JP7109184B2 - MWF-type zeolite and gas separation method - Google Patents

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Description

本発明は、MWF型ゼオライト、及び気体の分離方法に関する。 The present invention relates to an MWF-type zeolite and a gas separation method.

ゼオライトは、吸着剤、乾燥剤、分離剤、分離膜、触媒、触媒用担体、洗剤助剤、イオン交換剤、排水処理剤、肥料、食品添加物、化粧品添加物などとして用いることができ、中でもガス分離用途として有用なものである。
ここで、MWF型ゼオライトとは、International Zeolite Association(IZA)が定めるゼオライトの構造を規定するコードでMWF構造のゼオライトを意味する。特許文献1において、MWF型ゼオライトの一種であるZSM-25が開示されている。また、特許文献2、非特許文献1にあるように、近年になってMWF型ゼオライトの一種であるZSM-25の構造が明らかとなった。該構造は、正六面体結晶系のIm3mの空間群を有し、酸素8員環で構成された細孔を有するゼオライトであると報告されている。加えて二酸化炭素を選択的に吸着することにより、二酸化炭素とメタンの分離や二酸化炭素と窒素の分離に使用することが報告されている。
Zeolites can be used as adsorbents, desiccants, separating agents, separation membranes, catalysts, catalyst carriers, detergent aids, ion exchange agents, wastewater treatment agents, fertilizers, food additives, cosmetic additives, etc. Among them, It is useful for gas separation applications.
Here, the MWF-type zeolite means a zeolite having an MWF structure with a code that defines the structure of zeolite defined by the International Zeolite Association (IZA). Patent Document 1 discloses ZSM-25, which is a type of MWF-type zeolite. In addition, as described in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, the structure of ZSM-25, which is a type of MWF-type zeolite, has recently been clarified. The structure is reported to be a zeolite with a hexahedral crystal system Im3m space group and pores composed of eight-membered oxygen rings. In addition, by selectively adsorbing carbon dioxide, it is reported to be used for the separation of carbon dioxide and methane and the separation of carbon dioxide and nitrogen.

米国特許4,247,416U.S. Pat. No. 4,247,416 韓国特許101555149Korean patent 101555149

Peng Guo, Jiho Shin, Alex G. Greenaway, Jung Gi Min, Jie Su, Hyun June Choi, Leifeng Liu, Paul A. Cox, Suk Bong Hong, Paul A. Wright, Xiaodong Zou. “A zeolite family with expanding structural complexity and embedded isoreticular structures” Nature. 2015, 524, 74-78.Peng Guo, Jiho Shin, Alex G.; Greenaway, Jung Gi Min, Jie Su, Hyun June Choi, Leifeng Liu, Paul A.; Cox, Suk Bong Hong, Paul A.; Wright, Xiaodong Zou. "A zeolite family with expanding structural complexity and embedded isoretic structures" Nature. 2015, 524, 74-78.

天然ガスの精製プラントでは、需要の高まりを受け低品質ガス田の開発が進み、高濃度二酸化炭素含有ガスからの二酸化炭素とメタンの分離が望まれている。他にも、近年、ナフサからの排ガス量減少により、高濃度二酸化炭素排ガスからの液化炭酸ガス生産量が落ちているため、より選択性の高い二酸化炭素精製技術が必要とされている。
しかしながら、特許文献1、特許文献2、非特許文献1等で開示されているMWF型ゼオライトでは、そのガス分離能は上記のような高度な要求に対しては十分ではない。
In natural gas refining plants, the development of low-quality gas fields is progressing in response to an increase in demand, and separation of carbon dioxide and methane from gas containing high-concentration carbon dioxide is desired. In addition, in recent years, due to the decrease in the amount of flue gas from naphtha, the production of liquefied carbon dioxide from high-concentration carbon dioxide flue gas has decreased, so there is a need for a more selective carbon dioxide refining technology.
However, the MWF-type zeolites disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, Non-Patent Document 1, etc. do not have sufficient gas separation ability to meet the above-described high requirements.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、二酸化炭素の透過選択性が高く、透過速度が速いMWF型ゼオライト膜を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an MWF-type zeolite membrane having high carbon dioxide permeation selectivity and high permeation rate.

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、MWF型ゼオライトをX線回折測定に供して得られる回折パターンにおいて、特定の回折ピークの強度比が所定値の範囲にあるMWF型ゼオライトを用いることにより、本願課題を解決できることを見出し、本発明をなすに至った。 The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, in the diffraction pattern obtained by subjecting the MWF-type zeolite to X-ray diffraction measurement, the intensity ratio of the specific diffraction peak is in the range of a predetermined value. The inventors have found that the problems of the present application can be solved by using type zeolite, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]
MWF型ゼオライトを含む、MWF型ゼオライト膜であって、
X線回折により得られるピークにおいて、2θ=11.1及び16.8°付近のピーク高さをそれぞれA及びBとしたとき、0.24≦B/A<0.38を満たす、MWF型ゼオライト膜。
[2]
膜厚が0.1μm以上50μm以下である、[1]に記載のMWF型ゼオライト膜。
[3]
[1]又は[2]に記載のMWF型ゼオライト膜に複数の気体成分からなる気体混合物を接触させ、前記気体混合物から、前記MWF型ゼオライト膜による透過速度の速い気体成分を前記MWF型ゼオライト膜に透過させて分離する工程を含む、気体の分離方法。
[4]
前記気体混合物が、二酸化炭素、水素、酸素、窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ノルマルブタン、イソブタン、1-ブテン、2-ブテン、イソブテン、六フッ化硫黄、ヘリウム、一酸化炭素、一酸化窒素、硫化水素及び水よりなる群から選ばれる少なくとも2種の気体成分を含む、[3]に記載の気体の分離方法。
That is, the present invention is as follows.
[1]
An MWF-type zeolite membrane comprising an MWF-type zeolite,
An MWF-type zeolite that satisfies 0.24 ≤ B/A < 0.38, where A and B are the peak heights near 2θ = 11.1 and 16.8° in the peaks obtained by X-ray diffraction. film.
[2]
The MWF-type zeolite membrane according to [1], which has a thickness of 0.1 μm or more and 50 μm or less.
[3]
A gas mixture comprising a plurality of gas components is brought into contact with the MWF-type zeolite membrane according to [1] or [2], and from the gas mixture, a gas component having a high permeation rate through the MWF-type zeolite membrane is removed from the MWF-type zeolite membrane. A method for separating a gas, comprising the step of permeating to and separating.
[4]
The gas mixture contains carbon dioxide, hydrogen, oxygen, nitrogen, methane, ethane, ethylene, propane, propylene, normal butane, isobutane, 1-butene, 2-butene, isobutene, sulfur hexafluoride, helium, carbon monoxide, The gas separation method according to [3], which contains at least two gas components selected from the group consisting of nitrogen monoxide, hydrogen sulfide and water.

本発明によれば、二酸化炭素の透過選択性が高く、透過速度が速い、MWF型ゼオライト膜を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an MWF-type zeolite membrane with high carbon dioxide permeation selectivity and high permeation rate.

実施例1で得られたMWF型ゼオライトのX線回折(XRD)図である。1 is an X-ray diffraction (XRD) diagram of the MWF-type zeolite obtained in Example 1. FIG. 実施例2で得られたMWF型ゼオライトのX線回折(XRD)図である。1 is an X-ray diffraction (XRD) diagram of the MWF-type zeolite obtained in Example 2. FIG.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form (henceforth "this embodiment") for implementing this invention is demonstrated in detail. The present invention is not limited to the following description, and various modifications can be made within the scope of the gist thereof.

本実施形態のMWF型ゼオライト膜は、MWF型ゼオライトを含む。さらに、本実施形態のMWF型ゼオライト膜は、X線回折により得られるピークにおいて、2θ=11.1及び16.8°付近のピーク高さをそれぞれA及びBとしたとき、0.24≦B/A<0.38を満たす。
本実施形態のMWF型ゼオライト膜を構成するMWF型ゼオライト(以下、「本実施形態におけるMWF型ゼオライト」ともいう。)は、結晶格子の歪みや欠陥が少なく、結晶の微細構造が明瞭に形成され、さらに、8員環構造を含む高次構造が規則的に配列されることで、メタンの吸着量に対する二酸化炭素吸着の選択性が高い。このようなMWF型ゼオライトの特性に由来し、本実施形態のMWF型ゼオライト膜は、高い二酸化炭素の透過選択性を発現すると共に、二酸化炭素透過速度も速くなる。すなわち、本実施形態におけるMWF型ゼオライトは、本実施形態のMWF型ゼオライト膜と同じく、X線回折により得られるピークにおいて、2θ=11.1及び16.8°付近のピーク高さをそれぞれA及びBとしたとき、0.24≦B/A<0.38を満たすものであり、本実施形態におけるMWF型ゼオライトと本実施形態のMWF型ゼオライト膜のB/Aの値は、よく一致するといえる。
The MWF-type zeolite membrane of the present embodiment contains MWF-type zeolite. Furthermore, in the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment, in the peak obtained by X-ray diffraction, when the peak heights near 2θ = 11.1 and 16.8 ° are A and B, respectively, 0.24 ≤ B /A<0.38 is satisfied.
The MWF-type zeolite that constitutes the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment (hereinafter also referred to as "MWF-type zeolite in the present embodiment") has little distortion and defects in the crystal lattice, and has a clearly formed crystal microstructure. In addition, since the higher-order structure including the eight-membered ring structure is regularly arranged, the selectivity of carbon dioxide adsorption to the amount of methane adsorbed is high. Owing to such properties of MWF-type zeolite, the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment exhibits high carbon dioxide permeation selectivity and a high carbon dioxide permeation rate. That is, the MWF-type zeolite in the present embodiment, like the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment, has peak heights near 2θ=11.1 and 16.8° in the peaks obtained by X-ray diffraction, respectively. where B satisfies 0.24≦B/A<0.38, and it can be said that the B/A values of the MWF-type zeolite of the present embodiment and the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment are in good agreement. .

〔X線回折ピーク〕
本実施形態のMWF型ゼオライト膜及び本実施形態におけるMWF型ゼオライトは、X線回折により得られるピークにおいて、2θ=11.1及び16.8°付近のピーク高さをそれぞれA及びBとしたとき、0.24≦B/A<0.38を満たす。
ここで、X線回折パターンとはゼオライトを粉末用無反射試料板上に均一に固定した表面にCuKαを線源とするX線を照射して、走査軸をθ/2θとして得るものである。
2θ=11.1°付近のピークとは11.1°±0.1°の範囲に存在するピークのうち最大のものを指す。
2θ=16.8°付近のピークとは16.8°±0.2°の範囲に存在するピークで最大のものを指す。
[X-ray diffraction peak]
In the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment and the MWF-type zeolite of the present embodiment, in the peaks obtained by X-ray diffraction, when the peak heights near 2θ = 11.1 and 16.8 ° are A and B, respectively , 0.24≦B/A<0.38.
Here, the X-ray diffraction pattern is obtained by irradiating the surface of zeolite uniformly fixed on a non-reflective sample plate for powder with X-rays from CuKα as a radiation source, with the scanning axis as θ/2θ.
The peak near 2θ=11.1° refers to the maximum peak existing in the range of 11.1°±0.1°.
The peak near 2θ=16.8° refers to the maximum peak existing in the range of 16.8°±0.2°.

本実施形態のMWF型ゼオライト膜及び本実施形態におけるMWF型ゼオライトの25℃におけるX線回折ピークのうち、2θ=11.1及び16.8°付近のピークはそれぞれ、(4 4 0)及び(7 4 3)の回折ピークである。これらの回折ピークの高さをそれぞれA、Bとした場合、ピーク高さAの値が大きいことは、8員環構造等の高次構造が明瞭である、すなわち、微細な構造が規則正しく配列し、細孔が適切に形成されていることを示唆していると考えられる。細孔構造が適切に欠損なく形成されることで、大きさの異なるガス分子に対するMWF型ゼオライトの分子篩効果が働き、CO2は細孔内に入れるが、CH4は細孔内に入りにくくなり、CO2とCH4の混合ガス中に置いた場合、CO2の選択吸着性が上がったり、膜状にした時にCO2の透過選択性が上がると考えられる。この観点から、Aの値が相対的に大きいことは重要であり、B/Aは小さい方が好ましい。すなわち、本実施形態のMWF型ゼオライト膜及び本実施形態におけるMWF型ゼオライトにおいて、B/Aは0.38未満であり、0.375以下であることが好ましく、0.37以下であることがより好ましい。
一方、BはAよりも反射の指数が大きく、より微細な構造を反映しており、Bが大きい場合はより微細な構造が明瞭であることを示している。すなわち、Si-OあるいはAl-O結合に欠損が少なく、結合距離と角度の均一性が高く、CH4が結晶格子内に侵入するような欠陥や、CH4を吸着するようなサイトの発生、CO2の吸着サイトの欠損が発生しにくい為、CO2とCH4の混合ガス中に置いた場合、CO2/CH4の吸着量比を最大にでき、膜とした場合は膜を透過するCO2の透過選択性を上げると考えられる。したがって、Bはより高い方が好ましい。さらに、Aの反射指数は4 4 0であり、a軸、b軸方向の結晶性に対する感度を持つがc軸方向には感度が無いが、Bの反射指数は7 4 3であり、a軸、b軸、c軸方向のすべての方向の結晶性に対する感度を持つ。したがって、Aに対しBが高いということはAに反映される8員環構造等の高次構造が3次元方向に規則的に並んでいることを示している。8員環構造等の高次構造が3次元方向に規則的に並んでいるということは、細孔が途切れることなく連続的に配列しているということであり、膜にした場合は膜の内部で細孔が途切れることなく、膜の前後に細孔が貫通している状態である。細孔が貫通しているので、ガス透過速度が速くなると考えられる。この観点から、B/Aは高い方が好ましい。すなわち、本実施形態のMWF型ゼオライト膜及び本実施形態におけるMWF型ゼオライトにおいて、B/Aは0.24以上であり、0.245以上であることが好ましく、0.25以上であることがより好ましい。
特に、後述するようにMWF型ゼオライト粒子を任意成分である樹脂と混ぜて膜形状にした場合では、B/Aが高いということは膜内の各粒子の方位が揃っていることを示唆しており、ゼオライト粒子を透過した二酸化炭素が素早く次のゼオライト粒子に伝播できるようになることで、膜のガス透過速度が高まる。
Among the X-ray diffraction peaks at 25° C. of the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment and the MWF-type zeolite of the present embodiment, the peaks near 2θ=11.1 and 16.8° are (4 4 0) and ( 7 4 3) diffraction peak. When the heights of these diffraction peaks are A and B, respectively, a large value of peak height A means that a higher-order structure such as an eight-membered ring structure is clear, that is, fine structures are regularly arranged. , suggesting that the pores are properly formed. By properly forming the pore structure without defects, the molecular sieve effect of MWF-type zeolite works for gas molecules of different sizes, allowing CO 2 to enter the pores, but making it difficult for CH 4 to enter the pores. When placed in a mixed gas of CO 2 and CH 4 , it is thought that the selective adsorption of CO 2 is increased, and that the permeation selectivity of CO 2 is increased when formed into a membrane. From this point of view, it is important that the value of A is relatively large, and B/A is preferably small. That is, in the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment and the MWF-type zeolite of the present embodiment, B/A is less than 0.38, preferably 0.375 or less, more preferably 0.37 or less. preferable.
On the other hand, B has a higher index of reflection than A and reflects a finer structure, and when B is large, it indicates that a finer structure is clear. That is, there are few defects in Si--O or Al--O bonds, the uniformity of bond distance and angle is high, and defects such as CH 4 entering the crystal lattice and sites that adsorb CH 4 are generated. Since CO 2 adsorption site defects are less likely to occur, when placed in a mixed gas of CO 2 and CH 4 , the CO 2 /CH 4 adsorption amount ratio can be maximized, and when made into a membrane, it can permeate the membrane. It is believed that this increases the permselectivity of CO 2 . Therefore, higher B is preferable. Furthermore, the reflection index of A is 4 4 0, and has sensitivity to crystallinity in the a-axis and b-axis directions, but has no sensitivity in the c-axis direction. , b-axis, and c-axis. Therefore, the fact that B is higher than A indicates that the higher-order structures such as the 8-membered ring structure reflected in A are regularly arranged in the three-dimensional direction. The fact that the higher-order structures such as the eight-membered ring structure are regularly arranged in the three-dimensional direction means that the pores are continuously arranged without interruption. It is a state in which the pores are penetrating the front and back of the membrane without interruption. It is thought that the gas permeation rate is increased because the pores are penetrating. From this point of view, higher B/A is preferable. That is, in the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment and the MWF-type zeolite of the present embodiment, B/A is 0.24 or more, preferably 0.245 or more, and more preferably 0.25 or more. preferable.
In particular, when the MWF-type zeolite particles are mixed with a resin, which is an optional component, to form a membrane, as will be described later, a high B/A suggests that the orientation of each particle in the membrane is aligned. This allows the carbon dioxide permeating the zeolite particles to quickly propagate to the next zeolite particle, thereby increasing the gas permeation rate of the membrane.

