KR20200033227A

KR20200033227A - 막 증류용 다공질막, 막 모듈 및 막 증류 장치

Info

Publication number: KR20200033227A
Application number: KR1020197037259A
Authority: KR
Inventors: 미쓰노리 이와무로; 야스하루 무라카미; 다쓰야 마키노
Original assignee: 히타치가세이가부시끼가이샤
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2020-03-27
Also published as: CN110944733A; EP3656460A4; JPWO2019017486A1; WO2019017486A1; SG11202000467QA; CN109279681A; EP3656460A1; US20200147551A1

Abstract

본 발명은, 단열성이 우수한 막 증류용 다공질막을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 막 증류용 다공질막은, 에어로겔 입자를 포함한다.

Description

막 증류용 다공질막, 막 모듈 및 막 증류 장치

본 발명은, 막 증류용 다공질막에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 막 증류용 다공질막을 포함하는 막 모듈 및 막 증류 장치에도 관한 것이다.

종래부터, 수처리(水處理)의 방법으로서, 증발법 및 막 증류법이 알려져 있다. 전자(前者)는 물을 그 비점(沸點) 근처까지 가열할 필요가 있어, 에너지를 과도하게 소비하지만, 후자는 30∼80 ℃ 부근의 온도에서 실시할 수 있어, 에너지 소비는 적지만, 처리효율을 높일 필요가 있다.

막 증류는 일종의 정수 기술이며, 해수의 담수화, 과즙·알코올의 농축, 휘발성 유기화합물의 분리·제거 등에 응용할 수 있다.

특허문헌 1은 폴리불화비닐리덴(PVDF)막의 제작 방법을 공개하고 있다. 또한, 특허문헌 2는, 소수성(疏水性) 막을 사용한 막 증류법에 의한 수처리를 개시하고 있고, 또한 막 재료 및 그 응용방식을 구체적으로 공개하고 있다.

중국특허출원 공개 제101632903호 명세서 중국특허출원 공개 제103785303호 명세서

막 증류 장치는, 예를 들면, 오수(汚水) 유닛과 정수 유닛을 다공질막으로 가로막는 구조를 가진다. 막 증류 장치를 기동시키면, 오수 유닛 중의 오수가 가열되어, 다공질막의 양측에 온도차가 생기고, 이 온도차에 의해 다공질막의 양측 증기압에도 차이가 생긴다. 오수 유닛에 의해 생산된 수증기(물분자)는 막을 빠져나가, 정수 유닛에 도달하고, 그 후 정수 유닛 중에서 냉각, 응결하여, 정수(淨水)가 된다. 즉, 막 증류는, 오수 유닛과 정수 유닛 사이의 온도차를 원동력으로 하여 오수를 정화하는 것으로 생각할 수 있다.

이 때문에, 막 증류 장치의 2개의 유닛의 온도차를 효율적으로 유지할 수 있으면, 막 증류의 효율이 향상되는 것으로 여겨진다.

온도차의 유지에는, 2개의 유닛을 사이를 가로막는 다공질막의 단열성을 높이는 것이 중요하게 된다. 그러나, 기존의 막 증류용 다공질막(예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 폴리불화비닐리덴 막)에서는, 단열성이 불충분하여, 오수 유닛으로부터 정수 유닛으로의 열전도를 방지하는 것은 곤란했다.

본 발명은, 단열성이 우수한 막 증류용 다공질막을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은, 상기 막 증류용 다공질막을 포함하는 막 모듈, 및 상기 막 모듈을 구비하는 막 증류 장치를 제공하고, 이로써, 막 증류의 효율을 높이는 것에 있다.

본 개시는, 에어로겔 입자를 포함하는, 막 증류용 다공질막을 제공한다.

일형태에 있어서, 상기 에어로겔 입자의 함유량은 0.05∼50 질량%일 수 있다.

일형태에 있어서, 상기 에어로겔 입자의 함유량은 3∼50 질량%일 수 있다.

일형태에 있어서, 상기 막 증류용 다공질막의 두께는, 0.1mm 이상 1mm 이하일 수 있다.

일형태에 있어서, 상기 막 증류용 다공질막의 두께는 0.1mm 이상 0.5mm 이하일 수 있다.

일형태에 있어서, 상기 에어로겔 입자의 평균 입자 직경은 0.1∼1000 ㎛일 수 있다.

일형태에 있어서, 상기 에어로겔 입자의 평균 입자 직경은 0.1∼500 ㎛일 수 있다.

일형태에 있어서, 상기 에어로겔 입자는, 가수분해성기를 가지는 유기 규소 화합물의 가수분해 축합물과, 실리카 입자를 포함하는 것이라도 된다.

일형태에 있어서, 상기 가수분해 축합물은, 알케닐기, 글리시딜기, (메타)아크릴로일기, 머캅토기, 티오에테르기, 티오에스테르기 및 아미디노티오기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 반응성기를 함유하고 있어도 된다.

일형태에 있어서, 상기 막 증류용 다공질막은, 폴리불화비닐리덴 막에 상기 에어로겔 입자가 분산된 구성을 가지고 있어도 된다.

본 개시는 또한, 전술한 막 증류용 다공질막을 포함하는, 막 모듈을 제공한다.

일형태에 있어서, 상기 막 모듈은, 복수의 다공질막이 적층한 적층체를 포함하고 있어도 되고, 이 때 상기 복수의 다공질막 중 적어도 하나는, 전술한 막 증류용 다공질막이라도 된다.

본 개시는 또한, 전술한 막 모듈을 구비하는 막 증류 장치를 제공한다.

본 발명의 막 증류용 다공질막은, 일반적인 막 증류용 다공질막과 비교하여, 단열성이 우수하고, 유닛 사이의 열전도를 현저하게 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 막 증류용 다공질막을 포함하는 막 모듈, 및 상기 막 모듈을 구비하는 막 증류 장치는, 막 양측의 온도차를 효율적으로 크게 할 수 있으므로, 고효율로 막 증류를 행할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태 및 실시예에 의해 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니다.

