JPH08131786A - パーベーパレーションおよびベーパーパーミエーション用セラミックス膜の欠陥検査法および補修法 - Google Patents

パーベーパレーションおよびベーパーパーミエーション用セラミックス膜の欠陥検査法および補修法

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JPH08131786A
JPH08131786A JP28091994A JP28091994A JPH08131786A JP H08131786 A JPH08131786 A JP H08131786A JP 28091994 A JP28091994 A JP 28091994A JP 28091994 A JP28091994 A JP 28091994A JP H08131786 A JPH08131786 A JP H08131786A
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film
colorant
ceramic film
pervaporation
hydrophilic
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JP28091994A
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Masakazu Kondo
正和 近藤
Taro Fujita
太郎 藤田
Shinichi Yamashita
信市 山下
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パーベーパレーションおよびベーパーパーミ
エーション用セラミックス膜の欠陥検査法および補修法
を提供する。 【構成】 セラミックス膜が親水性である場合は疎水性
着色剤を塗布し、またはセラミックス膜が疎水性である
場合は親水性着色剤を塗布した後、着色剤を拭き取って
残存着色の有無を検査することにより、パーベーパレー
ションおよびベーパーパーミエーション用セラミックス
膜の欠陥を検査できる。また前記着色剤を拭き取って着
色が残存する個所に、耐溶剤性かつ熱収縮性物質を接着
させることにより、セラッミックス膜の欠陥を補修でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパーベーパレーションお
よびベーパーパーミエーション用セラミックス膜のピン
ホールの様な欠陥の検査法および補修法に関する。
【0002】
【従来の技術】非多孔質高分子膜を利用したパーベーパ
レーション法による液体または気体混合物の分離プロセ
ス研究の歴史は古く、蒸留では分離困難な混合物系を中
心に多くの研究がなされてきた。近年、省エネルギー的
観点からパーベーパレーション法が注目されるようにな
り、例えば水−アルコールのような共沸混合物を形成す
る混合物の分離には蒸留法はあまり有効ではなく、パー
ベーパレーション法が最も好適であると考えられ、その
ための膜、例えばセルロースアセテート膜またはポリビ
ニルアルコール膜(特開昭59−109204号)ある
いはポリエチレンイミン系架橋膜(特開昭59−553
05号)が提案された。しかしながらこれらの膜は有機
溶剤に対する耐久性が低い上、水−エタノールまたは水
−メタノールのような物性が近似した物質を性能良く分
離することが困難であった。この問題を解決するためす
でに本出願人はアルミナのような多孔質支持体上のA型
ゼオライト膜よりなる液体混合物分離膜を開発した(特
願平5−331141号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような多
孔質支持体上にゼオライトのようなセラミックス膜を形
成させた分離膜は、水選択透過性のような膜性能自体は
高いものの、製膜条件によっては支持体上へのセラミッ
クス結晶の析出の際、場合により例えば結晶粒界などに
ピンホールや亀裂等が生ずる欠陥があった。しかしたと
え膜に欠陥があっても確立された膜検査法がなく、欠陥
の有無を前もって判定することは困難であった。それゆ
え1時間程もかけて目視検査する場合もあったが確実で
はなく、実際にパーベーパレーションあるいはベーパー
パーミエーションにかけて膜の性能を試験してみて初め
て欠陥が判明していた。そのため膜の良否が分かるまで
に非常に手間と時間を要し非効率的であった。
【0004】またピンホール等の欠陥が発見された場
合、従来はそれらを補修せず同時製造物、例えば円筒状
A型ゼオライト膜の10/8φ×1000mmの寸法の
もので言えば、同時製造製品4〜5本全部を一括して廃
棄処分しており、99%アルミナのような15000円
/mもする高価な支持体も同時に廃棄されることになっ
て非常に不経済であった。
【0005】もしセラミックス膜の欠陥の有無を短時間
で容易に判定できれば手間と時間を大いに省くことがで
きる。さらに膜の欠陥部分のみを容易に補修できれば、
支持体ごとセラミックス膜を廃棄するようなムダをせず
とも有効に使用でき、資源の有効活用および分離膜製造
コスト低減の上からも非常に有用性が高い。従ってこの
ような欠陥検査法および欠陥補修法の開発が求められて