なお、上記B/Aの値は、後述する実施例に記載の方法により測定することができ、いずれも、混合ゲルの組成比、水熱合成時の条件(加熱温度や加熱時間)、成膜条件、樹脂とゼオライトの混合条件等を後述する好ましい範囲に調整する方法等により、上記範囲に調整することができる。 The above B/A value can be measured by the method described in the examples described later, and in any case, the composition ratio of the mixed gel, the conditions during hydrothermal synthesis (heating temperature and heating time), and the film formation The above range can be adjusted by a method for adjusting the conditions, the mixing conditions of the resin and the zeolite, etc., within the preferable ranges described later.

X線回折により得られるピーク半値幅は、その回折が発生する結晶格子面の結晶性を示しており、狭い方が好ましい。その中でも特に2θ=11.1°付近のピークは8員環構造等の高次構造を示しており、細孔の適切な形成を表していることから、MWF型ゼオライトの細孔での大きなガス分子の遮蔽による分子篩効果に影響を与えるため、その半値幅が狭いことが好ましい。すなわち、本実施形態のMWF型ゼオライト膜及び本実施形態におけるMWF型ゼオライトにおいて、2θ=11.1°付近のピーク半値幅の範囲は、0.31deg以下であることが好ましく、より好ましくは、0.28deg以下であり、さらに好ましくは、0.25deg以下である。このようなピーク半値幅を有することにより示唆されるMWF型ゼオライトの構造によれば、CH4が結晶格子内を透過することなく、吸着量が少なくなり、CO2の吸着サイトの欠損も無くなることでこれらの吸着量を最大限にすることができるため、CO2/CH4の吸着量比を最大にすることができ、膜状にした場合に二酸化炭素の透過選択性が高くでき、透過速度が速くできると発明者は推定している。
なお、上記ピーク半値幅の値は、混合ゲルの組成比、水熱合成時の条件(加熱温度や加熱時間)、成膜条件、樹脂とゼオライトの混合条件等を後述する好ましい範囲に調整する方法等により、上記範囲に調整することができる。
The peak half-value width obtained by X-ray diffraction indicates the crystallinity of the crystal lattice plane where the diffraction occurs, and is preferably narrower. Among them, the peak near 2θ = 11.1 ° in particular shows a higher-order structure such as an 8-membered ring structure, and represents the appropriate formation of pores. It is preferable that the half width is narrow because it affects the molecular sieve effect due to molecular shielding. That is, in the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment and the MWF-type zeolite of the present embodiment, the range of the peak half width near 2θ = 11.1° is preferably 0.31 deg or less, more preferably 0 0.28 deg or less, more preferably 0.25 deg or less. According to the structure of MWF-type zeolite, which is suggested by having such a peak half-value width, CH 4 does not permeate the crystal lattice, the amount of adsorption is reduced, and the lack of CO 2 adsorption sites is eliminated. Since the adsorption amount of these can be maximized, the adsorption amount ratio of CO 2 /CH 4 can be maximized. The inventor presumes that this can be done quickly.
The value of the half-value width of the peak is determined by adjusting the composition ratio of the mixed gel, the conditions during hydrothermal synthesis (heating temperature and heating time), the film forming conditions, the mixing conditions of the resin and the zeolite, etc., within the preferred ranges described later. The above range can be adjusted by, for example.

後述のように、本実施形態におけるMWF型ゼオライトに樹脂を加えて成膜する場合、本実施形態におけるMWF型ゼオライトの粒子径が小さい方が高分散化しやすく、膜厚も薄くしやすくなるため好ましい。一方、十分な結晶性を確保する観点からは、MWF型ゼオライトの粒子径を大きくすることが好ましい。これらを考慮し、本実施形態におけるMWF型ゼオライトの平均粒子径は、10nm以上5μm以下であることが好ましく、30nm以上3μm以下であることがより好ましく、50nm以上2μm以下であることがさらに好ましい。 As will be described later, when a resin is added to the MWF-type zeolite of the present embodiment to form a film, the smaller the particle size of the MWF-type zeolite of the present embodiment, the more highly dispersed the particles are, and the thinner the film thickness becomes. . On the other hand, from the viewpoint of ensuring sufficient crystallinity, it is preferable to increase the particle size of the MWF-type zeolite. Taking these into consideration, the average particle size of the MWF-type zeolite in the present embodiment is preferably 10 nm or more and 5 μm or less, more preferably 30 nm or more and 3 μm or less, and even more preferably 50 nm or more and 2 μm or less.

(任意成分)
本実施形態のMWF型ゼオライト膜は、上述したピーク比0.24≦B/A<0.38を満たす限り、本実施形態におけるMWF型ゼオライト以外の任意成分を含むことができる。例えば、本実施形態のMWF型ゼオライト膜は、任意成分として、樹脂をさらに含むことができる。本実施形態において、上記樹脂は、分極した官能基を持つ樹脂であることが好ましい。
分極した官能基とは、以下に限定されないが、例えば、水酸基、アミノ基、ニトリル基、カルボニル基、エーテル基等が挙げられ、これらのいずれかを少なくとも1つ以上含む樹脂としては、以下に限定されないが、例えば、湿気硬化型シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。分極した官能基は、MWF型ゼオライト表面の水酸基や酸点等、分極した点に配位し、高い密着性を持つため、ゼオライト同士を強く引き寄せてゼオライト粒子の細密充填化、配列性の向上に寄与する。
本実施形態のMWF型ゼオライト膜における樹脂の含有量としては、特に限定されないが、成膜性とゼオライトのガス分離性及びガス透過性のバランスの観点から、10質量%以上70質量%以下であることが好ましく、20質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、30質量%以上55質量%以下であることがさらに好ましい。
(Optional component)
The MWF-type zeolite membrane of the present embodiment can contain optional components other than the MWF-type zeolite of the present embodiment, as long as the peak ratio 0.24≦B/A<0.38 is satisfied. For example, the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment can further contain a resin as an optional component. In this embodiment, the resin is preferably a resin having a polarized functional group.
Polarized functional groups include, but are not limited to, hydroxyl groups, amino groups, nitrile groups, carbonyl groups, ether groups, and the like. Resins containing at least one of these include the following: Examples include moisture-curable silicone resins, polyurethane resins, polyether resins, polyamide resins, and polyimide resins. Polarized functional groups are coordinated with polarized points such as hydroxyl groups and acid sites on the surface of MWF-type zeolite, and have high adhesiveness. contribute.
The content of the resin in the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment is not particularly limited, but is 10% by mass or more and 70% by mass or less from the viewpoint of the balance between the film-forming properties and the gas separation properties and gas permeability of the zeolite. more preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or more and 55% by mass or less.

本実施形態においては、上述したように、B/Aの値が特定の範囲とされている。かかるB/Aの値より、8員環構造等の高次構造が3次元方向に規則的に並んでいること、すなわち、細孔が途切れることなく連続的に配列していることが示唆され、MWF型ゼオライト膜の内部で細孔が途切れることなく、膜の前後に細孔が貫通している状態となっている。このように、本実施形態のMWF型ゼオライト膜は、所望とする結晶構造を有するため、膜厚を大きくした場合でも良好なガス透過速度を得ることができる。したがって、本実施形態のMWF型ゼオライト膜の膜厚は、特に限定されるものではない。強度及び二酸化炭素の透過速度のバランスをより良好なものとする観点から、0.1μm以上50μm以下であることが好ましく、0.2μm以上20μm以下であることがより好ましく、0.3μm以上10μm以下であることがさらに好ましい。膜厚はスケールを用いて常法にて測定したり、膜を劈開し、電子顕微鏡や光学顕微鏡で断面観察し、得られた画像から測定することができ、種結晶の大きさや合成時間により上記範囲に調整することができる。任意成分として樹脂と混合した場合は、ゼオライトと樹脂の混合液の塗布量により、上記範囲に調整することができる。 In this embodiment, as described above, the value of B/A is set within a specific range. The B/A value suggests that the higher-order structures such as the eight-membered ring structure are regularly arranged in a three-dimensional direction, that is, the pores are continuously arranged without interruption. Inside the MWF-type zeolite membrane, the pores are in a state in which the pores penetrate through the front and back of the membrane without being interrupted. As described above, the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment has a desired crystal structure, so that a good gas permeation rate can be obtained even when the membrane thickness is increased. Therefore, the thickness of the MWF-type zeolite membrane of this embodiment is not particularly limited. From the viewpoint of improving the balance between the strength and the permeation rate of carbon dioxide, the thickness is preferably 0.1 μm or more and 50 μm or less, more preferably 0.2 μm or more and 20 μm or less, and 0.3 μm or more and 10 μm or less. is more preferable. The film thickness can be measured by a conventional method using a scale, or by cleaving the film, observing the cross section with an electron microscope or an optical microscope, and measuring from the obtained image. Range can be adjusted. When it is mixed with a resin as an optional component, it can be adjusted within the above range by the coating amount of the mixed solution of zeolite and resin.

〔MWF型ゼオライトの合成方法〕
本実施形態に係るMWF型ゼオライトの製造方法は、珪素を含むシリカ源、アルミニウムを含むアルミ源、アルカリ金属(M1)及びアルカリ土類金属(M2)から選ばれる少なくとも1種を含むアルカリ金属源、及び水を含有する混合ゲルの調製工程を含むものである。
以下、混合ゲル及びこれに含まれる各成分について説明する。
[Method for synthesizing MWF-type zeolite]
The method for producing an MWF-type zeolite according to the present embodiment includes a silica source containing silicon, an aluminum source containing aluminum, an alkali metal source containing at least one selected from alkali metals (M1) and alkaline earth metals (M2), and a step of preparing a mixed gel containing water.
The mixed gel and each component contained therein will be described below.

〔混合ゲルの調製工程〕
混合ゲルの調製工程は、特に限定されないが、例えば、シリカ源、アルミ源、アルカリ金属源、水、及び必要に応じて有機構造規定剤を一時にあるいは多段階で混合する混合工程と、この混合工程で得られた混合物の熟成工程とを含んでもよい。
混合工程は、シリカ源、アルミ源、アルカリ金属源、水、及び必要に応じて有機構造規定剤を含むこれら成分を一時にあるいは多段階で混合することができる。
多段階で混合する際の順序は限定されず、用いる条件により適宜選択すればよい。多段階で混合する際には、撹拌あるいは無撹拌のどちらで行ってもよいが、MWF型ゼオライトの構成要素であり、有機構造規定剤を含有しないと考えられるgis構造を形成させる前駆体を作る観点から、アルカリ金属源、アルミ源、シリカ源を含む混合液を用い、撹拌工程と熟成工程があることが好ましい。アルミ源とシリカ源を混合し、熟成する際には、AlとSiの過度な縮合反応を抑制し、前駆体の形成と均一混合を両立させる観点から、低温にすることが好ましい。具体的には、混合、撹拌、熟成工程の温度は15℃以下であることが好ましい。混合、撹拌、熟成工程の時間は、過度な縮合反応を防げ、十分に均一混合できる観点から、10分以上、24時間以下が好ましく、20分以上、12時間以下がさらに好ましく、30分以上、8時間以下が最も好ましい。
[Preparation process of mixed gel]
The process for preparing the mixed gel is not particularly limited. and aging the mixture obtained in the step.
In the mixing step, these components including a silica source, an aluminum source, an alkali metal source, water, and, if necessary, an organic structure-directing agent can be mixed at once or in multiple steps.
The order of mixing in multiple stages is not limited, and may be appropriately selected depending on the conditions used. Mixing in multiple stages may be carried out either with stirring or without stirring, but a precursor that forms a gis structure, which is a constituent element of MWF-type zeolite and does not contain an organic structure-directing agent, is produced. From the point of view, it is preferable to use a mixed solution containing an alkali metal source, an aluminum source, and a silica source, and to have a stirring step and an aging step. When the aluminum source and silica source are mixed and aged, the temperature is preferably low from the viewpoint of suppressing excessive condensation reaction between Al and Si and achieving both precursor formation and uniform mixing. Specifically, the temperature in the mixing, stirring and aging steps is preferably 15°C or less. From the viewpoint of preventing excessive condensation reaction and sufficiently uniform mixing, the time for mixing, stirring and aging steps is preferably 10 minutes or more and 24 hours or less, more preferably 20 minutes or more and 12 hours or less, 30 minutes or more, Eight hours or less is most preferred.