본 실시형태에 따른 막 증류용 다공질막(이하, 간단히 다공질막이라고도 함)은, 에어로겔 입자를 포함하는 막이다. 다공질막은, 예를 들면, 막 재료와, 상기 막 재료 중에 분산된 에어로겔 입자를 포함하는 다공질막이면 된다. 또한, 다공질막은, 기존의 막 증류용 다공질막을 구성하는 막 재료 중에, 에어로겔 입자를 분산시킨 것이라도 된다.

(에어로겔 입자)

협의적으로는, 습윤 겔에 대하여 초임계건조법을 사용하여 얻어진 건조 겔을 에어로겔, 대기압 하에서의 건조에 의해 얻어진 건조 겔을 크세로겔(xerogel), 동결건조에 의해 얻어진 건조 겔을 크라이오겔(cryogel)로 칭하지만, 본 실시형태에 있어서는, 습윤 겔의 이러한 건조방법에 따르지 않고, 얻어진 저밀도의 건조 겔을 에어로겔이라고 한다. 즉, 본 실시형태에 있어서 에어로겔이란, 광의의 에어로겔, 즉 분산상(分散相)이 기체인 미다공성(微多孔性) 고체로 구성되는 겔을 일컫는다. 일반적으로 에어로겔의 내부는 그물눈형의 미세구조로 되어 있고, 2∼20 nm 정도의 1차입자가 결합한 클러스터 구조를 가지고 있다. 이 클러스터에 의해 형성되는 골격 사이에는, 100nm에 미치지 않는 세공(細孔)이 있어, 입체적으로 미세한 다공성 구조를 하고 있다. 그리고, 본 실시형태에서의 에어로겔은, 실리카를 주성분으로 하는 실리카에어로겔인 것이 바람직하다. 실리카에어로겔로서는, 메틸기 등의 유기기 또는 유기쇄를 도입한, 소위 유기-무기 하이브리드화된 실리카에어로겔를 예로 들 수 있다.

본 실시형태에서의 에어로겔 입자는, 에어로겔을 분말화한 것이라도 되며, 분말형 에어로겔이라고 할 수도 있다. 즉, 에어로겔 입자는, 그 입자 하나하나가, 에어로겔의 특징인 상기한 클러스터 구조를 가지는 다공질체이면 된다.

에어로겔 입자는, 가수분해성기를 가지는 유기 규소 화합물의 가수분해 축합물과, 실리카 입자를 포함하는 복합체이면 된다.

유기 규소 화합물이 가지는 가수분해성기로서는, 알콕시기를 예로 들 수 있다. 또한, 알콕시기는, 유기 규소 화합물 중의 규소원자에 결합한 알콕시기인 것이 바람직하다.

가수분해성기를 가지는 유기 규소 화합물로서는, 예를 들면, 알킬 규소 알콕시드가 있다. 알킬 규소 알콕시드로서는, 가수분해성기(알콕시기)의 개수가 3개 이하인 것이 바람직하고, 2∼3 개인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 알킬 규소 알콕시드에 의하면, 에어로겔 입자에 소수성이 높은 폴리실록산 골격을 용이하게 도입할 수 있다. 이와 같은 알킬 규소 알콕시드로서는, 예를 들면, 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란 등이 있다.

가수분해성기를 가지는 유기 규소 화합물로서는, 또한, 가수분해성기가 결합한 규소원자를 2개 이상 가지는 화합물(이하, 다관능화합물라고도 함)도 예로 들 수 있다. 다관능화합물은, 예를 들면, 가수분해성기가 결합한 규소원자를 2∼12 개 가지는 화합물이면 되고, 2개 가지는 화합물이라도 된다. 또한, 다관능화합물은, 복수의 규소원자가 서로 탄화수소기(예를 들면, 알칸디일기)로 연결된 화합물이면 된다. 다관능화합물에 있어서, 각각의 규소원자에 결합하는 가수분해성기의 개수는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 3개 이하일 수 있다. 이와 같은 다관능화합물로서는, 예를 들면, 비스트리메톡시실릴메탄, 비스트리메톡시실릴에탄, 비스트리메톡시실릴헥산 등이 있다.

가수분해성기를 가지는 유기 규소 화합물로서는, 또한 실록산 결합을 가지는 폴리실록산 화합물을 예로 들 수 있다. 폴리실록산 화합물은, 예를 들면, 가수분해성기가 결합한 규소원자를 2개 이상 가지는 화합물이면 되고, 2∼12 개 가지는 화합물이면 되고, 2개 가지는 화합물이라도 된다. 또한, 폴리실록산 화합물은, 실록산 결합으로 구성된 주쇄(主鎖)의 양 말단에, 각각 가수분해성기가 결합한 규소원자를 가지는 화합물이면 된다. 폴리실록산 화합물에 있어서, 각각의 규소원자에 결합하는 가수분해성기의 개수는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 3개 이하일 수 있다. 이와 같은 폴리실록산 화합물로서는 시판품을 사용해도 되며, 예를 들면, 「XF40-C5978」(모멘티브·퍼포먼스·머티리얼·재팬 합동회사 제조)이 있다.

가수분해성기를 가지는 유기 규소 화합물로서는, 또한 가수분해성기 및 반응성기를 가지는 유기 규소 화합물(이하, 실란 결합제라고도 함)을 예로 들 수 있다. 이와 같은 유기 규소 화합물을 사용함으로써, 상기 가수분해 축합물에 반응성기를 도입할 수 있다. 반응성기로서는, 예를 들면, 알케닐기, 글리시딜기, (메타)아크릴로일기, 머캅토기, 티오에테르기, 티오에스테르기 및 아미디노티오기 등이 있다. 반응성기로서는, 탄소수 2∼20의 알케닐기가 바람직하다. 반응성기의 도입에 의해, 에어로겔 입자와, 다공질막을 구성하는 막 재료의 접착성을 높일 수 있다.

