JPH1028851A - 無機キセロゲル膜を備えた気体透過膜、気体透過方法および湿度応答膜 - Google Patents
無機キセロゲル膜を備えた気体透過膜、気体透過方法および湿度応答膜Info
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- JPH1028851A JPH1028851A JP20647396A JP20647396A JPH1028851A JP H1028851 A JPH1028851 A JP H1028851A JP 20647396 A JP20647396 A JP 20647396A JP 20647396 A JP20647396 A JP 20647396A JP H1028851 A JPH1028851 A JP H1028851A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】均一な微小細孔を有する構造的に連続した無機
キセロゲル膜の新規な特性を有効に利用することを主な
目的とする。 【解決手段】１．無機多孔体の表面に金属イオンの少な
くとも１種を含有する（もしくは含有しない）均一な微
小細孔を有する構造的に連続した無機キセロゲル膜を備
えたことを特徴とする、湿度条件下における気体透過
膜。 ２．無機多孔体の表面に金属イオンの少なくとも１種を
含有する（もしくは含有しない）均一な微小細孔を有す
る構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えた気体透過
膜に対し、湿度条件下に混合ガスを接触させることを特
徴とする二酸化炭素の気体透過方法。 ３．無機多孔体の表面に金属イオンの少なくとも１種を
含有する（もしくは含有しない）均一な微小細孔を有す
る構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えたことを特
徴とする、気体透過性を有する湿度応答膜。
キセロゲル膜の新規な特性を有効に利用することを主な
目的とする。 【解決手段】１．無機多孔体の表面に金属イオンの少な
くとも１種を含有する（もしくは含有しない）均一な微
小細孔を有する構造的に連続した無機キセロゲル膜を備
えたことを特徴とする、湿度条件下における気体透過
膜。 ２．無機多孔体の表面に金属イオンの少なくとも１種を
含有する（もしくは含有しない）均一な微小細孔を有す
る構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えた気体透過
膜に対し、湿度条件下に混合ガスを接触させることを特
徴とする二酸化炭素の気体透過方法。 ３．無機多孔体の表面に金属イオンの少なくとも１種を
含有する（もしくは含有しない）均一な微小細孔を有す
る構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えたことを特
徴とする、気体透過性を有する湿度応答膜。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無機キセロゲル膜
を備えた気体透過膜、気体透過方法および湿度応答膜に
関する。
を備えた気体透過膜、気体透過方法および湿度応答膜に
関する。
【０００２】
【従来技術】金属アルコキシドの溶液を無機多孔体上に
塗布し、600℃程度の温度で焼成して、無機キセロゲル
膜を製造する方法は、公知である。しかしながら、この
ような公知の焼成方法で得られる無機キセロゲル膜にお
いては、焼成中にゲルの二次粒子が発達し、粒間空隙と
しての大きな細孔が形成されるので、均一な微小細孔を
有する構造的に連続した膜は、得られない。
塗布し、600℃程度の温度で焼成して、無機キセロゲル
膜を製造する方法は、公知である。しかしながら、この
ような公知の焼成方法で得られる無機キセロゲル膜にお
いては、焼成中にゲルの二次粒子が発達し、粒間空隙と
しての大きな細孔が形成されるので、均一な微小細孔を
有する構造的に連続した膜は、得られない。
【０００３】本発明者らは、金属アルコキシドの溶液或
いは金属アルコキシドと金属イオンを含む溶液を無機多
孔体基材上に塗布し、乾燥し、熟成することにより、均
一な微小細孔を有する構造的に連続した無機キセロゲル
膜を製造することに成功している（特開平7-213877号公
報参照：この方法を以下「先願方法」という）。
いは金属アルコキシドと金属イオンを含む溶液を無機多