MWF型ゼオライト内部構造であるgis構造の前駆体を形成してから、それらを囲み、有機構造規定剤を含有するltaやpau構造の前駆体を形成させてMWF型ゼオライトの骨格形成を促す観点から、アルカリ金属源、アルミ源、シリカ源を先に混合させて、これらを含む混合液に有機構造規定剤を添加することが好ましい。アルカリ金属源、アルミ源、シリカ源に有機構造規定剤を混合した混合ゲルの混合、撹拌、熟成工程の温度および時間は過度な縮合反応を防げ、十分に均一混合できる観点から、15℃以下、10分以上、24時間以下が好ましく、12℃以下、20分以上、12時間以下がさらに好ましく、10℃以下、45分以上、8時間以下が最も好ましい。以上により、微細構造と長周期構造が適切に形成され、高結晶化することで、B/Aと半値幅が最適化され、高CO2選択性が得られると推定している。
撹拌する際には、一般的に使用される撹拌方法であれば特に限定されないが、具体例としては、翼撹拌、振動撹拌、揺動撹拌、遠心式撹拌などを用いる方法が挙げられる。
撹拌の回転速度は一般的に用いられる撹拌速度であれば特に限定されないが、例えば、1rpm以上2000rpm未満であることが挙げられる。
混合工程の時間は、特に限定されず、混合工程の温度により適宜選択することができるが、例えば、0分を超え、1000時間以下が挙げられる。
混合工程における原料の添加速度は、経済性に優れる観点から、速い方が、生産効率が高く好ましい。一方で、AlとSiの過度な縮合反応を抑制し、前駆体の形成と均一混合を両立させる観点から、添加速度は遅い方が好ましい。これらの観点から、100cc程度の混合ゲルを調整する場合、0.1cc/min以上100cc/min以下であることが好ましく、0.2cc/min以上50cc/min以下であることがさらに好ましく、0.5cc/min以上10cc/min以下であることが最も好ましい。
熟成工程は静置あるいは撹拌のどちらで行ってもよい。
熟成工程で撹拌する際には、一般的に使用される撹拌方法であれば特に限定されないが、具体例としては、翼撹拌、振動撹拌、揺動撹拌、遠心式撹拌などを用いる方法が挙げられる。
撹拌の回転速度は一般的に用いられる撹拌速度であれば特に限定されないが、例えば、1rpm以上2000rpm未満であることが挙げられる。
From the viewpoint of promoting the formation of the MWF-type zeolite skeleton by forming precursors of the gis structure, which is the internal structure of the MWF-type zeolite, and surrounding them to form precursors of lta and pau structures containing an organic structure-directing agent. , an alkali metal source, an aluminum source, and a silica source are mixed first, and then the organic structure-directing agent is added to the mixed solution containing these sources. The temperature and time of the mixing, stirring, and aging steps of the mixed gel obtained by mixing the organic structure-directing agent with the alkali metal source, aluminum source, and silica source are set to 15° C. or less from the viewpoint of preventing excessive condensation reaction and sufficiently uniform mixing. 10 minutes or more and 24 hours or less are preferable, 12° C. or less, 20 minutes or more and 12 hours or less are more preferable, and 10° C. or less and 45 minutes or more and 8 hours or less are most preferable. From the above, it is presumed that the fine structure and the long-period structure are properly formed and high crystallization is achieved, thereby optimizing the B/A and the half-value width and obtaining high CO 2 selectivity.
The stirring is not particularly limited as long as it is a generally used stirring method, but specific examples include methods using blade stirring, vibration stirring, rocking stirring, centrifugal stirring, and the like.
The rotation speed for stirring is not particularly limited as long as it is a generally used stirring speed, and is, for example, 1 rpm or more and less than 2000 rpm.
The time of the mixing step is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the temperature of the mixing step.
From the standpoint of excellent economic efficiency, the faster the rate of addition of the raw materials in the mixing step, the higher the production efficiency. On the other hand, from the viewpoint of suppressing excessive condensation reaction between Al and Si and achieving both precursor formation and uniform mixing, a slow addition rate is preferable. From these points of view, when preparing a mixed gel of about 100 cc, it is preferably 0.1 cc/min or more and 100 cc/min or less, more preferably 0.2 cc/min or more and 50 cc/min or less, and 0.1 cc/min or more and 100 cc/min or less. Most preferably, it is 5 cc/min or more and 10 cc/min or less.
The aging step may be carried out either by standing still or by stirring.
When stirring in the aging step, there is no particular limitation as long as it is a generally used stirring method, but specific examples include methods using blade stirring, vibration stirring, rocking stirring, centrifugal stirring, and the like. .
The rotation speed for stirring is not particularly limited as long as it is a generally used stirring speed, and is, for example, 1 rpm or more and less than 2000 rpm.

〔混合ゲル〕
本実施形態における混合ゲルとは、シリカ源、アルミ源、アルカリ金属源、及び水を必須成分として含み、好ましくは有機構造規定剤を含む混合物のことである。
シリカ源とは、該混合ゲルから製造されたゼオライトに含まれる珪素の原料となる該混合ゲル中の成分をいい、アルミ源とは、該混合ゲルから製造されたゼオライトに含まれるアルミニウムの原料となる該混合ゲル中の成分をいい、アルカリ金属源とは、該混合ゲルから製造されたゼオライトに含まれるアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の原料となる該混合ゲル中の成分をいう。
[Mixed gel]
The mixed gel in the present embodiment is a mixture containing a silica source, an aluminum source, an alkali metal source and water as essential components, preferably containing an organic structure directing agent.
The silica source is a component in the mixed gel that serves as a raw material for silicon contained in the zeolite produced from the mixed gel, and the aluminum source is a raw material for aluminum contained in the zeolite produced from the mixed gel. The alkali metal source refers to a component in the mixed gel that serves as a raw material for the alkali metal and/or alkaline earth metal contained in the zeolite produced from the mixed gel.

〔シリカ源〕
シリカ源としては、一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、具体例としては、無定形シリカ、コロイダルシリカ、湿式法シリカ、乾式法シリカ、シリカゲル、ケイ酸ナトリウム、無定形アルミノシリケートゲル、テトラエトキシシラン(TEOS)、トリメチルエトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用しても、複数を組み合わせて使用してもよい。ここで、無定形アルミノシリケートゲルは、シリカ源であるとともにアルミ源となる。
これらの中でも、結晶化度の高いゼオライトが得られる傾向にあることから、無定形シリカ、コロイダルシリカ、湿式法シリカ、乾式法シリカ、シリカゲルであることが好ましい。同様の観点から、コロイダルシリカ、湿式法シリカ、乾式法シリカであることがより好ましい。
コロイダルシリカとしては、以下に限定されないが、例えば、Ludox(登録商標)、Syton(登録商標)、Nalco(登録商標)、Snowtex(登録商標)が挙げられる。
湿式法シリカとしては、以下に限定されないが、例えば、Hi-Sil(登録商標)、Ultrasil(登録商標)、Vulcasil(登録商標)、Santocel(登録商標)、Valron-Estersil(登録商標)、Tokusil(登録商標)、Zeosil(登録商標)、Carplex(登録商標)、Mizukasil(登録商標)、Sylysia(登録商標)、Syloid(登録商標)、Gasil(登録商標)、Silcron(登録商標)、Nipgel(登録商標)、Nipsil(登録商標)が挙げられる。
乾式法シリカは、例えば、HDK(登録商標)、Aerosil(登録商標)、Reolosil(登録商標)、Cab-O-Sil(登録商標)、Fransil(登録商標)、ArcSilica(登録商標)が挙げられる。
[Silica source]
The silica source is not particularly limited as long as it is commonly used, but specific examples include amorphous silica, colloidal silica, wet silica, dry silica, silica gel, sodium silicate, and amorphous aluminosilicate. gel, tetraethoxysilane (TEOS), trimethylethoxysilane, and the like. These compounds may be used singly or in combination. Here, the amorphous aluminosilicate gel serves as both a silica source and an aluminum source.
Among these, amorphous silica, colloidal silica, wet silica, dry silica, and silica gel are preferred because they tend to yield zeolite with a high degree of crystallinity. From the same point of view, colloidal silica, wet-process silica, and dry-process silica are more preferable.
Examples of colloidal silica include, but are not limited to, Ludox®, Syton®, Nalco®, Snowtex®.
Examples of wet-process silica include, but are not limited to, Hi-Sil (registered trademark), Ultrasil (registered trademark), Vulcasil (registered trademark), Santocel (registered trademark), Valron-Estersil (registered trademark), Tokusil ( registered trademark), Zeosil (registered trademark), Carplex (registered trademark), Mizukasil (registered trademark), Sylysia (registered trademark), Syloid (registered trademark), Gasil (registered trademark), Silcron (registered trademark), Nipgel (registered trademark ), and Nipsil®.
Examples of dry process silica include HDK (registered trademark), Aerosil (registered trademark), Reolosil (registered trademark), Cab-O-Sil (registered trademark), Fransil (registered trademark), and ArcSilica (registered trademark).

〔アルミ源〕
アルミ源としては、一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、具体例としては、アルミン酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミニウムアルコキシド、金属アルミニウム、無定形アルミノシリケートゲル等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用しても、複数を組み合わせて使用してもよい。
これらの中でも、結晶化度の高いゼオライトが得られる傾向にあることから、アルミン酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミニウムアルコキシドであることが好ましい。同様の観点からアルミン酸ナトリウム、水酸化アルミニウムであることがより好ましく、アルミン酸ナトリウムであることがさらに好ましい。
[Aluminum source]
The aluminum source is not particularly limited as long as it is commonly used, but specific examples include sodium aluminate, aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum acetate, aluminum hydroxide, aluminum oxide, aluminum chloride, and aluminum alkoxide. , metallic aluminum, amorphous aluminosilicate gel, and the like. These compounds may be used singly or in combination.
Among these, sodium aluminate, aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum acetate, aluminum hydroxide, aluminum chloride, and aluminum alkoxide are preferred because they tend to yield zeolite with a high degree of crystallinity. From the same point of view, sodium aluminate and aluminum hydroxide are more preferred, and sodium aluminate is even more preferred.

〔アルカリ金属源〕
アルカリ金属源におけるアルカリの種類は特に限定されず、任意のアルカリ金属、及び/又は任意のアルカリ土類金属化合物を使用することができる。
アルカリ金属源は、以下に限定されないが、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸水素塩、炭酸塩、酢酸塩、硫酸塩、硝酸塩などが挙げられる。これらの化合物は、単独でも、複数を組み合わせて使用してもよい。
アルカリ金属源として用いるアルカリ金属及びアルカリ土類金属は、通常Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr、Ba等を用いることができる。MWF型骨格の結晶形成がより容易となる観点から、Na、Kであることが好ましく、Naであることがより好ましい。また、アルカリ金属源として用いるアルカリ金属及びアルカリ土類金属は単独でも、複数を組み合わせて使用してもよい。
具体的には、アルカリ金属源としては、以下に限定されないが、例えば、水酸化ナトリウム、酢酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カリウム、酢酸カリウム、硫酸カリウム、硝酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、水酸化リチウム、酢酸リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、水酸化ルビジウム、酢酸ルビジウム、硫酸ルビジウム、硝酸ルビジウム、炭酸ルビジウム、炭酸水素ルビジウム、水酸化セシウム、酢酸セシウム、硫酸セシウム、硝酸セシウム、炭酸セシウム、炭酸水素セシウム、水酸化カルシウム、酢酸カルシウム、硫酸カルシウム、硝酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸水素カルシウム、水酸化マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸水素マグネシウム、水酸化ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、炭酸ストロンチウム、炭酸水素ストロンチウム、水酸化バリウム、酢酸バリウム、硫酸バリウム、硝酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸水素バリウム等が挙げられる。
これらの中でも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムが好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムがより好ましく、水酸化ナトリウムがさらに好ましい。
[Alkali metal source]
The type of alkali in the alkali metal source is not particularly limited, and any alkali metal and/or any alkaline earth metal compound can be used.
Alkali metal sources include, but are not limited to, alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, bicarbonates, carbonates, acetates, sulfates, nitrates, and the like. These compounds may be used alone or in combination.
Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Mg, Sr, Ba and the like can be used as alkali metals and alkaline earth metals used as alkali metal sources. Na and K are preferable, and Na is more preferable, from the viewpoint of facilitating crystal formation of the MWF-type skeleton. Also, the alkali metals and alkaline earth metals used as the alkali metal source may be used singly or in combination.
Specifically, examples of alkali metal sources include, but are not limited to, sodium hydroxide, sodium acetate, sodium sulfate, sodium nitrate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydroxide, potassium acetate, potassium sulfate, potassium nitrate. , potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, lithium hydroxide, lithium acetate, lithium sulfate, lithium nitrate, lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, rubidium hydroxide, rubidium acetate, rubidium sulfate, rubidium nitrate, rubidium carbonate, rubidium hydrogen carbonate, hydroxide Cesium, cesium acetate, cesium sulfate, cesium nitrate, cesium carbonate, cesium hydrogen carbonate, calcium hydroxide, calcium acetate, calcium sulfate, calcium nitrate, calcium carbonate, calcium hydrogen carbonate, magnesium hydroxide, magnesium acetate, magnesium sulfate, magnesium nitrate , magnesium carbonate, magnesium hydrogen carbonate, strontium hydroxide, strontium acetate, strontium sulfate, strontium nitrate, strontium carbonate, strontium hydrogen carbonate, barium hydroxide, barium acetate, barium sulfate, barium nitrate, barium carbonate, barium hydrogen carbonate, etc. be done.
Among these, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, strontium hydroxide and barium hydroxide are preferred, and sodium hydroxide, potassium hydroxide, Lithium hydroxide, rubidium hydroxide and cesium hydroxide are more preferred, and sodium hydroxide is even more preferred.

