JP3840506B2 - Method for producing mixture separation membrane - Google Patents

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Description

本発明は、気体あるいは液体から成る混合物を分離する混合物分離膜に係り、特には多孔質支持体上にチタノシリケート型ゼオライト結晶層を析出させた混合物分離膜に関する。   The present invention relates to a mixture separation membrane for separating a mixture of gas or liquid, and more particularly to a mixture separation membrane in which a titanosilicate zeolite crystal layer is deposited on a porous support.

従来、気体や液体の混合物の分離には、蒸留法、吸着法、膜分離法等が知られている。しかし、このうち蒸留法は熱を加えるため多くのエネルギーを必要とし、耐熱性の低いものや沸点の近いものや水とエタノールなど共沸混合物では分離が困難である。また、吸着法では、吸着剤の再生のための装置が大型であり、また多くのエネルギーを必要とするという課題がある。   Conventionally, a distillation method, an adsorption method, a membrane separation method, and the like are known for separation of a gas or liquid mixture. However, among them, the distillation method requires a lot of energy to apply heat, and separation is difficult with an azeotropic mixture such as one having low heat resistance, one having a near boiling point, or water and ethanol. Further, the adsorption method has a problem that the apparatus for regenerating the adsorbent is large and requires a lot of energy.

これらの蒸留法や吸着法における課題を解決すべく膜分離法が期待されるが、膜分離法の膜には酢酸セルロース、シリコンゴム、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミドなどの種々の高分子を素材としたものが使用されており、高分子膜の膜性能に限界があり分離性が低いこと、さらに耐熱性や耐薬品性に難点があるため適用範囲が限定されるという課題がある。   Membrane separation methods are expected to solve the problems in these distillation methods and adsorption methods, but membranes of membrane separation methods are made of various polymers such as cellulose acetate, silicon rubber, polystyrene, polyamide, and polyimide. However, there is a limit to the membrane performance of the polymer membrane, the separability is low, and there is a problem in that the application range is limited due to the difficulty in heat resistance and chemical resistance.

そこで、このような高分子材料による課題を解決するため、近年では、無機質材料であるゼオライトを用いた分離膜が注目されている。しかし、ゼオライト結晶単独で形成された膜は、ゼオライト結晶間のつながりが弱く機械的強度が弱いことから、分離膜として利用することは困難である。
このため従来からゼオライトを多孔質の支持体に担持させた形態での使用が検討されてきた。
これまでに開発されたゼオライト膜には、例えば、特許文献1には、「ゼオライト膜及びその製造方法」として、シリカ源およびアルカリ金属源を含む水性混合物を多孔質支持体上で水熱合成して得られるシリカライト型ゼオライト膜が開示されている。この特許文献1に開示された発明によれば、化学的・熱的に安定で機械的強度の高く、分離係数が飛躍的に高いアルコール選択性分離膜が得られる。
また、特許文献2には「液体混合物分離膜」として、多孔質支持体上に析出させたA型ゼオライト膜よりなる液体混合物分離膜が開示されている。本特許文献2に開示された発明においても、特許文献1に開示された発明と同様に、ゼオライトの分子ふるい能によって、著しく高い水選択透過性を有している。また、パーベーパレーション法による液体混合率の分離において、分離効率が高く、透過安定性にも優れ、しかも化学的安定性、取扱い性も良好で実用的な液体混合物分離膜を提供することができる。
Therefore, in order to solve the problems caused by such a polymer material, in recent years, a separation membrane using zeolite, which is an inorganic material, has attracted attention. However, a membrane formed of zeolite crystals alone is difficult to use as a separation membrane because the connection between the zeolite crystals is weak and the mechanical strength is weak.
For this reason, the use in the form of zeolite supported on a porous support has been studied.
As for the zeolite membrane developed so far, for example, in Patent Document 1, as a “zeolite membrane and its production method”, an aqueous mixture containing a silica source and an alkali metal source is hydrothermally synthesized on a porous support. A silicalite-type zeolite membrane obtained in this manner is disclosed. According to the invention disclosed in Patent Document 1, an alcohol-selective separation membrane that is chemically and thermally stable, has high mechanical strength, and has a remarkably high separation factor can be obtained.
Patent Document 2 discloses a liquid mixture separation membrane comprising an A-type zeolite membrane deposited on a porous support as a “liquid mixture separation membrane”. The invention disclosed in Patent Document 2 also has a remarkably high water permeability due to the molecular sieving ability of zeolite, as in the invention disclosed in Patent Document 1. Moreover, in the separation of the liquid mixing ratio by the pervaporation method, a practical liquid mixture separation membrane having high separation efficiency, excellent permeation stability, chemical stability, and good handling properties can be provided. .

一方、ゼオライト中にチタンを含める技術についても既に開発されており、例えばシリカ源とチタン源から成るチタノシリケート型ゼオライトの合成例としては、特許文献3に「改良されたチタノシリケート触媒、その製造方法及びこれを触媒として使用する過酸化水素を利用した有機合成反応」として、チタノシリケートの一次粒子同士の結晶質による結合体であって、50〜300オングストロームの細孔を有し、粒度分布メジアンが1μm以上であるチタノシリケート触媒に関する開示がある。
この特許文献3に開示されたチタノシリケート触媒は、ハンドリング特性及び機械的強度に優れ活性の高いチタノシリケート粒子を提供するものである。
On the other hand, a technique for including titanium in zeolite has already been developed. For example, as a synthesis example of a titanosilicate type zeolite composed of a silica source and a titanium source, Patent Document 3 discloses "improved titanosilicate catalyst, Production method and organic synthesis reaction using hydrogen peroxide as a catalyst ”, a crystalline conjugate of titanosilicate primary particles having pores of 50 to 300 angstroms, There is a disclosure relating to a titanosilicate catalyst having a distribution median of 1 μm or more.
The titanosilicate catalyst disclosed in Patent Document 3 provides titanosilicate particles having excellent handling characteristics and mechanical strength and high activity.

特開平6−99044号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-99044 特開平7−185275号公報JP-A-7-185275 特開平7−100387号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-100387

しかしながら、特許文献1及び特許文献2に開示されたゼオライト膜は、いずれも製膜後の乾燥時に、ゼオライトの結晶粒界または支持体と結晶との界面でのクラックの発生、膜の剥離による膜欠陥等が生じ膜として緻密な物が得られず、結果的に分離性能が低いという課題があった。 However, the zeolite membranes disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 are both membranes due to the generation of cracks at the crystal grain boundaries of zeolite or the interface between the support and the crystal during the drying after the membrane formation, and the peeling of the membrane. There was a problem that defects or the like occurred and a dense product could not be obtained, resulting in poor separation performance.

また、特許文献3に開示されたチタノシリケート触媒は、開示された方法で調製されるチタノシリケート型ゼオライトは、そもそも触媒として開発されたため、いずれも粒子ないし粒子の凝集体であり、そのままでは分離膜としては使用できないか膜状に得られた場合でも分離性能が低いという課題があった。   In addition, since the titanosilicate type zeolite prepared by the disclosed method is originally developed as a catalyst, the titanosilicate catalyst disclosed in Patent Document 3 is a particle or an aggregate of particles. There was a problem that the separation performance was low even when it could not be used as a separation membrane or was obtained as a membrane.

