JPWO2018180563A1 - Ａｆｘ構造のゼオライト膜、膜構造体、及び膜構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
ＡＦＸ膜（２０）の膜表面にＸ線を照射して得られるＸ線回折パターンにおいて、（１１０）面のピーク強度が、（００４）面のピーク強度の２．５倍以上である。
Description
本発明は、ＡＦＸ構造のゼオライト膜、膜構造体、及び膜構造体の製造方法に関する。
近年、ゼオライト膜を用いて気体混合物または液体混合物から所望成分を分離、濃縮する手法が提案されている。
具体的に、気体分離用のゼオライト膜としては、例えばＤＤＲ構造のゼオライト膜、ＬＴＡ構造のゼオライト膜、ＦＡＵ構造のゼオライト膜、ＭＦＩ構造のゼオライト膜、ＣＨＡ構造のゼオライト膜などが知られている（特許文献１参照）。
また、液体分離用のゼオライト膜としては、例えばＬＴＡ構造のゼオライト膜、ＭＯＲ構造のゼオライト膜、ＦＥＲ構造のゼオライト膜、ＣＨＡ構造のゼオライト膜などが知られている（特許文献１参照）。
しかしながら、ＡＦＸ構造のゼオライトの膜化に成功したことを示す報告例はなく、実用可能なＡＦＸ構造のゼオライト膜の開発が期待されていた。
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、実用可能なＡＦＸ構造のゼオライト膜、及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明に係るＡＦＸ構造のゼオライト膜の膜表面にＸ線を照射して得られるＸ線回折パターンにおいて、（１１０）面のピーク強度が、（００４）面のピーク強度の２．５倍以上である。
本発明によれば、実用可能なＡＦＸ構造のゼオライト膜、膜構造体、及び膜構造体の製造方法を提供することができる。
（膜構造体１）
図１は、膜構造体１の断面図である。図２は、ＡＦＸ構造のゼオライト膜１０の平面図である。
図１は、膜構造体１の断面図である。図２は、ＡＦＸ構造のゼオライト膜１０の平面図である。
膜構造体１は、多孔質支持体１０と、ＡＦＸ構造のゼオライト膜２０とを備える。ＡＦＸ構造のゼオライト膜２０は、ＡＦＸ構造のゼオライト結晶３０によって構成される。
以下の説明では、ＡＦＸ構造のゼオライト膜２０を「ＡＦＸ膜２０」と略称し、ＡＦＸ構造のゼオライト結晶３０を「ＡＦＸ結晶３０」と略称する。
１．多孔質支持体１０
多孔質支持体１０は、ＡＦＸ膜２０を支持する。多孔質支持体１０は、その表面にＡＦＸ膜２０を膜状に形成（結晶化、塗布、或いは析出）できる程度の化学的安定性を有する。
多孔質支持体１０は、ＡＦＸ膜２０を支持する。多孔質支持体１０は、その表面にＡＦＸ膜２０を膜状に形成（結晶化、塗布、或いは析出）できる程度の化学的安定性を有する。
多孔質支持体１０は、セラミックスの焼結体である。多孔質支持体１０の骨材には、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、セルベン、及びコージェライトなどを用いることができる。多孔質支持体１０は、結合材を含有していてもよい。結合材としては、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン(Ｔｉ)などを含むガラス材料を用いることができる。結合材の含有率は、２０体積％以上４０体積％以下とすることができるが、これに限られるものではない。
多孔質支持体１０は、分離対象である流体混合物（気体混合物又は液体混合物）をＡＦＸ膜２０に供給できる形状であればよい。多孔質支持体１０の形状としては、例えば、モノリス状、平板状、管状、円筒状、円柱状、及び角柱状などが挙げられる。モノリス状とは、長手方向に形成された複数のセルを有する形状であり、ハニカム状を含む概念である。多孔質支持体１０がモノリス状である場合、長手方向の長さは１５０〜２０００ｍｍとすることができ、径方向の直径は３０〜２２０ｍｍとすることができるが、これに限られるものではない。多孔質支持体１０がモノリス状である場合、多孔質支持体１０には、直径１〜５ｍｍのセルを３０〜２５００個形成することができる。
