JPS61238303A - 微細多孔質膜の製造方法 - Google Patents
微細多孔質膜の製造方法Info
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- JPS61238303A JPS61238303A JP60078554A JP7855485A JPS61238303A JP S61238303 A JPS61238303 A JP S61238303A JP 60078554 A JP60078554 A JP 60078554A JP 7855485 A JP7855485 A JP 7855485A JP S61238303 A JPS61238303 A JP S61238303A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
- B01D67/0072—Inorganic membrane manufacture by deposition from the gaseous phase, e.g. sputtering, CVD, PVD
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、ガスの分離等に使用する多孔質膜の製造方法
に関する。
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り、又はフ
ッ素樹脂等の有機合成樹脂粉末全圧粉成形した多孔質体
を基体とした微小孔径、特に平均数１０〜数１００Ｘの
超微細な孔を有する多孔質隔膜を用いて、例えば、ガス
拡散法に工夛気体全分離濃縮する場合、効率よく行うた
めには、多孔質隔膜を可能な限り薄くすることが必要で
あるが、強度の点から極端に薄くすることはできない、
、また、このような場合には、任意の形状に成形するこ
とは困難であった。そこで、ガス拡散の妨害とならない
ように、孔径が大きく、且つ充分の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
金網様の支持体で微細孔を有する薄い多孔質隔膜を補強
し、多層構造とする方策等がとられている。例えば、多
層構造の多孔質膜全管状とする九めには、各種の方法が
あるが、一般には、シート状の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、セラミックの
ように柔軟性のないものでは、極めて困難である。また
、多孔質金属のような多孔質体であっても、空孔の存在
に工ｐ強度が無孔質体に比べて低くなシ、円管成形に可
能な曲率半径に限定があり、細い管状に成形することは
極めて困難であった。
ッ素樹脂等の有機合成樹脂粉末全圧粉成形した多孔質体
を基体とした微小孔径、特に平均数１０〜数１００Ｘの
超微細な孔を有する多孔質隔膜を用いて、例えば、ガス
拡散法に工夛気体全分離濃縮する場合、効率よく行うた
めには、多孔質隔膜を可能な限り薄くすることが必要で
あるが、強度の点から極端に薄くすることはできない、
、また、このような場合には、任意の形状に成形するこ
とは困難であった。そこで、ガス拡散の妨害とならない
ように、孔径が大きく、且つ充分の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
金網様の支持体で微細孔を有する薄い多孔質隔膜を補強
し、多層構造とする方策等がとられている。例えば、多
層構造の多孔質膜全管状とする九めには、各種の方法が
あるが、一般には、シート状の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、セラミックの
ように柔軟性のないものでは、極めて困難である。また
、多孔質金属のような多孔質体であっても、空孔の存在
に工ｐ強度が無孔質体に比べて低くなシ、円管成形に可
能な曲率半径に限定があり、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し±パイプ又は芯金と
を同心円状に保持して、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、気体を噴出させて空隙部内に隔膜形成
用粉末を均一に充填し、空隙部内に充填した隔膜形成用
粉末を多孔質支持管に静圧成形により圧着し、多孔質支
持管に隔膜形成用粉末の圧着層を形成する管状多孔質膜
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
膜を炸裂することには実際上困難な点が多い。
支持管とその内側又は外側に配置し±パイプ又は芯金と
を同心円状に保持して、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、気体を噴出させて空隙部内に隔膜形成
用粉末を均一に充填し、空隙部内に充填した隔膜形成用
粉末を多孔質支持管に静圧成形により圧着し、多孔質支
