JP3346704B2 - Method for producing inorganic separation membrane - Google Patents

Method for producing inorganic separation membrane

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JP3346704B2 JP16624096A JP16624096A JP3346704B2 JP 3346704 B2 JP3346704 B2 JP 3346704B2 JP 16624096 A JP16624096 A JP 16624096A JP 16624096 A JP16624096 A JP 16624096A JP 3346704 B2 JP3346704 B2 JP 3346704B2
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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なる多孔質
体が用いられてきたが、耐熱性や耐薬品性、耐衝撃性、
耐摩耗性等の要求が高くなるにつれ、熱的、化学安定性
及び機械的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 such as organic materials have been used for various filtration separation membranes or permeable membranes. However, heat resistance, chemical resistance, impact resistance,
As the demand for wear resistance and the like has increased, various inorganic porous materials having excellent thermal, chemical stability and mechanical properties have been attracting attention.

【0003】かかる耐熱、耐薬品性、耐圧に優れた多孔
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、分子量の差が大きいH2 とN2 、H2 とC
O等の分離に際しては、クヌッセン拡散支配となるよう
に、多孔質膜の細孔径を数10Åから数100Å程度に
制御する必要があり、一方、分子量の差が小さいCO2
とN2 などの分離に際しては、表面拡散支配となるよう
に、多孔質膜の細孔径を10Å以下に制御する必要があ
る。
The performance of such a porous inorganic separation membrane having excellent heat resistance, chemical resistance and pressure resistance is affected by the pore diameter, pore volume and pore diameter distribution of the material used to form the membrane. Yes, for example, H 2 and N 2 , H 2 and C
When separating O and the like, it is necessary to control the pore diameter of the porous membrane to about several tens of degrees to several hundreds of degrees so that Knussen diffusion is dominant, while CO 2 having a small difference in molecular weight is required.
When separating N 2 and N 2 , it is necessary to control the pore diameter of the porous membrane to 10 ° or less so that the surface diffusion is dominant.

【0004】具体的には、ゾルゲル法で作製されるAl
2 3 膜は、アルコキシドを多量の水で加水分解して得
られたゾルを多孔質支持管の外表面に付着させ、乾燥、
焼成して付与することにより多孔質膜を比較的簡便に作
製でき、得られたAl2 3多孔質膜の細孔径は、直径
が数10Å程度の比較的小さな細孔を有するものとな
る。
[0004] Specifically, Al produced by a sol-gel method is used.
The 2 O 3 membrane is formed by attaching a sol obtained by hydrolyzing an alkoxide with a large amount of water to the outer surface of a porous support tube, drying the sol,
By baking and applying, a porous film can be relatively easily prepared, and the obtained Al 2 O 3 porous film has relatively small pores having a diameter of about several tens of degrees.

【0005】また、SiO2 、TiO2 等の膜は、アル
コキシドをアルコール溶媒中で加水分解して得られるゾ
ルを利用することで、ガラス基板等の表面が平滑な基板
上に容易にそれらの膜を作製することができ、その膜も
数Å程度の細孔を有するものとなっている(特開平5−
117053号公報、特開平7−313853号公報参
照)。
[0005] Films such as SiO 2 and TiO 2 can be easily formed on a substrate having a smooth surface such as a glass substrate by using a sol obtained by hydrolyzing an alkoxide in an alcohol solvent. Can be produced, and the film also has pores of about several Å (Japanese Patent Laid-Open No.
117053, JP-A-7-313853).

【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 膜は細孔径が数10Å程度であり、分子量の差
が小さい混合気体を表面拡散支配に基づき分離するのに
適用するには、Al2 3 膜の細孔径が大き過ぎるとい
う課題があった。
However, the aforementioned A
The l 2 O 3 membrane has a pore diameter of about several tens of degrees, and the problem that the pore diameter of the Al 2 O 3 membrane is too large to be applied for separating a gas mixture having a small difference in molecular weight based on the surface diffusion control. was there.

【0007】一方、前記SiO2 、TiO2 等の膜は、
アルコキシドをアルコール溶媒中で加水分解して得られ
るゾルを利用して多孔質基板上に浸漬塗布しても、該基
板内への浸透で膜が形成されなかったり、たとえ膜が形
成されてもクラック、剥離等の発生が見られるという課
題があった。
On the other hand, the film of SiO 2 , TiO 2, etc.
Even if dip coating is performed on a porous substrate using a sol obtained by hydrolyzing an alkoxide in an alcohol solvent, a film is not formed due to penetration into the substrate, or even if a film is formed, a crack is formed. , Peeling and the like were observed.