〔有機構造規定剤〕
混合ゲルを水熱合成することによってゼオライトを製造する場合の有機構造規定剤は、ゼオライト構造への結晶化を促進する作用をする化合物である。ゼオライトの結晶化においては、必要に応じて有機構造規定剤を用いることができる。MWF型骨格の結晶形成がより容易となる、及び/又は合成時間が短くなり、ゼオライトを製造する際の経済性に優れる点から、有機構造規定剤を含む混合ゲルを用いて合成する方が好ましい。
有機構造規定剤は、所望のMWF型ゼオライトを形成しうるものであれば種類は問わず、如何なるものであってもよい。また、有機構造規定剤は単独でも、複数を組み合わせて使用してもよい。
有機構造規定剤としては、以下に限定されないが、例えば、アミン類、4級アンモニウム塩類、アルコール類、エーテル類、アミド類、アルキル尿素類、アルキルチオ尿素類、シアノアルカン類、ヘテロ原子として窒素を含む脂環式複素環化合物類を用いることができ、好ましくは4級アンモニウム塩、より好ましくはテトラアルキルアンモニウム塩、さらに好ましくはテトラエチルアンモニウム塩を用いる。
このような塩は、アニオンを伴う。このようなアニオンを代表するものには、以下に限定されないが、例えば、Cl-、Br-、I-などのハロゲンイオンや水酸化物イオン、酢酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸イオン及び炭酸水素イオンが含まれる。これらの中で、MWF型骨格の結晶形成がより容易となる観点からハロゲンイオン、水酸化物イオンであることが好ましく、ハロゲンイオンであることがより好ましい。
〔混合ゲルの組成比〕
混合ゲル中のシリカ源とOH-の比は、SiO2に対するOH-のモル比、すなわちOH-/SiO2で表す(OH-はアルカリ金属源、及び/又は有機構造規定剤に含まれる水酸化物イオンである)。本実施形態におけるMWF型ゼオライトを合成するには、前駆体オリゴマーを合成する条件を制御することが望ましい。
8員環構造が欠損なく形成されることで分子篩効果が発現し、CH4吸着量が低減する。8員環構造等の高次構造に由来するピークAの強度比が高い、すなわち、8員環構造を明瞭に形成させるためには、gis構造等やその前駆体が崩壊することなく組み上がって高次構造を形成することが望ましい。これらの観点から、成長したゼオライトの再溶解を防ぐことが好ましく、溶解を抑制するためにはOH-が少ない方が好ましい。
一方で、8員環や骨格を構成する微細構造、すなわち、Si-OやAl-Oの結合に欠損や歪みがあるとCO2吸着サイトが低減し、CO2吸着量が低減する可能性がある。この様な微細構造が欠損や歪みなく形成された場合は、ピークAに帰属する面と平行で、より微細な構造に由来するピークBやCが相対的に高くなる。Si-OあるいはAl-Oの欠損や結合の歪を発生させないためには、原料となるシリカ源やアルミ源をより溶解させる方が好ましく、これらをより溶解させるためにはOH-が多い方が好ましい。
したがって、CO2吸着量が多いと同時にCH4吸着量が少ないMWF型ゼオライトはB/Aが特定の範囲にある場合に限られる。発明者が鋭意検討した結果、合成液中に存在するOH-の量は、SiO2に対し、0.10≦OH-/SiO2≦0.60であれば、Si-OあるいはAl-Oの欠損や結合の歪を発生させることなく、B/Aを特定比にすることができるMWF型ゼオライトを合成できる。
OH-/SiO2は上記の範囲の中でも、0.15以上であることがより好ましく、0.18以上であることがさらに好ましい。
OH-/SiO2は上記の範囲の中でも、0.40未満であることがより好ましく、0.35以下であることがさらに好ましい。
混合ゲル中のシリカ源とアルミ源の比は、それぞれの元素の酸化物のモル比、すなわちSiO2/Al23として表す。
このSiO2/Al23は、ゼオライトが形成可能な比であれば特に限定されないが、MWF型骨格と異なる骨格を有するゼオライトの形成が抑制できる傾向にあることから、5.0以上が好ましく、6.0以上であることがより好ましい。同様の観点から、6.8以上であることがさらに好ましい。
SiO2/Al23は、MWF型骨格と異なる骨格を有するゼオライトの形成が抑制できる傾向にあることから、12以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。同様の観点から、7.8以下であることがさらに好ましい。
混合ゲル中のアルミ源とアルカリ金属源の比は、Al23に対するM12OとM2Oの加算モル比、すなわち(M12O+M2O)/Al23として表す(ここで、M1はアルカリ金属を示し、M2はアルカリ土類金属を示す)。なお、この(M12O+M2O)/Al23は、MWF型骨格の結晶形成がより容易となる観点から、1.3以上であることが好ましく、1.5以上であることがより好ましい。同様の観点から、1.7以上であることがさらに好ましい。
(M12O+M2O)/Al23は、MWF型骨格と異なる骨格を有するゼオライトの形成が抑制できる観点から3.2以下であることが好ましく、2.5以下がより好ましい。同様の観点から、2.2以下であることがさらに好ましい。
混合ゲル中に有機構造規定剤を含む場合は、混合ゲル中のアルミ源と有機構造規定剤の比は、Al23に対する有機構造規定剤のモル比、すなわちR/Al23として表す(ここでRは有機構造規定剤を示す)。MWF型骨格の結晶形成がより容易となる、及び/又は合成時間が短くなり、ゼオライトを製造する際の経済性に優れる点から、2.0以上であることが好ましく、3.0以上がより好ましい。MWF型骨格と異なる骨格を有するゼオライトの形成が抑制できる観点から、4.0以上であることがさらに好ましい。
R/Al23は、合成時間が短くなり、ゼオライトを製造する際の経済性に優れる点から、50以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましい。MWF型骨格と異なる骨格を有するゼオライトの形成が抑制できる観点から、20以下であることがさらに好ましい。
混合ゲル中のアルミ源と水の比は、Al23に対する水のモル比、すなわちH2O/Al23として表す。混合ゲル中の成分がより均一に分散される傾向にあることから、70以上であることが好ましく、80以上であることがより好ましい。MWF型骨格と異なる骨格を有するゼオライトの形成が抑制できる観点から、90以上であることがさらに好ましい。
2O/Al23は合成時間が短くなり、ゼオライトを製造する際の経済性に優れる点から、3000以下であることが好ましく、1000以下であることがより好ましい。MWF型骨格と異なる骨格を有するゼオライトの形成が抑制できる観点から、500以下であることがさらに好ましい。
以上のとおり、本実施形態におけるMWF型ゼオライトの製造方法は、珪素を含むシリカ源と、アルミニウムを含むアルミ源と、アルカリ金属(M1)及びアルカリ土類金属(M2)から選ばれる少なくとも1種を含むアルカリ金属源と、水と、を含有する混合ゲルの調製工程を含み、前記混合ゲルにおける各成分のモル比を、前記珪素、アルミニウム、アルカリ金属(M1)及びアルカリ土類金属(M2)については各元素の酸化物として算出するとき、下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表されるモル比α、β、γ、δが、5.0≦α≦12、1.3≦β≦3.2、70≦γ≦3000及び0.10≦δ≦0.60を満たすことがとりわけ好ましい。本実施形態におけるMWF型ゼオライトは、上述した本実施形態におけるMWF型ゼオライトの製造方法により得られるものであることが特に好ましい。
α=SiO2/Al23 (1)
β=(M12O+M2O)/Al23 (2)
γ=H2O/Al23 (3)
δ=OH-/SiO2 (4)
さらに、本実施形態におけるMWF型ゼオライトの製造方法において、モル比α、β、γ、δが上記範囲を満たし、かつ、混合ゲルが、さらに有機構造規定剤Rを含み、かつ、下記式(5)で表されるモル比εが、2.0≦ε≦50を満たすことが一層好ましい。
ε=R/Al23 (5)
必ずしも混合ゲル中に種結晶を存在させる必要は無いが、予め製造したMWF型ゼオライトを種結晶として混合ゲルに添加して、本実施形態におけるMWF型ゼオライトを得ることもできる。
[Organic Structure Directing Agent]
The organic structure-directing agent in producing zeolite by hydrothermally synthesizing a mixed gel is a compound that promotes crystallization into a zeolite structure. In crystallization of zeolite, an organic structure-directing agent can be used as necessary. It is preferable to synthesize using a mixed gel containing an organic structure directing agent from the viewpoint that the crystal formation of the MWF-type skeleton becomes easier and/or the synthesis time is shortened and the zeolite is produced more economically. .
The organic structure-directing agent may be of any type as long as it can form a desired MWF-type zeolite. Further, the organic structure-directing agents may be used singly or in combination.
Examples of organic structure-directing agents include, but are not limited to, amines, quaternary ammonium salts, alcohols, ethers, amides, alkylureas, alkylthioureas, cyanoalkanes, containing nitrogen as a heteroatom. Alicyclic heterocyclic compounds can be used, preferably quaternary ammonium salts, more preferably tetraalkylammonium salts, and even more preferably tetraethylammonium salts.
Such salts are associated with anions. Representatives of such anions include, but are not limited to, halogen ions such as Cl , Br , I , hydroxide ions, acetate ions, sulphate ions, nitrate ions, carbonate ions and carbonate ions. Contains hydrogen ions. Among these, halogen ions and hydroxide ions are preferred, and halogen ions are more preferred, from the viewpoint of facilitating crystal formation of the MWF-type skeleton.
[Composition ratio of mixed gel]
The ratio of the silica source and OH - in the mixed gel is represented by the molar ratio of OH - to SiO 2 , that is, OH - /SiO 2 (OH - is the alkali metal source and/or the hydroxide contained in the organic structure directing agent). ions). In order to synthesize the MWF-type zeolite in this embodiment, it is desirable to control the conditions for synthesizing the precursor oligomer.
Since the 8-membered ring structure is formed without loss, the molecular sieve effect is exhibited, and the CH 4 adsorption amount is reduced. The intensity ratio of peak A derived from a higher-order structure such as an 8-membered ring structure is high. It is desirable to form higher-order structures. From these points of view, it is preferable to prevent re-dissolution of the grown zeolite, and in order to suppress dissolution, it is preferable that OH - is as small as possible.
On the other hand, if there is a defect or distortion in the fine structure that constitutes the 8-membered ring or skeleton, that is, in the Si—O or Al—O bond, the number of CO 2 adsorption sites may decrease, and the amount of CO 2 adsorption may decrease. be. When such a fine structure is formed without defects or distortion, the peaks B and C, which are parallel to the plane belonging to the peak A and originate from finer structures, are relatively high. In order not to cause Si--O or Al -- O defects and bond strain, it is preferable to dissolve more of the raw material silica source and aluminum source. preferable.
Therefore, the MWF-type zeolite, which has a large amount of CO 2 adsorption and a small amount of CH 4 adsorption, is limited to cases where B/A is within a specific range. As a result of intensive studies by the inventors, the amount of OH - present in the synthesis liquid relative to SiO 2 is such that if 0.10≦OH - /SiO 2 ≦0.60, Si—O or Al—O It is possible to synthesize an MWF-type zeolite capable of achieving a specific ratio of B/A without causing defects or bond strain.
Within the above range, OH /SiO 2 is more preferably 0.15 or more, even more preferably 0.18 or more.
Within the above range, OH - /SiO 2 is more preferably less than 0.40, more preferably 0.35 or less.
The ratio of silica source and aluminum source in the mixed gel is expressed as the molar ratio of the oxides of the respective elements , ie SiO2 / Al2O3 .
The ratio of SiO 2 /Al 2 O 3 is not particularly limited as long as the ratio is capable of forming zeolite, but since the formation of zeolite having a skeleton different from the MWF type skeleton tends to be suppressed, it is preferably 5.0 or more. , 6.0 or more. From the same point of view, it is more preferably 6.8 or more.
SiO 2 /Al 2 O 3 is preferably 12 or less, more preferably 10 or less, since the formation of zeolite having a framework different from the MWF-type framework tends to be suppressed. From the same point of view, it is more preferably 7.8 or less.
The ratio of the aluminum source and the alkali metal source in the mixed gel is expressed as the additive molar ratio of M12O and M2O to Al2O3 , that is, (M12O + M2O )/ Al2O3 ( where M1 is an alkali metal and M2 represents an alkaline earth metal). This (M1 2 O+M2O)/Al 2 O 3 is preferably 1.3 or more, more preferably 1.5 or more, from the viewpoint of facilitating crystal formation of the MWF-type skeleton. From the same point of view, it is more preferably 1.7 or more.
(M1 2 O+M2O)/Al 2 O 3 is preferably 3.2 or less, more preferably 2.5 or less, from the viewpoint of suppressing the formation of zeolite having a framework different from the MWF-type framework. From the same point of view, it is more preferably 2.2 or less.
When the mixed gel contains an organic structure directing agent, the ratio of the aluminum source to the organic structure directing agent in the mixed gel is expressed as the molar ratio of organic structure directing agent to Al2O3 , i.e., R/ Al2O3 . (where R represents an organic structure directing agent). It is preferably 2.0 or more, and more preferably 3.0 or more, in terms of easier crystal formation of the MWF-type skeleton and/or shorter synthesis time and excellent economic efficiency in producing zeolite. preferable. From the viewpoint of suppressing the formation of zeolite having a skeleton different from the MWF-type skeleton, it is more preferably 4.0 or more.
R/Al 2 O 3 is preferably 50 or less, more preferably 30 or less, from the viewpoint of shortening the synthesis time and improving the economic efficiency in producing zeolite. From the viewpoint of suppressing the formation of zeolite having a skeleton different from the MWF-type skeleton, it is more preferably 20 or less.
The ratio of aluminum source to water in the mixed gel is expressed as the molar ratio of water to Al2O3 , H2O / Al2O3 . It is preferably 70 or more, more preferably 80 or more, because the components in the mixed gel tend to be more uniformly dispersed. From the viewpoint of suppressing the formation of zeolite having a skeleton different from the MWF-type skeleton, it is more preferably 90 or more.
The H 2 O/Al 2 O 3 ratio is preferably 3,000 or less, more preferably 1,000 or less, from the viewpoint of shortening the synthesis time and being excellent in economic efficiency in producing zeolite. From the viewpoint of suppressing the formation of zeolite having a skeleton different from the MWF-type skeleton, it is more preferably 500 or less.
As described above, in the method for producing an MWF-type zeolite in the present embodiment, a silica source containing silicon, an aluminum source containing aluminum, and at least one selected from alkali metals (M1) and alkaline earth metals (M2) are used. and water, wherein the molar ratio of each component in the mixed gel is determined with respect to the silicon, aluminum, alkali metal (M1) and alkaline earth metal (M2) When calculated as an oxide of each element, the molar ratios α, β, γ, δ represented by the following formulas (1), (2), (3) and (4) are 5.0 ≤ α ≤ 12 , 1.3≦β≦3.2, 70≦γ≦3000 and 0.10≦δ≦0.60. It is particularly preferable that the MWF-type zeolite in the present embodiment is obtained by the method for producing the MWF-type zeolite in the present embodiment described above.
α=SiO 2 /Al 2 O 3 (1)
β=(M1 2 O+M2O)/Al 2 O 3 (2)
γ=H 2 O/Al 2 O 3 (3)
δ=OH /SiO 2 (4)
Furthermore, in the method for producing MWF-type zeolite in the present embodiment, the molar ratios α, β, γ, and δ satisfy the above ranges, the mixed gel further contains an organic structure directing agent R, and the following formula (5 ) more preferably satisfies 2.0≦ε≦50.
ε=R/Al 2 O 3 (5)
Although seed crystals do not necessarily exist in the mixed gel, MWF-type zeolite according to the present embodiment can also be obtained by adding previously produced MWF-type zeolite as seed crystals to the mixed gel.

〔水熱合成工程〕
本実施形態におけるMWF型ゼオライトの製造方法において、水熱合成温度が100℃~170℃である水熱合成工程をさらに含むことが好ましい。すなわち、好ましくは、調製工程により得た混合ゲルを所定の温度で、所定の時間、撹拌又は静置状態で保持することにより水熱合成する。
水熱合成の温度は、一般的に用いられる温度であれば特に限定されないが、合成時間が短くなり、ゼオライト製造する際の経済性に優れる点から、100℃以上であることが好ましい。MWF型骨格と異なる骨格を有するゼオライトの形成が抑制できる観点から、110℃以上であることがより好ましく、115℃以上であることがさらに好ましい。
有機構造規定剤の分解を抑制できる傾向にあることから、170℃以下であることが好ましい。MWF型骨格と異なる骨格を有するゼオライトの形成が抑制できる観点から、155℃以下であることがより好ましく、145℃以下であることがさらに好ましい。
水熱合成の温度は一定でもよいし、段階的に変化させてもよい。
水熱合成の時間は一般的に用いられる時間であれば特に限定されず、水熱合成の温度により適宜選択することができる。
水熱合成の時間は、MWF骨格が形成される点から、3時間以上であることが好ましく、10時間以上であることがより好ましい。MWF型ゼオライトの収量が高まり、経済性に優れる観点から、さらに好ましくは24時間以上である。
有機構造規定剤の分解を抑制できる傾向にあることから、30日以下であることが好ましく、20日以下であることがより好ましい。MWF型骨格と異なる骨格を有するゼオライトの形成が抑制できる観点から、10日以下であることがさらに好ましい。
水熱合成工程において、混合ゲルを入れる容器は一般的に用いられる容器であれば特に限定されないが、所定の温度において容器内の圧力が高まる場合、又は、結晶化を阻害しない気体加圧下とする場合には、耐圧容器に入れ、水熱合成することが好ましい。
耐圧容器は、特に限定されず、例えば、球形状、縦長状、横長状等の各種の形状を用いることができる。
耐圧容器内の混合ゲルを撹拌する際には、耐圧容器を上下方向に及び/又は左右方向に回転させるが、好ましくは上下方向に回転させる。
耐圧容器を上下方向に回転させる場合、その回転速度は一般的に用いられる範囲であれば特に限定されないが、1~50rpmが好ましく、10~40rpmであることがより好ましい。
水熱合成工程において、混合ゲルを好ましく撹拌するには、耐圧容器として縦長のものを用い、これを上下方向に回転させる方法が挙げられる。
[Hydrothermal synthesis step]
The method for producing MWF-type zeolite in the present embodiment preferably further includes a hydrothermal synthesis step in which the hydrothermal synthesis temperature is 100°C to 170°C. That is, preferably, the mixed gel obtained in the preparation step is hydrothermally synthesized by holding the mixed gel at a predetermined temperature for a predetermined time while stirring or standing still.
The temperature of the hydrothermal synthesis is not particularly limited as long as it is a commonly used temperature, but it is preferably 100° C. or higher from the viewpoint of shortening the synthesis time and improving the economic efficiency of zeolite production. From the viewpoint of suppressing the formation of zeolite having a skeleton different from the MWF-type skeleton, the temperature is more preferably 110° C. or higher, and even more preferably 115° C. or higher.
The temperature is preferably 170° C. or lower because it tends to suppress the decomposition of the organic structure-directing agent. From the viewpoint of suppressing the formation of zeolite having a skeleton different from the MWF-type skeleton, the temperature is more preferably 155° C. or lower, and even more preferably 145° C. or lower.
The temperature for hydrothermal synthesis may be constant or may be changed stepwise.
The hydrothermal synthesis time is not particularly limited as long as it is a generally used time, and can be appropriately selected depending on the hydrothermal synthesis temperature.
The hydrothermal synthesis time is preferably 3 hours or longer, more preferably 10 hours or longer, in order to form the MWF skeleton. It is more preferably 24 hours or more from the viewpoint of increasing the yield of MWF-type zeolite and being excellent in economic efficiency.
It is preferably 30 days or less, more preferably 20 days or less, because it tends to suppress the decomposition of the organic structure-directing agent. From the viewpoint of suppressing the formation of zeolite having a skeleton different from the MWF-type skeleton, it is more preferably 10 days or less.
In the hydrothermal synthesis step, the container in which the mixed gel is placed is not particularly limited as long as it is a commonly used container. In that case, it is preferable to put it in a pressure vessel and perform hydrothermal synthesis.
The pressure-resistant container is not particularly limited, and various shapes such as a spherical shape, a vertically long shape, and a horizontally long shape can be used.
When stirring the mixed gel in the pressure container, the pressure container is rotated vertically and/or horizontally, preferably vertically.
When rotating the pressure container in the vertical direction, the rotation speed is not particularly limited as long as it is within the range generally used, but is preferably 1 to 50 rpm, more preferably 10 to 40 rpm.
In the hydrothermal synthesis step, in order to preferably stir the mixed gel, there is a method of using a vertically long pressure vessel and rotating it vertically.