孔体基材上に塗布し、乾燥し、熟成することにより、均
一な微小細孔を有する構造的に連続した無機キセロゲル
膜を製造することに成功している（特開平7-213877号公
報参照：この方法を以下「先願方法」という）。
【０００４】この先願方法で得られる無機キセロゲル膜
は、強度、耐熱性、耐食性などに優れ、基材との密着性
が高いので、二酸化炭素、二酸化硫黄、二酸化窒素、硫
化水素などの酸性ガス類、水素、ヘリウムなどの分子径
の小さなガスの分離に適している。さらに、金属イオン
を含む無機キセロゲル膜は、強度および基材との密着性
により一層優れている。
は、強度、耐熱性、耐食性などに優れ、基材との密着性
が高いので、二酸化炭素、二酸化硫黄、二酸化窒素、硫
化水素などの酸性ガス類、水素、ヘリウムなどの分子径
の小さなガスの分離に適している。さらに、金属イオン
を含む無機キセロゲル膜は、強度および基材との密着性
により一層優れている。
【０００５】しかしながら、先願方法により得られた無
機キセロゲル膜の各種の特性については、未だ解明され
ていないことが多く、これらが解明されれば、その用途
はさらに一層拡大されるものと期待されている。
機キセロゲル膜の各種の特性については、未だ解明され
ていないことが多く、これらが解明されれば、その用途
はさらに一層拡大されるものと期待されている。
【０００６】
【発明の課題】従って、本発明は、均一な微小細孔を有
する構造的に連続した無機キセロゲル膜の新規な特性を
有効に利用することを主な目的とする。
する構造的に連続した無機キセロゲル膜の新規な特性を
有効に利用することを主な目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、先願方法に
より得られる均一な微小細孔を有する構造的に連続した
無機キセロゲル膜を用いる気体分離技術についてさらに
研究を重ねた結果、湿度によって、この膜の気体透過特
性が著しく変化することを見いだし、本発明を完成する
にいたった。
より得られる均一な微小細孔を有する構造的に連続した
無機キセロゲル膜を用いる気体分離技術についてさらに
研究を重ねた結果、湿度によって、この膜の気体透過特
性が著しく変化することを見いだし、本発明を完成する
にいたった。
【０００８】即ち、本発明は、均一な微小細孔を有する
構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えた気体透過
膜、これを使用する気体透過方法および湿度応答膜を提
供するものである； １．無機多孔体の表面に均一な微小細孔を有する構造的
に連続した無機キセロゲル膜を備えたことを特徴とす
る、湿度条件下における気体透過膜。
構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えた気体透過
膜、これを使用する気体透過方法および湿度応答膜を提
供するものである； １．無機多孔体の表面に均一な微小細孔を有する構造的
に連続した無機キセロゲル膜を備えたことを特徴とす
る、湿度条件下における気体透過膜。
【０００９】２．無機多孔体の表面に均一な微小細孔を
有する構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えた気体
透過膜に対し、湿度条件下に混合ガスを接触させること
を特徴とする気体透過方法。
有する構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えた気体
透過膜に対し、湿度条件下に混合ガスを接触させること
を特徴とする気体透過方法。
【００１０】３．無機多孔体の表面に均一な微小細孔を
有する構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えたこと
を特徴とする、二酸化炭素の選択的透過性を有する湿度
応答膜。
有する構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えたこと
を特徴とする、二酸化炭素の選択的透過性を有する湿度
応答膜。
【００１１】４．無機多孔体の表面に金属イオンの少な
くとも１種を含有する均一な微小細孔を有する構造的に
連続した無機キセロゲル膜を備えたことを特徴とする、
湿度条件下における気体透過膜。
くとも１種を含有する均一な微小細孔を有する構造的に
連続した無機キセロゲル膜を備えたことを特徴とする、
湿度条件下における気体透過膜。
