JPH01245818A - セラミック濾材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、膜分離処理に使用されるセラミック濾材に関
する。

〔従来の技術〕

飲料からの有価成分の回収、工場排水や都市上下水から
の有害物質の除去、ガスの濃縮分離等の各種膜分離処理
を行うための濾材として、セラミックからなる微細透過
孔（例えば、孔径０．０５μｍ）を有する多孔質焼成膜
を濾過膜とする濾材は広く使用されている。その濾材を
用いて安定した膜分離処理を行うには、濾過膜である多
孔質セラミック焼成膜が、膜面の損傷や亀裂等の生じ難
い十分な強度を備えているものであることが必要である
。

従来より、その濾材として、多孔質セラミック濾過膜を
高温焼成したものが使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、多孔質セラミック濾過膜を高温焼成する
ことによる膜強度の改善効果には限度があり、またその
焼成温度を高くすることに伴って、濾過膜構成粒子の成
長が促進され、粒子の異常成長が生じる結果、得られる
濾過膜は透過孔の孔径分布がブロードなものとなり、濾
過特性が低下するという問題がある。

本発明は、上記に鑑み、高温焼成を必要とせず、膜構成
粒子の異常成長やそれによる透過孔径分布のブロード化
がなく、改良された膜強度と良好な透過性能を有するセ
ラミック濾過を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明のセ
ラミック濾材は、濾過層として機能する微細透過孔を有
するセラミック焼成膜の膜表面が、該セラミック焼成膜
の焼成温度以下で焼成された、該セラミック焼成膜の透
過孔より孔径の大きい透過孔を有する多孔質セラミック
焼成膜で被覆されていることを特徴としている。

すなわち、本発明のセラミック濾材は、濾過膜である多
孔質セラミック焼成膜の表面に、被覆層として、孔径の
大きい透過孔を有する多孔質セラミック膜が低温焼成に
より形成されている積層構造を有し、その被覆層によっ
て濾過膜の表面強度が高められている。

従って、濾過膜自体の表面強度を高めるべく濾過膜を高
温焼成により形成している従来の濾材と異なって、本発
明の濾材における濾過膜である多孔質セラミック焼成膜
は、膜構成粒子の異常成長とそれによる粒径の不均一化
がなく、その孔径分布はシャープである。またその濾過
膜に積層形成されている被覆層の透過孔は、濾過膜の透
過孔より大きい孔径を有する多孔質層であるので、濾過
膜の透過性能が、被覆層の存在により損なわれることは
全くない。

本発明のセラミック濾材における濾過膜の被覆層を構成
するセラミック粒子の材質、およびその透過孔径は、濾
過膜を構成しているセラミック粒子の材質およびその透
過孔径に応じて適宜選択・決定される。例えば、濾過膜
が、約１２００°Ｃの焼成温度を有するアルミナで構成
されている場合の被覆層構成セラミックの例として、易
焼成アルミナ、またはシリカ、コロイダルシリカ、アル
ミナ−シリカ（ムライト）質、ムライト、シリカ・ムラ
イト等が挙げられる。これらの焼成温度はいずれも１２
００°Ｃ以下である。また、濾過膜が、例えば平均孔径
的０．０３〜０．０７μｍの透過孔を有する場合、これ
に積層される被覆層は、平均孔径的０．１〜ｌＩＩｍの
透過孔をもたせたものであってよい。なお、その被覆層
の透過孔径は、被覆層を構成するセラミック粒子の粒度
調整により、任意に制御できることはいうまでもない。

本発明のセラミック濾材は、その濾過膜の表面に、被覆
層構成セラミック粒子を懸濁した泥しようを接触させる
所謂源しよう浸漬法によりそのセラミック粒子を適宜の
層厚をなすように付着させたのち、乾燥し、焼成処理す
ることにより製作される。被覆層が積層形成される際の
濾過膜は、予め焼成処理を済ませておいてもよく、ある
いは未焼成の濾過膜に被覆層構成粒子を付着させ、乾燥
後、濾過膜の焼成と被覆層の焼成を行ってもよい。

なお、セラミック濾材は、その層構造により、多孔質セ
ラミック濾過層の単層構造を有するもの（所謂均質セラ
ミック濾材）と、透過孔径の多いセラミックあるいは金
属等からなる多孔質体を支持層としてその表面に濾過膜
として多孔質セラミック膜を形成したもの（所謂非対称
セラミック濾材）とに大別されるが、本発明は、その層
構造を問わずに全（同様に適用されることはいうまでも
ない。

