JPH04219128A - 濾過、分離又は触媒反応を行うための膜装置 - Google Patents
濾過、分離又は触媒反応を行うための膜装置Info
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- JPH04219128A JPH04219128A JP3042776A JP4277691A JPH04219128A JP H04219128 A JPH04219128 A JP H04219128A JP 3042776 A JP3042776 A JP 3042776A JP 4277691 A JP4277691 A JP 4277691A JP H04219128 A JPH04219128 A JP H04219128A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、濾過、分離又は触媒反
応を行うための膜装置に係わる。この装置は、焼結セラ
ミック材料、焼結金属又は焼結ガラスからなり支持体と
も称するマクロ多孔質ブロックを含み、このブロックに
１つ又は複数の互いに平行な長手方向通路が設けられて
おり、これらの通路の表面が、触媒特性を有する物質の
添加によって任意に改質した有機材料、焼結セラミック
材料又は焼結ガラスからなり且つ前記ブロックの細孔（
空隙）より小さい細孔を有し又は拡散による透過が可能
である１つ又は複数の層で構成された膜で被覆されてい
る。この装置は更に、精製すべき流体を前記通路の一端
で導入する手段と、前記ブロックの側面レベルに位置し
て精製された流体を回収する手段と、前記通路の他端で
残留流体を回収する手段とを含む。
応を行うための膜装置に係わる。この装置は、焼結セラ
ミック材料、焼結金属又は焼結ガラスからなり支持体と
も称するマクロ多孔質ブロックを含み、このブロックに
１つ又は複数の互いに平行な長手方向通路が設けられて
おり、これらの通路の表面が、触媒特性を有する物質の
添加によって任意に改質した有機材料、焼結セラミック
材料又は焼結ガラスからなり且つ前記ブロックの細孔（
空隙）より小さい細孔を有し又は拡散による透過が可能
である１つ又は複数の層で構成された膜で被覆されてい
る。この装置は更に、精製すべき流体を前記通路の一端
で導入する手段と、前記ブロックの側面レベルに位置し
て精製された流体を回収する手段と、前記通路の他端で
残留流体を回収する手段とを含む。
【０００２】
【従来の技術】仏国特許ＦＲ−Ａ−２ ０６１ ９
３３号及び米国特許ＵＳ−Ａ４ ０６９１５７号には
、前述のごときブロックの入口端の入口チャンバを介し
て導入された液体が前述のごとき通路を通って出口端ま
で流れ出口チャンバ方向に流出するようになっている濾
過装置が既に開示されている。濾液は前記通路の膜を径
方向に通過し、次いで膜の細孔より大きい細孔を有する
多孔質ブロックを通過した後、該ブロックの外側で回収
される。残留液は出口チャンバ内に集められ、再び処理
される。
３３号及び米国特許ＵＳ−Ａ４ ０６９１５７号には
、前述のごときブロックの入口端の入口チャンバを介し
て導入された液体が前述のごとき通路を通って出口端ま
で流れ出口チャンバ方向に流出するようになっている濾
過装置が既に開示されている。濾液は前記通路の膜を径
方向に通過し、次いで膜の細孔より大きい細孔を有する
多孔質ブロックを通過した後、該ブロックの外側で回収
される。残留液は出口チャンバ内に集められ、再び処理
される。
【０００３】これら先行技術の装置には、濾過すべき液
体がブロックの入口端及び出口端で漏洩するという問題
がある。
体がブロックの入口端及び出口端で漏洩するという問題
がある。
【０００４】即ち、ブロックの入口表面及び出口表面で
は前記液体が通路の間で細孔の大きいブロックと接触し
、一部分がブロックを通過して濾液と合流する。そのた
め、濾液の純度が低下し、従って濾過操作を何回も連続
的に実施しないと純度が高くならない。この漏洩は、マ
クロ多孔質ブロックの細孔の平均直径が大きいほど顕著
になる。しかるに、この平均直径は通常約４〜２０μｍ
である。
は前記液体が通路の間で細孔の大きいブロックと接触し
、一部分がブロックを通過して濾液と合流する。そのた
め、濾液の純度が低下し、従って濾過操作を何回も連続
的に実施しないと純度が高くならない。この漏洩は、マ
クロ多孔質ブロックの細孔の平均直径が大きいほど顕著
になる。しかるに、この平均直径は通常約４〜２０μｍ
である。
【０００５】ブロックを互いに平行なパッキンの間に配
置することもできるが、その場合は組立て操作が難しく
なり、しかも漏洩を完全に防止することはできない。
置することもできるが、その場合は組立て操作が難しく
なり、しかも漏洩を完全に防止することはできない。
【０００６】欧州特許ＥＰ−Ａ ０ １５４ ２
９５号には、マクロ多孔質ブロックの端部にミクロ多孔
質、即ち細孔直径が約１μｍである多孔質のセラミック
材料を充填して、漏洩を減少させる方法が開示されてい
る。しかしながら、この方法では事態を改善することは
できても、端部の漏洩を完全に防止することはできない
。いずれにしても、この方法は限外濾過膜の場合には効
果が全く不十分であり、いわんや逆浸透圧膜もしくはパ
ーベイポレーション（ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）膜
のような有機分離層膜には使用できない。これは、細孔
直径が０．１μｍ以下であり、従ってブロック端部の充
填材料の細孔直径より遥かに小さい限外濾過膜の場合を
考えれば明らかである。漏洩問題を解決すべく、ブロッ
クの端部に極めて微細な粒子の懸濁液を含浸させること
によってブロック端部に極めて小さい細孔直径のセラミ
ック材料を充填しようとしても、極めて微細な粒子を含
む泥漿（ｓｌｉｐ）がブロックの大きな細孔にうまく侵
入するように制御するのは難しい。また、ミクロ多孔質
材料の焼結時の収縮に起因して亀裂状の隙間（ｃｒａｃ
ｋｉｎｇ）ができるという重大な問題もある。この収縮
は、焼結すべき粒子の大きさが小さければ小さいほど著
しい。
９５号には、マクロ多孔質ブロックの端部にミクロ多孔
質、即ち細孔直径が約１μｍである多孔質のセラミック
材料を充填して、漏洩を減少させる方法が開示されてい
る。しかしながら、この方法では事態を改善することは
できても、端部の漏洩を完全に防止することはできない
。いずれにしても、この方法は限外濾過膜の場合には効
果が全く不十分であり、いわんや逆浸透圧膜もしくはパ
ーベイポレーション（ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）膜
のような有機分離層膜には使用できない。これは、細孔
直径が０．１μｍ以下であり、従ってブロック端部の充
填材料の細孔直径より遥かに小さい限外濾過膜の場合を
考えれば明らかである。漏洩問題を解決すべく、ブロッ
クの端部に極めて微細な粒子の懸濁液を含浸させること
によってブロック端部に極めて小さい細孔直径のセラミ
ック材料を充填しようとしても、極めて微細な粒子を含
む泥漿（ｓｌｉｐ）がブロックの大きな細孔にうまく侵
入するように制御するのは難しい。また、ミクロ多孔質
材料の焼結時の収縮に起因して亀裂状の隙間（ｃｒａｃ
ｋｉｎｇ）ができるという重大な問題もある。この収縮
は、焼結すべき粒子の大きさが小さければ小さいほど著
しい。
【０００７】本発明の目的は、膜による分離特に濾過を
行うための装置であって、マクロ多孔質ブロックの端部
の効果的で機械的強度の高い漏洩防止処理により、純度
の高い精製液を形成することができる装置を提供するこ
とにある。
行うための装置であって、マクロ多孔質ブロックの端部
の効果的で機械的強度の高い漏洩防止処理により、純度
の高い精製液を形成することができる装置を提供するこ
とにある。
【０００８】
【発明の概要】本発明の膜装置は濾過、分離又は触媒反
応に使用され、互いに平行な複数の長手方向通路を有す
る焼結セラミック材料製、焼結金属製又は焼結ガラス製
のマクロ多孔質ブロックと、精製すべき流体を前記通路