いた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、多孔質支持体
上のセラミックス膜よりなるパーベーパレーションおよ
びベーパーパーミエーション用分離膜の欠陥の有無を検
査する方法であって、該セラミックス膜が親水性である
場合は疎水性着色剤を塗布し、または該セラミックス膜
が疎水性である場合は親水性着色剤を塗布し、しかる後
着色剤を拭き取って残存する着色の有無を検査すること
による、パーベーパレーションおよびベーパーパーミエ
ーション用セラミックス膜の欠陥検査法を提供するもの
である。
【0007】本発明はさらに、前記着色剤を拭き取って
着色が残存する個所に、耐溶剤性かつ熱収縮性物質を接
着させることによる、パーベーパレーションおよびベー
パーパーミエーション用セラッミックス膜の欠陥補修法
をも提供する。パーベーパレーションおよびベーパーパ
ーミエーション用セラミックス膜は新しく開発された無
機質の膜であって、これまでは確立された検査法がなか
ったが本発明によりピンホール等の膜欠陥を容易に発見
できるようになった。また膜欠陥が判明すれば容易に補
修できるので、分離膜製造コストの低減とパーベーパレ
ーションあるいはベーパーパーミエーション操作の効率
化に貢献でき、産業上非常に有用性が高い。
【0008】本発明を以下により詳しく説明する。パー
ベーパレーションおよびベーパーパーミエーション用セ
ラミックス膜自体は特願平5−331141号に記載さ
れた方法に従い、多孔質支持体に水熱合成法または気相
法でセラミックス膜を析出させることにより調製でき
る。多孔質支持体としては例えばアルミナ、シリカ、ジ
ルコニア、窒化珪素、炭化珪素のようなセラミックス、
アルミニウム、銀のような金属、ポリテトラフルオロエ
チレン、ポリプロピレン、ポリイミドのような高分子物
質を使用でき、形成させるセラミックス膜としてはシリ
カとアルミナを主原料とするA型、X型、Y型のような
ゼオライト膜、ハイシリカゼオライト膜、フェリエライ
ト膜、モルデナイト膜、などが好適である。
【0009】このようにして調製されたセラミックス膜
が例えばゼオライトA型等のような親水性材料で形成さ
れている場合は、疎水性着色剤を膜表面にスプレー塗布
したのち、布のような柔らかい物質で速やかに着色剤を
拭き取る。ピンホールや亀裂等の膜の欠陥部分に浸透し
易い疎水性着色剤であれば任意のものを選択使用でき、
例えば浸透液スーパーチェック(UPT、商品名、マー
クテック株式会社製)などが好適である。膜に欠陥部分
が存在すればその部分のみ明確に着色が残存するので、
容易に欠陥の有無を検査できる。
【0010】またセラミックス膜が例えばフェリエライ
ト膜、ハイシリカゼオライト膜、等のような疎水性材料
で形成されている場合は、親水性着色剤例えば墨汁、親
水性ペイント、等を膜表面に塗布後、着色剤を速やかに
拭き取れば、同様に欠陥部分に着色が残存するので、容
易に欠陥の有無を検査できる。親水性材料で形成された
セラミックス膜には疎水性着色剤を使用し、その逆に疎
水性材料で形成されたセラミックス膜には親水性着色剤
を使用することが重要で、もしこの逆の場合は膜の欠陥
の有無と無関係に膜全体に色が浸透し、欠陥部分の検出
は不可能となる。親水性疎水性の如何を問わず、赤、
青、黒、などの鮮やかで視認容易な着色を生ずるものが
好ましい。
【0011】前記着色剤を拭き取った後に着色の残存が
認められる場合はピンホール等の欠陥が存在することを
意味するので、耐溶剤性物質を塗布、熱融着あるいは加
熱収縮により接着させて欠陥部分を補修する。耐溶剤性
物質としては例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ
フルオロエチレン、シリコーンゴムのような熱収縮性高
分子物質が好ましく、加熱等の方法で被覆接着させる。
それにより完全にシールされ、膜からの漏出がなくなり
欠陥を解消できるので、そのままパーベーパレーション
法またはベーパーパーミエーション法に使用できる。セ
ラミックス膜による水−有機溶剤混合物の分離において
は、透過する物質が水である場合が多いため透過側に着
色剤が残っても実質的に差し支えることはない。
【0012】多孔質支持体が99%アルミナである場合
は10/8φ×1000mmの寸法のもので約1500
0円にも達し、欠陥製品を廃棄するのは非常に不経済で
あったが、本発明によりかかる資材をムダなく有効に利
用できるようになった。本発明によれば前記した寸法の
円筒状のものの検査に要する時間は5分程度であり、し
かもセラミックス膜が複合物であろうと単一物であろう
と関係なく完全に判定でき、従来の目視による検査の1
0分の一以下の時間でしかも確実に欠陥の有無を判定で
きる。
【0013】
【実施例】本発明の方法においてパーベーパレーション
測定に用いた装置を図1に示す。図1中、1はパーベー
パレーション用分離膜、2はセル、3は被分離液を示
す。被分離液3はポンプ11Aを備えた配管11により
セル2内に導入され、熱交換器12Aを備えた配管12
から排出される。4は排出液である。一方分離膜1内の
透過側は真空ポンプ5により配管13、13A、13
B、14を経て吸引され、0.1トル真空度とされる。
