JP2875542B2 - ガス分離法 - Google Patents

ガス分離法

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JP2875542B2
JP2875542B2 JP1033522A JP3352289A JP2875542B2 JP 2875542 B2 JP2875542 B2 JP 2875542B2 JP 1033522 A JP1033522 A JP 1033522A JP 3352289 A JP3352289 A JP 3352289A JP 2875542 B2 JP2875542 B2 JP 2875542B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は2種類以上のガスを含有する混合物中の1種
類以上の成分をモレキユラーシーブ又はゼオライトの細
孔中に優先的に吸着することによつて前記混合物から少
くなくとも1種類以上のガスを分離するための方法に関
する。
〔従来の技術〕
ガス混合物から1種類以上の成分を分離するためにモ
レキユラーシーブを利用して前記1種類以上の成分をモ
レキユラーシーブの細孔中に優先的又は選択的に吸着す
ることは良く知られている。
公知の方法として、吸着を或る圧力下、通常は高圧下
で実施し、脱着を低圧下で行う圧力スイング式吸着方法
(PSA方法)がある。この方法の用途には例えば炭化水
素異性体の分離や窒素と酸素との相互分離がある〔ウー
ルマン応用化学百科事典、第2巻、615−616頁(197
2)〕。
アメリカ特許明細書第4,414,005号には、細孔中に化
合物を封じ込めるための改質ゼオライトが記載されてい
る。ゼオライトの改質はゼオライトをシラン、ボラン、
ゲルマン又はそのハロゲン及び/若しくはアルキル誘導
体に接触させることによつて実施される。細孔中に吸着
可能な成分と細孔へ入るには大きすぎる成分とを含む混
合物をこの改質ゼオライトに接触させるとそれらの成分
の分離が達成されることも前記アメリカ特許明細書に記
載されている。
従つてアメリカ特許明細書第4,414,005に記載の改質
ゼオライトはガス混合物を分離するのに適しているが、
その改質方法は、取扱いに当つて危険性が伴うことを鑑
みて細心の注意を以つて複雑な作業が必要なシランやジ
ボランのような気体状反応物質を使用する。
本発明は、2種類以上のガスを含有する混合物から少
くなくとも1種類のガスを分離するための方法におい
て、細孔を有するモレキユラーシーブを前記ガス成分の
混合物に接触させ、前記混合物中の少くなくとも1成分
を選択的に前記モレキユラーシーブの前記細孔中に吸着
させ、吸着されなかつた成分からモレキユラーシーブを
分離し、さらに所望により吸着された成分を脱着させる
ことから成り、前記モレキユラーシーブが周期律表の第
III,IV及びV族のうちの少くなくとも1種類の元素を含
む少くなくとも1種類の弱酸、その塩又はその誘導体を
含有する改質剤で改質されたものであることを特徴とす
る方法に関する。前記改質剤は高温で重合する能力を持
つものであるのが好ましい。
驚くべきことに、前記改質剤で改質されたモレキユラ
ーシーブがガス混合物を分離するのにすぐれた機能を備
えているのが見い出された。
本発明の方法は、分離するガスの種類に応じてさまざ
まな方法で実施することが出来る。
一実施態様によれば吸着は脱着より高い圧力(分圧)
で実施される。別の実施態様は熱を利用することによる
ものであつて、温度を上げることによつて脱着を実施す
る。これら2種類の実施態様を組み合わせることも可能
である。
高温に於けるモレキユラーシーブ又はゼオライトの改
質は加熱処理と組み合わせて種々の弱酸、それらの塩又
は誘導体を使用することを包含する。
下記に示すようなさまざまな方法でモレキユラーシー
ブを改質剤に接触させることが出来る。
1)モレキユラーシーブと改質剤を乾燥状態で混合する
こと。
2)1)のような方法で混合を行つた後、水及び/又は
有機溶媒のような液体を加えてスラリー又はペーストを
形成し、次いで乾燥すること。
3)改質剤の溶液をモレキユラーシーブと接触させてス
ラリーを形成し、所望により濾過した後、溶媒を蒸発さ
せること。
原則として、改質方法はいずれも一相系又は二相系、
即ち、ペースト又はスラリーを与える。どちらの相の系
が得られるかは、主として、系中に存在する液体の量に
よつて決まる。
乾燥後、モレキユラーシーブと改質剤の固体混合物を
数時間加熱処理する。モレキユラーシーブと改質剤との
反応によりモレキユラーシーブの多孔性及び親和性が変
化する。
本方法の利点の1つは、複雑で危険なシラン化及び/
又はボラン化改質法(爆発の危険性を伴う)と比べて両
出発物質の取扱いが容易なことである。この方法は2種
類の化合物の混合(単なる重量測定によつて実施され
る)に基づいているので、規模を大きくした場合に通常
発生する問題は起らない。また、改質品の均一性はモレ
キユラーシーブの処理量とは無関係に調節可能である。
この新規改質方法の特徴は、非常にコストのかかる前処
理や高額な設備費が必要でなく、方法を実施するに際し
て危険性が無く、工業的応用が容易で、経済的に応用出
来ることである。より具体的には、上記改質方法は再現
性が非常に良いという利点を有する。
水素化物(ジボラン又はシラン)による化学的改質方
法はOH−基を必要とし、一般にH型モレキユラーシーブ
にしか使用されていない。しかしながら、この方法はあ
らゆるタイプのカチオン型モレキユラーシーブにも使用
可能である。
モレキユラーシーブが改質剤と接触した後加熱処理さ
れているので、チヤネルやかご形空隙中に形成された化
合物が基体の分子篩作用や選択的吸着特性に影響を及ぼ
す。得られる吸着挙動は導入された障害物の性質、その
位置及びモレキユラーシーブとの相互作用に依存する。
従つて、ホウ酸の場合に観察された吸着特性を解明する
ためにとりあえず1つの機構を提案したが、本発明の範
囲を制限するものではない。
ゼオライトが硼酸(H3BO3)と接触すると、加熱処理
中にホウ酸が重合して分子同志が結合した硼酸酸化物が
形成される。例えば硼酸の添加量や重合度を変えて、ゼ
オライトの吸着挙動を望むように変えることが可能であ
る。ゼオライトのチヤネル内に水素基が存在する場合に
は、加熱時に硼素に結合した水酸基と反応することがあ
る。硼酸を溶融させることにより、下記式に従つてまず
ガス状のメタ硼酸が形成され、次いで硼素酸化物が形成
される。
上記メタ硼酸は数段階の転移を経てα−,β−又はγ
型になる。
このメタ硼酸はゼオライト内に入つて細孔を埋め、二
量体を形成することが出来る。
また、ゼオライトの細孔中で結晶水との反応が可能で
ある。
高温において、硼素に結合した隣接する水酸基同志が
結合してH2Oが脱離することも生じ得る。
この結果、ゼオライトの細孔内に相互に結合した硼素
一酸素化合物の網目構造が出来ることになる。形成され
る相互に結合した化合物の種類はゼオライトの網目構造
やメタ硼酸の型(即ち、α−,β−又はγ−型)によつ
て決定する。
