JPS62176539A - 分子選択吸着作用を有する多孔質シリカガラス繊維及びその製造法 - Google Patents

分子選択吸着作用を有する多孔質シリカガラス繊維及びその製造法

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JPS62176539A
JPS62176539A JP24720985A JP24720985A JPS62176539A JP S62176539 A JPS62176539 A JP S62176539A JP 24720985 A JP24720985 A JP 24720985A JP 24720985 A JP24720985 A JP 24720985A JP S62176539 A JPS62176539 A JP S62176539A
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glass fiber
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Seiichi Kondo
近藤 精一
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石川 達雄
Norio Shimizu
紀夫 清水
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/005Fibre or filament compositions obtained by leaching of a soluble phase and consolidation

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、多孔質を有する吸着材9分子ふるい。
イオン交換体、および触媒担体などの材料とその製造法
に関する。
〔従来技術の説明〕
分子をその大きさによって選択吸着し分離する。
いわゆる分子ふるい吸着材としては、微細孔をもつ天然
または合成ゼオライトがあり、各種の調節された細孔径
をもつため、広く利用されている。
しかしその性質には本質的な制限と欠陥がある。
すなわち、くl〉これらの吸着材は2,3ないし・4価
の元素を含むため、酸性点をもち有機物を分解しやすい
、く2〉それらの吸着材の組成がアルカリ元素を含むた
めに、酸性を示す気相又は液相中では分解し、吸着性を
失う、く3〉これらのゼオライドは、中性またはアルカ
リ性をもつため。
液相または気相を酸性状態を保つ事が出来ない。
〈4〉液相中にはゼオライトに含まれる成分イオンが1
溶出し易い、父、〈5〉これらのゼオライトは一般に結
晶粒子が非常にこまかく、吸着に利用するためには、か
ならず成型させろ必要がある。
いかし成型させたものでも機械的強度が弱いために破損
しやすく、必ず多少のゼオライト微粉体が吸着気体また
はン夜体中に混入して汚染する欠点がある。
一方、アルカリはうけい酸ガラスから製造されたシリカ
を主成分とする多孔質吸着材があるが。
この細孔径はvln m以上であり6分子をその大きさ
により選択的に吸着することは出来ない。
〔発明の目的〕
本発明はゼオライトと同じような制御された極微細孔を
もち、七オライドよりも機械的強度、成形性、耐酸性に
優れ、かつ厳密に制御された細孔径を持つことにより分
子をより能率的に選択吸着・分離出来る多孔質シリカガ
ラス繊維およびその製造法を提供する事を目的とする。
〔発明の特徴〕
本発明のシリカ繊維は原料アルカリけい酸塩ガラスのモ
ル比をl:lから5:1の範囲に調節し。
さらにこれらのガラス繊維状成型物を、所望の酸を用い
て所望の濃度と温度で処理することにより。
所望の調節された0、1ないし1.0nmの細孔径を形
成することが出来るために9分子径の小さい分子でも選
択的に吸着分離することができる。しかもT S IO
2を主成分とするため、酸性雰囲気中でも全く分解する
ことなく、吸着分離操作を支障なく行うことが出来る。
また、この吸着材繊維の直径は自由に変える事ができる
ので、微粉体と違い成型が容易である。さらに、この吸
着材は繊維状であるから、微粉化して気相または液相中
に混入し汚染する恐れが全くない0以上の様に本発明の
シリカ繊維は従来の分子ふるいゼオライトと異なり、ゼ
オライトでは不可能な条件でも選択吸着作用を示す事を
特徴とする新しい吸着材である。
これらのシリカ繊維の製造法は、所望の組成をもつけい
酸アルカリを主成分とするガラスを溶融し、所望の太さ
をもつ繊維とする。この際、5102とアルカリ酸化物
とのモル比はl:lから5:1程度の間にするが0モル
比の5:lに近い方が細孔径をより小さくするこができ
、またモル比が1:1に近い方が細孔径は大きい、シリ
カ繊維の長さは原料ガラス繊維の作り方、およびその繊
維の酸処理法により必要に応じいかなる長さにでも出来
る。その繊維を所望の濃度の酸で所定の温度で処理し乾
燥させる事によって得られる。原料ガラスの組成として
は、主成分であるNa2O,に20なとのアルカリ酸化
物と3102以外に、アルカリ土類、A I2O3,B
2O3,Feeo3.T r 02゜Z r 02.炭
素、その他の物質をふくませ、ガラス繊維の紡糸性を良
くしたり、シリカ繊維の性質を制御、改善したりする事
ができるが、ガラスの分相を促進するCab、8203
などや、紡糸性を阻害する様な成分を多量に含むことは
望ましくはない。
原料ガラス繊維を処理するための酸としては。
塩酸、硝酸、硫酸などの強酸が用いられる。その量は原
料ガラス繊維中のアルカリを除去できるよりも多いこと
が望ましく、その濃度は作業性を考慮して広い範囲で決
めることができる。また、その処理温度は広い範囲に変
えることができる。室温では処理時間は長いが生成する
シリカ!l!維の細孔径は小さい、処理温度が高いと細
孔径や細孔容積も大きくすることが出来る。製造された
シリカ繊維は500″′Cまでの間で加熱する事により
、その細孔径を減少させる事が出来るので、所望の温度