본 실시형태에서는, 전술한 유기 규소 화합물 중, 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

예를 들면, 유기 규소 화합물은, 알킬 규소 알콕시드와 폴리실록산 화합물을 함유하고 있어도 된다. 이 때, 유기 규소 화합물에서 차지하는 알킬 규소 알콕시드의 함유량은, 예를 들면, 60질량% 이상이 바람직하고, 70질량% 이상이 보다 바람직하다. 또한, 유기 규소 화합물에서 차지하는 알킬 규소 알콕시드의 함유량은, 예를 들면, 90질량% 이하가 바람직하고, 80질량% 이하가 보다 바람직하다. 또한, 유기 규소 화합물에서 차지하는 폴리실록산 화합물의 함유량은, 예를 들면, 5질량% 이상이 바람직하고, 10질량% 이상이 보다 바람직하다. 또한, 유기 규소 화합물에서 차지하는 폴리실록산 화합물의 함유량은, 예를 들면, 30질량% 이하가 바람직하고, 20질량% 이하가 보다 바람직하다.

또한, 알킬 규소 알콕시드는, 알콕시기를 2개 가지는 제1 알킬 규소 알콕시드와, 알콕시드 기를 3개 가지는 제2 알킬 규소 알콕시드를 함유하고 있어도 된다. 알킬 규소 알콕시드의 합계량에 대한 제1 알킬 규소 알콕시드의 함유량은, 예를 들면, 5∼50 질량%이면 되고, 10∼30 질량%라도 된다.

본 실시형태에 있어서, 에어로겔 입자는, 유기 규소 화합물의 가수분해 축합물을 포함하고, 이 가수분해 축합물은 소수성이 높은 폴리알킬실록산 골격을 가지고 있어도 된다. 이와 같은 에어로겔 입자는 소수성이 높아지므로, 다공질막의 소수성을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 에어로겔 입자의 소수성이 높으면, PVDF 등의 소수성 재료와의 친화성이 높아진다. 이로써, 막 재료에 대하여 에어로겔 입자를 많이 배합할 수 있게 되고, 또한 막 내에 에어로겔 입자를 균일하게 분산시킬 수 있게 된다. 그 결과, 에어로겔 입자에 의한 단열효과가 보다 효과적으로 발휘되어, 막 증류의 효율을 더 한층 향상시킬 수 있다.

에어로겔 입자의 소수화도는, 30% 이상이 바람직하고, 50% 이상이 보다 바람직하다. 이와 같은 에어로겔 입자에 의하면, 다공질막의 소수성을 보다 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 종래부터 막 증류에 사용되는 PVDF막은 접촉각이 80° 전후이지만, 이와 같은 에어로겔 입자를 분산시킴으로써 소수성을 보다 높일 수 있다(예를 들면, 접촉각이 100°이상).

에어로겔 입자의 소수화도의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 에어로겔 입자의 소수화도는, 예를 들면, 70% 이하일 수 있다.

실리카 입자로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 비정질(非晶質) 실리카 입자가 있다. 비정질 실리카 입자로서는, 용융 실리카 입자, 퓸드실리카 입자 및 콜로이달실리카 입자로 이루어지는 군 중의 1종류 또는 복수 종류를 예로 들 수 있다. 이 중, 퓸드실리카 입자는 단분산성(單分散性)이 비교적 우수하고, 졸 중에서 응집의 억제가 용이하다.

실리카 입자는, 실리카 입자표면에 존재하는 실라놀기가 수식되어 있지 않은 실리카 입자이면 되고, 실라놀기가 양이온기, 음이온기 또는 비이온기로 수식된 실리카 입자라도 되고, 실라놀기가 알콕시기를 대신한 실리카 입자라도 된다.

실리카 입자의 형상은 특별히 한정되지 않고, 구형(예를 들면, 진구형), 고치형, 회합형 등을 예로 들수 있다. 이 중에서, 실리카 입자로서 구형 입자를 사용하면, 졸 중에서의 응집을 억제하기 용이하게 된다.

실리카 입자의 평균 1차 입자 직경은, 5nm 이상이 바람직하고, 10nm 이상이 보다 바람직하고, 15nm 이상이 더욱 바람직하다. 이로써, 에어로겔에 적절한 강도를 부여하기 쉽고, 건조 시의 내수축성이 우수한 에어로겔을 얻을 수 있다. 또한, 실리카 입자의 평균 1차 입자 직경은, 100nm 이하가 바람직하고, 95nm 이하가 보다 바람직하고, 90nm 이하가 더욱 바람직하다. 이로써, 실리카 입자의 고체 열전도를 억제하기 쉽고, 단열성이 더 한층 우수한 에어로겔을 얻기 쉽게 된다. 그리고, 본 명세서 중, 실리카 입자의 평균 1차 입자 직경은, 레이저 회절·산란법으로 측정되는 값을 나타낸다.

에어로겔 입자의 평균 입자 직경(D50)은, 10㎛ 이상인 것이 바람직하고, 100㎛ 이상인 것이 보다 바람직하고, 200㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이 경우에, 에어로겔의 다공성 구조가 보다 많이 유지되므로, 단열성능이 더 한층 향상된다. 또한, 에어로겔 입자의 평균 입자 직경은, 1000㎛ 이하가 바람직하고, 500㎛ 이하가 보다 바람직하고, 300㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 이 경우에, 막 재료로의 분산성이 향상되어, 균일한 다공질막이 얻기 쉽게 된다. 그리고, 에어로겔 입자의 입자 직경은, 다공질막의 표면으로부터 돌출하지 않도록, 제조하고자 하는 다공질막의 두께를 상회하지 않는 것이 바람직하다.

본 명세서 중, 에어로겔 입자의 평균 입자 직경(D50)은, 레이저 회절·산란법에 의해 측정되는 값을 나타낸다. 구체적으로는, 예를 들면, 용매(메탄올)에, 에어로겔 입자를 농도 0.05∼5 질량%의 범위 내에서 첨가하고, 50W의 초음파 호모지나이저에서 15∼30 분 진동함으로써, 에어로겔 입자를 분산시킨다. 그 후, 분산액 약 10mL 정도를 레이저 회절·산란식 입자직경분포 측정장치에 주입하고, 25℃에서, 굴절율 1.3, 흡수 0으로 하여 입자 직경을 측정한다. 그리고, 이 입자직경 분포에서의 적산값 50%(체적기준)에서의 입자 직경을 평균 입자 직경 D50으로 한다. 측정장치로서는, 예를 들면, Microtrac MT3000(닛키소(日機裝)가부시키가이샤 제조, 제품명)을 사용할 수 있다.

(에어로겔 입자의 제조 방법)

에어로겔 입자의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 하기 방법에 의해 제조할 수 있다.