の第１端部で導入する手段と、前記ブロックの側面レベ
ルに位置して精製された流体を回収する手段と、前記通
路の第２端部で残留流体を回収する手段とを含み、前記
通路の表面が、前記ブロックの細孔より小さい細孔を有
し又は拡散による浸透が可能であり且つ触媒でのドーピ
ングによって任意に改質された有機材料、焼結セラミッ
ク材料又は焼結ガラスからなる膜で被覆されており、前
記マクロ多孔質ブロックの両端の細孔に多孔質焼結材料
が充填されており、この充填材料が少なくとも２種類の
粒子を含み、第１の種類の粒子が「骨格粒子（ｆｒａｍ
ｅ ｇｒａｉｎｓ）」であって前記ブロックの細孔直
径の約１％〜約２０％の直径を有し、第２の種類の粒子
が「仕上げ粒子（ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｇｒａｉｎｓ
）」であって前記骨格粒子の直径の約０．２％〜約２０
％の直径を有し且つ骨格粒子相互間の空隙に配置されて
いることを特徴とする。
応に使用され、互いに平行な複数の長手方向通路を有す
る焼結セラミック材料製、焼結金属製又は焼結ガラス製
のマクロ多孔質ブロックと、精製すべき流体を前記通路
の第１端部で導入する手段と、前記ブロックの側面レベ
ルに位置して精製された流体を回収する手段と、前記通
路の第２端部で残留流体を回収する手段とを含み、前記
通路の表面が、前記ブロックの細孔より小さい細孔を有
し又は拡散による浸透が可能であり且つ触媒でのドーピ
ングによって任意に改質された有機材料、焼結セラミッ
ク材料又は焼結ガラスからなる膜で被覆されており、前
記マクロ多孔質ブロックの両端の細孔に多孔質焼結材料
が充填されており、この充填材料が少なくとも２種類の
粒子を含み、第１の種類の粒子が「骨格粒子（ｆｒａｍ
ｅ ｇｒａｉｎｓ）」であって前記ブロックの細孔直
径の約１％〜約２０％の直径を有し、第２の種類の粒子
が「仕上げ粒子（ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｇｒａｉｎｓ
）」であって前記骨格粒子の直径の約０．２％〜約２０
％の直径を有し且つ骨格粒子相互間の空隙に配置されて
いることを特徴とする。
【０００９】マクロ多孔質ブロックの端部の多孔度は初
期多孔度、即ち充填処理前の多孔度の５０％以下、好ま
しくは４０％以下である（この多孔度の測定は例えばピ
クノメータによって行う）。
期多孔度、即ち充填処理前の多孔度の５０％以下、好ま
しくは４０％以下である（この多孔度の測定は例えばピ
クノメータによって行う）。
【００１０】漏洩防止処理したブロック端部の残存空隙
の平均直径は、水銀多孔度計で測定して、０．５μｍ以
下、好ましくは０．２μｍ以下が望ましい。
の平均直径は、水銀多孔度計で測定して、０．５μｍ以
下、好ましくは０．２μｍ以下が望ましい。
【００１１】Ｔ．Ｈ．ＭＥＬＴＺＥＲらのバブルポイン
ト法（Ｂｕｌｌｅｔｉｎｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｅｎ
ｔｅｒａｌ ｄｒｕｇ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，
ｖｏｌ．６５（４），１９７１，ｐ．１６５−１７４）
で最大貫通細孔の直径を測定すると、この直径が充填処
理前の端部で測定した値よりかなり減少しているのがわ
かる。
ト法（Ｂｕｌｌｅｔｉｎｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｅｎ
ｔｅｒａｌ ｄｒｕｇ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，
ｖｏｌ．６５（４），１９７１，ｐ．１６５−１７４）
で最大貫通細孔の直径を測定すると、この直径が充填処
理前の端部で測定した値よりかなり減少しているのがわ
かる。
【００１２】骨格粒子を構成する材料、仕上げ粒子を構
成する材料又はこれら２つの材料は、マクロ多孔質ブロ
ックの材料又は膜の材料と同じ組成のセラミック材料で
あってよい。前者の場合は、支持体の膨張率と骨格材料
及び／又は仕上げ材料の熱膨張率とが同じになるため、
膜装置の製造時又は高温液の濾過、高温液による洗浄も
しくは水蒸気による滅菌等の操作時に熱応力によって亀
裂状の隙間ができる危険が少ない。また、骨格材料及び
仕上げ材料の耐食性が支持体材料の耐食性と同じくらい
高くなる。
成する材料又はこれら２つの材料は、マクロ多孔質ブロ
ックの材料又は膜の材料と同じ組成のセラミック材料で
あってよい。前者の場合は、支持体の膨張率と骨格材料
及び／又は仕上げ材料の熱膨張率とが同じになるため、
膜装置の製造時又は高温液の濾過、高温液による洗浄も
しくは水蒸気による滅菌等の操作時に熱応力によって亀
裂状の隙間ができる危険が少ない。また、骨格材料及び
仕上げ材料の耐食性が支持体材料の耐食性と同じくらい
高くなる。
【００１３】一般的実施態様として、マクロ多孔質ブロ
ック、膜、骨格粒子及び仕上げ粒子を同一組成の材料で
形成すれば、濾過部材を構成する総ての材料が同じ膨張
率及び同じ耐食性を有するという利点が得られる。
ック、膜、骨格粒子及び仕上げ粒子を同一組成の材料で
形成すれば、濾過部材を構成する総ての材料が同じ膨張
率及び同じ耐食性を有するという利点が得られる。
【００１４】別の実施態様として、仕上げ粒子を有機ポ
リマー、例えばポリテトラフルオロエチレンにすること
もできる。
リマー、例えばポリテトラフルオロエチレンにすること
もできる。
【００１５】本発明の装置の一変形例では、ブロック端
部の空隙（細孔）に充填される多孔質セラミック材料が
３種類の粒子からなる。第１の種類の粒子はマクロ多孔
質ブロックの細孔の平均直径の約２％〜約２０％の平均
粒度（直径）を有する「骨格粒子」であり、第２の種類
の粒子は前記骨格粒子の平均粒度の約２％〜約２０％の
平均粒度を有する「中間粒子」であり、第３の種類の粒
子は前記中間粒子の平均粒度の約２％〜約２０％の平均
粒度を有する「仕上げ粒子」である。
部の空隙（細孔）に充填される多孔質セラミック材料が
３種類の粒子からなる。第１の種類の粒子はマクロ多孔
質ブロックの細孔の平均直径の約２％〜約２０％の平均
粒度（直径）を有する「骨格粒子」であり、第２の種類
の粒子は前記骨格粒子の平均粒度の約２％〜約２０％の
平均粒度を有する「中間粒子」であり、第３の種類の粒
子は前記中間粒子の平均粒度の約２％〜約２０％の平均
粒度を有する「仕上げ粒子」である。
【００１６】本発明の装置の別の変形例では、骨格材料
及び仕上げ材料、又は骨格粒子、中間粒子及び仕上げ粒
子の材料のうち少なくとも２つが、ｐＨ単位で少なくと
も１異なる等電点、好ましくは少なくとも３異なる等電
点を有する。例えば、前記マクロ多孔質ブロック及び骨
格粒子をアルミナで形成し、仕上げ粒子を酸化チタンも
しくはジルコニアで形成すると特に大きな利点が得られ
る。
及び仕上げ材料、又は骨格粒子、中間粒子及び仕上げ粒
子の材料のうち少なくとも２つが、ｐＨ単位で少なくと
も１異なる等電点、好ましくは少なくとも３異なる等電
点を有する。例えば、前記マクロ多孔質ブロック及び骨
格粒子をアルミナで形成し、仕上げ粒子を酸化チタンも
しくはジルコニアで形成すると特に大きな利点が得られ
る。
【００１７】濾過膜の場合には、支持体端部の空隙に充
填した材料が、濾過すべき液体中に懸濁している粒子又
はコロイドの通過を阻止する機能を果たす。この機能は
、幾何学的効果、即ち懸濁粒子が大きすぎてブロック端
部の残留空隙を構成する不規則な形状の一連の細孔を通
ることができないという理由によって得られるか、又は
懸濁粒子と充填材料の粒子の表面との間の誘引効果によ
って得られる。この誘引効果は、「深部濾過（“ｉｎ
ｄｅｐｔｈ”ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）」又は液体中に懸
濁した粒子の凝結で良く知られており、フィルタ材料の
表面電位に関係がある。この電位が懸濁粒子の電位と異
なる符号を有する場合に、懸濁粒子が誘引されて材料の