【００１２】５．無機多孔体の表面に金属イオンの少な
くとも１種を含有する均一な微小細孔を有する構造的に
連続した無機キセロゲル膜を備えた透過膜に対し、湿度
条件下に混合ガスを接触させることを特徴とする気体透
過方法。
くとも１種を含有する均一な微小細孔を有する構造的に
連続した無機キセロゲル膜を備えた透過膜に対し、湿度
条件下に混合ガスを接触させることを特徴とする気体透
過方法。
【００１３】６．無機多孔体の表面に金属イオンの少な
くとも１種を含有する均一な微小細孔を有する構造的に
連続した無機キセロゲル膜を備えたことを特徴とする、
気体透過性を有する湿度応答膜。
くとも１種を含有する均一な微小細孔を有する構造的に
連続した無機キセロゲル膜を備えたことを特徴とする、
気体透過性を有する湿度応答膜。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明においては、上述の先願方
法により得られる均一な微小細孔を有し、かつ構造的に
連続した無機キセロゲル膜を使用する。
法により得られる均一な微小細孔を有し、かつ構造的に
連続した無機キセロゲル膜を使用する。
【００１５】この無機キセロゲル膜の製造に際し使用す
る金属アルコキシドは、特に限定されるものではない
が、テトラメチルシリケート、テトラエチルシリケー
ト、ジルコニウムテトラプロポキシド、チタンテトラブ
トキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウ
ムブトキシド、トリメチルボラート、トリエチルボラー
トなどが例示される。これらの金属アルコキシドは、単
独或いは２種以上を混合して、溶液の状態で使用する。
る金属アルコキシドは、特に限定されるものではない
が、テトラメチルシリケート、テトラエチルシリケー
ト、ジルコニウムテトラプロポキシド、チタンテトラブ
トキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウ
ムブトキシド、トリメチルボラート、トリエチルボラー
トなどが例示される。これらの金属アルコキシドは、単
独或いは２種以上を混合して、溶液の状態で使用する。
【００１６】金属アルコキシド溶液として水系溶液を使
用する場合には、金属アルコキシド1モルに対し、通常
水1〜5モル程度、アルコール10〜30モル程度、酸0.01〜
0.1モル程度を配合して調製する。
用する場合には、金属アルコキシド1モルに対し、通常
水1〜5モル程度、アルコール10〜30モル程度、酸0.01〜
0.1モル程度を配合して調製する。
【００１７】金属アルコキシド水系溶液の調製に使用す
るアルコールとしては、特に限定されないが、メチルア
ルコール、エチルアルコール、プロパノールなどが挙げ
られる。酸としても、特に限定されず、硝酸、塩酸など
が挙げられる。
るアルコールとしては、特に限定されないが、メチルア
ルコール、エチルアルコール、プロパノールなどが挙げ
られる。酸としても、特に限定されず、硝酸、塩酸など
が挙げられる。
【００１８】金属アルコキシド溶液として非水系溶液を
使用する場合には、テトラヒドロフラン、クロロホル
ム、アセトンなどの有機溶媒に金属アルコキシドを溶解
させて使用する。非水系溶液を使用する場合には、金属
アルコキシド1モルに対し、有機溶媒10〜30モル程度を
配合して調製する。
使用する場合には、テトラヒドロフラン、クロロホル
ム、アセトンなどの有機溶媒に金属アルコキシドを溶解
させて使用する。非水系溶液を使用する場合には、金属
アルコキシド1モルに対し、有機溶媒10〜30モル程度を
配合して調製する。
【００１９】また、金属アルコキシドの溶液には、金属
イオンを配合しておくことにより、無機キセロゲル膜の
構造をより強固なものとすることができので、膜の耐久
性が改善され、長期にわたり高い気体分離性能を保持す
ることができる。また、金属イオンを配合しておく場合
には、無機多孔体からなる基板上に無機キセロゲル膜を
形成させた複合状態で使用する際に、基板と無機キセロ
ゲル膜との密着性も、改善される。この様な金属として
は、具体的に、銅、クロム、マンガン、鉄、コバルト、
亜鉛、ランタン、マグネシウムなどが例示される。溶液
中での金属イオンの濃度は、金属アルコキシド1モルに
対し、0.1〜1モル程度である。
イオンを配合しておくことにより、無機キセロゲル膜の
構造をより強固なものとすることができので、膜の耐久