持管に隔膜形成用粉末の圧着層を形成する管状多孔質膜
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
膜を炸裂することには実際上困難な点が多い。
（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なされ念もので、その
目的に、大きさと形状を自由に選択できる多孔質隔膜の
製造方法を提案することでおる。
目的に、大きさと形状を自由に選択できる多孔質隔膜の
製造方法を提案することでおる。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、細孔径［１１〜１０μｍの多孔質体を基材と
し、その表面に化学蒸着法により細孔径１０〜５００Ａ
の微細多孔質膜を形成させること′ｔ−特徴とする微細
多孔質膜の製造方法に関する。
し、その表面に化学蒸着法により細孔径１０〜５００Ａ
の微細多孔質膜を形成させること′ｔ−特徴とする微細
多孔質膜の製造方法に関する。
以下に、本発明の詳細な説明する。
本発明においては、発泡シリカ、焼結アルミナ及びムラ
イトなどの比較的大きな細孔径（［１１〜１０μｍ＞ｙ
ｋ有する任意の形状多孔質基材の表面に、化学蒸着に：
すＡｔ１Ｏ１、ＺｒＯ２、８１０１等を付着させること
によシ、小さす細孔（１０〜５００Ａ）ｔｌ−有する多
孔質隔膜を得ることができる。
イトなどの比較的大きな細孔径（［１１〜１０μｍ＞ｙ
ｋ有する任意の形状多孔質基材の表面に、化学蒸着に：
すＡｔ１Ｏ１、ＺｒＯ２、８１０１等を付着させること
によシ、小さす細孔（１０〜５００Ａ）ｔｌ−有する多
孔質隔膜を得ることができる。
本発明に使用する基材としては、例えば、セラミックＭ
！濾過管のようなものがあげられるが、セラミック製造
において、完全な焼結を行なわない多孔質体であれは使
用することができる。
！濾過管のようなものがあげられるが、セラミック製造
において、完全な焼結を行なわない多孔質体であれは使
用することができる。
完全な焼結を行なうと、緻密となり、細孔が無くなるの
で、使用できない。
で、使用できない。
本発明の多孔質膜に、ｗＩ；１図にその模式図を示すよ
うに、細孔１′の孔径がα１〜１０μｍの多孔質体１の
表面及び内部に粒子２を成長させるものであり、基本的
な粒子２の大きさは、Ｑ、１μｍ程度である。従って、
細孔１の径が１１μｍ工り小さいような場合には、表面
に微粒子２を成長させても微細多孔質化の観点からあま
りメリットは無い。１次、細孔１′の径が１０μｍニジ
大きいと、穴が大きすぎて、微粒子２の成長に工す穴を
修復することは困難となる。なお、第１図中、５が本発
明に係る多孔質膜で、この膜の孔５′の径をガス分離等
の必要性から１０〜５００Ａとする。
うに、細孔１′の孔径がα１〜１０μｍの多孔質体１の
表面及び内部に粒子２を成長させるものであり、基本的
な粒子２の大きさは、Ｑ、１μｍ程度である。従って、
細孔１の径が１１μｍ工り小さいような場合には、表面
に微粒子２を成長させても微細多孔質化の観点からあま
りメリットは無い。１次、細孔１′の径が１０μｍニジ
大きいと、穴が大きすぎて、微粒子２の成長に工す穴を
修復することは困難となる。なお、第１図中、５が本発
明に係る多孔質膜で、この膜の孔５′の径をガス分離等
の必要性から１０〜５００Ａとする。
（発明の効果）
一般に、多孔質膜による混合ガスからの特定ガスの分離
は、混合ガスのそれぞれの分子の平均自由行程が膜の細
孔直径ニジも相当大きな場合に可能であり、細孔直径が
平均自由行程に近くなるにつれて分離が困難となる。従
って、前記多孔質基材のみではガス分離は不可能であり
、本発明の方法ＫＬって、その比較的大きな細孔金被覆
することにより、ガス分離に適し九任意の形状の多孔質
隔膜が得られることとなる。
は、混合ガスのそれぞれの分子の平均自由行程が膜の細
孔直径ニジも相当大きな場合に可能であり、細孔直径が
平均自由行程に近くなるにつれて分離が困難となる。従
って、前記多孔質基材のみではガス分離は不可能であり
、本発明の方法ＫＬって、その比較的大きな細孔金被覆
することにより、ガス分離に適し九任意の形状の多孔質
隔膜が得られることとなる。
（実施例）
以下、本発明について実施例により更に詳細に説明する
。
。
実施例１
細孔直径１５００Ａ、細孔容積α１７ ａｎ”／ ｔの
アルミナ製条孔質°膜を、第２図に示すプラズマ化学蒸
着（ＯＶＤ）装置を使用して処理を行ない、微細多孔質
膜を得た。
アルミナ製条孔質°膜を、第２図に示すプラズマ化学蒸
着（ＯＶＤ）装置を使用して処理を行ない、微細多孔質
膜を得た。
第１図に従って、本発明で使用したプラズマＣＶＤ装置
を説明する５１１μ高周波発生電源であり、周波数はＩ
Ｋ５６ＭＨＩ、出力１ ｋＷである。
を説明する５１１μ高周波発生電源であり、周波数はＩ
Ｋ５６ＭＨＩ、出力１ ｋＷである。
１２μ、同ｇ＊’ｔとるためのマツチングボックスであ
シ、同軸ケーブルを介して反応部のコイルに連結されて