さらに、脱水の結果、ゼオライト組織内に相互に結合
した硼素酸化物が形成されることになる。最後に、架橋
したメタボレートや硼素酸化物がゼオライトの細孔中に
存在することになつて分子篩及び選択的吸着特性に強く
影響する。
上記方法に関して使用される他の改質剤も同様に作用
するものと思われる。他のモレキユラーシーブも、改質
剤の混合と加熱処理に基づく同様の操作によつて改質さ
れる。高温はゼオライト類のチヤネル中に種類の異つた
分子が結合した化合物も形成する。これらの埋込まれた
化合物は障害物として作用して、最初の未改質のものに
比べてガス一基体間相互作用を変えることになる。
モレキユラーシーブを改質剤との接触を上述のさまざ
まな方法が十分に実施することが可能である。
すべての実施態様において、改質剤と接触させたモレ
キユラーシーブ(混合物)は次いで少くなくとも250℃
の温度で加熱処理を施される。この混合物がまだ溶媒を
遊離した及び/又は結合した状態で含んでいる場合に
は、前記加熱処理に先だつてこの遊離及び/又は結合溶
媒を除去するために混合物を乾燥及び/又は活性化工程
に付す。これらの乾燥及び/又は活性化工程と加熱工程
を、例えば、中間冷却工程をはさんで、互いにはつきり
と分離する必要はない。
重要な点は、混合物中に液体が遊離した状態で存在
し、温度を、200℃を上限として、使用圧力下における
使用した溶媒の沸点を越えて上げることである。水の場
合、水が全部蒸発するまで混合物を50〜110℃の温度で
乾燥するのが好ましい。
しかる後、改質剤が所望の程度まで重合するのに十分
な時間、温度を250℃を越えた温度まで上昇させる。こ
のための時間は0.5〜24時間の範囲であり、一方、温度
は250℃〜750℃の間である。時間が短かかつたり、温度
が低いと得られる結果が不十分である傾向があるが、余
り時間を長くしても別の利点が追加されるわけでもな
い。同じことが高温を用いることに関しても云えるが、
その場合には改質剤が過剰にガス化したりモレキユラー
シーブの構造が崩壊したりすることを避けるために注意
を払う必要がある。
本発明において使用される改質すべきモレキユラーシ
ーブ又はゼオライトはどんな天然又は合成モレキユラー
シーブ又はゼオライトであつても良い。ゼオライト及び
モレキユラーシーブ自体は当業界において公知であり、
Si/Alモル比が1〜100、好ましくは、1〜20の結晶アル
ミノシリケートのような、結晶化微孔構造を持つたもの
として適切に定義することが出来る。好適な製品の例と
して、H型及び/又はカチオン型の、モルデナイトSP及
びLP、ゼオライトA,X及びY,ZSM−5、クリノプチロライ
ト、フエリエライト、シリカライト、エリオナイト並び
にチヤバザイトが挙げられる。金属元素を含んでいるも
のも使用可能である。
改質剤は細孔内に重合構造を形成することが出来、し
かも無機性のものでなければならない。これらの条件は
周期律表III,IV及びV族の元素弱酸並びにそれらの塩及
び誘導体によつて満足される。これらの弱酸は通常HaEb
Oc(式中、H及びOはそれぞれ水素及び酸素を表わし、
Eは前記元素を示し、a,b及びcは構造が中性になるよ
うな値である)なる構造を有する。それらの、Na、K、
Ca、Al、NH4等との塩も使用可能である。硼酸、ケイ
酸、リン酸類及びそれらの塩、特に、H3BO3、NaH2PO2
Na4P2O7・10H2O、K3PO4、(NH42HPO2、Na2B4O7・10H2
O及びSi(OH)から成る群より改質剤を選択するのが
好ましい。誘導体には酸塩化物のような酸ハロゲン化物
が含まれる。
改質剤の使用量は広範囲に変わり得るものであつて、
主として必要な改質度によつて決定される。モレキユラ
ーシーブ対改質剤の重量比の好ましい範囲は100:1〜1:
1、特に10:1〜3:1の間である。この比は、本方法におい
て使用可能な液体は考慮せず、ゼオライトと改質剤の使
用量に当てはまるものである。液体の量は得られる結果
に影響を及ぼす。
液体を使用する場合、液体と改質剤との重量比は一般
に400:1〜1:20の範囲である。
本発明の方法はあらゆる種類のガス混合物を分離する
のに使用可能である。より具体点には、本発明の方法
は、He、Ne、Ar、Kr、Xe及びRnのような希ガス類を含む
空気中のガス(N2,O2);Cl2、Br2及びI2のようなハロゲ
ン類;CO;CO2;HD、H2及びD2のような水素及びその同位元
素;CH4;シラン類;オスフィン類;アルシン類;HCl、H
B、及びH1のようなハロゲン化水素類;N2Oのような窒素
酸化物の分離に適切である。これらの分離には、或る程
度複雑な混合物をその成分に分離すること、混合物から
有用成分を一種類除去すること、ガス又はガス混合物を
精製すること、即ち微量の不純物を除去すること等が含
まれる。
分離すべき複数種のガスのうちの一成分が活性ガス
(SiH4:化学吸着;HCl:ゼオライトの破壊)である場合、
そのガス混合物中の他の成分を捕捉するゼオライトを選
択するのが好ましい。
本明細書中に記載したようなモレキユラーシーブ中に
1種類又はそれ以上のガスを吸着し、このモレキユラー
シーブを吸着されたガスと共に長期間貯蔵したり、吸着
された成分を制御しながら放出するためにそれを利用す
ることも本発明の範囲内に含まれる。
ガスの分離は当業界に於いて知られている方法によつ
て実施される。一例としてPSA法がある。
上記吸着は普通次の非定圧処理によつて実施される。
−過圧(3〜8バール)下で吸着を実施した後、大気
圧下で脱着を行う。
−大気圧下で吸着を実施した後、減圧(0.1〜0.5バー
ル)下で脱着を行う。
−過圧(3〜8バール)下で吸着を実施した後、減圧
(0.2〜0.5バール)下で脱着を行う。
実施例に基づいて本発明を以下に説明する。
実施例1: ソシユテ・シミツク・デ・ラ・グランデ・パロワスか
ら入手したNH4−モルデナイト小孔タイプ(SP)(E129N
H4M47)300gのバツチを425℃でN2気流下4日間脱気し
た。このバツチの1gをとり、高真空(<10-3Torr)下45
1℃で1晩脱気した。第1図は0℃におけるN2及びXeの
吸着速度を示す。ガスの初圧(t=0)は常に300mmHg
であつた。両ガス共25分以内に平衡に達した。
300gの原バツチから試料として5g(粒径>800μm)
をとり、25mlの4%硝酸溶液と混合した。混合物を90℃
に加熱して水分を蒸発させた。次いで固形の試料を空気
中で2時間500℃で加熱した。N2及びXeに対する吸着挙
動を試験するためにこの試料の2gを真空中で一晩脱気し
た。結果を第1図に示す。データは、細孔を閉塞してい
る硼素−酸素化合物のために、N2の吸着量が減少し、Xe
の吸着が非常に緩慢な拡散制御形(diffusion−control
led)であることを示している。
実施例2: 未処理試料、「H−モルデナイトゼオロン900ノート
ン」3gを一晩415℃で脱気し、0℃でAr及びXeに対して
試験した。第2図の曲線は両供試ガスの吸着速度が速い
ことを示している。
未処理試料(粒径>800μm)3.3gを20mlの2%硼酸