多孔質支持体１０は、多数の開気孔を有する多孔質体である。多孔質支持体１０の平均細孔径は、流体混合物のうちＡＦＸ膜２０を透過した透過成分を通過させられる大きさであればよい。多孔質支持体１０の平均細孔径を大きくすることによって、透過成分の透過量を増加させることができる。多孔質支持体１０の平均細孔径を小さくすることによって、多孔質支持体１０の強度を増大させることができる。多孔質支持体１０の平均細孔径は特に制限されないが、例えば０．０１μｍ以上５μｍ以下とすることができる。多孔質支持体１０の平均細孔径は、細孔径の大きさに応じて、水銀圧入法、ＡＳＴＭ Ｆ３１６に記載のエアフロー法、パームポロメトリー法によって測定できる。多孔質支持体１０の気孔率は特に制限されないが、例えば２５％〜５０％とすることができる。
多孔質支持体１０の平均粒径は特に制限されないが、例えば０．１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。多孔質支持体１０の平均粒径とは、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いた断面観察によって測定される３０個の粒子それぞれの最大直径の算術平均値である。測定対象である３０個の粒子は、ＳＥＭ画像上において無作為に選出すればよい。
多孔質支持体１０は、細孔径が一様な単層構造であってもよいし、細孔径が異なる複層構造であってもよい。多孔質支持体１０が複層構造である場合、ＡＦＸ膜２０に近い層ほど平均細孔径が小さくなっていることが好ましい。多孔質支持体１０が複層構造である場合、多孔質支持体１０の平均細孔径とは、ＡＦＸ膜２０と接触する最表層の平均細孔径を意味するものとする。多孔質支持体１０が複層構造である場合、各層は上述した材料から選択される少なくとも一つの材料によって構成することができ、各層の構成材料は異なっていてもよい。
２．ＡＦＸ膜２０
ＡＦＸ膜２０は、多孔質支持体１０の表面に形成される。ＡＦＸ膜２０の厚みは特に制限されないが、０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。ＡＦＸ膜２０の厚みは、結晶どうしを十分に結合させることを考慮すると、０．３μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。ＡＦＸ膜２０の厚みは、熱膨張によるクラックを抑制することを考慮すると、５μｍ以下が好ましく、３μｍ以下がより好ましい。
ＡＦＸ膜２０は、多孔質支持体１０の表面に形成される。ＡＦＸ膜２０の厚みは特に制限されないが、０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。ＡＦＸ膜２０の厚みは、結晶どうしを十分に結合させることを考慮すると、０．３μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。ＡＦＸ膜２０の厚みは、熱膨張によるクラックを抑制することを考慮すると、５μｍ以下が好ましく、３μｍ以下がより好ましい。
ＡＦＸ膜２０は、複数のＡＦＸ結晶３０同士が連結することにより膜状に形成されている。各ＡＦＸ結晶３０は、ＡＦＸ構造のゼオライトによって構成される結晶である。ＡＦＸ構造とは、国際ゼオライト学会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＺｅｏｌｉｔｅＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）のＳｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎが定めているＩＵＰＡＣ構造コードでＡＦＸ型となる構造である。