【0008】[0008]

【発明の目的】本発明は前記課題に鑑み成されたもの
で、その目的は、微細な孔径を有した多孔質な支持体表
面に、細孔径が10Å以下のクラックや剥離等がなく、
特定ガス成分の透過率が高い、即ち、特定成分の分離係
数の高い多孔質膜を形成することができる無機分離膜の
製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a porous support having a fine pore diameter without cracks or peeling having a pore diameter of 10 mm or less.
An object of the present invention is to provide a method for producing an inorganic separation membrane capable of forming a porous membrane having a high permeability of a specific gas component, that is, a high separation coefficient of a specific component.

【0009】[0009]

【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、多孔質なセラミック支
持管の表面にアルミニウムのアルコキシドとシリコンの
部分加水分解ゾルとをアルコール溶媒中で複合化し、加
水分解して得られるゾルを、希釈した後に付着させ、乾
燥した後、焼成するという一連の操作を繰り返し行うこ
とにより、クラックや剥離等が発生しないAl23−S
iO2複合膜を作製することができ、該膜は特定ガス成
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, have found that an aluminum alkoxide and a silicon
A partially hydrolyzed sol is complexed in an alcohol solvent, and the sol obtained by hydrolysis is diluted, adhered, dried, and then fired, and a series of operations are repeated to cause cracks and peeling. No Al 2 O 3 -S
It has been found that an iO 2 composite membrane can be produced, and that the membrane has an improved separation coefficient for specific gas components.

【0010】即ち、本発明の無機分離膜の製造方法は、
アルミニウムのアルコキシドとシリコンのアルコキシ
を部分加水分解して得られたシリコンの部分加水分解
ゾルとをアルコール溶媒中で複合化して複合アルコキシ
ドを作製し、該複合アルコキシドを前記アルミニウムま
たはシリコンのアルコキシドのいずれか多い方の1mo
lに対して5〜100molの水と、アルコールとを混
合した溶液で加水分解して複合ゾルを調製し、該複合ゾ
ルを希釈した後に多孔質のセラミック支持管の外表面に
付着させ、乾燥した後、400〜700℃の温度で焼成
して付与することを特徴とするものである。
That is, the method for producing an inorganic separation membrane of the present invention comprises:
And aluminum alkoxide, partial hydrolysis of the silicon obtained silicon alkoxide and partial hydrolysis
A sol is compounded in an alcohol solvent to prepare a composite alkoxide.
A composite sol was prepared by hydrolysis with a solution in which 5 to 100 mol of water and an alcohol were mixed with each other, and the composite sol was diluted , attached to the outer surface of a porous ceramic support tube, and dried. Thereafter, it is applied by firing at a temperature of 400 to 700 ° C.

【0011】[0011]

【作用】本発明の無機分離膜の製造方法によれば、多孔
質なセラミック支持管の外表面に、アルミニウムのアル
コキシドとシリコンのアルコキシドを部分加水分解して
得られた部分加水分解ゾルをアルコール溶媒中で複合化
し、水分量を前記アルミニウム及びシリコンのアルコキ
シドのいずれか多い方の1molに対して5〜100m
olの割合で添加することにより加水分解して得られる
ゾルを付着させ、乾燥、焼成することから、存在するア
ルコキシドの反応基であるアルコキシル基のほとんど全
てが水と反応するのに十分以上の水を添加することによ
り、重縮合が三次元的に発達し、強固なネットワーク構
造を有するゾルが得られ、且つ複合ゾルを希釈すること
によって一回に付与される膜成分を薄くするため、
燥、焼成後においても、クラックや剥離等の発生のない
Al23−SiO2複合膜を得ることができ、その上、
該膜の細孔はÅオーダーの細孔径を有するようになり、
特定成分の分離係数を向上させることができることにな
る。
According to the method for producing an inorganic separation membrane of the present invention, an aluminum alkoxide and a silicon alkoxide are partially hydrolyzed on the outer surface of a porous ceramic support tube.
The obtained partially hydrolyzed sol is compounded in an alcohol solvent, and the water content is 5 to 100 m with respect to 1 mol of the larger of the aluminum and silicon alkoxides.
The sol obtained by hydrolysis by adding at a ratio of ol is attached, dried and calcined, so that almost all of the alkoxyl groups, which are the reactive groups of the existing alkoxide, have sufficient water to react with water. , Polycondensation develops three-dimensionally, a sol having a strong network structure is obtained , and a complex sol is diluted.
In order to reduce the thickness of the film component applied at one time, an Al 2 O 3 —SiO 2 composite film free from cracks and peeling can be obtained even after drying and firing.
The pores of the membrane have a pore size of の order,
As a result, the separation coefficient of the specific component can be improved.

