JP3336177B2 - Method for producing inorganic separation membrane - Google Patents

Method for producing inorganic separation membrane

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JP3336177B2 JP33749795A JP33749795A JP3336177B2 JP 3336177 B2 JP3336177 B2 JP 3336177B2 JP 33749795 A JP33749795 A JP 33749795A JP 33749795 A JP33749795 A JP 33749795A JP 3336177 B2 JP3336177 B2 JP 3336177B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種混合気体等の
混合流体から特定成分を分離するのに好適な無機分離膜
の製造方法に関するものである。
The present invention relates to a method for producing an inorganic separation membrane suitable for separating a specific component from a mixed fluid such as various mixed gases.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より各種濾過分離膜あるいは透過膜
等には有機材料をはじめとする各種材料から成る多孔質
体が用いられてきたが、耐衝撃性や耐摩耗性、耐薬品
性、耐熱性等の要求が高くなってくるにつれ、機械的、
熱的、化学安定性に優れた各種無機多孔質体が注目され
るようになってきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, porous bodies made of various materials including organic materials have been used for various filtration separation membranes or permeable membranes, but impact resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance and the like have been used. As demands on gender etc. increase, mechanical,
Attention has been focused on various inorganic porous materials having excellent thermal and chemical stability.

【0003】かかる耐熱、耐圧、耐薬品性に優れた多孔
質の無機分離膜の性能は、該膜を形成するに用いた材料
の細孔径や細孔容積、細孔径分布に影響されるものであ
り、例えば、Al2 3 多孔質膜はゾルゲル法により比
較的簡便に作製できるものの、得られたAl2 3 多孔
質膜の細孔径は直径数nm程度の比較的小さな細孔を有
するものとなる。
The performance of such a porous inorganic separation membrane having excellent heat resistance, pressure resistance and chemical resistance is affected by the pore diameter, pore volume and pore diameter distribution of the material used to form the membrane. For example, although the Al 2 O 3 porous film can be relatively easily prepared by the sol-gel method, the obtained Al 2 O 3 porous film has relatively small pores having a diameter of about several nm. Becomes

【0004】しかしながら、前述のような細孔径を有す
る多孔質膜であっても、各種混合気体等の混合流体から
特定成分を分離する分離膜として応用するには細孔径が
大き過ぎ、十分な分離効率を達成することができない。
However, even a porous membrane having the above-mentioned pore diameter has too large a pore diameter for application as a separation membrane for separating a specific component from a mixed fluid such as various gas mixtures, and therefore, sufficient separation is required. Efficiency cannot be achieved.

【0005】そこで、前述のようなゾルゲル法で作製さ
れたAl2 3 膜の細孔内壁を厚くして細孔径を狭くす
ることを修飾すると称し、Al2 3 膜の細孔内壁を他
の材質もしくは同一の物質で部分的もしくは全体を被覆
する手段として、各種金属アルコキシドの蒸気圧を利用
したCVD法や、Al2 3 膜の細孔内にアルミニウム
のアルコキシドやキレート等を含浸させる方法が各種提
案されている(特開平1−254212号公報、特開昭
60−180979号公報参照)。
[0005] Therefore, it called modifying narrowing the pore diameter by increasing the pore inner walls of the Al 2 O 3 film manufactured by the sol-gel method as described above, other pore inner walls of the Al 2 O 3 film As a means for partially or entirely coating the same material or the same substance, a CVD method using the vapor pressure of various metal alkoxides, or a method of impregnating aluminum alkoxides or chelates in pores of an Al 2 O 3 film Have been proposed (see JP-A-1-254212 and JP-A-60-180979).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記A
2 3 膜の細孔内壁を修飾するCVD法では、各種金
属アルコキシドの蒸気圧を利用するために、高温、かつ
減圧条件下で行う必要があり、そのために前記装置とし
ても加熱炉、減圧装置、気体導入部等の大がかりな装置
が必要となる。
However, the aforementioned A
In the CVD method for modifying the inner walls of the pores of the l 2 O 3 film, it is necessary to use a vapor pressure of various metal alkoxides at a high temperature and under a reduced pressure condition. A large-scale device such as a device and a gas introduction unit is required.