溶液と共に沸騰温度で加熱したのち、冷却してから傾斜
法により液を除いた。試料を空気中室温で一晩乾燥し、
450℃で脱水した。第2図に示した0℃に於けるAr及びX
eの吸着速度曲線は、導入した硼素−酸素化合物の細孔
狭塞効果によつて生じた、Arの吸着量の減少及びXeの吸
着が緩慢な拡散制御形であることを表わしている。
実施例3: ユニオンカーバイド社製「NaY(LZY−52)」である未
処理試料3gを減圧下395℃で一晩脱気したのち試験し
た。第3図は0℃に於けるXeとN2の吸着速度を示す。Xe
に関してかなり速い吸着速度が観察された。未処理試料
(粒径<150μm)3gをケイ酸のコロイド状メタノール
溶液10mlと混合した。スラリーを100℃で乾燥したの
ち、空気中400℃で3時間加熱した。試料は脱水され、
供試ガスに対して試験した。第3図は、Y型ゼオライト
のかご形空隙内に導入された障害物により0℃に於ける
N2及びXeの吸着量がいずれも減少したことを示してい
る。
実施例4a: エチル社製「CaA」である未処理試料3gを減圧下360℃
で一晩脱気し、吸着挙動を0℃でN2及びArに関して試験
した。結果を第4a図に示す。これらの吸着速度曲線はこ
れらの供試ガスのいずれに対しても取込みが速いことを
示している。未処理試料(粒径<150μm)5gをとり、
4%硼酸溶液30mlで改質した。スラリーの水を70℃で蒸
発させ、乾燥した試料を400℃で1時間、次いで340℃で
15分間加熱したのち、減圧下で一晩脱水した。0℃に於
けるN2及びArの吸着速度曲線を第4a図に示す。これらの
曲線はArの吸着量は無視しうる程しか減少しないが、N2
の吸着量は未処理試料によるN2の吸着量の50%まで減少
している。これは硼酸による改質の結果吸着挙動が変わ
つたことを示している。
実施例4b: エチル社製「CaA」である未処理試料3gを減圧下370℃
で一晩脱水した。Xe及びCH4の吸着速度を0℃で試験し
た。結果を第4b図に示す。この未処理試料(粒径<150
μm)3gを硼酸粉末0.15gと混合した。水3mlを添加した
のち、混合物を数分間撹拌し、空気中105℃で1時間乾
燥したのち、空気中400℃で2時間加熱した。
この改質試料2gを減圧下368℃で一晩脱水した。第4b
図に示す通り、0℃に於けるXe及びCH4の吸着量が両方
とも減少したことがわかる。
実施例5: A)Na−モルデナイトSP(「E127NaM543」、SCGP社製)
2gを高い減圧下420℃で一晩脱気したのち、その吸着挙
動を試験した。第5a図は0℃に於けるO2、N2及びArに対
する吸着速度曲線を示し、これら3種類の供試ガスに対
して吸着速度が速いことを表わしている。
未処理試料(粒径<150μm)5gに4%硼酸溶液25ml
を加え、水を80℃で蒸発させた。次いで、この試料2.25
gを空気中500℃で2時間加熱した。得られた基体を測容
式吸着装置に入れ、0℃におけるN2、O2及びArに対する
吸着挙動を試験した。第5a図に示した吸着速度曲線はこ
れらの3種類の供試ガスのいずれに対しても吸着が拡散
制御されていたことを表わしている。最初の1分間、ア
ルゴンは吸着されなかつた。36分経過後のN2及びO2の吸
着量はそれぞれ0.02、0.09及び0.13mmol/gであつた。
B)本実施例において用いられた未処理試料は実施例5A
に於いて用いられた基体で同じであつた。0℃に於ける
Xe及びKrに対する吸着特性を第5b図に示す。
未処理試料(粒径<150μm)3gを粉末硼酸0.15gと混
合し、室温で数分間H2O3mlと撹拌した。しかる後、試料
を100℃で1時間、次いで400℃で2時間、いずれも空気
中で加熱処理した。
この改質された試料2gを減圧下450℃で一晩脱水して
から、Xe及びKrに対する吸着挙動を調べた。第5図はこ
れらガスの両方に対して吸着能力が減少したことを示し
ている。
実施例6: A)SCGP社製「E127NaM543」50gをH2O500ml中にCaCl211
0gを含む液で室温に於いて1晩Ca2+とイオン交換処理し
た。
このバツチ2gを減圧下440℃で一晩脱気したのち、0
℃に於けるN2、O2及びArに対するその吸着挙動を試験し
た。結果を第6a図に示す。吸着速度曲線はこれら3種類
の供試ガスのいずれに対しても吸着速度が速いことを示
している。
未処理試料(粒径<150μm)5gを4%硼酸溶液25ml
で処理した。水を80℃で蒸発させたのち、試料を空気中
500℃で2時間加熱した。この試料2gを測容装置に入れ
て458℃で一晩脱気した。0℃でO2、N2及びArに関して
試験した吸着挙動はArの吸着量が少い(36分経過後0.03
mmol/g)が、N2及びO2の吸着量は36分経過後でそれぞれ
0.2及び0.15mmol/gであつた(第6a図参照)。硼酸によ
る改質の結果、これらのガス試料中に入る容易度が減少
した。
B)「CaM CM782」(SCGP社製、押出品)である未処理
試料2gを減圧下450℃で一晩脱水した。第6a図は0℃でX
e、Kr及びCH4に対して観察された吸着特性を示してい
る。上記ガスに対して25分経過後でもまだ平衡には達し
ていないことが観察された。
未処理試料(粒径<150μm)3gを硼酸粉末0.15gと混
合し、室温でH2O3mlと共に撹拌した。
しかるのち、試料を105℃で1時間、次いで400℃で2
時間、いずれも空気中で加熱処理した。
この試料2gを減圧下454℃で一晩脱水し、Xe,Kr及びCH
4に対する吸着速度を調べた。第6a図はこれらのガスの
吸着量が減少したことを示している。CH4及びKrに比較
して、Xeの吸着量の減少が大きく、これはCH4及びKrガ
スの分子の方が小さいことによるものである。
実施例7: A)SCGP社製「E127NaM543」50gを水1中にBa(NO3
265gを含有する液でBa2+と室温で一晩イオン交換処理し
た。このバツチ2gを減圧下450℃で一晩脱気したのち、
0℃でN2、O2及びArに対する吸着挙動を試験した(第7
図参照)。吸着速度曲線はこれら3種類のガスに対する
吸着速度が速いことを示している。
未処理試料(粒径<150μm)5gを硼酸溶液25mlで処
理したのち、水を70℃で蒸発させた。乾燥した試料を空
気中500℃で2時間加熱した。この試料2gを428℃で一晩
脱気した。第7a図に示す吸着速度曲線は最初の9分間で
Arが除去されたことを示している。O2の取込量はN2の取
込量より多く、36分経過後のO2、N2及びArの吸着量はそ
れぞれ0.077、0.043及び0.006mmol/gであつた。
B)0℃に於けるXe及びKrに対する吸着速度を実施例7A
で使用したのと同じ未処理試料を用いて試験した。これ
らのガスの吸着速度曲線を第7b図に示す。25分経過後の
Xeの吸着速度は1.473mmol/gであつた。
未処理試料3gを粉末硼酸0.15gと混合したのち、室温
でH2O3mlと混合した。次いで試料を110℃で1時間、さ
らに400℃で2時間、いずれも空気中で加熱処理した。
この処理試料2gを減圧下450℃で一晩脱水した。第7b