【0012】[0012]

【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.

【0013】本発明は、セラミック多孔質支持管の外表
面に、アルミニウムとシリコンの各アルコキシドをアル
コール等の有機溶媒中で複合化し、この複合アルコキシ
ドを加水分解することで作製した複合ゾルを希釈した後
浸漬等の手段で付着させ、該付着物を乾燥した後、大
気中で焼成することにより、微細な細孔径を有する複合
膜の作製が可能となり、また、特定ガス成分に対する透
過効率が向上した無機分離膜が得られるというものであ
る。
According to the present invention, a composite sol prepared by combining aluminum and silicon alkoxides in an organic solvent such as alcohol on the outer surface of a ceramic porous support tube and hydrolyzing the composite alkoxide is diluted. rear
After the attached matter is dried by immersion or the like and dried, and then baked in the air, it is possible to produce a composite membrane having a fine pore diameter, and the permeation efficiency for a specific gas component is improved. An inorganic separation membrane is obtained.

【0014】本発明において、アルミニウムとシリコン
の各アルコキシドの複合化は、各アルコキシドをアルコ
ール溶液中で加熱還流することにより作製できるが、各
アルコキシドの加水分解の反応速度には大きな違いがあ
るため、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシ
ランを塩酸等の無機酸を用いてアルコール溶液中で部分
加水分解することにより調製された部分加水分解ゾル
と、アルミニウムセカンダリーブトキシド等のトリアル
コキシアルミニウムとを混合攪拌することが重要であ
In the present invention, the complexation of each alkoxide of aluminum and silicon can be produced by heating and refluxing each alkoxide in an alcohol solution. However, since there is a great difference in the reaction rate of hydrolysis of each alkoxide, Mixing and stirring a partially hydrolyzed sol prepared by partially hydrolyzing a tetraalkoxysilane such as tetraethoxysilane in an alcohol solution using an inorganic acid such as hydrochloric acid and a trialkoxyaluminum such as aluminum secondary butoxide. Is important
You .

【0015】更に、より加水分解の反応速度の早いアル
ミニウムのアルコキシドに対しては、アルミニウムのア
ルコキシドのアルコール溶液中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することが好ま
しい。
Further, for an aluminum alkoxide having a higher hydrolysis reaction rate, it is preferable to add a compound that reduces the reactivity of the alkoxide to water in an alcohol solution of the aluminum alkoxide.

【0016】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
る。
The compound that reduces the reactivity of the alkoxide with water is R 1 R 2 NCH 2 CH 2 OH
(Wherein R 1 or R 2 is H, CH 3 , C 2
H 5, CH 3 CH 2 OH or one) represented by ethanolamine or β- diketones, acetic anhydride, acetoacetate esters, dicarboxylic acid esters and the like.

【0017】また、前記化合物、即ち、安定化剤の添加
量は、その量が0.1モルより少ないと実質的に安定化
剤としての効果がないため、アルミニウムのアルコキシ
ド1molに対して0.1mol以上であることが好ま
しい。
If the amount of the compound, that is, the stabilizer, is less than 0.1 mol, the effect of the stabilizer is not substantially obtained. It is preferably at least 1 mol.

【0018】一方、前記アルミニウムあるいはシリコン
の各アルコキシドのアルコール溶液としては、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一価のアルコールもし
くはエチレングリコール、プロピレングリコール等の二
価のアルコールが用いられる。
On the other hand, the alcohol solution of each alkoxide of aluminum or silicon includes a monohydric alcohol such as ethanol, propanol, butanol, 2-methoxyethanol and 2-ethoxyethanol or a dihydric alcohol such as ethylene glycol and propylene glycol. Alcohol is used.

