で、160℃、2日間水熱合成を
して結晶化させたものを、ろ過、水洗、乾燥して得られたCHA型ゼオライトを用いた。
この種結晶の粒径は2μm程度であった。
この種結晶を3質量%水中に分散させたものに、上記多孔質支持体1を所定時間浸した
後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の質量は1g
/mであった。
(Preparation of seed crystal and adhesion to porous support)
Prior to formation of the zeolite membrane on the porous support, seed crystals were attached to the porous support 1 as follows.
As a seed crystal, a TMADAOH aqueous solution (containing 25% by mass of TMADAOH, manufactured by Sechem Co.) was used, and SiO 2 / Al 2 O 3 / NaOH / KOH / H 2 O / TMADAOH = 1 /
A gel composition of 0.066 / 0.15 / 0.1 / 100 / 0.1, which was crystallized by hydrothermal synthesis at 160 ° C. for 2 days, was obtained by filtration, washing with water and drying. CHA type zeolite was used.
The seed crystal grain size was about 2 μm.
The porous support 1 was immersed in 3% by mass of this seed crystal in water for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or more to attach the seed crystal. Mass of attached seed crystal is 1g
/ M 2 .

(多孔質支持体1上へのゼオライト膜の形成)
種結晶を付着させた多孔質支持体1を、上記反応混合物の入ったテフロン(登録商標)
製内筒(200ml)に垂直方向に浸漬してオートクレーブを密閉し、静置状態で、16
0℃で48時間、自生圧力下で加熱した。所定時間経過後、放冷した後に多孔質支持体−
ゼオライト膜複合体を反応混合物から取り出し、洗浄後、100℃で5時間以上乾燥させ
た。
(Formation of zeolite membrane on porous support 1)
A porous support 1 to which a seed crystal is attached is made of Teflon (registered trademark) containing the above reaction mixture.
Immerse the inner cylinder (200 ml) in the vertical direction and seal the autoclave.
Heated at 0 ° C. for 48 hours under autogenous pressure. Porous support after cooling for a predetermined time
The zeolite membrane composite was removed from the reaction mixture, washed, and dried at 100 ° C. for 5 hours or more.

乾燥後の多孔質支持体−ゼオライト膜複合体を、電気炉で500℃、5時間焼成して多
孔質支持体―ゼオライト膜複合体1を得た。焼成後の多孔質支持体―ゼオライト膜複合体
1の質量と多孔質支持体の質量の差から求めた、多孔質支持体上に形成したゼオライト膜
の質量は130g/mであった。焼成後の多孔質支持体―ゼオライト膜複合体1の空気
透過量は240L/(m・h)であった。
水銀圧入法による細孔分布測定により得られた多孔質支持体―ゼオライト膜複合体1の
水銀圧入法圧入曲線から得られた細孔分布を表す指標(2) logD−logD95
)/logD50 は4.01であった。
The dried porous support-zeolite membrane composite was calcined in an electric furnace at 500 ° C. for 5 hours to obtain a porous support-zeolite membrane composite 1. The mass of the zeolite membrane formed on the porous support determined from the difference between the mass of the porous support-zeolite membrane composite 1 after firing and the mass of the porous support was 130 g / m 2 . The air permeation amount of the calcined porous support-zeolite membrane composite 1 was 240 L / (m 2 · h).
Index (2) logD 5 -logD 95 representing pore distribution obtained from mercury intrusion method indentation curve of porous support-zeolite membrane composite 1 obtained by measurement of pore distribution by mercury intrusion method
) / LogD 50 was 4.01.

(ゼオライト膜の物性)
生成したゼオライト膜のXRDを測定したところCHA型ゼオライトが生成しているこ
とがわかった。
XRDパターンから、(2θ=17.9°付近のピークの強度)/(2θ=20.8°
付近のピークの強度)=1.4であり、種結晶に用いた粉末のCHA型ゼオライトのXR
Dに比べ2θ=17.9°付近のピークの強度が顕著に大きく、rhombohedral settingに
おける(1,1,1)面への配向が推測された。
短冊状に切断したゼオライト膜複合体1をSEMで観測した結果、表面に結晶が緻密に
生成していることが分かった。
SEM−EDXにより測定した、ゼオライト膜のSiO/Alモル比は17で
あった。
(Physical properties of zeolite membrane)
When XRD of the produced zeolite membrane was measured, it was found that CHA-type zeolite was produced.
From the XRD pattern, (the intensity of the peak around 2θ = 17.9 °) / (2θ = 20.8 °
The intensity of the peak in the vicinity) is 1.4, and the XR of the powdered CHA zeolite used for the seed crystal
Compared to D, the intensity of the peak near 2θ = 17.9 ° was significantly larger, and the orientation to the (1,1,1) plane in the rhombohedral setting was estimated.
As a result of observing the zeolite membrane composite 1 cut into strips by SEM, it was found that crystals were densely formed on the surface.
The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the zeolite membrane measured by SEM-EDX was 17.