본 실시형태에 따른 에어로겔 입자의 제조 방법은, 졸 생성 공정과, 졸 생성 공정에서 얻어진 졸을 겔화하여 습윤 겔을 얻는 습윤 겔 생성 공정과, 습윤 겔 생성 공정에서 얻어진 습윤 겔을 세정하는 세정 공정과, 세정한 습윤 겔을 건조시키는 건조 공정을 포함한다.

그리고, 졸이란, 겔화 반응이 생기기 전의 상태이며, 본 실시형태에 있어서는, 전술한 유기 규소 화합물 및/ 또는 그 가수분해 생성물이, 용매 중에 용해 또는 분산되어 있는 상태를 의미한다. 또한, 습윤 겔이란, 액체 매체를 포함하고 있으면서도, 유동성(流動性)을 가지고 있지 않은 습윤 상태의 겔 고형물을 의미한다.

이하, 본 실시형태의 에어로겔 입자의 제조 방법의 각 공정에 대하여 설명한다.

(졸 생성 공정)

졸 생성 공정은, 전술한 유기 규소 화합물과 용매를 혼합하고, 가수분해시켜 졸을 생성하는 공정이다. 본 공정에 있어서는, 가수분해 반응을 촉진시키기 위해서, 용매 중에 산촉매를 더 첨가할 수 있다. 또한, 본 공정에 있어서는, 실리카 입자를 더 첨가해도 된다. 예를 들면, 본 공정에서는, 가수분해성기를 가지는 유기 규소 화합물, 실리카 입자 및 용매를 혼합하고, 상기 가수분해성기를 가수분해하여 겔을 생성할 수 있다.

유기 규소 화합물은, 가수분해성기 및 반응성기를 가지는 유기 규소 화합물(실란 결합제)을 포함하고 있어도 된다. 이 때, 실란 결합제의 배합량은, 실리카 입자 100질량부에 대하여, 1.0∼40.0 질량부가 바람직하고, 5.0∼35.0 질량부가 보다 바람직하고, 10.0∼30.0 질량부가 더욱 바람직하다.

용매로서는, 예를 들면, 물, 또는, 물 및 알코올류의 혼합액을 사용할 수 있다. 알코올류로서는, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 2-프로판올, n-부탄올, 2-부탄올, tert-부탄올 등을 예로 들 수 있다. 이들 중에서도, 겔 벽과의 계면장력을 저감시키기 쉬운 이유로, 표면 장력이 낮고 또한 비점이 낮은 알코올류가 바람직하다. 이와 같은 알코올류로서는, 메탄올, 에탄올, 2-프로판올 등을 예로 들 수 있다. 용매는, 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

산촉매로서는, 불산, 염산, 질산, 황산, 아황산, 인산, 아인산, 차아인산, 브롬산, 염소산, 아염소산, 차아염소산 등의 무기산류; 산성 인산 알루미늄, 산성 인산 마그네슘, 산성 인산 아연 등의 산성 인산염류; 아세트산, 포름산, 프로피온산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 시트르산, 말산, 아디프산, 아젤라산 등의 유기 카르복시산류 등을 예로 들 수 있다. 이들 중에서도, 얻어지는 에어로겔 입자의 내수성을 보다 향상시킨 산촉매로서는 유기 카르복시산류를 예로 들 수 있다. 상기 유기 카르복시산류로서는 아세트산을 예로 들 수 있지만, 포름산, 프로피온산, 옥살산, 말론산 등이라도 된다. 이들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

산촉매의 첨가량은, 예를 들면, 유기 규소 화합물 100질량부에 대하여 0.001∼0.1 질량부로 할 수 있다.

졸 생성 공정에서는, 계면활성제, 열가수분해성 화합물 등을 더욱 첨가할 수도 있다.

계면활성제로서는, 비이온계면활성제, 이온계면활성제 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

비이온계면활성제로서는, 예를 들면, 폴리옥시에틸렌 등의 친수부와 주로 알킬기로 이루어지는 소수부를 포함하는 화합물, 폴리옥시프로필렌 등의 친수부를 포함하는 화합물 등을 사용할 수 있다. 폴리옥시에틸렌 등의 친수부와 주로 알킬기로 이루어지는 소수부를 포함하는 화합물로서는, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등을 예로 들 수 있다. 폴리옥시프로필렌등의 친수부를 포함하는 화합물로서는, 폴리옥시프로필렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌과 폴리옥시프로필렌의 블록 공중합체 등을 예로 들 수 있다.

이온계면활성제로서는, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양(兩) 이온계면활성제 등을 예로 들 수 있다. 양이온성 계면활성제로서는, 브롬화세틸트리메틸암모늄, 염화세틸트리메틸암모늄 등을 예로 들 수 있고, 음이온성 계면활성제로서는, 도데실술폰산 나트륨 등을 예로 들 수 있다. 또한, 양 이온계면활성제로서는, 아미노산계 계면활성제, 베타인계 계면활성제, 아민옥시드계 계면활성제 등을 예로 들 수 있다. 아미노산계 계면활성제로서는, 예를 들면, 아실글루타민산 등이 있다. 베타인계 계면활성제로서는, 예를 들면, 라우릴디메틸아미노아세트산 베타인, 스테아릴디메틸아미노아세트산 베타인 등이 있다. 아민옥시드계 계면활성제로서는, 예를 들면, 라우릴디메틸아민옥시드가 있다.

이들 계면활성제는, 후술하는 습윤 겔 생성 공정에 있어서, 반응계 중의 용매와, 성장하고 있는 실록산 중합체 사이의 화학적 친화성의 차이를 작게 하고, 상분리(相分離)를 억제하는 작용을 하는 것으로 여겨지고 있다.

계면활성제의 첨가량은, 계면활성제의 종류, 유기 규소 화합물의 종류, 이들의 양 등에 의해서도 좌우되지만, 예를 들면, 유기 규소 화합물 100질량부에 대하여, 1∼100 질량부로 할 수 있다. 그리고, 상기 첨가량은 5∼60 질량부라도 된다.