【0019】以上のように、アルミニウムとシリコンの
アルコキシドを複合化した複合アルコキシドのアルコー
ル溶液に、これを加水分解するためにアルミニウムもし
くはシリコンのアルコキシドのいずれか多い方の1mo
lに対して5〜100molの水と、アルコールとの混
合溶液を滴下することにより、複合ゾルを作製すること
ができる。
As described above, an alcohol solution of a complex alkoxide in which aluminum and silicon alkoxides are complexed is mixed with an alcohol solution of aluminum or silicon, whichever is greater, in order to hydrolyze it.
By dropping a mixed solution of 5 to 100 mol of water and alcohol with respect to 1 liter, a composite sol can be prepared.

【0020】前記水の量をアルミニウムもしくはシリコ
ンのアルコキシドのいずれか多い方の1molに対して
5〜100molと限定するのは、作製した複合ゾルを
セラミック多孔質支持管の外表面に付着させる際、前記
水の量が5molより少ないとゾルの重縮合が3次元的
に発達せず、ゾル自身の構造が弱く、そのまま前記多孔
質支持管の外表面に付着させて乾燥、焼成の過程を経る
と、それらの過程での収縮によるクラックや剥離等の発
生を避けることが事実上不可能となり、逆に100mo
lを越えると得られるゾルはコロイド状のゾルとなり、
細孔径が増大したり、実質的にゾルの濃度が低下し、多
孔質なセラミック支持管内へのゾルの浸透が増え、成膜
が困難になるためである。
The reason why the amount of the water is limited to 5 to 100 mol per 1 mol of aluminum or silicon alkoxide, whichever is larger, is to adhere the prepared composite sol to the outer surface of the ceramic porous support tube. When the amount of the water is less than 5 mol, the polycondensation of the sol does not develop three-dimensionally, the structure of the sol itself is weak, and the sol is directly adhered to the outer surface of the porous support tube and dried and fired. It is virtually impossible to avoid the occurrence of cracks and peeling due to shrinkage in those processes,
When the amount exceeds 1, the obtained sol becomes a colloidal sol,
This is because the pore diameter increases, or the sol concentration substantially decreases, so that the penetration of the sol into the porous ceramic support tube increases, and film formation becomes difficult.

【0021】また、本発明において用いられる多孔質な
セラミック支持管は、一般にα−Al2 3 多孔質管が
用いられるが、これ以外にもZrO2 、SiO2 、Si
3 4 、ガラス等の各種セラミック支持管を用いること
ができ、その細孔径は0.01〜10μm、好ましくは
0.05〜2μmであることが好ましい。
As the porous ceramic support tube used in the present invention, an α-Al 2 O 3 porous tube is generally used. In addition, ZrO 2 , SiO 2 , Si
3 N 4, it is possible to use various ceramic support tube, such as glass, its pore size 0.01 to 10 [mu] m, is preferably preferably 0.05 to 2 [mu] m.

【0022】このような多孔質なセラミック支持管の外
表面へ複合ゾルを付着させるには、該複合ゾル中にセラ
ミック支持管を浸漬し、乾燥、焼成してAl2 3 −S
iO2 複合膜を付与することができる。
In order to attach the composite sol to the outer surface of such a porous ceramic support tube, the ceramic support tube is immersed in the composite sol, dried and fired to form Al 2 O 3 —S.
An iO 2 composite membrane can be provided.

【0023】また、前記Al2 3 −SiO2 複合ゾル
中への浸漬、及びそこからの引き上げは定速モーターを
用いて行うことができ、その後、室温条件下で乾燥さ
せ、次いで400〜700℃の温度で約0.5〜10時
間、焼成する。
The immersion in the Al 2 O 3 —SiO 2 composite sol and the lifting from the sol can be carried out by using a constant speed motor, followed by drying at room temperature and then 400-700. Firing at a temperature of about 0.5 to 10 hours.

【0024】前述のような一連の操作は、一回に付与さ
れる膜成分が厚いと乾燥、焼成時に発生する収縮により
クラックや剥離等を避けることができないため複数回繰
り返し行うことが好ましいが、前記複合ゾルの溶媒とし
て用いたアルコール等で該ゾルを希釈することにより、
一回に付与される膜成分を薄くする必要がある。
It is preferable to repeat the above-described series of operations a plurality of times because a thick film component applied at one time cannot avoid cracks and peeling due to shrinkage generated during drying and firing. By diluting the sol with an alcohol or the like used as a solvent for the composite sol,
It is necessary to thin the film component applied at one time.

