JP2022074397A - 分離部材および分離方法 - Google Patents
分離部材および分離方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022074397A JP2022074397A JP2020184396A JP2020184396A JP2022074397A JP 2022074397 A JP2022074397 A JP 2022074397A JP 2020184396 A JP2020184396 A JP 2020184396A JP 2020184396 A JP2020184396 A JP 2020184396A JP 2022074397 A JP2022074397 A JP 2022074397A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separation
- layer
- seed crystal
- zeolite
- porous support
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 187
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 117
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 105
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 99
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 132
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 72
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 33
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 76
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 45
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 42
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 37
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 23
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 19
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 18
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 16
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 15
- 230000034655 secondary growth Effects 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 14
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 12
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 12
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 8
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 6
- 238000001612 separation test Methods 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 3
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M rubidium hydroxide Chemical compound [OH-].[Rb+] CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- MFGOFGRYDNHJTA-UHFFFAOYSA-N 2-amino-1-(2-fluorophenyl)ethanol Chemical compound NCC(O)C1=CC=CC=C1F MFGOFGRYDNHJTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical group S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017917 NH4 Cl Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DKNWSYNQZKUICI-UHFFFAOYSA-N amantadine Chemical compound C1C(C2)CC3CC2CC1(N)C3 DKNWSYNQZKUICI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001863 barium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M caesium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Cs+] HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910002026 crystalline silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- RSIHJDGMBDPTIM-UHFFFAOYSA-N ethoxy(trimethyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(C)C RSIHJDGMBDPTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 1