図に示すように、Xeの吸着量の減少がKrに比べて顕著で
あつた。25分経過後のXeの吸着量は僅か0.079mmol/gし
かなかつた。
実施例8: SCGP社製「E127NaM543」50gを水1中にBa(NO326
5gを含む液でBa2+と室温で一晩イオン交換処理した。こ
のバツチ2.1gを減圧下で一晩脱気した。第8図は0℃に
於けるN2、O2及びArの吸着速度を示し、これら3種類の
供試ガスの吸着速度がいずれも速いことを表わしてい
る。
A)未処理試料(粒径>800μm)4gを4%硼酸溶液20m
lで処理したのち、70℃で水を蒸発させた。乾燥した試
料を空気中500℃で2時間加熱してから、この試料2gを4
50℃で一晩脱気した。第9図に示した吸着速度曲線は
N2、Ar及びO2の吸着がゆるやかな拡散制御型であつたこ
とを表わしている。未処理試料による吸着速度及び吸着
量がそれぞれ同じである供試Ar及びO2ガスを次に分離す
る。
B)未処理試料(粒径:250〜800μm)2gを4%硼酸溶
液10mlで処理したのち、水を70℃で蒸発させた。乾燥し
た試料を空気中500℃で2時間加熱した。この試料を453
℃で一晩脱気した。第9図に示した吸着速度曲線は0℃
に於けるこれら3種類の供試ガスN2、O2およひArの吸着
が拡散制御形であつたことを表わしている。O2の吸着量
がN2の吸着量よりも多かつたが、Arの吸着量は非常に少
なかつた。
C)未処理試料(粒径<150μm)5gを4%硼酸溶液25m
lで処理したのち、水を70℃で蒸発させた。乾燥した試
料を空気中500℃で2時間加熱した。この試料2gを428℃
で一晩脱気した。第9図に示した吸着速度曲線は最初の
9分間でArが除去されたことを表わしている。N2及びO2
の吸着速度を実施例9に比較すると、O2及びN2の取込量
が減少している。
これらのデータから、粒径が小さい方が改質度が高く
なることは明らかである。
実施例9: 「CaM CM782」(SCGP社製、押出品)である未処理試
料2gを減圧下450℃で一晩脱水した。この試料の吸着挙
動を0℃でXe及びCH4に対して試験した。結果を第10図
に示す。
A)粒径>800μm: 未処理試料(粒径>800μm)3gをH3BO3粉末0.15gと
混合した。H2O3mlを添加後スラリーを混合しながら、空
気中105℃で1時間乾燥した。乾燥した試料を空気中400
℃で2時間加熱した。
この改質した試料2gを減圧下463℃で1晩脱水した。
第11図は0℃にけおるXe及びCH4の吸着速度曲線を示
す。どちらのガスも吸着量が減少したことがわかる。
B)粒径250〜800μm 未処理試料(250〜800μm)3gをH3BO3粉末0.15gと混
合した。しかるのち、H2O3mlを添加し、得られたスラリ
ーを撹拌しながら、空気中105℃で1時間乾燥した。乾
燥した試料を空気中400℃で2時間加熱した。この改質
した試料2gを減圧下450℃で1晩脱水した。Xe及びCH4
吸着速度曲線を第11図に示す。粒径>800μmの試料を
改質した場合に比べて、どちらのガスも吸着量が少いこ
とがわかる。
C)粒径<150μm 未処理試料(粒径<150μm)3gをH3BO3粉末0.15gと
混合した。H2O3mlを添加後スラリーを撹拌しながら空気
中105℃で1時間乾燥した。乾燥した試料を空気中400℃
で2時間加熱した。この試料2gを減圧下454℃で1晩脱
水した。第11図は0℃にけおるXe及びCH4に対する吸着
速度曲線を示す。一般に、未処理試料の粒径が最終的に
得られる改質度に対して、影響を及ぼすという結論にな
る。このことは、種々のガスに対する吸着挙動によつて
説明される。(実施例8参照)。実施例9を実施例8に
比較すると、改質度が低くなるに従い、未処理試料の粒
径の重要度が減少することが明らかになる。
実施例10: 未処理試料(実施例1参照)2gを減圧下451℃で1晩
脱水した。この試料の吸着挙動を0℃においてXe及びN2
に対して試験した。第12図は実施例11に記載した実験条
件のもとにおける、これらガスの吸着速度曲線を示して
いる。
この未処理試料5gを4%硼酸(H3BO3)溶液25mlで処
理した。系を90℃で加熱して水を蒸発させた。しかるの
ち、乾燥基体を空気中で1晩中平衡化した。試料を空気
中500℃で2時間加熱した。この改質した試料2gを減圧
下400℃で1晩脱水し、硼酸による処理の吸着特性に対
する影響を調べた。第12図は0℃におけるN2の吸着量が
減少したことを示している。Xeの吸着量が減少している
だけでなく、ゼオライトの細孔を狭塞している硼素−酸
素化合物によつて生じた拡散制御吸着が観察される。
実施例11: 「E127NaM543」(SCGP社製)である試料3gを、0℃に
おけるXe、Kr、Ar、N2及びO2に対する吸着特性を調べる
ために、減圧下420℃で1晩脱水した。第13図はこれら
のガスの吸着速度曲線を示す。酸素、窒素及びアルゴン
は25分以内に平衡状態に達したが、Kr及びXeはなお吸着
されていた。
この未処理試料5g(粒径250〜800μm)を4%NaH2PO
2溶液25mlで処理した。この混合物を90℃に加熱し水を
蒸発させた。しかるのち、この試料をオーブン内で空気
中500℃の温度で2時間処理した。この基体2gを減圧下4
44℃で一晩脱水した。Kr、Xe及びArが除去され、0℃に
おけるN2及びO2の吸着量が大幅に減少したことがわかる
(第13図参照)。
実施例12: 本実施例において使用した未処理試料は実施例11にお
ける基体と同じものであつた。Xe及びKrに対するこの試
料の吸着特性は第14図に示されている。
5g(粒径250〜800μm)を4%Na4F2O7・10H2O溶液25
mlで処理した後、90℃で水を蒸発させた。ついでこの試
料を空気中500℃で2時間加熱した。
第14図はこの改質された試料による0℃におけるXeお
よびKrの吸着速度曲線を示している。Xeは完全に除去さ
れたが、Krは高い拡散制御吸着速度を示している。
実施例13: 本実施例において使用された未処理試料は水性KNO3
液で処理された「E127NaM543」であつた。H2O0.5中に
KNO3100g及び試料「E127」50gを含有する液を用いて、N
a+−イオンをK+−イオンにより室温で1時間交換した。
このイオン交換処理した試料(押出品)2gを減圧下43
5℃で1晩脱水した。吸着挙動を0℃でXe、Kr、Ar、N2
及びO2に関して試験した。結果を第15図に示す。全ての
ガスについて36分経過後に平衡状態に到達した。
未処理試料(粒径250〜800μm)2gを乾燥K3PO40.2g
と混合した。ついで、H2O2mlを添加し混合した。まず試
料を空気中100℃で1時間乾燥し、ついで空気中500℃で
2時間加熱処理した。この脱水処理後、吸着特性を調べ
た。結果を第15図に示す。Xe及びKrは除去されたが、
O2、N2、及びArは高い拡散制御吸着を示し、それらの吸
着量は非常に低かつた。
実施例14: 「E126NaM543」である未処理試料2gを真空下440℃で
一晩脱水した。Xe及びKrの吸着速度を0℃で調べた。結