各ＡＦＸ結晶３０を構成するゼオライトとしては、ゼオライトを構成する酸素四面体（ＴＯ４）の中心に位置する原子（Ｔ原子）がＳｉとＡｌからなるゼオライト、Ｔ原子がＡｌとＰ（リン）からなるＡｌＰＯ型のゼオライト、Ｔ原子がＳｉとＡｌとＰからなるＳＡＰＯ型のゼオライト、Ｔ原子がマグネシウム（Ｍｇ）とＳｉとＡｌとＰからなるＭＡＰＳＯ型のゼオライト、Ｔ原子が亜鉛（Ｚｎ）とＳｉとＡｌとＰからなるＺｎＡＰＳＯ型のゼオライトなどが挙げられる。Ｔ原子の一部は、他の元素に置換されていてもよい。
各ＡＦＸ結晶３０は、複数の酸素８員環細孔を内部に有する。酸素８員環細孔とは、酸素８員環の環からなる細孔である。酸素８員環とは、単に８員環とも称され、細孔の骨格を構成する酸素原子の数が８個であって、酸素原子が前述のＴ原子と結合して環状構造をなす部分のことである。
各ＡＦＸ結晶３０は、特定成分に対する吸着性を付与するなどの目的のため、金属や金属イオンを含有していてもよい。このような金属や金属イオンとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び遷移金属からなる群から選択される１種以上の金属を挙げることができる。遷移金属としては、具体的には、例えば白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、銀（Ａｇ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）及びインジウム（Ｉｎ）などが挙げられるが、これに限られるものではない。
各ＡＦＸ結晶３０は、板状に形成されている。各ＡＦＸ結晶３０の平面形状は特に制限されず、三角形以上の多角形又は不定形とすることができるが、六角形が特に好ましい。各ＡＦＸ結晶３０が六角板状である場合、例えば不定形状、球状、又は楕円球状のＡＦＸ結晶に比べて結晶性が高く、耐久性に優れた膜を得ることができる。
図１及び図２に示すように、板状のＡＦＸ結晶３０は、多孔質支持体１０の表面に立設されている。ＡＦＸ結晶３０は、ＡＦＸ膜２０の厚み方向に沿って縦に配置されている。すなわち、ＡＦＸ結晶３０の両主面は、多孔質支持体１０の表面に対して所定の配向角度を有している。多孔質支持体１０の表面に対する各ＡＦＸ結晶３０の両主面の平均配向角度は６０度より大きければよいが、７０度以上が好ましく、８０度以上がより好ましい。
ここで、各ＡＦＸ結晶３０の両主面にはｃ面があらわれており、側面にはａ面があらわれている。上述のとおり、各ＡＦＸ結晶３０は、多孔質支持体１０の表面に立設されているため、ＡＦＸ膜２０の膜表面には、側面であるａ面が露出している。
Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法を用いて、ＡＦＸ膜２０の膜表面にＸ線を照射して得られるＸ線回折パターンにおいて、（１１０）面のピーク強度が、（００４）面のピーク強度の２．５倍以上である。このことは、多孔質支持体１０の表面に立設しているＡＦＸ結晶３０の存在割合が多いことを意味している。そのため、（１１０）面のピーク強度を（００４）面のピーク強度の２．５倍以上とすることによって、隣接するＡＦＸ結晶３０を主面であるｃ面どうしで接合させることができるため、隣接するＡＦＸ結晶３０どうしの接続性を高めることができる。そのため、ＡＦＸ結晶３０間に隙間が生じることを抑制できるため、ＡＦＸ膜２０の分離性能を実用可能な程度にまで向上させることができる。
Ｘ線回折パターンにおいて、（１１０）面のピーク強度は、（００４）面のピーク強度の３倍以上であることが好ましく、４倍以上であることがより好ましい。これによって、ＡＦＸ膜２０の分離性能をより向上させることができる。
ピーク強度とは、測定値からバックグラウンドの値を引いた値を意味する。Ｘ線回折パターンは、Ｘ線回折装置（リガク社製、型式ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００）を用いて、ＡＦＸ膜２０の膜表面にＣｕＫα線を照射することによって得られる。Ｘ線出力：６００Ｗ（管電圧：４０ｋＶ、管電流：１５ｍＡ）、走査速度：０．５°／ｍｉｎ、走査ステップ：０.０２°、ＣｕＫβ線フィルタ：０．０１５ｍｍ厚Ｎｉ箔とする。（１１０）面のピークは２θ＝１３°付近に、（００４）面のピークは２θ＝１８°付近に観察される。