〔分離・乾燥工程〕
水熱合成工程後、生成物である固体と水を含む液体とを分離するが、その分離方法は一般的な方法であれば特に限定されず、濾過、デカンテーション、噴霧乾燥法(回転噴霧、ノズル噴霧及び超音波噴霧など)、回転蒸発器を用いた乾燥法、真空乾燥法、凍結乾燥法、又は自然乾燥法等を用いることができ、通常は濾過又はデカンテーションにより分離することができる。
分離されたものはそのまま用いても、水、又は所定の溶剤で洗浄しても構わない。必要に応じ、分離されたものを乾燥することができる。
分離されたものを乾燥する温度は、一般的な乾燥する温度であれば特に限定されないが、通常、室温から150℃以下である。
乾燥する際の雰囲気は、一般的に用いられる雰囲気であれば特に限定されないが、通常、空気雰囲気、窒素、アルゴンなどの不活性ガスや酸素を付加した雰囲気が用いられる。
[Separation/drying process]
After the hydrothermal synthesis step, the product solid and liquid containing water are separated, but the separation method is not particularly limited as long as it is a general method, and filtration, decantation, spray drying (rotary spray, Nozzle spraying, ultrasonic spraying, etc.), a drying method using a rotary evaporator, a vacuum drying method, a freeze-drying method, a natural drying method, or the like can be used, and the separation can be usually performed by filtration or decantation.
The separated material may be used as it is or washed with water or a predetermined solvent. If desired, the separated material can be dried.
The temperature for drying the separated material is not particularly limited as long as it is a common drying temperature, but it is usually from room temperature to 150°C or less.
The atmosphere for drying is not particularly limited as long as it is a generally used atmosphere, but an air atmosphere, an inert gas such as nitrogen or argon, or an oxygen-added atmosphere is usually used.

〔焼成工程〕
必要に応じて、MWF型ゼオライトを焼成して用いることができる。焼成する温度は、一般的に用いられる温度であれば特に限定されないが、有機構造規定剤を除去したい場合、その残っている割合を少なくできることから、300℃以上であることが好ましく、350℃以上であることがより好ましい。焼成の時間が短くなり、ゼオライトを製造する際の経済性に優れる点から、400℃以上であることがさらに好ましい。
ゼオライトの結晶性が保持される傾向にあることから、550℃未満であることが好ましく、530℃以下であることがより好ましく、500℃以下であることがさらに好ましい。
焼成する時間は、有機構造規定剤が十分除去される時間であれば特に限定されず、焼成の温度により適宜選択することができるが、有機構造規定剤が残っている割合を少なくできる傾向にあることから、0.5時間以上であることが好ましく、1時間以上であることがより好ましく、3時間以上であることがさらに好ましい。
ゼオライトの結晶性が保持される傾向にあることから、20日以下であることが好ましく、10日以下であることがより好ましく、7日以下であることがさらに好ましい。
焼成の雰囲気は、一般的に用いられる雰囲気であれば特に限定されないが、通常、空気雰囲気、窒素、アルゴンなどの不活性ガスや酸素を付加した雰囲気が用いられる。
[Baking process]
If necessary, the MWF-type zeolite can be calcined and used. The firing temperature is not particularly limited as long as it is a temperature generally used, but when the organic structure-directing agent is desired to be removed, the remaining ratio can be reduced. is more preferable. A temperature of 400° C. or higher is more preferable from the viewpoint of shortening the calcination time and being excellent in economic efficiency when producing zeolite.
Since the crystallinity of zeolite tends to be maintained, the temperature is preferably less than 550°C, more preferably 530°C or less, and even more preferably 500°C or less.
The calcination time is not particularly limited as long as the organic structure-directing agent is sufficiently removed, and can be appropriately selected depending on the calcination temperature. Therefore, the time is preferably 0.5 hours or longer, more preferably 1 hour or longer, and even more preferably 3 hours or longer.
Since the crystallinity of zeolite tends to be maintained, the time is preferably 20 days or less, more preferably 10 days or less, and even more preferably 7 days or less.
The firing atmosphere is not particularly limited as long as it is a generally used atmosphere, but an air atmosphere, an atmosphere containing an inert gas such as nitrogen or argon, or an oxygen-added atmosphere is usually used.

〔カチオン交換〕
必要に応じて、MWF型ゼオライトを、所望のカチオン型へカチオン交換を行うことができる。カチオン交換は、以下に限定されないが、例えば、NH4NO3、LiNO3、NaNO3、KNO3、RbNO3、CsNO3、Be(NO32、Ca(NO32、Mg(NO32、Sr(NO32、Ba(NO32など硝酸塩、あるいは前記硝酸塩に含まれる硝酸イオンがハロゲン化物イオン、硫酸イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、酢酸イオン、リン酸イオン、リン酸水素イオンである塩、硝酸や塩酸などの酸を用いることができる。
カチオン交換の温度は、一般的なカチオン交換の温度であれば特に限定されないが、通常、室温から100℃以下である。
カチオン交換後のゼオライトを分離する際、その分離方法は一般的な方法であれば特に限定されず、濾過、デカンテーション、噴霧乾燥法(回転噴霧、ノズル噴霧及び超音波噴霧など)、回転蒸発器を用いた乾燥法、真空乾燥法、凍結乾燥法、又は自然乾燥法等を用いることができ、通常は濾過又はデカンテーションにより分離することができる。
分離されたものはそのまま用いても、水、又は所定の溶剤で洗浄しても構わない。必要に応じ、分離されたものを乾燥することができる。
分離されたものを乾燥する温度は、一般的な乾燥する温度であれば特に限定されないが、通常、室温から150℃以下である。
乾燥する際の雰囲気は、一般的に用いられる雰囲気であれば特に限定されないが、通常、空気雰囲気、窒素、アルゴンなどの不活性ガスや酸素を付加した雰囲気が用いられる。
さらに、アンモニウム型ゼオライトは該ゼオライトを焼成することによりプロトン型ゼオライトに変換することもできる。
[Cation exchange]
If desired, the MWF-type zeolite can be cation-exchanged to the desired cation form. Cation exchange includes, but is not limited to, NH4NO3, LiNO3, NaNO3, KNO3, RbNO3 , CsNO3 , Be( NO3 ) 2 , Ca ( NO3 ) 2 , Mg ( NO3 ) 2 , Sr(NO 3 ) 2 , Ba(NO 3 ) 2 and other nitrates, or the nitrate ions contained in the nitrates are halide ions, sulfate ions, carbonate ions, bicarbonate ions, acetate ions, phosphate ions, phosphorus Salts that are oxyhydrogen ions and acids such as nitric acid and hydrochloric acid can be used.
The temperature for cation exchange is not particularly limited as long as it is a general cation exchange temperature, but it is usually from room temperature to 100°C or less.
When separating the zeolite after cation exchange, the separation method is not particularly limited as long as it is a general method, filtration, decantation, spray drying method (rotary atomization, nozzle atomization, ultrasonic atomization, etc.), rotary evaporator can be used, such as drying, vacuum drying, freeze-drying, or air-drying, and usually separation can be carried out by filtration or decantation.
The separated material may be used as it is or washed with water or a predetermined solvent. If desired, the separated material can be dried.
The temperature for drying the separated material is not particularly limited as long as it is a common drying temperature, but it is usually from room temperature to 150°C or less.
The atmosphere for drying is not particularly limited as long as it is a generally used atmosphere, but an air atmosphere, an inert gas such as nitrogen or argon, or an oxygen-added atmosphere is usually used.
Furthermore, ammonium-type zeolite can also be converted into proton-type zeolite by calcining the zeolite.

〔微小粒子の製造方法〕
MWF型ゼオライトを樹脂と混合して薄膜化する場合において、MWF型ゼオライトの平均粒子径は、MWF型ゼオライトの合成方法によって上述した好ましい範囲に調整でき、例えば、粉砕により小粒子化することができる。具体的な小粒子化の方法としては、以下に限定されないが、例えば、湿式ボールミル法、湿式ビーズミル法、ジェットミル法等が挙げられる。湿式ボールミル法を用いる場合は、500mlのホウ酸ガラス容器にφ1mmのホウ酸ガラスビーズを100cc、イオン交換水を100cc入れ、粉砕したいMWF型ゼオライトを1g入れ、100rpmから500rpmで6時間から36時間容器を回転させて粉砕することで結晶性を低下させずに小粒子化できる。湿式ボールミル法を用いる場合は、例えば、500mlのホウ酸ガラス容器にφ1mmのホウ酸ガラスビーズを100cc、イオン交換水を100cc入れ、粉砕したいMWF型ゼオライトを1g入れ、100rpmから500rpmで6時間から36時間容器を回転させて粉砕することで結晶性を低下させずに小粒子化できる。
[Method for producing microparticles]
When the MWF-type zeolite is mixed with a resin to form a thin film, the average particle size of the MWF-type zeolite can be adjusted to the preferred range described above by the method for synthesizing the MWF-type zeolite. . Specific methods for making particles smaller include, but are not limited to, wet ball milling, wet bead milling, jet milling, and the like. When using the wet ball mill method, put 100 cc of φ1 mm boric acid glass beads and 100 cc of deionized water in a 500 ml boric acid glass container, put 1 g of MWF type zeolite to be milled, and grind the container at 100 rpm to 500 rpm for 6 hours to 36 hours. By rotating and pulverizing, it is possible to make small particles without reducing the crystallinity. When the wet ball mill method is used, for example, 100 cc of φ1 mm boric acid glass beads and 100 cc of deionized water are placed in a 500 ml boric acid glass container, 1 g of MWF type zeolite to be milled is added, and the milling is performed at 100 rpm to 500 rpm for 6 hours to 36 hours. By pulverizing by rotating the time container, it is possible to make small particles without lowering the crystallinity.

〔成膜方法〕
MWF型ゼオライト膜の製造方法としては、特に限定されず、本実施形態におけるMWF型ゼオライトを用いて種々公知の方法により成膜することができる。本実施形態において、MWF型ゼオライトのみで成膜することもでき、MWF型ゼオライトに加えて樹脂と共に成膜することもできる。後者の例について説明する。本実施形態におけるMWF型ゼオライトは、例えば、前述したように微粒子として用いることができ、当該微粒子を樹脂と溶媒の混合液に入れ、支持体上にその混合体の薄膜を成膜する方法や、支持体上にMWF型ゼオライト粒子を種結晶として付着させ、それを原料液中で水熱合成することで薄膜化する方法等により、本実施形態のMWF型ゼオライト膜を製造することができる。
MWF型ゼオライト粒子を樹脂と溶媒の混合液に入れ、支持体上にその混合体の薄膜を成膜する方法では、支持体の選択性が高く、安価な有機多孔質フィルムを用いることもできるため、経済性に優れた成膜方法である。また、ゼオライトの粒子間に樹脂が入ることにより、膜を変形させても割れないなど、取扱いが容易で、膜の設置や加工が容易である点で優れている。
支持体上にMWF型ゼオライト粒子を種結晶として付着させ、それを原料液中で水熱合成することで薄膜化する方法では、ゼオライトの連続膜となるため、ゼオライトのガス選択透過性やガス透過速度が特に高い膜が得られる点で優れている。
[Film formation method]
The method for producing the MWF-type zeolite membrane is not particularly limited, and the MWF-type zeolite in the present embodiment can be used to form a membrane by various known methods. In the present embodiment, a film can be formed using only MWF-type zeolite, or a film can be formed together with resin in addition to MWF-type zeolite. An example of the latter will be described. The MWF-type zeolite in the present embodiment can be used, for example, as fine particles as described above. A method of putting the fine particles into a mixed solution of a resin and a solvent to form a thin film of the mixture on a support, The MWF-type zeolite membrane of the present embodiment can be produced by a method of depositing MWF-type zeolite particles as seed crystals on a support and hydrothermally synthesizing them in a raw material solution to form a thin film.
In the method of putting MWF-type zeolite particles in a mixture of a resin and a solvent and forming a thin film of the mixture on a support, the selectivity of the support is high, and an inexpensive organic porous film can be used. , is an economical film formation method. In addition, since the resin enters between the zeolite particles, it is easy to handle, such as not cracking even if the membrane is deformed, and it is excellent in terms of easy installation and processing of the membrane.
In the method of depositing MWF-type zeolite particles as seed crystals on a support and hydrothermally synthesizing them in a raw material solution to form a thin film, it becomes a continuous zeolite membrane, so the gas selective permeability and gas permeability of zeolite are improved. It is excellent in that a film with a particularly high speed can be obtained.

