JPS62144713A - 選択透過体の製造方法 - Google Patents
選択透過体の製造方法Info
- Publication number
- JPS62144713A JPS62144713A JP28473585A JP28473585A JPS62144713A JP S62144713 A JPS62144713 A JP S62144713A JP 28473585 A JP28473585 A JP 28473585A JP 28473585 A JP28473585 A JP 28473585A JP S62144713 A JPS62144713 A JP S62144713A
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- JP
- Japan
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- easily soluble
- acid
- metal alkoxide
- ion
- water
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- Pending
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- 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）
本発明は金属アルコキシドの加水分解反応により得られ
る多孔質体を用いて、原子もしくは分子のための選択透
過体を製造する方法に関する。
る多孔質体を用いて、原子もしくは分子のための選択透
過体を製造する方法に関する。
（発明の技術的背景とその問題点）
原子や分子を選択的に透過させることは、混合気体から
例えば水素ガスだけを選別するとか、巨大分子と微少分
子を分別するという分野の要求から、極めて重要視され
ている。しかしながら、このような選択透過体は、透過
しようとする分子や原子の大きさの変化に対して、製造
方法が千差万別しているという傾向があり、ひとつの製
造方法で様々なサイズのフィルタ通過孔を有する選択透
過体を作成することは、ある種の困難性がともなった。
例えば水素ガスだけを選別するとか、巨大分子と微少分
子を分別するという分野の要求から、極めて重要視され
ている。しかしながら、このような選択透過体は、透過
しようとする分子や原子の大きさの変化に対して、製造
方法が千差万別しているという傾向があり、ひとつの製
造方法で様々なサイズのフィルタ通過孔を有する選択透
過体を作成することは、ある種の困難性がともなった。
（発明が解決すべき問題点）
本発明は、ゾルゲル法を用いて得られるゲル体の中に容
易に溶解できる物質を所望の量だけ存在させ、これをゲ
ル体から溶解除去することにより、様々なサイズのフィ
ルタ透過孔を有する選択透過体を容易に得ようとするも
のである。
易に溶解できる物質を所望の量だけ存在させ、これをゲ
ル体から溶解除去することにより、様々なサイズのフィ
ルタ透過孔を有する選択透過体を容易に得ようとするも
のである。
（問題点を解決する具体的手段）
イＡデ
すなわち、本発明は、選択透過体の母体となる金属アル
コキシドと、易溶性のイオンを溶存する水溶液と、適量
の溶媒からなる混合液を、撹拌して加水分解・反応を起
こさしめ、反応終了後のゾル液を薄膜状もしくは塊状に
展開し、乾燥硬化さ・せた後、前記易溶性のイオンを溶
解する溶媒に接触させて、易溶性のイオンを溶出せしめ
、しかる後、再乾燥させることを特徴とする選択透過体
の製造方法である。
コキシドと、易溶性のイオンを溶存する水溶液と、適量
の溶媒からなる混合液を、撹拌して加水分解・反応を起
こさしめ、反応終了後のゾル液を薄膜状もしくは塊状に
展開し、乾燥硬化さ・せた後、前記易溶性のイオンを溶
解する溶媒に接触させて、易溶性のイオンを溶出せしめ
、しかる後、再乾燥させることを特徴とする選択透過体
の製造方法である。
れる、選択透過体の母体となる金属アルコキシドとは、
酸化物あるいは水酸化物の状態で、一定の硬質な固体を
形成できる金属のアルコキシドであって、今日比較的簡
単に入手できるものとしては、ケイ酸メチル（８ｉ（Ｏ
ｅＨ，）、）、ケイ酸エチル（Ｓｉ（Ｏ情Ｈ，）４）、