（膜構造体１の製造方法）
１．多孔質支持体１０の作製
押出成形法、プレス成形法又は鋳込み成形法などを用いて、セラミックス原料を所望の形状に成形することによって成形体を形成する。
１．多孔質支持体１０の作製
押出成形法、プレス成形法又は鋳込み成形法などを用いて、セラミックス原料を所望の形状に成形することによって成形体を形成する。
次に、多孔質支持体１０を多層構造とする場合には、ろ過法又は流下法を用いて、セラミックス原料を含むスラリーを成形体の表面に塗布する。
次に、成形体を焼成（例えば、９００℃〜１４５０℃）することによって、多孔質支持体１０を形成する。多孔質支持体１０の平均細孔径は、０．０１μｍ以上５μｍ以下とすることができる。
２．種結晶の作製
国際公開第２０１０／９００４９号に記載の手法に従って、ＤＤＲ結晶を合成する。
国際公開第２０１０／９００４９号に記載の手法に従って、ＤＤＲ結晶を合成する。
次に、ケイ素源、アルミニウム源、リン源などのＴ原子源、及び構造規定剤（ＳＤＡ）を純水に溶解・分散させることによって原料混合液を調製する。ＡＦＸの結晶性を向上させることができることから、Ｔ原子としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｐのうちいずれか２つ以上を含有することが好ましく、少なくともＡｌ、Ｐ及びＯを含有することがより好ましい。ケイ素源としては、例えばコロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、テトラエトキシシラン、ケイ酸ナトリウムなどを用いることができる。アルミニウム源としては、例えばアルミニウムイソプロポキシド、水酸化アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、アルミナゾルなどを用いることができる。リン源としては、例えばリン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素アンモニウムなどを用いることができる。構造規定剤としては、例えばＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルジアミノヘキサン、１，４−ジアザビシクロ[２，２，２]オクタン−Ｃ４−ジクワットジブロミド、１，３−ジ（１−アダマンチル）イミダゾリウムジブロミドなどを用いることができる。
次に、合成したＤＤＲ結晶を原料混合液に少量添加した後、圧力容器に投入して水熱合成（１８０〜２００℃、１０〜１００時間）することによって、六角板状のＡＦＸ結晶を合成する。六角板状のＡＦＸ結晶の平面視において対角を結ぶ直線の長さは０．１μｍ〜５μｍとすることができる。
次に、ＡＦＸ結晶の一部が多孔質支持体１０の表面に形成された細孔の開口部に係止される程度に、ＡＦＸ結晶のサイズを調整し、ＡＦＸ種結晶（ＡＦＸ構造の種結晶）を準備する。合成したＡＦＸ結晶の平均粒径が多孔質支持体１０の塗布面における平均細孔径に対して、０．５倍より大きく、５倍より小さい場合は、分散させることでそのままＡＦＸ種結晶として使用できる。合成したＡＦＸ結晶の平均粒径が多孔質支持体１０の塗布面における平均細孔径の０．５倍より大きい場合は、合成したＡＦＸ結晶を純水に投入し、前述の範囲に収まるようにボールミルなどで解こう・粉砕することによって、板状のＡＦＸ種結晶（ＡＦＸ構造の板状種結晶）を作製してもよい。ＡＦＸ種結晶のサイズは、粉砕時間の変更によって調整することができる。板状のＡＦＸ種結晶の平均粒子径は、例えば１００ｎｍ〜４００ｎｍとすることができる。また、この際、ＤＤＲ結晶をそのまま多孔質支持体１０の表面に係止させ、次工程の膜形成の際に、直接板状のＡＦＸ結晶を立設するように成長させてもよい。種結晶の平均粒子径は多孔質支持体１０の塗布面における平均細孔径に対して０．５〜５倍であることが好ましく、０．７〜３倍であることがより好ましい。