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 description 1
- KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N francium atom Chemical compound [Fr] KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000036619 pore blockages Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910052705 radium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N radium atom Chemical compound [Ra] HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UUCCCPNEFXQJEL-UHFFFAOYSA-L strontium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Sr+2] UUCCCPNEFXQJEL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001866 strontium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Description
本実施形態に係る分離部材は、多孔質支持体と、多孔質支持体上に配置された分離層とを含む。当該分離部材および当該分離層をそれぞれ、以下では、「分離部材(S)」および「分離層(SL)」と称する場合がある。分離層(SL)は、アルミノケイ酸塩を含むゼオライト層を含む。分離層(SL)に含まれるアルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素(共に第3周期以降)の合計の原子数Nmは、分離層(SL)に含まれる四配位の原子の原子数Ntの2.0%以下である。すなわち、原子数Nmと原子数Ntとの比であるNm/Ntは、Nm/Nt≦2.0%(0.020)を満たす。以下では、分離層(SL)に含まれる第3周期以降のアルカリ金属元素および第3周期以降のアルカリ土類金属元素をまとめて、「金属元素(M)」と称する場合がある。別の観点では、金属元素(M)は、LiおよびBe以外のアルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素である。なお、Nm/Ntは、モル比と考えることも可能である。
(1)原子数Nmは、原子数Ntの2.0%以下である。この場合、原子数Nmは、原子数Ntの0%以上、0.2%以上、または0.4%以上であってもよい。
(2)分離層(SL)に含まれるSiの原子数は、分離層(SL)に含まれるAlの原子数の3倍以上で15倍未満(好ましくは5倍以上で14倍未満)である。
(1)(2θ=9.6°付近におけるピーク強度)/(2θ=20.8°における強度)で求められる強度比が、1.5以上で4未満である。当該強度比は、1.5以上で3未満、または1.5以上で2未満であってもよい。
(2)(2θ=17.9°付近におけるピーク強度)/(2θ=20.8°におけるピーク強度)で求められる強度比が、0.2以上で0.5未満である。当該強度比は、0.3以上で0.5未満、または0.4以上で0.5未満であってもよい。
本開示に係る分離部材(SL)の製造方法の一例について以下に説明する。ただし、分離部材(SL)は、以下で説明する製造方法以外の方法で製造してもよい。
まず、多孔質支持体(以下では、「支持体」と称する場合がある)を準備する。多孔質支持体には、ゼオライトを用いた分離部材で利用されている多孔質支持体を用いることができる。例えば、上述した多孔質支持体を用いてもよい。
種結晶層としては、形成するゼオライト層の構造と同じ構造を有する種結晶層を形成する。種結晶層は、例えば、後述するゼオライト層で用いられる水熱合成法と同様の方法によって形成してもよい。例えば、有機構造規定剤およびシリカ源として、後述するゼオライト層の形成で用いられるものを用いてもよい。
次に、多孔質支持体上に種結晶層を形成する。多孔質支持体上に種結晶層を形成する方法に特に限定はない。例えば、水などの溶媒に種結晶を分散させて分散液を調製し、その分散液に支持体を浸漬することによって種結晶層を支持体に付着させてもよい(ディップ法)。あるいは、水などの溶媒と種結晶とを混合してスラリーを調製し、そのスラリーを支持体の表面に塗布することによって種結晶層を形成してもよい。種結晶の塗布量は、例えば、多孔質支持体の質量の1×10-4~1×10-3%としてもよい。種結晶を塗布した支持体は、支持体と種結晶との接着性を高めるために、450℃~700℃の範囲の温度で熱処理してもよい。
ゼオライト層は、シリカ種結晶が表面に配置された多孔質支持体上に形成される。具体的には、ゼオライト層を合成するための原料の組成物(ゲル)に多孔質支持体を浸漬した状態で、ゼオライト層を水熱合成する。
有機構造規定剤/SiO2=0.05~0.5、
塩基/SiO2=0.02~0.3、
H2O/SiO2=100~300、
SiO2/Al2O3=10~100
本開示に係る分離方法は、本開示に係る分離部材(S)を用いて混合ガスを分離する分離工程を含む。分離工程は、本開示に係る分離部材(S)を用いることを除いて特に限定はなく、公知の分離工程と同様の方法で行ってもよい。
(1)混合ガスは二酸化炭素ガスを含む。分離工程において、混合ガスから二酸化炭素ガスを分離する。すなわち、分離部材(S)を透過した二酸化炭素ガスが分離される。
(2)混合ガスは水蒸気を含む。分離工程において、混合ガスから水蒸気を分離する。すなわち、分離部材(S)を透過した水蒸気が分離される。
(3)混合ガスは、炭素数が1以上の炭化水素ガス、水素ガス、窒素ガス、および硫化水素ガスからなる群より選択される少なくとも1つのガスをさらに含む。一例では、これらのうちメタンガス、エタンガス、エチレンガス、プロパンガス、プロピレンガス、水素ガス、窒素ガス、硫化水素等を、分離部材(S)によって、CO2と共に分離することが可能である。炭素数が1以上の炭化水素ガスの例には、メタンガス、エタンガス、エチレンガス、プロパンガス、プロピレンガスなどが含まれる。