ケイ酸プロピル（Ｓ ｉ （ＱＣ，Ｈ，）ａ ）ホウ酸
メチル（Ｂ（ＯＣＨ，）、）、ホウ酸エチル（１３（Ｑ
Ｃ，Ｈ，）、 ） 。
酸化物あるいは水酸化物の状態で、一定の硬質な固体を
形成できる金属のアルコキシドであって、今日比較的簡
単に入手できるものとしては、ケイ酸メチル（８ｉ（Ｏ
ｅＨ，）、）、ケイ酸エチル（Ｓｉ（Ｏ情Ｈ，）４）、
ケイ酸プロピル（Ｓ ｉ （ＱＣ，Ｈ，）ａ ）ホウ酸
メチル（Ｂ（ＯＣＨ，）、）、ホウ酸エチル（１３（Ｑ
Ｃ，Ｈ，）、 ） 。
リン酸メチル（Ｐ（ＯＣｌ−１，）、 ） 、リン酸エ
チノ吹Ｐ（ＱＣ！Ｈ，）、 ）などであり、その他にア
ルミニウムアルコキシド（Ａｌ（ＯＲ）、：Ｒは炭素数
１〜乙のアルキル基）、チタンアルコキシド（Ｔｉ （
０４％）、 ： Ｒは炭素数１〜３のアルキル基）など
がある。
チノ吹Ｐ（ＱＣ！Ｈ，）、 ）などであり、その他にア
ルミニウムアルコキシド（Ａｌ（ＯＲ）、：Ｒは炭素数
１〜乙のアルキル基）、チタンアルコキシド（Ｔｉ （
０４％）、 ： Ｒは炭素数１〜３のアルキル基）など
がある。
易溶性のイオンとしては、Ｎａ＋、Ｋ” 、 Ｃａ”
２゛、Ｆｅ”がど種々の金属イオンがあるが、本発明で
はこれらのイオンは、水溶液の形で用い、これを、前述
の金属アルコレート（液体）と混合して用いるものであ
り、易溶性イオンについて金属アルコキシドとする必要
は全くない。水溶液は、イオン種を溶存していれば良い
のであり、イオンの材料物質を水溶液とするために、純
水を用いることはもちろんであるが、酸性溶液やアルカ
リ性水溶液を用いることも全くさしつかえない。多くの
場合、易溶性イオン種の材料は、金属単体、塩、酸化物
、水酸化物の形で入手されるから、これらを溶かすのに
純水の他に塩酸、硝酸、硫酸、酢酸等の酸の水溶液、あ
るいは水酸化アンモニウム水溶液等を用いるのは、水溶
液を得る手段として手っ取り早く実際的である。それに
、酸性あるいはアルカリ性の水溶液を用いることは、金
属アルコキシドの加水分解反応を促進する働きがあり、
推奨できる。
２゛、Ｆｅ”がど種々の金属イオンがあるが、本発明で
はこれらのイオンは、水溶液の形で用い、これを、前述
の金属アルコレート（液体）と混合して用いるものであ
り、易溶性イオンについて金属アルコキシドとする必要
は全くない。水溶液は、イオン種を溶存していれば良い
のであり、イオンの材料物質を水溶液とするために、純
水を用いることはもちろんであるが、酸性溶液やアルカ
リ性水溶液を用いることも全くさしつかえない。多くの
場合、易溶性イオン種の材料は、金属単体、塩、酸化物
、水酸化物の形で入手されるから、これらを溶かすのに
純水の他に塩酸、硝酸、硫酸、酢酸等の酸の水溶液、あ
るいは水酸化アンモニウム水溶液等を用いるのは、水溶
液を得る手段として手っ取り早く実際的である。それに
、酸性あるいはアルカリ性の水溶液を用いることは、金
属アルコキシドの加水分解反応を促進する働きがあり、
推奨できる。
溶媒は、加水分解反応を起こさせるのであるから、水が
必要である。ただ、イオン種を水溶液の形で添加してい
る場合は、水として別個に加える必要がない場合もある
。
必要である。ただ、イオン種を水溶液の形で添加してい
る場合は、水として別個に加える必要がない場合もある
。
また、極めて薄い膜の状態の混合液を想定すれば、水分
は空気中から供給されるから、混合液に全く水を加えな
くても良い場合すらある。溶媒中に、前記したように酸
あるいはアルカリ液を加えると、加水分解反応を促進す
るから、添加することが好ましい。さらに言えば、金属
アルコキシドとしてＭ（ＯＣＨ，）ｘを用いた場合には
メチルアルコールを溶媒の一成分として添加すること、
Ｍ（ＱＣ，Ｈ，）ｘを用いた場合にはエチルアルコール
を溶媒の一成分として添加することが、加水分解反応を
促進する作用が認められるので好ましい。
は空気中から供給されるから、混合液に全く水を加えな
くても良い場合すらある。溶媒中に、前記したように酸
あるいはアルカリ液を加えると、加水分解反応を促進す
るから、添加することが好ましい。さらに言えば、金属
アルコキシドとしてＭ（ＯＣＨ，）ｘを用いた場合には
メチルアルコールを溶媒の一成分として添加すること、
Ｍ（ＱＣ，Ｈ，）ｘを用いた場合にはエチルアルコール
を溶媒の一成分として添加することが、加水分解反応を