【0007】また、温度及び圧力等の条件を厳密に制御
しなければAl2 3 膜の細孔内壁を修飾するばかりか
細孔自体を閉塞してしまう他、各種金属アルコキシドに
よって生成する酸化物等が前記Al2 3 膜上に体積し
てしまう恐れがあり、しかも使用する金属アルコキシド
の多くは、大気中の水分等によっても容易に加水分解す
るため取扱いが極めて面倒である等の課題があった。
If the conditions such as temperature and pressure are not strictly controlled, not only the inner walls of the pores of the Al 2 O 3 film are modified, but also the pores themselves are closed, and oxides formed by various metal alkoxides are formed. And the like may be deposited on the Al 2 O 3 film, and many of the metal alkoxides to be used are easily hydrolyzed even by moisture in the air, so that the handling is extremely troublesome. there were.

【0008】一方、前記Al2 3 膜の細孔内にアルミ
ニウムのアルコキシドやキレート等を含浸させる方法
は、nm級の細孔径を有するAl2 3 膜の細孔内にア
ルミニウムのアルコキシドやキレート等を含浸させて加
水分解した後、焼成する方法であり、前記細孔内壁の修
飾に用いられるアルミニウムのアルコキシドやキレート
等を焼成して成るAl2 3 自体がγ−Al2 3 に変
化する際、nm級の細孔径を有する構造と成るため、前
述のような混合流体から特定成分を分離する場合、効率
が良くないという課題があった。
On the other hand, a method of impregnating the the Al 2 O 3 film of pores in the aluminum alkoxide or chelate is of aluminum the Al 2 O 3 film of pores having a pore diameter of nm class alkoxide or chelate the impregnated, etc. after hydrolysis, a method of firing a change in the Al 2 O 3 itself γ-Al 2 O 3 formed by firing the alkoxide or chelate of aluminum used for modification of the pore inner wall In such a case, a structure having a pore diameter of the order of nanometers results in a problem that the efficiency is not good when a specific component is separated from the mixed fluid as described above.

【0009】[0009]

【発明の目的】本発明は前記課題に鑑み成されたもの
で、一般に、前述のように修飾された膜を分離膜として
利用する場合、前記共存成分や特定成分の透過率は減少
するが、分離係数の高い膜を得ることができれば、膜面
積や圧力等の諸条件を変更することにより膜モジュール
としての透過量を向上させることが可能であることか
ら、簡単な減圧装置だけで大気中、室温で処理して前記
細孔内壁の修飾ができ、更に前述の混合流体を成す共存
成分に対する特定成分の透過率が高い、即ち、特定成分
の分離係数の高い無機分離膜の製造方法を提供すること
を目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and generally, when a membrane modified as described above is used as a separation membrane, the transmittance of the coexisting component or the specific component is reduced. If a membrane with a high separation coefficient can be obtained, the permeation amount as a membrane module can be improved by changing various conditions such as membrane area and pressure. The present invention provides a method for producing an inorganic separation membrane in which the inner wall of the pores can be modified by treatment at room temperature and the specific component has a high transmittance with respect to the coexisting components forming the mixed fluid, that is, a high separation coefficient of the specific component. The purpose is to do so.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
に対して鋭意研究を重ねた結果、α−Al23多孔質管
の外表面にアルミニウムのアルコキシドを加水分解して
得られるAlOOHゾルを付着させ、400〜700℃
の温度で焼成してγ−Al23膜を固着させ、該γ−A
23膜の細孔内壁を修飾する方法として、γAl23
膜を固着した多孔質管内を減圧しながら、水に対する反
応性の低いアルカリ金属、希土類元素の1種とアルミニ
ウムとの複合アルコキシド、或いはSiのアルコキシド
のアルコール溶液に浸漬することにより、大気中かつ室
温で前記細孔内壁の修飾が可能となるとともに前記特定
成分の分離係数が向上することを見いだした。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies on the above problems, and as a result, obtained by hydrolyzing an alkoxide of aluminum on the outer surface of an α-Al 2 O 3 porous tube. Attach AlOOH sol, 400-700 ° C
Γ-Al 2 O 3 film is fixed by firing at a temperature of
As a method for modifying the inner wall of the pore of the l 2 O 3 membrane, γAl 2 O 3
While depressurizing the inside of the porous tube to which the membrane is fixed , one of alkali metals and rare earth elements having low reactivity with water is mixed with aluminum.
By immersing the composite alkoxide with uranium or an alkoxide of Si in an alcohol solution, it is possible to modify the inner wall of the pores in the air and at room temperature, and to improve the separation coefficient of the specific component. I found it.