性が改善され、長期にわたり高い気体分離性能を保持す
ることができる。また、金属イオンを配合しておく場合
には、無機多孔体からなる基板上に無機キセロゲル膜を
形成させた複合状態で使用する際に、基板と無機キセロ
ゲル膜との密着性も、改善される。この様な金属として
は、具体的に、銅、クロム、マンガン、鉄、コバルト、
亜鉛、ランタン、マグネシウムなどが例示される。溶液
中での金属イオンの濃度は、金属アルコキシド1モルに
対し、0.1〜1モル程度である。
【００２０】本発明で使用する無機キセロゲル膜は、上
記の様な金属アルコキシドの溶液を無機多孔体の表面に
塗布し、乾燥し、熟成させることにより、製造される。
記の様な金属アルコキシドの溶液を無機多孔体の表面に
塗布し、乾燥し、熟成させることにより、製造される。
【００２１】無機多孔体の材質としては、シリカ系セラ
ミックス、シリカ系ガラス、アルミナ系セラミックスな
どが挙げられる。無機多孔体における細孔径は、特に限
定されないが、平均細孔径として、通常1μm以下程度で
あることが好ましい。
ミックス、シリカ系ガラス、アルミナ系セラミックスな
どが挙げられる。無機多孔体における細孔径は、特に限
定されないが、平均細孔径として、通常1μm以下程度で
あることが好ましい。
【００２２】無機多孔体に対する金属アルコキシドの塗
布方法は、均一な塗膜が形成される限り、特に限定され
ないが、通常ディッピング法、スプレー法、スピン法な
どが採用される。塗膜の均一性の観点からは、ディッピ
ング法がより好ましい。
布方法は、均一な塗膜が形成される限り、特に限定され
ないが、通常ディッピング法、スプレー法、スピン法な
どが採用される。塗膜の均一性の観点からは、ディッピ
ング法がより好ましい。
【００２３】無機多孔体に対する金属アルコキシド溶液
の塗布厚さは、膜の用途などにより適宜決定すればよい
が、通常0.1〜10μm程度であり、より好ましくは１〜５
μm程度である。
の塗布厚さは、膜の用途などにより適宜決定すればよい
が、通常0.1〜10μm程度であり、より好ましくは１〜５
μm程度である。
【００２４】無機多孔体表面に金属アルコキシド溶液の
塗膜を形成した後、乾燥する。乾燥は、塗膜表面が接触
により大きく変形しない程度まで行えば良い。乾燥条件
は、溶液の種類、濃度、塗膜の厚さなどにより変わりう
るので、特に限定されるものではないが、通常0〜50℃
程度で1〜10分間程度である。
塗膜を形成した後、乾燥する。乾燥は、塗膜表面が接触
により大きく変形しない程度まで行えば良い。乾燥条件
は、溶液の種類、濃度、塗膜の厚さなどにより変わりう
るので、特に限定されるものではないが、通常0〜50℃
程度で1〜10分間程度である。
【００２５】本発明においては、次いで無機多孔体上に
形成した塗膜を熟成させる。この塗膜の熟成工程は、均
一な微小細孔を有し、構造的に連続した均質な無機キセ
ロゲル膜を形成させるための必須の要件である。より具
体的には、上記の様にして乾燥した塗膜を0℃程度から2
00℃程度の温度で1時間〜2週間程度保持して、熟成させ
る。熟成は、温度が高いほど短時間で終了する。一般的
には、100℃では1〜2時間程度で終了し、0℃〜室温近傍
では1〜2週間程度を要する。従って、金属アルコキシド
の種類、無機キセロゲル膜の用途などに応じて、上記の
範囲内で適切な条件を採用すればよい。例えば、ジルコ
ニウムテトラプロポキシドは、加水分解速度が非常に速
いので、乾燥を0℃近辺の低温で行ない、同様の温度で
熟成をそのまま継続することができる。
形成した塗膜を熟成させる。この塗膜の熟成工程は、均
一な微小細孔を有し、構造的に連続した均質な無機キセ
ロゲル膜を形成させるための必須の要件である。より具
体的には、上記の様にして乾燥した塗膜を0℃程度から2
00℃程度の温度で1時間〜2週間程度保持して、熟成させ
る。熟成は、温度が高いほど短時間で終了する。一般的
には、100℃では1〜2時間程度で終了し、0℃〜室温近傍
では1〜2週間程度を要する。従って、金属アルコキシド
の種類、無機キセロゲル膜の用途などに応じて、上記の
範囲内で適切な条件を採用すればよい。例えば、ジルコ
ニウムテトラプロポキシドは、加水分解速度が非常に速
いので、乾燥を0℃近辺の低温で行ない、同様の温度で
熟成をそのまま継続することができる。
【００２６】上記の様にして得られた無機キセロゲル膜
は、無機多孔体上に塗膜として存在する複合材料として