果を第16図に示す。どちらのガスも25分経過後に平衡状
態に到達し、吸着量は大であつた。
未処理試料(粒径<150μm)3.1gを(NH42HPO40.3
gと混合した。H2O3mlを混合した後、基体を空気中100℃
で乾燥した。次の工程として空気中500℃で2時間加熱
処理しさらに減圧下455℃で1晩試料を脱水した。Xe及
びKrの吸着を0℃でこの改質された試料に関して調べ
た。この改質された試料によるとどちらのガスも吸着量
が減少したことを示したが、0℃においてXeに対して特
に高い拡散制御吸着作用を示した(第16図参照)。
実施例15: 本実施例において使用された未処理試料は実施例11に
おける基体と同じものであつた。Xe及びKrに対するその
吸着特性を第17図に示す。
未処理試料(粒径250〜800/μm)5gを4%硼砂溶液2
5mlで処理した。試料を加熱し水を蒸発させた後、空気
中500℃で2時間処理した。減圧下463℃で1晩脱水した
後、0℃においてXe及びKrに対する試料の吸着特性を試
験した。第17図はKrの吸着が拡散制御型であり、かつXe
の吸着量の減少したことを示している。
実施例16: 本実施例において使用された未処理試料はCaCl2溶液
で処理された「E127NaM543」(SCGF社製、押出品)であ
つた。H2O0.5中にCaCl2110g及び上記試料「E127」50g
を含有する液を用いて、Na+−イオンをCa2+−イオンで
室温下一晩交換した。
このイオン交換処理した試料2gを真空下440℃で一晩
脱水した。吸着挙動を0℃においてN2、O2及びArに対し
て試験をした。第18a図は、これらの供試ガスの吸着速
度曲線を示している。全てのガスが25分以内に平衡状態
に到達した。
未処理試料2gをメタノール±15%含有するコロイド状
ケイ酸溶液10mlで処理した。まず溶液を蒸発させてか
ら、試料を空気中500℃で2時間加熱した。脱水後、吸
着特性を調べた。全てのガスの吸着量が減少し、O2及び
Arの入りやすさが変わつたことがわかる。
実施例17: 本実施例において使用された未処理試料は「CaMCM78
2」(SCGF社製、押出品)であつた。
この未処理試料2gを真空下450℃で一晩脱水した。吸
着挙動を0℃でXe及びCH4に関して試験した結果を第18b
図に示す。
この未処理試料2gをメタノール±15%を含有するコロ
イド状ケイ酸溶液10mlで処理した。まず溶液を空気中80
℃で蒸発させた後、空気中400℃で2時間加熱した。改
質された試料を減圧下451℃で一晩脱水した。
第18b図は、0℃におけるXe及びCH4の吸着速度曲線を
示している。どちらのガスの吸着量もごくわずかしか減
少しなかつたことがわかる。
実施例18: 「CaM CM782」(SCGP社製、押出品)である未処理試
料2gを減圧下450℃で一晩脱水した。第19図は0℃で観
察されたXe、Kr、Ar、N2及びO2に対する吸着特性を示し
ている。窒素、酸素及びアルゴンは16分経過後に平衡状
態に到達したが、Kr及びXeの吸着は依然として進行中で
あつた。
実施例19: 実施例18の未処理試料(粒径<150μm)3.1gをH3BO3
(10重量%溶液)0.3gと混合した後、室温でH2O3mlと撹
拌した。しかるのち、試料を100℃で1時間ついで400℃
で3時間、いずれも空気中で加熱処理した。この加熱処
理した試料2gを減圧下427℃で一晩脱水した。第20図は
全てのガスの吸着量が減少し、Xeが除去されたことを示
している。この試料は他の吸着ガス、特に、高度に拡散
制御されるKrに対して低い入りやすさを示した。
実施例20: 実施例18の未処理試料(粒径<150μm)3gをH3BO
3(17重量%溶液)0.5gと混合した後、室温でH2O3mlと
撹拌した。しかるのち、この試料を100℃で1時間つい
で400℃で3時間、いずれも空気中で加熱処理した。
得られる吸着挙動を調べる為に、この試料2gを減圧下
446℃で一晩脱水した。この改質度においては、0℃に
おいてXe、Kr及びArの吸着は何ら観察されなかつた。酸
素の吸着は実施例19の10重量%の場合とほぼ同一であつ
た。改質の為の硼砂の量を増加させると窒素の吸着が拡
散制御型になつた(第20図参照)。
実施例21: 実施例18の未処理試料(粒径<150μm)3gをH3BO
3(20重量%溶液)0.6gで処理した後、室温でH2O3mlと
撹拌した。ついで試料を100℃で1時間さらに400℃で3
時間、いずれも空気中で加熱処理した。
得られる吸着挙動を調べるためにこの試料2gを減圧下
436℃で一晩脱水した。Xe、Kr及びArガスは除去され、
酸素の吸着は実施例20の試料と同じであつた。窒素も吸
着されたが、17%H3BO3処理による試料と比べてさらに
拡散制御されたものであつた(第21図参照)。
実施例22: 実施例18の未処理試料(粒径<150μm)3gをH3BO
3(23重量%溶液)の0.69gと混合した後、室温でH2O3ml
と撹拌した。しかるのち、試料を100℃で1時間、つい
で400℃で3時間いずれも空気中で加熱処理した。得ら
れる吸着特性を調べるためにこの試料2gを減圧下454℃
で一晩脱水した。Xe、Kr及びArの吸着は観察されず、N2
及びO2の吸着速度がやはり高度に拡散制御型であるのか
観察された。これらの2種類のガスの吸着量はH3BO3
よる改質度が低い試料による吸着量に比べて低い(第21
図参照)。
第22図は濃度をパラメーターとする試料の0℃におけ
る窒素に対する吸着速度を示している。改質度即ち、H3
BO3の重量%は吸着能力、特に処理された試料のガス受
け入れ性にH3BO3の含有量が多くなればなるほど強く影
響を与える。
実施例23: 「CaM CM782」(SCGP社製、押出品)である未処理試
料2gを減圧下450℃で一晩脱水した。第23図は0℃で観
察されたXe及びCH4に対する吸着特性を示している。25
分経過後でも吸着はいずれのガスに対しても進行中であ
つた。
上記未処理試料(粒径<150μm)3gをH3BO3(2.5重
量%溶液)0.075gと混合し室温でH2O3mlと撹拌した。し
かるのち、試料を空気中100℃で1時間蒸発させ、やは
り空気中400℃で2時間加熱処理した。
この改質された試料2gを減圧下457℃で一晩脱水し
た。第24図は改質後0℃におけるXe及びCH4の吸着量が
減少したことを示している。
実施例24: 実施例23の未処理試料(粒径<150μm)3gをH3BO
3(5重量%溶液)0.15gと混合した後、室温でH2O3mlと
撹拌した。
しかるのち、試料を100℃で1時間ついで400℃で2時
間、それぞれ空気中で加熱処理した。この加熱処理した
試料2gを減圧下454℃で1晩脱水した。
この改質度において、Xe及びCH4の両方のガスに関し
て実施例23の場合に比べて吸着量がより大きく減少した
ことが観察された。
実施例25: 実施例23の未処理試料(粒径<150μm)3gをH3BO
3(10重量%溶液)0.3gと混合した後室温でH2O3mlと撹
拌した。しかるのち、試料を100℃で1時間、さらに400
℃で2時間、いずれも空気中で加熱処理した。0℃にお