【0011】なかでも、修飾に用いる複合アルコキシド
のアルコール溶液は、複合アルコキシドが、アルカリ金
属のNa、Rb、あるいは希土類元素のLaのいずれか
1種類とアルミニウムとの複合アルコキシドであり、水
に対する反応性を低下せしめる化合物を含有させたアル
コール溶液が最も望ましいことが分かった。
[0011] Among them, an alcoholic solution of the complex alkoxide <br/> used for modification, the composite alkoxides, alkali metal
Any of the genus Na, Rb, or the rare earth element La
It has been found that an alcohol solution containing a compound which is one type of complex alkoxide of aluminum and which reduces the reactivity to water is most desirable.

【0012】[0012]

【作用】本発明の無機分離膜の製造方法によれば、α−
Al23多孔質支持管の外表面に、アルミニウムのアル
コキシドを加水分解して得られるAlOOHゾルを付着
させ、400〜700℃の温度で焼成してγ−Al23
膜として固着し、更に該γ−Al23膜を表面に固着し
たα−Al23多孔質管内を減圧しながら、水に対する
反応性の低い各種複合アルコキシドのアルコール溶液中
に浸漬して乾燥、焼成することから、前記アルカリ金
属、希土類元素の1種とアルミニウムの複合アルコキシ
ドのアルコール溶液により、γ−Al23膜の細孔内壁
が特定成分に対して親和性を有し、またSiのアルコキ
シドのアルコール溶液により、焼成後の膜が微細な細孔
を有することから、γ−Al23膜の細孔内壁が更に微
細な細孔を有するようになり、特定成分のガス成分の分
離係数を向上させることになる。
According to the method for producing an inorganic separation membrane of the present invention, α-
An AlOOH sol obtained by hydrolyzing an alkoxide of aluminum is adhered to the outer surface of the Al 2 O 3 porous support tube, and calcined at a temperature of 400 to 700 ° C. to obtain γ-Al 2 O 3
Fixed as a membrane, while further reducing the pressure the γ-Al 2 O 3 film α-Al 2 O 3 porous tube which is fixed to the surface, is immersed in an alcohol solution of low reactivity various composite alkoxide to water Drying and baking, the alkali gold
Alcohol solution of a complex alkoxide of one of the genus and rare earth elements and aluminum has an inner wall of pores of the γ-Al 2 O 3 film having an affinity for a specific component, and calcined by an alcohol solution of alkoxide of Si. Since the subsequent film has fine pores, the inner walls of the pores of the γ-Al 2 O 3 film have finer pores, and the separation coefficient of the specific component gas component is improved. .

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の無機分離膜の製造
方法について詳述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method for producing an inorganic separation membrane of the present invention will be described in detail.

【0014】本発明は、α−Al23多孔質管の外表面
にγ−Al23膜を形成し、大気中、室温でその多孔質
管内を減圧しながら各種複合アルコキシド溶液中或いは
Siのアルコキシド溶液中に浸漬して前記γ−Al23
膜の細孔内に含浸させ、焼成することにより前記細孔内
壁を修飾して、目標とする特定成分に対する分離係数が
向上した無機分離膜を得るものである。
The present invention, α-Al 2 O 3 on the outer surface of the porous tube to form a γ-Al 2 O 3 film, the atmosphere, various composite alkoxide solution or while reducing the pressure thereof porous tube at room temperature
Dipped in an alkoxide solution of Si to form the γ-Al 2 O 3
By impregnating the inside of the pores of the membrane and baking it, the inner wall of the pores is modified to obtain an inorganic separation membrane having an improved separation coefficient for a target specific component.