本発明は、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、チタノシリケート型ゼオライトを用いた高い分離性能を有する混合物分離膜とその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide a mixture separation membrane having a high separation performance using a titanosilicate type zeolite and a method for producing the same.

本発明者らは、多孔質支持体上にチタノシリケート型ゼオライトを膜状に結晶化させた膜が、欠陥が発生し難く、高性能の分離機能を有する優れた分離膜として有用なことを見出して本発明を完成させた。
本発明混合物分離膜においては、上述の課題を解決すべく、多孔質支持体上に析出させたチタノシリケート型ゼオライト結晶層を有するようにしたものである。
このような混合物分離膜においては、チタノシリケート型ゼオライト結晶層が多孔質支持体を覆うように作用する。支持体の形状を利用しながら、欠陥が少なく分離性能に優れる分離膜を生成する作用を有する。
The present inventors have found that a membrane obtained by crystallizing titanosilicate type zeolite into a membrane on a porous support is less likely to cause defects and is useful as an excellent separation membrane having a high-performance separation function. As a result, the present invention was completed.
In order to solve the above-mentioned problems, the mixture separation membrane of the present invention has a titanosilicate type zeolite crystal layer deposited on a porous support.
In such a mixture separation membrane, the titanosilicate type zeolite crystal layer acts so as to cover the porous support. While using the shape of the support, it has the effect of producing a separation membrane with few defects and excellent separation performance.

また、本発明の請求項に記載された混合分離膜製造方法においては、構造規定剤として水酸化テトラアルキルアンモニウムと、ケイ素源としてケイ素酸化物と、チタン源としてチタン酸化物と、水と、過酸化水素水とを混合させる工程と、混合後に撹拌してゲル化した原料を調製する工程と、ゲル化した原料に多孔質支持体を浸漬する工程と、浸漬された多孔質支持体を100℃〜220℃で10時間〜150時間水熱合成する工程と、その後焼成する工程とを有するものである。
上記構成に係る混合分離膜製造方法は、ゲル化した原料に多孔質支持体を浸漬し、その状態で水熱合成することで、欠陥のない均質な混合物分離膜を生成するという作用を有する。焼成工程は、不要となった構造規定剤を飛ばす作用を有する。
In the been mixed separation membrane production method according to claim 1 of the present invention, the tetraalkyl ammonium hydroxide as the structure directing agent, and silicon oxide as the silicon source, the titanium oxide as a titanium source, and water, A step of mixing hydrogen peroxide water, a step of preparing a gelled raw material by stirring after mixing, a step of immersing the porous support in the gelled raw material, and a 100% of the immersed porous support It has a step of hydrothermal synthesis at 10 to 150 ° C. for 10 hours to 150 hours and a subsequent firing step.
The method for producing a mixed separation membrane according to the above configuration has an effect that a porous mixed support is immersed in a gelled raw material and hydrothermal synthesis is performed in that state, thereby producing a homogeneous mixed membrane having no defects. The firing step has the effect of skipping unnecessary structure directing agents.

請求項に記載された混合分離膜製造方法においては、請求項に記載された発明において、チタン酸化物に対するケイ素酸化物の組成比(以下、組成比はモル比で表す。)は5〜500であり、ケイ素酸化物に対する水の組成比は10〜300であり、ケイ素酸化物に対する水酸化テトラアルキルアンモニウムの組成比は0.05〜1.0である。
このような混合分離膜製造方法においては、請求項2に記載された発明と同様の作用を有する。
In the mixed separation membrane manufacturing method described in claim 2 , in the invention described in claim 1 , the composition ratio of silicon oxide to titanium oxide (hereinafter, the composition ratio is expressed in molar ratio) is 5 to 5. 500, the composition ratio of water to silicon oxide is 10 to 300, and the composition ratio of tetraalkylammonium hydroxide to silicon oxide is 0.05 to 1.0.
Such a mixed separation membrane manufacturing method has the same operation as that of the invention described in claim 2.

本発明多孔質支持体上に析出させたチタノシリケート型ゼオライト結晶層を有する混合物分離膜は、製膜性に優れており、その分離性能は著しく改善されている。しかもチタンを含むことから、その疎水性を利用して例えばアルコール/水混合物からアルコールを選択的に分離することができ、また、チタノシリケート型ゼオライト構造が有する細孔径による分子ふるい効果により多種多様の混合物の分離が可能となる。さらに、チタンの触媒作用とこの混合物分離膜の作用の両方を利用して、触媒反応前の反応物から触媒反応後の生成物を分離することが可能となる。 The mixture separation membrane having the titanosilicate type zeolite crystal layer deposited on the porous support of the present invention is excellent in film-forming properties, and its separation performance is remarkably improved. Moreover, because it contains titanium, it can be used to selectively separate alcohol from, for example, an alcohol / water mixture by utilizing its hydrophobicity, and it can be varied due to the molecular sieving effect due to the pore size of the titanosilicate zeolite structure. Separation of the mixture becomes possible. Furthermore, the product after the catalytic reaction can be separated from the reaction product before the catalytic reaction by utilizing both the catalytic action of titanium and the action of the mixture separation membrane.

また、請求項1,2に記載された混合分離膜製造方法においては、段落0013に記載される混合物分離膜を容易に製造することができる。 Moreover, in the mixed separation membrane manufacturing method described in claims 1 and 2 , the mixture separation membrane described in paragraph 0013 can be easily manufactured.

以下、本発明に係る混合物分離膜製造方法を実施するための最良の形態について説明する。
本実施の形態における多孔質支持体としては、チタノシリケート型ゼオライトを膜状に結晶化出来るような化学的安定性があり多孔質であれば特に制限されるものではなく、例えばアルミナ、シリカ、ジルコニア、チッ化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミックス、アルミニウム、銀、ステンレス等の金属、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリイミド等の有機高分子からなる多孔質材料を用いることができる。
The following describes the best mode for carrying out the method for producing a mixture separation membrane according to the present invention.
The porous support in the present embodiment is not particularly limited as long as it is chemically stable and porous so that the titanosilicate zeolite can be crystallized into a film. For example, alumina, silica, Porous materials made of ceramics such as zirconia, silicon nitride, and silicon carbide, metals such as aluminum, silver, and stainless steel, and organic polymers such as polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polysulfone, and polyimide can be used.

多孔質支持体の平均気孔径は0.05〜10μm、気孔率が10〜60%程度のものが好適である。これらの内、特に平均気孔径0.1〜2μm、気孔率30〜50%が好ましい。またこれらの多孔質支持体の形状は平板状、管状、円筒状や角柱状の孔が多数存在するハニカム状などいずれの形状のものでもよい。   The porous support preferably has an average pore size of 0.05 to 10 μm and a porosity of about 10 to 60%. Among these, an average pore diameter of 0.1 to 2 μm and a porosity of 30 to 50% are particularly preferable. Further, the shape of these porous supports may be any shape such as a flat plate shape, a tubular shape, a cylindrical shape, or a honeycomb shape having a large number of prismatic holes.