調製例1では、CHA型構造を有するシリカ種結晶を以下の方法で作製した。まず、ポリテトラフルオロエチレン製(以下では、「PTFE」と称する場合がある)の容器にTMAdaOH(「有機構造規定剤」と称する場合がある。)とコロイダルシリカ(シリカ源)とを混合して混合物とし、その混合物にフッ化水素酸を加えた。その後、混合物を撹拌しながら加熱することによって、水を完全に除去して固体を得た。
調製例2では、「Separation and Purification Technology 199(2018),298-303」に記載の方法に沿ってアルミノケイ酸塩含有のCHA型構造を有するゼオライト種結晶を作製した。具体的には、まず、オートクレーブ内のPTFE製内筒にTMAdaOH、水酸化ナトリウム、FAU型ゼオライト(東ソー株式会社製、品番:HSZ-360、HSZ-390)およびイオン交換水を加えた。HSZ-360の化学組成は、SiO2/Al2O3=14(モル比)である。HSZ-390の化学組成は、SiO2/Al2O3=400(モル比)である。ゼオライトは、シリカ源およびアルミニウム源として機能する。材料のモル比は、SiO2:TMAdaOH:NaOH:H2O:Al2O3=1:0.2:0.2:7.0:20とした。その後、オートクレーブを密閉し、160℃で40時間にわたって水熱合成を行った。その後、オートクレーブ内の内部を冷却した。そして、内筒内のゲルをイオン交換水で洗浄し、100℃で乾燥させた。このようにして、アルミノケイ酸塩を含みCHA型構造を有するゼオライト種結晶を得た。
調製例1で得た種結晶と調製例2で得た種結晶とを1:1の質量比で混合し、得られた混合物にイオン交換水を加えて、種結晶の分散液を作製した。分散液中の種結晶の含有量は、0.05質量%とした。この分散液を用いて、ディップ法によってアルミナからなる多孔質支持体(円筒状)の外面に種結晶を塗布した。円筒状の多孔質支持体には、長さが1m、厚さが2mm、内径が12mm、表面粗さ(上述した算術平均粗さRa)が1.2~2.0μmのものを用いた。
分離部材A1を用いて、CO2とCH4との混合ガスについてのガス透過試験を行った。そして、分離部材A1を透過したガスの透過度を測定した。混合ガスとしては、大気圧下における露点温度が-40℃のガス、および、大気圧下における露点温度が-70°のガスを用いた。-40°の露点温度ガスは、-70°の露点温度ガスを加湿することによって調整した。試験前の前処理として、分離層にCO2を10L/minで供給しながら、120℃で1時間にわたって乾燥させる処理を行った。試験条件は以下の通りである。
混合ガスの構成比:CO2/CH4:50mol%/50mol%
混合ガスの供給圧力:0.2MPaA(パスカル絶対圧)
混合ガスの透過側の圧力:0.1MPaA(パスカル絶対圧)
混合ガスの供給流量:40L/min
試験温度:40℃
混合ガスの大気圧露点温度:-40°、-70°
次に、分離部材A1を切断し、分離層の断面をFE-SEM(電界放出形走査電子顕微鏡:株式会社日立ハイテク製、型式:S-5500)を用いて断面を撮影することによって層厚を測定した。FE-SEMの画像を図1に示す。分離部材A1は、多孔質支持体11と分離層12とを含む。分離層12から3箇所(長手方向の両端および中央付近からそれぞれ1箇所ずつ)選択して、その3箇所の分離層12の厚さを測定した。このとき、図1に示すように、多孔質支持体11の表面から分離層12の表面までの距離を、分離層12の厚さとした。そして、3箇所の厚さの平均値を、分離層12の層厚とした。分離部材A1の分離層12の層厚は約5μmであった。
X線源:CuKα線(出力:40kV、40mA)
走査軸:θ/2θ
走査範囲(2θ):5.0-50.0°
測定モード:Continuos Scanning
発散スリット:2/3°
発散縦制限スリット:10mm
散乱スリット:開放
受光スリット:開放
種結晶の比率を表1および表2に示す質量比として、分離部材A1の種結晶の分散液と同様に、種結晶の分散液を作製した。分散液における種結晶の含有量は、0.05質量%とした(以下の分離部材の製造においても同様である)。得られた分散液を種結晶の分散液として用いることを除いて、分離部材A1の作製と同様の条件で分離部材A2、A3、C1、およびC2を作製した。
種結晶の比率を表1および表2に示す質量比として、分離部材A1の種結晶の分散液と同様に、種結晶の分散液を作製した。その分散液を用いて分離部材A1の作製時に用いたディップ法と同様のディップ法で多孔質支持体に種結晶を塗布した。その後、以下の組成の二次成長溶液(L2)を用いた以外は分離部材A1の作製と同様の方法で分離部材A4、A5、A6、A7、およびC3を作製した。すなわち、これらの分離部材の製造方法は、種結晶の分散液のみが異なる。二次成長溶液(L2)のモル比は、TMAdaOH/SiO2=0.1、NaOH/SiO2=0.167、H2O/SiO2=150、SiO2/Al2O3=100とした。
種結晶の比率を表1および表2に示す質量比として、分離部材A1の種結晶の分散液と同様に、種結晶の分散液を作製した。その分散液を用いて分離部材A1の作製時に用いたディップ法と同様のディップ法で多孔質支持体に種結晶を塗布した。その後、以下の組成の二次成長溶液(L3)を用いた以外は分離部材A1の作製と同様の方法で分離部材A8、A9、C4、C5、およびC6を作製した。すなわち、これらの分離部材の製造方法は、種結晶の分散液のみが異なる。二次成長溶液(L3)のモル比は、TMAdaOH/SiO2=0.1、NaOH/SiO2=0.167、H2O/SiO2=150、SiO2/Al2O3=30とした。
種結晶の比率を表1および表2に示す質量比として、分離部材A1の種結晶の分散液と同様に、種結晶の分散液を作製した。その分散液を用いて分離部材A1の作製時に用いたディップ法と同様のディップ法で多孔質支持体に種結晶を塗布した。その後、以下の組成の二次成長溶液(L4)を用いた以外は分離部材A1の作製と同様の方法で分離部材A10、A11、C7、C8、C9を作製した。すなわち、これらの分離部材の製造方法は、種結晶の分散液のみが異なる。二次成長溶液(L4)のモル比は、TMAdaOH/SiO2=0.1、NaOH/SiO2=0.167、H2O/SiO2=150、SiO2/Al2O3=20とした。