いる。１３は反応原料の塩化アルミニウムであジ、気化
させるため、５００℃まで加熱可能なヒーター１４が外
側に置かれている。１５Ｖ′Ｘ、、塩化アルミニウム蒸
気を反応部まで送る念めの３００℃まで加熱可能な配管
である。１６及び１７は、それぞれ酸素及窒素を導入す
るための配管でおる。１８は、内部にヒーターを内蔵し
、１０００℃まで加熱可能な試料支持管である。１９は
系内を真空に引くための真空ポンプ、２０は真空ゲージ
である。２１はサンプルの多孔質膜であり、白金ワイヤ
にニジ試料支持管１８に吊している。
シ、同軸ケーブルを介して反応部のコイルに連結されて
いる。１３は反応原料の塩化アルミニウムであジ、気化
させるため、５００℃まで加熱可能なヒーター１４が外
側に置かれている。１５Ｖ′Ｘ、、塩化アルミニウム蒸
気を反応部まで送る念めの３００℃まで加熱可能な配管
である。１６及び１７は、それぞれ酸素及窒素を導入す
るための配管でおる。１８は、内部にヒーターを内蔵し
、１０００℃まで加熱可能な試料支持管である。１９は
系内を真空に引くための真空ポンプ、２０は真空ゲージ
である。２１はサンプルの多孔質膜であり、白金ワイヤ
にニジ試料支持管１８に吊している。
反応は、塩化アルミニウムと酸素全反応させることにエ
フ酸化アルミニウムを生成させるといりものでろフ、反
応部温度５００℃、圧力１０■Ｈ２とし、１ ｋＷの高
周波を印加し次。この条件により１時間反応させ、微細
多孔質膜を得た。
フ酸化アルミニウムを生成させるといりものでろフ、反
応部温度５００℃、圧力１０■Ｈ２とし、１ ｋＷの高
周波を印加し次。この条件により１時間反応させ、微細
多孔質膜を得た。
得られた膜の細孔径は、窒素吸着（よる細孔径測足結果
から１５ＯＡと推定され念。
から１５ＯＡと推定され念。
次に、基材として使用したアルミナ管（細孔径１５００
Ａ）及び上記の本発明方法に従って処理したアルミナ管
（細孔径１５０Ａ）の両者を流通式高圧反応装置に設置
し、これに各種Ｈ２／Ｈ，Ｓ混合ガスを流通させ、その
分離膜を通して流出する硫化水素及び水素の濃度の変化
を、供給側圧力２〜２０ゆ／ｃｒｎ”、流出側圧力１ゆ
／−１供給流′Ｉｋを分離膜透過後の流量の２倍の条件
に定めて測足した。この：うにして、原料ガス組成Ｈ雪
／Ｈ２Ｂ ：４．０／？ ６．０のガスについて分離効
果を調べ六ところ、多孔質アルミナ管（細孔径１５００
Ａ）の場合には、分離効果は認められなかった。一方、
本発明の処理を行った微細多孔質膜（細孔径１５０Ａ）
では、供給側圧力が４ ｋｇ７ｃｍ”のとき、分離膜透
過後のガス組成はＨ，／Ｈ，Ｓ ＝＝ ＆ Ｏ／９４．
０であり、水素が膜を選択的に透過していることが確認
された。
Ａ）及び上記の本発明方法に従って処理したアルミナ管
（細孔径１５０Ａ）の両者を流通式高圧反応装置に設置
し、これに各種Ｈ２／Ｈ，Ｓ混合ガスを流通させ、その
分離膜を通して流出する硫化水素及び水素の濃度の変化
を、供給側圧力２〜２０ゆ／ｃｒｎ”、流出側圧力１ゆ
／−１供給流′Ｉｋを分離膜透過後の流量の２倍の条件
に定めて測足した。この：うにして、原料ガス組成Ｈ雪
／Ｈ２Ｂ ：４．０／？ ６．０のガスについて分離効
果を調べ六ところ、多孔質アルミナ管（細孔径１５００
Ａ）の場合には、分離効果は認められなかった。一方、
本発明の処理を行った微細多孔質膜（細孔径１５０Ａ）
では、供給側圧力が４ ｋｇ７ｃｍ”のとき、分離膜透
過後のガス組成はＨ，／Ｈ，Ｓ ＝＝ ＆ Ｏ／９４．
０であり、水素が膜を選択的に透過していることが確認
された。
本発明で試作した微細多孔質膜について、入口側圧力を
変化させた場合の出口側ガス中の水素濃度変化を第３図
に示す。この結果から、入口側圧力を高くすると、出口
側ガス中の水素濃度は低くなり、はぼ４％に近くになシ
、分離は生じなくなることがわかる。
変化させた場合の出口側ガス中の水素濃度変化を第３図
に示す。この結果から、入口側圧力を高くすると、出口
側ガス中の水素濃度は低くなり、はぼ４％に近くになシ
、分離は生じなくなることがわかる。
実施例２
細孔径２０００Ａの窒化けい素管（内径１０日、外径１
２■、長さ２００ ｔｍ ） ｔ”実施例１と同様に、
第２図に示すＣｖＤ装置を用いて、管表面に微細多孔質
酸化アルミニウム膜を生成させた。反応条件は、実施例
１と同様である。
２■、長さ２００ ｔｍ ） ｔ”実施例１と同様に、
第２図に示すＣｖＤ装置を用いて、管表面に微細多孔質
酸化アルミニウム膜を生成させた。反応条件は、実施例
１と同様である。
窒素吸着法により試作した膜の細孔径を測足したところ
、細孔直径は１３０Ａであった。
、細孔直径は１３０Ａであった。
次に、窒化けい素管のそれぞれの分離膜を流通式ガス分
離装置に設置し、これに各組成のＨ，／Ｎ！混合混合ガ
ス流−流通、分離膜を通して流出する窒素及び水素の濃
度変化を、供給側圧力２〜２０ゆ／１−ｎｌ”、流出側
圧力１ゆ／需２に条件を設定して測定を行った。この二
うにして、原料ガス組成Ｈ！／Ｎ２ ＝ ５０ ／ ５