【0025】[0025]

【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.

【0026】(実施例1)アルミニウムセカンダリーブ
トキシド0.25molを2メトキシエタノール0.7
5molに溶解したものに、ケイ酸エチル1molに2
メトキシエタノール4molと水1molと硝酸0.0
7molとを混合した溶液を添加して作製した部分加水
分解ゾルを加えて複合アルコキシドを作製した。
(Example 1) 0.25 mol of aluminum secondary butoxide was added to 0.7 of 2-methoxyethanol.
5 mol dissolved in ethyl silicate 2 mol
Methoxyethanol 4mol, water 1mol and nitric acid 0.0
A mixed alkoxide was prepared by adding a partially hydrolyzed sol prepared by adding a solution obtained by mixing 7 mol with 7 mol.

【0027】次に、この複合アルコキシドに、水15m
olと2メトキシエタノール3molの混合溶液を滴下
して複合ゾルを作製した後、更に、溶媒である2メトキ
シエタノール15molを加えて希釈し、成膜用複合ゾ
ルを作製した。
Next, 15 m of water was added to the composite alkoxide.
After a mixed solution of 3 mol of ol and 2 methoxyethanol was dropped to prepare a composite sol, 15 mol of 2 methoxyethanol as a solvent was further added and diluted to prepare a composite sol for film formation.

【0028】かくして得られた成膜用複合ゾルを用い
て、気孔率39%、細孔径0.3μmのα−Al2 3
多孔質支持管の外表面に浸漬法により前記成膜用複合ゾ
ルを付着させ、室温で乾燥後、500℃で焼成する操作
を15回繰り返し、Al2 3−SiO2 複合膜を付与
したα−Al2 3 多孔質支持管を作製した。
Using the thus obtained composite sol for film formation, α-Al 2 O 3 having a porosity of 39% and a pore diameter of 0.3 μm was used.
An operation of depositing the composite sol for film formation on the outer surface of the porous support tube by an immersion method, drying at room temperature, and sintering at 500 ° C. was repeated 15 times to obtain an Al 2 O 3 —SiO 2 composite film. It was prepared -al 2 O 3 porous support tube.

【0029】一方、前記複合アルコキシドに滴下する混
合溶液の水の量を1molに減少させ、複合ゾル作製後
に希釈用の2メトキシエタノールを添加しない以外は前
述と同様にしてα−Al2 3 多孔質支持管の外表面に
10回製膜したものを比較例とした。
On the other hand, the amount of water in the mixed solution dropped to the composite alkoxide was reduced to 1 mol, and α-Al 2 O 3 porous was prepared in the same manner as described above except that 2 methoxyethanol for dilution was not added after the preparation of the composite sol. A film formed on the outer surface of the porous support tube 10 times was used as a comparative example.

【0030】前述の如くして作製した本発明のAl2
3 −SiO2 複合膜は、約1μmの厚さを有するクラッ
ク、剥離等の欠陥のないものであるのに対して、比較例
の複合膜は約1μmの厚さを有するものの、膜表面全体
にわたってクラックが発生した。
The Al 2 O of the present invention prepared as described above
The 3- SiO 2 composite film has a thickness of about 1 μm and has no defects such as cracks and peeling, whereas the composite film of the comparative example has a thickness of about 1 μm, but covers the entire film surface. A crack has occurred.

【0031】また、前記各Al2 3 −SiO2 複合膜
について、室温でCO2 とN2 ガスの透過速度(透過
率)及びCO2 /N2 分離係数(透過係数比)をそれぞ
れ測定したところ、本発明のAl2 3 −SiO2 複合
膜ではCO2 透過速度が2.5×10-9mol/(m2
・Pa・sec)、N2 透過速度が1.4×10-9mo
l/(m2 ・Pa・sec)となり、CO2 /N2 分離
係数は1.79であるのに対して、比較例ではCO2
過速度が3.0×10-9mol/(m2 ・Pa・se
c)、N2 透過速度が3.7×10-9mol/(m2
Pa・sec)となり、CO2 /N2 分離係数は0.8
0であった。
For each of the Al 2 O 3 —SiO 2 composite films, the permeation rates (permeability) of CO 2 and N 2 gas and the CO 2 / N 2 separation coefficient (permeation coefficient ratio) were measured at room temperature. However, in the Al 2 O 3 —SiO 2 composite film of the present invention, the CO 2 transmission rate is 2.5 × 10 −9 mol / (m 2
Pa · sec), N 2 transmission speed is 1.4 × 10 −9 mo
1 / (m 2 · Pa · sec), and the CO 2 / N 2 separation coefficient is 1.79, whereas the CO 2 permeation rate in the comparative example is 3.0 × 10 −9 mol / (m 2・ Pa ・ se
c), the N 2 permeation rate is 3.7 × 10 −9 mol / (m 2.
Pa · sec), and the CO 2 / N 2 separation coefficient is 0.8
It was 0.