チタノシリケート型ゼオライトとは、ゼオライト構造をもつ結晶性のSiO(シリカライト)の結晶格子を形成するSiの一部をTiで置換することにより得られる化合物で、過酸化水素を酸化剤とした種々の有機化合物の酸化触媒として知られている。結晶格子内にTi原子が導入されると、赤外吸収スペクトルにおいて960cm−1付近にTi−O−Si結合に起因する吸収ピークが観測され、紫外・可視吸収スペクトルでは210nm付近に4配位Tiに基づく吸収が観測される。これらの測定によりTi原子の置換が確認できる。
また、多孔質支持体に膜状に析出されるチタノシリケート型ゼオライト結晶層の厚さは0.1〜500μm、さらに0.5〜100μmとすることが好適である。
A titanosilicate type zeolite is a compound obtained by substituting a part of Si that forms a crystal lattice of crystalline SiO 2 (silicalite) having a zeolite structure with Ti. Hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent. It is known as an oxidation catalyst for various organic compounds. When Ti atoms are introduced into the crystal lattice, an absorption peak due to a Ti—O—Si bond is observed in the vicinity of 960 cm −1 in the infrared absorption spectrum, and a tetracoordinate Ti is present in the vicinity of 210 nm in the ultraviolet / visible absorption spectrum. Absorption based on is observed. By these measurements, substitution of Ti atoms can be confirmed.
Further, the thickness of the titanosilicate type zeolite crystal layer deposited on the porous support in the form of a film is preferably 0.1 to 500 μm, more preferably 0.5 to 100 μm.

ここで、本実施の形態に係る混合分離膜製造方法について図1を参照しながら説明する。図1は本実施の形態に係る混合分離膜製造方法を示す工程図である。
まず、ステップS1では構造規定剤と水とケイ素源を混合させる。本実施の形態に係る混合分離膜製造方法では、構造規定剤として水酸化テトラアルキルアンモニウムなど、ケイ素源としてテトラアルキルオルトシリケートやコロイダルシリカ(シリカゲルやゾル)などが考えられる。水は蒸留水であることが望ましい。
次にステップS2ではステップS1で混合したケイ素源、構造規定剤及び水を室温で攪拌する。さらに、ステップS3では、チタン源としてテトラアルキルオルトチタネートやハロゲン化チタン化合物などを添加し、過酸化水素も添加する。その後ステップS4ではこれらの混合物を室温で撹拌する。このようにして得られる原料ゾルあるいはゲルを調製した後、ステップS5では多孔質支持体を浸漬し、所定温度で所定時間、水熱合成を行い、その後、構造規定剤を除去するために焼成を行う。所定温度と所定時間の具体的な値については後述する。
なお、本実施の形態においては、ステップS1乃至ステップS4までをそれぞれ工程として分けたが、これらステップ間の時間は短く、出発原料としてケイ素源、構造規定剤、水、チタン源、過酸化水素を室温にて混合し、原料ゾルあるいはゲルを調製するようにしてもよい。
Here, the mixed separation membrane manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a process diagram showing a mixed separation membrane manufacturing method according to the present embodiment.
First, in step S1, a structure directing agent, water, and a silicon source are mixed. In the mixed separation membrane manufacturing method according to the present embodiment, tetraalkylammonium hydroxide or the like can be used as the structure-directing agent, and tetraalkylorthosilicate or colloidal silica (silica gel or sol) can be used as the silicon source. The water is preferably distilled water.
Next, in step S2, the silicon source, structure directing agent and water mixed in step S1 are stirred at room temperature. Further, in step S3, tetraalkyl orthotitanate or a titanium halide compound is added as a titanium source, and hydrogen peroxide is also added. Thereafter, in step S4, the mixture is stirred at room temperature. After preparing the raw material sol or gel thus obtained, in step S5, the porous support is immersed, hydrothermal synthesis is performed at a predetermined temperature for a predetermined time, and then baking is performed to remove the structure directing agent. Do. Specific values of the predetermined temperature and the predetermined time will be described later.
In this embodiment, steps S1 to S4 are divided as processes, but the time between these steps is short, and silicon source, structure directing agent, water, titanium source, hydrogen peroxide are used as starting materials. The raw material sol or gel may be prepared by mixing at room temperature.

ここで、ケイ素源として用いるテトラアルキルオルトシリケートは、特に限定する物ではないが、例えばテトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、テトラブチルオルトシリケート、テトラペンチルオルトシリケート、テトラヘキシルオルトシリケート、テトラヘプチルオルトシリケート、テトラオクチルオルトシリケート、トリメチルエチルシリケート、ジメチルエチルシリケート、メチルトリエチルシリケート、ジメチルプロピルシリケート等があげられる。これらの内入手の容易さからテトラエチルオルトシリケートが好ましく用いられる。   Here, the tetraalkylorthosilicate used as the silicon source is not particularly limited, but for example, tetramethylorthosilicate, tetraethylorthosilicate, tetrapropylorthosilicate, tetrabutylorthosilicate, tetrapentylorthosilicate, tetrahexylorthosilicate. Tetraheptyl orthosilicate, tetraoctyl orthosilicate, trimethylethyl silicate, dimethylethyl silicate, methyltriethyl silicate, dimethylpropyl silicate and the like. Of these, tetraethylorthosilicate is preferably used because of its easy availability.

チタン源として用いるテトラアルキルオルトチタネートは、特に限定する物ではないが、例えばテトラメチルオルトチタネート、テトラエチルオルトチタネート、テトラプロピルオルトチタネート、テトラブチルオルトチタネート、テトラオクチルオルトチタネート、トリメチルエチルチタネート、ジメチルジエチルチタネート、メチルトリエチルチタネート、ジメチルジプロピルチタネート等があげられる。これらの内入手の容易さからテトラエチルオルトチタネートやテトラブチルオルトチタネートが好ましく用いられる。   The tetraalkyl orthotitanate used as the titanium source is not particularly limited. For example, tetramethyl orthotitanate, tetraethyl orthotitanate, tetrapropyl orthotitanate, tetrabutyl orthotitanate, tetraoctyl orthotitanate, trimethylethyl titanate, dimethyl diethyl titanate Methyl triethyl titanate, dimethyl dipropyl titanate, and the like. Of these, tetraethyl orthotitanate and tetrabutyl orthotitanate are preferably used because of their easy availability.

構造規定剤として用いる水酸化テトラアルキルアンモニウムは、特に限定する物ではないが、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等があげられ、入手の容易さからテトラプロピルアンモニウムが好ましく用いられる。   The tetraalkylammonium hydroxide used as the structure directing agent is not particularly limited, and examples thereof include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, and the like, and are easily available. To tetrapropylammonium is preferably used.