MWF型ゼオライト粒子を樹脂と溶媒の混合液に入れ、支持体上にその混合体の薄膜を成膜する方法では、(1)分極した官能基を持つ樹脂を用い、(2)樹脂濃度を十分溶媒希釈した混合液を用い、(3)成膜後の乾燥条件を適切にすることでゼオライト粒子が適切に配向し、得られた薄膜をX線回折測定して得られるピークにおいて、2θ=11.1及び16.8°付近のピーク高さをそれぞれA及びBとしたとき、0.24≦B/A<0.38を満たす膜が得られる。
上記(2)の樹脂濃度を十分溶媒希釈した混合液とは、用いる樹脂を溶解させることのできる溶媒と樹脂を混合し、樹脂を十分溶解させた混合液である。溶媒は樹脂ごとに適切な溶媒を選択すればよいが、湿気硬化型シリコーンを用いた場合は、トルエンやテトラヒドロフラン等が挙げられる。樹脂と溶媒の混合比は、溶媒の比が高い程、粘度が下がるためゼオライト粒子が動きやすく、粒子が細密充填や配向しやすくなる。一方で、溶媒の比が高すぎると複合膜の乾燥時に溶媒が膜内に残存し、ピンホールや欠陥となるため、高すぎない方が良い。これらの観点から、樹脂と溶媒の混合液中の溶媒の濃度は40質量%以上90質量%以下が好ましく、42質量%以上80質量%以下がより好ましく、43質量%以上、70質量%以下がさらに好ましい。適した樹脂を好ましい濃度で溶媒希釈した混合液に本実施形態におけるMWF型ゼオライト(微粒子)を適切な量入れ、製膜することでゼオライトと樹脂の混合体の薄膜を好ましく得ることができる。成膜性とゼオライトのガス分離性及びガス透過性のバランスの観点から、本実施形態におけるMWF型ゼオライトの添加量は、上記混合液中の本実施形態におけるMWF型ゼオライト濃度として、30質量%以上90質量%以下であることが好ましく、より好ましくは40質量%以上80質量%以下であり、さらに好ましくは45質量%以上70質量%以下である。
上記(3)の成膜後の乾燥条件とは、上記(1)、(2)の最適な樹脂、溶媒希釈濃度で調整したゼオライトと樹脂と溶媒の混合物を支持体上に塗布し、乾燥して溶媒を除去してゼオライトと樹脂の複合体の薄膜を製膜する際の乾燥条件である。乾燥を長時間にすることで、塗布したゼオライトと樹脂と溶媒の混合物の内部でゼオライトが動ける時間を長くすることができ、膜内でのゼオライト粒子の細密充填化と配向がしやすくなる。一方で、乾燥時間が長時間過ぎると、溶媒が膜内に残存し、ピンホールや欠陥となるため、長時間過ぎない方が良い。これらの観点から、乾燥時間は2時間以上24時間以下が好ましく、3時間以上18時間以下がより好ましく、4時間以上15時間以下がさらに好ましい。乾燥温度は揮発させる溶媒によって適宜選択できるが、前述の乾燥時間内となるように温度を調整することで理想的なゼオライト粒子の配列状態となった膜を製造できる。乾燥時間が長すぎる場合は、真空引きして乾燥を促進させてもよい。
成膜に用いられる支持体は特に限定されないが、ガス透過性の高い多孔質樹脂膜や無機多孔質支持体を用いることができる。ガス透過性の高い多孔質樹脂膜では溶媒に対する耐性が高い方が好ましい。好ましい多孔質膜としては、酢酸セルロース膜、セルロース膜、テフロン(登録商標)膜などが挙げられる。無機多孔質支持体としては特に限定されないが、表面平坦性が高い方が好ましいことから、アルミナ焼結体、ムライト焼結体、ステンレス焼結体等を用いることができる。
In the method of putting MWF-type zeolite particles in a mixture of a resin and a solvent and forming a thin film of the mixture on a support, (1) a resin having a polarized functional group is used, and (2) the resin concentration is sufficiently high. By using a solvent-diluted mixture and (3) adjusting the drying conditions after film formation, the zeolite particles are appropriately oriented, and the peak obtained by X-ray diffraction measurement of the obtained thin film has a peak value of 2θ = 11. A film satisfying 0.24≦B/A<0.38 is obtained, where A and B are the peak heights near .1 and 16.8°, respectively.
The mixed solution (2) in which the resin concentration is sufficiently diluted with a solvent is a mixed solution obtained by mixing the resin with a solvent capable of dissolving the resin to be used and dissolving the resin sufficiently. An appropriate solvent may be selected for each resin, and when moisture-curable silicone is used, toluene, tetrahydrofuran, and the like can be used. As for the mixing ratio of the resin and the solvent, the higher the solvent ratio, the lower the viscosity, the easier the zeolite particles move, and the more closely packed and oriented the particles become. On the other hand, if the solvent ratio is too high, the solvent will remain in the film when the composite film is dried, resulting in pinholes and defects. From these points of view, the concentration of the solvent in the mixture of the resin and the solvent is preferably 40% by mass or more and 90% by mass or less, more preferably 42% by mass or more and 80% by mass or less, and 43% by mass or more and 70% by mass or less. More preferred. A thin film of a mixture of zeolite and resin can be preferably obtained by adding an appropriate amount of the MWF-type zeolite (fine particles) of the present embodiment to a mixed liquid obtained by diluting an appropriate resin with a solvent at a desired concentration and forming a film. From the viewpoint of the balance between the film-forming property and the gas separation property and gas permeability of the zeolite, the amount of the MWF-type zeolite added in the present embodiment is 30% by mass or more as the concentration of the MWF-type zeolite in the present embodiment in the mixed liquid. It is preferably 90% by mass or less, more preferably 40% by mass or more and 80% by mass or less, and still more preferably 45% by mass or more and 70% by mass or less.
The drying conditions after film formation in (3) above are the optimum resins in (1) and (2) above, and a mixture of zeolite, resin, and solvent adjusted to the solvent dilution concentration is applied on a support and dried. These are the drying conditions for forming a thin film of the zeolite-resin composite by removing the solvent by means of drying. Longer drying times allow more time for the zeolite to move within the mixture of coated zeolite, resin, and solvent, facilitating closer packing and orientation of the zeolite particles within the membrane. On the other hand, if the drying time is too long, the solvent will remain in the film, causing pinholes and defects. From these points of view, the drying time is preferably 2 hours or more and 24 hours or less, more preferably 3 hours or more and 18 hours or less, and even more preferably 4 hours or more and 15 hours or less. The drying temperature can be appropriately selected according to the solvent to be volatilized, but by adjusting the temperature so that the drying time is within the above-described drying time, a film having an ideal arrangement of zeolite particles can be produced. If the drying time is too long, a vacuum may be applied to accelerate drying.
A support used for film formation is not particularly limited, but a porous resin film or an inorganic porous support having high gas permeability can be used. Porous resin membranes with high gas permeability preferably have high solvent resistance. Preferred porous membranes include cellulose acetate membranes, cellulose membranes, Teflon (registered trademark) membranes, and the like. The inorganic porous support is not particularly limited, but since it is preferable to have a high surface flatness, an alumina sintered body, a mullite sintered body, a stainless steel sintered body, or the like can be used.

支持体上にMWF型ゼオライトの粒子を種結晶として付着させ、それを原料液中で水熱合成することで薄膜化する方法では、(4)付着させる種結晶の粒子径と(5)成膜時の水熱合成に用いられる原料液の組成を適切な値とすることで、ゼオライト結晶子が膜内で適切に配向して成長し、得られた薄膜をX線回折測定して得られるピークにおいて、2θ=11.1及び16.8°付近のピーク高さをそれぞれA及びBとしたとき、0.24≦B/A≦0.38を満たす膜が得られる。
上記(4)の付着させる種結晶の粒子径は、粒子径が大きいと成膜後の膜厚が厚くなり、透過速度が遅くなるため小さい方が好ましい。また、小さい種結晶を用いて、膜成長の初期の膜厚をできるだけ薄くし、新たに成長した膜の部分をできるだけ多くすることで、8員環等の高次構造が3次元方向に配列し、細孔が途切れることなく膜の前後で連続した膜を製造できる。一方で種結晶の大きさが小さすぎると種結晶の結晶性が低下するため、種結晶は大きい方が良い。これらの観点から、種結晶の粒子径は10nm以上5μm以下であることが好ましく、より好ましくは30nm以上3μm以下であり、さらに好ましくは50nm以上2μm以下である。
上記(5)の成膜時の水熱合成に用いられる原料液の適切な値とは、前述のMWF型ゼオライト粒子の合成方法における混合ゲルの組成比とα、δ、εは同様である。特にアルカリ金属とアルカリ土類金属の含有量とAl23の比であるβ(β=(M12O+M2O)/Al23)が重要であり、好ましいβの範囲は1.4≦β≦3.1であり、さらに好ましい範囲は1.5≦β≦3.05、最も好ましいのは1.6≦β≦3.0である。混合ゲル中のアルミ源と水の比、γ=H2O/Al23は、混合ゲル中の成分がより均一に分散される傾向にあることから、前述の粒子成長の場合と同じく、70以上であることが好ましく、80以上であることがより好ましい。MWF型骨格と異なる骨格を有するゼオライトの形成が抑制できる観点から、90以上であることがさらに好ましい。一方、混合ゲル中の固体原料成分の濃度が高い方が、種結晶や成長した膜の溶解よりも結晶成長や再結晶化が促進される傾向にあることから、1000以下であることが好ましく、600以下であることがより好ましく、さらに好ましくは450以下である。
好ましい組成比の原料液を用いることで、ゼオライト結晶子が膜内で適切に配向して成長し、得られた薄膜をX線回折測定して得られるピークにおいて、2θ=11.1及び16.8°付近のピーク高さをそれぞれA及びBとしたとき、0.24≦B/A<0.38を満たす膜が得られ、CO2/CH4選択性が高く、CO2透過速度が速いMWF型ゼオライト膜を製造できる。
In the method of forming a thin film by depositing MWF-type zeolite particles as seed crystals on a support and hydrothermally synthesizing them in a raw material solution, (4) the particle diameter of the seed crystals to be deposited and (5) film formation By setting the composition of the raw material solution used for hydrothermal synthesis at an appropriate value, the zeolite crystallites grow in an appropriate orientation within the film, and the peak obtained by X-ray diffraction measurement of the obtained thin film , where A and B are the peak heights near 2θ=11.1 and 16.8°, respectively, a film satisfying 0.24≦B/A≦0.38 is obtained.
The particle size of the seed crystal to be attached in (4) above is preferably small because if the particle size is large, the film thickness after film formation becomes thick and the transmission speed becomes slow. In addition, by using a small seed crystal, the film thickness in the initial stage of film growth is made as thin as possible, and by increasing the portion of the newly grown film as much as possible, higher-order structures such as eight-membered rings are arranged in a three-dimensional direction. , a continuous membrane can be produced before and after the membrane without discontinuous pores. On the other hand, if the size of the seed crystal is too small, the crystallinity of the seed crystal deteriorates, so the larger the seed crystal, the better. From these points of view, the particle size of the seed crystal is preferably 10 nm or more and 5 μm or less, more preferably 30 nm or more and 3 μm or less, and still more preferably 50 nm or more and 2 μm or less.
Appropriate values of the raw material liquid used for hydrothermal synthesis during film formation in (5) above are the same as the composition ratio of the mixed gel and α, δ, and ε in the method for synthesizing MWF-type zeolite particles. In particular, β (β=(M1 2 O+M2O)/Al 2 O 3 ), which is the ratio of the contents of alkali metals and alkaline earth metals to Al 2 O 3 , is important, and the preferred range of β is 1.4≦β. ≤3.1, more preferably 1.5≤β≤3.05, most preferably 1.6≤β≤3.0. The ratio of aluminum source to water in the mixed gel, γ=H 2 O/Al 2 O 3 , tends to disperse the components in the mixed gel more uniformly. It is preferably 70 or more, more preferably 80 or more. From the viewpoint of suppressing the formation of zeolite having a skeleton different from the MWF-type skeleton, it is more preferably 90 or more. On the other hand, the higher the concentration of the solid raw material components in the mixed gel, the more the crystal growth and recrystallization tend to be promoted rather than the dissolution of seed crystals and grown films. It is more preferably 600 or less, still more preferably 450 or less.
By using a raw material solution with a preferred composition ratio, zeolite crystallites grow in a suitable orientation within the film, and the peaks obtained by X-ray diffraction measurement of the obtained thin film have 2θ=11.1 and 16.0. A membrane satisfying 0.24≦B/A<0.38 is obtained when the peak heights near 8° are A and B, respectively, and the CO 2 /CH 4 selectivity is high and the CO 2 permeation rate is high. An MWF-type zeolite membrane can be produced.

〔気体混合物の分離〕
本実施形態のMWF型ゼオライト膜を用いることで、気体混合物の成分のうち、MWF型ゼオライトによる選択透過性の高い気体成分を、MWF型ゼオライト膜で選択的に透過させ、分離することができる。すなわち、本実施形態の気体の分離方法は、本実施形態のMWF型ゼオライト膜に複数の気体成分からなる気体混合物を接触させ、前記気体混合物から、選択透過性の高い気体成分を前記MWF型ゼオライト膜に透過させて分離する工程を含む。
気体混合物としては、以下に限定されないが、例えば、二酸化炭素、水素、酸素、窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ノルマルブタン、イソブタン、1-ブテン、2-ブテン、イソブテン、六フッ化硫黄、ヘリウム、一酸化炭素、一酸化窒素及び水などから選ばれる少なくとも1種の成分を含むものが挙げられる。
さらに気体混合物としては、上記成分の少なくとも2種の成分を含むものがより好ましい。この場合、2種の成分としては、本実施形態のMWF型ゼオライト膜による選択透過性の高い成分と選択透過性の小さい成分の組合せが好ましい。
気体混合物の組み合わせを例示すると、以下に限定されないが、二酸化炭素及び水からなる群より選ばれる少なくとも1種の成分と、酸素、窒素及びメタンからなる群より選ばれる少なくとも1種の成分とを主に含む気体混合物が挙げられる。
[Separation of gas mixture]
By using the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment, among the components of the gas mixture, the gas component with high selective permeability due to the MWF-type zeolite can be selectively permeated by the MWF-type zeolite membrane and separated. That is, in the gas separation method of the present embodiment, a gas mixture composed of a plurality of gas components is brought into contact with the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment, and from the gas mixture, a gas component having high selective permeability is separated from the MWF-type zeolite membrane. It includes the step of separating by permeation through a membrane.
Examples of gas mixtures include, but are not limited to, carbon dioxide, hydrogen, oxygen, nitrogen, methane, ethane, ethylene, propane, propylene, normal butane, isobutane, 1-butene, 2-butene, isobutene, hexafluoride. Examples include those containing at least one component selected from sulfur, helium, carbon monoxide, nitrogen monoxide, water, and the like.
Furthermore, the gas mixture more preferably contains at least two of the above components. In this case, the two components are preferably a combination of a component with high permselectivity and a component with low permselectivity due to the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment.
Exemplary gas mixture combinations include, but are not limited to, at least one component selected from the group consisting of carbon dioxide and water and at least one component selected from the group consisting of oxygen, nitrogen and methane. gas mixtures containing

本実施形態のMWF型ゼオライト膜の用途は、特に限定されるものではなく、例えば、各種ガス及び液などの分離剤、分離膜、燃料電池などの電解質膜、各種樹脂成形体のフィラー、メンブランリアクター、あるいはハイドロクラッキング、アルキレーションなどの触媒、金属、金属酸化物などの担持用触媒担体、吸着剤、乾燥剤、洗剤助剤、イオン交換剤、排水処理剤、肥料、化粧品添加物等として用いることができる。 Applications of the MWF-type zeolite membrane of the present embodiment are not particularly limited. Alternatively, it can be used as a catalyst for hydrocracking, alkylation, etc., a catalyst carrier for supporting metals, metal oxides, etc., an adsorbent, a drying agent, a detergent aid, an ion exchange agent, a wastewater treatment agent, a fertilizer, a cosmetic additive, etc. can be done.