使用することが可能であり、また無機多孔体から分離し
て単独の膜として使用することも可能である。前者の場
合には、無機多孔体が基板としての機能を発揮する。後
者の場合には、さらに他の基材と複合化して使用しても
良い。
は、無機多孔体上に塗膜として存在する複合材料として
使用することが可能であり、また無機多孔体から分離し
て単独の膜として使用することも可能である。前者の場
合には、無機多孔体が基板としての機能を発揮する。後
者の場合には、さらに他の基材と複合化して使用しても
良い。
【００２７】本発明において使用する無機キセロゲル膜
は、均一な微小細孔（通常径1nm程度以下）を有し、図
１に示す様な三次元の金属−酸素結合からなる連続した
ネットワーク構造を有している。本発明者の研究によれ
ば、この無機キセロゲル膜の表面は、水分子を急速に吸
着するので、雰囲気中の湿度に素早く応答するという特
異な現象を示すので、湿度応答膜として極めて有用であ
る。このような特性は、従来の無機膜からは予測し得な
いところである。
は、均一な微小細孔（通常径1nm程度以下）を有し、図
１に示す様な三次元の金属−酸素結合からなる連続した
ネットワーク構造を有している。本発明者の研究によれ
ば、この無機キセロゲル膜の表面は、水分子を急速に吸
着するので、雰囲気中の湿度に素早く応答するという特
異な現象を示すので、湿度応答膜として極めて有用であ
る。このような特性は、従来の無機膜からは予測し得な
いところである。
【００２８】例えば、本発明の無機キセロゲル膜を二酸
化炭素−窒素の分離膜として使用する場合には、相対湿
度40％の条件下で透過係数比（ＰCO2/ＰN2）は10程度と
なり、相対湿度80％の条件下で透過係数比（ＰCO2/Ｐ
N2）は100程度にもなる。これに対し、公知の無機膜で
は、乾燥条件下でもその透過係数比（ＰCO2/ＰN2）は、
2程度に過ぎない。
化炭素−窒素の分離膜として使用する場合には、相対湿
度40％の条件下で透過係数比（ＰCO2/ＰN2）は10程度と
なり、相対湿度80％の条件下で透過係数比（ＰCO2/Ｐ
N2）は100程度にもなる。これに対し、公知の無機膜で
は、乾燥条件下でもその透過係数比（ＰCO2/ＰN2）は、
2程度に過ぎない。
【００２９】本発明による無機キセロゲル膜を気体の選
択的透過膜として使用する場合には、高い湿度条件下に
おいても、二酸化炭素、二酸化硫黄、二酸化窒素、硫化
水素などの酸性ガス類、水素、ヘリウムなどの分子径の
小さなガスの分離を行うことができる。
択的透過膜として使用する場合には、高い湿度条件下に
おいても、二酸化炭素、二酸化硫黄、二酸化窒素、硫化
水素などの酸性ガス類、水素、ヘリウムなどの分子径の
小さなガスの分離を行うことができる。
【００３０】また、本発明による湿度応答膜は、人或い
は動物が存在する閉鎖環境（室内など）の雰囲気調整に
利用することができる。例えば、締め切った室内では、
人体から蒸発する水分により湿度が上昇するとともに、
呼吸に伴って二酸化炭素の濃度も上昇する。この様な環
境において、湿度応答膜を形成させた多孔質ガラス板を
窓ガラスとして使用する場合には、湿度上昇に伴って二
酸化炭素を選択的に透過させるので、室内の雰囲気調整
が容易に行われる。
は動物が存在する閉鎖環境（室内など）の雰囲気調整に
利用することができる。例えば、締め切った室内では、
人体から蒸発する水分により湿度が上昇するとともに、
呼吸に伴って二酸化炭素の濃度も上昇する。この様な環
境において、湿度応答膜を形成させた多孔質ガラス板を
窓ガラスとして使用する場合には、湿度上昇に伴って二
酸化炭素を選択的に透過させるので、室内の雰囲気調整
が容易に行われる。
【００３１】さらに、副生成物として水蒸気が発生する
様な化学合成プロセスにおいて、一定の水蒸気量となっ
たときに特定のガスを選択的に通過させることにより、
主生成物或いは特定のガスの生成効率および回収率を高
めることができる。
様な化学合成プロセスにおいて、一定の水蒸気量となっ
たときに特定のガスを選択的に通過させることにより、
主生成物或いは特定のガスの生成効率および回収率を高
めることができる。
【００３２】さらに、本発明による湿度応答膜は、高湿
度条件下における高性能の二酸化炭素センサーとしても
使用可能である。
度条件下における高性能の二酸化炭素センサーとしても
使用可能である。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、下記の様な顕著な効果