３．ＡＦＸ膜２０の形成
ＡＦＸ種結晶を水、エタノールやイソプロパノールなどアルコール、あるいはそれらの混合溶媒に分散させた種結晶分散溶液を調製する。
ＡＦＸ種結晶を水、エタノールやイソプロパノールなどアルコール、あるいはそれらの混合溶媒に分散させた種結晶分散溶液を調製する。
次に、多孔質支持体１０の表面に種結晶分散溶液をろ過することによって、ＡＦＸ種結晶を多孔質支持体１０の表面に付着させる。この際、図３に示すように、ＡＦＸ種結晶の一部が、多孔質支持体１０の表面に形成された細孔の開口部に係止されて、ＡＦＸ種結晶は多孔質支持体１０の表面に立設した状態で支持される。ＡＦＸ種結晶を多孔質支持体１０の表面に立設した状態で支持するためには、分散液をろ過する速さは１０ｍｌ／ｍ２・ｓ以上であることが好ましく、１５ｍｌ／ｍ２・ｓであることが更に好ましい。
次に、ケイ素源、アルミニウム源、リン源などのＴ原子源、及び構造規定剤（ＳＤＡ）を純水に溶解・分散させることによって原料混合液を調製する。
次に、ＡＦＸ種結晶が付着した多孔質支持体１０を原料混合液に浸漬して水熱合成（１５０〜１９０℃、５〜６０時間）する。この際、多孔質支持体１０の表面に立設した状態のＡＦＸ種結晶がそのまま結晶成長するため、図４に示すように、多孔質支持体１０の表面に対して立設したＡＦＸ結晶３０どうしが成長し、接合することによってＡＦＸ膜２０が形成される。
以下において本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
１．多孔質支持体の作製
アルミナ原料を含む坏土を用いて、押出成形法により複数の貫通孔をもつモノリス形状の成形体を形成し、焼結した。
１．多孔質支持体の作製
アルミナ原料を含む坏土を用いて、押出成形法により複数の貫通孔をもつモノリス形状の成形体を形成し、焼結した。
次に、焼成した成形体の、貫通孔の表面にアルミナを主とした多孔質層を形成し、再度焼成することによって、多孔質支持体を形成した。多孔質支持体の膜を形成する部分の表面における平均細孔径は、６５〜１１０ｎｍの範囲であった。
２．種結晶の作製
上記した国際公開第２０１０／９００４９号に記載の手法に従って水熱合成（１６０℃、１６時間）することによってＤＤＲ結晶を合成し、それを十分に洗浄した。ＤＤＲ結晶の平均粒子径は、１９０ｎｍであった。得られたＤＤＲ結晶をビーズミルで９０分粉砕することによって、結晶性を低下させたＤＤＲ結晶を作製した。
上記した国際公開第２０１０／９００４９号に記載の手法に従って水熱合成（１６０℃、１６時間）することによってＤＤＲ結晶を合成し、それを十分に洗浄した。ＤＤＲ結晶の平均粒子径は、１９０ｎｍであった。得られたＤＤＲ結晶をビーズミルで９０分粉砕することによって、結晶性を低下させたＤＤＲ結晶を作製した。
次に、ケイ素源であるコロイダルシリカ、アルミニウム源であるアルミニウムイソプロポキシド、リン源である８５％リン酸、及び構造規定剤であるＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルジアミノヘキサンを純水に溶解させることによって、組成が２．５ＳＤＡ：０．７５ＳｉＯ２：１Ａｌ２Ｏ３：１．２５Ｐ２Ｏ５：５０Ｈ２Ｏの原料混合液を調製した。
次に、原料溶液にＤＤＲ結晶を少量添加して圧力容器に投入した後、水熱合成（１９５℃、３０時間）した。
次に、水熱合成によって得られた結晶を回収して純水で十分に洗浄した後、６５℃で完全に乾燥させた。
その後、Ｘ線回折測定によって結晶相を確認するとともに、ＳＥＭによって結晶の外形を確認したところ、得られた結晶は六角板状のＡＦＸ結晶であった。ＡＦＸ結晶の平面視において対角を結ぶ直線の長さは１〜５μｍであった。