〔実施例〕

実施■土 （１）供試セラミック濾材の製作 （ｉ）濾過膜（アルミナ焼成膜）の形成セラミック粒子
（アルミナ）からなる多孔質支持体の表面に、泥しよう
浸漬法によりアルミナ粒子（平均粒径：０．２μｍ）を
付着させ、乾燥後、１２００°Ｃで焼成処理することに
より、支持体表面に、平均孔径０．０７μｍの透過孔を
有する濾過膜（膜厚：２０μｍ）を形成する。

（ｉｉ　）被覆層（易焼成アルミナ焼成膜）の形成被覆
層構成粒子として易焼成アルミナ（平均粒径：０．３μ
ｍ）を懸濁した泥しようを、前記セラミック濾材の濾過
膜面に接触させて易焼成アルミナ粒子を付着させ、乾燥
後、１２００°Ｃで焼成することにより、平均孔径０．
１４μｍの透過孔を有する被覆層（膜厚：１０μｍ）を
形成する。

上記（ｉ）（ｉｉ）の工程により供試濾材Ａｌ（発明例
）を製作した。また、比較例として、被覆層の形成を省
略した点を除いて供試濾材Ａｌと同一の供試濾材Ｂ１を
準備した。

（ｎ）膜強度および透過孔径分布・透過性能試験（ｉ）
膜強度 各供試濾材について、その膜面にダイヤモンド針をあて
がい、針に荷重を加えながら膜面に平行に掃引し、膜に
損傷（疵・剥離等）が生じはじめる押付荷重（ｇ）を膜
強度として測定した結果、供試濾材Ｂｌ（被覆層なし）
は、押付荷重５０ｇで損傷が生じたのに対し、供試濾材
Ａｌ（発明例）のそれは１５０ｇと、約３倍の膜強度を
示した。

（ｉｉ）透過孔径分布と透過性能 ポロシメータにより測定された各供試濾材Ａ１と８１の
透過孔の孔径分布、および各供試濾材について測定され
る透過水量（イ／ホ・Ｈｒ）は実質的に同一であった。

実１」レエ　。

ＣＩ）供試濾材の製造 （ｉ）濾過膜の形成 実施例１の（１）（ｉ）と同様にして多孔質支持体の表
面にアルミナ（平均粒径：０．１μｍ）からなる濾過膜
を、焼成温度１２００°Ｃで形成した。但し、該濾過膜
の平均孔径は０．０３μｍである。

（ｉｉ　）被覆層（シリカ・ムライト焼成膜）の形成シ
リカ・ムライト粒子（平均粒径：３．２μｍ）を懸濁し
た泥しようを前記濾材の濾過膜表面に接触させ、乾燥後
、１２００℃で焼成することにより、平均粒径１．Ｏｔ
Ｉｍの透過孔を有する被覆層（膜厚：１０、ｃｚｍ）を
形成する。

上記工程（ｉ）（ｉｉ）により供試濾材Ａ２（発明例）
を、また比較例として、被覆層の形成を省略した点を除
いて供試濾材Ａ２と同じ供試濾材Ｂ２を得た。

（ＩＩ）膜強度および透過孔径分布・透過性能試験供試
濾材Ａ２およびＢ２について、実施例１と同様の測定を
行い、膜強度については、供試濾材Ｂ２の４０ｇに対し
、供試濾材Ａ２（発明例）は１７０ｇと、４倍以上の強
度を示し、またその濾過膜の透過孔の孔径分布および透
過性能については両供試濾材間に実質的な差異のないこ
とが認められた。

〔発明の効果〕

本発明のセラミック濾材は、膜強度が高いので、損傷を
うけにくく、長期に亘る安定した濾過処理を行うことか
できる。また、高温焼成により濾過膜自体の強度を高め
ている従来の濾材と異なって、濾過膜の構成粒子の異常
粒成長がないので、従来に比しシャープな孔径分布を有
し、安定した透過性能を示す。従って、本発明のセラミ
ック濾材は、例えば、果汁、牛乳等の濃縮、チーズホエ
ーからのたんばく質の回収、血液の浄化、医薬成分の分
離、超純水製造用ＲＯ分離膜の予備濾過、下水からの浮
遊物、メタン菌等の濾去等、各種膜分離処理における処
理効率の向上・安定化に大きな効果を奏する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、濾過層として機能する微細透過孔を有するセラミッ
   ク焼成膜の膜表面が、該セラミック焼成膜の焼成温度以
   下で焼成された、該セラミック焼成膜の透過孔より孔径
   の大きい透過孔を有する多孔質セラミック焼成膜で被覆
   されていることを特徴とする膜面強度のすぐれたセラミ
   ック濾材。