表面に付着するのである。材料の表面電位は、ｐＨ単位
で表される材料の等電点の位置に依存する。このような
粒子捕捉メカニズムは、骨格材料及び仕上げ材料の表面
電位が大きく異なっていると更に効果的になる。
填した材料が、濾過すべき液体中に懸濁している粒子又
はコロイドの通過を阻止する機能を果たす。この機能は
、幾何学的効果、即ち懸濁粒子が大きすぎてブロック端
部の残留空隙を構成する不規則な形状の一連の細孔を通
ることができないという理由によって得られるか、又は
懸濁粒子と充填材料の粒子の表面との間の誘引効果によ
って得られる。この誘引効果は、「深部濾過（“ｉｎ
ｄｅｐｔｈ”ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）」又は液体中に懸
濁した粒子の凝結で良く知られており、フィルタ材料の
表面電位に関係がある。この電位が懸濁粒子の電位と異
なる符号を有する場合に、懸濁粒子が誘引されて材料の
表面に付着するのである。材料の表面電位は、ｐＨ単位
で表される材料の等電点の位置に依存する。このような
粒子捕捉メカニズムは、骨格材料及び仕上げ材料の表面
電位が大きく異なっていると更に効果的になる。
【００１８】このメカニズムによって骨格粒子又は仕上
げ粒子の表面に懸濁粒子が蓄積されると、漏洩防止処理
した端部の残留空隙がこれらの懸濁粒子でかなり埋塞さ
れるため、漏洩防止効果が更に高まる。
げ粒子の表面に懸濁粒子が蓄積されると、漏洩防止処理
した端部の残留空隙がこれらの懸濁粒子でかなり埋塞さ
れるため、漏洩防止効果が更に高まる。
【００１９】本発明は、前述のごとき膜装置のマクロ多
孔質ブロック端部の空隙充填方法にも係わる。この方法
は、マクロ多孔質ブロックの細孔の平均直径の約０．５
％〜約２０％の平均粒度を有する粒子からなる骨格材料
の粉末を用いて第１の濃縮解膠泥漿を形成し、好ましく
はこの泥漿を超音波で撹拌しながらマクロ多孔質ブロッ
クの各端部を泥漿中に順次浸漬し、乾燥し、次いで骨格
材料を強固に固める（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）処
理を行う第１ステップと、骨格粒子の平均粒度の約０．
１％〜約２０％の平均粒度を有する粒子からなる仕上げ
材料の粉末を用いて第２の濃縮解膠泥漿を形成し、好ま
しくはこの泥漿を超音波で撹拌しながらマクロ多孔質ブ
ロックの各端部を該泥漿中に浸漬し、乾燥し、次いで仕
上げ材料を強固にする熱処理を行う第２ステップとを含
むことを特徴とする。
孔質ブロック端部の空隙充填方法にも係わる。この方法
は、マクロ多孔質ブロックの細孔の平均直径の約０．５
％〜約２０％の平均粒度を有する粒子からなる骨格材料
の粉末を用いて第１の濃縮解膠泥漿を形成し、好ましく
はこの泥漿を超音波で撹拌しながらマクロ多孔質ブロッ
クの各端部を泥漿中に順次浸漬し、乾燥し、次いで骨格
材料を強固に固める（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）処
理を行う第１ステップと、骨格粒子の平均粒度の約０．
１％〜約２０％の平均粒度を有する粒子からなる仕上げ
材料の粉末を用いて第２の濃縮解膠泥漿を形成し、好ま
しくはこの泥漿を超音波で撹拌しながらマクロ多孔質ブ
ロックの各端部を該泥漿中に浸漬し、乾燥し、次いで仕
上げ材料を強固にする熱処理を行う第２ステップとを含
むことを特徴とする。
【００２０】骨格材料がセラミックの場合は、材料を固
める処理が焼結である。仕上げ材料の場合も同じである
。
める処理が焼結である。仕上げ材料の場合も同じである
。
【００２１】マクロ多孔質ブロックの空隙に充填する材
料が骨格粒子、中間粒子及び仕上げ粒子を含む場合は、
ブロック空隙充填方法が前記方法とは異なってくる。即
ちこの場合は、骨格材料の焼結即ち固め処理の後に更に
別の操作ステップが含まれる。このステップは、好まし
くは骨格粒子の平均粒度の約１％〜約２０％の平均粒度
を有する粒子からなる中間粒子用セラミック材料の粉末
を用いて濃縮解膠泥漿を形成し、好ましくはこの泥漿を
超音波で撹拌しながらマクロ多孔質ブロックの各端部を
該泥漿中に順次浸漬し、乾燥し、次いで中間粒子の材料
を焼結又は固め処理することからなる。
料が骨格粒子、中間粒子及び仕上げ粒子を含む場合は、
ブロック空隙充填方法が前記方法とは異なってくる。即
ちこの場合は、骨格材料の焼結即ち固め処理の後に更に
別の操作ステップが含まれる。このステップは、好まし
くは骨格粒子の平均粒度の約１％〜約２０％の平均粒度
を有する粒子からなる中間粒子用セラミック材料の粉末
を用いて濃縮解膠泥漿を形成し、好ましくはこの泥漿を
超音波で撹拌しながらマクロ多孔質ブロックの各端部を
該泥漿中に順次浸漬し、乾燥し、次いで中間粒子の材料
を焼結又は固め処理することからなる。
【００２２】本発明の方法の一変形例として、骨格粒子
、（任意に使用される）中間粒子又は仕上げ粒子がセラ
ミックの場合には、泥漿中に懸濁し中間粒子及び仕上げ
粒子を形成することになる粉末を、前記粒子を構成する
セラミック材料の粉末ではなくその材料の前駆体の粉末
にする。例えば前記粒子の材料が酸化物の場合には水酸
化物の粉末を用いて泥漿を形成する。乾燥の後の熱処理
では、前記前駆体を中間材料又は仕上げ材料に変換し、
その後材料の焼結を行う。
、（任意に使用される）中間粒子又は仕上げ粒子がセラ
ミックの場合には、泥漿中に懸濁し中間粒子及び仕上げ
粒子を形成することになる粉末を、前記粒子を構成する
セラミック材料の粉末ではなくその材料の前駆体の粉末
にする。例えば前記粒子の材料が酸化物の場合には水酸
化物の粉末を用いて泥漿を形成する。乾燥の後の熱処理
では、前記前駆体を中間材料又は仕上げ材料に変換し、
その後材料の焼結を行う。
【００２３】本発明の方法の更に別の変形例では、充填
操作の連続的ステップのうち２つのステップ（中間粒子
を使用しない場合は骨格形成ステップ及び仕上げステッ
プ、中間粒子を使用する場合は骨格形成ステップ及び中
間ステップか又は中間ステップ及び仕上げステップ）を
、これらのステップに対応する２種類の粒子を含む濃縮
解膠泥漿を用いる単一ステップに代え、最小粒子を固め
るのに適した温度で焼結又は固め処理を行う。
操作の連続的ステップのうち２つのステップ（中間粒子
を使用しない場合は骨格形成ステップ及び仕上げステッ
プ、中間粒子を使用する場合は骨格形成ステップ及び中
間ステップか又は中間ステップ及び仕上げステップ）を
、これらのステップに対応する２種類の粒子を含む濃縮
解膠泥漿を用いる単一ステップに代え、最小粒子を固め
るのに適した温度で焼結又は固め処理を行う。
【００２４】場合によっては、一回の操作で所望の充填
密度が得られなければ、前記ステップの１つをもう一回
又は数回繰り返し得る。
密度が得られなければ、前記ステップの１つをもう一回
又は数回繰り返し得る。
【００２５】骨格材料を焼結によって強く固める場合は
、泥漿に由来する粉末の粒子が互いにしっかり結合し且
つこれらの粉末粒子と接触する支持体の粒子とも強く結
合するのに十分な温度及び時間で、但し粒子の一部がよ
り小さい粒子を吸収して大きくなる粒子膨張現象が制限
されるように余り高すぎない温度で骨格材料の焼結を行
って、焼結後も骨格粒子の平均粒度が泥漿中の粉末粒子
の平均粒度の２倍以下、好ましくは１．５倍以下に維持
されるようにするのが好ましい。この条件を守れば、骨
格の焼結収縮が制限されるため骨格に亀裂状の隙間がで
きる危険が低下し、且つ骨格の細孔直径を制御すること
ができる。この細孔直径の制御は、第２ステップを正確
に行う上で必要なことである。
、泥漿に由来する粉末の粒子が互いにしっかり結合し且
つこれらの粉末粒子と接触する支持体の粒子とも強く結
合するのに十分な温度及び時間で、但し粒子の一部がよ
り小さい粒子を吸収して大きくなる粒子膨張現象が制限
されるように余り高すぎない温度で骨格材料の焼結を行
って、焼結後も骨格粒子の平均粒度が泥漿中の粉末粒子
の平均粒度の２倍以下、好ましくは１．５倍以下に維持
されるようにするのが好ましい。この条件を守れば、骨