が達成される。
が達成される。
【００３４】（１）従来の無機キセロゲル膜からなる気
体分離膜に比して、より均一な微小細孔を有する構造的
に連続した均質な無機キセロゲル膜を使用するので、強
度などの機械的特性に優れている。
体分離膜に比して、より均一な微小細孔を有する構造的
に連続した均質な無機キセロゲル膜を使用するので、強
度などの機械的特性に優れている。
【００３５】（２）無機多孔体を基材とする複合体とし
ての形態で使用する場合には、基材と無機キセロゲル膜
との密着性が高い。
ての形態で使用する場合には、基材と無機キセロゲル膜
との密着性が高い。
【００３６】（３）金属イオンを併用する場合には、上
記（１）および（２）の効果がより一層改善される。
記（１）および（２）の効果がより一層改善される。
【００３７】（４）本発明の無機キセロゲル膜は、気体
分離膜として、公知の無機気体分離膜に比して、気体分
離性能が著しく高い。例えば、二酸化炭素−窒素の分離
において、従来の無機気体分離膜の透過係数比（ＰCO2
／ＰN2 ）は、2程度であるのに対し、本発明の無機キセ
ロゲル膜の透過係数比（ＰCO2／ＰN2 ）は、100程度に
も達する。しかも、その優れた透過性は、高い湿度条件
下においても、ほとんど変化しない。
分離膜として、公知の無機気体分離膜に比して、気体分
離性能が著しく高い。例えば、二酸化炭素−窒素の分離
において、従来の無機気体分離膜の透過係数比（ＰCO2
／ＰN2 ）は、2程度であるのに対し、本発明の無機キセ
ロゲル膜の透過係数比（ＰCO2／ＰN2 ）は、100程度に
も達する。しかも、その優れた透過性は、高い湿度条件
下においても、ほとんど変化しない。
【００３８】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明確にする。
ころをより一層明確にする。
【００３９】なお、以下の実施例において、各種ガスの
透過性試験は、室温で供給ガス圧１気圧の条件下に膜を
透過してくる気体の流量を質量流量計により測定し、透
過速度を求めることにより、行った。
透過性試験は、室温で供給ガス圧１気圧の条件下に膜を
透過してくる気体の流量を質量流量計により測定し、透
過速度を求めることにより、行った。
【００４０】実施例１ テトラエチルシリケート1モルに対し、水2モル、硝酸0.
01モルおよびエタノール20モルを加えて調製した溶液10
0mlを室温で3時間攪拌して、均一な溶液を得た。 得ら
れた溶液を多孔質ガラス管（SiO2約97％−B2O3約3％、
外径5mm、内径4mm、平均細孔径4nm）にディップコーテ
ィングし、室温で1時間乾燥した後、150℃で2時間熟成
させた。同様の操作を6回繰り返すことにより、多孔質
ガラス管表面に厚さ約2μmのキセロゲル膜を形成させ
た。
01モルおよびエタノール20モルを加えて調製した溶液10
0mlを室温で3時間攪拌して、均一な溶液を得た。 得ら
れた溶液を多孔質ガラス管（SiO2約97％−B2O3約3％、
外径5mm、内径4mm、平均細孔径4nm）にディップコーテ
ィングし、室温で1時間乾燥した後、150℃で2時間熟成
させた。同様の操作を6回繰り返すことにより、多孔質
ガラス管表面に厚さ約2μmのキセロゲル膜を形成させ
た。
【００４１】得られた膜は、均一な微小細孔（孔径1nm
以下）を有し、構造的に連続しており、均質で且つ透明
であった。
以下）を有し、構造的に連続しており、均質で且つ透明
であった。
【００４２】得られた膜を使用して、温度30℃におい
て、相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2
／ＰN2）およびヘリウム−窒素（ＰHe／ＰN2）の分離係
数比の変化を調べ、その結果を図２に示す。図２におい
ては、分離係数比を「ＰX／ＰN2」として示してある。
て、相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2
／ＰN2）およびヘリウム−窒素（ＰHe／ＰN2）の分離係
数比の変化を調べ、その結果を図２に示す。図２におい
ては、分離係数比を「ＰX／ＰN2」として示してある。
【００４３】図２に示す結果から、本発明による気体分
離膜は、優れた湿度応答性を示すことが明らかである。
離膜は、優れた湿度応答性を示すことが明らかである。
【００４４】実施例２ テトラエチルシリケート1モルに対し、水2モル、硝酸0.