多孔質支持体を原料ゲルに浸漬する際に支持体上に種結晶を担持させておくことによりチタノシリケート型ゼオライトの結晶を支持体上に効率よく析出させることが出来る。すなわち、チタノシリケート型ゼオライトの結晶化時間が短縮でき好都合である。種結晶としては、平均粒径が500μm以下、特に0.5〜50μmの結晶が多孔質支持体上に保持しやすく好適である。この種結晶の多孔質支持体への担持量は1〜500mg/cm、特に10〜60mg/cm が好ましい。 When the porous support is immersed in the raw material gel, the seed crystal is supported on the support, whereby the titanosilicate zeolite crystals can be efficiently precipitated on the support. That is, it is convenient because the crystallization time of the titanosilicate zeolite can be shortened. As the seed crystal, a crystal having an average particle diameter of 500 μm or less, particularly 0.5 to 50 μm is preferable because it is easy to hold on the porous support. The amount of the seed crystal supported on the porous support is preferably 1 to 500 mg / cm 2 , particularly preferably 10 to 60 mg / cm 2 .

多孔質支持体上に種結晶を担持させるには、種結晶の粉末を溶媒、好ましくは水中に分散させ、これを多孔質支持体上にコートするのが好ましいが、多孔質支持体製造時に原料の一部としてT型ゼオライトの粉末を混入させてもよい。   In order to support the seed crystal on the porous support, it is preferable to disperse the seed crystal powder in a solvent, preferably water, and coat this on the porous support. T-type zeolite powder may be mixed as part of the above.

このようにして多孔質支持体の表面にチタノシリケート型ゼオライト結晶層の厚さが前述のとおり、0.1〜500μm、好ましくは0.5〜100μmとなるように析出させることにより、本実施の形態に係る好適な混合物分離膜を得ることができる。   In this manner, the titanosilicate type zeolite crystal layer is deposited on the surface of the porous support so that the thickness thereof is 0.1 to 500 μm, preferably 0.5 to 100 μm, as described above. A suitable mixture separation membrane according to the embodiment can be obtained.

本発明において、多孔質支持体上にチタノシリケート型ゼオライト結晶層を膜状に析出させた分離膜を合成する際の反応原料の仕込み組成比は、SiO /TiO =5〜500、HO /SiO =10〜300、RN/SiO=0.05〜1.0(RNは水酸化テトラアルキルアンモニウムを表す。)、となるように調整することが好ましい。さらに好ましくは、SiO /TiO =20〜300、HO /SiO =20〜200、RN/SiO=0.1〜0.8である。 In the present invention, the composition ratio of the reaction raw materials when synthesizing a separation membrane in which a titanosilicate type zeolite crystal layer is deposited in the form of a membrane on a porous support is SiO 2 / TiO 2 = 5 to 500, H 2 O / SiO 2 = 10 to 300, RN + / SiO 2 = 0.05 to 1.0 (RN + represents tetraalkylammonium hydroxide) is preferably adjusted. More preferably, SiO 2 / TiO 2 = 20~300 , H 2 O / SiO 2 = 20~200, an RN + / SiO 2 = 0.1~0.8.

本発明において、水熱合成法により多孔質支持体上にチタノシリケート型ゼオライト結晶層を膜状に析出させた分離膜を合成する際の合成温度は100〜220℃、好ましくは150〜200℃であり、合成時間は10〜150時間、好ましくは16〜30時間である。前記合成温度、合成時間にて反応を1回行うことにより、高い分離性能を有する多孔質支持体上にチタノシリケート型ゼオライト結晶層を膜状に析出させた分離膜を合成できる。この際、圧力は自圧或いは加圧下のいずれかの方法で行うことが出来るが、通常は自圧下で行える。系の攪拌は必ずしも行う必要はなく、静置状態でも製膜化は十分進行する。   In the present invention, the synthesis temperature when synthesizing a separation membrane in which a titanosilicate type zeolite crystal layer is deposited on a porous support by a hydrothermal synthesis method is 100 to 220 ° C, preferably 150 to 200 ° C. The synthesis time is 10 to 150 hours, preferably 16 to 30 hours. By performing the reaction once at the synthesis temperature and synthesis time, a separation membrane in which a titanosilicate type zeolite crystal layer is deposited in the form of a membrane on a porous support having high separation performance can be synthesized. At this time, the pressure can be performed by either self-pressure or under pressure, but usually it can be performed under self-pressure. It is not always necessary to stir the system, and film formation proceeds sufficiently even in a stationary state.

このように水熱合成した膜は水で十分に洗浄後、焼成を行う。焼成処理の温度は300〜700℃であり、好ましくは400〜600℃である。焼成時間は、特に限定されないが、1〜50時間、好ましくは5〜20時間焼成処理を行うことにより、本発明の多孔質支持体上にチタノシリケート型ゼオライト結晶層を膜状に析出させた分離膜を製造することが出来る。   The film hydrothermally synthesized in this way is sufficiently washed with water and then fired. The temperature of baking processing is 300-700 degreeC, Preferably it is 400-600 degreeC. The calcining time is not particularly limited, but the titanosilicate zeolite crystal layer was deposited in the form of a film on the porous support of the present invention by performing a calcining treatment for 1 to 50 hours, preferably 5 to 20 hours. A separation membrane can be manufactured.

本実施の形態に係る混合物分離膜の分離対象は、気体では、ヘリウム、水素、二酸化炭素、酸素、窒素やメタン、エタン、プロパン、n−ブタン、i−ブタンのようなC1〜C4の炭化水素ガスなどをあげることができ、液体としては、水、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、四塩化炭素、トリクロロエチレン等のハロゲン化炭化水素のごとき有機液体をあげることができる。本発明において分離の対象とする気体混合物とは上記ガス状化合物を2種類もしくはそれ以上含む混合物、液体混合物とは上記液状化合物を2種類もしくはそれ以上含む混合物である。   The separation target of the mixture separation membrane according to the present embodiment is a C1-C4 hydrocarbon such as helium, hydrogen, carbon dioxide, oxygen, nitrogen, methane, ethane, propane, n-butane, and i-butane in the case of gas. Examples of liquids include water, alcohols such as methanol, ethanol and propanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and organic liquids such as halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride and trichloroethylene. Can do. In the present invention, the gas mixture to be separated is a mixture containing two or more of the gaseous compounds, and the liquid mixture is a mixture containing two or more of the liquid compounds.

以下に実施例をあげて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。これらの実施例は、チタン源であるテトラブチルオルトチタネートの量、水熱合成の温度と時間をパラメータとしてチタノシリケート型ゼオライト膜を合成するものであり、その後、その膜の分離性能について試験を実施した。また、比較例1は実施例1においてチタンを含まないものとするほかは全く条件を同じくして合成されたMFI型シリカライト膜である。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. In these examples, a titanosilicate type zeolite membrane was synthesized using the amount of tetrabutyl orthotitanate as a titanium source, the temperature and time of hydrothermal synthesis as parameters, and then the separation performance of the membrane was tested. Carried out. Comparative Example 1 is an MFI type silicalite membrane synthesized under the same conditions as in Example 1 except that titanium is not included.