格の焼結収縮が制限されるため骨格に亀裂状の隙間がで
きる危険が低下し、且つ骨格の細孔直径を制御すること
ができる。この細孔直径の制御は、第２ステップを正確
に行う上で必要なことである。
【００２６】中間材料を使用する場合には、この中間材
料の焼結についても同じ条件が当て嵌まる。仕上げ材料
の焼結も、泥漿に由来する粉末粒子が互いに且つ骨格粒
子に、又は場合によっては中間粒子にしっかりと結合す
るのに十分な温度及び長い時間で、但し粒子膨張現象が
制限されるように高すぎない温度で行って、焼結後の仕
上げ粒子の平均粒度が泥漿中に存在する粉末粒子の平均
粒度の２倍以下、好ましくは１．５倍以下に維持される
ようにするのが好ましい。この場合も、その目的は、焼
結収縮に起因する亀裂状の隙間の形成を制限し、且つ仕
上げ粒子相互間の空隙又は仕上げ粒子と中間もしくは骨
格粒子との間の空隙の大きさを制御することにある。
料の焼結についても同じ条件が当て嵌まる。仕上げ材料
の焼結も、泥漿に由来する粉末粒子が互いに且つ骨格粒
子に、又は場合によっては中間粒子にしっかりと結合す
るのに十分な温度及び長い時間で、但し粒子膨張現象が
制限されるように高すぎない温度で行って、焼結後の仕
上げ粒子の平均粒度が泥漿中に存在する粉末粒子の平均
粒度の２倍以下、好ましくは１．５倍以下に維持される
ようにするのが好ましい。この場合も、その目的は、焼
結収縮に起因する亀裂状の隙間の形成を制限し、且つ仕
上げ粒子相互間の空隙又は仕上げ粒子と中間もしくは骨
格粒子との間の空隙の大きさを制御することにある。
【００２７】濾過部材は、種々の多孔質セラミック構造
体、即ち支持体と分離層との間に任意に配置される中間
下層を構成する構造体、分離層がセラミックの場合には
その分離層自体、並びに端部の漏洩を防止するための骨
格粒子、使用任意の中間粒子及び仕上げ粒子を支持体に
付加することによって形成する。これらの構造体及び粒
子の焼結は夫々正確に決定された温度で行う。骨格粒子
、中間粒子及び仕上げ粒子の配置及びその後の焼結は、
必要に応じて、前記諸層の配置及び焼結の前又は後で実
施し得、又はしばしば行われるようにこれらの層の処理
の合間に実施し得る。同一の熱処理で、或る層と骨格粒
子、中間粒子又は仕上げ粒子とを同時に焼結することも
できる。
体、即ち支持体と分離層との間に任意に配置される中間
下層を構成する構造体、分離層がセラミックの場合には
その分離層自体、並びに端部の漏洩を防止するための骨
格粒子、使用任意の中間粒子及び仕上げ粒子を支持体に
付加することによって形成する。これらの構造体及び粒
子の焼結は夫々正確に決定された温度で行う。骨格粒子
、中間粒子及び仕上げ粒子の配置及びその後の焼結は、
必要に応じて、前記諸層の配置及び焼結の前又は後で実
施し得、又はしばしば行われるようにこれらの層の処理
の合間に実施し得る。同一の熱処理で、或る層と骨格粒
子、中間粒子又は仕上げ粒子とを同時に焼結することも
できる。
【００２８】
【実施例】本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に基
づく以下の非限定的実施例の説明で明らかにされよう。
づく以下の非限定的実施例の説明で明らかにされよう。
【００２９】実施例１
図１は、対向面間距離が２８ｍｍ、長さが１，０２０ｍ
ｍの六角柱の形状をしたアルミナブロック１を示してい
る。このブロックは直径４ｍｍの通路を１９含み、従っ
て幾何学的にマルチチャネル構造であり、多孔度が４０
％、細孔平均直径が１５μｍである。このブロックの端
部２を漏洩防止処理するために、平均粒度２．５μｍの
アルミナ粒子を用いて第１泥漿１０を調製する。この泥
漿の組成（重量％）は下記の通りである：− アルミ
ナ ６３．０％− ポリアクリル酸
０．８％− 水
３６．２％ポリアクリル酸はアルミナを解膠するための
界面活性（湿潤）剤として使用する。
ｍの六角柱の形状をしたアルミナブロック１を示してい
る。このブロックは直径４ｍｍの通路を１９含み、従っ
て幾何学的にマルチチャネル構造であり、多孔度が４０
％、細孔平均直径が１５μｍである。このブロックの端
部２を漏洩防止処理するために、平均粒度２．５μｍの
アルミナ粒子を用いて第１泥漿１０を調製する。この泥
漿の組成（重量％）は下記の通りである：− アルミ
ナ ６３．０％− ポリアクリル酸
０．８％− 水
３６．２％ポリアクリル酸はアルミナを解膠するための
界面活性（湿潤）剤として使用する。
【００３０】マクロ多孔質ブロック１の各端部２を図５
に示すように前記泥漿中に浸漬する。泥漿は発生器１１
から送出される超音波で撹拌する。浸漬は高さ２０ｍｍ
に及ぶまで行う。ブロック１の端部２を乾燥し、このブ
ロックを酸化性雰囲気下１，５００°Ｃで焼成する。そ
の結果、焼結粒子５で充填されたゾーンが得られる（図
２及び３）。これらの粒子の間には空隙が残っている。 これらの粒子は平均粒度が２．５μｍであり、骨格粒子
を構成する。
に示すように前記泥漿中に浸漬する。泥漿は発生器１１
から送出される超音波で撹拌する。浸漬は高さ２０ｍｍ
に及ぶまで行う。ブロック１の端部２を乾燥し、このブ
ロックを酸化性雰囲気下１，５００°Ｃで焼成する。そ
の結果、焼結粒子５で充填されたゾーンが得られる（図
２及び３）。これらの粒子の間には空隙が残っている。 これらの粒子は平均粒度が２．５μｍであり、骨格粒子
を構成する。
【００３１】次いで、マクロ多孔質ブロック１の通路７
内に厚さ２０μｍ〜３０μｍ、細孔平均直径１μｍのア
ルミナ層をデポジットする。この層を１，３５０°Ｃで
焼結する。
内に厚さ２０μｍ〜３０μｍ、細孔平均直径１μｍのア
ルミナ層をデポジットする。この層を１，３５０°Ｃで
焼結する。
【００３２】次いで、平均粒度０．１μｍのベーマイト
粒子（水酸化アルミニウム粒子、ここではアルミナの前
駆体として使用する）の泥漿を用いて、前記充填処理と
同じ方法で第２の充填処理を行う。この泥漿の組成（重
量％）は下記の通りである： − ベーマイト ３３．０％− ポ
リメタクリル酸 １．５％− 水
６５．５％ポリメタクリル酸はベ
ーマイトを解膠する界面活性剤として使用する。
粒子（水酸化アルミニウム粒子、ここではアルミナの前
駆体として使用する）の泥漿を用いて、前記充填処理と
同じ方法で第２の充填処理を行う。この泥漿の組成（重
量％）は下記の通りである： − ベーマイト ３３．０％− ポ
リメタクリル酸 １．５％− 水
６５．５％ポリメタクリル酸はベ
ーマイトを解膠する界面活性剤として使用する。
【００３３】マクロ多孔質ブロック１の各端部２を前記
泥漿に浸漬する。この場合も泥漿は超音波で撹拌する。 浸漬は高さ２５ｍｍにわたって行う。ブロックの端部２
を乾燥し、このブロックを酸化性雰囲気下１，１５０°
Ｃで焼成する。この焼成の間にベーマイトがアルミナに
変換される。その結果、仕上げ粒子を構成する平均粒度
０．２μｍの焼結アルミナ粒子６で充填されたゾーンが
得られる。これを顕微鏡で調べると、図３に示すように
、仕上げ粒子６は骨格粒子５相互間の空隙に配置されて
いる。
泥漿に浸漬する。この場合も泥漿は超音波で撹拌する。 浸漬は高さ２５ｍｍにわたって行う。ブロックの端部２
を乾燥し、このブロックを酸化性雰囲気下１，１５０°
Ｃで焼成する。この焼成の間にベーマイトがアルミナに
変換される。その結果、仕上げ粒子を構成する平均粒度
０．２μｍの焼結アルミナ粒子６で充填されたゾーンが
得られる。これを顕微鏡で調べると、図３に示すように
、仕上げ粒子６は骨格粒子５相互間の空隙に配置されて
いる。
【００３４】ブロック端部の多孔度の測定値は１５％、
即ち初期多孔度の３７．５％である。このようにして漏
洩防止処理したマクロ多孔質ブロックの端部を水銀多孔
度計で調べた結果、細孔の平均直径は０．０８μｍであ
った。
即ち初期多孔度の３７．５％である。このようにして漏
洩防止処理したマクロ多孔質ブロックの端部を水銀多孔
度計で調べた結果、細孔の平均直径は０．０８μｍであ
った。
【００３５】実施例２
多孔度３３％、細孔平均直径１０μｍのアルミナからな
