JP7011119B2 - A monolith filter, a solid separation device using it, and a method for manufacturing the monolith filter. - Google Patents
A monolith filter, a solid separation device using it, and a method for manufacturing the monolith filter. Download PDFInfo
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Description
本発明は、モノリスフィルタとそれを利用した固体分離装置、および、そのモノリスフィルタ製造方法に関する。 The present invention relates to a monolith filter, a solid separation device using the monolith filter, and a method for manufacturing the monolith filter.
シリカなどの無機材料から構成された、細孔を有する多孔性モノリスが知られている。当該モノリスは、クロマトグラフィー用分離カラム、酵素担体、触媒担体などに広く使用されている。このような多孔性モノリスの製造には、一般に、液相反応であるゾル-ゲル法が用いられる。
ゾル-ゲル法とは、分散媒に分散させた、加水分解性の官能基を有する無機低分子化合物を出発物質として、ゾル-ゲル反応、すなわち当該化合物の加水分解および重合(重縮合)により、典型的には酸化物の凝集体または重合体を得る方法を示す。
出発物質である無機低分子化合物は、例えば、テトラアルコキシシランに代表される金属アルコキシドおよび加水分解性の官能基を有する金属塩である。A porous monolith having pores, which is composed of an inorganic material such as silica, is known. The monolith is widely used as a separation column for chromatography, an enzyme carrier, a catalyst carrier and the like. A sol-gel method, which is a liquid phase reaction, is generally used for producing such a porous monolith.
The sol-gel method uses a sol-gel reaction, that is, hydrolysis and polymerization (hypercondensation) of the compound, using an inorganic low molecular weight compound having a hydrolyzable functional group dispersed in a dispersion medium as a starting material. Typically, a method for obtaining an aggregate or a polymer of an oxide is shown.
The starting material, the inorganic low molecular weight compound, is, for example, a metal alkoxide typified by tetraalkoxysilane and a metal salt having a hydrolyzable functional group.
特許文献1には、孔径の大きな貫通孔と、貫通孔の壁面に形成されたより小さな孔径を有する細孔とを有し、当該貫通孔と骨格とが共連続構造を示す多孔性モノリスが開示されている。
このような階層的な多孔構造を有する多孔性モノリスによれば、例えば、高い分離能を維持しながらも圧力損失が小さいクロマトグラフィー用分離カラムが実現するなど、多孔性モノリスとして各種の用途に望まれる特性が実現する。階層的な多孔構造を有する多孔性モノリスは、例えば、相分離過程を併用したゾル-ゲル反応の進行によって得ることができる。Patent Document 1 discloses a porous monolith having a through hole having a large pore diameter and a pore having a smaller pore diameter formed on the wall surface of the through hole, and the through hole and the skeleton exhibit a co-continuous structure. ing.
According to the porous monolith having such a hierarchical porous structure, for example, a separation column for chromatography having a small pressure loss while maintaining a high separation ability is realized, and it is desired for various uses as a porous monolith. The characteristics are realized. A porous monolith having a hierarchical porous structure can be obtained, for example, by proceeding with a sol-gel reaction in combination with a phase separation process.
しかし、上記の多孔性モノリスでは、マイクロレベルの孔があり、ナノレベルのフィルターとしては、使用できなかった。
本発明の課題は、ナノレベルのモノリスフィルタとそれを利用した固体分離装置、および、そのモノリスフィルタ製造方法を提供することを目的とする。However, the above-mentioned porous monolith has micro-level pores and cannot be used as a nano-level filter.
An object of the present invention is to provide a nano-level monolith filter, a solid separation device using the same, and a method for manufacturing the monolith filter.
上記課題を解決するため、メソ孔を有する骨格と、上記骨格間に存在するマクロ孔と、を含むモノリスフィルタであり、上記モノリスフィルタの表面の少なくとも一面は上記骨格で覆われているモノリスフィルタを用いる。
上記一面の骨格に存在するメソ孔を利用してナノレベルのフィルターを実現できる。In order to solve the above problems, a monolith filter including a skeleton having mesopores and macropores existing between the skeletons, and at least one surface of the monolith filter is covered with the skeleton. Use.