열가수분해성 화합물은, 열가수분해에 의해 염기촉매를 발생하여, 반응용액을 염기성으로 하고, 후술하는 습윤 겔 생성 공정에서의 졸 겔 반응을 촉진하는 것으로 여겨지고 있다. 따라서, 이 열가수분해성 화합물로서는, 가수분해 후에 반응용액을 염기성으로 할 수 있는 화합물이라면, 특별히 한정되지 않고, 요소; 포름아미드, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, 아세트아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드 등의 산 아미드; 헥사메틸렌테트라민 등의 환형(環形) 질소 화합물 등을 예로 들수 있다. 이들 중에서도, 특히 요소는 상기 촉진 효과가 얻기 쉽다.

열가수분해성 화합물의 첨가량은, 후술하는 습윤 겔 생성 공정에서의 졸 겔 반응을 충분히 촉진할 수 있는 양이라면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 열가수분해성 화합물로서 요소를 사용한 경우, 그 첨가량은, 유기 규소 화합물 100질량부에 대하여, 예를 들면, 1∼200 질량부로 할 수 있다. 그리고, 상기 첨가량은 2∼150 질량부라도 된다. 첨가량을 1질량부 이상으로 함으로써, 양호한 반응성을 더욱 얻기 쉬워지고, 또한, 200질량부 이하로 함으로써, 결정의 석출 및 겔 밀도의 저하를 더욱 억제하기 쉽게 된다.

졸 생성 공정의 가수분해는, 혼합액 중의 유기 규소 화합물 및 산촉매의 종류 및 양에 의해서도 좌우되지만, 예를 들면, 20∼60 ℃의 온도 환경 하에서, 10분∼24시간 행해도 되고, 50∼60 ℃의 온도 환경 하에서 5분∼8시간 행해도 된다. 이로써, 유기 규소 화합물 중의 가수분해성기가 충분히 가수분해되어, 유기 규소 화합물의 가수분해생성물을 보다 확실하게 얻을 수 있다.

다만, 용매 중에 열가수분해성 화합물을 첨가하는 경우에는, 졸 생성 공정의 온도환경을, 열가수분해성 화합물의 가수분해를 억제하여 졸의 겔화를 억제하는 온도로 조절해도 된다. 이 때의 온도는, 열가수분해성 화합물의 가수분해를 억제할 수 있는 온도이면, 어떤 온도라도 된다. 예를 들면, 일반적으로는, 졸 생성 공정의 온도환경은 0∼40 ℃로 할 수 있지만, 10∼30 ℃로 해도 된다.

(습윤 겔 생성 공정)

습윤 겔 생성 공정은, 졸 생성 공정에서 얻어진 졸을 겔화하고, 그 후 숙성해서 습윤 겔을 얻는 공정이다. 본 공정에서는, 겔화를 촉진시키기 위하여 염기촉매를 사용할 수 있지만, 염기촉매가 아니라도 된다.

염기촉매로서는, 예를 들면, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화세슘 등의 알칼리 금속 수산화물; 탄산 나트륨, 탄산 칼륨 등의 알칼리탄산염; 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨 등의 알칼리탄산수소염; 수산화암모늄, 불화암모늄, 염화암모니아, 브롬화암모늄 등의 암모늄 화합물; 메타인산 나트륨, 피로인산 나트륨, 폴리인산 나트륨 등의 염기성 인산 나트륨염; 알릴아민, 디아릴아민, 트리알릴아민, 이소프로필아민, 디이소프로필아민, 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 2-에틸헥실아민, 3-에톡시프로필아민, 디이소부틸아민, 3-(디에틸아미노)프로필아민, 디-2-에틸헥실아민, 3-(디부틸아미노)프로필아민, 테트라메틸에틸렌디아민, tert-부틸아민, sec-부틸아민, 프로필아민, 3-(메틸아미노)프로필아민, 3-(디메틸아미노)프로필아민, 3-메톡시아민, 디메틸에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 지방족 아민류; 모르폴린, N-메틸모르폴린, 2-메틸모르폴린, 피페라진 및 그의 유도체, 피페리딘 및 그의 유도체, 이미다졸 및 그의 유도체 등의 질소 함유 복소환형 화합물류 등이 있다. 이들 중에서도, 수산화암모늄(암모니아수)은, 휘발성이 높고, 건조 후의 에어로겔 입자 중에 잔존하기 어렵기 때문 내수성을 훼손하기 어려운 점, 그리고 경제성의 점에서 바람직하다. 염기촉매는 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

염기촉매의 첨가량은, 예를 들면, 유기 규소 화합물 100질량부에 대하여, 0.5∼5 질량부로 할 수 있지만, 1∼4 질량부라도 된다. 0.5질량부 이상으로 함으로써, 겔화를 보다 단시간에 행할 수 있고, 5질량부 이하로 함으로써, 내수성의 저하를 보다 억제할 수 있다.

습윤 겔 생성 공정에서의 졸의 겔화는, 용매 및 염기촉매가 휘발하지 않도록 밀폐 용기 내에서 행해도 된다. 겔화온도는, 30∼90 ℃로 할 수 있지만, 40∼80 ℃로 해도 된다. 겔화온도를 30℃ 이상으로 함으로써, 겔화를 보다 단시간에 행할 수 있고, 강도(강성(剛性))이 더욱 높은 습윤 겔을 얻을 수 있다. 또한, 겔화온도를 90℃ 이하로 함으로써, 용매(특히 알코올류)의 휘발을 억제하기 쉬워지므로, 체적수축을 억제하면서 겔화할 수 있다.

습윤 겔 생성 공정에서의 숙성은, 용매 및 염기촉매가 휘발하지 않도록 밀폐 용기 내에서 행해도 좋다. 숙성에 의해, 습윤 겔을 구성하는 성분의 결합이 강해지고, 그 결과, 건조 시의 수축을 억제하기에 충분한, 강도(강성)가 높은 습윤 겔을 얻을 수 있다. 숙성 온도는, 30∼90 ℃로 할 수 있지만, 40∼80 ℃라도 된다. 숙성 온도를 30℃ 이상으로 함으로써, 강도(강성)가 더욱 높은 습윤 겔을 얻을 수 있고, 숙성 온도를 90℃ 이하로 함으로써, 용매(특히 알코올류)의 휘발을 억제하기 쉬워지므로, 체적수축을 억제하면서 겔화할 수 있다.