るマルチチャネル構造の濾過部材の端部を漏洩防止処理
すべく、平均粒度１．０μｍのアルミナ粒子を用いて第
１泥漿を調製する。この泥漿の組成（重量％）は下記の
通りである： − アルミナ ５５．０
％− アミノホスホン酸 ０．８％−
ポリビニルアルコール １．０％− 水
４３．２％ア
ミノホスホン酸はアルミナを解膠するための界面活性剤
として使用する。
るマルチチャネル構造の濾過部材の端部を漏洩防止処理
すべく、平均粒度１．０μｍのアルミナ粒子を用いて第
１泥漿を調製する。この泥漿の組成（重量％）は下記の
通りである： − アルミナ ５５．０
％− アミノホスホン酸 ０．８％−
ポリビニルアルコール １．０％− 水
４３．２％ア
ミノホスホン酸はアルミナを解膠するための界面活性剤
として使用する。
【００３６】前述のようにマクロ多孔質ブロックの各端
部を浸漬する。泥漿は超音波で撹拌する。浸漬は高さ２
０ｍｍまで行う。ブロックの端部を乾燥し、このブロッ
クを酸化性雰囲気下１，３５０°Ｃで焼成する。その結
果、相互間に空隙を残した焼結粒子で充填されたゾーン
がブロックの各端部に得られる。これらの粒子は平均粒
度が１．０μｍであり、骨格粒子５を構成する。
部を浸漬する。泥漿は超音波で撹拌する。浸漬は高さ２
０ｍｍまで行う。ブロックの端部を乾燥し、このブロッ
クを酸化性雰囲気下１，３５０°Ｃで焼成する。その結
果、相互間に空隙を残した焼結粒子で充填されたゾーン
がブロックの各端部に得られる。これらの粒子は平均粒
度が１．０μｍであり、骨格粒子５を構成する。
【００３７】次いで、マクロ多孔質ブロックの通路７内
に、厚さ２０〜３０μｍ、細孔平均直径０．８μｍのア
ルミナ層３をデポジットする。この層を１，３００°Ｃ
で焼結する。その後、平均粒度０．０５μｍのジルコニ
ア粒子の泥漿を用いて第２充填処理を行う。ジルコニア
を使用するのは、その等電点（ｉｅｐ）がｐＨ単位で５
．８であり、アルミナの等電点（８．５）から２．７離
れているからである。この泥漿の組成（重量％）は下記
の通りである： − ジルコニア ２８．０％−
ポリメタクリル酸 ０．５％− 水
７１．５％ポリメタ
クリル酸はジルコニアを解膠する界面活性剤として使用
する。
に、厚さ２０〜３０μｍ、細孔平均直径０．８μｍのア
ルミナ層３をデポジットする。この層を１，３００°Ｃ
で焼結する。その後、平均粒度０．０５μｍのジルコニ
ア粒子の泥漿を用いて第２充填処理を行う。ジルコニア
を使用するのは、その等電点（ｉｅｐ）がｐＨ単位で５
．８であり、アルミナの等電点（８．５）から２．７離
れているからである。この泥漿の組成（重量％）は下記
の通りである： − ジルコニア ２８．０％−
ポリメタクリル酸 ０．５％− 水
７１．５％ポリメタ
クリル酸はジルコニアを解膠する界面活性剤として使用
する。
【００３８】マクロ多孔質ブロックの各端部を前述のご
とく浸漬する。浸漬は高さ２５ｍｍにわたって行う。ブ
ロックの端部を乾燥し、このブロックを酸化性雰囲気下
６００°Ｃで焼成する。その結果、仕上げ粒子６を構成
する焼結粒子で充填されたゾーンが得られる。顕微鏡で
調べると、仕上げ粒子は第１充填処理の結果残った空隙
の中に配置されており、平均粒度が０．１μｍ、即ち初
期粒子の平均粒度の２倍になっている。
とく浸漬する。浸漬は高さ２５ｍｍにわたって行う。ブ
ロックの端部を乾燥し、このブロックを酸化性雰囲気下
６００°Ｃで焼成する。その結果、仕上げ粒子６を構成
する焼結粒子で充填されたゾーンが得られる。顕微鏡で
調べると、仕上げ粒子は第１充填処理の結果残った空隙
の中に配置されており、平均粒度が０．１μｍ、即ち初
期粒子の平均粒度の２倍になっている。
【００３９】ブロックの端部の多孔度の測定値は１０％
、即ち初期多孔度の３０％である。このようにして漏洩
防止処理したマクロ多孔質ブロックの端部を水銀多孔度
計で調べた結果、細孔の平均直径は０．１２μｍであっ
た。
、即ち初期多孔度の３０％である。このようにして漏洩
防止処理したマクロ多孔質ブロックの端部を水銀多孔度
計で調べた結果、細孔の平均直径は０．１２μｍであっ
た。
【００４０】実施例３
多孔度２０％、細孔平均直径２０μｍの焼結ステンレス
鋼からなる内径３０ｍｍ、外径３６ｍｍの管（図示せず
）の端部を漏洩防止処理すべく、平均粒度１．５μｍの
酸化チタン粒子を用いて第１泥漿を調製する。この泥漿
の組成（重量％）は下記の通りである：− 酸化チタ
ン ７５．０％− リン有機エステル
２．８％− 水
２２．２％リン有機酸は酸化チタンを解膠するた
めの界面活性剤として使用する。
鋼からなる内径３０ｍｍ、外径３６ｍｍの管（図示せず
）の端部を漏洩防止処理すべく、平均粒度１．５μｍの
酸化チタン粒子を用いて第１泥漿を調製する。この泥漿
の組成（重量％）は下記の通りである：− 酸化チタ
ン ７５．０％− リン有機エステル
２．８％− 水
２２．２％リン有機酸は酸化チタンを解膠するた
めの界面活性剤として使用する。
【００４１】管の各端部を図５に示すように浸漬する。
浸漬は高さ３０ｍｍにわたって行う。管の端部を乾燥し
、この管を１０００°Ｃで焼成する。その結果、焼結粒
子で充填されたゾーンが得られる。これらの粒子の間に
は空隙が残っている。これらの粒子は平均粒度が１．５
μｍであり、骨格粒子を構成する。
、この管を１０００°Ｃで焼成する。その結果、焼結粒
子で充填されたゾーンが得られる。これらの粒子の間に
は空隙が残っている。これらの粒子は平均粒度が１．５
μｍであり、骨格粒子を構成する。
【００４２】この管の中に厚さ１５μｍ、細孔平均直径
０．３μｍのジルコニア層をデポジットする。この層を
９００°Ｃで焼結する。
０．３μｍのジルコニア層をデポジットする。この層を
９００°Ｃで焼結する。
【００４３】次いで、平均粒度０．１μｍのポリテトラ
フルオロエチレン粒子を含む固体含量約５８重量％の懸
濁液（ＳＯＲＥＦＬＯＮ ６０のような懸濁液）を用
いて第２充填処理を行う。
フルオロエチレン粒子を含む固体含量約５８重量％の懸
濁液（ＳＯＲＥＦＬＯＮ ６０のような懸濁液）を用
いて第２充填処理を行う。
【００４４】懸濁液を超音波で撹拌せずに、管の各端部
を前記懸濁液に浸漬する。浸漬は高さ１８ｍｍにわたっ
て行う。管の端部を乾燥し、この管を３７０°Ｃで焼成
する。仕上げ粒子を構成する平均粒度０．１μｍの焼結
ポリテトラフルオロエチレン粒子で充填されたゾーンが
得られる。顕微鏡で調べると、仕上げ粒子は骨格粒子相
互間の空隙の中に配置されている。
を前記懸濁液に浸漬する。浸漬は高さ１８ｍｍにわたっ
て行う。管の端部を乾燥し、この管を３７０°Ｃで焼成
する。仕上げ粒子を構成する平均粒度０．１μｍの焼結
ポリテトラフルオロエチレン粒子で充填されたゾーンが
得られる。顕微鏡で調べると、仕上げ粒子は骨格粒子相
互間の空隙の中に配置されている。
【００４５】管の端部の多孔度の測定値は５％、即ち初
期多孔度の２５％である。
期多孔度の２５％である。
【００４６】このようにして漏洩防止処理した管の端部
を水銀多孔度計で調べた結果、細孔の平均直径は０．０
５μｍであった。
を水銀多孔度計で調べた結果、細孔の平均直径は０．０
５μｍであった。
【００４７】実施例４
図１のブロックと類似した多孔度３３％、細孔平均直径
１０μｍのマルチチャネル構造アルミナブロックの漏洩
防止処理を行うべく、平均粒度１．０μｍのアルミナ粒
子と平均粒度０．０７μｍの予めか焼したジルコニア粒
子とを含む泥漿を調製する。この泥漿の組成（重量％）
は下記の通りである： − アルミナ ４５％− ジルコニ
ア ２８％ − 水 ２６％− ３
６Ｎ塩酸 １％塩酸は前記粒子の分散剤
として使用する。
１０μｍのマルチチャネル構造アルミナブロックの漏洩
防止処理を行うべく、平均粒度１．０μｍのアルミナ粒
子と平均粒度０．０７μｍの予めか焼したジルコニア粒
子とを含む泥漿を調製する。この泥漿の組成（重量％）
は下記の通りである： − アルミナ ４５％− ジルコニ
ア ２８％ − 水 ２６％− ３
６Ｎ塩酸 １％塩酸は前記粒子の分散剤
として使用する。
【００４８】マクロ多孔質ブロックの各端部２を前述の