【0015】本発明において、前記γ−Al2 3 膜の
細孔内壁を修飾する一方法としては、γ−Al2 3
を形成したα−Al2 3 多孔質管の一端を封じ、他の
一端からアスピレーター、または真空ポンプ等の簡単な
減圧装置を用いて多孔質管内を減圧しながら各種金属ア
ルコキシドのアルコール溶液に浸漬して含浸させ、乾
燥、焼成するものがある。
[0015] In the present invention, as a method of modifying the pore inner walls of the γ-Al 2 O 3 film, seal the end of the γ-Al 2 O 3 film was formed α-Al 2 O 3 porous tube There is a method in which the porous tube is immersed in an alcohol solution of various metal alkoxides while impregnating the porous tube from the other end while reducing the pressure in the porous tube using a simple decompression device such as an aspirator or a vacuum pump, and then dried and fired.

【0016】また前記複合アルコキシドのアルコール溶
液には、複合アルコキシドとしてアルカリ金属のNa、
Rb、Li、K、Cs、あるいは希土類元素のLa、
Y、Ce、Pr、Nd、Smのいずれか1種類とアルミ
ニウムとの複合アルコキシドを用い、該複合アルコキシ
ドをエタノール、プロパノール、ブタノール、2−メト
キシエタノール、2−エトキシエタノール等の有機溶媒
で希釈し、更にアルコキシドの水に対する反応性を低下
せしめる化合物を添加して調製する。
[0016] The alcoholic solution of the complex alkoxide, alkali metal Na as a composite alkoxide,
Rb, Li, K, Cs, or rare earth element La,
Y, Ce, Pr, Nd, using a composite alkoxide of any one of aluminum and aluminum, the composite alkoxide is diluted with an organic solvent such as ethanol, propanol, butanol, 2-methoxyethanol, and 2-ethoxyethanol; Further, it is prepared by adding a compound that reduces the reactivity of the alkoxide with water.

【0017】前記複合アルコキシドは、CO2やNO2
の酸性ガスに対する親和性が高いという点からは、アル
カリ金属のNa、Rb、あるいは希土類元素のLaのい
ずれか1種類とアルミニウムとの複合アルコキシドが好
適である。
[0017] The composite alkoxide, from the viewpoint of high affinity for the acid gases such as CO 2 or NO 2, the composite alkoxide with any one of aluminum alkali metal Na, Rb or rare earth elements La, Is preferred.

【0018】また、前記アルコキシドの水に対する反応
性を低下せしめる化合物、即ち安定化剤とは、R1 2
NCH2 CH2 OH(式中、R1 またはR2 はそれぞ
れ、H、CH3 、C2 5 、CH3 CH2 OHのいずれ
か一つ)で表されるエタノールアミン、あるいはβ−ジ
ケトン、無水酢酸、アセト酢酸エステル、ジカルボン酸
エステル等が挙げられ、作業性及び大気中、室温で修飾
作業が可能な程度に前記反応性を低下するという点から
は、エタノールアミン、β−ジケトン、アセト酢酸エス
テルが好適である。
The compound that reduces the reactivity of the alkoxide with water, ie, the stabilizer, is R 1 R 2
Ethanolamine represented by NCH 2 CH 2 OH (wherein R 1 or R 2 is any one of H, CH 3 , C 2 H 5 , CH 3 CH 2 OH), or β-diketone; Acetic anhydride, acetoacetic acid ester, dicarboxylic acid ester, etc., and from the viewpoint that workability and the reactivity are reduced to such an extent that modification is possible at room temperature in the air, ethanolamine, β-diketone, acetoacetic acid Esters are preferred.

【0019】前記安定化剤の量は、アルミニウムアルコ
キシド1モルに対して0.1モルより少ないと実質的に
安定化剤としての効果が少ないため、0.1モル以上で
あることが望ましい。
If the amount of the stabilizer is less than 0.1 mol relative to 1 mol of aluminum alkoxide, the effect as a stabilizer is substantially small, so that the amount is desirably 0.1 mol or more.

【0020】以上のようにアルカリ金属、希土類元素の
いずれか1種とアルミニウムとの複合アルコキシドを用
いてγ−Al23膜の細孔内壁を修飾し、乾燥、焼成す
ることにより、CO2やNO2等の酸性ガスに対しての親
和性が付与され、その表面拡散機構により、これらのガ
スを含む混合ガス中から効率良くこれらのガスを分離す
ることが可能となる。
As described above, alkali metals and rare earth elements
Affinity for acidic gases such as CO 2 and NO 2 by modifying the inner wall of the pores of the γ-Al 2 O 3 film using a complex alkoxide of any one and aluminum, drying and firing And the surface diffusion mechanism makes it possible to efficiently separate these gases from a mixed gas containing these gases.