01モル、エタノール20モルおよび硝酸銅0.25モルを加え
て調製した溶液100mlを室温で3時間攪拌して、均一な溶
液を得た。
01モル、エタノール20モルおよび硝酸銅0.25モルを加え
て調製した溶液100mlを室温で3時間攪拌して、均一な溶
液を得た。
【００４５】得られた溶液を多孔質ガラス管（SiO2約97
％−B2O3約3％、外径5mm、内径4mm、平均細孔径4nm）に
ディップコーティングし、室温で１時間乾燥した後、得
られた塗膜を150℃で2時間熟成させた。同様の操作を6
回繰り返すことにより、多孔質ガラス管表面に厚さ約2
μmのキセロゲル膜を形成させた。形成された膜には、
銅イオンが均一に分散しており、青色で透明であった。
％−B2O3約3％、外径5mm、内径4mm、平均細孔径4nm）に
ディップコーティングし、室温で１時間乾燥した後、得
られた塗膜を150℃で2時間熟成させた。同様の操作を6
回繰り返すことにより、多孔質ガラス管表面に厚さ約2
μmのキセロゲル膜を形成させた。形成された膜には、
銅イオンが均一に分散しており、青色で透明であった。
【００４６】得られた膜を使用して、温度30℃におい
て、相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2
／ＰN2）およびヘリウム−窒素の分離係数比（ＰHe／Ｐ
N2）の変化を調べた。
て、相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2
／ＰN2）およびヘリウム−窒素の分離係数比（ＰHe／Ｐ
N2）の変化を調べた。
【００４７】図３に示す結果から、本発明による気体分
離膜は、優れた湿度応答性を示すことが明らかである。
離膜は、優れた湿度応答性を示すことが明らかである。
【００４８】実施例３ 実施例１および実施例２で得られた２種の無機キセロゲ
ル膜を使用して、実施例１と同様にして二酸化炭素と窒
素との分離を行った。分離操作時の条件は、温度30℃、
相対湿度80％とした。透過速度比と製造後経過日数との
関係を図４に示す。
ル膜を使用して、実施例１と同様にして二酸化炭素と窒
素との分離を行った。分離操作時の条件は、温度30℃、
相対湿度80％とした。透過速度比と製造後経過日数との
関係を図４に示す。
【００４９】図４から明らかな様に、銅イオンを含む場
合（実施例２；●で示す）には、銅イオンを含まない場
合（実施例１；で示す）に比して、無機キセロゲル層と
基材との密着性の改善による気体分離膜の耐久性が高ま
り、長期にわたって高い気体分離能を維持することが明
らかである。
合（実施例２；●で示す）には、銅イオンを含まない場
合（実施例１；で示す）に比して、無機キセロゲル層と
基材との密着性の改善による気体分離膜の耐久性が高ま
り、長期にわたって高い気体分離能を維持することが明
らかである。
【００５０】実施例４ ジルコニウムテトラプロポキシド1モルに対しテトラヒ
ドロフラン20モルを加えた溶液100mlを0℃で3時間攪拌
した後、多孔質ガラス管（実施例１で使用したものと同
様）にディップコートし、冷蔵庫中で２週間保持し、加
水分解および熟成させて、無機キセロゲル膜を形成させ
た。
ドロフラン20モルを加えた溶液100mlを0℃で3時間攪拌
した後、多孔質ガラス管（実施例１で使用したものと同
様）にディップコートし、冷蔵庫中で２週間保持し、加
水分解および熟成させて、無機キセロゲル膜を形成させ
た。
【００５１】得られた膜を使用して、温度30℃におい
て、相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2
／ＰN2）およびヘリウム−窒素（ＰHe／ＰN2）の分離係
数比の変化を調べ、その結果を図５に示す。
て、相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2
／ＰN2）およびヘリウム−窒素（ＰHe／ＰN2）の分離係
数比の変化を調べ、その結果を図５に示す。
【００５２】図５に示す結果から、ジルコニウム−酸素
結合からなるネットワーク構造を有する本発明による気
体分離膜も、優れた湿度応答性を示すことが明らかであ
る。
結合からなるネットワーク構造を有する本発明による気
体分離膜も、優れた湿度応答性を示すことが明らかであ
る。
【図１】本発明で使用する無機キセロゲル膜中の金属−
酸素三次元ネットワーク構造を示す模式図である。
酸素三次元ネットワーク構造を示す模式図である。
【図２】実施例１で得られた無機キセロゲル膜につき、
相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2／ＰN
2）およびヘリウム−窒素（ＰHe／ＰN2）の分離係数比
との関係を示すグラフである。
相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2／ＰN
2）およびヘリウム−窒素（ＰHe／ＰN2）の分離係数比
との関係を示すグラフである。
【図３】実施例２で得られた無機キセロゲル膜につき、
相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2／ＰN
2）およびヘリウム−窒素（ＰHe／ＰN2）の分離係数比
との関係を示すグラフである。
相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2／ＰN
2）およびヘリウム−窒素（ＰHe／ＰN2）の分離係数比
との関係を示すグラフである。
【図４】実施例１および実施例２で得られた無機キセロ
ゲル膜の経時的な気体分離性能の変化を示すグラフであ
る。
ゲル膜の経時的な気体分離性能の変化を示すグラフであ
る。
【図５】実施例４で得られた無機キセロゲル膜につき、
相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2／ＰN
2）およびヘリウム−窒素（ＰHe／ＰN2）の分離係数比
との関係を示すグラフである。
相対湿度と二酸化炭素−窒素の分離係数比（ＰCO2／ＰN