A nano-level filter can be realized by utilizing the mesopores existing in the one-sided skeleton.
加水分解性の官能基を有する化合物を含む溶液を、容器に準備する工程と、ゾル-ゲル法による上記溶液の加水分解および重合ならびに相分離を進行させ、メソ孔が形成された骨格相と、溶液相とを有するゲルを形成する工程と、上記形成したゲルを乾燥して、上記骨格相を骨格とし、上記骨格にメソ孔を形成し、上記溶液相をマクロ孔とし、上記容器を接する面は上記骨格で覆われるように形成する工程と、を有するモノリスのフィルターの製造方法を用いる。 A step of preparing a solution containing a compound having a hydrolyzable functional group in a container, and a skeletal phase in which mesopores were formed by proceeding with hydrolysis, polymerization and phase separation of the solution by the sol-gel method. A step of forming a gel having a solution phase, and drying the formed gel to form a mesopore in the skeleton, the solution phase as a macropore, and a surface in contact with the container. Uses the process of forming a monolithic filter having the above-mentioned step of forming so as to be covered with a skeleton.
上記容器に接する面に、骨格を形成し、ナノレベルのモノリスフィルタを実現できる。 A skeleton can be formed on the surface in contact with the container to realize a nano-level monolith filter.
本発明によれば、ナノレベルのフィルターおよびその製造方法を提供できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a nano-level filter and a method for producing the same can be provided.
<構成>
図1(a)にモノリスフィルタ100の内部の断面図を示す。骨格10と第1開口11がある。また、第1開口11へ繋がる凹み部15がある。骨格10は、モノリスフィルタ100の全体にわたって分布する。<Structure>
FIG. 1A shows a cross-sectional view of the inside of the
図1(b)は、モノリスフィルタ100の表面を含む断面図である。表面21は、骨格10で覆われている。表面21の一面は骨格10のみが好ましいが、原則、1面全部を覆う必要がある。一部無ければ、そこからナノレベルの粒子が通過してしまう。
骨格10は、モノリスフィルタ100の表面に少なくとも1層存在する。この1層は、50nm以上、マイクロレベルの厚みである。FIG. 1B is a cross-sectional view including the surface of the
The
第1開口11はマクロ孔である。骨格10には、図示しないが、第2開口12であるメソ孔がある。メソ孔を骨格10の内部の全体に連続的にある。
「マクロ孔」とは、IUPACによる提唱に従い、孔径(細孔径)が50nm以上の細孔を意味し、「メソ孔」とはマクロ孔とミクロ孔(孔径が2nm未満の細孔)との中間、すなわち孔径が2nm以上50nm未満の範囲にある細孔を意味する。The
The "macropore" means a pore having a pore diameter (pore diameter) of 50 nm or more according to the proposal by IUPAC, and the "mesopore" means an intermediate between a macropore and a micropore (a pore having a pore diameter of less than 2 nm). That is, it means pores having a pore diameter in the range of 2 nm or more and less than 50 nm.
細孔の孔径および平均孔径は、予想される当該孔径および平均孔径の大きさに基づいて選択される一般的な細孔分布測定、例えば、マクロ孔について水銀圧入法による細孔分布測定、メソ孔について窒素ガス吸着法による細孔分布測定により、求めることができる。
モノリスとは骨格10と空隙(第1開口11)をそれぞれ連続に有する一塊の多孔体のことを言い、構造上の特徴からカラムや触媒の固定化担体として応用可能な機能性材料である。The pore diameter and average pore diameter are selected based on the expected pore diameter and average pore size size, for example, a general pore distribution measurement by a mercury intrusion method for macropores, a mesopore. Can be obtained by measuring the pore distribution by the nitrogen gas adsorption method.