次に、ＡＦＸ結晶を純水に投入し、ボールミルで７日間粉砕することによって、板状のＡＦＸ種結晶を作製した。板状のＡＦＸ種結晶の平面視において対角を結ぶ直線の長さはおよそ２００ｎｍであった。
３．ＡＦＸ膜の形成
ＡＦＸ種結晶をエタノールに分散させた種結晶分散溶液を調製した。
ＡＦＸ種結晶をエタノールに分散させた種結晶分散溶液を調製した。
次に、多孔質支持体のセルに種結晶分散溶液をろ過することによって、ＡＦＸ種結晶を多孔質支持体のセル内表面に付着させた。上述のとおり、多孔質支持体の平均細孔径は約１００ｎｍであり、かつ、板状のＡＦＸ種結晶の対角長さは２００ｎｍであるため、３５ｍｌ／ｍ２・ｓでろ過することで、各ＡＦＸ種結晶は、多孔質支持体の細孔の開口部に係止されて立設した。
次に、ケイ素源であるコロイダルシリカ、アルミニウム源であるアルミニウムイソプロポキシド、リン源である８５％リン酸、及び構造規定剤であるＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルジアミノヘキサンを純水に溶解させることによって、組成が１．７ＳＤＡ：０．７５ＳｉＯ２：１Ａｌ２Ｏ３：１．２５Ｐ２Ｏ５：３０５Ｈ２Ｏの原料混合液を調製した。
次に、ＡＦＸ種結晶が付着した多孔質支持体を原料混合液に浸漬して水熱合成（１７０℃、５０時間）することによって、ＡＦＸ膜を合成した。
次に、合成したＡＦＸ膜を純水で十分に洗浄した後、９０℃で完全に乾燥させた。乾燥後、ＡＦＸ膜のＮ２透過量を測定したところ、０．６ｎｍｏｌ／ｍ２・ｓ・Ｐａ以下であった。これにより、実施例１に係るＡＦＸ膜は、実用可能な程度の緻密性を有していることが確認された。
次に、ＡＦＸ膜を５００℃で２０時間加熱処理することによってＳＤＡを燃焼除去して、ＡＦＸ膜内の細孔を貫通させた。
次に、多孔質支持体の両端部をシール材で封止した状態で、０．２ＭＰａＧでＣＯ２／ＣＨ４（５０：５０）の混合ガスの分離試験を実施したところ、ＣＯ２／ＣＨ４のＰｅｒｍ．比は１５９であった。同様に、多孔質支持体の両端部をシール材で封止した状態で、０．３ＭＰａＧでＮ２／ＣＨ４（５０：５０）の混合ガスの分離試験を実施したところ、Ｎ２／ＣＨ４のＰｅｒｍ．比は６．３であった。これにより、実施例１に係るＡＦＸ膜は、十分に実用可能な分離性能を有していることが確認された。
そして、ＡＦＸ膜の膜表面にＸ線を照射して得たＸ線回折パターンにおいて、（１１０）面のピーク強度は、（００４）面のピーク強度の４．１倍であった。これにより、実施例１に係るＡＦＸ膜では、ＡＦＸ結晶のa面が膜表面に配向していることが確認された。
（実施例２）
１．多孔質支持体の作製
実施例１と同じ工程で多孔質支持体を作製した。
１．多孔質支持体の作製
実施例１と同じ工程で多孔質支持体を作製した。
２．種結晶の作製
実施例１と同じ工程でＡＦＸ種結晶を作製した。
実施例１と同じ工程でＡＦＸ種結晶を作製した。
３．ＡＦＸ膜の形成
原料混合液の組成を１Ａｌ２Ｏ３：２．１Ｐ２Ｏ５：２．８ＳＤＡ：８５０Ｈ２Ｏに変更し、かつ、水熱合成条件を１７０℃×４５ｈに変更した以外は、実施例1と同様の工程にてＡＦＸ膜を合成した。
原料混合液の組成を１Ａｌ２Ｏ３：２．１Ｐ２Ｏ５：２．８ＳＤＡ：８５０Ｈ２Ｏに変更し、かつ、水熱合成条件を１７０℃×４５ｈに変更した以外は、実施例1と同様の工程にてＡＦＸ膜を合成した。
次に、合成したＡＦＸ膜を純水で十分に洗浄した後、９０℃で完全に乾燥させた。乾燥後、ＡＦＸ膜のＮ２透過量を測定したところ、０．０６ｎｍｏｌ／ｍ２・ｓ・Ｐａ以下であった。これにより、実施例２に係るＡＦＸ膜は、十分に実用可能な緻密性を有していることが確認された。
次に、ＡＦＸ膜を４５０℃で５０時間加熱処理することによってＳＤＡを燃焼除去して、ＡＦＸ膜内の細孔を貫通させた。
次に、多孔質支持体の両端部をシール材で封止した状態で、０．１５ＭＰａＧでＣＯ２／ＣＨ４（５０：５０）の混合ガスの分離試験を実施したところ、ＣＯ２／ＣＨ４のＰｅｒｍ．比は９４であった。同様に、多孔質支持体の両端部をシール材で封止した状態で、０．３ＭＰａＧでＮ２／ＣＨ４（５０：５０）の混合ガスの分離試験を実施したところ、Ｎ２／ＣＨ４のＰｅｒｍ．比は３．５であった。これにより、実施例２に係るＡＦＸ膜は、十分に実用可能な分離性能を有していることが確認された。