で熱処理することに依り細孔径を制御する事が出来る。
製造されたシリカwA維は静置法または流動法により混
合ガス、または溶液から、その細孔径の大きさにより水
、メタノールなどの分子を選択吸着するが、これらの分
子はおよそ150℃に加熱すると容易に脱着する。
以上の様に本発明のシリカ繊維は新しい吸着材であり、
その工業的学問的価値が大きいと考えられる。
(実施例1) 純度98%のけい砂および炭酸ナトリウムを原料とし、
それらのモル比をS io2: Na20=2:1.お
よび4:1として良く混合し、底に小孔のある白金また
は磁製のるつぼで溶融し、底から溶融ガラス繊維を引き
出す、ガラス繊維の直径が5ないし100ミクロンとな
るように引き出し速度を制御する。繊維を20°Cで、
a度1モル/1の塩酸で十分処理し水洗乾燥する。この
繊維を重量吸着天秤を用い、水、メタノール、よう化メ
チル、n−ヘキサンなどの、25℃におけるダラム当た
りの単分子吸着量を、またガス吸着法により窒素ガスの
、−200°Cでのダラム当たりの単分子吸着量を測定
した。その結果、第1表(′”(HCl)”と表示の部
分)に示す数量が得られた。窒素の吸着量は、何れの試
料も極めて少なく、その値から求めた表面積は1m2/
g程度で、繊維の外部表面積に等しい、これに対し、水
の吸着量ははるかに大きく、窒素のそれの数百倍である
。メタノールの吸着量は水よりもかなり低いが0モル比
2:lの場合には窒素の約60倍である。即ちモル比を
低くする事により、メタノールの吸着量が顕著に増した
。さらに分子量の大きいよう化メチルとn−ヘキサンの
値は窒素と同程度である1以上の様に、この方法で製造
したシリカ繊維は調節された極微細孔をもち9分子ふる
い的選択吸着を行うことが明らかに可能である。
(実施例2) モル比2:lの原料ガラス繊維を希硫酸で、50°Cで
処理すると、第1表(” (H2S OJ) ”と表示
の部分)に示すごとく、処理温度が上がったことと、硫
酸を用いたために、全体として吸着量が増えたが、さら
に窒素およびメタノールの吸着量がふえ、細孔径が大き
くなった事を示す、しかし、よう化メチル、n−ヘキサ
ンなとは余り吸着せず、細孔径はこれらの分子径よりも
小さいことを示す、従って、酸処理の方法を調節するこ
とにより、細孔径な制御でき、メタノールおよびこれと
似た分子径をもつ分子を、より大きな分子から吸着分離
することができる。
(実施例3) S i 02: K2Oのモル比が3:1である原料ガ
ラス繊維を、濃度1モル/lの塩酸で、室温で処理した
ものの吸着量を第1表(パ(カリウム)”で表示の部分
)に示す、窒素、水およびよう化メチルの吸着量は上記
の2例とあまり変わらないがメタノールの値はやや大き
く、細孔径がすこしだけ大きくなり、メタノールの吸着
分離に使用できる。
(実施例4) 実施例2の方法で製造したモル比2:lのシリカ繊維を
、真空中または空気中で、200°C以上の温度で加熱
すると、その細孔径は徐々に減少する。3006Cの場
合を第1表(”300°C11と表示する)に示す、6
00°Cでは細孔は殆と存在しない。
(実施例5) SiO2:Na2Oのモル比が3:1のガラス繊維から
実施例1の方法で製造したシリカ繊維を用い、水−メタ
ノールの混合ガスをこのシリカ繊維中に流動させて通す
事により、流出液中から水を殆ど除去する事ができた。
f、出液中にはシリカの微粉は全く見られなかった。水
を0.5wt%含むメタノールにモル比3:1の試料を
浸漬すると水を殆ど除くことが出来た。また、この液中
にはシリカは全く分散していない。
(実施例6) 実施例5と同じシリカ繊維を、水を0.5wt%含む液
体メタノール、又は水を1%含む液体酢酸に、静的また
は動的に接触させると、これらの液体中の水を0.05
%以下に殆ど除くことが出来た。
又そのさい液中にはシリカは全く見られなかった。
第1表 試料(tル比)      単分子吸着量窒素  水 
メタノール (MCI) 2:l    0.01  2.4  0.643:l
    O,012,50,2 4:l    O,012,40,14(H2SOa 
) 2:1  42.1  5.0  2.21(カリウム
) 3:l      0.01     2.64   
 0.56(+50’c) 3:1     0.01     2.4     
 −一(300°C) 3:1     0.01     1.58    
 −−(500℃) 3:1     0.01     0.82    
 −−(mmol/g) よう化メチル n−ヘキサン Q、03     0.06 0.01     0.02 0.5      0.09 0.02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)SiO_2及びNa_2O等のアルカリ酸化物を
    主成分とし、それらのモル比がおよそ1:1から5:1
    の間にあるガラスから製造した繊維状ガラスを、各種の
    酸を用いてアルカリ成分を除き、ガラスのモル比を調節
    する事によって所望の細孔径の極微細孔を持ち、それら
    の調節された細孔に分子を選択的に吸着させ、気体また
    は液体の分離・精製を行い、且つその吸着・分離操作の
    際に繊維が微粉化しない事を特徴とする多孔質シリカガ
    ラス繊維。
  2. (2)特許請求の範囲(1)に記載の極微細孔シリカ繊
    維を、およそ200℃から500℃の温度で熱処理して
    、その細孔径を減少させることによりその細孔径を制御
    し、かつその機械的強度を大きくする事を特徴とするシ
    リカ繊維およびその製造法。
JP24720985A 1985-11-06 1985-11-06 分子選択吸着作用を有する多孔質シリカガラス繊維及びその製造法 Expired - Lifetime JPH0659404B2 (ja)

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