【0021】更に、アルコキシドのアルコール溶液とし
て最適なものとして、Siのアルコキシドをエタノー
ル、プロパノール、ブタノール、2−メトキシエタノー
ル、2−エトキシエタノール等の有機溶媒で希釈するこ
とで作製されるものがある。
Further, the most suitable alkoxide alcohol solution is one prepared by diluting Si alkoxide with an organic solvent such as ethanol, propanol, butanol, 2-methoxyethanol and 2-ethoxyethanol.

【0022】前記Siのアルコキシドは、それ自体が水
に対する反応性が低いため、前述のような水に対する反
応性を低下せしめる化合物、即ち安定化剤を添加する必
要はない。
Since the Si alkoxide itself has low reactivity with water, it is not necessary to add a compound that reduces the reactivity with water as described above, that is, a stabilizer.

【0023】以上のようなSiのアルコキシドのアルコ
ール溶液を用いて修飾した無機分離膜は、焼成後に得ら
れるSiO2 がオングストローム級の微細孔を有するた
め、γ−Al2 3 膜の細孔内壁はより多くの微細孔を
有し、毛管凝縮、表面拡散機構が有効的に機能し、特定
成分のガスを効率よく分離することが可能となり、最も
望ましいものである。
In the inorganic separation membrane modified with the above-mentioned alcohol solution of alkoxide of Si, since the SiO 2 obtained after firing has fine pores of the angstrom class, the inner wall of the pores of the γ-Al 2 O 3 membrane Is most desirable because it has more micropores, the capillary condensation and the surface diffusion mechanism function effectively, and the gas of a specific component can be efficiently separated.

【0024】また、α−Al23多孔質管の外表面に形
成したγ−Al23膜の修飾は、前記複合アルコキシド
又はSiアルコキシドのアルコール溶液による細孔内壁
の修飾を効率良く行うために、減圧下での浸漬、乾燥、
焼成の操作を繰り返し行うことが望ましい。
The modification of the γ-Al 2 O 3 film formed on the outer surface of the α-Al 2 O 3 porous tube is performed by the above-mentioned composite alkoxide.
Or in order to efficiently modify the pore inner wall with an alcohol solution of Si alkoxide , immersion under reduced pressure, drying,
It is desirable to repeat the firing operation.

【0025】尚、本発明におけるγ−Al2 3 膜の形
成方法としては、アルミニウムのアルコキシドを熱水中
で加水分解した後、酸により解膠することで得られるA
lOOHゾルを浸漬、乾燥、焼成するゾルゲル法が用い
られるが、好ましくはアルミニウムのアルコキシドをプ
ロパノール、ブタノール、2−メトキシエタノール、2
−エトキシエタノール等の有機溶媒で希釈し、前記アル
コキシドの反応性を低下せしめる化合物を更にアルコキ
シド溶液に添加した後、加水分解、解膠して調製される
AlOOHゾルを用いるのが良い。
In the present invention, the γ-Al 2 O 3 film is formed by hydrolyzing an aluminum alkoxide in hot water and then peptizing with an acid.
A sol-gel method of dipping, drying and baking the IOOH sol is used. Preferably, alkoxide of aluminum is converted to propanol, butanol, 2-methoxyethanol,
-An AlOOH sol prepared by diluting with an organic solvent such as ethoxyethanol, adding the compound that reduces the reactivity of the alkoxide to the alkoxide solution, and then hydrolyzing and peptizing the alkoxide is preferred.

【0026】前述のようにして調製したAlOOHゾル
にα−Al2 3 多孔質支持管を浸漬し、乾燥、焼成す
る操作を繰り返すことにより、α−Al2 3 多孔質支
持管上に、前記γ−Al2 3 膜の細孔より更に微細な
細孔構造を有するγ−Al23 膜が作製できる。
The α-Al 2 O 3 porous support tube is immersed in the AlOOH sol prepared as described above, and the operation of drying and firing is repeated to form an α-Al 2 O 3 porous support tube on the α-Al 2 O 3 porous support tube. A γ-Al 2 O 3 film having a finer pore structure than the pores of the γ-Al 2 O 3 film can be produced.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の無機分離膜の製造方法を詳細
に述べる。
The method for producing an inorganic separation membrane of the present invention will be described in detail below.