ごとく浸漬する。浸漬は高さ２５ｍｍにわたって行う。 ブロックの端部を乾燥し、このブロックを酸化性雰囲気
下８００°Ｃで焼成する。この温度はジルコニア粒子に
応じて決定される。充填ゾーンを顕微鏡で調べると、仕
上げ粒子６（ジルコニア）は骨格粒子５（アルミナ）相
互間の残留空隙の中に配置されている。焼結後の粒子の
平均粒度は泥漿中の対応粒子の平均粒度に対応している
。
ごとく浸漬する。浸漬は高さ２５ｍｍにわたって行う。 ブロックの端部を乾燥し、このブロックを酸化性雰囲気
下８００°Ｃで焼成する。この温度はジルコニア粒子に
応じて決定される。充填ゾーンを顕微鏡で調べると、仕
上げ粒子６（ジルコニア）は骨格粒子５（アルミナ）相
互間の残留空隙の中に配置されている。焼結後の粒子の
平均粒度は泥漿中の対応粒子の平均粒度に対応している
。
【００４９】ブロック端部の多孔度の測定値は１２％、
即ち初期多孔度の３６％である。
即ち初期多孔度の３６％である。
【００５０】このようにして漏洩防止処理したブロック
の端部を水銀多孔度計で調べた結果、細孔の平均直径は
０．１μｍであった。
の端部を水銀多孔度計で調べた結果、細孔の平均直径は
０．１μｍであった。
【００５１】実施例５
多孔度５０％、細孔平均直径２０μｍのアルミナブロッ
ク２０（図４）を漏洩防止処理するために、平均粒度３
．５μｍの酸化チタン粒子を含む第１泥漿を調製する。 この泥漿の組成（重量％）は下記の通りである：−
酸化チタン ７５．０％− リン有機
エステル ２．８％− 水
２２．２％リン有機酸は酸化チタンを解
膠するための界面活性剤として使用する。酸化チタンの
等電点はｐＨ単位で４．７である。
ク２０（図４）を漏洩防止処理するために、平均粒度３
．５μｍの酸化チタン粒子を含む第１泥漿を調製する。 この泥漿の組成（重量％）は下記の通りである：−
酸化チタン ７５．０％− リン有機
エステル ２．８％− 水
２２．２％リン有機酸は酸化チタンを解
膠するための界面活性剤として使用する。酸化チタンの
等電点はｐＨ単位で４．７である。
【００５２】マクロ多孔質ブロックの各端部を前記泥漿
中に浸漬する。泥漿は超音波で撹拌する。浸漬は高さ３
０ｍｍまで行う。ブロックの端部を乾燥し、このブロッ
クを酸化性雰囲気下１，２００°Ｃで焼成する。その結
果、焼結粒子で充填されたゾーンが得られる。これらの
粒子の間には空隙が残っている。これらの粒子２１は平
均粒度が３．５μｍであり、骨格粒子を構成する。
中に浸漬する。泥漿は超音波で撹拌する。浸漬は高さ３
０ｍｍまで行う。ブロックの端部を乾燥し、このブロッ
クを酸化性雰囲気下１，２００°Ｃで焼成する。その結
果、焼結粒子で充填されたゾーンが得られる。これらの
粒子の間には空隙が残っている。これらの粒子２１は平
均粒度が３．５μｍであり、骨格粒子を構成する。
【００５３】次いで、マクロ多孔質ブロックの通路内に
厚さ２０μｍ、細孔平均直径０．２μｍのアルミナ層を
デポジットする。この層を１，２００°Ｃで焼結する。
厚さ２０μｍ、細孔平均直径０．２μｍのアルミナ層を
デポジットする。この層を１，２００°Ｃで焼結する。
【００５４】その後、平均粒度０．６μｍのシリカ粒子
の泥漿を用いて第２充填処理を行う。この泥漿の組成（
重量％）は下記の通りである： − シリカ ４５．０％−
ポリアクリル酸 １．１％− 水
５３．９％ポリアクリル酸
はシリカを解膠する界面活性剤として使用する。シリカ
の等電点はｐＨ単位で２．２である。このシリカ−酸化
チタンの組合わせは等電点の差（２．６ｐＨ単位）に基
づいて選択したものである。
の泥漿を用いて第２充填処理を行う。この泥漿の組成（
重量％）は下記の通りである： − シリカ ４５．０％−
ポリアクリル酸 １．１％− 水
５３．９％ポリアクリル酸
はシリカを解膠する界面活性剤として使用する。シリカ
の等電点はｐＨ単位で２．２である。このシリカ−酸化
チタンの組合わせは等電点の差（２．６ｐＨ単位）に基
づいて選択したものである。
【００５５】マクロ多孔質ブロックの各端部を前記泥漿
に浸漬する。泥漿は超音波で撹拌する。浸漬は高さ２５
ｍｍにわたって行う。ブロックの端部を乾燥し、このブ
ロックを酸化性雰囲気下１，０００°Ｃで焼成する。焼
結粒子で充填されたゾーンが得られる。顕微鏡で調べる
と、中間粒子２２（シリカ）が骨格粒子２１（酸化チタ
ン）相互間の空隙に配置されている。シリカ粒子は粒度
がやや増大して０．７μｍになっており、相互間に空隙
を残している。
に浸漬する。泥漿は超音波で撹拌する。浸漬は高さ２５
ｍｍにわたって行う。ブロックの端部を乾燥し、このブ
ロックを酸化性雰囲気下１，０００°Ｃで焼成する。焼
結粒子で充填されたゾーンが得られる。顕微鏡で調べる
と、中間粒子２２（シリカ）が骨格粒子２１（酸化チタ
ン）相互間の空隙に配置されている。シリカ粒子は粒度
がやや増大して０．７μｍになっており、相互間に空隙
を残している。
【００５６】最後に、平均粒度０．１μｍのポリテトラ
フルオロエチレン粒子の懸濁液（ＳＯＲＥＦＬＯＮ
６０のような懸濁液）を用いて第３充填処理を行う。
フルオロエチレン粒子の懸濁液（ＳＯＲＥＦＬＯＮ
６０のような懸濁液）を用いて第３充填処理を行う。
【００５７】懸濁液を超音波で撹拌せずに、マクロ多孔
質ブロックの各端部を浸漬する。浸漬は高さ１８ｍｍま
で行う。ブロックの端部を乾燥し、このブロックを３７
０°Ｃで焼成する。焼結粒子２３で充填されたゾーンが
得られる。このゾーンを顕微鏡で調べると、仕上げ粒子
（ポリテトラフルオロエチレン粒子）がこれより大きい
粒子の間の残留空隙に配置された嵌挿構造が観察される
。ポリテトラフルオロエチレン粒子は初期の大きさ０．
１μｍを保持している。
質ブロックの各端部を浸漬する。浸漬は高さ１８ｍｍま
で行う。ブロックの端部を乾燥し、このブロックを３７
０°Ｃで焼成する。焼結粒子２３で充填されたゾーンが
得られる。このゾーンを顕微鏡で調べると、仕上げ粒子
（ポリテトラフルオロエチレン粒子）がこれより大きい
粒子の間の残留空隙に配置された嵌挿構造が観察される
。ポリテトラフルオロエチレン粒子は初期の大きさ０．
１μｍを保持している。
【００５８】ブロック端部の多孔度の測定値は５％、即
ち初期多孔度の１０％である。
ち初期多孔度の１０％である。
【００５９】このようにして漏洩防止処理したマクロ多
孔質ブロックの端部を水銀多孔度計で調べた結果、細孔
の平均直径は０．１μｍであった。
孔質ブロックの端部を水銀多孔度計で調べた結果、細孔
の平均直径は０．１μｍであった。
【００６０】実施例６
多孔度４０％、細孔平均直径１５μｍの管状アルミナブ
ロック（図示せず）を漏洩防止処理すべく、平均粒度１
．５μｍのアルミナ粒子を含む第１泥漿を調製する。 この泥漿の組成（重量％）は下記の通りである：−
アルミナ ６３．０％− ポリア
クリル酸 ０．８％− 水
３６．２％ポリアクリル酸はアルミ
ナを解膠するための界面活性剤として使用する。
ロック（図示せず）を漏洩防止処理すべく、平均粒度１
．５μｍのアルミナ粒子を含む第１泥漿を調製する。 この泥漿の組成（重量％）は下記の通りである：−
アルミナ ６３．０％− ポリア
クリル酸 ０．８％− 水
３６．２％ポリアクリル酸はアルミ
ナを解膠するための界面活性剤として使用する。
【００６１】マクロ多孔質ブロックの各端部を前記泥漿
に浸漬する。泥漿は超音波で撹拌する。浸漬は高さ２０
ｍｍにわたって行う。ブロックの端部を乾燥し、このブ
ロックを酸化性雰囲気下１４００°Ｃで焼成する。その
結果、焼結粒子で充填されたゾーンが得られる。これら
の粒子の間には空隙が残っている。これらの粒子は平均
粒度が１．５μｍであり、骨格粒子を構成する。
に浸漬する。泥漿は超音波で撹拌する。浸漬は高さ２０
ｍｍにわたって行う。ブロックの端部を乾燥し、このブ
ロックを酸化性雰囲気下１４００°Ｃで焼成する。その
結果、焼結粒子で充填されたゾーンが得られる。これら
の粒子の間には空隙が残っている。これらの粒子は平均
粒度が１．５μｍであり、骨格粒子を構成する。
【００６２】次いで、マクロ多孔質ブロックの通路内に