【0032】(実施例2)次に、アルミニウムセカンダ
リーブトキシド1molを2メトキシエタノール3mo
lに溶解し、更に安定化剤としてトリエタノールアミン
を1mol添加して作製した混合溶液に、ケイ酸エチル
0.25molに2メトキシエタノール1molと水
0.25molと硝酸0.0175molから成る混合
溶液を添加して作製した部分加水分解ゾルを加えて複合
アルコキシドを作製した。
Example 2 Next, 1 mol of aluminum secondary butoxide was added to 3 mol of 2-methoxyethanol.
to a mixed solution prepared by adding 1 mol of triethanolamine as a stabilizer, a mixed solution of 0.25 mol of ethyl silicate, 1 mol of 2 methoxyethanol, 0.25 mol of water and 0.0175 mol of nitric acid is added. A composite alkoxide was prepared by adding the partially hydrolyzed sol prepared by the addition.

【0033】かくして得られた複合アルコキシドに、水
5molと2メトキシエタノール3molから成る混合
溶液を滴下して複合ゾルを作製し、更に、溶媒である2
メトキシエタノール15molを加えて希釈して成膜用
複合ゾルを作製した。
A mixed solution composed of 5 mol of water and 3 mol of 2-methoxyethanol was added dropwise to the composite alkoxide thus obtained to prepare a composite sol.
15 mol of methoxyethanol was added and diluted to prepare a composite sol for film formation.

【0034】その後、気孔率39%、細孔径0.3μm
のα−Al2 3 多孔質支持管の外表面に、浸漬法によ
り前記成膜用複合ゾルを付着させ、室温で乾燥した後、
500℃の温度で焼成する操作を15回繰り返し、Al
2 3 −SiO2 複合膜を付与したα−Al2 3 多孔
質支持管を作製した。
Thereafter, the porosity is 39% and the pore diameter is 0.3 μm.
The composite sol for film formation was adhered to the outer surface of the α-Al 2 O 3 porous support tube by dipping and dried at room temperature.
The operation of firing at a temperature of 500 ° C. was repeated 15 times,
An α-Al 2 O 3 porous support tube provided with a 2 O 3 —SiO 2 composite film was produced.

【0035】一方、前記複合アルコキシドに滴下する混
合溶液の水の量を1molに減少させ、複合ゾル作製後
に希釈用の2メトキシエタノールを添加しない以外は前
述と同様にしてα−Al2 3 多孔質支持管の外表面に
10回製膜したものを比較例とした。
On the other hand, the amount of water in the mixed solution dropped to the composite alkoxide was reduced to 1 mol, and α-Al 2 O 3 porous was prepared in the same manner as described above except that 2 methoxyethanol for dilution was not added after the preparation of the composite sol. A film formed on the outer surface of the porous support tube 10 times was used as a comparative example.

【0036】前述の如くして作製した本発明のAl2
3 −SiO2 複合膜は、約1μmの厚さを有するクラッ
ク、剥離等の欠陥のないものであるのに対して、比較例
の複合膜は約1μmの厚さを有するものの、膜表面全体
にわたってクラックが発生した。
The Al 2 O of the present invention prepared as described above
The 3- SiO 2 composite film has a thickness of about 1 μm and has no defects such as cracks and peeling, whereas the composite film of the comparative example has a thickness of about 1 μm, but covers the entire film surface. A crack has occurred.