The monolith refers to a mass of porous body having a
<概略製法>
概略の製法は以下である。加水分解性の官能基を有する化合物を含む溶液を、容器に準備する工程と、ゾル-ゲル法による上記溶液の加水分解および重合ならびに相分離を進行させ、メソ孔が形成された骨格相と、溶液相とを有するゲルを形成する工程と、上記形成したゲルを乾燥して、上記骨格相を骨格10とし、上記骨格10にメソ孔(第2開口12)を形成し、上記溶液相をマクロ孔(第1開口11)とし、上記容器を接する面は上記骨格10で覆われるように形成する工程と、を有するモノリスのフィルター100の製造方法である。<Outline manufacturing method>
The outline manufacturing method is as follows. A step of preparing a solution containing a compound having a hydrolyzable functional group in a container, and a skeletal phase in which mesopores were formed by proceeding with hydrolysis, polymerization and phase separation of the solution by the sol-gel method. The step of forming a gel having a solution phase and the formed gel are dried to make the skeleton phase the
<詳細な製法>
モノリスフィルタ100は、容器中で、シリカを主成分とする反応溶液の相分離を伴うゾル-ゲル転移を起こさせることにより得られる。ゾル-ゲル反応に用いられるゲル形成を起こす網目成分の前駆体としては、金属アルコキシド、錯体、金属塩、有機修飾金属アルコキシド、有機架橋金属アルコキシド、およびこれらの部分加水分解生成物、部分重合生成物である多量体を用いることができる。水ガラスほかケイ酸塩水溶液のpHを変化させることによるゾル-ゲル転移も、同様に利用することができる。<Detailed manufacturing method>
The
ここで、容器表面は、反応溶液の反対の性質の表面が必要である。つまり、反応溶液が疎水性なら、容器表面は親水性の必要がある。図2(a)、図2(b)の容器30の断面図で説明する。
図2(a)の容器30において、上記溶液31のゾル-ゲル反応を起こす。その後、乾燥により固体化し、図2(b)のモノリスフィルタ100となる。Here, the surface of the vessel needs to be a surface of the opposite nature of the reaction solution. That is, if the reaction solution is hydrophobic, the surface of the container needs to be hydrophilic. 2 (a) and 2 (b) will be described with reference to the cross-sectional view of the
In the
この時、モノリスフィルタ100の表面21は、容器30の表面と逆の性質のため、はじかれ、図2(c)のように、表面21の全体に骨格10が形成される。
骨格10が形成されるには、反応溶液と容器表面とが反対の性質が必要である。つまり、反応溶液が、容器表面で規制されず、変位できることが必要である。上記のように疎水性と親水性でもよいし、有機系反応溶液と無機系のガラス容器でもよい。反応溶液と容器表面とが同じ性質の場合、反応溶液が規制され、骨格10ができない、または、薄くなってしまう。At this time, the
In order for the
容器30と触れないモノリスフィルタ100の表面21は、空気とのみ触れる。空気は自由空間であるので、結果、モノリスフィルタ100の表面21には骨格10はできない。
図2(c)は、形成されたモノリスフィルタ100をカラム9にいれた断面図である。カラム9の入口10から溶液を入れ、モノリスフィルタ100を通過させることで、溶液中の数ナノ以上の粒子を取り除く。The
FIG. 2C is a cross-sectional view of the formed
骨格10で覆われた表面は、フィルターとして使用するため、少なくとも1面必要である。モノリスフィルタ100は、その骨格10にある第2開口12により、ナノレベル以上の粒子を除去できる。
さらに、具体的には、モノリスフィルタ100は、容器中で、水溶性高分子、熱分解する化合物を酸性水溶液に溶かし、それに加水分解性の官能基を有する金属化合物を添加して加水分解反応を行う。生成物が固化した後、次いで湿澗状態のゲルを加熱することにより、ゲル調製時にあらかじめ溶解させておいた低分子化合物を熱分解させる。次いで乾燥し加熱して製造されることが好ましい。At least one surface covered with the
Further, specifically, in the
ここで、水溶性高分子は、理論的には適当な濃度の水溶液と成し得る水溶性有機高分子であって、加水分解性の官能基を有する金属化合物によって生成するアルコールを含む反応系中に均一に溶解し得るものであれば良いが、具体的には高分子金属塩であるポリスチレンスルホン酸のナトリウム塩またはカリウム塩、高分子酸であって解離してポリアニオンとなるポリアクリル酸、高分子塩基であって水溶液中でポリカチオンを生ずるポリアリルアミンおよびポリエチレンイミン、あるいは中性高分子であって主鎖にエーテル結合を持つポリエチレンオキシド、側鎖にカルボニル基を有するポリビニルピロリドン等が好適である。また、有機高分子に代えてホルムアミド、多価アルコール、界面活性剤を用いてもよく、その場合多価アルコールとしてはグリセリンが、界面活性剤としてはポリオキシエチレンアルキルエーテル類が最適である。 