2）およびヘリウム−窒素（ＰHe／ＰN2）の分離係数比
との関係を示すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項１】無機多孔体の表面に均一な微小細孔を有す
る構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えたことを特
徴とする、湿度条件下における気体透過膜。 - 【請求項２】無機多孔体の表面に均一な微小細孔を有す
る構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えた気体透過
膜に対し、湿度条件下に混合ガスを接触させることを特
徴とする気体透過方法。 - 【請求項３】無機多孔体の表面に均一な微小細孔を有す
る構造的に連続した無機キセロゲル膜を備えたことを特
徴とする、気体透過性を有する湿度応答膜。 - 【請求項４】無機多孔体の表面に金属イオンの少なくと
も１種を含有する均一な微小細孔を有する構造的に連続
した無機キセロゲル膜を備えたことを特徴とする、湿度
条件下における気体透過膜。 - 【請求項５】無機多孔体の表面に金属イオンの少なくと
も１種を含有する均一な微小細孔を有する構造的に連続
した無機キセロゲル膜を備えた透過膜に対し、湿度条件
下に混合ガスを接触させることを特徴とする気体透過方
法。 - 【請求項６】無機多孔体の表面に金属イオンの少なくと
も１種を含有する均一な微小細孔を有する構造的に連続
した無機キセロゲル膜を備えたことを特徴とする、気体
透過性を有する湿度応答膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20647396A JP2923752B2 (ja) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | 無機キセロゲル膜を備えた湿度応答膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20647396A JP2923752B2 (ja) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | 無機キセロゲル膜を備えた湿度応答膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1028851A true JPH1028851A (ja) | 1998-02-03 |
| JP2923752B2 JP2923752B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=16523967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20647396A Expired - Lifetime JP2923752B2 (ja) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | 無機キセロゲル膜を備えた湿度応答膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2923752B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068630A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-07 | Kyocera Corp | 露光装置 |
| WO2014156162A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 富士フイルム株式会社 | 酸性ガス分離用複合体の製造方法 |
| WO2014156173A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 富士フイルム株式会社 | 酸性ガス分離用複合体の製造方法 |
-
1996
- 1996-07-16 JP JP20647396A patent/JP2923752B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068630A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-07 | Kyocera Corp | 露光装置 |
| WO2014156162A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 富士フイルム株式会社 | 酸性ガス分離用複合体の製造方法 |
| WO2014156173A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 富士フイルム株式会社 | 酸性ガス分離用複合体の製造方法 |
| JP2014195762A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 富士フイルム株式会社 | 酸性ガス分離用複合体の製造方法 |
| JP2014195761A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 富士フイルム株式会社 | 酸性ガス分離用複合体の製造方法 |
| US9987598B2 (en) | 2013-03-29 | 2018-06-05 | Fujifilm Corporation | Method of producing composite for acid gas separation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2923752B2 (ja) | 1999-07-26 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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