厚さ２０〜３０μｍ、細孔平均直径０．８μｍのアルミ
ナ層をデポジットする。この層を１，３００°Ｃで焼結
する。
厚さ２０〜３０μｍ、細孔平均直径０．８μｍのアルミ
ナ層をデポジットする。この層を１，３００°Ｃで焼結
する。
【００６３】その後、平均粒度０．２μｍの酸化チタン
粒子を含む泥漿を用いて第２充填処理を行う。この泥漿
の組成（重量％）は下記の通りである。
粒子を含む泥漿を用いて第２充填処理を行う。この泥漿
の組成（重量％）は下記の通りである。
【００６４】− 酸化チタン ３３．
０％− ポリメタクリル酸 １．５％− 水
６５．５％ポリメタ
クリル酸は酸化チタンの解膠のために界面活性剤として
使用する。
０％− ポリメタクリル酸 １．５％− 水
６５．５％ポリメタ
クリル酸は酸化チタンの解膠のために界面活性剤として
使用する。
【００６５】酸化チタンを使用するのは、等電点がｐＨ
単位で４．７であり、アルミナの等電点（８．５）から
３．８離れているからである。
単位で４．７であり、アルミナの等電点（８．５）から
３．８離れているからである。
【００６６】図５に示した装置を用いて、マクロ多孔質
ブロックの各端部を前記泥漿に浸漬する。泥漿は超音波
で撹拌する。浸漬は高さ２５ｍｍにわたって行う。ブロ
ックの端部を乾燥し、このブロックを酸化性雰囲気下１
０００°Ｃで焼成する。仕上げ粒子を構成する平均粒度
０．２μｍの焼結粒子で充填されたゾーンが得られる。 顕微鏡で調べると、仕上げ粒子は骨格粒子相互間の空隙
の中に配置されている。 ブロック端部の多孔度の測
定値は１２％、即ち初期多孔度の３０％である。このよ
うにして漏洩防止処理したブロック端部を水銀多孔度計
で調べた結果、細孔の平均直径は０．０４μｍであった
。
ブロックの各端部を前記泥漿に浸漬する。泥漿は超音波
で撹拌する。浸漬は高さ２５ｍｍにわたって行う。ブロ
ックの端部を乾燥し、このブロックを酸化性雰囲気下１
０００°Ｃで焼成する。仕上げ粒子を構成する平均粒度
０．２μｍの焼結粒子で充填されたゾーンが得られる。 顕微鏡で調べると、仕上げ粒子は骨格粒子相互間の空隙
の中に配置されている。 ブロック端部の多孔度の測
定値は１２％、即ち初期多孔度の３０％である。このよ
うにして漏洩防止処理したブロック端部を水銀多孔度計
で調べた結果、細孔の平均直径は０．０４μｍであった
。
【００６７】実施例７
細孔平均直径０．８μｍのアルミナ層で被覆された、多
孔度３３％、細孔平均直径１０μｍのアルミナからなる
マルチチャネル構造の濾過部材の端部を漏洩防止処理す
べく、平均粒度０．３μｍのアルミナ粒子を含む第１泥
漿を調製する。この泥漿の組成（重量％）は下記の通り
である： − アルミナ ５８．０
％− アミノホスホン酸 １．０％−
ポリビニルアルコール １．０％− 水
４０．０％ア
ミノホスホン酸はアルミナを解膠するための界面活性剤
として使用する。
孔度３３％、細孔平均直径１０μｍのアルミナからなる
マルチチャネル構造の濾過部材の端部を漏洩防止処理す
べく、平均粒度０．３μｍのアルミナ粒子を含む第１泥
漿を調製する。この泥漿の組成（重量％）は下記の通り
である： − アルミナ ５８．０
％− アミノホスホン酸 １．０％−
ポリビニルアルコール １．０％− 水
４０．０％ア
ミノホスホン酸はアルミナを解膠するための界面活性剤
として使用する。
【００６８】マクロ多孔質ブロックの各端部を前述のご
とく浸漬する。泥漿は超音波で撹拌する。浸漬は高さ２
０ｍｍにわたって行う。ブロックの端部を乾燥し、この
ブロックを酸化性雰囲気下１，１００°Ｃで焼成する。 その結果、焼結粒子で充填されたゾーンが各端部に得ら
れる。これらの粒子の間には空隙が残っている。これら
の粒子は平均粒度が０．３μｍであり、骨格粒子５を構
成する。
とく浸漬する。泥漿は超音波で撹拌する。浸漬は高さ２
０ｍｍにわたって行う。ブロックの端部を乾燥し、この
ブロックを酸化性雰囲気下１，１００°Ｃで焼成する。 その結果、焼結粒子で充填されたゾーンが各端部に得ら
れる。これらの粒子の間には空隙が残っている。これら
の粒子は平均粒度が０．３μｍであり、骨格粒子５を構
成する。
【００６９】次いで、平均粒度０．０１μｍのジルコニ
ア粒子を含む泥漿を用いて第２充填処理を行う。ジルコ
ニアを使用するのは等電点（ｉｅｐ）がｐＨ単位で５．
８であり、アルミナの等電点（８．５）から２．７離れ
ているからである。この泥漿の組成（重量％）は下記の
通りである。
ア粒子を含む泥漿を用いて第２充填処理を行う。ジルコ
ニアを使用するのは等電点（ｉｅｐ）がｐＨ単位で５．
８であり、アルミナの等電点（８．５）から２．７離れ
ているからである。この泥漿の組成（重量％）は下記の
通りである。
【００７０】− ジルコニア ２８．
０％− ポリメタクリル酸 ０．５％− 水
７１．５％ポリメタ
クリル酸はジルコニアの解膠のための界面活性剤として
使用する。
０％− ポリメタクリル酸 ０．５％− 水
７１．５％ポリメタ
クリル酸はジルコニアの解膠のための界面活性剤として
使用する。
【００７１】マクロ多孔質ブロックの各端部を前述のご
とく浸漬する。浸漬は高さ２５ｍｍにわたって行う。ブ
ロックの端部を乾燥し、このブロックを酸化性雰囲気下
５００°Ｃで焼成する。仕上げ粒子６を構成する焼結粒
子で充填されたゾーンが得られる。顕微鏡で調べると、
仕上げ粒子は第１充填処理の結果残った空隙の中に配置
されており、平均粒度が０．０２μｍ、即ち初期粒子の
平均粒度の２倍になっている。
とく浸漬する。浸漬は高さ２５ｍｍにわたって行う。ブ
ロックの端部を乾燥し、このブロックを酸化性雰囲気下
５００°Ｃで焼成する。仕上げ粒子６を構成する焼結粒
子で充填されたゾーンが得られる。顕微鏡で調べると、
仕上げ粒子は第１充填処理の結果残った空隙の中に配置
されており、平均粒度が０．０２μｍ、即ち初期粒子の
平均粒度の２倍になっている。
【００７２】ブロック端部の多孔度の測定値は１０％、
即ち初期多孔度の３０％である。このようにして漏洩防
止処理したブロック端部を水銀多孔度計で調べた結果、
細孔の平均直径は０．０４μｍであった。
即ち初期多孔度の３０％である。このようにして漏洩防
止処理したブロック端部を水銀多孔度計で調べた結果、
細孔の平均直径は０．０４μｍであった。
【００７３】本発明は勿論これらの実施例には限定され
ない。本明細書で説明した膜は液体もしくは気体の濾過
、気体の分離又は触媒反応器の製造に使用される。
ない。本明細書で説明した膜は液体もしくは気体の濾過
、気体の分離又は触媒反応器の製造に使用される。
【図１】本発明の濾過用膜装置の端部を長手方向断面図
で簡単に示す説明図である。
で簡単に示す説明図である。
【図２】図１の部分Ａを拡大して示す簡単な説明図であ
る。
る。
【図３】図２の部分Ｂを拡大して示す簡単な説明図であ
る。
る。
【図４】図３の一変形例である。
【図５】図１の膜装置の製造方法の一段階を簡単に示す
説明図である。
説明図である。
１、２０ マクロ多孔質ブロック
５、２１ 骨格粒子
６、２３ 仕上げ粒子
１０ 泥漿
２２ 中間粒子
Claims (26)
- 【請求項１】濾過、分離又は触媒反応を行うための膜装
置であって、互いに平行な複数の長手方向通路を有する
焼結セラミック材料製、焼結金属製又は焼結ガラス製の
マクロ多孔質ブロックと、精製すべき流体を前記通路の
第１端部で導入する手段と、前記ブロックの側面レベル
に位置して精製された流体を回収する手段と、前記通路
の第２端部で残留流体を回収する手段とを含み、前記通
路の表面が、前記ブロックの細孔より小さい細孔を有し
又は拡散による浸透が可能であり且つ触媒でのドーピン
グによって任意に改質された有機材料、焼結セラミック
材料又は焼結ガラスからなる膜で被覆されており、前記
マクロ多孔質ブロックの両端の細孔に多孔質焼結材料が
充填されており、この充填材料が少なくとも２種類の粒
子を含み、第１の種類の粒子が骨格粒子であって前記ブ
ロックの細孔直径の約１％〜約２０％の直径を有し、第
２の種類の粒子が仕上げ粒子であって前記骨格粒子の直
径の約０．２％〜約２０％の直径を有し且つ骨格粒子相