実施例1(合成例1)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.37g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.01:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度200℃で24時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 1 (Synthesis Example 1)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (98% manufactured by Aldrich) 22.1 g, tetrabutyl orthotitanate (95% manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.37 g, tetrapropylammonium hydroxide (20% manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.01: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide water (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a pressure resistant reaction tube made of stainless steel equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube and heated at a temperature of 200 ° C. for 24 hours. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

比較例1
比較例として、チタン源を含まないMFI型シリカライト膜を以下のようにして調製した。出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5gを用いて調整した原料ゲル(SiO :RN:HO =1:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒をそなえたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)を、この中に浸漬し、温度200℃で24時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Comparative Example 1
As a comparative example, an MFI type silicalite film not containing a titanium source was prepared as follows. Raw material gel (SiO 2 : RN) prepared using 22.1 g of tetraethylorthosilicate (98% made by Aldrich), 16.0 g of tetrapropylammonium hydroxide (20% made by Tokyo Kasei Co., Ltd.) and 211.5 g of water as starting materials. + : H 2 O = 1: 0.17: 120) was charged into a stainless steel pressure-resistant reaction tube having a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length 10 cm, average pore diameter of about 1 micron) ) Was immersed in this, and hydrothermal synthesis was performed at a temperature of 200 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例1で得られた多孔質支持体上にチタノシリケート型ゼオライト結晶層を析出させた分離膜のX線回折を行った結果について図2を参照しながら説明する。
図2に示されるのはいずれもX線回折測定図であり、(1)はチタノシリケート型ゼオライトの結晶粉末、(2)は、実施例1で調製した多孔質支持体上に析出させたチタノシリケート型ゼオライト膜、(3)は比較例1で調製した多孔質支持体上に析出させたMFI型シリカライト膜、(4)は多孔質支持体のものである。測定図の横軸は2theta(θ)、すなわち入射角の2倍値を度(degree)で示すもので、縦軸はX線回折強度を示すものである。
図2において、(1)と(2)のX線回折図のピークパターンはよく一致しており、また、比較例1で調製したチタン源を含まないMFI型シリカライト膜のピークパターンとも良く一致している。しかし、いずれも(4)とは一致していない。したがって、いずれもゼオライトの結晶構造を示しており、今回の実施例におけるチタノシリケート型の混合物分離膜においても適切にチタノシリケート型ゼオライト結晶層が析出していることが確認された。
The results of X-ray diffraction of the separation membrane in which the titanosilicate zeolite crystal layer was deposited on the porous support obtained in Example 1 will be described with reference to FIG.
2 are X-ray diffraction measurement diagrams. (1) is a crystal powder of titanosilicate type zeolite, and (2) is deposited on the porous support prepared in Example 1. The titanosilicate type zeolite membrane, (3) is the MFI type silicalite membrane deposited on the porous support prepared in Comparative Example 1, and (4) is that of the porous support. The horizontal axis of the measurement diagram represents 2 theta (θ), that is, a value that represents twice the incident angle in degrees, and the vertical axis represents the X-ray diffraction intensity.
In FIG. 2, the peak patterns of the X-ray diffraction patterns of (1) and (2) are in good agreement, and the peak pattern of the MFI type silicalite film not containing the titanium source prepared in Comparative Example 1 is also good. I'm doing it. However, none of them agrees with (4). Therefore, all showed the crystal structure of zeolite, and it was confirmed that the titanosilicate type zeolite crystal layer was appropriately deposited also in the titanosilicate type mixture separation membrane in the present example.

次に図3を参照しながら、本実施例のチタノシリケート型ゼオライト膜と比較例のMFI型ゼオライト膜について赤外線吸収スペクトルの測定結果について説明する。図3の(1)は本実施例に係るチタノシリケート型ゼオライト膜の赤外線吸収スペクトル測定結果を示し、(2)はMFI型ゼオライト膜の赤外線吸収スペクトル測定結果を示す図である。図3における横軸は1cm当りの波数を示しており縦軸はTransmission(透過率)を示すものである。
図3の本実施例に係る(1)では960cm−1付近にTi−O−Si結合に起因する吸収ピークが観測されている。
Next, measurement results of infrared absorption spectra of the titanosilicate zeolite membrane of this example and the MFI zeolite membrane of the comparative example will be described with reference to FIG. (1) of FIG. 3 shows the infrared absorption spectrum measurement result of the titanosilicate type zeolite membrane according to this example, and (2) shows the infrared absorption spectrum measurement result of the MFI type zeolite membrane. The horizontal axis in FIG. 3 indicates the wave number per 1 cm, and the vertical axis indicates the transmission (transmittance).
In (1) according to this example of FIG. 3, an absorption peak due to the Ti—O—Si bond is observed in the vicinity of 960 cm −1 .

更に、図4は本実施例に係るチタノシリケート型ゼオライト膜に対して紫外・可視領域の拡散反射スペクトルを測定した結果を示す図である。図4において、横軸は拡散反射スペクトルの波長を示し、縦軸は吸光度を示す。この図4では、
210nm付近に4配位Tiに基づく吸収が観測された。
図3,4に示された結果によりMFI型骨格におけるTi原子の置換が確認でき、多孔質支持体表面にチタノシリケート型ゼオライト結晶層が生成していることが確認された。
Further, FIG. 4 is a diagram showing the results of measuring the diffuse reflection spectrum in the ultraviolet / visible region for the titanosilicate zeolite membrane according to this example. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the wavelength of the diffuse reflection spectrum, and the vertical axis indicates the absorbance. In this FIG.
Absorption based on tetracoordinated Ti was observed near 210 nm.
The results shown in FIGS. 3 and 4 confirmed the substitution of Ti atoms in the MFI type skeleton, and confirmed that a titanosilicate type zeolite crystal layer was formed on the surface of the porous support.

また、図5(a)は、この実施例1で得られた混合物分離膜の表面を走査型電子顕微鏡で撮影した写真を示すものであり、(b)は同じく断面を撮影した写真である。図5(a),(b)から、多孔質支持体上に緻密にMFI型のチタノシリケート型ゼオライトが析出しているのが確認された。   Moreover, Fig.5 (a) shows the photograph which image | photographed the surface of the mixture separation membrane obtained in this Example 1 with the scanning electron microscope, (b) is the photograph which image | photographed the cross section similarly. 5 (a) and 5 (b), it was confirmed that MFI type titanosilicate type zeolite was densely deposited on the porous support.