けるXe及びCH4に対する吸着速度を調べるために、この
加熱処理した試料2gを455℃で一晩脱水した。結果を第2
4図に示す。この改質により0℃でXeは除去され、CH4
この吸着温度においてその吸着量が大幅に減少するだけ
でなく、その吸着が高度に拡散制御されたものであつた
ことが示されている。
実施例26: 未処理試料「E127NaM543」2gを減圧下420℃で一晩脱
水した。この試料の吸着挙動を0℃においてN2、O2及び
Arに対して試験した。これら3種類のガスは全て25分経
過後に平衡状態に到達し、O2及びArの吸着速度曲線は同
じであつた(第25図参照)。この未処理試料5gをH3BO3
溶液(H2O50ml中にH3BO35gを含有)中で80℃において3
時間処理した。室温まで冷却した後、残留している溶液
を傾斜法により排出し、試料を空気中周囲温度で一晩乾
燥させた。残存している硼砂の結晶をゼオライトの試料
から濾去した。ついで、この気体を空気中500℃で3時
間加熱した。前記「E127」未処理試料と同じ実験条件の
下でN2、O2及びArの吸着速度を調べる為に、この処理し
た試料2gを減圧下410℃で一晩脱水した。全てのガスの
吸着量が減少し、0℃におけるArに対する試料の受け入
れやすさがわずかに変化したことが観察された(第25図
参照)。
実施例27: 未処理試料はCaCl2溶液で処理された「E127NaM543」
(SCGP社製、押出品)であつた。H2O0.5中にCaCl2110
g及び上記「E127」試料50gを含有する液を用いて、室温
にて1晩Na+−イオンをCa+−イオンで交換した。このイ
オン交換処理した試料2gを減圧下440℃で1晩脱水し
た。N2、O2及びArに対する吸着挙動を0℃において試験
した。第26図は、これらの供試ガスの吸着速度曲線を示
す。全てのガスは25分以内に平衡状態に到達した。この
Ca−交換した試料(粒径<150μm)5gを4%硼酸(H3B
O3)溶液25mlで処理した。系を80℃に加熱し溶液を蒸発
させた。しかるのち乾燥基体を500℃で空気中2時間オ
ーブン中に入れておいた。硼酸溶液処理の吸着特性に対
する影響を見当するためにこの改質された試料2gを減圧
下458℃で1晩脱水した。第26図はこの改質された試料
へのガスの吸着を示している。いずれのガスも吸着量が
減少しかつ試料のガス受け入れ性が変わり、特にN2に関
しては吸着が拡散制御型になつた。
実施例28: 未処理試料はCaCl2溶液で処理した「E127NaM543」(S
CGP社製、押出品)であつた。H2O0.5中にCaCl2110g及
び上記「E127」試料50gを含有する液を用いて室温にて
1晩Na+−イオンをCa2+−イオンで交換した。このイオ
ン交換処理した試料2gを減圧下440℃で1晩脱水した。N
2、O2及びArに対する吸着挙動を0℃において試験し
た。第27図はこれらの供試ガスの吸着速度曲線を示す。
これらのガスの全てに関し、25分以内に平衡状態が達成
された。上記Ca−交換した試料(粒径<150μm)2gを
乾燥H3BO3粉末0.4gと混合した。ついで、H2O2mlを添加
し、得られたスラリーを再度混合した。試料をまず空気
中80℃で1時間乾燥し、しかるのち、空気中500℃で2
時間処理した。この改質した試料の脱水(減圧下440℃
で1晩)後、吸着特性を調べた。結果を第27図に示す。
Ar分子は0℃で除去され、N2及びO2は吸着量が低い、非
常に強い拡散制御吸着を示した。30分経過後においてさ
え、平衡状態は達成されなかつた。
実施例29: 本実施例において使用された未処理試料は「CaMCM78
2」(SCGP社製、押出品)であつた。この試料の吸着挙
動を調べるためにその2gを減圧下450℃で1晩脱水し
た。第28図は0℃におけるXe及びCH4の吸着速度曲線を
示す。「CaMCM782」(粒径<150μm)3gをH3BO3溶液
(H2O40ml中にH3BO30.15gを含有)中90℃で1時間30分
処理した。室温に冷却後、残留している溶液を傾斜法に
より除去し、試料を空気中で60℃で乾燥した。この乾燥
した材料を空気中400℃で2時間加熱処理した。この改
質した基体2gを減圧下449℃で1晩脱水した。0℃にお
けるXe及びCH4のこの改質した試料上への吸着速度を調
べた。結果を第28図に示す。Xeはごくわずかしか吸着量
が減少しなかつたが、CH4の吸着量は未処理試料の場合
と同じままであつた。
実施例30: 未処理試料は実施例29の場合と同じであつた。この未
処理試料(粒径<150μm)3gを0.75%水性H3BO3溶液20
mlで、完全に溶媒が蒸発するまで、90℃において処理し
た。この乾燥した材料を空気中400℃で2時間加熱し
た。0℃におけるXe及びCH4の吸着速度を調べるために
この改質された試料2gを445℃で1晩脱水した。結果を
第29図に示す。この改質した試料の場合0℃における吸
着がいずれのガスに関しても減少していることがわか
る。
実施例31: 未処理試料は実施例29の場合と同じであつた。この未
処理試料(粒径<150μm)3gをH3BO30.15gと混合した
のち、室温にてH2O3mlと撹拌した。しかるのち、試料を
100℃で1時間ついで400℃で2時間、いずれも空気中で
加熱処理した。この処理した試料2gを減圧下454℃で1
晩脱水した。第30図に示される通り、0℃におけるXe及
びCH4の吸着速度曲線はいずれのガスも吸着量が減少し
たことを示している。
実施例32: 使用した未処理試料は「CaM CM782」(SCGP社製、押
出品)であつたこの未処理試料の吸着特性を調べるため
にその2gを減圧下450℃で1晩脱水した結果を第31図に
示す。窒素、酸素及びアルゴンは16分経過後に平衡に到
達したが、0℃におけるN2の吸着量は大であつた。
実施例33: 未処理試料(粒径<150μm)20gをH3BO3(20重量%
溶液)4gと混合した後、H2O20mlと撹拌した。スラリー
を撹拌せずに周囲温度において1晩放置した。しかるの
ち、試料を空気中100℃で1時間加熱処理してから再度
粉砕した。ついで2gを空気中300℃で2時間45分加熱し
た。これらの2gを減圧下428℃で1晩脱水した。第32図
はO2の吸着量が減少したことだけを示しており、Arはほ
とんど吸着されておらず、窒素は300℃で形成された硼
素−酸素化合物によつて生じた拡散制御的な態様で吸着
された。N2の吸着量は36分経過後において0.2mmol/gで
あつた。
実施例34: 実施例33と同じ未処理試料(粒径<150μm)20gをH3
BO3(20重量%溶液)4gと混合した後、室温においてH2O
20mlと撹拌した。スラリーを撹拌せずに周囲温度におい
て1晩放置した。しかるのち、試料を空気中100℃で1
時間加熱処理してから再度粉砕した。ついでこのバツチ
2gを空気中400℃で2時間45分加熱し、さらに減圧下446
℃で1晩脱水した。この加熱前処理(400℃)により、
試料は300℃で処理された試料に比べて小さいN2及びO2
受け入れ性を付与された。36分経過後のN2の吸着量は0.