(水/酢酸混合溶液の分離試験)
上記で作製した多孔質支持体−ゼオライト膜複合体1を用いて、パーベーパレーション
法により70℃の水/酢酸混合溶液(50/50質量%)から水を選択的に透過させる分
離を行った。
その結果、透過流束は5.8kg/(m・h)、分離係数は700、透過液中の水の
濃度は99.86質量%であった。水のパーミエンスは3.6×10−6mol/(m
・s・Pa)であった。
(Separation test of water / acetic acid mixed solution)
Using the porous support-zeolite membrane composite 1 produced above, separation was performed by selectively permeating water from a 70 ° C. water / acetic acid mixed solution (50/50 mass%) by a pervaporation method. .
As a result, the permeation flux was 5.8 kg / (m 2 · h), the separation factor was 700, and the concentration of water in the permeate was 99.86% by mass. The water permeance is 3.6 × 10 −6 mol / (m 2
· S · Pa).

[比較例1]
使用する紙やすりを#800として、湿式で研磨し、表面粗度(Ra)が1.3となる
まで滑らかにした以外は、実施例1と同様の材料と方法で、多孔質支持体2を準備した。
研磨後の多孔質支持体2の厚みは1.4mmであった。
水銀圧入法による細孔分布測定により得られた多孔質支持体2の水銀圧入法圧入曲線を
図2に示す。多孔質支持体2の全細孔容積は0.263ml/g、D50は1.72μm
、Dは72.39μm、D95は0.70μm、(D−D95)/D50は41.5
7、(logD−logD95)/logD50は8.50であった。
[Comparative Example 1]
The porous support 2 is made of the same material and method as in Example 1 except that the sandpaper used is # 800, and is polished by a wet process and smoothed until the surface roughness (Ra) becomes 1.3. Got ready.
The thickness of the porous support 2 after polishing was 1.4 mm.
FIG. 2 shows a mercury intrusion method intrusion curve of the porous support 2 obtained by measurement of pore distribution by the mercury intrusion method. Total pore volume of the porous support 2 is 0.263ml / g, D 50 is 1.72μm
, D 5 is 72.39 μm, D 95 is 0.70 μm, (D 5 -D 95 ) / D 50 is 41.5.
7, (logD 5 -logD 95) / logD 50 was 8.50.

多孔質支持体−ゼオライト膜複合体2を、上記多孔質支持体2を用いた以外は実施例1
と同様に作製した。焼成後の多孔質支持体−ゼオライト膜複合体2の質量と多孔質支持体
の質量の差から求めた、多孔質支持体2上に形成したゼオライト膜の質量は120g/m
であった。焼成後の多孔質支持体―ゼオライト膜複合体2の空気透過量は270L/(
・h)であった。水銀圧入法による細孔分布測定により得られた多孔質支持体―ゼオ
ライト膜複合体2の水銀圧入法圧入曲線から得られた細孔分布を表す指標(2)、 (l
ogD−logD95)/logD50は12.97であった。
Example 1 except that the porous support 2 was used as the porous support-zeolite membrane composite 2.
It produced similarly. The mass of the zeolite membrane formed on the porous support 2 obtained from the difference between the mass of the porous support-zeolite membrane composite 2 after firing and the mass of the porous support was 120 g / m.
2 . The air permeation amount of the porous support-zeolite membrane composite 2 after calcination is 270 L / (
m 2 · h). Index (2) representing the pore distribution obtained from the mercury intrusion method intrusion curve of the porous support-zeolite membrane composite 2 obtained by the pore intrusion measurement by the mercury intrusion method (1)
ogD 5 -logD 95) / logD 50 was 12.97.

生成したゼオライト膜のXRDを測定したところCHA型ゼオライトが生成しているこ
とがわかった。
XRDパターンから、(2θ=17.9°付近のピークの強度)/(2θ=20.8°
付近のピークの強度)=2.1であり、種結晶に用いた粉末のCHA型ゼオライトのXR
Dに比べ2θ=17.9°付近のピークの強度が顕著に大きく、rhombohedral settingに
おける(1,1,1)面への配向が推測された。
When XRD of the produced zeolite membrane was measured, it was found that CHA-type zeolite was produced.
From the XRD pattern, (the intensity of the peak around 2θ = 17.9 °) / (2θ = 20.8 °
The intensity of the peak in the vicinity) is 2.1, and the XR of the powdered CHA zeolite used for the seed crystal
Compared to D, the intensity of the peak near 2θ = 17.9 ° was significantly larger, and the orientation to the (1,1,1) plane in the rhombohedral setting was estimated.

得られた多孔質支持体−ゼオライト膜複合体2を用いて、パーベーパレーション法によ
り70℃の水/酢酸混合溶液(50/50質量%)から水を選択的に透過させる分離を行
った。
その結果、透過流束は4.0kg/(m・h)、分離係数は600、透過液中の水の
濃度は99.83質量%であった。水のパーミエンスは、2.6×10−6mol/(m
・s・Pa)であった。
The obtained porous support-zeolite membrane composite 2 was subjected to separation by selectively permeating water from a water / acetic acid mixed solution (50/50% by mass) at 70 ° C. by a pervaporation method.
As a result, the permeation flux was 4.0 kg / (m 2 · h), the separation factor was 600, and the concentration of water in the permeate was 99.83% by mass. The water permeance is 2.6 × 10 −6 mol / (m
2 · s · Pa).