以下に実施例等を挙げて本実施形態を更に詳細に説明するが、これらは例示的なものであり、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。当業者は、以下に示す実施例に様々な変更を加えて本実施形態として実施することができ、かかる変更は本実施形態の所定の要件を満たす限りにおいて、本発明の範囲に包含される。 EXAMPLES The present embodiment will be described in more detail below with examples and the like, but these are illustrative and the present embodiment is not limited to the following examples. A person skilled in the art can implement the present embodiment by adding various changes to the examples shown below, and such changes are included in the scope of the present invention as long as the predetermined requirements of the present embodiment are satisfied.

〔結晶構造解析〕
結晶構造解析は以下の手順で行った。
(1)各実施例及び比較例で得られたMWF型ゼオライト膜を試料として、試料台に膜の表面と試料台の表面の高さが一致するように調整して固定した。
(2)上記(1)の固定した膜を、下記条件で結晶構造解析を行い、所定のピーク強度及び半値幅を測定した。
X線回折装置(XRD):リガク社製粉末X線回折装置「RINT2500型」(商品名)
X線源:Cu管球(40kV、200mA)
測定温度:25℃
測定範囲:5~60°(0.02°/step)
測定速度:0.2°/分
スリット幅(散乱、発散、受光):1°、1°、0.15mm
[Crystal structure analysis]
Crystal structure analysis was performed by the following procedure.
(1) The MWF-type zeolite membranes obtained in the respective Examples and Comparative Examples were used as samples, and were fixed on a sample stage by adjusting the height of the surface of the membrane and that of the surface of the sample stage.
(2) The film fixed in (1) above was subjected to crystal structure analysis under the following conditions, and the predetermined peak intensity and half-value width were measured.
X-ray diffractometer (XRD): Rigaku powder X-ray diffractometer "RINT2500 type" (trade name)
X-ray source: Cu tube (40 kV, 200 mA)
Measurement temperature: 25°C
Measurement range: 5 to 60° (0.02°/step)
Measurement speed: 0.2°/min Slit width (scattering, divergence, light reception): 1°, 1°, 0.15 mm

〔ガス透過選択性及び透過速度の測定〕
ガス透過選択性および透過速度は以下の手順で行った。
(1)MWF型ゼオライトを含む膜をステンレス製のセルに取り付けた。膜が平膜の場合は膜の一方を原料ガス側、反対側を透過ガス側とし、膜が中空管型の場合は中空管の外側を原料ガス側、内側を透過ガス側とした。
(2)原料ガス側にはCO2を10mol%、CH4を90mol%含んだ混合ガスを0.1MPaで充填・密封した。
(3)ガス流通開始から1時間後、透過ガス側に出てきたガスをガスクロマトグラフィーで組成分析し、組成比からガス透過選択性を算出した。また、透過ガス側に出てきたガスの流量を、ガス流量計で測定し、単位膜面積当たりのガス透過速度を算出した。
[Measurement of gas permeation selectivity and permeation rate]
Gas permeation selectivity and permeation rate were determined by the following procedure.
(1) A membrane containing MWF-type zeolite was attached to a stainless steel cell. When the membrane was a flat membrane, one side of the membrane was on the source gas side and the other side was on the permeated gas side.
(2) The source gas side was filled with a mixed gas containing 10 mol % of CO 2 and 90 mol % of CH 4 at 0.1 MPa and sealed.
(3) After 1 hour from the start of gas flow, the composition of the gas coming out on the permeation gas side was analyzed by gas chromatography, and the gas permeation selectivity was calculated from the composition ratio. In addition, the flow rate of the gas coming out to the permeating gas side was measured with a gas flow meter, and the gas permeation rate per unit membrane area was calculated.

〔実施例1〕
水62.02gと水酸化ナトリウム(NaOH、和光純薬工業株式会社製)0.91gとアルミン酸ナトリウム(NaAlO2、和光純薬工業株式会社製)1.64gを添加して溶解させ、水溶液を得た。この水溶液を10℃で撹拌しながらコロイダルシリカ(Ludox AS-40、Grace社製)10.67gを1cc/minの速度で添加した。この溶液を10℃で1時間撹拌した後、有機構造規定剤としてテトラエチルアンモニウムブロミド(東京化成工業株式会社製)11.15gを添加して混合し、10℃で3時間撹拌することで混合ゲルを調製した。混合ゲルの組成は、α=SiO2/Al23=7.1、β=Na2O/Al23=2.1、γ=H2O/Al23=380、δ=OH-/SiO2=0.32、ε=R/Al23=5.3であった。混合ゲルをフッ素樹脂内筒の入った200mLのステンレス製オートクレーブに仕込み、上下撹拌回転数20rpmで保持しながら125℃で7日間水熱合成し、生成物をろ過して120℃で乾燥した後、粉末状のゼオライトを得た。
得られたMWF型ゼオライト1gを500mlのホウ酸ガラス製容器に入れ、Φ1mmのホウ酸ガラス製ビーズを100cc、イオン交換水100ccを入れて500rpmで6時間回転させて粉砕した。得られた微粒子MWF型ゼオライトをFE-SEMで観察し、粒子200個の粒子径を測定し、これらの測定値の平均値として得られる平均粒子径は0.15μmであった。
湿気硬化型シリコーン樹脂(TSE382、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアル・ジャパン合同会社製)1gとトルエン1gとをガラス容器に入れ、超音波洗浄を掛けて完全に溶解した。この混合液に前述の微粒化したMWF型ゼオライト1gを入れ、十分に撹拌して混合した。
多孔質酢酸セルロース膜(孔径0.45μm、アドバンテック東洋株式会社製)をガラス板に張り付け、その表面に前述の樹脂と溶媒とゼオライトの混合液をアプリケーターで塗布した。得られた膜を40℃で12時間乾燥した。乾燥後、得られた膜をレーザーカッターで切断し試料台に貼り付け、その断面を走査型電子顕微鏡で観察してゼオライトと樹脂の混合物の薄膜の膜厚を計測したところ、膜厚は6μmであった。
得られたゼオライトと樹脂の混合物のXRDスペクトルを図1に示す。スペクトルより、得られたゼオライトがMWF型ゼオライトであることを確認した。XRDパターンから得られるピーク強度比については、B/A=0.37であった。
得られたMWF型ゼオライトと樹脂の混合物の薄膜のCO2/CH4透過選択性は60であり、CO2の透過速度は105GPUであった。
[Example 1]
62.02 g of water, 0.91 g of sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 1.64 g of sodium aluminate (NaAlO 2 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are added and dissolved to form an aqueous solution. Obtained. While stirring this aqueous solution at 10° C., 10.67 g of colloidal silica (Ludox AS-40, manufactured by Grace) was added at a rate of 1 cc/min. After stirring this solution at 10° C. for 1 hour, 11.15 g of tetraethylammonium bromide (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as an organic structure directing agent is added and mixed, and the mixed gel is obtained by stirring at 10° C. for 3 hours. prepared. The composition of the mixed gel is α=SiO 2 /Al 2 O 3 =7.1, β=Na 2 O/Al 2 O 3 =2.1, γ=H 2 O/Al 2 O 3 =380, δ= OH /SiO 2 =0.32 and ε=R/Al 2 O 3 =5.3. The mixed gel is charged into a 200 mL stainless steel autoclave containing a fluororesin inner cylinder, hydrothermally synthesized at 125 ° C. for 7 days while maintaining a vertical stirring rotation speed of 20 rpm, the product is filtered and dried at 120 ° C., A powdery zeolite was obtained.
1 g of the obtained MWF-type zeolite was placed in a 500 ml boric acid glass container, and 100 cc of φ1 mm boric acid glass beads and 100 cc of ion-exchanged water were added and pulverized by rotating at 500 rpm for 6 hours. The obtained fine MWF-type zeolite particles were observed with an FE-SEM, and the particle diameters of 200 particles were measured.
1 g of a moisture-curable silicone resin (TSE382, manufactured by Momentive Performance Materials Japan LLC) and 1 g of toluene were placed in a glass container and completely dissolved by ultrasonic cleaning. 1 g of the above-mentioned micronized MWF-type zeolite was added to this mixed liquid, and mixed by sufficiently stirring.
A porous cellulose acetate membrane (pore size: 0.45 μm, manufactured by Advantec Toyo Co., Ltd.) was attached to a glass plate, and the above-mentioned mixture of resin, solvent and zeolite was applied to the surface of the plate with an applicator. The obtained membrane was dried at 40° C. for 12 hours. After drying, the obtained film was cut with a laser cutter and attached to a sample stage, and the cross section was observed with a scanning electron microscope to measure the thickness of the thin film of the mixture of zeolite and resin. there were.
FIG. 1 shows the XRD spectrum of the resulting mixture of zeolite and resin. From the spectrum, it was confirmed that the obtained zeolite was MWF type zeolite. The peak intensity ratio obtained from the XRD pattern was B/A=0.37.
The obtained thin film of the mixture of MWF-type zeolite and resin had a CO 2 /CH 4 permeation selectivity of 60 and a CO 2 permeation rate of 105 GPU.

〔実施例2〕
実施例1と同じ方法でMWF型ゼオライト粒子を作成し、実施例1と同じ方法で0.15μmに微粒子化した。微粒子化したMWF型ゼオライトを種結晶として、φ10mm、長さ60mmのアルミナ多孔質支持体上に擦り付けて付着させた。さらに80℃で6時間乾燥し、過剰に付着した種結晶を落とした。これをγ=H2O/Al23=250とした以外は実施例1で用いた原料ゲルと同じ組成の原料ゲルに入れ、125℃で4日間水熱合成し、中空管型のMWF型ゼオライト膜を得た。
得られたMWF型ゼオライト膜のXRDスペクトルを図2に示す。XRDパターンから、B/A=0.34であった。得られた膜を支持体ごと劈開し、試料台に貼り付け、その断面を走査型電子顕微鏡で観察してMWF型ゼオライト膜の膜厚を計測したところ、膜厚は1.5μmであった。
得られたMWF型ゼオライト膜のCO2/CH4透過選択性は312であり、CO2の透過速度は224GPUであった。
[Example 2]
MWF-type zeolite particles were produced in the same manner as in Example 1, and micronized to 0.15 μm in the same manner as in Example 1. A micronized MWF-type zeolite was used as a seed crystal and rubbed onto an alumina porous support having a diameter of 10 mm and a length of 60 mm. Further, it was dried at 80° C. for 6 hours, and the excessively attached seed crystals were removed. This was placed in a raw material gel having the same composition as the raw material gel used in Example 1 except that γ=H 2 O/Al 2 O 3 =250, and hydrothermally synthesized at 125° C. for 4 days to form a hollow tube type. An MWF-type zeolite membrane was obtained.
FIG. 2 shows the XRD spectrum of the obtained MWF-type zeolite membrane. It was B/A=0.34 from the XRD pattern. The obtained membrane was cleaved together with the support, attached to a sample table, and the cross section was observed with a scanning electron microscope to measure the thickness of the MWF-type zeolite membrane, which was 1.5 μm.
The obtained MWF-type zeolite membrane had a CO 2 /CH 4 permeation selectivity of 312 and a CO 2 permeation rate of 224 GPU.

〔実施例3〕
水61.69gと50質量%水酸化ナトリウム水溶液1.35gとアルミン酸ナトリウム1.64gを添加して溶解させ、水溶液を得た。この水溶液を10℃で撹拌しながらコロイダルシリカ(Ludox AS-40、Grace社製)10.83gを1cc/minの速度で添加した。この溶液を10℃で1時間撹拌した後、有機構造規定剤としてテトラエチルアンモニウムブロミド11.08gを添加して混合し、12℃で4時間撹拌することで混合ゲルを調製した。混合ゲルの組成は、α=SiO2/Al23=7.2、β=Na2O/Al23=1.8、γ=H2O/Al23=382、δ=OH-/SiO2=0.23、ε=R/Al23=5.3であった。混合ゲルをフッ素樹脂内筒の入った200mLのステンレス製オートクレーブに仕込み、上下撹拌回転数20rpmで保持しながら130℃で4日間水熱合成し、生成物をろ過して120℃で乾燥した後、粉末状のゼオライトを得た。
得られたMWF型ゼオライト1gを500mlのホウ酸ガラス製容器に入れ、Φ1mmのホウ酸ガラス製ビーズを100cc、イオン交換水100ccを入れて300rpmで4時間回転させて粉砕した。得られた微粒子MWF型ゼオライトをFE-SEMで観察し、粒子200個の粒子径を測定したところ、平均粒子径は0.25μmであった。
湿気硬化型シリコーン樹脂(TSE382、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアル・ジャパン合同会社製)1gとトルエン1.2gとをガラス容器に入れ、超音波洗浄を掛けて完全に溶解した。この混合液に前述の微粒化したMWF型ゼオライト1gを入れ、十分に撹拌して混合した。
実施例1と同じ多孔質酢酸セルロース膜をガラス板に張り付け、その表面に前述の樹脂と溶媒とゼオライトの混合液をアプリケーターで塗布した。得られた膜を40℃で12時間乾燥した。実施例1と同じ方法で膜厚を測定したところ、乾燥後のゼオライトと樹脂の混合物の膜厚は4μmであった。
得られたゼオライトと樹脂の混合物のXRDパターンから得られるピーク強度比については、B/A=0.25であった。
得られたMWF型ゼオライトと樹脂の混合物の薄膜のCO2/CH4透過選択性は55であり、CO2の透過速度は115GPUであった。
[Example 3]
61.69 g of water, 1.35 g of a 50 mass % sodium hydroxide aqueous solution, and 1.64 g of sodium aluminate were added and dissolved to obtain an aqueous solution. While stirring this aqueous solution at 10° C., 10.83 g of colloidal silica (Ludox AS-40, manufactured by Grace) was added at a rate of 1 cc/min. After stirring this solution at 10° C. for 1 hour, 11.08 g of tetraethylammonium bromide was added as an organic structure-directing agent, mixed, and stirred at 12° C. for 4 hours to prepare a mixed gel. The composition of the mixed gel is α=SiO 2 /Al 2 O 3 =7.2, β=Na 2 O/Al 2 O 3 =1.8, γ=H 2 O/Al 2 O 3 =382, δ= OH /SiO 2 =0.23 and ε=R/Al 2 O 3 =5.3. The mixed gel is charged into a 200 mL stainless steel autoclave containing a fluororesin inner cylinder, hydrothermally synthesized at 130 ° C. for 4 days while maintaining the vertical stirring rotation speed of 20 rpm, the product is filtered and dried at 120 ° C., A powdery zeolite was obtained.
1 g of the obtained MWF-type zeolite was placed in a 500 ml boric acid glass container, and 100 cc of φ1 mm boric acid glass beads and 100 cc of ion-exchanged water were added and pulverized by rotating at 300 rpm for 4 hours. The obtained fine MWF-type zeolite particles were observed with an FE-SEM, and the particle size of 200 particles was measured. The average particle size was 0.25 μm.
1 g of a moisture-curable silicone resin (TSE382, manufactured by Momentive Performance Materials Japan LLC) and 1.2 g of toluene were placed in a glass container and completely dissolved by ultrasonic cleaning. 1 g of the above-mentioned micronized MWF-type zeolite was added to this mixed liquid, and mixed by sufficiently stirring.
The same porous cellulose acetate membrane as in Example 1 was adhered to a glass plate, and the above-mentioned mixed solution of resin, solvent and zeolite was applied to the surface thereof with an applicator. The obtained membrane was dried at 40° C. for 12 hours. When the film thickness was measured by the same method as in Example 1, the film thickness of the mixture of zeolite and resin after drying was 4 μm.
The peak intensity ratio obtained from the XRD pattern of the obtained zeolite-resin mixture was B/A=0.25.
The obtained thin film of the mixture of MWF-type zeolite and resin had a CO 2 /CH 4 permeation selectivity of 55 and a CO 2 permeation rate of 115 GPU.

