JPH0199618A - セラミツクス多孔質膜の製造方法 - Google Patents

セラミツクス多孔質膜の製造方法

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JPH0199618A
JPH0199618A JP25639787A JP25639787A JPH0199618A JP H0199618 A JPH0199618 A JP H0199618A JP 25639787 A JP25639787 A JP 25639787A JP 25639787 A JP25639787 A JP 25639787A JP H0199618 A JPH0199618 A JP H0199618A
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water vapor
porous
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Kazutaka Mori
一剛 森
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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〕 本発明は耐熱性の高いセラミックス微細多孔質膜の製造
方法に関する。
〔従来の技術〕
金属粉末あるいはセラミック粉末を焼結した9、又はフ
ッ素樹脂等の有機合成樹脂粉末を圧縮成形した平均細孔
直径数10〜数10OAの超微細な孔を有する多孔質隔
膜を分離嘆に用いるために、任意の形状に成形すること
は困難であった。そのため、多くの場合充分な強度を有
するように、ある程度の厚みを有するガス透過性の高い
多孔質体又は金網様のもので上記の微細孔を有する薄い
多孔質隔膜を補強し、多層((造とする方策等がとられ
ている。
例えば、多層構造の多孔質膜を管状とするためには、各
種の方法があるが、一般にはシート状の多層多孔質隔膜
を円管状に成形加工し、端末をつき合せ溶接あるいは重
ね合せ接着を行っている。しかし、多孔質体が金属のよ
うに柔軟性の高いものでは円管成形も可能であるが、セ
ラミックスのように柔軟性のないものでは(メめて困難
である。又、多孔質金属では金属であっても多孔質体で
あるため、空孔の存在により無孔質体に比べて強度が低
くなり、円形成形可能な曲率半径に限度があり、細い管
状に成形することは極めて困難であった。
そこで、このような難点を解決する方法として、多孔質
支持管とその内側又は外側に配置t。
たパイプ又は芯金とを同じ円状に保持して多孔質支持管
とパイプ又は芯金とに振動を与えながら、多孔質支持管
とパイプ又は芯金との間の空隙部に気体を噴出させて該
空隙部内に粉末を均一に充填し、該空隙部内に充填した
粉末を多孔質支持管に静圧成形により圧着し、多孔質支
持管に粉末の圧M層を形成する管状多孔賛嘆の成形法が
知られている(特開昭50−77410号公報参照)が
、粉末を均一に充填すること及び非常に薄い嘆を作製す
ることなど実際には困難な点が多い。
木発明者は、上記技術水準に鑑み、他の発明者らと共に
、セツミック多孔体の則札内にアルミニウムアルコラー
ド又はアルミニウムキレートを加水分解して得たアルミ
ナゾルを含浸した後、けい酸ナトリウム水溶液に含浸し
、更に高温水蒸気中において水蒸気処理することを特徴
とする凝縮成分分離用セラミック漠の製造方法を提案し
た。(特願昭60〜50546号)しかしながら、該提
案方法における高温水蒸気処理の具体例は100℃の水
蒸気処理のみであり、そのような水蒸気処理で得られる
セラミック多孔質膜は耐熱温度が100℃以下で耐熱性
に欠けるという問題点があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであっ
て、大きさと形状を自由に設定することが可能であシ、
細孔直径も10λ程度と非常に小さく耐熱性の高いセラ
ミック多孔質隔膜の製造方法を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、セラミックス多孔体の細孔中にアルミナシ〜