実施例2(合成例2)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.37g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.01:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度200℃で12時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 2 (Synthesis Example 2)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (98% manufactured by Aldrich) 22.1 g, tetrabutyl orthotitanate (95% manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.37 g, tetrapropylammonium hydroxide (20% manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.01: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide water (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a stainless steel pressure-resistant reaction tube equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例3(合成例3)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.37g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.01:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度200℃で16時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 3 (Synthesis Example 3)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (98% manufactured by Aldrich) 22.1 g, tetrabutyl orthotitanate (95% manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.37 g, tetrapropylammonium hydroxide (20% manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.01: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide water (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a stainless steel pressure-resistant reaction tube equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is dipped in this, Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例4(合成例4)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.37g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.01:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度200℃で20時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 4 (Synthesis Example 4)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (98% manufactured by Aldrich) 22.1 g, tetrabutyl orthotitanate (95% manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.37 g, tetrapropylammonium hydroxide (20% manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.01: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide water (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a stainless steel pressure-resistant reaction tube equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例5(合成例5)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.37g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.01:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度200℃で40時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 5 (Synthesis Example 5)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (98% manufactured by Aldrich) 22.1 g, tetrabutyl orthotitanate (95% manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.37 g, tetrapropylammonium hydroxide (20% manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.01: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide water (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a stainless steel pressure-resistant reaction tube equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例6(合成例6)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.19g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.005:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度200℃で24時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 6 (Synthesis Example 6)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (98% manufactured by Aldrich) 22.1 g, tetrabutyl orthotitanate (95% manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.19 g, tetrapropylammonium hydroxide (20% manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.005: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide water (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a pressure resistant reaction tube made of stainless steel equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube and heated at a temperature of 200 ° C. for 24 hours. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例7(合成例7)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.78g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.02:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度200℃で20時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 7 (Synthesis Example 7)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (Aldrich 98%) 22.1 g, tetrabutylorthotitanate (Wako Pure Chemicals 95%) 0.78 g, tetrapropylammonium hydroxide (Tokyo Kasei 20%) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.02: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide solution (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a stainless steel pressure-resistant reaction tube equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例8(合成例8)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)1.11g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.03:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度200℃で24時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 8 (Synthesis Example 8)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (Aldrich 98%) 22.1 g, tetrabutylorthotitanate (Wako Pure Chemicals 95%) 1.11 g, tetrapropylammonium hydroxide (Tokyo Kasei 20%) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.03: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide solution (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a pressure resistant reaction tube made of stainless steel equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube and heated at a temperature of 200 ° C. for 24 hours. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例9(合成例9)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.78g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.02:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度170℃で48時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 9 (Synthesis Example 9)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (Aldrich 98%) 22.1 g, tetrabutylorthotitanate (Wako Pure Chemicals 95%) 0.78 g, tetrapropylammonium hydroxide (Tokyo Kasei 20%) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.02: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide solution (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a pressure resistant reaction tube made of stainless steel equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in this, and the temperature is set to 48 at a temperature of 170 ° C. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例10(合成例10)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)80.3g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)3.86g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)134.5g、水81.3g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.03:0.35:28)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度175℃で48時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 10 (Synthesis Example 10)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (Aldrich 98%) 80.3 g, tetrabutylorthotitanate (Wako Pure Chemicals 95%) 3.86 g, tetrapropylammonium hydroxide (Tokyo Kasei 20%) 134.5 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.03: 0.35: 28) prepared using 81.3 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide water (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a stainless steel pressure-resistant reaction tube equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例11(合成例11)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.78g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.02:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度170℃で120時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 11 (Synthesis Example 11)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (Aldrich 98%) 22.1 g, tetrabutylorthotitanate (Wako Pure Chemicals 95%) 0.78 g, tetrapropylammonium hydroxide (Tokyo Kasei 20%) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.02: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide solution (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a stainless steel pressure-resistant reaction tube equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例12(合成例12)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.78g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.02:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度180℃で72時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 12 (Synthesis Example 12)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (Aldrich 98%) 22.1 g, tetrabutylorthotitanate (Wako Pure Chemicals 95%) 0.78 g, tetrapropylammonium hydroxide (Tokyo Kasei 20%) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.02: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide solution (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a stainless steel pressure-resistant reaction tube equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例13(合成例13)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.78g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.02:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度190℃で40時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 13 (Synthesis Example 13)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (Aldrich 98%) 22.1 g, tetrabutylorthotitanate (Wako Pure Chemicals 95%) 0.78 g, tetrapropylammonium hydroxide (Tokyo Kasei 20%) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.02: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide solution (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a pressure resistant reaction tube made of stainless steel equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in this, and a temperature of 190 ° C. is 40. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例14(合成例14)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.78g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水211.5g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.02:0.17:120)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度210℃で20時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 14 (Synthesis Example 14)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (Aldrich 98%) 22.1 g, tetrabutylorthotitanate (Wako Pure Chemicals 95%) 0.78 g, tetrapropylammonium hydroxide (Tokyo Kasei 20%) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.02: 0.17: 120 prepared using 211.5 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide solution (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a pressure resistant reaction tube made of stainless steel equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube, and the temperature is 210 ° C. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例15(合成例15)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.78g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水73.8g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.02:0.17:40)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度200℃で24時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 15 (Synthesis Example 15)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (Aldrich 98%) 22.1 g, tetrabutylorthotitanate (Wako Pure Chemicals 95%) 0.78 g, tetrapropylammonium hydroxide (Tokyo Kasei 20%) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.02: 0.17: 40 prepared using 73.8 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide water (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a pressure resistant reaction tube made of stainless steel equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube and heated at a temperature of 200 ° C. for 24 hours. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例16(合成例16)
出発原料としてテトラエチルオルトシリケート(アルドリッチ社製98%)22.1g、テトラブチルオルトチタネート(和光純薬製95%)0.78g、水酸化テトラプロピルアンモニウム(東京化成社製20%)16.0g、水264.4g、過酸化水素水(和光純薬製30%)1mlを用いて調整した原料ゲル(SiO :TiO :RN:HO =1:0.02:0.17:150)を、テフロン(登録商標)内筒を備えたステンレス製耐圧反応管に仕込み、多孔質ムライト製支持体(長さ10cm、平均孔径約1ミクロン)をこの中に浸漬し、温度200℃で24時間水熱合成を行った。前記反応終了後、表面に膜が析出した前記支持体を取り出し、水中で洗浄した後、500℃で10時間焼成した。
Example 16 (Synthesis Example 16)
As starting materials, tetraethylorthosilicate (Aldrich 98%) 22.1 g, tetrabutylorthotitanate (Wako Pure Chemicals 95%) 0.78 g, tetrapropylammonium hydroxide (Tokyo Kasei 20%) 16.0 g, Raw material gel (SiO 2 : TiO 2 : RN + : H 2 O = 1: 0.02: 0.17: 150 prepared using 264.4 g of water and 1 ml of hydrogen peroxide water (30% manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) In a pressure resistant reaction tube made of stainless steel equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder, and a porous mullite support (length: 10 cm, average pore diameter: about 1 micron) is immersed in the tube and heated at a temperature of 200 ° C. for 24 hours. Time hydrothermal synthesis was performed. After completion of the reaction, the support having a film deposited on the surface was taken out, washed in water, and then baked at 500 ° C. for 10 hours.

実施例17(使用例1)
実施例7で作製した膜について、マスフローメータ(STEC社製、SEF−7330M)を用いて、作製した膜のヘリウム、水素、二酸化炭素、酸素、窒素、メタン、n−ブタン、およびi−ブタンガスの透過速度を50℃で測定した。また、各気体の透過速度の比を以って分離係数とした結果、気体透過速度はそれぞれ240、600、1900、590、570、1600、210、1.8×10−6(cm(STP)/cmscmHg)となり、分子径の大きいi−ブタンが他のガスに比べて透過速度が非常に小さくなり、本発明の膜は分子ふるい能を有している。
Example 17 (Use Example 1)
About the film produced in Example 7, using a mass flow meter (manufactured by STEC, SEF-7330M), helium, hydrogen, carbon dioxide, oxygen, nitrogen, methane, n-butane, and i-butane gas of the produced film were used. The permeation rate was measured at 50 ° C. Moreover, as a result of using the ratio of the permeation rate of each gas as the separation factor, the gas permeation rates were 240, 600, 1900, 590, 570, 1600, 210, 1.8 × 10 −6 (cm 3 (STP ) / Cm 2 scmHg), i-butane having a large molecular diameter has a very low permeation rate compared to other gases, and the film of the present invention has molecular sieving ability.