Here, the water-soluble polymer is a water-soluble organic polymer that can theoretically form an aqueous solution having an appropriate concentration, and is contained in a reaction system containing an alcohol produced by a metal compound having a hydrolyzable functional group. Any substance may be used as long as it can be uniformly dissolved in, but specifically, a sodium salt or a potassium salt of polystyrene sulfonic acid, which is a high molecular weight metal salt, or a polyacrylic acid, which is a high molecular acid and dissociates into a polyanion, is high. Suitable are polyallylamine and polyethyleneimine which are molecular bases and generate polycations in an aqueous solution, polyethylene oxide which is a neutral polymer and has an ether bond in the main chain, and polyvinylpyrrolidone which has a carbonyl group in the side chain. .. Further, a formamide, a polyhydric alcohol, or a surfactant may be used instead of the organic polymer. In that case, glycerin is most suitable as the polyhydric alcohol, and polyoxyethylene alkyl ethers are most suitable as the surfactant.
加水分解性の官能基を有する金属化合物としては、金属アルコキシド又はそのオリゴマーを用いることができ、これらのものは例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基の炭素数の少ないものが好ましい。また、その金属としては、最終的に形成される酸化物の金属、例えばSi、Ti、Zr、Alが使用される。この金属としては1種又は2種以上であっても良い。一方オリゴマーとしてはアルコールに均一に溶解分散できるものであればよく、具体的には10量体程度まで使用できる。 As the metal compound having a hydrolyzable functional group, a metal alkoxide or an oligomer thereof can be used, and for example, those having a small number of carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group and a propoxy group are preferable. Further, as the metal, a metal of an oxide finally formed, for example, Si, Ti, Zr, Al is used. The metal may be one kind or two or more kinds. On the other hand, the oligomer may be any oligomer that can be uniformly dissolved and dispersed in alcohol, and specifically, it can be used up to about a dimer.
また、酸性水溶液としては、通常塩酸、硝酸等の鉱酸0.001モル濃度以上のもの、あるいは酢酸、ギ酸等の有機酸0.01モル濃度以上のものが好ましい。
相分離・ゲル化にあたっては、溶液を室温40~80℃で0.5~24時間保存する。ことにより達成できる。相分離・ゲル化は、当初透明な溶液が白濁してシリカ相と水相との相分離を生じついにゲル化する過程を経る。この相分離・ゲル化で水溶性高分子は分散状態にありそれらの沈殿は実質的に生じない。The acidic aqueous solution is usually preferably one having a concentration of 0.001 mol or more of a mineral acid such as hydrochloric acid or nitric acid, or one having a concentration of 0.01 mol or more of an organic acid such as acetic acid or formic acid.
For phase separation and gelation, the solution is stored at room temperature of 40 to 80 ° C. for 0.5 to 24 hours. It can be achieved by. Phase separation / gelation is a process in which an initially transparent solution becomes cloudy, phase separation between the silica phase and the aqueous phase occurs, and finally gelation occurs. Due to this phase separation and gelation, the water-soluble polymers are in a dispersed state and their precipitation does not occur substantially.