促進する作用が認められるので好ましい。
次に、加水分解反応を行なう混合液の各成分の適性な割
合について述べる。仮りに選択透過体の母体となりうる
金属アルコキシド（Ｍ（ＯｆＬ）ｘ）を１モル用いた場
合を想定すると、易溶性イオン種としての金属イオンは
、理論上はＯ，０１モルから１．０モルまで可能である
。また、水（Ｈ，０）の添加量は０．５モル以上であれ
ば、実用的には１００モル程度までさしつかえない。た
だ、少なすぎると加水分解反応に長時間を要し、多すぎ
ると、後の乾燥工程で、不都合が生じるから、実際的に
は、４〜３０モル程度が適当である。塩酸、硝酸などの
酸、水酸化アンモニウム等のアルカリ液は、全く添加し
ない場合から適量加える場合まであるが、最大１０モル
程度でそれ以上加えてもあまり意味がないようである。
合について述べる。仮りに選択透過体の母体となりうる
金属アルコキシド（Ｍ（ＯｆＬ）ｘ）を１モル用いた場
合を想定すると、易溶性イオン種としての金属イオンは
、理論上はＯ，０１モルから１．０モルまで可能である
。また、水（Ｈ，０）の添加量は０．５モル以上であれ
ば、実用的には１００モル程度までさしつかえない。た
だ、少なすぎると加水分解反応に長時間を要し、多すぎ
ると、後の乾燥工程で、不都合が生じるから、実際的に
は、４〜３０モル程度が適当である。塩酸、硝酸などの
酸、水酸化アンモニウム等のアルカリ液は、全く添加し
ない場合から適量加える場合まであるが、最大１０モル
程度でそれ以上加えてもあまり意味がないようである。
溶媒の一成分として加えられる低級アルコールは、金属
アルコキシドと易溶性イオンを含む水溶液との混ざり合
いを促進させる仲介としての働きがあり、加水分解反応
を短時間で終了させる作用がある。このような低級アル
コール類の添加量は０．２〜１０モル程度が適当である
が、全く加えない場合でも本発明の実施を妨げるもので
はない。
アルコキシドと易溶性イオンを含む水溶液との混ざり合
いを促進させる仲介としての働きがあり、加水分解反応
を短時間で終了させる作用がある。このような低級アル
コール類の添加量は０．２〜１０モル程度が適当である
が、全く加えない場合でも本発明の実施を妨げるもので
はない。
以上のような割合で混合した混合液は、そのままの状態
では加水分解反応はゆるやかに進行するだけであるから
、反応を促進するために撹拌操作や加熱操作を行なう。
では加水分解反応はゆるやかに進行するだけであるから
、反応を促進するために撹拌操作や加熱操作を行なう。
撹拌は磁石を回転子とした撹拌装置を用いたり、超音波
を混合液に印加する方法がある。反応の終点は、急激な
発熱があった直後、あるいは混合液が透明化するなど、
劇的な変化を呈することにより容易に知ることができる
。
を混合液に印加する方法がある。反応の終点は、急激な
発熱があった直後、あるいは混合液が透明化するなど、
劇的な変化を呈することにより容易に知ることができる
。
かくして加水分解反応が終了したゾル液が得られる。興
味深いことには、ガラスに機能を与える活性イオン種を
含む水溶液は、加水分解の前および途中で添加できるこ
とはもちろんのこと、加水分解反応が終了した時点でも
、全く支障なく追加的に混入できることである。
味深いことには、ガラスに機能を与える活性イオン種を
含む水溶液は、加水分解の前および途中で添加できるこ
とはもちろんのこと、加水分解反応が終了した時点でも
、全く支障なく追加的に混入できることである。
得られたゾル液は、任意の容器あるいは平面上に薄膜状
あるいは塊状に展開し、ビンセット等で取り扱える程度
に硬化するまで、空気中で放置乾燥し、その後、常温か
ら１００℃程度まで、数日かけて、ゆるやかに乾燥する
。この時点で相当な量の水分その他の不要成分が抜ける
ことになる。
あるいは塊状に展開し、ビンセット等で取り扱える程度
に硬化するまで、空気中で放置乾燥し、その後、常温か
ら１００℃程度まで、数日かけて、ゆるやかに乾燥する
。この時点で相当な量の水分その他の不要成分が抜ける
ことになる。
展開する薄膜もしくは塊状物の厚さは、数１０ミクロン
から、上限は３ ｍｉｎ程度とする。いずれにしても、
ゆるやかに乾燥させることで均質な乾燥硬化が為しうる
。必要に応じて、薄膜体もしくは塊状物の乾燥を全うす
るため、温度８００℃程度までの加熱焼成を行なっても