そして、ＡＦＸ膜の膜表面にＸ線を照射して得たＸ線回折パターンにおいて、（１１０）面のピーク強度は、（００４）面のピーク強度の３．３倍であった。これにより、実施例２に係るＡＦＸ膜では、ＡＦＸ結晶のa面が膜表面に配向していることが確認された。
（実施例３）
１．多孔質支持体の作製
実施例１と同じ工程で多孔質支持体を作製した。
１．多孔質支持体の作製
実施例１と同じ工程で多孔質支持体を作製した。
２．種結晶の作製
実施例１で六角板状のＡＦＸ種結晶作製時に使用したＤＤＲ結晶をそのままろ過し、多孔質支持体表面に塗布した。
実施例１で六角板状のＡＦＸ種結晶作製時に使用したＤＤＲ結晶をそのままろ過し、多孔質支持体表面に塗布した。
３．ＡＦＸ膜の形成
水熱合成条件を１８５℃×５０ｈに変更した以外は、実施例２と同様の工程にてＡＦＸ膜を合成した。
水熱合成条件を１８５℃×５０ｈに変更した以外は、実施例２と同様の工程にてＡＦＸ膜を合成した。
次に、合成したＡＦＸ膜を純水で十分に洗浄した後、９０℃で完全に乾燥させた。乾燥後、ＡＦＸ膜のＮ２透過量を測定したところ、０．０８ｎｍｏｌ／ｍ２・ｓ・Ｐａであった。これにより、実施例３に係るＡＦＸ膜は、十分に実用可能な緻密性を有していることが確認された。
次に、ＡＦＸ膜を４５０℃で５０時間加熱処理することによってＳＤＡを燃焼除去して、ＡＦＸ膜内の細孔を貫通させた。
次に、多孔質支持体の両端部をシール材で封止した状態で、０．１５ＭＰａＧでＣＯ２／ＣＨ４（５０：５０）の混合ガスの分離試験を実施したところ、ＣＯ２／ＣＨ４のＰｅｒｍ．比は１３３であった。同様に、多孔質支持体の両端部をシール材で封止した状態で、０．３ＭＰａＧでＮ２／ＣＨ４（５０：５０）の混合ガスの分離試験を実施したところ、Ｎ２／ＣＨ４のＰｅｒｍ．比は４．６であった。これにより、実施例３に係るＡＦＸ膜は、十分に実用可能な分離性能を有していることが確認された。
そして、ＡＦＸ膜の膜表面にＸ線を照射して得たＸ線回折パターンにおいて、（１１０）面のピーク強度は、（００４）面のピーク強度の３．９倍であった。これにより、実施例２に係るＡＦＸ膜では、ＡＦＸ結晶のa面が膜表面に配向していることが確認された。
１ 膜構造体
１０ 多孔質支持体
２０ ＡＦＸ構造のゼオライト膜（ＡＦＸ膜）
３０ ＡＦＸ構造のゼオライト結晶（ＡＦＸ結晶）
１０ 多孔質支持体
２０ ＡＦＸ構造のゼオライト膜（ＡＦＸ膜）
３０ ＡＦＸ構造のゼオライト結晶（ＡＦＸ結晶）
Claims (7)
- 膜表面にＸ線を照射して得られるＸ線回折パターンにおいて、（１１０）面のピーク強度が、（００４）面のピーク強度の２．５倍以上である、
ＡＦＸ構造のゼオライト膜。 - （１１０）面のピーク強度が、（００４）面のピーク強度の３倍以上である、
請求項１に記載のＡＦＸ構造のゼオライト膜。 - Ｓｉ、Ａｌ、Ｐのうちいずれか２つ以上を含有する、
請求項１又は２に記載のＡＦＸ構造のゼオライト膜。 - 少なくともＳｉ、Ａｌ、Ｐ、及びＯを含有する、
請求項３に記載のＡＦＸ構造のゼオライト膜。 - 少なくともＳｉ、Ａｌ、及びＯを含有する、
請求項３に記載のＡＦＸ構造のゼオライト膜。 - 請求項１に記載のＡＦＸ構造のゼオライト膜と、
前記ＡＦＸ構造のゼオライト膜を支持する多孔質支持体と、
を備える膜構造体。 - ＡＦＸ構造の板状種結晶を多孔質支持体の表面に付着させる工程と、
前記多孔質支持体を原料混合液に浸漬して水熱合成する工程と、
を備え、
前記ＡＦＸ構造の板状種結晶を前記多孔質支持体の表面に付着させる工程では、前記ＡＦＸ構造の板状種結晶を前記多孔質支持体の表面に立設させる、
膜構造体の製造方法。
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