比較例1で用いた多孔質支持体2は、支持体の厚み、全細孔容量、D50ともに実施例
1の多孔質支持体1とほぼ同じであるが、(D−D95)/D50(細孔分布を表す指
標)が40以上、(logD−logD95)/logD50が7以上であり、実施例
1に比べ細孔分布が広いものである。比較例1で用いた多孔質-ゼオライト膜複合体2の
ゼオライト膜の質量は実施例1の多孔質支持体1とほぼ同じでありゼオライト膜の厚さも
ほぼ同じだと考えられるが、(logD−logD95)/logD50が7以上であ
り、実施例1に比べ細孔分布が広いものである。比較例1では、細孔分布が広い支持体を
使用したために支持体の厚さやゼオライト膜の厚さが同じでも透過流束が低いと考えられ
る。
Porous support 2 used in Comparative Example 1, the thickness of the support, the total pore volume is substantially the same as the porous support 1 of D 50 both Example 1, (D 5 -D 95) / D 50 (an index representing the pore distribution) of 40 or more, (logD 5 -logD 95) / logD 50 is not less than 7, but pore distribution is wider than in example 1. Although the mass of the zeolite membrane of the porous-zeolite membrane composite 2 used in Comparative Example 1 is almost the same as that of the porous support 1 of Example 1 and the thickness of the zeolite membrane is considered to be almost the same, (logD 5 -logD 95) / logD 50 is not less than 7, but pore distribution is wider than in example 1. In Comparative Example 1, since a support having a wide pore distribution is used, the permeation flux is considered to be low even if the thickness of the support and the thickness of the zeolite membrane are the same.

本発明は産業上の任意の分野に使用可能であるが、例えば、化学プラント、発酵プラン
ト、精密電子部品工場、電池製造工場等の、含水有機化合物から水を分離し、有機化合物
の回収などが必要とされる分野において、特に好適に使用できる。
The present invention can be used in any industrial field. For example, water is separated from a water-containing organic compound such as a chemical plant, a fermentation plant, a precision electronic component factory, a battery manufacturing factory, etc. It can be particularly suitably used in a required field.

1 スターラー
2 湯浴
3 撹拌子
4 被分離液
5 多孔質支持体―ゼオライト膜複合体
6 ピラニゲージ
7 透過液捕集用トラップ
8 コールドトラップ
9 真空ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stirrer 2 Hot water bath 3 Stirrer 4 Liquid to be separated 5 Porous support-zeolite membrane composite 6 Pirani gauge 7 Permeate trap 8 Cold trap 9 Vacuum pump

Claims (5)

多孔質支持体上にゼオライト膜を形成してなる多孔質支持体−ゼオライト膜複合体であ
って、多孔質支持体の平均厚さが0.1mm以上7mm以下であり、表面粗度(Ra)が1
.2以下であることを特徴とする多孔質支持体−ゼオライト膜複合体。
A porous support-zeolite membrane composite formed by forming a zeolite membrane on a porous support, wherein the average thickness of the porous support is 0.1 mm or more and 7 mm or less, and the surface roughness (Ra) Is 1
. A porous support-zeolite membrane composite characterized by being 2 or less.
透過流束が1kg/(m・h)以上である、請求項1に記載の多孔質支持体−ゼオラ
イト膜複合体。
The porous support-zeolite membrane composite according to claim 1, wherein the permeation flux is 1 kg / (m 2 · h) or more.
多孔質支持体上にゼオライト膜を形成してなる多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の製
造方法であって、平均厚さが0.1mm以上7mm以下であり、表面粗度(Ra)が1.2
以下である多孔質支持体上に、水熱合成によりゼオライトを膜状に結晶化させることを特
徴する、多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の製造方法。
A method for producing a porous support-zeolite membrane composite formed by forming a zeolite membrane on a porous support, wherein the average thickness is 0.1 mm or more and 7 mm or less, and the surface roughness (Ra) is 1. .2
A method for producing a porous support-zeolite membrane composite, characterized in that zeolite is crystallized into a membrane by hydrothermal synthesis on a porous support as described below.
水熱合成に用いる水性反応混合物中のSiO2/Al2O3モル比が5以上である、請求項3に記
載の多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の製造方法。
The method for producing a porous support-zeolite membrane composite according to claim 3, wherein the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio in the aqueous reaction mixture used for hydrothermal synthesis is 5 or more.
ゼオライト膜を構成するゼオライトが酸素8員環構造を有するゼオライトを含む、請求
項3または4に記載の多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の製造方法。
The method for producing a porous support-zeolite membrane composite according to claim 3 or 4, wherein the zeolite constituting the zeolite membrane comprises a zeolite having an oxygen 8-membered ring structure.
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