그리고, 졸의 겔화 종료 시점을 판별하는 것은 곤란할 경우가 많으므로, 졸의 겔화와 그 후의 숙성은, 연속하여 일련의 조작으로 행해도 된다.

겔화시간과 숙성시간은, 겔화온도 및 숙성 온도에 따라 상이하다. 예를 들면, 졸 중에 실리카 입자가 포함되어 있는 경우, 겔화시간을 단축할 수 있다. 그 이유는, 졸 중의 유기 규소 화합물( 또는 그 가수분해생성물)이 가지는 실라놀기 또는 반응성기가, 실리카 입자의 실라놀기와 수소결합 또는 화학적 결합을 형성하기 때문인 것으로 추측된다.

겔화시간은, 10∼120 분간으로 할 수 있지만, 20∼90 분간이라도 된다. 겔화시간을 10분 이상으로 함으로써 균질한 습윤 겔을 얻기 쉬워지고, 120분 이하로 함으로써 후술하는 세정공정으로부터 건조공정의 간략화가 가능하게 된다. 그리고, 겔화 및 숙성의 공정 전체로서, 겔화시간과 숙성시간의 합계 시간은, 4∼480 시간으로 할 수 있지만, 6∼120 시간이라도 된다. 겔화시간과 숙성시간의 합계를 4시간 이상으로 함으로써, 강도(강성)이 더욱 높은 습윤 겔을 얻을 수 있고, 480시간 이하로 함으로써 숙성의 효과를 보다 유지하기 쉽게 된다.

(세정공정)

세정공정은, 상기 습윤 겔 생성 공정에 의해 얻어진 습윤 겔을 세정하는 공정(세정공정)이다. 또한, 세정공정은, 습윤 겔을 세정하면서, 습윤 겔 중의 용매를 치환하는 공정일 수도 있다.

세정공정에서의 세정은, 예를 들면, 물 또는 유기용매를 사용하여 반복적으로 행할 수 있다. 이 때, 가온함으로써 세정효율을 향상시킬 수 있다.

유기용매로서는, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 1,2-디메톡시에탄, 아세토니트릴, 헥산, 톨루엔, 디에틸에테르, 클로로포름, 아세트산 에틸, 테트라하이드로퓨란, 염화메틸렌, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 아세트산, 포름산 등의 각종 유기용매를 사용할 수 있다. 유기용매는 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

세정공정에서의 온도환경은, 세정에 사용하는 용매의 비점 이하의 온도로 할 수 있고, 예를 들면, 메탄올을 사용하는 경우에는, 30∼60 ℃ 정도의 가온으로 할 수 있다.

세정공정에서 세정된 습윤 겔은, 그대로 건조공정에 제공해도 되고, 습윤 겔 중의 용매를 다른 용매로 치환하는 용매치환 공정을 실시한 후, 건조공정에 제공해도 된다.

(건조공정)

건조공정에서는, 상기한 바와 같이 세정한 습윤 겔을 건조시킨다. 이로써, 최종적으로 에어로겔을 얻을 수 있다.

건조 방법으로서는 특별히 제한되지 않으며, 공지의 상압(常壓)건조, 초임계건조 또는 동결건조를 사용할 수 있지만, 이들 중에서, 저밀도의 에어로겔을 제조하기 쉬운 라는 관점에서는, 상압건조 또는 초임계건조를 사용할 수 있다. 또한, 저비용으로 생산 가능한 관점에서는 상압건조를 사용할 수 있다. 그리고, 본 실시형태에 있어서, 상압이란 0.1MPa(대기압)을 의미한다.

본 실시형태의 에어로겔 입자의 제조 방법은, 건조공정에서 얻어진 에어로겔을 분쇄하여, 에어로겔 입자를 얻는 에어로겔 분쇄 공정을 더욱 구비하고 있어도 된다.

에어로겔 분쇄 공정은, 예를 들면, 헨셀형 믹서에 괴상(塊狀)의 에어로겔을 넣고, 적절한 회전수와 시간으로 믹서를 운전함으로써 행할 수 있다. 그리고, 필요에 따라, 유발, 제트 밀, 롤러 밀, 볼 밀, 비즈 밀 등을 사용하여, 에어로겔 입자의 입자 직경을 조정할 수도 있다.

또한, 본 실시형태의 에어로겔 입자의 제조 방법은, 습윤 겔을 분쇄하는 습윤 겔 분쇄 공정을 더욱 구비하고 있어도 된다. 이 경우에, 에어로겔 분쇄 공정을 실시하지 않아도, 분말형 에어로겔(에어로겔 입자)을 얻을 수 있다.

습윤 겔 분쇄 공정은, 예를 들면, 적절한 회전수와 시간으로 믹서를 운전함으로써 행할 수 있다. 또한, 보다 간이적인 습윤 겔의 분쇄는, 밀폐 가능한 용기에 습윤 겔을 넣거나, 또는, 밀폐 가능한 용기 내에서 습윤 겔 생성 공정을 행하고, 쉐이커 등의 진탕장치를 사용하여, 적절한 시간 동안 진탕함으로써 행할 수 있다. 그리고, 필요에 따라, 유발, 제트 밀, 롤러 밀, 비즈 밀 등을 사용하여, 습윤 겔의 입자 직경을 조정할 수도 있다.

본 실시형태의 에어로겔 입자의 제조 방법은, 에어로겔 입자를 체(sieve)에 투입하는 체질 공정을 더욱 구비하고 있어도 된다.

체질 공정은, 에어로겔 입자의 입도분포를 조정하기 위해 실시한다. 예를 들면, 분쇄 공정에서 얻은 에어로겔 입자에는 분쇄할 수 없었던 조대(粗大) 입자(예를 들면, 직경 1000㎛을 초과하는 입자)가 잔존하는 경우가 있고, 체질 공정에서 이들 조대 입자를 제거하는 것이 가능하다. 사용하는 체로서는 금속제 또는 수지제의, 와이어 또는 파이버로 구성되는 망형(網形)인 것이 바람직하다. 망의 개구직경의 크기는, 원하는 입자 직경에 맞추어서 적절하게 선택할 수 있다. 개구직경으로서는, 1000㎛, 500㎛, 100㎛, 45㎛, 18㎛, 10㎛ 등이 있다.