上記結果より、本実施例における混合物分離膜は、分子径の大きいi−ブタンと分子径の小さいヘリウム、水素、二酸化炭素、酸素、窒素、メタン、n−ブタンを効率よく分離できることが明らかとなった。   From the above results, it is clear that the mixture separation membrane in this example can efficiently separate i-butane having a large molecular diameter and helium, hydrogen, carbon dioxide, oxygen, nitrogen, methane, and n-butane having a small molecular diameter. It was.

実施例18〜33(使用例2〜17)
実施例1〜16で得られた分離膜を用いて、浸透気化(パーベーパレーション)法によりエタノール/水(5/95wt%)混合溶液からエタノールを選択的に透過させる実験を75℃でおこなった。
Examples 18 to 33 (Use Examples 2 to 17)
Using the separation membranes obtained in Examples 1 to 16, experiments were conducted at 75 ° C. to selectively permeate ethanol from an ethanol / water (5/95 wt%) mixed solution by the pervaporation method. .

比較例2
同様に、比較例1で得られたMFI型シリカライト膜を用いて、浸透気化(パーベーパレーション)法によりエタノール/水(5/95wt%)混合溶液からエタノールを選択的に透過させる実験を75℃でおこなった。
Comparative Example 2
Similarly, 75 experiments for selectively permeating ethanol from an ethanol / water (5/95 wt%) mixed solution by the pervaporation method using the MFI type silicalite membrane obtained in Comparative Example 1 were conducted. Performed at ℃.

測定に使用した装置の概略図を図6に示す。図6おいて、符号1は実施例1〜16及び比較例1で調製したゼオライト分離膜である。このゼオライト分離膜1は、中空円筒形でありガラス容器9内に貯留された供給液2内に浸漬されている。供給液2は、エタノール/水(5/95wt%)混合溶液であり、撹拌子4とスターラー5の作用によって攪拌される。ガラス容器9はさらに恒温槽6内に浸漬されており、温度調節装置7によって温度を一定に維持している。
ゼオライト分離膜1の上端部にはシリコンチューブ3が接続されており、このシリコンチューブ3はコールドトラップ11を介して真空ポンプ12を備える真空ライン15に接続されている。
従って、ゼオライト分離膜1の内部は減圧されており、供給液2のうちゼオライト分離膜1を透過気化した蒸気はシリコンチューブ3を介してコールドトラップ11に捕集されて液化する。
なお、ゼオライト分離膜1の底部から供給液2が侵入しないように栓10によって塞いでいる。また、真空ライン15の真空度は真空計14によって測定されている。Nガス13は、真空ライン15を常圧に戻すリーク時に封入される。空気を吸入すると水蒸気が混入するため、Nガス13を用いるものである。
A schematic diagram of the apparatus used for the measurement is shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral 1 denotes a zeolite separation membrane prepared in Examples 1 to 16 and Comparative Example 1. The zeolite separation membrane 1 has a hollow cylindrical shape and is immersed in a supply liquid 2 stored in a glass container 9. The supply liquid 2 is an ethanol / water (5/95 wt%) mixed solution, and is stirred by the action of the stirring bar 4 and the stirrer 5. The glass container 9 is further immersed in the thermostatic bath 6, and the temperature is maintained constant by the temperature control device 7.
A silicon tube 3 is connected to the upper end of the zeolite separation membrane 1, and the silicon tube 3 is connected to a vacuum line 15 including a vacuum pump 12 via a cold trap 11.
Accordingly, the inside of the zeolite separation membrane 1 is decompressed, and the vapor permeated through the zeolite separation membrane 1 in the supply liquid 2 is collected in the cold trap 11 via the silicon tube 3 and liquefied.
The feed liquid 2 is blocked by a plug 10 so as not to enter from the bottom of the zeolite separation membrane 1. The degree of vacuum of the vacuum line 15 is measured by a vacuum gauge 14. The N 2 gas 13 is enclosed at the time of a leak that returns the vacuum line 15 to normal pressure. Since water vapor is mixed when air is inhaled, N 2 gas 13 is used.

供給液2とコールドトラップ11で捕集された透過物の組成はガスクロマトグラフにより測定し、膜の透過性能は単位面積、単位時間あたりの全透過量Q(kg/mh)と下記式で定義する分離係数αにより評価した。 The composition of the permeate collected by the supply liquid 2 and the cold trap 11 is measured by gas chromatography, and the permeation performance of the membrane is expressed in terms of unit area, total permeation amount Q (kg / m 2 h) per unit time and the following formula. It was evaluated by the separation factor α defined.

(式中、F、Fはそれぞれ供給液中の液体A、Bの平均濃度(wt%)であり、P、Pはそれぞれ透過物中のA、Bの平均濃度(wt%)である。) (In the formula, F A and F B are the average concentrations (wt%) of the liquids A and B in the supply liquid, respectively, and P A and P B are the average concentrations (wt%) of A and B in the permeate, respectively. .)

実施例1〜16で調製した分離膜、及び比較例1で調製したMFI型シリカライト膜の、処理温度75℃におけるエタノール/水(5/95wt%)混合溶液中のエタノールに対する全透過量Q(kg/mh)及び分離係数αを表1に示す。 The total permeation amount Q for ethanol in the ethanol / water (5/95 wt%) mixed solution of the separation membranes prepared in Examples 1 to 16 and the MFI type silicalite membrane prepared in Comparative Example 1 at a treatment temperature of 75 ° C. kg / m 2 h) and the separation factor α are shown in Table 1.