互間の空隙に配置されていることを特徴とする、濾過、
分離又は触媒反応を行うための膜装置。 - 【請求項２】マクロ多孔質ブロックの端部の多孔度が該
ブロックの多孔度の５０％未満、好ましくは４０％未満
であることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】マクロ多孔質ブロックの端部の細孔の平均
直径が、水銀多孔度計で測定して０．５μｍ未満、好ま
しくは０．２μｍ未満であることを特徴とする請求項１
又は２に記載の装置。 - 【請求項４】骨格粒子がセラミック材料からなることを
特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置
。 - 【請求項５】仕上げ粒子がセラミック材料からなること
を特徴とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】仕上げ粒子が有機ポリマーからなることを
特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置
。 - 【請求項７】仕上げ粒子がポリテトラフルオロエチレン
からなることを特徴とする請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】骨格粒子及び仕上げ粒子がｐＨ単位で少な
くとも１異なる等電点の材料からなることを特徴とする
請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項９】骨格粒子材料の等電点及び仕上げ粒子材料
の等電点がｐＨ単位で少なくとも３異なることを特徴と
する請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】マクロ多孔質ブロックと、通路の表面に
デポジットされた層の少なくとも１つと、骨格粒子と、
仕上げ粒子とが同一組成の材料からなることを特徴とす
る請求項５に記載の装置。 - 【請求項１１】材料がアルミナであることを特徴とする
請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１２】マクロ多孔質ブロック及び骨格粒子がア
ルミナからなり、仕上げ粒子が酸化チタンからなること
を特徴とする請求項９に記載の装置。 - 【請求項１３】マクロ多孔質ブロック及び骨格粒子がア
ルミナからなり、仕上げ粒子がジルコニアからなること
を特徴とする請求項８に記載の装置。 - 【請求項１４】濾過、分離又は触媒反応を行うための膜
装置であって、互いに平行な複数の長手方向通路を有す
る焼結セラミック材料製、焼結金属製又は焼結ガラス製
のマクロ多孔質ブロックと、精製すべき流体を前記通路
の第１端部で導入する手段と、前記ブロックの側面レベ
ルに位置して精製された流体を回収する手段と、前記通
路の第２端部で残留流体を回収する手段とを含み、前記
通路の表面が、前記ブロックの細孔より小さい細孔を有
し又は拡散による浸透が可能であり且つ触媒でのドーピ
ングによって任意に改質された有機材料、焼結セラミッ
ク材料又は焼結ガラスからなる膜で被覆されており、前
記マクロ多孔質ブロックの両端の細孔に多孔質焼結材料
が充填されており、この多孔質焼結充填材料が３種類の
粒子を含み、第１の種類の粒子が骨格粒子であって前記
ブロックの細孔平均直径の約２％〜約２０％の平均直径
を有し、第２の種類の粒子が中間粒子であって前記骨格
粒子の平均直径の約２％〜約２０％の平均直径を有し、
第３の種類の粒子が仕上げ粒子であって前記中間粒子の
平均直径の約２％〜約２０％の平均直径を有することを
特徴とする、濾過、分離又は触媒反応を行うための膜装
置。 - 【請求項１５】請求項１から１３のいずれか一項に記載
の膜装置のマクロ多孔質ブロック端部の細孔充填方法で
あって、マクロ多孔質ブロックの細孔の平均直径の約０
．５％〜約２０％の平均直径を有する粒子からなる骨格
材料の粉末を用いて第１の濃縮解膠泥漿を形成し、この
泥漿中にマクロ多孔質ブロックの各端部を順次浸漬し、
乾燥し、次いで骨格材料を強固に固める処理を行う第１
ステップと、骨格粒子の平均直径の約０．１％〜約２０
％の平均直径を有する粒子からなる仕上げ材料の粉末を
用いて第２の濃縮解膠泥漿を形成し、この泥漿中にマク
ロ多孔質ブロックの各端部を順次浸漬し、乾燥し、次い
で仕上げ材料を強固に固める熱処理を行う第２ステップ
とを含むことを特徴とする、マクロ多孔質ブロック端部
の細孔充填方法。 - 【請求項１６】骨格材料がセラミックであり、骨格材料
を強固に固める処理が焼結であることを特徴とする請求
項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】仕上げ材料がセラミックであり、これを
固める熱処理が焼結であることを特徴とする請求項１６
に記載の方法。 - 【請求項１８】第２泥漿中に含まれる粒子が仕上げ材料
の前駆体の粒子であり、この前駆体を仕上げ材料に変換
するための中間ステップが付加されることを特徴とする
請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】骨格材料の焼結を、骨格粒子の平均直径
が対応する泥漿中の粒子の直径の２倍以下、好ましくは
１．５倍以下になるような条件で行うことを特徴とする
請求項１６に記載の方法。 - 【請求項２０】仕上げ材料の焼結を、仕上げ粒子の平均
直径が対応する泥漿中の粉末粒子の直径の２倍以下、好
ましくは１．５倍以下になるような条件で行うことを特
徴とする請求項１７又は１９に記載の方法。 - 【請求項２１】請求項１４に記載の膜装置の端部の細孔
充填方法であって、マクロ多孔質ブロックの細孔の平均
直径の１％〜２０％の平均直径を有する粒子からなる骨
格材料の粉末を用いて第１の濃縮解膠泥漿を形成し、こ
の泥漿中にマクロ多孔質ブロックの各端部を順次浸漬し
、乾燥し、次いで骨格材料を強固に固める処理を行う第
１ステップと、骨格粒子の平均直径の１％〜２０％の平
均直径を有する粒子からなる中間粒子の粉末を用いて第
２の濃縮解膠泥漿を形成し、この泥漿中にマクロ多孔質
ブロックの各端部を浸漬し、乾燥し、次いで前記中間粒
子を強固に固める第２ステップと、中間粒子の平均直径
の約１％〜約２０％の平均直径を有する粒子からなる仕
上げ材料の粉末を用いて第３の濃縮解膠泥漿を形成し、
この泥漿中にマクロ多孔質ブロックの各端部を順次浸漬
し、乾燥し、次いで仕上げ材料を強固に固める熱処理を
行う第３ステップとを含むことを特徴とする端部の細孔
充填方法。 - 【請求項２２】請求項１から１３のいずれか一項に記載
の膜装置のマクロ多孔質ブロック端部の細孔充填方法で
あって、骨格材料の粉末と仕上げ材料の粉末との混合物
からなる粉末を用いて濃縮解膠泥漿を調製し、この泥漿
にマクロ多孔質ブロックの端部を順次浸漬し、乾燥し、
且つ仕上げ材料及び骨格材料を強固に固める熱処理を行
うことを特徴とする、マクロ多孔質ブロック端部の細孔
充填方法。 - 【請求項２３】骨格材料がセラミックであり、仕上げ材
料がセラミックであり、熱処理が焼結であることを特徴
とする請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】仕上げ材料の焼結を、仕上げ粒子の平均
直径が泥漿中の対応粉末の粒子の直径の２倍以下、好ま
しくは１．５倍以下になるような条件で行うことを特徴
とする請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２５】泥漿中に懸濁させる粉末粒子を仕上げ材
料の粒子ではなくこの仕上げ材料の前駆体の粒子にし、
この前駆体を仕上げ材料に変換させる中間ステップを付
加することを特徴とする請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２６】各泥漿を超音波で撹拌することを特徴と
する請求項１５、２１、及び２２のいずれか一項に記載
の方法。
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