(막 증류용 다공질막)

다공질막은, 막 증류용 다공질막으로서, 증기를 투과할 수 있는 것이면 된다. 다공질막은, 예를 들면, 막 재료와, 상기 막 재료 중에 분산된 에어로겔 입자를 포함하는 다공질막이면 된다.

막 재료는, 막형성성을 가지고 있으면 되고, 소수성을 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 막 재료로서는, 예를 들면, 소수성 다공질막을 형성 가능한 공지의 수지재료가 있다. 막 재료로서는, 예를 들면, 폴리프로필렌(PP), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등의 불소수지 등이 있다. 내약품성 및 성형가공성의 관점에서는, 폴리불화비닐리덴이 바람직하다.

에어로겔 입자를 막 재료 중에 분산시키는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 막 재료를 용매에 용해한 후, 에어로겔 입자를 용액 중에 분산시키고, 교반하여 균일하게 한 후, 용매를 증발 건고(乾固)시켜 다공질막을 얻을 수 있다.

다공질막의 두께는, 특별히 제한되지 않지만, 막 두께를 두껍게 함으로써, 에어로겔 입자의 배합량을 많게 할 수 있어, 단열성을 더 한층 향상시킬 수 있다. 또한, 막 증류에서는, 막의 양측에는 일정한 기압차가 있기 때문에, 막 자체에도 일정한 강도가 필요하지만, 막 두께를 두껍게 함으로써 필요한 강도가 얻기 쉽게 된다. 한편, 막 두께를 얇게 하는 것에 의해, 증기의 투과 효율이 향상되어, 막 증류의 효율이 향상되는 경향이 있다. 이 관점에서, 다공질막의 두께는 0.1∼1.0 mm가 바람직하고, 0.1∼0.5 mm가 보다 바람직하고, 0.1mm∼0.4mm가 더욱 바람직하고, 0.1∼0.3 mm가 가장 바람직하다.

다공질막 중의 에어로겔 입자의 함유량은, 0.05질량부 이상이 바람직하고, 1질량부 이상이 보다 바람직하고, 2질량부 이상이 더욱 바람직하고, 3질량부 이상이 가장 바람직하다. 이로써, 단열성이 더 한층 향상되는 경향이 있다. 또한, 다공질막중의 에어로겔 입자의 함유량은, 예를 들면, 50질량부 이하일 수 있다. 이로써, 막형성성이 향상되고, 균일한 다공질막이 쉽게 얻어지는 경향이 있다.

본 실시형태에서는, 막 강도를 증가시키기 위해, 다공질막에 지지체를 접합 해도 된다. 지지체로서는, 막 재료와 접착성이 있어, 다공질막 이상으로 증기를 투과하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 지지체로서는, 예를 들면, 폴리에스테르제 섬유의 부직포, 폴리프로필렌제 섬유의 부직포가 있다. 지지체의 두께는, 강도와 작업성의 관점에서 50㎛∼300㎛가 바람직하다.

(막 모듈)

본 실시형태에 따른 막 모듈은, 전술한 막 증류용 다공질막을 포함한다. 막 모듈은, 예를 들면, 복수의 다공질막이 적층한 적층체를 포함한 것이라도 되고, 이 경우에, 복수의 다공질막 중 적어도 하나가, 전술한 막 증류용 다공질막이면 된다.

다공질막 이외의 막 모듈의 구성은 특별히 한정되지 않고, 공지의 막 증류용 막 모듈과 동일한 구성을 가지고 있어도 된다.

(막 증류 장치)

본 실시형태에 따른 막 증류 장치는, 전술한 막 증류용 다공질막을 포함하는 막 모듈을 구비하고 있다. 막 증류 장치는, 복수의 막 모듈을 구비하고 있어도 되고, 이 경우에, 복수의 막 모듈 중 적어도 하나가, 전술한 막 증류용 다공질막을 포함하는 막 모듈이면 된다.

막 증류 장치의 다른 구성은 특별히 한정되지 않고, 공지의 막 증류 장치와 동일한 구성을 가지고 있어도 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

이하에서, 실시예에 의해 본 개시를 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

[에어로겔 입자의 제작]

요소(와코순약공업(和光純藥工業)가부시키가이샤 제조) 10g과 브롬화세틸트리메틸암모늄(와코순약공업가부시키가이샤 제조, CTAB, 계면활성제) 1.6g을, 5mM의 아세트산(와코순약공업가부시키가이샤 제조) 수용액 15g과 함께 100mL의 비이커에 넣고, 40℃로 60분간 교반하여, 요소와 CTAB를 완전히 용해시켰다. 용액을 실온까지 냉각하여, 백색의 고체를 얻었다.

그 후, 콜로이달실리카(후소화학공업(扶桑化學工業)가부시키가이샤 제조, PL-2L, 실리카 나노 입자[입자 직경 20nmφ]의 수분산액, 20질량부) 17g, 메틸트리메톡시실란(신에츠화학공업(信越化學工業)가부시키가이샤 제조, MTMS) 5.8g, 알콕시실록산(모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈·재팬 합동회사 제조, XF40-C5978) 2.0g 및 디메틸디메톡시실란(신에츠화학공업가부시키가이샤 제조, DMDMS) 1.7g을 첨가하고, 가열식 마그네틱스터러(회전수 300회/분) 중에서 24℃로 1시간 교반하여, 저점도의 현탁액을 얻었다.

상기 현탁액을 얕은형(淺型) 용기에 옮기고, 필름으로 밀봉한 후, 60℃로 설정된 오븐에서 60시간 가열했다. 얕은형 용기로부터 블록형의 고형물을 꺼내고, 100mL의 순수를 넣은 비이커에 넣고, 필름으로 밀봉한 후, 60℃로 설정된 오븐에서 3시간 가열했다.

그 후, 고형물을 꺼내고, 100mL의 메탄올을 넣은 비이커에 넣고, 필름으로 밀봉한 후, 60℃로 설정된 오븐에서 3시간 가열했다. 상기한 메탄올 처리는 2회 반복하였다.