【0037】また、前記各Al2 3 −SiO2 複合膜
について、室温でCO2 とN2 ガスの透過速度(透過
率)及びCO2 /N2 分離係数(透過係数比)をそれぞ
れ測定したところ、本発明のAl2 3 −SiO2 複合
膜ではCO2 透過速度が1.7×10-9mol/(m2
・Pa・sec)、N2 透過速度が1.2×10-9mo
l/(m2 ・Pa・sec)となり、CO2 /N2 分離
係数は1.42であるのに対して、比較例ではCO2
過速度が1.8×10-9mol/(m2 ・Pa・se
c)、N2 透過速度が2.3×10-9mol/(m2
Pa・sec)となり、CO2 /N2 分離係数は0.7
8であった。
For each of the Al 2 O 3 —SiO 2 composite films, the permeation speed (permeability) of CO 2 and N 2 gas and the CO 2 / N 2 separation coefficient (permeation coefficient ratio) were measured at room temperature. However, the Al 2 O 3 —SiO 2 composite film of the present invention has a CO 2 transmission rate of 1.7 × 10 −9 mol / (m 2
Pa · sec), N 2 transmission rate is 1.2 × 10 −9 mo
1 / (m 2 · Pa · sec), and the CO 2 / N 2 separation coefficient is 1.42, whereas the CO 2 permeation rate in the comparative example is 1.8 × 10 −9 mol / (m 2・ Pa ・ se
c), the N 2 permeation rate is 2.3 × 10 −9 mol / (m 2
Pa · sec), and the CO 2 / N 2 separation coefficient is 0.7
It was 8.

【0038】実施例1及び実施例2の結果から分かるよ
うに、本発明のAl2 3 −SiO2 複合膜は、クラッ
ク等の欠陥を有する比較例と比べてもほほ同程度の透過
速度であるにもかかわらず、比較例がクヌッセン拡散程
度の分離係数しか示さないのに対して、本発明のAl2
3 −SiO2 複合膜は比較例の約2倍のCO2 /N2
分離係数を有していることが分かる。
As can be seen from the results of Example 1 and Example 2, the Al 2 O 3 —SiO 2 composite film of the present invention has a transmission speed almost the same as that of the comparative example having defects such as cracks. Despite the, whereas comparative example shows only the separation factor of about Knudsen diffusion, Al 2 of the present invention
The O 3 —SiO 2 composite film has about twice the CO 2 / N 2 of the comparative example.
It can be seen that it has a separation factor.

【0039】[0039]

【発明の効果】叙述の如く、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、
アルミニウムとシリコンの複合アルコキシドに、前記ア
ルミニウムとシリコンの各アルコキシドのいずれか多い
方の1molに対して、5〜100molの水とアルコ
ールとの混合液を加えて加水分解し、得られた複合ゾル
希釈した後に繰り返し製膜することにより、クラック
や剥離等の欠陥がなく、特定成分のガス成分の分離係数
を向上させることができ、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 outer surface of the α-Al 2 O 3 porous support tube is
To a composite alkoxide of aluminum and silicon, a mixed solution of 5 to 100 mol of water and alcohol is added to 1 mol of the greater of each alkoxide of aluminum and silicon, and the mixture is hydrolyzed. By repeatedly forming a film after dilution, it is possible to improve the separation coefficient of gas components of specific components without defects such as cracks and peeling, and to transmit specific components to coexisting components forming a mixed fluid such as various mixed gases. High rate, ie
An inorganic separation membrane having a high separation coefficient of a specific component can be obtained.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】セラミック多孔質支持管の外表面に、アル
ミニウムのアルコキシドとシリコンのアルコキシド
部分加水分解して得られたシリコンの部分加水分解ゾル
をアルコール溶媒中で複合化した複合アルコキシド
に、前記アルミニウムまたはシリコンのアルコキシドの
いずれか多い方の1molに対して5〜100molの
水と、アルコールとの混合溶液を添加して得られる複合
ゾルを、希釈した後に付着させ、乾燥後、400〜70
0℃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。
The outer surface of the 1. A ceramic porous support tube, and aluminum alkoxide, a silicon alkoxide
Partially hydrolyzed sol of silicon obtained by partial hydrolysis
And a composite sol obtained by adding a mixed solution of 5 to 100 mol of water to 1 mol of the greater of the alkoxide of aluminum and silicon, and an alcohol to a composite alkoxide obtained by complexing , After dilution, and after drying, 400-70
A method for producing an inorganic separation membrane, comprising firing at a temperature of 0 ° C.
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