さしつかえない。この時点で得られた物は疑似ガラス体
とでもいうべきものであり、組織中に、前述の易溶性の
イオン種を含有している。しかし、組織自体はそれほど
緻密ではなく、易溶性イオンは溶出しやすい状態にある
。続いて、水もしくは稀釈酸性溶液に接触（例えば浸漬
する）させれば、易溶性イオンは疑似ガラス体から溶出
する。イオン種が鉄イオンのように着色機能のあるもの
であれば疑似ガラス体が透明化することで、容易に溶出
の様子を見ることができる。
から、上限は３ ｍｉｎ程度とする。いずれにしても、
ゆるやかに乾燥させることで均質な乾燥硬化が為しうる
。必要に応じて、薄膜体もしくは塊状物の乾燥を全うす
るため、温度８００℃程度までの加熱焼成を行なっても
さしつかえない。この時点で得られた物は疑似ガラス体
とでもいうべきものであり、組織中に、前述の易溶性の
イオン種を含有している。しかし、組織自体はそれほど
緻密ではなく、易溶性イオンは溶出しやすい状態にある
。続いて、水もしくは稀釈酸性溶液に接触（例えば浸漬
する）させれば、易溶性イオンは疑似ガラス体から溶出
する。イオン種が鉄イオンのように着色機能のあるもの
であれば疑似ガラス体が透明化することで、容易に溶出
の様子を見ることができる。
続いて、再び乾燥を行なう。乾燥は、加水分解の後に行
なった操作と同様のもので良い。常温から１００℃程度
まで徐々に加温すること、あるいは必要に応じて、８０
０℃程度まで焼成することによって為される。
なった操作と同様のもので良い。常温から１００℃程度
まで徐々に加温すること、あるいは必要に応じて、８０
０℃程度まで焼成することによって為される。
（作 用）
本発明のゾルゲル法による選択透過体の製造法は、透過
孔は、易溶性イオンが溶出した跡に形成されるのであり
、その透過孔のサイズは、基本的には易溶性のイオン種
のイオン半径の大きさと、イオン種をどの程度の割合ま
で添加するかによって決まるのである。本発明では、ど
のイオン種を用いるか、どの程度まで添加するかという
ことは、かなりの自由度をもって選定できるのであり、
様様なサイズの透過孔を有する選択透過体を同様の製造
方法で作成することができる。
孔は、易溶性イオンが溶出した跡に形成されるのであり
、その透過孔のサイズは、基本的には易溶性のイオン種
のイオン半径の大きさと、イオン種をどの程度の割合ま
で添加するかによって決まるのである。本発明では、ど
のイオン種を用いるか、どの程度まで添加するかという
ことは、かなりの自由度をもって選定できるのであり、
様様なサイズの透過孔を有する選択透過体を同様の製造
方法で作成することができる。
（実施例）
ケイ酸二ｆ ル（８＋ （０（−ｔ Ｌ ）４ ） ２
０ｍｌを入れた１０［］ｍ、ｄ入りビーカーに対して、
１２規定塩酸／水＝１／４に希釈した希塩酸３０ｍ１に
塩化第二鉄（ＦｅＣ４・６Ｈ，０）２ｏｙを溶かした水
溶液を調整し、この水溶液の１５ｍ１を、前記したケイ
酸エチル２０ｍ１と混合する。さらにエチルアルコール
５ｍｌを加えて得られた混合液を、常温で磁石回転子を
用いた撹拌装置により撹拌した。約１０分間撹拌したこ
ろ、混合液が発熱し、続いて混合液が透明化（茶かっ色
）したので、撹拌を止め、加水分解反応が終了した茶か
っ色のゾル液を得た。次いで、このゾル液を、アクリル
樹脂板の上に厚さ約１．０朋に薄く展開し、常温で数日
乾燥して硬化させた後、加熱オーブン中で１００℃、６
日間の加熱乾燥を行ない、適当な大きさに裁断した。次
いで、水中に浸漬したところ、疑似ガラス体から鉄イオ
ンが溶出し、溶出は疑似ガラス体が透明化するまで進行
させることができた。こうして得られたものを常温から
１００°Ｃまで徐々に加熱乾燥することで、微細多孔質
の選択吸収膜を得た。
０ｍｌを入れた１０［］ｍ、ｄ入りビーカーに対して、
１２規定塩酸／水＝１／４に希釈した希塩酸３０ｍ１に
塩化第二鉄（ＦｅＣ４・６Ｈ，０）２ｏｙを溶かした水
溶液を調整し、この水溶液の１５ｍ１を、前記したケイ
酸エチル２０ｍ１と混合する。さらにエチルアルコール
５ｍｌを加えて得られた混合液を、常温で磁石回転子を
用いた撹拌装置により撹拌した。約１０分間撹拌したこ
ろ、混合液が発熱し、続いて混合液が透明化（茶かっ色
）したので、撹拌を止め、加水分解反応が終了した茶か
っ色のゾル液を得た。次いで、このゾル液を、アクリル