種結晶の比率を表1および表2に示す質量比として、分離部材A1の種結晶の分散液と同様に、種結晶の分散液を作製した。その分散液を用いて分離部材A1の作製時に用いたディップ法と同様のディップ法で多孔質支持体に種結晶を塗布した。その後、以下の組成の二次成長溶液(L5)を用いた以外は分離部材A1の作製と同様の方法で分離部材A12、A13、C10、C11、およびC12を作製した。すなわち、これらの分離部材の製造方法は、種結晶の分散液のみが異なる。二次成長溶液(L5)のモル比は、TMAdaOH/SiO2=0.1、NaOH/SiO2=0.167、H2O/SiO2=150、SiO2/Al2O3=10とした。
種結晶の比率を表2に示す質量比として、分離部材A1の種結晶の分散液と同様に、種結晶の分散液を作製した。その分散液を用いて分離部材A1の作製時に用いたディップ法と同様のディップ法で多孔質支持体に種結晶を塗布した。その後、以下の組成の二次成長溶液(L6)を用いた以外は分離部材A1の作製と同様の方法で分離部材C13を作製した。二次成長溶液(L6)のモル比は、TMAdaOH/SiO2=0.1、NaOH/SiO2=0.167、H2O/SiO2=150、SiO2/Al2O3=5とした。
まず、分離部材A1、A2、A3、C1、およびC2を作製した。次に、0.01M塩化カリウム水溶液に室温でそれらの分離部材を24時間浸漬することによって、NaとKとのイオン交換を行った(KCl処理)。その後、得られた分離部材を60℃で一晩乾燥させた。このようにして分離部材A14、A15、A16、C14、およびC15を得た。KCl処理前の分離部材と、得られた分離部材との対応関係については表1および表2に示す。
まず、分離部材C2、A3、C15、A15、C1、およびC14を作製した。次に、0.01M塩化アンモニウム水溶液に室温でそれらの分離部材を24時間浸漬することによって、アルカリ金属イオン(NaおよびK)とHイオンとのイオン交換を行った(NH4Cl処理)。その後、得られた分離部材を60℃で一晩乾燥させ、さらに、電気炉で10時間、350℃で焼成した。このようにして、分離部材A17、A18、A19、A20、C16、およびC17を得た。NH4Cl処理前の分離部材と、得られた分離部材との対応関係については表1および表2に示す。
CO2透過度維持率(%)=100×(露点温度が-40℃の混合ガスについてのCO2透過度)/(露点温度が-70℃の混合ガスについてのCO2透過度)
CO2/CH4透過度比維持率(%)=100×(露点温度が-40℃の混合ガスについてのCO2/CH4透過度比)/(露点温度が-70℃の混合ガスについてのCO2/CH4透過度比)
(1)(2θ=9.6°付近のピークの強度)/(2θ=20.8°付近のピークの強度)で求められる強度比が、1.5以上で4未満である。当該強度比は、1.5以上で3未満、または1.5以上で2未満であってもよい。
(2)(2θ=17.9°付近のピークの強度)/(2θ=20.8°付近のピークの強度)で求められる強度比が、0.2以上で0.5未満である。当該強度比は、0.3以上で0.5未満、または0.4以上で0.5未満であってもよい。
Claims (9)
- 多孔質支持体と、前記多孔質支持体上に配置された分離層とを含む分離部材であって、
前記分離層は、アルミノケイ酸塩を含むゼオライト層を含み、
前記分離層に含まれる第3周期以降のアルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素の合計の原子数Nmは、前記分離層に含まれる四配位の原子の原子数Ntの2.0%以下である、分離部材。 - 前記分離層に含まれるSiの原子数は、前記分離層に含まれるAlの原子数の5倍以上で14倍未満である、請求項1に記載の分離部材。
- 前記ゼオライト層を構成するゼオライトの構造は、CHA型構造である、請求項1または2に記載の分離部材。
- 前記分離層は、前記多孔質支持体と前記ゼオライト層との間に配置された種結晶をさらに含み、
前記種結晶は、シリカ種結晶を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の分離部材。 - 前記種結晶は、アルミノケイ酸塩を含むゼオライト種結晶をさらに含む、請求項4に記載の分離部材。
- 前記シリカ種結晶の構造は、CHA型構造である、請求項4または5に記載の分離部材。
- 分離部材を用いて混合ガスを分離する分離工程を含み、
前記分離部材は、請求項1~6のいずれか1項に記載の分離部材である、分離方法。 - 前記混合ガスは二酸化炭素ガスを含み、
前記分離工程において、前記混合ガスから前記二酸化炭素ガスを分離する、請求項7に記載の分離方法。 - 前記混合ガスの露点温度は-70℃以上である、請求項7または8に記載の分離方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020184396A JP6986613B1 (ja) | 2020-11-04 | 2020-11-04 | 分離部材および分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020184396A JP6986613B1 (ja) | 2020-11-04 | 2020-11-04 | 分離部材および分離方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6986613B1 JP6986613B1 (ja) | 2021-12-22 |
JP2022074397A true JP2022074397A (ja) | 2022-05-18 |
Family
ID=79193185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020184396A Active JP6986613B1 (ja) | 2020-11-04 | 2020-11-04 | 分離部材および分離方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6986613B1 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013226534A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-11-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | ゼオライト膜複合体 |
WO2016006564A1 (ja) * | 2014-07-10 | 2016-01-14 | 日立造船株式会社 | ゼオライト膜、その製造方法およびこれを用いた分離方法 |