그 후, 고형물을 꺼내고, 40℃로 설정된 건조기 중에서 1시간 건조시켜, 블록형의 에어로겔(약 10g)을 얻었다. 이것을 유발로 갈아서 으깨고, 개구직경 45㎛의 체를 사용하여 체질하여, 평균 입자 직경(D50) 20㎛인 에어로겔 입자를 얻었다.

[막 증류용 다공질막의 제작]

폴리불화비닐리덴(다이킨공업가부시키가이샤 제조, PVDF) 20g과 디메틸술폭시드(와코순약공업가부시키가이샤 제조, DMSO) 80g을 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 80℃로 12시간 교반하여, 폴리불화비닐리덴를 완전히 용해시켰다. 그 후, 상기 에어로겔 입자(약 0.62g, 막 전체의 약 3질량%)를 넣고, 30분간 교반하여 이것을 분산시켰다. 그 후, 교반을 정지하고, 온도를 80℃로 유지하여 기포가 소실될 때까지 약 1시간 정치(靜置)하여, 코팅액을 얻었다.

상기 코팅액 20g을, 상온의 금속판 상에서, 코팅 공구를 사용하여 금속판에 코팅했다. 상기 코팅막을 부착한 금속판을, 얼음을 사용하여 냉각한 별도의 금속판 위에 둔 바, 코팅막이 혼탁하고, 고체의 코팅막이 되었다. 상기 코팅막을 부착한 금속판을, 따로 준비한 냉수 중에 2∼3 분간 침지하고, 코팅막을 금속판으로부터 박리했다. 박리한 코팅막을 순수 중에 12시간 침지하고, DMSO를 완전히 제거한 후, 40℃로 설정된 건조기에서 1시간 건조하여, 백색의 다공질막을 얻었다. 막 두께는 0.5mm로 했다.

(실시예 2)

에어로겔 입자의 함유량이 막 전체의 0.05질량%로 되도록, 에어로겔 입자의 첨가량을 변경한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행하여, 다공질막을 얻었다.

(실시예 3)

에어로겔 입자의 함유량이 막 전체에 20질량%로 되도록, 에어로겔 입자의 첨가량을 변경한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행하여, 다공질막을 얻었다.

(실시예 4)

에어로겔 입자의 함유량이 막 전체에 50질량%로 되도록, 에어로겔 입자의 첨가량을 변경한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행하여, 다공질막을 얻었다.

(실시예 5)

막 두께를 0.1mm로 한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행하여, 다공질막을 얻었다. 그리고, 에어로겔 입자의 입자 직경을 막 두께 이하로 하기 위하여, 에어로겔 입자는, 또한 분쇄하여, 평균 입자 직경 10㎛의 입자로서 사용하였다.

(실시예 6)

막 두께 1.0mm로 한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행하여, 다공질막을 얻었다.

(비교예 1)

에어로겔 입자를 첨가하지 않은 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행하여, 다공질막을 얻었다.

(평가 방법)

[열전도율의 측정]

열전도율은, 열저항법을 사용하여 측정했다. 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 다공질막을 10mm×10mm의 사이즈로 커팅하고, 히터/전열봉/백금온도측정 열저항체/막 증류용 다공질막/백금온도측정 열저항체/전열봉/수냉판의 구조에 있어서, 각 층의 사이를 실리콘 그리스(신에츠화학공업가부시키가이샤 제조, X23-7758D)를 사용하여 밀봉하고, 평가했다. 입력 전력은 0.5W, 수온은 25℃로 하고, 샘플의 상면 및 하면 온도의 온도차 ΔT를 측정하고, 하기 식(1), 식(2) 및 식(3)을 사용하여 열전도율을 산출했다. 결과를 표 1에 나타내었다.

R=ΔT/Q …식(1)

R_S=R-R_O …식(2)

λ=d/R_S·S …식(3)

[R: 열저항의 측정값(K/W), R_O: 블랭크 측정 시의 열저항, R_S: 샘플의 열저항(K/W), △: 샘플의 표면과 배면의 온도차(K), Q: 방열기의 투입 열량(W), D: 샘플의 두께, S: 샘플의 면적(m²)]

[표 1]

표 1은, 막 증류용 다공질막 중에 에어로겔을 첨가함으로써, 막의 열전도율이 저하되는, 즉 막의 단열성이 높아지는 것을 나타내고 있다. 특히, 첨가량이 0.05∼20 질량부이며, 또한 막 두께가 0.1∼1.0 mm의 범위 내일 때, 효과가 현저한 것을 확인할 수 있다.

Claims

에어로겔 입자를 포함하는, 막 증류용 다공질막.
제1항에 있어서,
상기 에어로겔 입자의 함유량이 0.05∼50 질량%인, 막 증류용 다공질막.
제2항에 있어서,
상기 에어로겔 입자의 함유량이 3∼50 질량%인, 막 증류용 다공질막.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
두께가 0.1mm 이상 1mm 이하인, 막 증류용 다공질막.
제4항에 있어서,
두께가 0.1mm 이상 0.5mm 이하인, 막 증류용 다공질막.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로겔 입자의 평균 입자 직경이 0.1∼1000 ㎛인, 막 증류용 다공질막.
제6항에 있어서,
상기 에어로겔 입자의 평균 입자 직경이 0.1∼500 ㎛인, 막 증류용 다공질막.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로겔 입자가, 가수분해성기를 가지는 유기 규소 화합물의 가수분해 축합물과, 실리카 입자를 포함하는, 막 증류용 다공질막.
제8항에 있어서,
상기 가수분해 축합물이, 알케닐기, 글리시딜기, (메타)아크릴로일기, 머캅토기, 티오에테르기, 티오에스테르기 및 아미디노티오기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 반응성기를 함유하는, 막 증류용 다공질막.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
폴리불화비닐리덴막에 상기 에어로겔 입자가 분산된 구성을 가지는, 막 증류용 다공질막.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 막 증류용 다공질막을 포함하는, 막 모듈.
제11항에 있어서,
복수의 다공질막이 적층한 적층체를 포함하고,
상기 복수의 다공질막 중 적어도 하나가, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 막 증류용 다공질막인, 막 모듈.
제11항 또는 제12항에 기재된 막 모듈을 포함하는, 막 증류 장치.