樹脂板の上に厚さ約１．０朋に薄く展開し、常温で数日
乾燥して硬化させた後、加熱オーブン中で１００℃、６
日間の加熱乾燥を行ない、適当な大きさに裁断した。次
いで、水中に浸漬したところ、疑似ガラス体から鉄イオ
ンが溶出し、溶出は疑似ガラス体が透明化するまで進行
させることができた。こうして得られたものを常温から
１００°Ｃまで徐々に加熱乾燥することで、微細多孔質
の選択吸収膜を得た。
この選択透過体のフィルター特性としては、効率よく、
かなりの精度をもって目的とするイオン種を分離するこ
とができ、現在使用されている樹脂系の透過体と同程度
の選択能力が得られた。
かなりの精度をもって目的とするイオン種を分離するこ
とができ、現在使用されている樹脂系の透過体と同程度
の選択能力が得られた。
また、選択能が低下しても洗浄してやることにより何回
でも繰り返し使用することが可能である。
でも繰り返し使用することが可能である。
（発明の効果）
本発明は、以上のような選択透過体の製造方法であり、
本発明によれば、透過体のフィルターサイズは、易溶性
イオンのイオン半径およびイオンの添加割合によって決
まり、このことは、相当な自由度をもってイオン種およ
びその添加量を調整できる本発明であっては、様々のフ
ィルター径を有する選択透過体を、再現性をもって製造
できることを特徴する
本発明によれば、透過体のフィルターサイズは、易溶性
イオンのイオン半径およびイオンの添加割合によって決
まり、このことは、相当な自由度をもってイオン種およ
びその添加量を調整できる本発明であっては、様々のフ
ィルター径を有する選択透過体を、再現性をもって製造
できることを特徴する
Claims (1)
- （１）選択透過体の母体となる金属アルコキシドと、易
溶性のイオンを溶存する水溶液と、適量の溶媒とからな
る混合液を、撹拌して加水分解反応を起こさしめ、反応
終了後のゾル液を、薄膜状もしくは塊状に展開し、乾燥
硬化させた後、前記易溶性のイオンを溶解する溶媒に接
触させて、易溶性のイオンを溶出せしめ、しかる後、再
乾燥させることを特徴とする選択透過体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28473585A JPS62144713A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 選択透過体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28473585A JPS62144713A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 選択透過体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62144713A true JPS62144713A (ja) | 1987-06-27 |
Family
ID=17682304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28473585A Pending JPS62144713A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 選択透過体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62144713A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009520594A (ja) * | 2005-12-22 | 2009-05-28 | アレバ エヌペ | 三価元素を添加したシリカ系微孔質シリカ層を含むガス分離膜 |
-
1985
- 1985-12-18 JP JP28473585A patent/JPS62144713A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009520594A (ja) * | 2005-12-22 | 2009-05-28 | アレバ エヌペ | 三価元素を添加したシリカ系微孔質シリカ層を含むガス分離膜 |
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