175mmol/gであつた。Arの吸着は依然として非常に緩慢
であつた(第32図参照)。
実施例35: 実施例32と同じ未処理試料(粒径<150μm)20gをH3
BO3(20重量%溶液)4gと混合した後、室温でH2O20mlと
撹拌した。スラリーを撹拌せずに周囲温度において1晩
放置した。ついで、試料を空気中100℃で1時間加熱処
理してから再度粉砕した。ついで、この試料2gを空気中
500℃で2時間45分加熱し、さらに減圧下442℃で1晩脱
水した。この加熱前処理により形成された硼素−酸素化
合物が細孔を狭塞して0℃における3種類の供試ガス
N2、O2及びArに関して拡散制御吸着を起こした。この吸
着実験においてO2の吸着量はN2の吸着量よりも高いもの
であつた。N2の吸着量は36分経過後において0.06mmol/g
であつた。アルゴン分子はゼオライトの細孔に非常にゆ
つくりと入つていつたので小さい吸着量になつた(第32
図参照)。
実施例36: 「CaM CM782」(SCGP社製、押出品)である未処理試
料2gを減圧下450℃で1晩脱水した。0℃におけるXe及
びCH4の吸着速度を試験した。いずれのガスも25分経過
後においてなお吸着が進行していることを示した。25分
経過後におけるXe及びCH4の吸着量はそれぞれ0.362mmol
/g及び0.762mmol/gであつた(第33図参照)。
(a) この未処理試料(粒径<150μm)3gを粉末H3B
O30.15gと混合してから室温でH2O3mlと共に撹拌した。
しかるのち、この基体を100℃で1時間さらに300℃で2
時間、それぞれ空気中で加熱処理した。0℃におけるXe
及びCH4に対する吸着挙動を調べるために、この改質し
た試料2gを減圧下444℃で1晩脱水した(第33図参
照)。25分経過後のXe及びCH4の吸着量はそれぞれ0.072
mmol/g及び0.351mmol/gであつた。
(b) 上記未処理試料(粒径<150μm)3gをH3BO3
末15gと混合した後室温でH2O3mlと共に撹拌した。しか
るのち、この基体を100℃で1時間さらに400℃で2時
間、それぞれ空気中で加熱処理した。この改質した試料
2gを減圧下454℃で1晩脱水した。第33図は0℃におけ
るXe及びCH4の吸着量減少を示している。改質後におい
ては、25分経過後のXeの吸着量は0.054mmol/gであり、C
H4の吸着量は0.303mmol/gであつた。
実施例37: 「CaM CM782」ゼオライト(SCGP社製、押出品)を用
いて熱処理時間の影響を調べた。ゼオライト2gを減圧下
450℃で1晩脱水して初期吸着特性を調べた(結果を第3
4図に示す。)16分経過後に窒素、酸素及びアルゴンは
平衡に到達し、0℃におけるN2の吸着量は大であつた。
実施例38: 実施例37と同じ未処理試料(粒径<150μm)20gをH3
BO3(20重量%溶液)4gと混合した後、室温でH2O20mlと
撹拌した。スラリーを撹拌せずに周囲温度において1晩
放置した。しかるのち、この試料を空気中100℃で1時
間加熱処理してから再度粉砕した。ついで2gを空気中40
0℃で30分加熱した。その後、試料を減圧下446℃で1晩
脱水した。第34図はArがほとんど吸着されておらず、16
分経過後にO2が平衡状態に到達したことを示している。
しかしながらN2の吸着は拡散制御型であり、36分経過後
の吸着量は0.25mmol N2/gであつた。
実施例39: 実施例37と同じ未処理試料(粒径<150μm)20gをH3
BO3(20重量%溶液)4gと混合した後、室温にてH2O20ml
と撹拌した。スラリーを撹拌せずに周囲温度にて1晩放
置した。ついで、試料を空気中100℃で1時間熱処理し
てから再度粉砕した。さらにこのバツチを空気中400℃
加熱した後減圧下446℃で1晩脱水した。この処理(4
時間)により試料は30分熱処理した試料に比べてN2に対
する受け入れ性が小さくなり、Arに対して非常に高い拡
散制御吸着性を示した(第34図参照)。O2の吸着は幾分
緩慢であつて36分経過後に平衡状態に到達した。
実施例40: 本実施例において未処理試料は「CaM CM782」(SCGP
社製、押出品)であつた。この未処理試料の0℃におけ
るXe及びCH4に対する吸着挙動を調べるためにその2gを
減圧下450℃で一晩脱水した結果を第35図に示す。
(a) 上記未処理試料(粒径<150μm)3gを室温でH
3BO30.15g及び水3mlと混合した。しかるのち、試料を10
0℃で1時間ついで400℃で30分間いずれも空気中で加熱
処理した。試料の脱水(減圧下444℃で1晩)後、0℃
におけるXe及びCH4の吸着速度を調べた。結果を第35図
に示す。改質後に両ガスの吸着量が減少したことがわか
る。
(b) 上記未処理試料(粒径<150μm)3gをH3BO30.