【0028】先ず、アルミニウムセカンダリーブトキシ
ド1molに対して水100molの割合でアルミニウ
ムセカンダリーブトキシドを80℃の熱水に添加して加
水分解する。
First, aluminum secondary butoxide is added to hot water at 80 ° C. at a ratio of 100 mol of water to 1 mol of aluminum secondary butoxide to hydrolyze.

【0029】その後、前記アルミニウムセカンダリーブ
トキシド1molに対して硝酸0.07molの割合で
硝酸を添加し、85℃以上に保ったまま解膠し、引き続
き16時間環流してAlOOHゾルを調製する。
Thereafter, nitric acid is added at a ratio of 0.07 mol of nitric acid to 1 mol of the aluminum secondary butoxide, deflocculated while keeping the temperature at 85 ° C. or higher, and subsequently refluxed for 16 hours to prepare an AlOOH sol.

【0030】次に、気孔率が39%、細孔径が0.3μ
mのα−Al2 3 多孔質管を前記AlOOHゾルに浸
漬して付着させ、室温で乾燥してから500℃の温度で
焼成した。
Next, the porosity is 39% and the pore size is 0.3 μm.
m α-Al 2 O 3 porous tube was immersed and adhered in the AlOOH sol, dried at room temperature, and fired at a temperature of 500 ° C.

【0031】この操作を5回繰り返し、γ−Al2 3
膜をその外表面に固着したα−Al2 3 多孔質支持管
を作製した。
This operation was repeated five times to obtain γ-Al 2 O 3
An α-Al 2 O 3 porous support tube having a membrane fixed to its outer surface was prepared.

【0032】得られた前記多孔質支持管の一端を封じ、
該多孔質支持管内を減圧しながら、各種金属アルコキシ
ド溶液中に浸漬し、乾燥後、500℃の温度で焼成して
γ−Al2 3 膜の細孔内壁を修飾した。
[0032] One end of the obtained porous support tube is sealed,
The porous support tube was immersed in various metal alkoxide solutions while reducing the pressure, dried, and fired at a temperature of 500 ° C. to modify the inner walls of the pores of the γ-Al 2 O 3 film.

【0033】本実施例では、前記修飾操作を1〜3回繰
り返し行い、各回毎にそれぞれのCO2 、N2 の透過率
及びCO2 /N2 の分離係数を測定し、前記多孔質支持
管内部にHeを導入し、一方、多孔質支持管外部にはC
2 /N2 が1/9のCO2とN2 の混合ガスを満た
し、分離膜、多孔質支持管を通過した多孔質管内のガス
組成及び透過量をガスクロマトグラフィで分析測定し
た。
In this embodiment, the above modification operation is repeated 1 to 3 times, and the CO 2 and N 2 transmittances and the CO 2 / N 2 separation coefficient are measured each time. He is introduced inside, while C is added outside the porous support tube.
O 2 / N 2 was filled with a mixed gas of CO 2 and N 2 of 1/9, and the gas composition and the permeated amount in the porous tube passed through the separation membrane and the porous support tube were analyzed and measured by gas chromatography.

【0034】尚、各ガスの時間、膜面積、多孔質管内外
の分圧差当たりの透過量を透過率とし、CO2 とN2
透過率の比を分離係数と表示することから、分離係数の
値が高い程、分離性能が高いことになる。
The time, the membrane area of each gas, and the permeation amount per partial pressure difference between the inside and outside of the porous tube are defined as the transmittance, and the ratio of the transmittance of CO 2 and N 2 is referred to as the separation coefficient. The higher the value, the higher the separation performance.

【0035】また、修飾する前のγ−Al2 3 膜につ
いても同様に前記透過率と分離係数を測定して反復操作
の効果を確認し、その結果を図1〜図3に図示した。
Further, for the γ-Al 2 O 3 film before modification, the transmittance and the separation coefficient were similarly measured to confirm the effect of the repetitive operation, and the results are shown in FIGS.