あらかじめ共存させる熱分解性の化合物の具体的な例としては、尿素あるいはヘキサメチレンテトラミン、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等の有機アミド類を利用できるが、加熱後の溶媒のpH値が重要な条件であるので、熱分解後に溶媒を塩基性にする化合物であれば特に制限はない。 Specific examples of the thermally decomposable compound to be coexisted in advance include urea or hexamethylenetetramine, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide and the like. However, since the pH value of the solvent after heating is an important condition, there is no particular limitation as long as it is a compound that makes the solvent basic after thermal decomposition.
共存させる熱分解性化合物は、化合物の種類にもよるが、例えば尿素の場合には、反応溶液10gに対し、0.05~0.8g、好ましくは0.1~0.7gである。また、加熱温度は、例えば尿素の場合には40~200℃で、加熱後の溶媒のpH値は、6.0~12.0が好ましい。また、熱分解によってフッ化水素酸のようにシリカを溶解する性質のある化合物を生じるものも、同様に利用できる。 The amount of the thermally decomposable compound to be coexistent depends on the type of the compound, but in the case of urea, for example, it is 0.05 to 0.8 g, preferably 0.1 to 0.7 g, based on 10 g of the reaction solution. The heating temperature is, for example, 40 to 200 ° C. in the case of urea, and the pH value of the solvent after heating is preferably 6.0 to 12.0. Further, compounds having a property of dissolving silica, such as hydrofluoric acid, which are produced by thermal decomposition can be similarly used.
モノリスフィルタ100は、メソポアを有しても焼成して消失させてはいけない。焼成温度が、例えば、600度以上となると、メソポア細孔径,細孔容積はそれぞれ大きく減少してしまうのでよくない。
<使用方法>
図3(a)、図3(b)でモノリスフィルタ100の使用方法を説明する。Even if the
<How to use>
A method of using the
図3(a)は、パイプ状のカラム19にモノリスフィルタ100を固定したものである。入口10から溶液を入れ、遠心分離装置にかけるなどする。溶液は出口15から取り出される。溶液は、モノリスフィルタ100を通過する時に、数ナノの径の粒子が除去される。 FIG. 3A shows a
モノリスフィルタ100は、円柱状であり、一方の面が骨格10で覆われ、他方の面がマクロ孔(第1開口11)が連続した層である。モノリスフィルタ100は、シート状でもよい。一方の面が骨格10で覆われ、他方の面が、マクロ孔(第1開口11)が連続した層であればよい。 The
図3(b)は、パイプ状、又は、円柱状のモノリスフィルタ100をカラム19にセットしたものである。入口10からパイプ状のモノリスフィルタ100の内部へ溶液を入れ込む。溶液は、モノリスフィルタ100の内部の第1開口11を低い抵抗で流れ、かつ、モノリスフィルタ100の外側面に存在する第2開口12から外へ放出される。溶液から数ナノの粒子を除去できる。 FIG. 3B shows a pipe-shaped or
なお、入口10の部分のモノリスフィルタ100は、骨格10が無いようにしておくのが好ましい。図4(a)、図4(b)の断面図で別の利用方法を説明する。 It is preferable that the
別の利用方法として、多孔質体41上に上記モノリスフィルタ100を設ける。モノリスフィルタ100は、別途、シート状に形成する。
つまり、溶液状態の上記溶液31のゾル-ゲル反応を、平面で起こす。平面の表面は、上記のように、溶液と逆の性質を有する。結果、表面が骨格10で覆われたシート状のモノリスフィルタ100ができる。As another method of use, the
That is, the sol-gel reaction of the
そのシート状のモノリスフィルタ100を多孔質体41上に配置する。多孔質体41は、モノリスフィルタ100を支える骨格で、マイクロレベル以上の連続した孔を有する。この配置したものを、図4(b)に示すように、固体分離装置50aにセットする。このことで、図3(a)のように、固体分離装置50aが完成する。モノリスフィルタ100の骨格10でナノレベルのフィルタとなる。 The sheet-shaped
水溶性高分子であるポリエチレンオキシド(アルドリッチ製 商品番号85,645-2)0.80gおよび尿素0.90gを0.01規定酢酸水溶液10gに溶解し、この溶液にテトラメトキシシラン4mlをかくはん下で加えて、加水分解反応を行った。数分かくはんしたのち、得られた透明溶液を内径6ミリメートルのガラスチューブ内に注入し40℃の恒温漕中に保持したところ約30分後に固化した。 0.80 g of polyethylene oxide (Product No. 85,645-2 manufactured by Aldrich) and 0.90 g of urea, which are water-soluble polymers, are dissolved in 10 g of a 0.01 specified acetic acid aqueous solution, and 4 ml of tetramethoxysilane is stirred in this solution. In addition, a hydrolysis reaction was carried out. After stirring for several minutes, the obtained transparent solution was poured into a glass tube having an inner diameter of 6 mm and kept in a constant temperature bath at 40 ° C., and solidified after about 30 minutes.