表1において、比較例2として示したMFI型シリカライト膜による分離性能は、全透過量Qが1.6で分離係数αが42である。これに対して実施例18から実施例33として示したチタノシリケート型ゼオライト膜による分離性能は、様々な値が示されている。
今回の実験で分離係数αが大きい場合には、水とエタノールに対してより高い分離能を備えていると言えるが、その際には相対的に全透過量Qが小さいという傾向がある。実施例18乃至33では、比較例2のQとαに対していずれも上回る値を有する結果は得られなかった。
しかしながら、実施例18乃至33で比較してみると、分離係数αが1であるもの、すなわち分離膜として機能していないものを除くと、優劣が見受けられる。例えば、最も大きな分離係数αを示した実施例24の結果では、全透過量Qもこれらの実施例の中で2番目に大きな値を示している。
最も大きな全透過量Qを有する実施例20では、分離係数αが66と実施例24の127の半数程度となっているため、今回の実施例の中では実施例24の結果から実施例7で調製された膜が最も分離性能に優れているということが理解される。
また、実施例18乃至33を比較例2と比較した場合、分離係数αが1であるものを除けば、いずれも分離係数αは大きくなっており、本実施の形態に係る混合物分離膜は高いエタノール選択透過性を示し、エタノール/水混合液を効率よく分離できることが確認された。
また、これらの実施例から本実施の形態に係る混合物分離膜の製造方法においても、優れた分離性能を備えた混合物分離膜を提供することができるという効果を確認することができた。
In Table 1, the separation performance of the MFI type silicalite membrane shown as Comparative Example 2 is that the total permeation amount Q is 1.6 and the separation factor α is 42. On the other hand, various values are shown for the separation performance of the titanosilicate zeolite membranes shown as Examples 18 to 33.
In this experiment, when the separation factor α is large, it can be said that the water and ethanol have higher separation ability, but in this case, the total permeation amount Q tends to be relatively small. In Examples 18 to 33, a result having values exceeding both Q and α of Comparative Example 2 was not obtained.
However, when comparing Examples 18 to 33, superiority or inferiority is observed except for those having a separation coefficient α of 1, that is, those not functioning as a separation membrane. For example, in the results of Example 24 showing the largest separation coefficient α, the total transmission amount Q also shows the second largest value in these examples.
In the example 20 having the largest total permeation amount Q, the separation coefficient α is 66, which is about half of 127 of the example 24. Therefore, in this example, the result of the example 24 is used in the example 7. It is understood that the prepared membrane has the best separation performance.
In addition, when Examples 18 to 33 are compared with Comparative Example 2, except that the separation factor α is 1, the separation factor α is high, and the mixture separation membrane according to the present embodiment is high. It was confirmed that ethanol selective permeability was exhibited and the ethanol / water mixture could be separated efficiently.
Moreover, in the manufacturing method of the mixture separation membrane which concerns on this Embodiment from these Examples, the effect that the mixture separation membrane provided with the outstanding separation performance was able to be provided has been confirmed.

本発明に係る混合物分離膜製造方法は、多種多様の気体混合物あるいは液体混合物の分離に利用できる。さらに、チタンの触媒作用とこの混合物分離膜の作用の両方を利用して、触媒反応前の反応物から触媒反応後の生成物を分離することが可能であるので、単に複数の種類の混合物を分離するだけでなく、触媒反応生成物を抽出するような化学反応システムなどにも利用可能である。 The method for producing a mixture separation membrane according to the present invention can be used for separation of a wide variety of gas mixtures or liquid mixtures. Furthermore, it is possible to separate the product after the catalytic reaction from the reaction product before the catalytic reaction by utilizing both the catalytic action of titanium and the action of the mixture separation membrane. It can be used not only for separation but also for a chemical reaction system for extracting a catalytic reaction product.

本実施の形態に係る混合分離膜製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the mixed separation membrane manufacturing method which concerns on this Embodiment. いずれもX線回折測定図であり、(1)はチタノシリケート型ゼオライトの結晶粉末、(2)は、実施例1で調製した多孔質支持体上に析出させたチタノシリケート型ゼオライト膜、(3)は比較例1で調製した多孔質支持体上に析出させたMFI型シリカライト膜、(4)は多孔質支持体のものである。All are X-ray diffraction measurement diagrams, (1) is titanosilicate type zeolite crystal powder, (2) is a titanosilicate type zeolite membrane deposited on the porous support prepared in Example 1, (3) is an MFI type silicalite film deposited on the porous support prepared in Comparative Example 1, and (4) is that of the porous support. 実施例1で調製した多孔質支持体上に析出させたチタノシリケート型ゼオライト膜(1)と、比較例1で調製した多孔質支持体上に析出させたMFI型シリカライト膜(2)の赤外線吸収スペクトル測定図である。The titanosilicate type zeolite membrane (1) deposited on the porous support prepared in Example 1 and the MFI type silicalite membrane (2) deposited on the porous support prepared in Comparative Example 1 It is an infrared absorption spectrum measurement figure. 実施例1で調製した多孔質支持体上に析出させたチタノシリケート型ゼオライト膜の紫外・可視領域の拡散反射スペクトルの測定結果図である。FIG. 4 is a measurement result diagram of a diffuse reflection spectrum in an ultraviolet / visible region of a titanosilicate zeolite membrane deposited on a porous support prepared in Example 1. 実施例1で調製した多孔質支持体上に析出させたチタノシリケート型ゼオライト膜の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a titanosilicate zeolite membrane deposited on a porous support prepared in Example 1. FIG. 実施例18〜33で測定に用いた装置の概略図である。It is the schematic of the apparatus used for the measurement in Examples 18-33.

符号の説明Explanation of symbols

1…ゼオライト分離膜 2…供給液 3…シリコンチューブ 4…撹拌子 5…スターラー 6…恒温槽 7…温度調節装置 8…冷却管 9…ガラス容器 10…栓 11…コールドトラップ 12…真空ポンプ 13…Nガス 14…真空計 15…真空ライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Zeolite separation membrane 2 ... Supply liquid 3 ... Silicon tube 4 ... Stirrer 5 ... Stirrer 6 ... Constant temperature bath 7 ... Temperature control device 8 ... Cooling tube 9 ... Glass container 10 ... Plug 11 ... Cold trap 12 ... Vacuum pump 13 ... N 2 gas 14 ... Vacuum gauge 15 ... Vacuum line

Claims (2)

構造規定剤として水酸化テトラアルキルアンモニウムと、ケイ素源としてケイ素酸化物と、チタン源としてチタン酸化物と、水と、過酸化水素水とを混合させる工程と、混合後に撹拌してゲル化した原料を調製する工程と、前記ゲル化した原料に多孔質支持体を浸漬する工程と、前記浸漬された多孔質支持体を100℃〜220℃で10時間〜150時間水熱合成する工程と、その後焼成する工程とを有することを特徴とする混合分離膜製造方法。   A step of mixing tetraalkylammonium hydroxide as a structure-directing agent, silicon oxide as a silicon source, titanium oxide as a titanium source, water, and hydrogen peroxide solution, and a raw material that is stirred and gelled after mixing A step of immersing a porous support in the gelled raw material, a step of hydrothermal synthesis of the immersed porous support at 100 ° C. to 220 ° C. for 10 hours to 150 hours, and thereafter And a step of baking. A method for producing a mixed separation membrane. 前記チタン酸化物に対するケイ素酸化物の組成比(以下、組成比はモル比で表す。)は5〜500であり、前記ケイ素酸化物に対する水の組成比は10〜300であり、前記ケイ素酸化物に対する前記水酸化テトラアルキルアンモニウムの組成比は0.05〜1.0であることを特徴とする請求項記載の混合分離膜製造方法。 The composition ratio of silicon oxide to titanium oxide (hereinafter, the composition ratio is expressed in molar ratio) is 5 to 500, the composition ratio of water to silicon oxide is 10 to 300, and the silicon oxide mixture separation membrane production method according to claim 1, wherein the composition ratio of tetraalkylammonium hydroxide is 0.05 to 1.0 relative to.
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