を含浸した後、けい酸ナトリウム水溶液に含浸し、更に
150℃以上Son℃未満の高温水蒸気中において水蒸
気処理することを特徴とする多孔質セラミックス嘆の製
造方法に関する。
更に具体的には、本発明はセラミックス多孔体の細孔中
にアルミニウムアルコラード又ハアルミニウムキレート
を加水分解して得たアルミナシ〜を含浸した後、α01
〜α5モ〜/Lのけい酸ナトリウム水溶液に含浸し、更
に150℃以上300℃未満の高温飽和水蒸気中におい
てO,S〜5時間水蒸気処理することを特徴とするセラ
ミックス多孔質膜の製造方法に関する。
〔作用〕
本発明方法においては、先ず発泡シリカ、焼結アルミナ
及びムライトなどの比穀的大きな細孔(通常細孔直径1
000λ以上)を有する任意の形状の多孔質基材に、ア
ルミニウムアルコラード又はアルミニウムキレート化合
物を加水分解して得たアルミナシ/L/(At○OH)
を含浸した後、けい酸ナトリウムの水溶液に含浸し、高
温高圧水蒸気中に保持する。
上記の操作により細孔は充填され構成される粒子間の非
常に小さな細孔(10Aオーダー)が形成される。−回
の操作では乾燥収縮によるひび割れが生じたり、また、
ゾルにより完全には細孔を充填することはできないので
、数回繰り返すと安全である。
本発明に使用するアルミニウムアルコラードとしては、
アルミニウムイソプロポキシドやアルミニウムー2−ブ
チレートなどがあり、アルミニウムキレートとしては、
アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)やエチ
ルアセトアセテートアルミニウムジイソデロビレートな
どがある。
本発明方法によれば任意の形状、大きさを有しかつ細孔
直径10A以下の細孔を有する附勢性の高いセラミック
ス多孔質膜を製造することが可能である。
本発明方法で得られるセラミックス多孔質膜を使用すれ
ば、気体中の凝縮性成分を分離することが可能である。
例えば、空気中の水分(水蒸気)を分層するためには、
セラミックス多孔質膜の片側を水蒸気を含んだ空気とし
、膜の他側を真空に吸引してやると空気中の水分が細孔
中に凝縮し真空側に出てくるので空気中の水蒸気は減少
する。このような模の用途としては、クローズドシステ
ムにおける脱湿装置への利用などが考えられる。
〔実施例〕
実施例1 重量比で2:1の割合にカオリンとグラファイトを混合
した後、水を加えて直径1211I11、厚さ1.2−
1長さ12cIlの片側がつまった粘土管を成形した。
これを室内にて乾燥した後、200℃/hの昇温速度で
1250℃まで昇温し、1250℃で10時間保持した
後炉冷して粘土焼成体を得た。焼成雰囲気は大気中であ
った。
この結果、細孔直径α8μm (8000A)、細孔容
積α2aC/fの多孔性焼結体が得られた。
次に水100fに対し、5Fのアルミニウムイソプロポ
キシドを80〜90℃に保持した水中に添加し、アルミ
ニウムイソプロポキシドを加水分解した。これに0.6
−の濃硝酸を加えて解膠しアルミナゾルを得た。このア
ルミナシ〜に先に得た多孔性焼結体を5分間浸漬した後
、α1モtv / tのけい酸ナトリウム水溶液に1分
間浸漬し、200℃の飽和水蒸気圧下において1時間保
持した。この操作を4回繰り返した後、90℃の熱水中
に1分間浸漬し、アルカリを洗浄除去した。
最終的に得たセラミックス微細多孔体の細孔分布を水蒸
気吸着により求めた結果を第1図に示す。
第1図において横軸は関係湿度、縦軸は無次元水蒸気吸
着量である。なお、この測定は32℃において行ったも
のであシ、図中の92大。
30A、10Aの値は毛管凝縮に関するケルビン式から
求めた細孔直径である。この第1図から本発明方法によ
り調製したセラミック嘆は1゜A以下の細孔を有してい
ることが明らかとなった。すなわち、ケルビン式は成分
が凝縮を初める時の細孔半径(凝縮半径)を与えるもの
で、次式で示される。
一2Vσ ここで γ=凝縮半径 σ=液体の表面張力 ■=液体の分子容 Po:飽和蒸気圧 P:毛管凝縮をおこす圧 ある温度における関係湿度は圧力で表現すると”/’P