固化した試料をさらに数時間熟成させ、密閉条件下で80℃に2時間保った。この処理の後、ゲルを40℃で3日間乾燥し、100℃/hの昇温速度で800℃まで加熱し、直径4.5mmの棒状の無機系多孔質体を得た。
得られた多孔質体中には中心孔径3.5μm(=3500nm)程度の揃った貫通孔が3次元網目状に絡み合った構造で存在していることが確かめられた。そして、その貫通孔の内壁に直径9nm程度の細孔が多数存在していることが、窒素吸着測定によって確かめられた。The solidified sample was aged for a further few hours and kept at 80 ° C. for 2 hours under closed conditions. After this treatment, the gel was dried at 40 ° C. for 3 days and heated to 800 ° C. at a heating rate of 100 ° C./h to obtain a rod-shaped inorganic porous body having a diameter of 4.5 mm.
It was confirmed that in the obtained porous body, through holes having a central hole diameter of about 3.5 μm (= 3500 nm) were entwined in a three-dimensional network. Then, it was confirmed by nitrogen adsorption measurement that a large number of pores having a diameter of about 9 nm existed on the inner wall of the through hole.
(全体として)
なお、モノリスフィルタ100としてのモノリスは、上記シリカモノリスだけでなく、各種金属元素の無機モノリスも使用できる。
有機モノリス(高分子モノリス、ポリマーモノリス)も利用できる。たとえば、アクリル樹脂が水/アルコール混合溶媒に特異的に溶解することを利用し、ポリマー溶液からの相分離によるモノリスの作製する方法が利用できる。具体的には、ポリ メタクリル酸メチル樹脂(PMMA)を水とエタノール(エタノール80vol%)混合溶媒中で加熱溶解し、その溶液を冷却することでサブミクロンサイズの骨格10を有するモノリスを得ることができる。その他、いろいろな有機モノリスを利用できる。(as a whole)
As the monolith as the
Organic monoliths (polymer monoliths, polymer monoliths) can also be used. For example, a method of producing a monolith by phase separation from a polymer solution can be used by utilizing the fact that the acrylic resin is specifically dissolved in a water / alcohol mixed solvent. Specifically, polymethyl methacrylate resin (PMMA) can be dissolved by heating in a mixed solvent of water and ethanol (ethanol 80 vol%), and the solution can be cooled to obtain a monolith having a submicron-
モノリスフィルタ100の表面に骨格10が形成できれば利用できる。なお、有機モノリスの場合、原料、添加物により、疎水性、親水性が変化する。しかし、上記シリカモノリスと異なり、どちらの性質であっても、骨格10で覆われた表面層を形成しやすい。これは、有機モノリスの場合、シリカモノリスと異なり、有機骨格を有するため、容器に規制されず、表面21が変位でき、骨格10ができるためと思われる。 It can be used if the
有機モノリスは、無機モノリスと異なり、柔軟性があり、カラムへのセットも容易である。さらに、また、有機モノリスと無機モノリスとを混合したモノリスも用いることができる。溶液段階で混合することで形成できる。
以下に有機モノリスの実施例を示す。Unlike inorganic monoliths, organic monoliths are flexible and easy to set on columns. Furthermore, a monolith in which an organic monolith and an inorganic monolith are mixed can also be used. It can be formed by mixing at the solution stage.