【0036】図1は、Naの2メトキシエトキシド0.
091molとアルミニウムセカンダリーブトキシド1
molを7molの2メトキシエタノール中で混合し、
NNジメチルアミノエタノール1molを添加して調製
したNa−Al複合アルコキシド溶液により修飾した結
果を示す。
FIG. 1 shows that 2-methoxyethoxide of Na.
091mol and aluminum secondary butoxide 1
mol in 7 mol of 2 methoxyethanol,
The result of modification with a Na-Al complex alkoxide solution prepared by adding 1 mol of NN dimethylaminoethanol is shown.

【0037】図2は、Laのisoプロポキシド0.0
91molとアルミニウムセカンダリーブトキシド1m
olを7molの2メトキシエタノール中で混合し、N
Nジメチルアミノエタノール1molを添加して調製し
たLa−Al複合アルコキシド溶液により修飾した結果
を示す。
FIG. 2 shows the isopropoxide of La 0.0
91mol and aluminum secondary butoxide 1m
ol in 7 mol of 2 methoxyethanol and mixed with N 2
The result of modification with a La-Al complex alkoxide solution prepared by adding 1 mol of N-dimethylaminoethanol is shown.

【0038】図3は、Siのエトキシド1molを7m
olの2メトキシエタノール中で希釈して調製したSi
アルコキシド溶液により修飾した結果を示す。
FIG. 3 shows that 1 mol of ethoxide of Si
ol diluted in 2 methoxyethanol
The result of modification with an alkoxide solution is shown.

【0039】尚、比較例として、アルミニウムセカンダ
リーブトキシド1molを7molの2メトキシエタノ
ール中で混合して調製したAlアルコキシド溶液により
修飾した結果を図4に、またアルミニウムセカンダリー
ブトキシド1molを7molの2メトキシエタノール
中で混合しNNジメチルアミノエタノール1molを添
加して調製したAlアルコキシド溶液により修飾した結
果を図5に示す。
As a comparative example, FIG. 4 shows the results of modification with an Al alkoxide solution prepared by mixing 1 mol of aluminum secondary butoxide in 7 mol of 2 methoxyethanol, and 1 mol of aluminum secondary butoxide in 7 mol of 2 methoxyethanol. FIG. 5 shows the results of modification with an Al alkoxide solution prepared by mixing and adding 1 mol of NN dimethylaminoethanol.

【0040】図1〜図5から明らかなように、比較例の
図4及び図5では、図4に見られるようにアルミニウム
のアルコキシドのアルコール溶液で修飾を行っても、透
過率、分離係数にほとんど変化は見られず、また図5の
ように水に対する反応性を低下せしめる化合物を添加し
ても、確かに透過率が減少していることから細孔内壁が
修飾されていることは認められるものの、分離係数は全
く向上が認められない。
As apparent from FIGS. 1 to 5, in FIGS. 4 and 5 of the comparative examples, the transmittance and the separation coefficient are not changed even when the modification is performed with an alcohol solution of aluminum alkoxide as shown in FIG. Almost no change is observed, and even if a compound that reduces the reactivity to water is added as shown in FIG. 5, it is recognized that the inner wall of the pore is modified because the transmittance is certainly reduced. However, no improvement was observed in the separation coefficient.

【0041】それらに対して、本発明のアルカリ金属、
希土類元素のいずれか1種とアルミニウムの複合アルコ
キシドのアルコール溶液にて修飾した結果を示す図1〜
図3は、いずれも透過率が減少しており、細孔内壁の修
飾が認められ、かつN2に対するCO2の分離係数の向上
が極めて顕著であることが認められる。
On the other hand, the alkali metal of the present invention ,
FIG. 1 shows the result of modification with an alcohol solution of a complex alkoxide of aluminum and any one of rare earth elements .
FIG. 3 shows that in all cases, the transmittance is reduced, the inner wall of the pore is modified, and the improvement of the separation coefficient of CO 2 with respect to N 2 is extremely remarkable.