oと表わされこれらの値をケルビン式に入れて計算すれ
ば細孔半径が得られる。
第1図中、矢印を付して示した1oX、3゜A、92A
はそれぞれ関係湿度的13%、約50%、約80%に対
する凝縮直径であり、1oXで明らかに凝縮吸着が認め
られるため、本発明において、細孔径10大が形成され
たことがわかる。
このセラミック嘆について、第2図囚、■)に示す水蒸
気分離試験装置を用いて凝縮性成分分離性能評価試験を
行った。第2図囚において、1及び2はがヌ加熱用蛇管
、5及び4はそれぞれ凝縮性成分ガス添加部であシ、本
試験の場合は、凝縮性成分として水(水魚9C)を用い
た。
5は凝縮性成分分離部分であり、6及び7は凝縮性成分
凝縮部であり、8は真空ポンプである。
第2図泊)は、凝縮性成分分離部分5の嘆部分の拡大図
である。図中、9は細孔11に充填した微細細孔を有す
るアルミナであシ、1oは基材である。
試験は、ガク加熱用蛇管1及び凝縮性成分添加部5によ
り窒素ガスに水蒸気を含ませた後、セラミック嘆5を介
して真空ポンプ8で真空に吸引することによシ行われた
。ここで、セラミック@5を通して流過した水蒸気は、
凝縮性成分凝縮部6又は7に充填された液体窒素により
凝縮させる。そして、凝縮した水を計量することによシ
、水の透過速度を測定した。
水の透過速度測定結果を第3図に示す。第3図において
、横軸は関係湿度(至)、縦軸は透過速度(mol /
 m”h)  であり、測定温度は7&2℃であった。
第3図中、曲線1は水蒸気の透過速度であり、曲線2は
窒素の透過速度である。第3図から明らかなように、関
係湿度20%以上では、水蒸気の透過速度が窒素の透過
速度よシ大である。また、関係湿度が高くなるにつれて
、水蒸気の透過速度は大となり、窒素の透過速度は小さ
くなる。
実施例2 細孔i1! % 1500 A 、 1ift孔容積[
L18CC/Pのアルミナ多孔質焼結体に実施例1と同
様にしてアルミナシ〜を3回含浸処理した後、α2モ/
l/ / tのけい酸ナトリウム水溶液に1分間浸漬し
、200℃の飽和水蒸気中において1時間保持する操作
を4回繰り返した。得られたセラミック膜の水蒸気平衡
吸着面#!(32℃)を第4図に示す。
第4図において横軸は関係湿度(財)であり、縦軸は無
次元水蒸気吸M量である。ケ〜ビン式による細孔径の値
10A、30Aを図中に示す。
水蒸気平衡吸着!測定の結果、得られたセフミック多孔
体の細孔径は10Aより小さいことが明らかとなった。
実施例3 実施例2と同様に、細孔直径1500A、細孔容積Q、
18CC/pのアルミナ多孔質焼結体に、実施例1と同
様にしてアルミナシ〜を3回含浸処理した後Q、2モ/
L//lのけい酸ナトリウム水溶液に1分間浸漬し10
0℃〜300℃の飽和水蒸気中において1時間保持する
操作を4回繰り返した。
得られたセラミック膜の細孔分布を水蒸気平衡吸着によ
り測定した結果、処理温度300℃のものを除いてほぼ
同様であり、細孔径は10A以下を有することが判明し
たつ処理温度300℃のものでは高温処理のため細孔径
は大きくなり10λ以下のような小さい細孔は非常に少
くなった。
処理温度300℃のものの細孔径を第5図に示す。
次に各処理温度で試作したサンプルについて第2図に示
す装置を用いて温度60℃、関係湿度50%で透過の耐
久性試験を行った結果を第6図に示す。第6図において
横軸は処理温度、縦軸は嘆を透過する物質の透過速度で
あり■印は水蒸気透過速度、A印は窒素透過速度を示す
ものであり、試験開始24時間後のデータを示す。図中
点線は実施例1(第3図)で示した窒素、また−点鎖線
は水蒸気の透過速度を示す。
100℃の熱処理を行ったものでは試験開始直後に比べ
窒素及び水蒸気の透過速度が著しく増大している。特に
窒素の透過速度は著しく大きくなりセラミック膜が分離
媒体として不適当となっていると考えられる。熱処理温
度150℃〜250℃では安定した性能を示している。
墾処理温度300℃では前述の理由からあまり好ましい
とはいえない。
従って、本セラミック漠の処理温度(飽和水蒸気圧下)