Examples of organic monoliths are shown below.
トリエチレングリコール15mlと1,3,5-トリメチルベンゼン1.5mlとベンジルアルコール1.5mlと1M塩酸2.5mlを混合し、ここにブロックコポリマーF127(EO106PO70EO106)1.5gとレゾルシノール1.1gを加えよく攪拌し均一な溶液を作製する。ここにホルムアミド(37%)1.5mlを加え攪拌する。得られた溶液をガラス容器にいれ、60℃・48時間保持することによりマクロ細孔とメソ細孔を有するポリマーモノリスを作製した。作製したポリマーモノリスのマクロ細孔径は2μm、メソ細孔径は5nmであった。得られたポリマーモノリスの表面のうち、ガラスに接した部分のSEM写真を図5に示す。厚さ3μm程度の骨格層が均一に形成できている。この骨格層にはマクロ細孔はなく、5nmのメソ細孔のみが存在する。15 ml of triethylene glycol, 1.5 ml of 1,3,5-trimethylbenzene, 1.5 ml of benzyl alcohol and 2.5 ml of 1M hydrochloric acid are mixed, and 1.5 g of block copolymer F127 (EO 106 PO 70 EO 106 ) and resorcinol are mixed therein. Add 1.1 g and stir well to make a uniform solution. Add 1.5 ml of formamide (37%) to this and stir. The obtained solution was placed in a glass container and held at 60 ° C. for 48 hours to prepare a polymer monolith having macropores and mesopores. The macropore diameter of the produced polymer monolith was 2 μm, and the mesopore diameter was 5 nm. FIG. 5 shows an SEM photograph of the portion of the surface of the obtained polymer monolith in contact with the glass. A skeleton layer having a thickness of about 3 μm can be uniformly formed. There are no macropores in this skeletal layer, only mesopores of 5 nm.
本発明のモノリスフィルタとその製造方法によれば、ナノレベルのフィルターを提供できる。各種溶液から、ナノレベルの粒子を除去できる。例えば、バイオ関連の溶液の精製などに使用できる。 According to the monolith filter of the present invention and the method for producing the same, a nano-level filter can be provided. Nano-level particles can be removed from various solutions. For example, it can be used for purification of bio-related solutions.
9,19…カラム、10…骨格,11…第1開口、12…第2開口、15…出口、21…表面、30…容器、31…溶液、40~80…室温、41…多孔質体、50a…固体分離装置、100…モノリスフィルタ,フィルター。9, 19 ... column, 10 ... skeleton, 11 ... first opening, 12 ... second opening, 15 ... outlet, 21 ... surface, 30 ... container, 31 ... solution, 40-80 ... room temperature, 41 ... porous body, 50a ... Solid separator, 100 ... Monolith filter, filter.
Claims (9)
上記骨格間に存在するマクロ孔と、を含むモノリスフィルタであり、
上記モノリスフィルタの表面の少なくとも一面は上記骨格で覆われているモノリスフィルタであり、
前記一面は、溶液が通過する面であるモノリスフィルタであり、
前記一面には、前記マクロ孔がなく、メソ孔があり、
モノリスだけからなる固体分離用のモノリスフィルタ。 A skeleton with mesopores and
A monolith filter containing macropores existing between the skeletons.
At least one surface of the monolith filter is a monolith filter covered with the skeleton.
The one side is a monolith filter, which is the side through which the solution passes.
On the one side, there is a meso hole without the macro hole, and there is a meso hole.
A monolith filter for solid separation consisting only of monoliths.
上記骨格間に存在するマクロ孔と、を含むモノリスフィルタであり、
上記モノリスフィルタの表面の少なくとも一面は上記骨格で覆われているモノリスフィルタであり、
前記モノリスフィルタは円柱状であり、その側面が前記骨格で覆われ、その内部は、マクロ孔が連続して存在するモノリスフィルタであり、
前記一面には、前記マクロ孔がなく、メソ孔があり、
前記一面は、溶液が通過する面であり、
モノリスだけならなる固体分離用のモノリスフィルタ。 A skeleton with mesopores and
A monolith filter containing macropores existing between the skeletons.