０のガスについて分離効果ヲ調べたところ、窒化けい素
！（細孔径２０００Ａ）を用いた場合、気体の分離効果
は認められなかった。一方、本発明の処理を行つ之窒化
けい素管（細孔直径１５０Ａ）を使用した場合には、供
給側圧力４ 、０ ｋｌｉｌ／６ｎ”の条件で、膜透過
後のガス組成はＨ，／Ｎ、 ＝、 ５５ ／ ４５とな
ジ、水素の分離濃縮が確認された。
離装置に設置し、これに各組成のＨ，／Ｎ！混合混合ガ
ス流−流通、分離膜を通して流出する窒素及び水素の濃
度変化を、供給側圧力２〜２０ゆ／１−ｎｌ”、流出側
圧力１ゆ／需２に条件を設定して測定を行った。この二
うにして、原料ガス組成Ｈ！／Ｎ２ ＝ ５０ ／ ５
０のガスについて分離効果ヲ調べたところ、窒化けい素
！（細孔径２０００Ａ）を用いた場合、気体の分離効果
は認められなかった。一方、本発明の処理を行つ之窒化
けい素管（細孔直径１５０Ａ）を使用した場合には、供
給側圧力４ 、０ ｋｌｉｌ／６ｎ”の条件で、膜透過
後のガス組成はＨ，／Ｎ、 ＝、 ５５ ／ ４５とな
ジ、水素の分離濃縮が確認された。
入口側圧力を変えた場合の出口側ガスの水素濃度を第４
図に示す。この結果から、実施例１と同様、入口側圧力
は低い方が分離性能は良いことがわかる。
図に示す。この結果から、実施例１と同様、入口側圧力
は低い方が分離性能は良いことがわかる。
以上は、室温において試験を行った例であるが、５００
℃において試験を行ったところ、入口圧力４．０’Ｑ／
ｃｍ”の場合、Ｈ，／Ｎ２＝ ５７ ／ ４５となり、
温度を上げることにニジ、分離性能が更に良くなること
が確認された。
℃において試験を行ったところ、入口圧力４．０’Ｑ／
ｃｍ”の場合、Ｈ，／Ｎ２＝ ５７ ／ ４５となり、
温度を上げることにニジ、分離性能が更に良くなること
が確認された。
第１図は本発明に係る微細多孔質膜の構成全模式的に示
す図である。 第２図は、本発明の実施例を実施するために、本発明者
等が使用した試験装置の略図である。 第６図及び第４図は、本発明の方法に従って試作した微
細多孔質膜によるガス分離試験結果を示す図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 入口側圧力（Ｋｇ／ｃｖ＋’） 入口側圧力（Ｋ９／ｃｍす
す図である。 第２図は、本発明の実施例を実施するために、本発明者
等が使用した試験装置の略図である。 第６図及び第４図は、本発明の方法に従って試作した微
細多孔質膜によるガス分離試験結果を示す図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 入口側圧力（Ｋｇ／ｃｖ＋’） 入口側圧力（Ｋ９／ｃｍす
Claims (1)
- 細孔径０．１〜１０μｍの多孔質体を基材とし、その表
面に化学蒸着法により細孔径１０〜５００Åの微細多孔
質膜を形成させることを特徴とする微細多孔質膜の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60078554A JPS61238303A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 微細多孔質膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60078554A JPS61238303A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 微細多孔質膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61238303A true JPS61238303A (ja) | 1986-10-23 |
Family
ID=13665133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60078554A Pending JPS61238303A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 微細多孔質膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61238303A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN116621123A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-08-22 | 福建天甫电子材料有限公司 | 电子级硫酸生产的自动控制方法及装置 |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP60078554A patent/JPS61238303A/ja active Pending
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