透過物は液体窒素により冷却されて冷却トラップ6A、
6Bに集められる。15は窒素ガスの排出配管である。
セル2は恒温槽7内に設置されており、所定温度に調整
される。 実施例1 一見欠陥があるとは見えない円筒状A型ゼオライト膜
(10/8φ×1000mm、支持体:気孔率40%の
多孔質アルミナ、膜厚30μm)の表面に、赤色塗料を
含有する浸透液スーパーチェック(UPT、マークテッ
ク株式会社製)を10g/m2 の割合でスプレーし、素
早く布で拭き取った。赤い斑点が6か所残った。このピ
ンホール6か所を含めた有効膜面積314.2cm2
膜を図1に示すパーベーパレーション装置でテストした
ところ、所定の透過側真空度(2トル)に到達させるこ
とができず、25トルに維持するのがやっとであった。
【0014】この膜のピンホール部分をカバーするよう
に、13.5/12.2φ×50mmのポリテトラフル
オロエチレン製熱収縮チューブを上から被覆して取り付
け、200℃の熱風で1.5分間加熱することにより接
着させた。この補修物を前記と同様に図1に示すパーベ
ーパレーション装置でテストしたところ、透過側真空度
は1.7トルに達した。
【0015】この補修した膜面上の供給側に表1に示す
供給液を毎分15Lで供給し、熱交換器により所定温度
(70℃)に調整し、透過側真空度は凝縮器、真空ポン
プ5および電磁弁により常に2トルに保持し、透過物は
液体窒素により凝固させて冷却トラップ6A、6Bに集
めた。液組成はガスクロマトグラフまたはカールフィッ
シャー水分計により測定した。供給液は95重量%エタ
ノール水溶液を標準とし、経時的に濃度が変化するので
水を補充して濃度変化を極力抑えた。膜の透過性能は単
位面積、単位時間当たりの全透過量(g/m2 h)と分
離係数αにより比較した。分離係数αは以下の式により
求めた。
【0016】 ここでFe、Fwはそれぞれ供給液中のエタノール濃度
(重量%)と水分濃度(重量%)、Pe、Pwはそれぞ
れ透過液中のエタノール濃度(重量%)と水分濃度(重
量%)を示す。得られた結果を、欠陥がなかった同種の
膜と比較して表1に示す。表1に示すとおり、本発明で
補修した膜と欠陥がなかった膜の性能は全く同様であ
り、膜の欠陥が確実に発見され完全に修復されたことが
分かる。
【0017】
【発明の効果】本発明によりパーベーパレーション用セ
ラミックス膜の欠陥を短時間で容易に発見でき、しかも
ピンホール等の膜欠陥が存在すれば容易に補修できるの
で、分離膜をムダなく使用でき、分離膜コストの低減に
貢献でき、資源を有効に利用できるので、産業上有用性
が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】パーベーパレーション測定装置を示す。
【符号の説明】
1 パーベーパレーション用分離膜 2 セル 3 被分離液 4 排出液 5 真空ポンプ 6A、6B 冷
却トラップ 7 恒温槽
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年1月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】 ここでFe、Fwはそれぞれ供給液中のエタノール濃度
(重量%)と水分濃度(重量%)、Pe、Pwはそれぞ
れ透過液中のエタノール濃度(重量%)と水分濃度(重
量%)を示す。得られた結果を、欠陥がなかった同種の
膜と比較して表1に示す。
【表1】 表1に示すとおり、本発明で補修した膜と欠陥がなかっ
た膜の性能は全く同様であり、膜の欠陥が確実に発見さ
れ完全に修復されたことが分かる。
【手続補正書】
【提出日】平成7年1月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 1 パーベーパレーション用分離膜 2 セル 3 被分離液 4 排出
液 5 真空ポンプ 6A、6B 冷却トラップ 7 恒温

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔質支持体上のセラミックス膜が親水
    性である場合は疎水性着色剤を塗布し、または該セラミ
    ックス膜が疎水性である場合は親水性着色剤を塗布し、
    しかる後着色剤を拭き取って残存する着色の有無を検査
    することによる、パーベーパレーションおよびベーパー
    パーミエーション用セラミックス膜の欠陥検査法。
  2. 【請求項2】 多孔質支持体上のセラミックス膜が親水
    性である場合は疎水性着色剤を塗布し、または該セラミ
    ックス膜が疎水性である場合は親水性着色剤を塗布し、
    しかる後着色剤を拭き取って着色が残存する個所に、耐
    溶剤性かつ熱収縮性物質を接着させることによる、パー
    ベーパレーションおよびベーパーパーミエーション用セ
    ラッミックス膜の欠陥補修法。
JP28091994A 1994-11-15 1994-11-15 パーベーパレーションおよびベーパーパーミエーション用セラミックス膜の欠陥検査法および補修法 Withdrawn JPH08131786A (ja)

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