At least one surface of the monolith filter is a monolith filter covered with the skeleton.
The monolith filter has a columnar shape, its side surface is covered with the skeleton, and the inside thereof is a monolith filter in which macropores are continuously present.
On the one side, there is a meso hole without the macro hole, and there is a meso hole.
The one side is the side through which the solution passes.
A monolith filter for solid separation that is only a monolith.
上記骨格間に存在するマクロ孔と、を含むモノリスフィルタであり、
上記モノリスフィルタの表面の少なくとも一面は上記骨格で覆われているモノリスフィルタであり、
前記モノリスフィルタはシート状であり、一方面が前記骨格で覆われ、他方の面は、マクロ孔が連続して存在するモノリスフィルタであり、
前記一面には、前記マクロ孔がなく、メソ孔があり
前記一面は、溶液が通過する面であり、
モノリスだけからなる固体分離用のモノリスフィルタ。 A skeleton with mesopores and
A monolith filter containing macropores existing between the skeletons.
At least one surface of the monolith filter is a monolith filter covered with the skeleton.
The monolith filter is in the form of a sheet, one surface of which is covered with the skeleton, and the other surface is a monolith filter in which macropores are continuously present.
There is a meso hole on the one side without the macro hole.
The one side is the side through which the solution passes.
A monolith filter for solid separation consisting only of monoliths.
上記骨格間に存在するマクロ孔と、を含むモノリスフィルタであり、
上記モノリスフィルタの表面の少なくとも一面は上記骨格で覆われているモノリスフィルタと、
前記モノリスフィルタが配置されたパイプ状のカラムと、を有し、
溶液が、前記モノリスフィルタの前記一面を通過面とする固体分離装置であり、
前記モノリスフィルタの内部は、マクロ孔が連続して存在し、
前記モノリスフィルタの他方の面は、マクロ孔が連続して存在する固体分離装置であり、前記一面は、溶液が通過する面であり、前記一面には、前記マクロ孔がなく、メソ孔がある固体分離装置。 A skeleton with mesopores and
A monolith filter containing macropores existing between the skeletons.
At least one surface of the monolith filter is covered with the skeleton.
It has a pipe-shaped column in which the monolith filter is arranged, and has.
The solution is a solid separation device having the one side of the monolith filter as a passing surface.
Inside the monolith filter, macro holes are continuously present, and
The other surface of the monolith filter is a solid separation device in which macropores are continuously present, one surface is a surface through which a solution passes, and the one surface does not have the macropores but has mesopores. Solid separation device.
ゾルーゲル法による上記溶液の加水分解および重合ならびに相分離を進行させ、メソ孔が形成された骨格相と、溶液相とを有するゲルを形成する工程と、
上記形成したゲルを乾燥して、上記骨格相を骨格とし、上記骨格にメソ孔を形成し、上記溶液相をマクロ孔とし、上記容器と接する面は上記骨格で覆われるように形成する工程と、を有するモノリスフィルタの製造方法であり、
前記容器と前記溶液とは、1方が疎水性、他方が親水性であり、
前記面は、前記マクロ孔がなく、メソ孔があり、固体分離用のモノリスフィルタの製造方法。 The step of preparing a solution containing a compound having a hydrolyzable functional group in a container, and
A step of advancing hydrolysis and polymerization of the above solution by the sol-gel method and phase separation to form a gel having a skeletal phase in which mesopores are formed and a solution phase.
A step of drying the formed gel to form the skeletal phase as a skeleton, forming mesopores in the skeleton, macropores in the solution phase, and forming the surface in contact with the container so as to be covered with the skeleton. Is a manufacturing method of a monolith filter having,
One of the container and the solution is hydrophobic and the other is hydrophilic.
The surface does not have the macropores but has mesopores, and is a method for manufacturing a monolith filter for solid separation.
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