〔比較例1〕
水20.00gと水酸化ナトリウム(NaOH、和光純薬工業株式会社製)1.52gと有機構造規定剤としてテトラエチルアンモニウムブロミド(東京化成工業株式会社製)11.15gを混合したものと、水42.00gと水酸化アルミニウム(Al(OH)3、Aldrich社製)1.94gとコロイダルシリカ(Ludox AS-40、Grace社製)10.67gを混合したものを混合し、28℃で24時間撹拌することで混合ゲルを調製した。混合ゲルの組成は、α=SiO2/Al23=7.1、β=Na2O/Al23=1.9、γ=H2O/Al23=380、δ=OH-/SiO2=0.54、ε=R/Al23=5.3であった。混合ゲルを撹拌しながら125℃で7日間水熱合成し、生成物をろ過して120℃で乾燥した後、粉末状のゼオライトを得た。
得られたゼオライトの平均粒子径は2.3μmであった。
実施例1とおなじ湿気硬化型シリコーン樹脂1gとトルエン0.6g(溶媒濃度37.wt%)とをガラス容器に入れ、超音波洗浄を掛けて完全に溶解した。この混合液に比較例1で作成したMWF型ゼオライト1gを入れ、十分に撹拌して混合した。
実施例1と同じ多孔質酢酸セルロース膜をガラス板に張り付け、その表面に前述の樹脂と溶媒とゼオライトの混合液をアプリケーターで塗布した。得られた膜を40℃で12時間乾燥した。実施例1と同じ方法で膜厚を測定したところ、乾燥後のゼオライトと樹脂の混合物の膜厚は8μmであった。
得られたゼオライトと樹脂の混合物のXRDスペクトルより、得られたゼオライトがMWF型ゼオライトであることを確認した。XRDパターンから得られるピーク強度比については、B/A=0.23であった。
得られたMWF型ゼオライトと樹脂の混合物の薄膜のCO2/CH4透過選択性は4.5であり、CO2の透過速度は87GPUであった。
[Comparative Example 1]
A mixture of 20.00 g of water, 1.52 g of sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 11.15 g of tetraethylammonium bromide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as an organic structure directing agent, and 42 g of water. 00 g, 1.94 g of aluminum hydroxide (Al(OH) 3 , manufactured by Aldrich) and 10.67 g of colloidal silica (Ludox AS-40, manufactured by Grace) were mixed and stirred at 28° C. for 24 hours. A mixed gel was prepared by The composition of the mixed gel is α=SiO 2 /Al 2 O 3 =7.1, β=Na 2 O/Al 2 O 3 =1.9, γ=H 2 O/Al 2 O 3 =380, δ= OH /SiO 2 =0.54 and ε=R/Al 2 O 3 =5.3. The mixed gel was hydrothermally synthesized at 125° C. for 7 days while stirring, and the product was filtered and dried at 120° C. to obtain powdery zeolite.
The obtained zeolite had an average particle size of 2.3 μm.
1 g of the same moisture-curable silicone resin as in Example 1 and 0.6 g of toluene (solvent concentration: 37. wt %) were placed in a glass container and completely dissolved by ultrasonic cleaning. 1 g of the MWF-type zeolite prepared in Comparative Example 1 was added to this mixed solution and thoroughly stirred to mix.
The same porous cellulose acetate membrane as in Example 1 was adhered to a glass plate, and the above-mentioned mixed solution of resin, solvent and zeolite was applied to the surface thereof with an applicator. The obtained membrane was dried at 40° C. for 12 hours. When the film thickness was measured by the same method as in Example 1, the film thickness of the mixture of zeolite and resin after drying was 8 μm.
From the XRD spectrum of the mixture of the obtained zeolite and resin, it was confirmed that the obtained zeolite was MWF type zeolite. The peak intensity ratio obtained from the XRD pattern was B/A=0.23.
The obtained thin film of the mixture of MWF-type zeolite and resin had a CO 2 /CH 4 permeation selectivity of 4.5 and a CO 2 permeation rate of 87 GPU.

〔比較例2〕
水56.00gと水酸化ナトリウム1.52gと有機構造規定剤としてテトラエチルアンモニウムブロミド(東京化成工業株式会社製)11.15gを混合したものと、水117.6gと水酸化アルミニウム1.94gとコロイダルシリカ(Ludox AS-40、Grace社製)10.67gを混合したものを混合し、28℃で24時間撹拌することで混合ゲルを調製した。混合ゲルの組成は、α=SiO2/Al23=7.1、β=Na2O/Al23=1.9、γ=H2O/Al23=1060、δ=OH-/SiO2=0.54、ε=R/Al23=5.3であった。混合ゲルを撹拌しながら135℃で14日間水熱合成し、生成物をろ過して120℃で乾燥した後、粉末状のゼオライトを得た。
得られたゼオライトの平均粒子径は5.5μmであった。
得られたMWF型ゼオライトを種結晶として、φ10mm、長さ60mmのアルミナ多孔質支持体上に擦り付けて付着させた。さらに80℃で6時間乾燥し、過剰に付着した種結晶を落とした。これを比較例2で用いた原料ゲルと同じ組成の原料ゲルに入れ、125℃で4日間水熱合成し、中空管型のMWF型ゼオライト膜を得た。実施例2と同じ方法で膜厚を測定したところ、膜厚は6.5μmであった。
スペクトルより、得られたゼオライトがMWF型ゼオライトであることを確認した。XRDパターンから得られるピーク強度比については、B/A=0.38であった。
得られたMWF型ゼオライト薄膜のCO2/CH4透過選択性は3.7であり、CO2の透過速度は7.2GPUであった。
[Comparative Example 2]
A mixture of 56.00 g of water, 1.52 g of sodium hydroxide, and 11.15 g of tetraethylammonium bromide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as an organic structure directing agent, 117.6 g of water, 1.94 g of aluminum hydroxide, and colloidal A mixed gel was prepared by mixing 10.67 g of silica (Ludox AS-40, manufactured by Grace) and stirring at 28° C. for 24 hours. The composition of the mixed gel is α=SiO 2 /Al 2 O 3 =7.1, β=Na 2 O/Al 2 O 3 =1.9, γ=H 2 O/Al 2 O 3 =1060, δ= OH /SiO 2 =0.54 and ε=R/Al 2 O 3 =5.3. The mixed gel was hydrothermally synthesized at 135° C. for 14 days while stirring, and the product was filtered and dried at 120° C. to obtain powdery zeolite.
The obtained zeolite had an average particle size of 5.5 μm.
Using the obtained MWF-type zeolite as a seed crystal, it was rubbed and adhered onto an alumina porous support having a diameter of 10 mm and a length of 60 mm. Further, it was dried at 80° C. for 6 hours, and the excessively attached seed crystals were removed. This was placed in a raw material gel having the same composition as the raw material gel used in Comparative Example 2, and hydrothermally synthesized at 125° C. for 4 days to obtain a hollow-tube MWF-type zeolite membrane. When the film thickness was measured by the same method as in Example 2, the film thickness was 6.5 μm.
From the spectrum, it was confirmed that the obtained zeolite was MWF type zeolite. The peak intensity ratio obtained from the XRD pattern was B/A=0.38.
The CO 2 /CH 4 permeation selectivity of the obtained MWF-type zeolite thin film was 3.7, and the CO 2 permeation rate was 7.2 GPU.

〔比較例3〕
水69.76gと水酸化ナトリウム(NaOH、和光純薬工業株式会社製)0.85gとアルミン酸ナトリウム(NaAlO2、和光純薬工業株式会社製)1.64gを添加して溶解させ、水溶液を得た。この水溶液を28℃で撹拌しながらコロイダルシリカ(Ludox AS-40、Grace社製)13.53gを1cc/minの速度で添加した。この溶液を28℃で1時間撹拌した後、有機構造規定剤としてテトラエチルアンモニウムブロミド(東京化成工業株式会社製)39.36gを添加して混合し、28℃で3時間撹拌することで混合ゲルを調製した。混合ゲルの組成は、α=SiO2/Al23=9.0、β=Na2O/Al23=3.1、γ=H2O/Al23=428、δ=OH-/SiO2=0.47、ε=R/Al23=18.7であった。混合ゲルを撹拌しながら125℃で7日間水熱合成し、生成物をろ過して120℃で乾燥した後、粉末状のゼオライトを得た。
実施例1と同じ方法で膜厚を測定したところ、得られたゼオライトの平均粒子径は2.5μmであった。
実施例1とおなじ湿気硬化型シリコーン樹脂1gとトルエン1gとをガラス容器に入れ、超音波洗浄を掛けて完全に溶解した。この混合液に比較例3作成したMWF型ゼオライト1gを入れ、十分に撹拌して混合した。
実施例1と同じ多孔質酢酸セルロース膜をガラス板に張り付け、その表面に前述の樹脂と溶媒とゼオライトの混合液をアプリケーターで塗布した。得られた膜を40℃で12時間乾燥した。乾燥後のゼオライトと樹脂の混合物の膜厚は10μmであった。
得られたゼオライトと樹脂の混合物のXRDスペクトルより、得られたゼオライトがMWF型ゼオライトであることを確認した。XRDパターンから得られるピーク強度比については、B/A=0.45であった。
得られたMWF型ゼオライトと樹脂の混合物の薄膜のCO2/CH4透過選択性は12であり、CO2の透過速度は32GPUであった。
[Comparative Example 3]
69.76 g of water, 0.85 g of sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 1.64 g of sodium aluminate (NaAlO 2 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are added and dissolved to form an aqueous solution. Obtained. While stirring this aqueous solution at 28° C., 13.53 g of colloidal silica (Ludox AS-40, manufactured by Grace) was added at a rate of 1 cc/min. After stirring this solution at 28° C. for 1 hour, 39.36 g of tetraethylammonium bromide (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as an organic structure directing agent is added and mixed, and the mixed gel is obtained by stirring at 28° C. for 3 hours. prepared. The composition of the mixed gel is α=SiO 2 /Al 2 O 3 =9.0, β=Na 2 O/Al 2 O 3 =3.1, γ=H 2 O/Al 2 O 3 =428, δ= OH /SiO 2 =0.47 and ε=R/Al 2 O 3 =18.7. The mixed gel was hydrothermally synthesized at 125° C. for 7 days while stirring, and the product was filtered and dried at 120° C. to obtain powdery zeolite.
When the film thickness was measured by the same method as in Example 1, the obtained zeolite had an average particle size of 2.5 μm.
1 g of the same moisture-curable silicone resin as in Example 1 and 1 g of toluene were placed in a glass container and were completely dissolved by ultrasonic cleaning. 1 g of the MWF-type zeolite prepared in Comparative Example 3 was added to this mixed solution and thoroughly stirred to mix.
The same porous cellulose acetate membrane as in Example 1 was adhered to a glass plate, and the above-mentioned mixed solution of resin, solvent and zeolite was applied to the surface thereof with an applicator. The obtained membrane was dried at 40° C. for 12 hours. The film thickness of the mixture of zeolite and resin after drying was 10 μm.
From the XRD spectrum of the mixture of the obtained zeolite and resin, it was confirmed that the obtained zeolite was MWF type zeolite. The peak intensity ratio obtained from the XRD pattern was B/A=0.45.
The CO 2 /CH 4 permeation selectivity of the obtained thin film of the mixture of MWF-type zeolite and resin was 12, and the CO 2 permeation rate was 32 GPU.

Figure 0007109184000001
Figure 0007109184000001

表1中におけるα~εは次のモル比を表す。
α=SiO2/Al23
β=(M12O+M2O)/Al23
γ=H2O/Al23
δ=OH-/SiO2
ε=R/Al23 (Rは有機構造規定剤を表す。)
また、表1中におけるB/A及びC/Aは次のように求められる。
B/A=(2θ=16.8°付近のピーク強度)/(2θ=11.1°付近のピーク強度)
α to ε in Table 1 represent the following molar ratios.
α= SiO2 / Al2O3 ,
β=(M12O+ M2O )/ Al2O3 ,
γ=H 2 O/Al 2 O 3 ,
δ=OH /SiO 2 ,
ε=R/Al 2 O 3 (R represents an organic structure directing agent.)
Also, B/A and C/A in Table 1 are obtained as follows.
B/A = (Peak intensity near 2θ = 16.8°)/(Peak intensity near 2θ = 11.1°)

本発明に係るMWF型ゼオライト膜は、各種ガス及び液などの分離膜、分離剤、燃料電池などの電解質膜、各種樹脂成形体のフィラー、メンブランリアクター、あるいはハイドロクラッキング、アルキレーションなどの触媒、金属、金属酸化物などの担持用触媒担体、吸着剤、乾燥剤、洗剤助剤、イオン交換剤、排水処理剤、肥料、化粧品添加物等として産業上利用の可能性を有する。 The MWF-type zeolite membrane according to the present invention is a separation membrane for various gases and liquids, a separation agent, an electrolyte membrane for fuel cells, a filler for various resin moldings, a membrane reactor, a catalyst for hydrocracking, alkylation, etc., a metal , catalyst carriers for supporting metal oxides, etc., adsorbents, desiccants, detergent aids, ion exchange agents, wastewater treatment agents, fertilizers, cosmetic additives, etc.

Claims (3)

MWF型ゼオライトを含む、MWF型ゼオライト膜であって、
X線回折により得られるピークにおいて、2θ=11.1°±0.1°の範囲に存在するピークのうち最大のものの高さをAとし、2θ=16.8°±0.2°の範囲に存在するピークのうち最大のものの高さをBとしたとき、0.24≦B/A<0.38を満たし、
膜厚が0.1μm以上50μm以下である、MWF型ゼオライト膜。
An MWF-type zeolite membrane comprising an MWF-type zeolite,
In the peaks obtained by X-ray diffraction , the height of the maximum peak among the peaks existing in the range of 2θ = 11.1 ° ± 0.1 ° is A, and the range of 2θ = 16.8 ° ± 0.2 ° 0.24 ≤ B / A < 0.38 , where B is the height of the largest peak among the peaks present in
An MWF-type zeolite membrane having a thickness of 0.1 μm or more and 50 μm or less .
請求項に記載のMWF型ゼオライト膜に複数の気体成分からなる気体混合物を接触させ、前記気体混合物から、前記MWF型ゼオライト膜による透過速度の速い気体成分を前記MWF型ゼオライト膜に透過させて分離する工程を含む、気体の分離方法。 A gas mixture comprising a plurality of gas components is brought into contact with the MWF-type zeolite membrane according to claim 1 , and from the gas mixture, a gas component having a high permeation rate through the MWF-type zeolite membrane is permeated through the MWF-type zeolite membrane. A gas separation method, comprising the step of separating. 前記気体混合物が、二酸化炭素、水素、酸素、窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ノルマルブタン、イソブタン、1-ブテン、2-ブテン、イソブテン、六フッ化硫黄、ヘリウム、一酸化炭素、一酸化窒素、硫化水素及び水よりなる群から選ばれる少なくとも2種の気体成分を含む、請求項に記載の気体の分離方法。 The gas mixture contains carbon dioxide, hydrogen, oxygen, nitrogen, methane, ethane, ethylene, propane, propylene, normal butane, isobutane, 1-butene, 2-butene, isobutene, sulfur hexafluoride, helium, carbon monoxide, 3. The gas separation method according to claim 2 , comprising at least two gas components selected from the group consisting of nitric oxide, hydrogen sulfide and water.
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