【0042】[0042]

【発明の効果】叙述の如く、本発明の無機分離膜の作製
法によれば、γ−Al2 3 膜の細孔内壁を水に対する
反応性の低い金属アルコキシド溶液を用いて修飾するこ
とにより、簡便な方法で大気中、室温で処理して前記細
孔内壁を修飾することができ、γ−Al2 3 膜の細孔
内壁が特定成分に対して親和性を有し、また更に微細な
細孔を有するようになり、特定成分のガス成分の分離係
数を向上させることが可能となり、各種混合気体等の混
合流体を成す共存成分に対する特定成分の透過率が高
い、即ち、特定成分の分離係数の高い無機分離膜が得ら
れる。
As described above, according to the method for producing an inorganic separation membrane of the present invention, the inner wall of the pores of a γ-Al 2 O 3 membrane is modified by using a metal alkoxide solution having low reactivity to water. The inner wall of the pores can be modified by treating it in the air at room temperature by a simple method, and the inner wall of the pores of the γ-Al 2 O 3 film has an affinity for a specific component, It becomes possible to improve the separation coefficient of the gas component of the specific component, the transmittance of the specific component to the coexisting components forming a mixed fluid such as various mixed gas is high, that is, the specific component An inorganic separation membrane having a high separation coefficient can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】Na−Al複合アルコキシド溶液により修飾し
た分離膜の修飾条件と透過率及び分離係数の関係を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the modification conditions of a separation membrane modified with a Na—Al composite alkoxide solution, transmittance, and separation coefficient.

【図2】La−Al複合アルコキシド溶液により修飾し
た分離膜の修飾条件と透過率及び分離係数の関係を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a modification condition of a separation membrane modified with a La-Al composite alkoxide solution, a transmittance, and a separation coefficient.

【図3】Siアルコキシド溶液により修飾した分離膜の
修飾条件と透過率及び分離係数の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a modification condition of a separation membrane modified with a Si alkoxide solution, a transmittance, and a separation coefficient.

【図4】比較例のAlアルコキシド溶液により修飾した
分離膜の修飾条件と透過率及び分離係数の関係を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a modification condition, a transmittance, and a separation coefficient of a separation membrane modified with an Al alkoxide solution of a comparative example.

【図5】比較例の安定化剤を添加したAlアルコキシド
溶液により修飾した分離膜の修飾条件と透過率及び分離
係数の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the modification conditions, the transmittance, and the separation coefficient of a separation membrane modified with an Al alkoxide solution to which a stabilizer of a comparative example has been added.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/22 B01D 67/00 - 71/82 510 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B01D 53/22 B01D 67/00-71/82 510

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】α−Al23多孔質支持管の外表面に、ア
ルミニウムのアルコキシドを加水分解して得られるAl
OOHゾルを付着させ、400〜700℃の温度で焼成
してγ−Al23膜として固着した後、前記多孔質支持
管内を減圧しながら、前記γ−Al23膜の細孔内に水
に対する反応性が低いアルカリ金属、希土類元素の1種
とアルミニウムとの複合アルコキシド、又はSiのアル
コキシドのアルコール溶液を浸透させた後、乾燥してか
ら400〜700℃の温度で焼成することを特徴とする
無機分離膜の製造方法。
1. The method according to claim 1, wherein an aluminum alkoxide is hydrolyzed on an outer surface of the α-Al 2 O 3 porous support tube.
After adhering an OOH sol and baking at a temperature of 400 to 700 ° C. and fixing it as a γ-Al 2 O 3 film, while reducing the pressure in the porous support tube, the inside of the pores of the γ-Al 2 O 3 film is reduced. One of alkali metals and rare earth elements with low reactivity to water
Alkoxide of aluminum and aluminum
A method for producing an inorganic separation membrane, comprising impregnating an alcohol solution of coxide , drying, and firing at a temperature of 400 to 700 ° C.
【請求項2】前記アルカリ金属がNa又はRb、前記希
土類元素がLaであり、これらの元素とアルミニウムと
の複合アルコキシドのアルコール溶液が水に対する反応
性を低下せしめる化合物を含有することを特徴とする請
求項1記載の無機分離膜の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the alkali metal is Na or Rb,
The method for producing an inorganic separation membrane according to claim 1 , wherein the earth element is La, and the alcohol solution of the complex alkoxide of these elements and aluminum contains a compound that reduces the reactivity to water.
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US7396382B2 (en) * 2005-09-28 2008-07-08 General Electric Company Functionalized inorganic membranes for gas separation
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