は150℃〜250℃が好ましいと考えられる。
実施例4 実施例1と同様に、重量比で2:1の割合にカオリンと
グツファイトを混合した後、水を加えて直径12燗、厚
さ1.2 m 、長さ12国の片側がつまった粘土管を
成形し、室内にて風乾した後、200℃/hの昇温速度
で1250℃まで昇温し、1250℃で10時間保持し
念後炉冷して粘土焼成体を得た。
次に、水100Fに対し52のアルミニウムイソプロポ
キシドを80〜90℃に保持した水中に添加し、アルミ
ニウムイソプロポキシドを加水分解した。これに16−
のt農硝酸を加えてII!1膠し、アルミナゾルを得た
。このアルミナゾルに、先に得た多孔性焼結体を5分間
浸漬した後Q、1モtv / tのけい酸ナトリウム水
溶液に1分間浸漬し、各温度の飽和水蒸気圧下において
1時間保持した。この操作を4回繰り返した後、90℃
の熱水中に1分間浸漬し、アルカリを洗浄除去した。
この模の外部にエタノ−/L’ 10度約90%、水蒸
気濃度約10%の混合ガスを用いて分離試験を実施した
。その結果を第7図に示す。第7図において、横軸は処
理温度、縦軸は嘆透過物のエタノール濃度である。
分層試験を80℃で行った結果と150℃で行った結果
を図示する。試倹温度80℃では全ての処理温度のもの
でエタノールの透過は10%程度と非常に低下しており
分離の効果が認められた。一方150℃の試験温度では
150℃以上の処理温度ではエタノールの充分な分離が
認められたが、それより低い温度の処理では分離性能の
低下が認められた。
〔発明の効果〕
本発明方法で得られるセラミックス嘆はガス温度や凝縮
性成分の含有量によって性能は若干変化するものの、凝
縮性成分の良好な分離性能を有し、かつ耐熱性も比較的
高くまた、2該セヲミツク多孔質嘆の製造方法も容易で
あり本発明は工柴上有益である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第4.5図は本発明方法に従って試作したセ
ラミックス模の水蒸気平衡吸着曲線を示す図、第2図囚
は本発明方法で得られたセラミックス模を評価するため
の分離試験装置の概略図、第2図の)は第2図囚の一部
拡大図である。第3図、第6図は試作したセラミック模
によるガス透過試験結果を示す図である。また第7図は
試験温度と処理温度の分離効果の関係を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. セラミツクス多孔体の細孔中にアルミナゾルを含浸した
    後、けい酸ナトリウム水溶液に含浸し、更に150℃以
    上300℃未満の高温飽和水蒸気圧中において水蒸気処
    理することを特徴とするセラミツクス多孔質膜の製造方
    法。
JP25639787A 1987-10-13 1987-10-13 セラミツクス多孔質膜の製造方法 Expired - Lifetime JPH07112534B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004337833A (ja) * 2003-01-17 2004-12-02 Toshiba Ceramics Co Ltd 気体分離部材
JP2016020289A (ja) * 2014-07-14 2016-02-04 住友大阪セメント株式会社 多孔質物品およびその製造方法
CN114773090A (zh) * 2021-11-09 2022-07-22 广东佛山市陶瓷研究所控股集团股份有限公司 陶瓷膜支撑体的强度增强方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004337833A (ja) * 2003-01-17 2004-12-02 Toshiba Ceramics Co Ltd 気体分離部材
JP2016020289A (ja) * 2014-07-14 2016-02-04 住友大阪セメント株式会社 多孔質物品およびその製造方法
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