15gと混合した後室温でH2O3mlと撹拌した。ついで、こ
の試料を100℃で1時間さらに400℃で2時間いずれも空
気中で加熱処理した。この改質された試料2gを減圧下45
4℃で1晩脱水した。第35図は改質後の0℃におけるXe
及びCH4の吸着速度曲線を示す。上記(a)に比べてXe
及びCH4の吸着量はこの改質された試料の場合幾分小さ
いがこれは熱処理時間が長かつたことによるものであ
る。
実施例41: SCGP社製Na−モルデナイト「E127 NaM543」(50gをH
2O500ml中にCaCl2110gを含む液により室温で一晩Ca2+
イオン交換した。このバツチ2gを減圧下440℃で一晩脱
気してから0℃におけるN2、O2及びArに対するその吸着
挙動を調べるために試験した。結果を第36図に示す。吸
着速度曲線はこれら3種類の供試ガスの吸着速度が速い
ことを示している。上記未処理試料(粒径250〜800/μ
m)4gを5%硼砂溶液20mlと加熱した。80℃で水分を蒸
発させてから、試料を空気中500℃で2時間加熱した。
この試料の吸着挙動を試験するためにその2gを減圧下45
0℃で一晩脱気した。試験結果を第37図に示す。O2に関
しては最初の4分間吸着が全く観察されなかつた。さら
にN2にいたつては最初に9分間も吸着が全く観察されな
かつた。その後O2及びN2の拡散制御吸着が観察された。
しかしながらArは除去された。同じ改質を別の試料に対
しても実施した。80℃で乾燥した後に試料をN2気流下10
0℃で一晩さらに150℃で30分間カラム中で脱気した。つ
いで、試料を密封カラム内においてO2雰囲気中5bar、50
0℃で加熱した。
第37図に示す吸着速度曲線はN2及びO2に対するとりこ
み量が増大したことを示している。(N2はO2より大きい
吸着量を有している)。4分経過後、非常に緩慢なArの
吸着もあつた。
実施例42: 「CaM CM782」(SCGP社製、押出品)である未処理試
料2gを減圧下450℃で一晩脱水した。第38図は0℃にお
いて観察されたXe、Kr、Ar、N2及びO2に対する吸着特性
を示している。窒素、酸素及びアルゴンは16分経過後に
平衡状態に到達したが、Kr及びXeの吸着は依然として進
行中であつた。上記試料(粒径<150/μm)3.1gをH3BO
3(10重量%溶液)0.3gと混合した後、室温でH2O3mlと
撹拌した。次いでこの試料を100℃で1時間さらに400℃
で3時間いずれも空気中で熱処理した。この試料2gを減
圧下427℃で一晩脱水した。第38図は全てのガスの吸着
量が減少しXeが除去されたことを示している。この試料
は他のガスに対しては低い受け入れ性を有し、その傾向
はKrに対しては特に顕著であつて高度に拡散制御された
吸着が観察された。
実施例43: 「CaM CM782」(SCGP社製、押出品)である未処理試
料を減圧下450℃で一晩脱水した。第39図は0℃で観察
されたXe、Kr、Ar、N2及びO2に対する吸着特性を示して
いる。16分経過後に窒素、酸素及びアルゴンは平衡状態
に到達したが、Kr及びXeの吸着は依然として進行中であ
つた。上記未処理試料(粒径<150/μm)3gをH3BO3(1
0重量%溶液)0.3gで処理した後、室温でH2O3mlと撹拌
した。ついで試料を空気中100℃で2時間熱処理した。
減圧下450℃における熱処理を1晩実施した。第39図は
得られた吸着挙動を示している。全てのガスの吸着量の
減少が起こり、Xe、Kr及びArの場合、拡散制御吸着であ
つた。硼酸を実施例44の場合と同量使用したが、この試
料の場合細孔の狭塞は実施例44における程有効ではなか
つた。
実施例44: スラリーの乾燥を調べるために用いた未処理試料は
「CaM CM782」(SCGP社製、押出品)であつた。このゼ
オライトの吸着挙動を調べるためにその2gを減圧下450
℃で1晩脱水した。結果を第42図に示す。16分経過後に
N2、O2及びArの平衡状態に到達した0℃におけるN2の吸
着量は大であつた。
実施例45: 実施例44の場合と同じ未処理試料(粒径<150μm)2
0gをH3BO3(20重量%溶液)4gと混合した後室温でH2O20
mlと撹拌した。スラリーを撹拌せずに周囲温度において
1晩放置した。しかるのち、この試料を空気中100℃で
1時間乾燥してから再度粉砕した。ついで、この試料を
空気中400℃で3時間熱処理し、さらに、減圧下446℃で
1晩脱水した。この乾燥処理により、この試料はArをほ
とんど吸着せず、未処理試料に比べてO2吸着能力が減少
していた。しかしながら、O2に対して細孔は開放されて
おり、25分経過するまでに、平衡状態が達成された。一
方、N2に関しては拡散制御吸着が観察され、36分経過後
の吸着量は0.175mmol/gであつた(第40図参照)。
実施例46: 実施例44と同じ未処理試料(粒径<150μm)1103gを
H3BO3(20重量%溶液)220.6gと混合してから室温でH2O
1000mlと撹拌した。このスラリーを撹拌せずに周囲温度
で1晩放置した。しかるのち、試料を空気中110℃で3
時間乾燥してから再度粉砕した。空気中400℃で3時間
加熱処理を実施してから、試料2gを減圧下436℃で1晩
脱水し、ついで、その吸着挙動を試験した。この3時間
の乾燥工程によりO2及びArに対する吸着速度が前記と同
じであつたがB−O化合物により細孔はさらに狭塞され
てN2に対する吸着が非常に強い拡散制御されたものにな
つた。36分経過後のN2の吸着量は0.075mmol/g N2/gで
あつた(第40図参照)。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第40図は各モレキユラーシーブの改質前後の吸
着特性を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 ジヤン ベルビエ ベルギー国 ボアゲフツト 20200,エ ミル ゲブルストラート 31 (72)発明者 ポウル デビエブル ベルギー国 カスターリー ベー- 2460,デユイネンアインド 11 (56)参考文献 特開 昭61−293527(JP,A) 特開 昭49−65391(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 53/02 B01J 20/18

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2種類以上のガスを含有する混合物から少
    なくとも1種類のガスを分離するための方法において、
    細孔を有するモレキュラーシーブを前記ガス成分の混合
    物に接触させ、前記混合物中の少くなくとも1成分を選
    択的に前記モレキュラーシーブの前記細孔中に吸着さ
    せ、吸着されなかった成分からモレキュラーシーブを分
    離し、さらに所望により吸着された成分を脱着させるこ
    とから成り、前記モレキュラーシーブが周期律表の第II
    I,IV及びV族の元素を含み、高温で重合する性質を有す
    る改質剤で改質されたものであることを特徴とするガス
    分離法。
  2. 【請求項2】前記改質剤がH3BO3、NaH2PO2、Na4P2O7・1
    0H2O、K3PO4、(NH42HPO2、Na2B4O7・10H2O、又はSi
    (OH)である請求項1に記載のガス分離法。
  3. 【請求項3】前記モレキュラーシーブが、H型及び/又
    はカチオン型のモルデナイトSP、モルデナイトLP、ゼオ
    ライトX,A及びY、クリノプチロライト、フエリエライ
    ト、エリオナイト、チヤバザイト、ZCM−5並びにシリ
    カライト等の、天然又は合成ゼオライトである請求項1
    または2記載のガス分離法。
  4. 【請求項4】前記モレキュラーシーブが、前記改質剤の
    溶液中に前記モレキュラーシーブを懸濁させたのち、加
    熱処理を行なうことにより改質されたものである請求項
    1〜3のいずれかに記載のガス分離法。
  5. 【請求項5】前記モレキュラーシーブが、前記改質剤の
    粉末と前記モレキュラーシーブを混合し、所望により得
    られた混合粉末を湿潤させたのち、加熱処理を行うこと
    により改質されたものである請求項1〜3のいずれかに
    記載のガス分離法。
  6. 【請求項6】前記加熱処理が少くなくとも250℃で実施
    された請求項4に記載のガス分離法。
  7. 【請求項7】前記ガス混合物が好ましくはゼオライトに
    吸着されないガスを少なくとも1種類含有している請求
    項1〜6のいずれかに記載のガス分離法。
  8. 【請求項8】前記吸着された成分の脱着が減圧すること
    により実施される請求項1〜7のいずれかに記載のガス
    分離法。
  9. 【請求項9】前記脱着が加熱により実施される請求項1
    〜8のいずれかに記載のガス分離法。
  10. 【請求項10】前記ガス混合物が空気又は空気を処理す
    ることによって得られたガス混合物である請求項1〜9
    のいずれかに記載のガス分離法。
  11. 【請求項11】前記ガス混合物が希ガスを少くなくとも
    1種類含有するガス混合物である請求項1〜10のいずれ
    かに記載のガス分離法。
  12. 【請求項12】前記ガス混合物が炭化水素を1種類含以
    上有する請求項1〜11のいずれかに記載のガス分離法。
  13. 【請求項13】前記ガス混合物が窒素及び/又は炭素の
    酸化物を1種類以上含有する請求項1〜12のいずれかに
    記載のガス分離法。
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