WO2016121889A1 (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | 日本碍子株式会社 | 分離膜構造体及び窒素濃度低減方法 |
JP2018161647A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 三菱ケミカル株式会社 | アルカリ性含水有機化合物の水分離方法 |
WO2018230737A1 (ja) * | 2017-06-15 | 2018-12-20 | 三菱ケミカル株式会社 | アンモニアの分離方法およびゼオライト |
-
2020
- 2020-11-04 JP JP2020184396A patent/JP6986613B1/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013226534A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-11-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | ゼオライト膜複合体 |
WO2016006564A1 (ja) * | 2014-07-10 | 2016-01-14 | 日立造船株式会社 | ゼオライト膜、その製造方法およびこれを用いた分離方法 |
WO2016121889A1 (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | 日本碍子株式会社 | 分離膜構造体及び窒素濃度低減方法 |
JP2018161647A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 三菱ケミカル株式会社 | アルカリ性含水有機化合物の水分離方法 |
WO2018230737A1 (ja) * | 2017-06-15 | 2018-12-20 | 三菱ケミカル株式会社 | アンモニアの分離方法およびゼオライト |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6986613B1 (ja) | 2021-12-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7163951B2 (ja) | ゼオライト膜複合体 | |
US11141703B2 (en) | Porous support-zeolite membrane composite, and method for producing porous support-zeolite membrane composite | |
JP7056658B2 (ja) | アンモニアの分離方法およびゼオライト | |
US10682626B2 (en) | Method for producing a crystalline film of zeolite and/or zeolite like crystals on a porous substrate | |
JP6107000B2 (ja) | ゼオライト膜複合体 | |
WO2016121888A1 (ja) | 分離膜構造体 | |
JP6167489B2 (ja) | ゼオライト膜複合体 | |
JP6999114B2 (ja) | ゼオライト分離膜およびその製造方法 | |
JP2016112563A (ja) | ガス分離用ゼオライト膜複合体及びその製造方法 | |
US20060144239A1 (en) | Gas separating body and method for producing same | |
JP6163719B2 (ja) | 硫化水素の分離方法 | |
JP6056310B2 (ja) | アンモニアの分離方法 | |
JP6986613B1 (ja) | 分離部材および分離方法 | |
WO2023095300A1 (ja) | 分離部材および分離方法 | |
JPH119990A (ja) | 窒素吸着剤およびその使用方法 | |
JP7109184B2 (ja) | Mwf型ゼオライト、及び気体の分離方法 | |
JP2021155227A (ja) | Mwf型ゼオライトの製造方法及びmwf型ゼオライト | |
JP6476021B2 (ja) | ゼオライト膜およびゼオライト粉末の製造方法 | |
JP2023161974A (ja) | Li含有CHA型ゼオライト及びLi含有CHA型ゼオライトの製造方法 | |
CN115212732A (zh) | 一种具有优异气体分离性能mfi分子筛膜的制备方法及应用 | |
JPWO2021251401A5 (ja) | ||
Palomino Roca | Synthesis and Characterization of FAU membranes | |
JP2017122023A (ja) | Mfi型ゼオライト |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201209 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20201209 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20210106 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210302 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210405 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210629 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210825 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211109 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211129 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6986613 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |