WO2015159986A1 - 多孔質支持体-ゼオライト膜複合体及び多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法 - Google Patents

多孔質支持体-ゼオライト膜複合体及び多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2015159986A1
WO2015159986A1 PCT/JP2015/061910 JP2015061910W WO2015159986A1 WO 2015159986 A1 WO2015159986 A1 WO 2015159986A1 JP 2015061910 W JP2015061910 W JP 2015061910W WO 2015159986 A1 WO2015159986 A1 WO 2015159986A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
zeolite membrane
porous support
zeolite
water
membrane composite
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/061910
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
暢偉 田邊
武脇 隆彦
美樹 山田
公平 ▲高▼谷
Original Assignee
三菱化学株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱化学株式会社 filed Critical 三菱化学株式会社
Priority to JP2016513846A priority Critical patent/JP6614138B2/ja
Priority to EP15780170.5A priority patent/EP3132842A4/en
Priority to CN201580020377.6A priority patent/CN106255545B/zh
Publication of WO2015159986A1 publication Critical patent/WO2015159986A1/ja
Priority to US15/296,705 priority patent/US10406486B2/en
Priority to US16/524,420 priority patent/US11065586B2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • B01D71/028Molecular sieves
    • B01D71/0281Zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26Drying gases or vapours
    • B01D53/268Drying gases or vapours by diffusion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/362Pervaporation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0051Inorganic membrane manufacture by controlled crystallisation, e,.g. hydrothermal growth
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/04Tubular membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/108Inorganic support material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106Silica or silicates
    • B01D2253/108Zeolites
    • B01D2253/1085Zeolites characterized by a silicon-aluminium ratio
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/80Water
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/12Specific ratios of components used

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a porous support-zeolite membrane composite. More specifically, the present invention relates to a porous structure in which a CHA-type zeolite membrane is formed on a porous support by hydrothermal synthesis in the presence of a specific seed crystal. The present invention relates to a method for producing a support-zeolite membrane composite. The present invention also relates to a porous support-zeolite membrane composite excellent in separation of substances that react with the acid sites of zeolite such as lower alcohols and electrophilic molecules.
  • separation or concentration of a gas or liquid mixture containing an organic substance is performed by a distillation method, an azeotropic distillation method, a solvent extraction / distillation method, an adsorbent, or the like depending on the properties of the target substance.
  • these methods have drawbacks that they require a lot of energy or have a limited application range for separation and concentration.
  • membrane separation and concentration methods using membranes such as polymer membranes and zeolite membranes have been proposed as separation methods instead of these methods.
  • Polymer membranes such as flat membranes and hollow fiber membranes are excellent in processability, but have the disadvantage of low heat resistance.
  • polymer membranes have low chemical resistance, and many of them swell when contacted with organic substances such as organic solvents and organic acids. Therefore, the range of applications for separation and concentration is limited.
  • the zeolite membrane is usually used for separation and concentration as a porous support-zeolite membrane complex in which zeolite is formed in a membrane on a porous support.
  • the organic substance can be separated and concentrated by bringing the mixture of the organic substance and water into contact with the porous support-zeolite membrane complex and selectively allowing water to permeate. Separation and concentration using membranes of inorganic materials such as zeolite can reduce the amount of energy used compared to separation by distillation or adsorbent, and separation and concentration can be performed over a wider temperature range than polymer membranes. Further, it can be applied to separation of a mixture containing an organic substance.
  • an A-type zeolite membrane (Patent Document 1) has been used industrially as a zeolite membrane.
  • A-type zeolite membrane is highly hydrophilic and has a high dehydrating ability.
  • SAR SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio
  • a method of concentrating alcohol by selectively permeating water from a mixed system of alcohol and water using a mordenite-type porous support-zeolite membrane composite (Patent Document 2), or a ferrierite-type porous support
  • Patent Document 3 A method of separating and concentrating acetic acid by selectively permeating water from a mixed system of acetic acid and water using a zeolite membrane composite (Patent Document 3) has also been proposed.
  • the mordenite-type porous support-zeolite membrane composite disclosed in Patent Document 2 and the ferrierite-type porous support-zeolite membrane composite disclosed in Patent Document 3 have a small permeation flux and are practically used. The amount of treatment was insufficient.
  • Non-Patent Document 1 A CHA-type zeolite membrane has been proposed as a zeolite membrane composite with improved permeation flux. Further, a dense CHA type zeolite membrane having high SAR as a membrane having excellent acid resistance and water resistance, a permeation flux sufficient for practical use, and high separation performance has been proposed (Patent Document 4).
  • Non-Patent Document 1 synthesis is performed using a synthetic sol having a SAR of about 5 using a CHA type seed crystal without using an organic template.
  • the synthesis time of this CHA-type zeolite membrane was as long as 1 day or more, and although the permeation flux and separation factor were improved from those of conventional membranes, it was still not sufficient.
  • Patent Document 4 since an organic template is used for membrane synthesis, it is necessary to perform firing in order to remove the organic template during the production of the zeolite membrane, which increases the production time and costs. There was a problem that became high.
  • the zeolite membrane has many acid sites due to the organic template, and there is a problem that it is difficult to use when separating substances that react with the acid sites.
  • An object of the present invention is to provide a porous support that is excellent in acid resistance and water resistance, has a sufficient permeation flux, and is suitable for separation of substances that react with acid sites of zeolite such as lower alcohols and electrophilic molecules. It is an object of the present invention to provide a body-zeolite membrane composite. Another object of the present invention is to provide a method for producing such a porous support-zeolite membrane composite industrially in an easy manner in a short time.
  • a zeolite membrane having specific physical properties can solve the above problems.
  • FAU type zeolite as a seed crystal during hydrothermal synthesis to form a CHA type zeolite membrane
  • the SAR is appropriately controlled without using an organic template, and the permeation flux and the separation factor are high.
  • the inventors have found that a CHA-type zeolite membrane can be produced in a short time, and have reached the present invention.
  • the hydrothermal synthesis is performed in an aqueous reaction mixture containing a Si element source and water,
  • a porous support-zeolite membrane composite having a zeolite membrane formed on a porous support A porous support-zeolite membrane composite, wherein the zeolite membrane in the vicinity of the porous support interface and the internal zeolite membrane have substantially the same crystallinity.
  • a porous support-zeolite membrane composite having a zeolite membrane formed on a porous support In the water vapor diffusion measurement, a porous support-zeolite characterized in that a time Q (min) from the maximum value of the detected intensity of desorbed water to 1/20 of the value satisfies the following formula (2) Membrane complex.
  • a porous support-zeolite membrane composite having excellent acid resistance and water resistance and sufficient permeation flux can be produced in a short time. Furthermore, since a porous support-zeolite membrane composite can be produced without using an organic template, the resulting porous support-zeolite membrane composite has few acid sites on the zeolite membrane due to the organic template, It is also suitable for separating substances that easily react with acid sites.
  • FIG. 1 is a schematic view of an apparatus used for the pervaporation method.
  • FIG. 2 is an X-ray diffraction (XRD) pattern of the zeolite membrane obtained in Example 1.
  • FIG. 3A is a schematic view of an example of a zeolite membrane composite, and FIG. 3B is an enlarged view of a cross section of the zeolite membrane composite.
  • the description of the constituent requirements described below is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the contents are not specified.
  • weight and “mass”, “wt%” and “mass%” have the same meaning.
  • the method for producing a porous support-zeolite membrane composite according to the present invention comprises forming a CHA-type zeolite membrane by hydrothermal synthesis on the porous support in the presence of seed crystals to form a porous support-zeolite membrane composite.
  • porous support-zeolite membrane composite may be simply referred to as “zeolite membrane composite”, and “porous support” may be simply referred to as “support”.
  • the CHA-type zeolite used in the present invention is a code that defines the structure of zeolite defined by International Zeolite Association (IZA) and indicates a CHA structure. It is a zeolite having a crystal structure equivalent to that of naturally occurring chabasite.
  • the CHA-type zeolite has a structure characterized by having three-dimensional pores composed of 8-membered oxygen rings having a diameter of 3.8 ⁇ 3.8 mm, and the structure is characterized by X-ray diffraction data.
  • the framework density of the CHA-type zeolite used in the present invention is 14.5 T / 1000 kg.
  • the framework density means the number of elements constituting a skeleton other than oxygen per 1000 3 of the zeolite, and this value is determined by the structure of the zeolite.
  • the relationship between the framework density and the structure of zeolite is shown in ATLAS OF ZEOLITE FRAMEWORK TYPES Fifth Revised Edition 2001 ELSEVIER.
  • the FAU type zeolite used in the present invention is a code that defines the structure of the zeolite defined by International Zeolite Association (IZA) and indicates a FAU structure. It is a zeolite having a crystal structure equivalent to faujasite produced in nature.
  • FAU type zeolite has a structure characterized by having three-dimensional pores composed of oxygen 12-membered rings having a diameter of 7.4 ⁇ 7.4 mm, and the structure is characterized by X-ray diffraction data.
  • the framework density of the FAU type zeolite used in the present invention is 12.7 T / 1000 kg.
  • FAU type zeolite includes X type and Y type.
  • porous support used in the present invention has a chemical stability such that zeolite can be crystallized in the form of a film on the surface thereof, and is a support made of an inorganic porous material (inorganic porous support). Anything may be used. Examples thereof include sintered ceramics, sintered metals such as iron, bronze, and stainless steel, glass, and carbon molded bodies.
  • porous supports there are inorganic porous supports (ceramic supports) including sintered ceramics, which are solid materials whose basic components or most of them are composed of inorganic nonmetallic substances. preferable. If this ceramic support is used, a part of the ceramic support is converted into a zeolite during synthesis of the zeolite membrane, thereby improving the adhesion at the interface.
  • ceramic supports including sintered ceramics, which are solid materials whose basic components or most of them are composed of inorganic nonmetallic substances.
  • this ceramic support is used, a part of the ceramic support is converted into a zeolite during synthesis of the zeolite membrane, thereby improving the adhesion at the interface.
  • the ceramic support include a support of a ceramic sintered body containing, for example, alumina such as silica, ⁇ -alumina, and ⁇ -alumina, mullite, zirconia, titania, yttria, silicon nitride, silicon carbide, and the like. .
  • a support containing at least one of alumina, silica and mullite is preferable. When these supports are used, partial zeolitization is easy, so that the bond between the support and the zeolite becomes strong, and a dense membrane with high separation performance is easily formed.
  • the shape of the porous support is not particularly limited as long as it can effectively separate a gas mixture or a liquid mixture.
  • a tubular shape such as a flat plate shape or a cylindrical tubular shape, a cylindrical shape or a prismatic shape is used.
  • honeycomb shape and a monolith with a large number of.
  • zeolite is crystallized into a film on such a porous support, that is, on the surface of the support.
  • the surface of the support may be any surface or a plurality of surfaces depending on the shape of the support.
  • a cylindrical tube support it may be an outer surface or an inner surface, and in some cases both the outer and inner surfaces.
  • the average pore diameter of pores on the surface of the porous support is not particularly limited, but those having controlled pore diameters are preferred.
  • the average pore diameter is usually 0.02 ⁇ m or more, preferably 0.05 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more, and usually 20 ⁇ m or less, preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less. If the average pore diameter is too small, the amount of permeation tends to be small. If it is too large, the strength of the support itself may be insufficient, and the proportion of pores on the surface of the support will increase, forming a dense zeolite membrane. It may be difficult to be done.
  • the average thickness (wall thickness) of the support is usually 0.1 mm or more, preferably 0.3 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, and usually 7 mm or less, preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less. is there.
  • the support is used for the purpose of giving mechanical strength to the zeolite membrane, but if the average thickness of the support is too thin, the porous support-the zeolite membrane composite does not have sufficient strength- Zeolite membrane composites tend to be vulnerable to impacts and vibrations, causing problems in practical use. If the average thickness of the support is too thick, the diffusion of the permeated material tends to be poor and the permeation flux tends to be low.
  • the porosity of the porous support is usually 20% or more, preferably 25% or more, more preferably 30% or more, and usually 70% or less, preferably 60% or less, more preferably 50% or less.
  • the porosity of the support influences the permeation flow rate when the gas or liquid is separated, and if it is less than the lower limit, it tends to inhibit the diffusion of the permeate, and if it exceeds the upper limit, the strength of the support tends to decrease.
  • the surface of the porous support is preferably smooth, and the surface may be polished with a file or the like as necessary.
  • the surface of the porous support means an inorganic porous support surface portion for crystallizing zeolite, and any surface of each shape may be used as long as it is a surface, Good.
  • a cylindrical tube support it may be an outer surface or an inner surface, and in some cases both the outer and inner surfaces.
  • the present invention provides a zeolite separation membrane that is particularly suitable for separation of lower alcohols and separation of substances that react with the acid sites of zeolite such as electrophilic molecules.
  • the zeolite membrane satisfying the range of the above formula (1) means that the zeolite membrane in the vicinity of the support interface and the internal zeolite membrane have substantially the same crystallinity. This is expected to lead to the reason for the effects of the present invention as described above.
  • the schematic diagram of an example of a zeolite membrane composite is shown to FIG. 3 (A) and (B). As shown in FIG.
  • the zeolite membrane in the vicinity of the support interface means a range X1 from the interface of the zeolite membrane with the porous support to 2 ⁇ m toward the zeolite membrane surface.
  • the internal zeolite membrane refers to a range Y1 from 2 ⁇ m toward the zeolite membrane surface from the interface with the porous support of the zeolite membrane toward the zeolite membrane surface.
  • the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio in the formula (1) is a value calculated by EDS line profile measurement of the cross section of the zeolite membrane composite, and is specifically measured by the following method. First, the zeolite membrane composite is cut to an appropriate size, and then a cross section polisher is used to irradiate an Ar ion beam to smooth the cross section. SEM-EDX measurement is performed on the prepared cross section, and spectra at points every 0.1 ⁇ m on a straight line perpendicular to the support membrane side from the zeolite membrane surface side are acquired. Semi-quantitative values of Si and Al are calculated by correcting the spectrum intensity with ZAF.
  • the EDS line profile is obtained by taking the distance on the horizontal axis and plotting the obtained semi-quantitative values.
  • the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is obtained from this EDS line profile.
  • the acceleration voltage is preferably 6 to 10 kV (particularly preferably 6 kV), and the observation magnification is preferably 1000 to 5000 times. From the obtained SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio, the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio X of the zeolite membrane in the vicinity of the support interface and the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio Y of the inner zeolite membrane Is calculated.
  • X is the average value of the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of (X1) from the interface with the support of the zeolite membrane to 2 ⁇ m toward the surface of the zeolite membrane
  • Y is the interface with the support of the zeolite membrane The average value of SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of (Y1) from 2 ⁇ m to the zeolite membrane surface toward the zeolite membrane surface direction.
  • X / Y may be larger than 0.70 and smaller than 1.2, but is preferably 0.75 or more, more preferably 0.80 or more, further preferably 0.85 or more, preferably 1.1 or less. Preferably it is 1.0 or less, More preferably, it is 0.95 or less. By being in this range, the effect of the present invention can be obtained.
  • it is important to quickly convert the seed crystal into a zeolite membrane and grow the zeolite membrane.
  • a highly reactive seed crystal specifically, a method using a seed crystal having a part of the structure of the target zeolite such as FAU type zeolite
  • examples thereof include a method using a seed crystal having a small particle diameter and a method using a seed crystal whose surface reactivity has been increased by surface treatment such as alkali treatment.
  • a method using a FAU type zeolite having a part of the structure of the target zeolite is particularly effective, and this method will be described later.
  • the present invention relates to a porous support-zeolite membrane composite having a zeolite membrane formed on a porous support, which is 1/20 of the maximum detected intensity of desorbed water in water vapor diffusion measurement.
  • a porous support-zeolite membrane composite (zeolite membrane composite 2) in which the time Q (min) until the value reaches the following formula (2) is described.
  • the zeolite membrane becomes a membrane having excellent hydrophilicity, uniformity and diffusibility, as well as excellent acid resistance and water resistance. Therefore, the zeolite membrane is a substance that easily reacts with lower alcohols and acid sites. It is expected to be suitably used for separation.
  • the water vapor diffusion measurement is performed as follows. First, a sample obtained by cutting a zeolite membrane composite into an appropriate size is used as a sample. This sample is placed in a stainless steel measuring cell. A pipe (upstream side, downstream side) serving as a gas flow path is connected to the measurement cell. The downstream side of the measurement cell is connected to a differential exhaust pump. There is a mass spectrometer in the middle of the flow path of the measurement cell and the differential exhaust pump, and part of the gas discharged from the measurement cell does not flow to the differential exhaust pump but is introduced into the mass spectrometer. Helium gas is introduced from the upstream side, and the inside of the measurement cell containing the sample is made a helium atmosphere.
  • differential evacuation is performed while flowing helium gas, so that the pressure is reduced to about 80 kPa, and the adsorbed water and the like of the sample are removed at 140 ° C.
  • vapor of a mixed solution of ethanol and water water concentration 0.2 wt% is brought into contact with the sample for 1 hour.
  • the inside of the measurement cell is reduced to a helium atmosphere and then depressurized. That is, the pressure is reduced to about 80 kPa by differential evacuation while flowing helium gas.
  • the detected intensity of the desorbed water is obtained by observing the behavior of the water introduced into the mass spectrometer. The time when the detected intensity of the desorbed water reaches the maximum value is defined as 0 minute, and the time until the detected intensity of the desorbed water reaches 1/20 of the maximum value is defined as Q (minutes).
  • the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the zeolite membrane or the amount of defects is controlled.
  • a method of controlling the hydrophilicity, a method of controlling the uniformity of the membrane by adjusting the crystal size to an appropriate size by controlling the synthesis conditions, or synthesizing in a short time, a zeolite having a three-dimensional pore structure And a method for improving the diffusibility by selecting zeolite having a low framework density As a method for controlling the uniformity of the membrane, a method using FAU-type zeolite described later as a seed crystal can be mentioned. Of these, one method may be used, but a plurality are preferably combined.
  • the crystal structure of the zeolite membrane is not particularly limited, but the skeleton of the crystalline zeolite forming the pores of the zeolite membrane is a ring having an oxygen 8-membered ring or less. Of these, an oxygen 6- to 8-membered ring is more preferable.
  • the structure of the zeolite for example, AEI, AFG, ANA, CHA, DDR, EAB, ERI, ESV, FAR, FRA, GIS, ITE, KFI, LEV, LIO, LOS, LTA, LTN, MAR, PAU, RHO, RTH , SOD, STI, TOL, UFI and the like.
  • a membrane composed of AEI, CHA, DDR, ERI, KFI, LEV, PAU, RHO, RTH, SOD, LTA, UFI type zeolite, and CHA, DDR, RHO, SOD type zeolite. More preferably, it is a constructed film. Of these, CHA-type zeolite is preferred.
  • the zeolite is preferably an aluminosilicate.
  • n of the zeolite having an oxygen n-membered ring refers to the one having the largest number of oxygen elements among the pores composed of the zeolite skeleton and the T element (elements other than oxygen constituting the skeleton).
  • an inorganic binder such as silica or alumina, a silylating agent for modifying the zeolite surface, or the like may be included as necessary in addition to zeolite.
  • the zeolite membrane in the present invention may partially contain an amorphous component or the like, but a zeolite membrane composed substantially only of zeolite is preferable.
  • the thickness of the zeolite membrane is not particularly limited, but is usually 0.1 ⁇ m or more, preferably 0.6 ⁇ m or more, more preferably 1.0 ⁇ m or more, further preferably 5.0 ⁇ m or more, usually 100 ⁇ m or less, preferably The range is 60 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less.
  • the particle size of the zeolite is not particularly limited, but if it is too small, the grain boundary tends to increase and the permeation selectivity tends to decrease. Therefore, it is usually 30 nm or more, preferably 50 nm or more, more preferably 100 nm or more, and the upper limit is the film thickness or less. Furthermore, it is particularly preferred that the zeolite particle size is the same as the membrane thickness. When the zeolite particle size is the same as the membrane thickness, the zeolite grain boundary is smallest.
  • a CHA-type zeolite membrane is formed on a porous support by hydrothermal synthesis using FAU-type zeolite as a seed crystal.
  • hydrothermal synthesis for example, a reaction mixture for hydrothermal synthesis (hereinafter sometimes referred to as an “aqueous reaction mixture”) whose composition has been uniformized is placed in a heat-resistant and pressure-resistant container such as an autoclave, and porous.
  • the support may be gently fixed inside the heat and pressure resistant container, hermetically sealed, and heated for a certain period of time.
  • the aqueous reaction mixture preferably contains an Si element source and water, preferably contains an Si element source, an Al element source, and water, and further contains an alkali source as necessary.
  • the Si element source used in the aqueous reaction mixture include amorphous substances such as amorphous silica, colloidal silica, silica gel, sodium silicate, amorphous aluminum silicate gel, and alkoxy such as tetraethoxysilane (TEOS) and trimethylethoxysilane.
  • TEOS tetraethoxysilane
  • Silanes can be used.
  • Al element source for example, sodium aluminate, aluminum hydroxide, aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum oxide, amorphous aluminosilicate gel, or the like can be used.
  • other element sources for example, element sources such as Ga, Fe, B, Ti, Zr, Sn, and Zn may be included.
  • a suitable CHA-type zeolite membrane in the hydrothermal synthesis, can be obtained without containing an organic substance such as an organic template. Therefore, the aqueous reaction mixture may not contain an organic substance such as an organic template. It is desirable not to include from the viewpoint of acid sites.
  • the organic template requires a calcination step, so it is preferable not to use it, but it can be used as necessary.
  • the organic template refers to a structure-directing agent that regulates the crystal structure of the produced zeolite, that is, a structure-directing agent that functions as a templating agent, in particular, an organic compound.
  • the ratio of the Si element source and an organic template of the aqueous reaction mixture in the case of using an organic template in a molar ratio of the organic template for SiO 2 (organic template / SiO 2 molar ratio), usually 0.005 or higher, preferably 0. It is 01 or more, and is usually 1 or less, preferably 0.4 or less, more preferably 0.2 or less, and further preferably 0.1 or less.
  • organic template / SiO 2 molar ratio is in the above range, a denser zeolite membrane can be formed.
  • organic template amines and quaternary ammonium salts are usually used.
  • organic templates described in US Pat. No. 4,544,538 and US Patent Application Publication No. 2008/0075656 are preferred.
  • Specific examples include cations derived from alicyclic amines such as cations derived from 1-adamantanamine, cations derived from 3-quinacridinal, and cations derived from 3-exo-aminonorbornene. It is done. Among these, a cation derived from 1-adamantanamine is more preferable.
  • CHA-type zeolite capable of forming a dense film is crystallized.
  • the N, N, N-trialkyl-1-adamantanammonium cation is more preferred.
  • the three alkyl groups of the N, N, N-trialkyl-1-adamantanammonium cation are usually independent alkyl groups, preferably a lower alkyl group, more preferably a methyl group. The most preferred compound among them is the N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium cation.
  • Such cations are accompanied by anions that do not harm the formation of CHA-type zeolite.
  • Representative examples of such anions include halogen ions such as Cl ⁇ , Br ⁇ and I ⁇ , hydroxide ions, acetates, sulfates, and carboxylates. Of these, hydroxide ions are particularly preferably used.
  • N, N, N-trialkylbenzylammonium cations can also be used.
  • the alkyl group is an independent alkyl group, preferably a lower alkyl group, more preferably a methyl group.
  • the most preferred compound is N, N, N-trimethylbenzylammonium cation. The anion accompanied by this cation is the same as described above.
  • alkali metal hydroxides such as NaOH and KOH, alkaline earth metal hydroxides such as Ca (OH) 2 and the like can be used.
  • the type of alkali is not particularly limited, and Na, K, Li, Rb, Cs, Ca, Mg, Sr, Ba and the like are usually used. Among these, Na and K are preferable, and K is most preferable.
  • K is preferable in order to form a CHA type zeolite membrane instead of the FAU type using a FAU type seed crystal, for example, it is preferable to use K as this alkali.
  • the ratio of Si element source to Al element source in the aqueous reaction mixture is usually expressed as the molar ratio of the oxides of the respective elements, that is, the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio.
  • the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is not particularly limited, but is usually 5 or more, preferably 6 or more, more preferably 7 or more, and still more preferably 7.5 or more. Further, it is usually 10,000 or less, preferably 1000 or less, more preferably 100 or less, and still more preferably 12 or less.
  • the zeolite membrane When the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is within this range, the zeolite membrane is densely formed, and the produced zeolite exhibits strong hydrophilicity, and a hydrophilic compound, particularly water, is added from the mixture containing organic matter. It can be selectively transmitted. In addition, a zeolite membrane that is strong in acid resistance and difficult to remove from Al can be obtained.
  • the ratio of the Si element source to the alkali source is M (2 / n) 2 O / SiO 2 (where M represents an alkali metal or alkaline earth metal, and n represents the valence 1 or 2). And usually 0.05 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, and usually 1.0 or less, preferably 0.7 or less, more preferably 0.5 or less.
  • the ratio of Si element source to water is the molar ratio of water to SiO 2 (H 2 O / SiO 2 molar ratio), which is usually 10 or more, preferably 30 or more, more preferably 40 or more, and particularly preferably 50 or more. Usually, it is 1000 or less, preferably 500 or less, more preferably 200 or less, and particularly preferably 100 or less.
  • the amount of water is particularly important in the formation of a dense zeolite membrane, and finer crystals are more likely to form and form a dense membrane when the amount of water is greater than that of the general powder synthesis method. is there.
  • the amount of water in the synthesis of powdered CHA-type zeolite is about 15 to 50 in terms of H 2 O / SiO 2 molar ratio.
  • a porous support with high separation performance in which CHA-type zeolite is crystallized into a dense membrane on the support by making the H 2 O / SiO 2 molar ratio high (50 or more and 1000 or less), that is, water-rich conditions.
  • Body-zeolite membrane composite can be obtained.
  • a CHA type zeolite membrane is formed by using FAU type zeolite as a seed crystal and performing hydrothermal synthesis in the presence of the seed crystal.
  • the FAU type zeolite used as a seed crystal may be anything as long as the structure is a FAU type zeolite.
  • Examples of the FAU type zeolite include silicate and phosphate.
  • Examples of the silicate include aluminosilicate, gallosilicate, ferrisilicate, titanosilicate, borosilicate, and the like.
  • aluminophosphates composed of aluminum and phosphorus (referred to as ALPOs such as ALPO-5) and silicoaluminophosphates composed of silicon, aluminum and phosphorus (referred to as SAPOs such as SAPO-34).
  • SAPOs silicoaluminophosphates composed of silicon, aluminum and phosphorus
  • metalloaluminophosphates containing elements such as Fe referred to as MeAPO, such as FAPO-5.
  • MeAPO such as FAPO-5.
  • aluminosilicates and silicoaluminophosphates are preferred, and aluminosilicates are more preferred.
  • FAU type zeolite there are generally X type zeolite and Y type zeolite, either of which may be used or a mixture thereof, but it is desirable to use Y type zeolite.
  • FAU type zeolite used as a seed crystal commercially available X type zeolite or Y type zeolite may be used or synthesized. General synthesis methods are described in, for example, P157 of VERIFED SYNTHESES OF ZEOLITIC MATERIALS Second Revised Edition 2001 ELSEVIER.
  • the FAU type zeolite to be used may be proton type, ion-exchanged with alkali metal ions, alkaline earth metal ions or transition metal ions, or a mixture thereof.
  • alkali metal ions include Na + , K + and Li +
  • alkaline earth metal ions include Ca 2+ , Mg 2+ , Sr 2+ and Ba 2+
  • transition metal ions include Fe, Cu and Zn. Is given.
  • alkali metal ions such as Na + , K + and Li + are preferable.
  • Ion exchange is performed using FAU-type zeolite such as NH 4 NO 3 , ammonium salts such as NaNO 3 , hydroxide salts such as NaOH, acetate salts such as CH 3 COONa, or aqueous solutions containing ions to be exchanged, and in some cases hydrochloric acid or the like. What is necessary is just to perform by the method of washing with water after processing with an acid.
  • the concentration of the aqueous solution is usually 0.00001 mol / L or more, preferably 0.0001 mol / L or more, more preferably 0.001 mol / L or more, usually 10 mol / L or less, preferably 5 mol / L or less, more preferably 2 mol / L or less.
  • the temperature during the treatment is usually 10 ° C or higher, preferably 30 ° C or higher, more preferably 50 ° C or higher, usually 200 ° C or lower, preferably 150 ° C or lower, more preferably 130 ° C or lower.
  • the treatment time is usually 2 hours or more, preferably 5 hours or more, more preferably 10 hours or more, further preferably 20 hours or more, usually 10 days or less, preferably 7 days or less, more preferably 4 days or less. Further, it may be fired at 200 to 500 ° C. as necessary.
  • the proton type, the Na type, the K type, and a mixture thereof are particularly desirable, and the Na type, the proton type, or a mixture thereof is more preferable.
  • the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio measured by ICP emission spectroscopy of the seed crystal is usually less than 15, preferably less than 12, more preferably less than 10, and usually 1 or more, preferably 3 or more.
  • the particle diameter of the seed crystal is not particularly defined, but it is desirable that at least one of the maximum particle diameter values obtained by the particle size distribution measurement is within a specific size range.
  • the maximum value refers to the maximum value of a particle size distribution diagram obtained by particle size distribution measurement (the horizontal axis is the particle diameter and the vertical axis is the volume-based relative particle amount).
  • the maximum value is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less, further preferably 2 ⁇ m or less, particularly preferably 1.8 ⁇ m or less, and usually 0.1 ⁇ m or more, preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 0.8 ⁇ m or more. It is.
  • the seed crystal When the particle diameter is not more than the above upper limit, the seed crystal is favorably supported on the base material, and a zeolite membrane with few defects is easily formed.
  • the particle diameter is equal to or larger than the lower limit, the seed crystal is difficult to dissolve during synthesis, and a zeolite film with few defects is easily formed.
  • the particle size distribution of the seed crystal is not particularly limited, but the cumulative distribution diagram obtained by particle size distribution measurement (volume basis, integration from the smallest particle size) gives a diameter that gives a height of 50%, D50 is usually It is desirable that it is 0.5 ⁇ m or more, preferably 1.0 ⁇ m or more, preferably 5.0 ⁇ m or less, more preferably 4.0 ⁇ m or less, still more preferably 3.0 ⁇ m or less, and particularly preferably 2.0 ⁇ m or less.
  • the proportion of seed crystals present in the range of 0.5 to 20 times the average pore diameter of the support is usually 5% or more, preferably 15% or more, more preferably 25% or more, and usually 100%. Below, it is preferably 90% or less, more preferably 80% or less.
  • the seed crystal is favorably supported on the base material, and a dense and high performance zeolite membrane can be synthesized. By controlling the particle diameter of the seed crystal in this way, it becomes possible to control the state of the seed crystal supported on the base material, and a dense film with few defects is formed.
  • FAU type zeolite In order to make the seed crystal into a preferred size, commercially available FAU type zeolite, FAU type zeolite obtained by synthesis, or ion exchanged FAU type zeolite crystal may be pulverized with a mortar, ball mill, jet mill or the like.
  • a method of adding a seed crystal it is preferable to use a method of attaching a seed crystal on a support.
  • a method of attaching a seed crystal on a support By attaching a seed crystal in advance to the support, a dense zeolite membrane with good separation performance can be easily formed.
  • the method for attaching the seed crystal on the support is not particularly limited.
  • a dip method in which the seed crystal is dispersed in a solvent such as water and the support is immersed in the dispersion to attach the seed crystal, or a seed crystal is attached.
  • a method in which a slurry mixed with a solvent such as water is coated on a support can be used.
  • the dip method is desirable for producing a zeolite membrane composite with good reproducibility by controlling the amount of seed crystals attached.
  • the dispersion medium for dispersing the seed crystal is not particularly limited, but water is particularly preferable.
  • the pH of the dispersion may be adjusted by adding a water-soluble substance such as hydrochloric acid, sodium hydroxide, or potassium hydroxide.
  • the pH of the dispersion is usually 7.5 or more, preferably 8 or more, usually 14 or less, preferably 12 or less.
  • the amount of the seed crystal to be dispersed is not particularly limited, and is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more with respect to the total mass of the dispersion.
  • it is 20 mass% or less normally, Preferably it is 10 mass% or less, More preferably, it is 5 mass% or less, More preferably, it is 4 mass% or less, Most preferably, it is 3 mass% or less.
  • the amount of seed crystals to be dispersed is too small, the amount of seed crystals adhering to the support is small, so that a portion where no zeolite is generated on the support during hydrothermal synthesis is created, resulting in a defective film.
  • the amount of seed crystals adhering to the support by the dip method becomes almost constant when the amount of seed crystals in the dispersion is higher than a certain level, so if the amount of seed crystals in the dispersion is too large, the seed crystals are wasted. It is more disadvantageous in terms of cost.
  • the amount of the seed crystal to be preliminarily deposited on the support is not particularly limited, and is usually 0.01 g or more, preferably 0.1 g or more, and usually 100 g or less, preferably 50 g in mass per 1 m 2 of the base material. Hereinafter, it is more preferably 10 g or less, further preferably 5 g or less, particularly preferably 3 g or less, and most preferably 1 g or less.
  • the amount of the seed crystal is equal to or more than the lower limit, the crystal is easily formed, the film growth is good, and the film growth is likely to be uniform.
  • the zeolite membrane When a zeolite membrane is formed on a support by hydrothermal synthesis, there are no particular limitations on the method for immobilizing the support, and it can take any form such as vertical or horizontal placement.
  • the zeolite membrane may be formed by a stationary method, or the aqueous reaction mixture may be stirred to form a zeolite membrane.
  • the temperature at which the zeolite membrane is formed is not particularly limited, but is usually 80 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, more preferably 140 ° C. or higher, and usually 200 ° C. or lower, preferably 190 ° C. or lower. If the reaction temperature is too low, zeolite may not be produced. In addition, if the reaction temperature is too high, a type of zeolite different from the zeolite in the present invention may be produced.
  • the heating time is not particularly limited, but is usually 1 hour or more, preferably 5 hours or more, more preferably 10 hours or more, and usually 10 days or less, preferably 5 days or less, more preferably 3 days or less, still more preferably 2 Less than a day. If the reaction time is too short, the zeolite may not crystallize. If the reaction time is too long, a type of zeolite different from the zeolite in the present invention may be produced.
  • the pressure at the time of forming the zeolite membrane is not particularly limited, and the self-generated pressure generated when the aqueous reaction mixture placed in the closed vessel is heated to this temperature range is sufficient. If necessary, an inert gas such as nitrogen may be added.
  • the porous support-zeolite membrane composite obtained by hydrothermal synthesis is washed with water, heat-treated and dried.
  • the heat treatment means that the porous support-zeolite membrane composite is dried by applying heat.
  • the temperature of the heat treatment is usually 50 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, usually 200 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or lower when drying is intended.
  • the heating time is not particularly limited as long as the zeolite membrane is sufficiently dried for the purpose of drying, and is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more.
  • the upper limit is not particularly limited, and is usually within 100 hours, preferably within 10 hours, and more preferably within 5 hours.
  • the temperature of the heat treatment is usually 350 ° C. or higher, preferably 400 ° C. or higher, more preferably 430 ° C. or higher, more preferably 480 ° C. or higher, and usually 900 ° C. or lower, preferably 850, for the purpose of firing the organic template.
  • ° C or lower more preferably 800 ° C or lower, particularly preferably 750 ° C or lower.
  • the heating time is not particularly limited as long as the organic template is fired for the purpose of firing the organic template, and is preferably 0.5 hours or longer, more preferably 1 hour or longer.
  • the upper limit is not particularly limited, and is usually within 200 hours, preferably within 150 hours, and more preferably within 100 hours.
  • the zeolite membrane may be ion exchanged as necessary.
  • ions to be ion-exchanged include protons, alkali metal ions such as Na + , K + and Li + , alkaline earth metal ions such as Ca 2+ , Mg 2+ , Sr 2+ and Ba 2+, and transitions such as Fe, Cu and Zn.
  • metal ions include metal ions.
  • alkali metal ions such as Na + , K + and Li + are preferable.
  • Ion exchange may be performed by a method of washing the zeolite membrane after heat treatment with an aqueous solution containing ammonium salts such as NH 4 NO 3 and NaNO 3 or ions to be exchanged, usually at a temperature of room temperature to 100 ° C. and then washed with water. .
  • the zeolite membrane may be silylated using a silylating agent as necessary.
  • silylating agent used in the silylation treatment include alkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraproxysilane, tetraisoproxysilane, and tetrabutoxysilane, silicate oligomers such as methyl silicate oligomer and ethyl silicate oligomer. .
  • silicate oligomers such as methyl silicate oligomer and ethyl silicate oligomer.
  • tetraethoxysilane and methyl silicate oligomer are preferable.
  • the zeolite membrane after the heat treatment is immersed in a solution containing a silylating agent, heated from room temperature to usually 150 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or lower, and then washed with water or heated.
  • a silylating agent to the treated zeolite membrane and heat-treating it usually at room temperature to 150 ° C. in the presence of water vapor.
  • a CHA-type zeolite membrane is formed by using FAU-type zeolite as a seed crystal and performing hydrothermal synthesis in the presence of the seed crystal.
  • the zeolite membrane having another structure is not substantially provided between the CHA-type zeolite membrane and the support, but the zeolite membrane having another structure is provided on the CHA-type zeolite membrane. It may be.
  • the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio measured by SEM-EDX of the zeolite membranes of the CHA type zeolite membrane formed by the method of the present invention is usually 5 Above, preferably 6 or more, usually 15 or less, preferably 12 or less, more preferably 10 or less, still more preferably less than 10, particularly preferably 9 or less.
  • the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the zeolite membrane is within this range, the zeolite membrane has excellent hydrophilicity, acid resistance and water resistance, and can be used to separate substances that react with lower alcohols or acid sites. Are also preferably used.
  • the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is a value obtained by SEM-EDX measurement from the zeolite membrane surface side of the zeolite membrane composite. Specific measurement methods will be described in detail in the following examples (SEM-EDX measurement (film surface side)).
  • Air permeation amount [L of the obtained CHA-type zeolite membrane composite, the zeolite membrane composite 1 or the zeolite membrane composite 2 (hereinafter, these may be collectively referred to as “zeolite membrane composite of the present invention”) / (M 2 ⁇ h)] is usually 1400 L / (m 2 ⁇ h) or less, preferably 1000 L / (m 2 ⁇ h) or less, more preferably 700 L / (m 2 ⁇ h) or less, more preferably 600 L.
  • the air permeation amount is the air permeation amount [L / (m 2 ⁇ h)] when the zeolite membrane composite is connected to a vacuum line having an absolute pressure of 5 kPa, as described in detail in the Examples.
  • the zeolite membrane composite of the present invention can be suitably used as a membrane separation means in the separation method.
  • a gas or liquid mixture (preferably a gas or liquid mixture containing an organic substance) is brought into contact with the porous support-zeolite membrane complex, and a highly permeable substance is removed from the mixture. It is characterized by permeation and separation.
  • a gas or liquid mixture is brought into contact with one side of the support side or the zeolite membrane side through an inorganic porous support provided with a zeolite membrane, and the opposite side is in contact with the mixture side
  • a substance having a high permeability to the zeolite membrane a substance in the mixture having a relatively high permeability
  • a highly permeable substance can be separated from the mixture.
  • the specific substance can be separated and recovered or concentrated by increasing the concentration of the specific substance in the mixture (the substance in the mixture having a relatively low permeability).
  • a separation / concentration method called a pervaporation method (pervaporation method) or a vapor permeation method (vapor permeation method) is one embodiment of the separation method of the present invention.
  • the porous support-zeolite membrane composite as a separation membrane, it is possible to perform membrane separation with a sufficient amount of treatment and sufficient separation performance.
  • the sufficient amount of treatment preferably means that the permeation flux of the substance that permeates the membrane is 1 kg / (m 2 ⁇ h) or more.
  • the sufficient separation performance preferably means that the separation factor represented by the following formula is 100 or more, or the concentration of the main component in the permeate is 95% by mass or more.
  • the permeation flux is obtained when, for example, a mixture of 2-propanol and water having a water content of 10% by mass is permeated at 70 ° C. with a pressure difference of 1 atm (1.01 ⁇ 10 5 Pa).
  • it means 1 kg / (m 2 ⁇ h) or more, preferably 3 kg / (m 2 ⁇ h) or more, more preferably 5 kg / (m 2 ⁇ h) or more.
  • the upper limit of the permeation flux is not particularly limited, and is usually 20 kg / (m 2 ⁇ h) or less, preferably 15 kg / (m 2 ⁇ h) or less.
  • Permeance is obtained by dividing the amount of substance permeated by the product of the membrane area, time and the partial pressure difference of the permeating substance.
  • units of permeance for example, water in a case where a mixture of 2-propanol having a water content of 10% by mass and water is permeated at 70 ° C. with a pressure difference of 1 atm (1.01 ⁇ 10 5 Pa).
  • the permeance is usually 3 ⁇ 10 ⁇ 7 mol / (m 2 ⁇ s ⁇ Pa) or more, preferably 5 ⁇ 10 ⁇ 7 mol / (m 2 ⁇ s ⁇ Pa) or more, more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 6 mol / (M 2 ⁇ s ⁇ Pa) or more, particularly preferably 2 ⁇ 10 ⁇ 6 mol / (m 2 ⁇ s ⁇ Pa) or more.
  • the upper limit of the permeance of water is not particularly limited, and is usually 1 ⁇ 10 ⁇ 4 mol / (m 2 ⁇ s ⁇ Pa) or less, preferably 5 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / (m 2 ⁇ s ⁇ Pa) or less.
  • the separation factor is, for example, usually 500 or more when a mixture of 2-propanol having a water content of 10% by mass and water is permeated at 70 ° C. with a pressure difference of 1 atm (1.01 ⁇ 10 5 Pa). Preferably it is 700 or more, More preferably, it is 1000 or more, More preferably, it is 2000 or more.
  • the upper limit of the separation factor is the case where only water is completely transmitted. In this case, the separation factor is infinite, but is preferably 10000000 or less, more preferably 1000000 or less.
  • the zeolite membrane composite of the present invention is excellent in water resistance, it can be suitably used for a separation target having a water content of 20% or more.
  • the object to be separated is a mixture of water and an organic substance (hereinafter sometimes referred to as “hydrous organic compound”)
  • the water content in the mixture is usually 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, more preferably It is 20 mass% or more, More preferably, it is 30 mass% or more, Usually 95 mass% or less, Preferably it is 80 mass% or less, More preferably, it is 70 mass% or less.
  • the substance that permeates the zeolite membrane is usually water, if the water content decreases, the amount of treatment decreases, which is not efficient. On the other hand, if the water content is too high, the membrane required for concentration becomes a large area (in the case where the membrane is formed in a tubular shape, the number is increased), and the economic effect is reduced.
  • the water-containing organic compound may have a water content adjusted in advance by an appropriate moisture adjusting method.
  • the preferred water content is the same as described above.
  • the moisture adjustment method include methods known per se, such as distillation, pressure swing adsorption (PSA), temperature swing adsorption (TSA), and desiccant system.
  • PSA pressure swing adsorption
  • TSA temperature swing adsorption
  • desiccant system desiccant system.
  • water may be further separated from the water-containing organic compound from which water has been separated by the porous support-zeolite membrane composite. Thereby, water can be separated to a higher degree and the water-containing organic compound can be further concentrated.
  • organic compound examples include carboxylic acids such as acetic acid, acrylic acid, propionic acid, formic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid, benzoic acid; sulfonic acid, sulfinic acid, habituric acid, uric acid, phenol, enol, diketone type compound Organic acids such as thiophenol, imide, oxime, aromatic sulfonamide, primary and secondary nitro compounds; alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol (2-propanol), allyl alcohol; acetone, methyl isobutyl ketone Ketones such as acetaldehyde, aldehydes such as formaldehyde; ethers such as dioxane and tetrahydrofuran; organic compounds containing nitrogen such as amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone (containing N Compounds); acetates, esters such as
  • the zeolite membrane composite of the present invention can be preferably applied to an organic compound containing at least one selected from alcohol, ether, ketone, aldehyde, and amide. Especially, it is suitable also for what contains alcohol and a ketone. Among these organic compounds, those having 1 to 4 carbon atoms are preferable, and those having 1 to 3 carbon atoms are more preferable. In particular, it is suitable for separation of water and methanol or ethanol, and further suitable for separation of water and ethanol.
  • the zeolite membrane composite of the present invention of the present invention is also suitably used for separation of substances that easily react with acid sites.
  • Examples of the substance that easily reacts with an acid point include a compound containing a double bond, and specific examples of the double bond include a carbonyl group, an allyl group, an amide group, an imine group, and a thionyl group. More specifically, acetic acid, acrylic acid, propionic acid, formic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid, benzoic acid, acetone, methyl isobutyl ketone, acetaldehyde, formaldehyde, allyl alcohol, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, Examples include ethyleneimine and guanidine.
  • the organic compound may be a polymer compound that can form a mixture (mixed solution) with water.
  • a polymer compound examples include those having a polar group in the molecule, for example, polyols such as polyethylene glycol and polyvinyl alcohol; polyamines; polysulfonic acids; polycarboxylic acids such as polyacrylic acid; Carboxylic acid esters; modified polymer compounds obtained by modifying polymers by graft polymerization, etc .; copolymerized polymer compounds obtained by copolymerization of nonpolar monomers such as olefins and polar monomers having polar groups such as carboxyl groups And the like.
  • the water-containing organic compound may be a mixture of water and a polymer emulsion.
  • the polymer emulsion is a mixture of a surfactant and a polymer, which is usually used for adhesives, paints, and the like.
  • the polymer used in the polymer emulsion include polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, acrylic resin, polyolefin, olefin-polar monomer copolymer such as ethylene-vinyl alcohol copolymer, polystyrene, polyvinyl ether, polyamide, polyester, and cellulose.
  • Thermoplastic resins such as derivatives; thermosetting resins such as urea resins, phenol resins, epoxy resins, polyurethanes; rubbers such as natural rubber, polyisoprene, polychloroprene, butadiene copolymers such as styrene-butadiene copolymers, etc. Can be mentioned.
  • As the surfactant a known one may be used.
  • the zeolite membrane composite of the present invention has acid resistance, it can be effectively used for water separation from a mixture of water and an organic acid such as acetic acid and water separation for promoting esterification reaction. Further, the porous support-zeolite membrane composite of the present invention has few acid sites and can be effectively used for separation of substances that react with acid sites.
  • the separation method of the present invention may be carried out by preparing a suitable separation membrane module or separation apparatus using the zeolite membrane composite of the present invention and introducing a gas or liquid mixture into the separation membrane module or separation device. These separation membrane modules and separation devices can be produced by members known per se.
  • the air permeation amount and XRD measurement were performed by the following methods.
  • [Air permeability] Mass flow installed between the vacuum line and the porous support-zeolite membrane composite, with one end of the porous support-zeolite membrane composite sealed and the other end sealed in a 5 kPa vacuum line The flow rate of air was measured with a meter, and the air permeation amount [L / (m 2 ⁇ h)] was obtained.
  • As the mass flow meter 8300 manufactured by KOFLOC, for N 2 gas, and a maximum flow rate of 500 ml / min (20 ° C., converted to 1 atm) were used.
  • the dispersion for measuring the particle size distribution of the seed crystal is obtained by circulating the dispersion through the flow cell while stirring with a stirrer in the ultrasonic dispersion bath of the measuring device, and the intensity of the light transmitted through the dispersion is high. It was prepared by adding seed crystal powder or a liquid in which seed crystal powder was previously dispersed in water in an ultrasonic dispersion bath so as to fall within an appropriate light intensity range displayed on the apparatus.
  • the amount of water as a dispersion solvent at this time is usually 250 ml, and the seed crystal to be dispersed is usually 0.01 g in the case of powder.
  • measurement was performed after aggregation of seed crystals in the dispersion liquid was performed for 10 minutes with ultrasonic waves. The measurement was performed by a flow method.
  • X-ray diffraction (XRD) measurement was performed based on the following conditions.
  • X-rays were irradiated so as to be orthogonal to the axial direction of the sample.
  • the height direction was adjusted so that the half value of the measurement peak could be maximized.
  • the horizontal direction is the position where the peak intensity at the low angle is maximized.
  • Quantitative method A calibration curve was prepared using briquettes prepared from zeolite powders of known composition (L and ⁇ types, manufactured by Tosoh Corporation) as standard samples, and SiO 2 / Al was calculated from the SiK ⁇ / AlK ⁇ intensity ratio. Conversion to a 2 O 3 molar ratio. The average value of the analysis results of arbitrary 5 places was adopted.
  • X is an average value of SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio from the interface with the support of the zeolite membrane to 2 ⁇ m toward the surface of the zeolite membrane
  • Y is the zeolite membrane from the interface with the support of the zeolite membrane The average value of the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio from 2 ⁇ m toward the surface of the zeolite membrane was used.
  • the pressure was reduced to about 80 kPa by differential evacuation while flowing helium gas, and the sample adsorbed water and the like were removed at 140 ° C.
  • the vapor of a mixed solution of ethanol and water (water concentration 0.2 wt%) was brought into contact with the sample for 1 hour.
  • the inside of the measurement cell was made a helium atmosphere, and then differential evacuation was performed while flowing helium gas, and the pressure was reduced to about 80 kPa.
  • the detection intensity of desorbed water was obtained by observing the behavior of water introduced into a mass spectrometer (AGS-7000, manufactured by Canon Anelva). The time when the detected intensity of the desorbed water reached the maximum value was 0 minute, and the time until the detected intensity of the desorbed water became 1/20 of the maximum value was defined as Q (minutes).
  • a porous alumina tube (outer diameter 12 mm, inner diameter 9 mm) was cut to a length of 80 mm, washed with an ultrasonic cleaner and dried.
  • a mixture of 10.0 g of proton-type Y zeolite (HY (SAR 5), produced by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.) and 5.00 g of NaOH and 100 g of water is heated at 100 ° C. for 7 days, filtered, washed and dried. As a result, FAU type zeolite was obtained.
  • the support was immersed in a dispersion of 2% by mass of this seed crystal in water for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or more to attach the seed crystal.
  • the mass of the attached seed crystal was 3 g / m 2 .
  • the support to which the seed crystal was attached was immersed vertically in a Teflon (registered trademark) inner cylinder (200 ml) containing the aqueous reaction mixture, and the autoclave was sealed. From room temperature to 180 ° C. over 5 hours. The temperature rose. After completion of the temperature increase, hydrothermal synthesis was performed by heating at 180 ° C. for 24 hours in a stationary state under autogenous pressure. The mixture was allowed to cool after a predetermined time, and the porous support-zeolite membrane composite was taken out of the aqueous reaction mixture, washed, and dried at 100 ° C. for 4 hours.
  • the air permeation amount of the porous support-zeolite membrane composite after drying was 9 L / (m 2 ⁇ h).
  • SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio from the membrane surface side of the zeolite membrane was measured by SEM-EDX measurement (membrane surface side), it was 6.4.
  • From the XRD measurement of the porous support-zeolite membrane composite it was confirmed that a CHA type zeolite membrane was formed.
  • FIG. 2 shows this XRD pattern.
  • Example 2 The same aqueous reaction mixture, inorganic porous support and seed crystal as in Example 1 were used.
  • the seed crystal was dispersed in water at 2% by mass, the support was immersed in the substrate for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or longer to deposit the seed crystal.
  • the mass of the deposited seed crystal was 2 g. / M 2 .
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, the support to which the seed crystal was attached was immersed in the aqueous reaction mixture and the temperature was raised. After the completion of the temperature rise, the sample was heated at 180 ° C. for 18 hours under a self-generated pressure. Except for the above, a porous support-zeolite membrane composite was obtained in the same manner as in Example 1. The air permeation amount of the porous support-zeolite membrane composite after drying was 0 L / (m 2 ⁇ h). When the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio from the membrane surface side of the zeolite membrane was measured by SEM-EDX measurement (membrane surface side), it was 6.4.
  • the ratio of the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio X of the zeolite membrane in the vicinity of the support interface to the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio Y of the inner zeolite membrane, X / Y was 0.90.
  • the time Q (minutes) from the maximum value of the detected intensity of desorbed water to 1/20 of the detected value was 16.7 minutes.
  • Example 3 The same aqueous reaction mixture and seed crystal as in Example 1 were used.
  • a porous alumina tube (outer diameter 16 mm, inner diameter 12 mm) was cut to a length of 80 mm, washed with an ultrasonic cleaner and dried.
  • the support was immersed in a dispersion of 2% by mass of this seed crystal in water for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or more to attach the seed crystal.
  • the mass of the attached seed crystal was 0.3 g / m 2 .
  • a porous support-zeolite membrane composite was obtained.
  • the air permeation amount of the porous support-zeolite membrane composite after drying was 39 L / (m 2 ⁇ h).
  • SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio from the membrane surface side of the zeolite membrane was measured by SEM-EDX measurement (membrane surface side), it was 6.0.
  • From the XRD measurement of the porous support-zeolite membrane composite it was confirmed that a CHA type zeolite membrane was formed.
  • the film thickness of the zeolite membrane was confirmed by SEM, it was confirmed that a membrane having a thickness of about 10 ⁇ m was formed.
  • the ratio of the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio X of the zeolite membrane in the vicinity of the support interface to the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio Y of the inner zeolite membrane, X / Y was 0.87.
  • the time Q (minutes) from the maximum value of the detected intensity of the desorbed water to 1/20 of the detected value was 15.2 minutes.
  • Example 4 The following was prepared as a reaction mixture for hydrothermal synthesis.
  • aluminum hydroxide containing 53.5% by mass of Al 2 O 3 , manufactured by Aldrich
  • colloidal silica Snowtech-40, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.
  • a porous alumina tube (outer diameter 16 mm, inner diameter 12 mm) was cut into a length of 400 mm and then air blown was used.
  • the same seed crystal as in Example 1 was used.
  • the support was immersed in a dispersion of 0.5% by mass of this seed crystal in water for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or more to attach the seed crystal.
  • the mass of the attached seed crystal was 2 g / m 2 .
  • the support to which the seed crystal was attached was immersed in a Teflon (registered trademark) inner cylinder (800 ml) containing the aqueous reaction mixture in the vertical direction, and the autoclave was sealed. From room temperature to 180 ° C. over 5 hours. The temperature rose. After completion of the temperature increase, hydrothermal synthesis was performed by heating at 180 ° C. for 24 hours in a stationary state under autogenous pressure. After a predetermined time, the mixture was allowed to cool, and the porous support-zeolite membrane composite was taken out of the reaction mixture, washed, and dried at 100 ° C. for 4 hours. The air permeation amount of the porous support-zeolite membrane composite after drying was 10 L / (m 2 ⁇ h).
  • Example 5 The same aqueous reaction mixture, inorganic porous support and seed crystal as in Example 1 were used. The support was immersed in a dispersion of 2% by mass of this seed crystal in water for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or more to attach the seed crystal. The mass of the attached seed crystal was 2 g / m 2 . Thereafter, a porous support-zeolite membrane composite was obtained in the same manner as in Example 1.
  • the air permeation amount of the porous support-zeolite membrane composite after drying was 0 L / (m 2 ⁇ h). From the XRD measurement of the porous support-zeolite membrane composite, it was confirmed that a CHA type zeolite membrane was formed.
  • Methyl silicate oligomer (MKC (registered trademark) silicate, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) is applied to the porous support-zeolite membrane composite after drying as a silylating agent, followed by silylation treatment, and 100 ° C. for 6 hours in the presence of water vapor. Heated.
  • Example 6 The same aqueous reaction mixture, inorganic porous support and seed crystal as in Example 1 were used. The support was immersed in a dispersion of 2% by mass of this seed crystal in water for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or more to attach the seed crystal. The mass of the attached seed crystal was 2 g / m 2 . Thereafter, a porous support-zeolite membrane composite was obtained in the same manner as in Example 1.
  • the air permeation amount of the porous support-zeolite membrane composite after drying was 0 L / (m 2 ⁇ h). From the XRD measurement of the porous support-zeolite membrane composite, it was confirmed that a CHA type zeolite membrane was formed.
  • the ratio of the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio X of the zeolite membrane in the vicinity of the support interface to the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio Y of the internal zeolite membrane, X / Y was 1.04.
  • the time Q (minutes) from the maximum value of the detected intensity of desorbed water to 1/20 of the detected value was 14.1 minutes.
  • Example 7 Using the same aqueous reaction mixture, inorganic porous support and seed crystal as in Example 1, a porous support-zeolite membrane composite was obtained. The seed crystal was used by dispersing 0.5% by mass in water. After immersing the porous support for a predetermined time, the porous support was dried at 100 ° C. for 5 hours or longer to deposit a seed crystal. As a result, the mass of the deposited seed crystal was 0.9 g / m 2 .
  • the air permeation amount of the porous support-zeolite membrane composite after drying was 120 L / (m 2 ⁇ h).
  • the ratio of the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio X of the zeolite membrane in the vicinity of the support interface to the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio Y of the internal zeolite membrane, X / Y was 0.86.
  • the time Q (min) from the maximum value of the detected intensity of the desorbed water to 1/20 of the detected value was 13.8 minutes.
  • Example 1 The same aqueous reaction mixture and inorganic porous support as in Example 1 were used.
  • CHA type zeolite was used as a seed crystal.
  • the support was immersed in a dispersion of 2% by mass of this seed crystal in water for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or more to attach the seed crystal.
  • the mass of the attached seed crystal was 3 g / m 2 .
  • the support to which the seed crystals were attached was immersed in the aqueous reaction mixture and heated from room temperature to 180 ° C. over 5 hours. After completion of the temperature increase, a porous support-zeolite membrane composite was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was heated at 180 ° C. for 18 hours in a stationary state under autogenous pressure.
  • the air permeation amount of the zeolite membrane composite after drying was 0 L / (m 2 ⁇ h).
  • the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 from the membrane surface side of the zeolite membrane was measured by SEM-EDX measurement (membrane surface side), it was 6.2.
  • TMADAOH N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium hydroxide
  • the support was immersed in a dispersion of 1% by mass of this seed crystal in water for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or more to attach the seed crystal.
  • the mass of the attached seed crystal was 1 g / m 2 .
  • the support to which the seed crystals were attached was immersed in a Teflon (registered trademark) inner cylinder (200 ml) containing the aqueous reaction mixture in the vertical direction, and the autoclave was sealed, and left standing at 180 ° C. for 48 hours. And heated under autogenous pressure. After a predetermined time, the mixture was allowed to cool, and the porous support-zeolite membrane composite was taken out of the reaction mixture, washed, and dried at 100 ° C. for 4 hours.
  • the air permeation amount of the porous support-zeolite membrane composite after drying was 926 L / (m 2 ⁇ h).
  • SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio from the membrane surface side of the zeolite membrane was measured by SEM-EDX measurement (membrane surface side), it was 6.0.
  • the synthesis time was longer than that of Example 1, the membrane had a large amount of air permeation and was not dense.
  • Example 2 The same inorganic porous support as in Example 1 was used.
  • a CHA-type zeolite obtained by heat-synthesized and crystallized was filtered, washed with water and dried.
  • the seed crystal grain size was about 1 ⁇ m.
  • the above support was immersed in a dispersion of 1% by mass of this seed crystal for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or more to attach the seed crystal.
  • the mass of the attached seed crystal was 2 g / m 2 .
  • Example 2 The same inorganic porous support as in Example 1 was used.
  • the support was immersed in a dispersion of 0.3% by mass of this seed crystal for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or more to attach the seed crystal.
  • the mass of the attached seed crystal was 1 g / m 2 .
  • the porous support-zeolite membrane composite was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the hydrothermal synthesis time after dipping the support with seed crystals attached to the aqueous reaction mixture was 140 ° C. and 168 hours. Obtained.
  • the air permeation amount of the zeolite membrane composite after drying was 0 L / (m 2 ⁇ h).
  • the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio X of the zeolite membrane in the vicinity of the support interface and the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio Y of the inner zeolite membrane, X / Y was 0.69.
  • the time Q (minutes) from the maximum value of the detected intensity of desorbed water to 1/20 of the detected value was 30.6 minutes.
  • Example 1 Using the porous support-zeolite membrane composite obtained in Example 1, water is selectively permeated from a 70 ° C. water / 2-propanol aqueous solution (10/90 mass%) by a pervaporation method. Separation was performed.
  • FIG. 1 A schematic diagram of an apparatus used in the pervaporation method is shown in FIG.
  • the inner side of the porous support-zeolite membrane composite 5 is depressurized by a vacuum pump 9, and the pressure difference is about 1 atm (1.01 ⁇ 10 5 Pa) from the outer side where the liquid to be separated 4 is in contact. It has become. Due to this pressure difference, the permeation substance (water) in the liquid to be separated 4 permeates and permeates through the porous support-zeolite membrane complex 5. The permeated substance is collected by the permeate collecting trap 7. On the other hand, the organic compound in the liquid to be separated 4 stays outside the porous support-zeolite membrane complex 5.
  • the permeation flux of the porous support-zeolite membrane composite was 4.6 kg / (m 2 ⁇ h)
  • the separation factor was 3400
  • the concentration of water in the permeate was 99.75% by mass.
  • it was 3.7 ⁇ 10 ⁇ 6 mol / (m 2 ⁇ s ⁇ Pa).
  • Example 2 The porous support-zeolite membrane composite obtained in Example 2 was used to separate water selectively from a water / 2-propanol aqueous solution (10/90% by mass) at 70 ° C.
  • the permeation flux was 5.8 kg / (m 2 ⁇ h)
  • the separation factor was 1300
  • the concentration of water in the permeate was 99.32% by mass.
  • the water permeance was 4.7 ⁇ 10 ⁇ 6 mol / (m 2 ⁇ s ⁇ Pa).
  • Example 5 Using the porous support-zeolite membrane composite obtained in Example 5, the pervaporation method was performed in the same manner as in Test Example 1 above, at 70 ° C. in water / 2-propanol aqueous solution (10/90% by mass). ) To selectively permeate water. As a result, the permeation flux of the porous support-zeolite membrane composite was 4.1 kg / (m 2 ⁇ h), the separation factor was 9700, and the concentration of water in the permeate was 99.91% by mass. The water permeance was 3.3 ⁇ 10 ⁇ 6 mol / (m 2 ⁇ s ⁇ Pa).
  • Example 6 The porous support-zeolite membrane composite obtained in Example 5 was used to separate water selectively from a water / allyl alcohol aqueous solution (10/90% by mass) at 80 ° C.
  • the permeation flux was 3.3 kg / (m 2 ⁇ h)
  • the separation factor was 4100
  • the concentration of water in the permeate was 99.75% by mass.
  • Test Example 8 Using a porous support-zeolite membrane composite produced in the same manner as in Example 4, separation was performed by selectively allowing water to permeate from a water / allyl alcohol aqueous solution (10/90% by mass) at 80 ° C. It was. The permeation flux was 3.6 kg / (m 2 ⁇ h), the separation factor was 7400, and the concentration of water in the permeate was 99.85% by mass.
  • Comparative Test Example 1 Using the porous support-zeolite membrane composite obtained in Comparative Example 1, by a pervaporation method, in the same manner as in Test Example 1, a 70 ° C. water / 2-propanol aqueous solution (10/90 mass%). ) To selectively permeate water. The permeation flux was 2.8 kg / (m 2 ⁇ h), the separation factor was 98, and the concentration of water in the permeate was 92.45% by mass. In terms of water permeance, 2.0 ⁇ 10 ⁇ 6 mol / (m 2 ⁇ s ⁇ Pa) was low in both permeation flow rate and separation factor.
  • Comparative Test Example 3 Using the porous support-zeolite membrane composite obtained in Comparative Example 4, by a pervaporation method, from a 50 ° C. water / methanol aqueous solution (30/70 mass%) in the same manner as in Test Example 1 above. Separation with selective permeation of water was performed. The permeation flux was 0.9 kg / (m 2 ⁇ h), the separation factor was 4, and the concentration of water in the permeate was 63.19% by mass. The water permeance was 1.3 ⁇ 10 ⁇ 6 mol / (m 2 ⁇ s ⁇ Pa). Both permeation flux and separation factor were very low.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

 本発明は耐酸性、耐水性に優れ、十分な透過流束を持ち、低級アルコールの分離や求電子性分子などのゼオライトの酸点と反応する物質の分離にも好適な多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を工業的に、短時間で容易な方法で製造する方法を提供することを目的とする。本発明は多孔質支持体上に、種結晶の存在下、水熱合成によりCHA型ゼオライト膜を形成して多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を製造する方法であって、前記種結晶としてFAU型ゼオライトを用いる、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法に関する。

Description

多孔質支持体-ゼオライト膜複合体及び多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法
 本発明は、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法に関し、さらに詳しくは、特定の種結晶の存在下、多孔質支持体上に水熱合成によりCHA型ゼオライト膜を形成して多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を製造する方法に関する。
 また、本発明は低級アルコール、求電子性分子などのゼオライトの酸点と反応する物質等の分離に優れた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体に関する。
 従来、有機物を含有する気体または液体の混合物の分離、濃縮は、対象となる物質の性質に応じて、蒸留法、共沸蒸留法、溶媒抽出/蒸留法、吸着剤などにより行われている。しかしながら、これらの方法は、多くのエネルギーを必要とする、あるいは分離、濃縮対象の適用範囲が限定的であるといった欠点がある。
 近年、これらの方法に代わる分離方法として、高分子膜やゼオライト膜などの膜を用いた膜分離、濃縮方法が提案されている。高分子膜、例えば平膜や中空糸膜などは、加工性に優れるが、耐熱性が低いという欠点がある。また高分子膜は、耐薬品性が低く、特に有機溶媒や有機酸といった有機物との接触で膨潤するものが多いため、分離、濃縮対象の適用範囲が限定的である。
 また、ゼオライト膜は、通常、多孔質の支持体上に膜状にゼオライトを形成させた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体として分離、濃縮に用いられている。例えば、有機物と水との混合物を、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体に接触させ、水を選択的に透過させることにより、有機物を分離し、濃縮することができる。ゼオライトのような無機材料の膜を用いた分離、濃縮は、蒸留や吸着剤による分離に比べ、エネルギーの使用量を削減できるほか、高分子膜よりも広い温度範囲で分離、濃縮を実施でき、更に有機物を含む混合物の分離にも適用できる。
 従来、工業的にはゼオライト膜としてA型ゼオライト膜(特許文献1)が用いられてきた。A型ゼオライト膜は親水性が高く、高い脱水能力を持つ。しかし、SiO/Alモル比(以下SARと呼ぶ場合がある)が2と低いために耐水性や、耐酸性に問題があり、使用できる系が限定されていた。また、モルデナイト型多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いてアルコールと水の混合系から水を選択的に透過させてアルコールを濃縮する方法(特許文献2)や、フェリエライト型多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて酢酸と水の混合系から水を選択的に透過させて酢酸を分離・濃縮する方法(特許文献3)なども提案されている。しかしながら、特許文献2に開示されるモルデナイト型多孔質支持体-ゼオライト膜複合体や特許文献3に開示されるフェリエライト型多孔質支持体-ゼオライト膜複合体は、透過流束が小さく、実用化には処理量が不十分であった。
 透過流束を改善したゼオライト膜複合体としてCHA型ゼオライト膜が提案されている(非特許文献1)。
 また、耐酸性、耐水性に優れかつ、実用化に十分な透過流束をもち、高い分離性能を持つ膜としてSARが高く緻密なCHA型ゼオライト膜が提案されている(特許文献4)。
日本国特開平7-185275号公報 日本国特開2003-144871号公報 日本国特開2000-237561号公報 日本国特開2011-121040号公報
Microporous and Mesoporous Materials 143 (2011) 270-276
 しかしながら、この非特許文献1に開示された方法では、有機テンプレートを用いず、CHA型の種結晶を用いて、SARが約5の合成ゾルを用いて合成している。このCHA型ゼオライト膜の合成時間は1日以上と長く、透過流束や分離係数も従来の膜よりは改善されているもののいまだ十分とは言えなかった。また、特許文献4に記載の製造方法では、膜の合成に有機テンプレートを用いることから、ゼオライト膜の製造の際に有機テンプレートを取り除くために焼成を行う必要があり、製造時間が長くなり、コストが高くなるという問題があった。また、有機テンプレートに起因するゼオライト膜の酸点が多く、酸点と反応する物質を分離する場合には使用しづらいという問題があった。
 本発明の課題は、耐酸性、耐水性に優れ、十分な透過流束を持ち、低級アルコールの分離や求電子性分子などのゼオライトの酸点と反応する物質の分離にも好適な多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を提供することを課題とする。また、そのような多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を工業的に、短時間で容易な方法で製造する方法を提供することにある。
 本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の物性を有するゼオライト膜が上記課題を解決できることを見出した。また、CHA型ゼオライト膜を形成するための水熱合成の際に、FAU型ゼオライトを種結晶として用いることで、有機テンプレートを用いずともSARを適切に制御した、透過流束と分離係数の高いCHA型ゼオライト膜を短時間で製造することができることを見出し本発明に到達した。
 すなわち、本発明は以下を要旨とするものである。
 [1] 多孔質支持体上に、種結晶の存在下、水熱合成によりCHA型ゼオライト膜を形成して多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を製造する方法であって、
 前記種結晶としてFAU型ゼオライトを用いることを特徴とする、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法。
[2] 前記多孔質支持体に予め前記種結晶を付着させ、前記CHA型ゼオライト膜を形成することを特徴とする、前記[1]に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法。
[3] 前記水熱合成をSi元素源及び水を含有する水性反応混合物中で行い、
 前記Si元素源はアモルファス物質またはアルコキシシラン類である、前記[1]または[2]に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法。
[4] 前記種結晶のSiO/Alモル比が15未満である、前記[1]~[3]のいずれか一に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法。
[5] 形成される前記CHA型ゼオライト膜のSiO/Alモル比が15以下である、前記[1]~[4]のいずれか一に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法。
[6] 前記[1]~[5]のいずれか一に記載の製造方法により製造された、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
[7] 多孔質支持体界面近傍のゼオライト膜のSiO/Alモル比をX、内部のゼオライト膜のSiO/Alモル比をYとしたとき、X/Yが下記式(1)を満たすことを特徴とする、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
   0.70 < X/Y < 1.2 ・・・(1)
[8] 多孔質支持体上に形成されたゼオライト膜を有する多孔質支持体-ゼオライト膜複合体であって、
 前記多孔質支持体界面近傍のゼオライト膜と、内部のゼオライト膜の結晶性が実質的に同じであることを特徴とする、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
[9] 多孔質支持体上に形成されたゼオライト膜を有する多孔質支持体-ゼオライト膜複合体であって、
 水蒸気拡散測定において、脱離水の検出強度の最大値からその1/20の値になるまでの時間Q(分)が、下記式(2)を満たすことを特徴とする、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
   7.0 < Q < 30 ・・・(2)
[10] 前記ゼオライト膜がCHA型ゼオライト膜である、前記[7]~[9]の何れか一に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
[11] 前記ゼオライト膜の膜表面側から測定したSiO/Alモル比が15以下である、前記[7]~[10]の何れか一に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
[12] 気体または液体の混合物を、前記[6]~[11]の何れか一に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体に接触させて、前記混合物から、透過性の高い物質を透過させて分離することを特徴とする、気体または液体の混合物の分離方法。
[13] 前記気体または液体の混合物が、二重結合を含む化合物を含む混合物である、前記[12]に記載の分離方法。
 本発明によれば、耐酸性、耐水性に優れ、十分な透過流束を持つ多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を短時間で製造することができる。さらには、有機テンプレートを使用せずにも多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を製造できることから、得られる多孔質支持体-ゼオライト膜複合体は有機テンプレートに起因するゼオライト膜の酸点が少なく、酸点と反応しやすい物質の分離にも好適である。
図1は、パーベーパレーション法に用いる装置の概略図である。 図2は、実施例1で得られたゼオライト膜のX線回折(XRD)パターンである。 図3(A)はゼオライト膜複合体の一例の模式図であり、図3(B)はゼオライト膜複合体断面の拡大図である。
 以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、これらの内容に特定はされない。なお、本明細書において、“重量”と“質量”、“重量%”と“質量%”とは、それぞれ同義である。
 本発明の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法は、多孔質支持体上に、種結晶の存在下、水熱合成によりCHA型ゼオライト膜を形成して多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を製造する方法であって、種結晶としてFAU型ゼオライトを用いることを特徴とする。
 先ず、これらの発明の構成要件について、さらに詳細に説明する。なお、本明細書において、「多孔質支持体-ゼオライト膜複合体」を単に「ゼオライト膜複合体」、また「多孔質支持体」を単に「支持体」と略称することがある。
(CHA型ゼオライト)
 本発明において用いられるCHA型ゼオライトとは、International Zeolite Association(IZA)が定めるゼオライトの構造を規定するコードでCHA構造のものを示す。天然に産出するチャバサイトと同等の結晶構造を有するゼオライトである。CHA型ゼオライトは3.8×3.8Åの径を有する酸素8員環からなる3次元細孔を有することを特徴とする構造をとり、その構造はX線回折データにより特徴付けられる。
 本発明において用いられるCHA型ゼオライトのフレームワーク密度は、14.5T/1000Åである。フレームワーク密度とは、ゼオライトの1000Åあたりの酸素以外の骨格を構成する元素の数を意味し、この値はゼオライトの構造により決まるものである。
 尚、フレームワーク密度とゼオライトとの構造の関係はATLAS OF ZEOLITE FRAMEWORK TYPES Fifth Revised Edition 2001 ELSEVIERに示されている。
(FAU型ゼオライト)
 本発明において用いられるFAU型ゼオライトとは、International Zeolite Association(IZA)が定めるゼオライトの構造を規定するコードでFAU構造のものを示す。天然に産出するホージャサイトと同等の結晶構造を有するゼオライトである。FAU型ゼオライトは7.4×7.4Åの径を有する酸素12員環からなる3次元細孔を有することを特徴とする構造をとり、その構造はX線回折データにより特徴付けられる。
 本発明において用いられるFAU型ゼオライトのフレームワーク密度は、12.7T/1000Åである。
 尚、一般的にFAU型ゼオライトにはX型とY型がある。
(多孔質支持体)
 本発明において使用される多孔質支持体としては、その表面などにゼオライトを膜状に結晶化できるような化学的安定性があり、無機の多孔質よりなる支持体(無機多孔質支持体)であれば如何なるものであってもよい。例えば、セラミックス焼結体、鉄、ブロンズ、ステンレス等の焼結金属や、ガラス、カーボン成型体などが挙げられる。
 これら多孔質支持体の中で、基本的成分あるいはその大部分が無機の非金属物質から構成されている固体材料であるセラミックスを焼結したものを含む無機多孔質支持体(セラミックス支持体)が好ましい。このセラミックス支持体を用いれば、その一部がゼオライト膜合成中にゼオライト化することで界面の密着性を高める効果がある。
 セラミックス支持体として具体的には、例えば、シリカ、α-アルミナ、γ-アルミナなどのアルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などを含むセラミックス焼結体の支持体が挙げられる。それらの中で、アルミナ、シリカ、ムライトのうち少なくとも1種を含む支持体が好ましい。これらの支持体を用いれば、部分的なゼオライト化が容易であるため、支持体とゼオライトの結合が強固になり緻密で分離性能の高い膜が形成されやすくなる。
 多孔質支持体の形状は、気体混合物や液体混合物を有効に分離できるものであれば特に制限されず、具体的には、例えば、平板状、円筒管状などの管状、円柱状や角柱状の孔が多数存在するハニカム状、モノリスなどが挙げられる。
 本発明において、かかる多孔質支持体上、すなわち支持体の表面などにゼオライトを膜状に結晶化させる。支持体の表面は、支持体の形状に応じて、どの表面であってもよく、複数の面であってもよい。例えば、円筒管の支持体の場合には外側の表面でも内側の表面でもよく、場合によっては外側と内側の両方の表面であってもよい。
 多孔質支持体表面が有する細孔の平均細孔径は特に制限されないが、細孔径が制御されているものが好ましい。平均細孔径は、通常0.02μm以上、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上であり、通常20μm以下、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下である。平均細孔径が小さすぎると透過量が小さくなる傾向があり、大きすぎると支持体自体の強度が不十分になることがあり、支持体表面の細孔の割合が増えて緻密なゼオライト膜が形成されにくくなることがある。
 支持体の平均厚さ(肉厚)は、通常0.1mm以上、好ましくは0.3mm以上、より好ましくは0.5mm以上であり、通常7mm以下、好ましくは5mm以下、より好ましくは3mm以下である。支持体はゼオライト膜に機械的強度を与える目的で使用しているが、支持体の平均厚さが薄すぎると多孔質支持体-ゼオライト膜複合体が十分な強度を持たず多孔質支持体-ゼオライト膜複合体が衝撃や振動等に弱くなり実用上問題が生じる傾向がある。支持体の平均厚さが厚すぎると透過した物質の拡散が悪くなり透過流束が低くなる傾向がある。
 多孔質支持体の気孔率は、通常20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上であり、通常70%以下、好ましくは60%以下、より好ましくは50%以下である。支持体の気孔率は、気体や液体を分離する際の透過流量を左右し、下限未満では透過物の拡散を阻害する傾向があり、上限を超えると支持体の強度が低下する傾向がある。
 多孔質支持体の表面は滑らかであることが好ましく、必要に応じて表面をやすり等で研磨してもよい。なお、多孔質支持体の表面とはゼオライトを結晶化させる無機多孔質支持体表面部分を意味し、表面であればそれぞれの形状のどこの表面であってもよく、複数の面であってもよい。例えば、円筒管の支持体の場合には外側の表面でも内側の表面でもよく、場合によっては外側と内側の両方の表面であってもよい。
(多孔質支持体-ゼオライト膜複合体)
 支持体界面近傍のゼオライト膜のSiO/Alモル比をX、内部のゼオライト膜のSiO/Alモル比をYとしたとき、X/Yが下記式(1)を満たす、本発明の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体(ゼオライト膜複合体1)について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 本発明は上記の通り、特に、低級アルコールの分離や求電子性分子などのゼオライトの酸点と反応する物質の分離にも好適なゼオライト分離膜を提供するものである。上記式(1)の範囲を満たすゼオライト膜は、すなわち、支持体界面近傍のゼオライト膜と、内部のゼオライト膜の結晶性が実質的に同じであることを意味している。このことが上記の通りの本発明の効果を奏する理由につながっているものと予想される。
 ここで、図3(A)及び(B)にゼオライト膜複合体の一例の模式図を示す。図3(B)に示す通り、支持体界面近傍のゼオライト膜とは、ゼオライト膜の多孔質支持体との界面からゼオライト膜表面方向へ向かって2μmまでの範囲X1を言う。また、内部のゼオライト膜とは、ゼオライト膜の多孔質支持体との界面からゼオライト膜表面方向へ向かって2μmから、ゼオライト膜表面までの範囲Y1を言う。
 また、式(1)におけるSiO/Alモル比は、ゼオライト膜複合体の断面のEDSラインプロファイル測定により算出される値で、具体的には以下の様な方法で測定される。
 まず、ゼオライト膜複合体を適当な大きさに切断した後、クロスセクションポリッシャーを用いてArのイオンビームを照射し断面を平滑化する。作製した断面に対し、SEM-EDX測定を行い、ゼオライト膜表面側から支持体側に向かって垂直な直線上における0.1μmごとのポイントでのスペクトルを取得する。スペクトル強度をZAF補正してSi及びAlの半定量値を算出する。距離を横軸に取り、得られた半定量値をプロットすることにより、EDSラインプロファイルを得る。このEDSラインプロファイルからSiO/Alモル比を得る。
 尚、SEM-EDX測定の条件としては、加速電圧は6~10kVが好ましく(特に6kVが好ましい)、観察倍率は1000~5000倍であることが好ましい。
 上記得られたSiO/Alモル比から、支持体界面近傍のゼオライト膜のSiO/Alモル比Xと、内部のゼオライト膜のSiO/Alモル比Yを算出する。Xは、ゼオライト膜の支持体との界面からゼオライト膜表面方向へ向かって2μmまで(X1)のSiO/Alモル比の平均値とし、Yは、ゼオライト膜の支持体との界面からゼオライト膜表面方向へ向かって2μmから、ゼオライト膜表面まで(Y1)のSiO/Alモル比の平均値とする。
 X/Yは0.70より大きく、1.2より小さければよいが、好ましくは0.75以上、より好ましくは0.80以上、さらに好ましくは0.85以上、好ましくは1.1以下、より好ましくは1.0以下、さらに好ましくは0.95以下である。この範囲であることにより、本発明の効果を得ることができる。
 上記式(1)を満たす本発明の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を得るためには、種結晶を速くゼオライト膜に変換し、ゼオライト膜を成長させることが重要である。
 種結晶を速くゼオライト膜に変換するには、反応性が高い種結晶を用いることが有効であり、具体的にはFAU型ゼオライトなど目的のゼオライトの構造の一部を有する種結晶を用いる方法、粒径が小さい種結晶を用いる方法、アルカリ処理などの表面処理によって、表面の反応性を高めた種結晶を用いる方法などがあげられる。この中でも目的のゼオライトの構造の一部を有するFAU型ゼオライトを用いる方法が特に有効であり、この方法については後述する。
 さらに、本発明の、多孔質支持体上に形成されたゼオライト膜を有する多孔質支持体-ゼオライト膜複合体であって、水蒸気拡散測定において、脱離水の検出強度の最大値からその1/20の値になるまでの時間Q(分)が、下記式(2)を満たす多孔質支持体-ゼオライト膜複合体(ゼオライト膜複合体2)について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 式(2)を満たすことにより、ゼオライト膜が、親水性、均一性、拡散性にすぐれ、かつ耐酸性、耐水性も優れた膜となり、このため、低級アルコールや酸点と反応しやすい物質の分離にも好適に用いられると予想される。
 水蒸気拡散測定は次の様にして行う。まず、ゼオライト膜複合体を適当な大きさに裁断したものを試料とする。この試料をステンレス製の測定セルに入れる。測定セルにはガスの流路となる配管(上流側、下流側)が接続されている。測定セルの下流側は差動排気ポンプに接続されている。測定セルと差動排気ポンプの流路の途中に質量分析計があり、測定セルから排出されたガスの一部が、差動排気ポンプへは流れず、質量分析計に導入される。
 上流側からヘリウムガスを導入して、試料が入った測定セル内をヘリウム雰囲気とする。その後、ヘリウムガスをフローしながら差動排気することで、約80kPa程度に減圧し、140℃で試料の吸着水等の除去を行う。1時間保持後、試料に、エタノールと水の混合液(水分濃度0.2重量%)の蒸気を1時間接触させる。1時間接触後、測定セル内をヘリウム雰囲気とした後に減圧する。すなわち、ヘリウムガスをフローしながら差動排気することで、約80kPa程度に減圧する。この際に、質量分析計に導入される水の挙動を観測することで、脱離水の検出強度を得る。脱離水の検出強度が最大値の時を0分とし、脱離水の検出強度が前記最大値の1/20の値になるまでの時間をQ(分)とする。
 Qは7.0より大きく、30より小さければよいが、好ましくは10以上、より好ましくは12以上、好ましくは20以下、より好ましくは17以下である。
 上記式(2)を満たす本発明の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を得るためには、ゼオライト膜のSiO/Alモル比を制御することや欠陥の量を制御することによって親水性を制御する方法、合成条件の制御によって、結晶サイズを適切なサイズにしたり、短時間で合成したりすることにより、膜の均一性を制御する方法、三次元の細孔構造を持つゼオライトを選択したり、フレームワーク密度の低いゼオライトを選択したりすることによって拡散性を向上させる方法があげられる。膜の均一性を制御する方法については、後述のFAU型ゼオライトを種結晶として使用する方法が挙げられる。これらのうち、一つの手法を用いてもいいが複数を組み合わせることが好ましい。
 ゼオライト膜複合体1及びゼオライト膜複合体2ともに、ゼオライト膜の結晶構造は特に限定されるものではないが、ゼオライト膜の細孔を形成する結晶ゼオライトの骨格が酸素8員環以下の環であることが好ましく、酸素6~8員環であることがより好ましい。
 ゼオライトの構造としては、例えばAEI、AFG、ANA、CHA、DDR、EAB、ERI、ESV、FAR、FRA、GIS、ITE、KFI、LEV、LIO、LOS、LTA、LTN、MAR、PAU、RHO、RTH、SOD、STI、TOL、UFIなどが挙げられる。これらのうち、AEI、CHA、DDR、ERI、KFI、LEV、PAU、RHO、RTH、SOD、LTA、UFI型ゼオライトにより構成される膜を用いることが好ましく、CHA、DDR、RHO、SOD型ゼオライトにより構成される膜であることがより好ましい。中でもCHA型ゼオライトであることが好ましい。また、ゼオライトはアルミノケイ酸塩であることが好ましい。
 なお、酸素n員環を有するゼオライトのnの値は、ゼオライト骨格とT元素(骨格を構成する酸素以外の元素)で構成される細孔の中で最も酸素元素の数が大きいものをさす。
 ゼオライト膜を構成する成分としては、ゼオライト以外にシリカ、アルミナなどの無機バインダー、あるいはゼオライト表面を修飾するシリル化剤などを必要に応じて含んでいてもよい。また、本発明におけるゼオライト膜は、一部アモルファス成分などを含有していてもよいが、実質的にゼオライトのみで構成されるゼオライト膜が好ましい。
 ゼオライト膜の厚さは特に制限されないが、通常0.1μm以上、好ましくは0.6μm以上、より好ましくは1.0μm以上であり、さらに好ましくは5.0μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは60μm以下、より好ましくは20μm以下の範囲である。
 ゼオライトの粒子径は特に限定されないが、小さすぎると粒界が大きくなるなどして透過選択性などを低下させる傾向がある。それゆえ、通常30nm以上、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上であり、上限は膜の厚さ以下である。さらに、ゼオライトの粒子径が膜の厚さと同じである場合が特に好ましい。ゼオライトの粒子径が膜の厚さと同じであるとき、ゼオライトの粒界が最も小さくなる。
(多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法)
 本発明の製造方法では、多孔質支持体上に、FAU型ゼオライトを種結晶に使用して、水熱合成によりCHA型ゼオライト膜を形成する。
 水熱合成は、例えば、組成を調整して均一化した水熱合成用の反応混合物(以下これを「水性反応混合物」ということがある。)をオートクレーブなどの耐熱耐圧容器に入れて、多孔質支持体をこの耐熱耐圧容器の内部に緩やかに固定し、密閉して、一定時間加熱すればよい。
 水性反応混合物としては、Si元素源及び水を含むことが好ましく、Si元素源、Al元素源、および水を含み、さらに必要に応じてアルカリ源を含むものが好ましい。
 水性反応混合物に用いるSi元素源としては、例えば、無定形シリカ、コロイダルシリカ、シリカゲル、ケイ酸ナトリウム、無定形アルミのシリケートゲル等のアモルファス物質、テトラエトキシシラン(TEOS)、トリメチルエトキシシラン等のアルコキシシラン類を用いることができる。
 Al元素源としては、例えば、アルミン酸ナトリウム、水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、酸化アルミニウム、無定形アルミノシリケートゲル等を用いることができる。なお、Al元素源以外に他の元素源、例えばGa、Fe、B、Ti、Zr、Sn、Znなどの元素源を含んでいてもよい。
 本発明では、水熱合成に際し、有機テンプレートなどの有機物を含まなくても好適なCHA型ゼオライト膜を得ることができるため、水性反応混合物中に有機テンプレートなどの有機物を含まなくてもよく、上記酸点の観点からは含まない方が望ましい。
 ゼオライト膜の合成において有機テンプレートは焼成工程を必要とするので使用しない方が望ましいが、必要に応じて用いることができる。
 ここで、有機テンプレートとは、生成するゼオライトの結晶構造を規制する、すなわち、鋳型剤としての働きを持つ構造規定剤(structure-directing agent)のうち、とくに有機化合物である物をいう。
 有機テンプレートを用いる場合の水性反応混合物中のSi元素源と有機テンプレートの比は、SiOに対する有機テンプレートのモル比(有機テンプレート/SiOモル比)で、通常0.005以上、好ましくは0.01以上であり、通常1以下、好ましくは0.4以下、より好ましくは0.2以下、さらに好ましくは0.1以下である。有機テンプレート/SiOモル比が上記範囲にあるとき、より緻密なゼオライト膜が生成し得る。
 有機テンプレートとしては、通常、アミン類、4級アンモニウム塩が用いられる。例えば、米国特許第4544538号明細書、米国特許出願公開第2008/0075656号明細書に記載の有機テンプレートが好ましいものとして挙げられる。
 具体的には、例えば、1-アダマンタンアミンから誘導されるカチオン、3-キナクリジナールから誘導されるカチオン、3-exo-アミノノルボルネンから誘導されるカチオン等の脂環式アミンから誘導されるカチオンが挙げられる。これらの中で、1-アダマンタンアミンから誘導されるカチオンがより好ましい。
 1-アダマンタンアミンから誘導されるカチオンを有機テンプレートとしたとき、緻密な膜を形成し得るCHA型ゼオライトが結晶化する。
 1-アダマンタンアミンから誘導されるカチオンのうち、N,N,N-トリアルキル-1-アダマンタンアンモニウムカチオンがさらに好ましい。N,N,N-トリアルキル-1-アダマンタンアンモニウムカチオンの3つのアルキル基は、通常、それぞれ独立したアルキル基であり、好ましくは低級アルキル基、より好ましくはメチル基である。それらの中で最も好ましい化合物は、N,N,N-トリメチル-1-アダマンタンアンモニウムカチオンである。
 このようなカチオンは、CHA型ゼオライトの形成に害を及ぼさないアニオンを伴う。このようなアニオンを代表するものには、Cl、Br、Iなどのハロゲンイオンや水酸化物イオン、酢酸塩、硫酸塩、およびカルボン酸塩が含まれる。これらの中で、水酸化物イオンが特に好適に用いられる。
 その他の有機テンプレートとしては、N,N,N-トリアルキルベンジルアンモニウムカチオンも用いることができる。この場合もアルキル基は、それぞれ独立したアルキル基であり、好ましくは低級アルキル基、より好ましくはメチル基である。それらの中で、最も好ましい化合物は、N,N,N-トリメチルベンジルアンモニウムカチオンである。また、このカチオンが伴うアニオンは上記と同様である。
 水性反応混合物に用いるアルカリ源としては、NaOH、KOHなどのアルカリ金属水酸化物、Ca(OH)などのアルカリ土類金属水酸化物などを用いることができる。
 アルカリの種類は特に限定されず、通常、Na、K、Li、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr、Baなどが用いられる。これらの中で、Na、Kが好ましく、Kが含まれることが最も好ましい。本発明の製造方法において、FAU型の種結晶を用いて、FAU型ではなくCHA型のゼオライト膜を形成するには、例えば、このアルカリとしてKを用いることが好適である。
 水性反応混合物中のSi元素源とAl元素源の比は、通常、それぞれの元素の酸化物のモル比、すなわちSiO/Alモル比として表わす。
 SiO/Alモル比は特に限定されないが、通常5以上、好ましくは6以上、より好ましくは7以上、更に好ましくは7.5以上である。また、通常10000以下、好ましくは1000以下、より好ましくは100以下、更に好ましくは12以下である。
 SiO/Alモル比がこの範囲内にあるときゼオライト膜が緻密に生成し、更に生成したゼオライトが強い親水性を示し、有機物を含有する混合物中から親水性の化合物、特に水を選択的に透過することができる。また耐酸性に強く脱Alしにくいゼオライト膜が得られる。
 Si元素源とアルカリ源の比は、M(2/n)O/SiO(ここで、Mはアルカリ金属またはアルカリ土類金属を示し、nはその価数1または2を示す。)モル比で、通常0.05以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上であり、通常1.0以下、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.5以下である。
 Si元素源と水の比は、SiOに対する水のモル比(HO/SiOモル比)で、通常10以上、好ましくは30以上、より好ましくは40以上、特に好ましくは50以上であり、通常1000以下、好ましくは500以下、より好ましくは200以下、特に好ましくは100以下である。
 水性反応混合物中の物質のモル比がこれらの範囲にあるとき、より緻密なゼオライト膜が生成し得る。水の量は緻密なゼオライト膜の生成においてとくに重要であり、粉末合成法の一般的な条件よりも水がシリカに対して多い条件のほうが細かい結晶が生成して緻密な膜ができやすい傾向にある。
 一般的に、粉末のCHA型ゼオライトを合成する際の水の量は、HO/SiOモル比で、15~50程度である。HO/SiOモル比が高い(50以上1000以下)、すなわち水が多い条件にすることにより、支持体上にCHA型ゼオライトが緻密な膜状に結晶化した分離性能の高い多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を得ることができる。
(種結晶)
 ここで、本発明では、FAU型ゼオライトを種結晶とし、該種結晶の存在下で水熱合成を行うことにより、CHA型ゼオライト膜が形成される。
 種結晶として用いるFAU型ゼオライトは構造がFAU型のゼオライトであれば何でもよい。
 FAU型ゼオライトとしては、例えば、ケイ酸塩とリン酸塩が挙げられる。ケイ酸塩としては、例えば、アルミノケイ酸塩、ガロケイ酸塩、フェリケイ酸塩、チタノケイ酸塩、ボロケイ酸塩等が挙げられる。リン酸塩としては、アルミニウムと燐からなるアルミノリン酸塩(ALPO-5などのALPOと称されるもの)、ケイ素とアルミニウムと燐からなるシリコアルミノリン酸塩(SAPO-34などのSAPOと称されるもの)、Feなどの元素を含むメタロアルミノリン酸塩(FAPO-5などのMeAPOと称されるもの)等が挙げられる。これらの中で、アルミノケイ酸塩、シリコアルミノリン酸塩が好ましく、アルミノケイ酸塩がより好ましい。
 FAU型ゼオライトとしては一般にX型ゼオライトとY型ゼオライトがあり、どちらを用いても、それらの混合物でも構わないが、Y型ゼオライトを用いることが望ましい。
 種結晶として用いるFAU型ゼオライトは市販のX型ゼオライトやY型ゼオライトを用いてもよいし、合成してもよい。一般的な合成方法はVERIFIED SYNTHESES OF ZEOLITIC MATERIALS Second Revised Edition 2001 ELSEVIERのP157などに記載されている。
 また、用いるFAU型ゼオライトはプロトン型でも、アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオン、遷移金属イオンにイオン交換したものでも構わず、それらの混合物でもよい。これらのアルカリ金属イオンとしてはNa、K、Liなどが、アルカリ土類金属イオンとしてはCa2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+などが、遷移金属イオンとしてはFe、Cu、Znなどがあげられる。これらの中で、Na、K、Liなどのアルカリ金属イオンが好ましい。
 イオン交換は、FAU型ゼオライトを、NHNO、NaNOなどのアンモニウム塩、NaOHなどの水酸化物塩、CHCOONaなどの酢酸塩あるいは交換するイオンを含む水溶液、場合によっては塩酸などの酸で処理後、水洗する方法などにより行えばよい。
 該水溶液の濃度は、通常、0.00001mol/L以上、好ましくは0.0001mol/L以上、さらに好ましくは0.001mol/L以上、通常10mol/L以下、好ましくは5mol/L以下、さらに好ましくは2mol/L以下である。
 また、処理時の温度は、通常10℃以上、好ましくは30℃以上、より好ましくは50℃以上、通常200℃以下、好ましくは150℃以下、より好ましくは130℃以下である。
 処理時間は、通常2時間以上、好ましくは5時間以上、より好ましくは10時間以上、さらに好ましくは20時間以上、通常10日以下、好ましくは7日以下、より好ましくは4日以下である。さらに、必要に応じて200~500℃で焼成してもよい。
 最終的には特にプロトン型、Na型、K型およびそれらの混合物になっていることが望ましく、Na型あるいはプロトン型あるいはそれらの混合物であることがさらに好ましい。
 種結晶のICP発光分光分析法によって測定されるSiO/Al比は、通常15未満、好ましくは12未満、より好ましくは10未満であり、通常1以上、好ましくは3以上である。
 種結晶の粒子径は特に規定されないが、粒度分布測定により得られる粒子径の極大値の少なくとも一つが特定の大きさの範囲に入っていることが望ましい。
 なお、極大値は粒度分布測定により得られた粒度分布図(横軸に粒子径を縦軸に体積基準の相対粒子量をとった図)の極大値を指す。極大値は好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下、さらに好ましくは2μm以下、特に好ましくは1.8μm以下であり、通常0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは0.8μm以上である。粒子径が前記上限以下であることにより、基材への種結晶の担持が良好で、欠陥の少ないゼオライト膜が形成しやすい。粒子径が前記下限以上であることにより、合成中に種結晶が溶解しにくく欠陥の少ないゼオライト膜が形成しやすい。
 種結晶の粒子径の分布については特に限定されないが、粒度分布測定により得られた累積分布図(体積基準、粒子径の小さいものから積算)で、50%の高さを与える直径、D50が通常0.5μm以上、好ましくは1.0μm以上、好ましくは5.0μm以下、より好ましくは4.0μm以下、さらに好ましくは3.0μm以下、特に好ましくは2.0μm以下であることが望ましい。
 また、支持体の平均細孔径の0.5倍以上20倍以下の範囲に存在する種結晶の割合が通常5%以上、好ましくは15%以上、さらに好ましくは25%以上であり、通常100%以下、好ましくは90%以下、より好ましくは80%以下である。この範囲にあるとき基材への種結晶の担持が良好に行われ緻密で性能の高いゼオライト膜を合成することができる。
 このように種結晶の粒子径を制御することによって、基材に担持される種結晶の状態を制御することが可能になり、欠陥の少ない緻密な膜が形成される。
 種結晶を好ましいサイズにするために、市販のFAU型ゼオライトや合成によって得られたFAU型ゼオライト、イオン交換したFAU型ゼオライトの結晶を乳鉢やボールミル、ジェットミルなどで粉砕しても構わない。
 種結晶を加える方法としては、支持体上に種結晶を付着させておく方法などを用いることが好ましい。支持体上に予め種結晶を付着させておくことで緻密で分離性能が良好なゼオライト膜が生成しやすくなる。
 支持体上に種結晶を付着させる方法は特に限定されず、例えば、種結晶を水などの溶媒に分散させてその分散液に支持体を浸けて種結晶を付着させるディップ法や、種結晶を水などの溶媒と混合してスラリー状にしたものを支持体上に塗りこむ方法などを用いることができる。種結晶の付着量を制御し、再現性良くゼオライト膜複合体を製造するにはディップ法が望ましい。
 種結晶を分散させる分散媒は特に限定されないが、特に水が好ましい。必要に応じて塩酸や水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶性の物質を加えて分散液のpHを調整してもよい。pHを調整する場合は、分散液のpHを通常7.5以上、好ましくは8以上、通常14以下、好ましくは12以下にすることが望ましい。分散液のpHをこの範囲にすることによって種結晶の付着量を好ましい範囲としやすい。
 分散させる種結晶の量は特に限定されず、分散液の全質量に対して、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上である。また、通常20質量%以下、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは4質量%以下、とくに好ましくは3質量%以下である。
 分散させる種結晶の量が少なすぎると、支持体上に付着する種結晶の量が少ないため、水熱合成時に支持体上に部分的にゼオライトが生成しない箇所ができ、欠陥のある膜となる可能性がある。ディップ法によって支持体上に付着する種結晶の量は分散液中の種結晶の量がある程度以上でほぼ一定となるため、分散液中の種結晶の量が多すぎると、種結晶の無駄が多くなりコスト面で不利である。
 支持体上に予め付着させておく種結晶の量は特に限定されず、基材1mあたりの質量で、通常0.01g以上、好ましくは0.1g以上であり、通常100g以下、好ましくは50g以下、より好ましくは10g以下、更に好ましくは5g以下、特に好ましくは3g以下、最も好ましくは1g以下である。
 種結晶の量が下限以上であることにより、結晶ができやすく、膜の成長が良好になり、膜の成長が均一になりやすい。また、種結晶の量が上限以下であることにより、表面の凹凸が種結晶によって増長されにくく、支持体から落ちた種結晶によって自発核が成長しにくく、支持体上の膜成長が阻害されにくい。よって、この範囲であることにより緻密なゼオライト膜が生成しやすい傾向がある。
 水熱合成により支持体上にゼオライト膜を形成する場合、支持体の固定化方法に特に制限はなく、縦置き、横置きなどあらゆる形態をとることができる。この場合、静置法でゼオライト膜を形成させてもよいし、水性反応混合物を攪拌させてゼオライト膜を形成させてもよい。
 ゼオライト膜を形成させる際の温度は特に限定されないが、通常80℃以上、好ましくは100℃以上、更に好ましくは140℃以上であり、通常200℃以下、好ましくは190℃以下である。反応温度が低すぎると、ゼオライトが生成しない場合がある。また、反応温度が高すぎると、本発明におけるゼオライトとは異なるタイプのゼオライトが生成する場合がある。
 加熱時間は特に限定されないが、通常1時間以上、好ましくは5時間以上、更に好ましくは10時間以上であり、通常10日以下、好ましくは5日以下、より好ましくは3日以下、さらに好ましくは2日以下である。反応時間が短すぎるとゼオライトが結晶化しないことがある。反応時間が長すぎると、本発明におけるゼオライトとは異なるタイプのゼオライトが生成することがある。
 ゼオライト膜形成時の圧力は特に限定されず、密閉容器中に入れた水性反応混合物を、この温度範囲に加熱したときに生じる自生圧力で十分である。さらに必要に応じて、窒素などの不活性ガスを加えても差し支えない。
 水熱合成により得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体は、水洗した後に、加熱処理して、乾燥させる。ここで、加熱処理とは、熱をかけて多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を乾燥することを意味する。
 加熱処理の温度は、乾燥を目的とする場合は通常50℃以上、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上、通常200℃以下、好ましくは150℃以下である。加熱時間は、乾燥を目的とする場合にはゼオライト膜が十分に乾燥する時間であれば特に限定されず、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上である。上限は特に限定されず、通常100時間以内、好ましくは10時間以内、より好ましくは5時間以内である。
 加熱処理の温度は有機テンプレートの焼成を目的とする場合、通常350℃以上、好ましくは400℃以上、より好ましくは430℃以上、更に好ましくは480℃以上であり、通常900℃以下、好ましくは850℃以下、さらに好ましくは800℃以下、特に好ましくは750℃以下である。
 加熱時間は有機テンプレートの焼成を目的とする場合には有機テンプレートが焼成する時間であれば特に限定されず、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上である。上限は特に限定されず、通常200時間以内、好ましくは150時間以内、より好ましくは100時間以内である。
 ゼオライト膜は、必要に応じてイオン交換をしてもよい。イオン交換するイオンとしては、プロトン、Na、K、Liなどのアルカリ金属イオン、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+などのアルカリ土類金属イオン、Fe、Cu、Znなどの遷移金属のイオンなどが挙げられる。これらの中で、Na、K、Liなどのアルカリ金属イオンが好ましい。
 イオン交換は加熱処理後のゼオライト膜を、NHNO、NaNOなどアンモニウム塩あるいは交換するイオンを含む水溶液で、通常、室温から100℃の温度で処理後、水洗する方法などにより行えばよい。
 ゼオライト膜は、必要に応じてシリル化剤を用いてシリル化処理をしてもよい。シリル化処理に用いるシリル化剤としてはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロキシシラン、テトライソプロキシシラン、テトラブトキシシランなどのアルコキシシラン、メチルシリケートオリゴマー、エチルシリケートオリゴマーなどのシリケートオリゴマーなどが挙げられる。これらの中でテトラエトキシシランやメチルシリケートオリゴマーが好ましい。
 シリル化処理としては、加熱処理後のゼオライト膜をシリル化剤を含む溶液に浸漬し、室温から通常150℃以下、好ましくは100℃以下で加熱処理した後、水洗することにより得る方法や、加熱処理後のゼオライト膜にシリル化剤を塗布し、水蒸気共存下で通常、室温から150℃以下で加熱処理することにより得る方法などが挙げられる。
 このようにして、本発明では、FAU型ゼオライトを種結晶とし、該種結晶の存在下で水熱合成を行うことにより、CHA型ゼオライト膜が形成される。
 本発明において、CHA型ゼオライト膜と支持体との間には他の構造のゼオライト膜を実質的に有さないことが好ましいが、CHA型ゼオライト膜上には他の構造のゼオライト膜を有していてもよい。
 本発明の方法により形成されたCHA型ゼオライト膜、上記ゼオライト膜複合体1及び上記ゼオライト膜複合体2のゼオライト膜のSEM-EDXによって測定されるSiO/Alモル比は、通常5以上、好ましくは6以上、通常15以下、好ましくは12以下、より好ましくは10以下、さらに好ましくは10未満、特に好ましくは9以下である。ゼオライト膜のSiO/Alモル比がこの範囲にあるとき、ゼオライト膜は親水性にすぐれかつ耐酸性、耐水性も優れた膜となり、低級アルコールや酸点と反応する物質の分離にも好適に用いられる。
 尚、ここでのSiO/Alモル比は、ゼオライト膜複合体のゼオライト膜表面側からSEM-EDX測定をすることにより得られる値である。具体的測定方法については、以下の実施例で詳述する(SEM-EDX測定(膜表面側))。
 得られたCHA型ゼオライト膜複合体、上記ゼオライト膜複合体1または上記ゼオライト膜複合体2(以下、これらをあわせて「本発明のゼオライト膜複合体」という場合がある)の空気透過量[L/(m・h)]は、通常1400L/(m・h)以下、好ましくは1000L/(m・h)以下、より好ましくは700L/(m・h)以下、より好ましくは600L/(m・h)以下、さらに好ましくは500L/(m・h)以下、特に好ましくは300L/(m・h)以下、もっとも好ましくは200L/(m・h)以下である。透過量の下限は特に限定されないが、通常0L/(m・h)以上である。
 ここで、空気透過量とは、実施例で詳述するとおり、ゼオライト膜複合体を絶対圧5kPaの真空ラインに接続した時の空気の透過量[L/(m・h)]である。
 本発明のゼオライト膜複合体は、分離方法における膜分離手段として好適に用いることができる。
(分離方法)
 本発明の分離方法は気体または液体の混合物(好ましくは有機物を含む気体または液体の混合物)を、上記多孔質支持体-ゼオライト膜複合体に接触させて、該混合物から、透過性の高い物質を透過させて分離することに特徴をもつものである。
 本発明の分離方法において、ゼオライト膜を備えた無機多孔質支持体を介し支持体側又はゼオライト膜側の一方の側に気体または液体の混合物を接触させ、その逆側を混合物が接触している側よりも低い圧力とすることによって混合物から、ゼオライト膜に透過性が高い物質(透過性が相対的に高い混合物中の物質)を選択的に、すなわち透過物質の主成分として透過させる。これにより、混合物から透過性の高い物質を分離することができる。その結果、混合物中の特定の物質(透過性が相対的に低い混合物中の物質)の濃度を高めることで、特定の物質を分離回収、あるいは濃縮することができる。
 例えば、水と有機物の混合物の場合、通常水がゼオライト膜に対する透過性が高いので、混合物から水が分離され、有機物は元の混合物中で濃縮される。パーベーパレーション法(浸透気化法)、ベーパーパーミエーション法(蒸気透過法)と呼ばれる分離・濃縮方法は、本発明の分離方法におけるひとつの実施形態である。
 前記多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を分離膜として用いることにより、実用上も十分な処理量をもち、十分な分離性能をもつ膜分離が可能となる。
 ここで、十分な処理量とは、好ましくは、膜を透過する物質の透過流束が1kg/(m・h)以上であることをいう。また十分な分離の性能とは、好ましくは、次式で表される分離係数が100以上であること、あるいは透過液中の主成分の濃度が95質量%以上であることをいう。
 分離係数=(Pα/Pβ)/(Fα/Fβ)
[ここで、Pαは透過液中の主成分の質量パーセント濃度示し、Pβは透過液中の副成分の質量パーセント濃度を示し、Fαは透過液において主成分となる成分の被分離混合物中の質量パーセント濃度を示し、Fβは透過液において副成分となる成分の被分離混合物中の質量パーセント濃度を示す。]
 さらに具体的には、透過流束は、例えば、含水率10質量%の2-プロパノールと水の混合物を70℃において、1気圧(1.01×10Pa)の圧力差で透過させた場合、通常1kg/(m・h)以上、好ましくは3kg/(m・h)以上、より好ましくは5kg/(m・h)以上であることをいう。透過流束の上限は特に限定されず、通常20kg/(m・h)以下、好ましくは15kg/(m・h)以下である。
 また、高い透過性能をパーミエンスで表す事もできる。パーミエンスとは、透過する物質の物質量を膜面積と時間と透過する物質の分圧差の積で割ったものである。
 パーミエンスの単位で表した場合、例えば、含水率10質量%の2-プロパノールと水の混合物を70℃において、1気圧(1.01×10Pa)の圧力差で透過させた場合の水のパーミエンスは、通常3×10-7mol/(m・s・Pa)以上、好ましくは5×10-7mol/(m・s・Pa)以上、より好ましくは1×10-6mol/(m・s・Pa)以上、特に好ましくは2×10-6mol/(m・s・Pa)以上である。水のパーミエンスの上限は特に限定されず、通常1×10-4mol/(m・s・Pa)以下、好ましくは5×10-5mol/(m・s・Pa)以下である。
 さらに、分離係数は、例えば、含水率10質量%の2-プロパノールと水の混合物を70℃において、1気圧(1.01×10Pa)の圧力差で透過させた場合、通常500以上、好ましくは700以上、より好ましくは1000以上、さらに好ましくは2000以上である。分離係数の上限は完全に水しか透過しない場合であり、その場合は無限大となるが、好ましくは10000000以下、より好ましくは1000000以下である。
 本発明のゼオライト膜複合体は耐水性にも優れるので含水率が20%以上の分離対象にも好適に用いることができる。分離対象が、水と有機物の混合物(以下これを「含水有機化合物」ということがある。)の場合、混合物中の含水率は、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上であり、通常95質量%以下、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。
 本発明の分離方法では、ゼオライト膜を透過する物質は、通常水であるため、含水率が少なくなると処理量が低下するため効率的でない。また含水率が多すぎると濃縮に必要な膜が大面積となり(膜が管状に形成されている場合は数が多くなり)経済的な効果が小さくなる。
 含水有機化合物(水と有機化合物の混合物)としては、適当な水分調節方法により、予め含水率を調節したものであってもよい。この場合、好ましい含水率は上記と同様である。また、水分調節方法としては、それ自体既知の方法、例えば、蒸留、圧力スイング吸着(PSA)、温度スイング吸着(TSA)、デシカントシステムなどが挙げられる。
 さらに、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体によって水が分離された含水有機化合物から、さらに水を分離してもよい。これにより、より高度に水を分離し、含水有機化合物をさらに高度に濃縮することができる。
 該有機化合物としては、例えば、酢酸、アクリル酸、プロピオン酸、蟻酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸、安息香酸などのカルボン酸類;スルフォン酸、スルフィン酸、ハビツル酸、尿酸、フェノール、エノール、ジケトン型化合物、チオフェノール、イミド、オキシム、芳香族スルフォンアミド、第1級および第2級ニトロ化合物などの有機酸類;メタノール、エタノール、イソプロパノール(2-プロパノール)、アリルアルコールなどのアルコール類;アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;アセトアルデヒド、ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類;ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミドなどの窒素を含む有機化合物(N含有有機化合物);酢酸エステル、アクリル酸エステル等のエステル類;グリシン、リシン、グルタミン酸などのアミノ酸;グルコース、ガラクトース、マンノースなどの糖類などが挙げられる。
 これらの中で、本発明のゼオライト膜複合体は、アルコール、エーテル、ケトン、アルデヒド、アミドから選ばれる少なくとも一種を含有する有機化合物に好ましく適用できる。中でも、アルコール、ケトンを含むものにも好適である。これら有機化合物の中では、炭素数が1から4のものが好ましく、炭素数が1から3のものがより好ましい。
 特に、水と、メタノールまたはエタノールの分離に好適であり、さらに水とエタノールの分離に好適である。
 本発明の本発明のゼオライト膜複合体は、酸点と反応しやすい物質の分離にも好適に用いられる。酸点と反応しやすい物質としては二重結合を含む化合物が挙げられ、二重結合として具体的には、カルボニル基、アリル基、アミド基、イミン基、チオニル基等が挙げられる。
 より具体的には、酢酸、アクリル酸、プロピオン酸、蟻酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸、安息香酸、アセトン、メチルイソブチルケトン、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、アリルアルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、エチレンイミン、グアニジンなどがあげられる。
 また、有機化合物としては、水と混合物(混合溶液)を形成し得る高分子化合物でもよい。かかる高分子化合物としては、分子内に極性基を有するもの、例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールなどのポリオール類;ポリアミン類;ポリスルホン酸類;ポリアクリル酸などのポリカルボン酸類;ポリアクリル酸エステルなどのポリカルボン酸エステル類;グラフト重合等によってポリマー類を変性させた変性高分子化合物類;オレフィンなどの非極性モノマーとカルボキシル基等の極性基を有する極性モノマーとの共重合によって得られる共重合高分子化合物類などが挙げられる。
 さらに、含水有機化合物としては、水とポリマーエマルジョンとの混合物でもよい。ここで、ポリマーエマルジョンとは、接着剤や塗料等で通常使用される、界面活性剤とポリマーとの混合物である。ポリマーエマルジョンに用いられるポリマーとしては、例えば、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂、ポリオレフィン、エチレン-ビニルアルコール共重合体などのオレフィン-極性モノマー共重合体、ポリスチレン、ポリビニルエーテル、ポリアミド、ポリエステル、セルロース誘導体等の熱可塑性樹脂;尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂;天然ゴム、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、スチレン-ブタジエン共重合体などのブタジエン共重合体等のゴム等が挙げられる。また界面活性剤としては、それ自体既知のものを用いればよい。
 本発明のゼオライト膜複合体は、耐酸性を有するため、水と酢酸など有機酸の混合物からの水分離、エステル化反応促進のための水分離などにも有効に利用できる。また、本発明の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体は、酸点が少なく、酸点と反応する物質の分離にも有効に利用できる。
 本発明の分離方法は、本発明のゼオライト膜複合体を用いて、適当な分離膜モジュールや分離装置を作製し、それに気体または液体の混合物を導入することにより行えばよい。これら分離膜モジュールや分離装置は、それ自体既知の部材により作製することができる。
 本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
 以下の実施例において、空気透過量、XRD測定は以下の通りの方法により行った。
[空気透過量]
 多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の一端を封止し、他端を、密閉状態で5kPaの真空ラインに接続して、真空ラインと多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の間に設置したマスフローメーターで空気の流量を測定し、空気透過量[L/(m・h)]とした。マスフローメーターとしてはKOFLOC社製8300、Nガス用、最大流量500ml/min(20℃、1気圧換算)を用いた。KOFLOC社製8300においてマスフローメーターの表示が10ml/min(20℃、1気圧換算)以下であるときはLintec社製MM-2100M、Airガス用、最大流量20ml/min(0℃、1気圧換算)を用いて測定した。
 [粒度分布の測定]
 種結晶の粒度分布の測定を、以下の条件で行った。
・装置名:レーザー回折式粒度分布計測装置LA-500(堀場製作所社製)
・測定方式:フランホーファ回折理論とミー散乱理論の併用
・測定範囲:0.1~200μm
・光源:He-Neレーザー(632.8nm)
・検出器:リング状シリコンフォトダイオード
・分散溶媒:水
 種結晶の粒度分布を測定するための分散液は、計測装置の超音波分散バスに水を入れて撹拌機で撹拌しながら、分散液をフローセルに循環させ、分散液を透過した光の強度が装置に表示される適正な光強度の範囲に入るように、超音波分散バス中の水に種結晶粉末または種結晶粉末を予め分散させた液を加えることで調製した。このときの分散溶媒である水の量は通常250ml、分散させる種結晶は粉末の場合、通常0.01gである。粉末の種結晶を入れる場合には、超音波を10分間かけて分散液中の種結晶の凝集を取いたのちに測定を行った。測定はフロー方式で行った。
[XRD測定]
 X線回折(XRD)測定は以下の条件に基づき行った。
・装置名:Bruker社製 New D8 ADVANCE
・光学系仕様 集中方光学系
     入射側:封入式X線管球(CuKα)
         Soller Slit (2.5°)
         Divergence Slit (Valiable Slit)
     試料台:XYZステージ
     受光側:半導体アレイ検出器(Lynx Eye 1D mode)
           Ni-filter
           Soller Slit (2.5°)
     ゴニオ半径:280mm
・測定条件  X線出力(CuKα):40kV、40mA
       走査軸:θ/2θ
       走査範囲(2θ):5.0-70.0°
       測定モード:Continuous
       読込幅:0.01°
       計数時間:57.6秒
       自動可変スリット(Automatic-DS):1mm(照射幅)
 なお、X線は試料の軸方向に対し直行するように照射した。測定位置については、高さ方向は測定ピークの半割の値が最大になるように調整した。水平方向は低角のピーク強度が最大になる位置とした。
[SEM-EDX測定(膜表面側)]
 ゼオライト膜の膜表面側から測定するSiO/Alモル比は、次の条件で行ったSEM-EDX測定より算出した。
装置名:SEM:Hitachi:S-4800型FE-SEM
    EDX:EDAX Genesis
X線強度の測定条件:
 加速電圧:10kV、分析深さは表面から2μm程度。
 WD:15mm
 電子線照射方法:膜表面での倍率5000倍での視野全面(25μm×18μm)を走査し、SiKα線とAlKα線の強度比を測定。任意の5箇所でこの強度比を測定しておく。
 定量方法:あらかじめ組成が既知のゼオライト粉末(L型とβ型、東ソー社製)から作製したブリケットを標準試料として使用して検量線を作成しておき、SiKα/AlKα強度比からSiO/Alモル比へと変換した。任意の5箇所の分析結果の平均値を採用した。
[EDSラインプロファイル測定]
 支持体界面近傍のゼオライト膜のSiO/Alモル比Xと内部のゼオライト膜のSiO/Alモル比YはSEM-EDX測定によるラインプロファイルから算出した。
 ゼオライト膜複合体を適当な大きさに切断した後、クロスセクションポリッシャーを用いてArのイオンビームを照射し断面を平滑化した。作製した断面に対し、SEM-EDX測定を行い、倍率1000~5000倍で、ゼオライト膜表面側から支持体側に向かって垂直な直線上の0.1μmごとの各ポイントでのスペクトルを取得した。
 装置名:SEM:Carl Zeiss:Ultra55
     EDX:Bruker:Quantax200
 加速電圧:6kV
 WD:7mm
 検出器:XFlash 4010
 スペクトル強度をZAF補正してSi及びAlの半定量値を算出した。距離を横軸に取り、得られた半定量値をプロットすることにより、EDSラインプロファイルを得て、このEDSラインプロファイルからSiO/Alモル比を得た。
 Xは、ゼオライト膜の支持体との界面からゼオライト膜表面方向へ向かって2μmまでのSiO/Alモル比の平均値とし、Yは、ゼオライト膜の支持体との界面からゼオライト膜表面方向へ向かって2μmから、ゼオライト膜表面までのSiO/Alモル比の平均値とした。
[水蒸気拡散測定]
 ゼオライト膜複合体を短冊状(15mm長、4mm幅)に裁断したもの5本を試料とし、この試料をステンレス製の測定セルに入れた。
 尚、測定セルにはガスの流路となる配管(上流側、下流側)が接続されている。測定セルの下流側は差動排気ポンプに接続されている。測定セルと差動排気ポンプの流路の途中に質量分析計があり、測定セルから排出されたガスの一部が、差動排気ポンプへ流れず、質量分析計に導入される。
 測定セルにヘリウムガスを導入して、セル内をヘリウム雰囲気とした。その後、ヘリウムガスをフローしながら差動排気することで80kPa程度に減圧し、140℃で試料の吸着水等の除去を行った。1時間保持後、試料にエタノールと水の混合液(水分濃度0.2重量%)の蒸気を1時間接触させた。1時間接触後、測定セル内をヘリウム雰囲気とした後、ヘリウムガスをフローしながら差動排気して80kPa程度まで減圧した。この際に、質量分析計(AGS-7000、キャノンアネルバ社製)に導入される水の挙動を観測することにより脱離水の検出強度を得た。
 脱離水の検出強度が最大値の時を0分とし、脱離水の検出強度が前記最大値の1/20の値になるまでの時間をQ(分)とした。
(実施例1)
 水熱合成用の水性反応混合物として以下のものを調製した。
 水酸化アルミニウム(Al 53.5質量%含有、アルドリッチ社製)2.15gに1mol/L-KOH水溶液63.0gと水61.8gを加えて混合撹拌し溶解させ溶液とした。
 これにコロイダルシリカ(スノーテック-40、日産化学社製)13.5gを加えて2時間撹拌し、水性反応混合物とした。
 この水性反応混合物の組成(モル比)は、SiO/Al/KOH/HO=1/0.125/0.7/80、SiO/Al=8であった。
 無機多孔質支持体としては、多孔質アルミナチューブ(外径12mm、内径9mm)を80mmの長さに切断した後、超音波洗浄機で洗浄したのち乾燥させたものを用いた。
 プロトン型のY型ゼオライト(HY(SAR=5)、触媒化成工業社製)10.0gにNaOH5.00gと水100gを混合したものを100℃で7日間加熱した後、ろ過、水洗、乾燥することによりFAU型ゼオライトを得た。このFAU型ゼオライトの粒度分布を測定したところD50は1.73μm、極大値は1.32μm、2.98μmであった(粒径:2μm程度)。このFAU型ゼオライトを種結晶として使用した。
 この種結晶を水に2質量%分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の質量は3g/mであった。
 種結晶を付着させた支持体を、上記水性反応混合物の入ったテフロン(登録商標)製内筒(200ml)に垂直方向に浸漬して、オートクレーブを密閉し、5時間かけて室温から180℃まで昇温した。昇温完了後、180℃で24時間、静置状態で、自生圧力下で加熱しすることにより、水熱合成を行った。所定時間経過後に放冷し、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を水性反応混合物から取り出し、洗浄後、100℃で4時間乾燥させた。
 乾燥後の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の空気透過量は9L/(m・h)であった。SEM-EDX測定(膜表面側)により、ゼオライト膜の膜表面側からのSiO/Alモル比を測定したところ、6.4であった。多孔質支持体-ゼオライト膜複合体のXRD測定よりCHA型のゼオライト膜が生成していることを確認した。図2にこのXRDパターンを示す。 
(実施例2)
 水性反応混合物、無機多孔質支持体及び種結晶は実施例1と同じものを用いた。
 この種結晶を水に2質量%分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させたところ、付着した種結晶の質量は2g/mであった。
 実施例1と同様にして、種結晶を付着させた支持体を水性反応混合物に浸漬して昇温した後、昇温完了後、180℃で18時間、静置状態で、自生圧力下で加熱した以外は、実施例1と同様にして多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を得た。
 乾燥後の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の空気透過量は0L/(m・h)であった。SEM-EDX測定(膜表面側)により、ゼオライト膜の膜表面側からのSiO/Alモル比を測定したところ、6.4であった。
 支持体界面近傍のゼオライト膜のSiO/Alモル比Xと内部のゼオライト膜のSiO/Alモル比Yの比、X/Yは0.90であった。水蒸気拡散測定において、脱離水の検出強度の最大値からその1/20の値になるまでの時間Q(分)は16.7分であった。
(実施例3)
 水性反応混合物及び種結晶は実施例1と同じものを用いた。
 無機多孔質支持体としては、多孔質アルミナチューブ(外径16mm、内径12mm)を80mmの長さに切断した後、超音波洗浄機で洗浄したのち乾燥させたものを用いた。
 この種結晶を水に2質量%分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の質量は0.3g/mであった。
 その後は、実施例1と同様にして多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を得た。
 乾燥後の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の空気透過量は39L/(m・h)であった。
 SEM-EDX測定(膜表面側)により、ゼオライト膜の膜表面側からのSiO/Alモル比を測定したところ、6.0であった。多孔質支持体-ゼオライト膜複合体のXRD測定よりCHA型のゼオライト膜が生成していることを確認した。
 SEMによりゼオライト膜の膜厚を確認したところ、約10μmの厚さの膜が生成していることを確認した。
 支持体界面近傍のゼオライト膜のSiO/Alモル比Xと内部のゼオライト膜のSiO/Alモル比Yの比、X/Yは0.87であった。水蒸気拡散測定において、脱離水の検出強度の最大値からその1/20の値になるまでの時間Q(分)は15.2分であった。
(実施例4)
 水熱合成用の反応混合物として以下のものを調製した。
 水酸化アルミニウム(Al 53.5質量%含有、アルドリッチ社製)11.8gに1mol/L-KOH水溶液346gと水340gを混合したものを加えて撹拌し溶解させ溶液とした。これにコロイダルシリカ(スノーテック-40、日産化学社製)74.25gを加えて2時間撹拌し、水性反応混合物とした。
 この反応混合物の組成(モル比)は、SiO/Al/KOH/HO=1/0.125/0.7/80、SiO/Al=8であった。
 無機多孔質支持体は、多孔質アルミナチューブ(外径16mm、内径12mm)を400mmの長さに切断した後、エアーブローしたものを用いた。また、種結晶は実施例1と同じものを用いた。
 この種結晶を水に0.5質量%分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の質量は2g/mであった。
 種結晶を付着させた支持体を、上記水性反応混合物の入ったテフロン(登録商標)製内筒(800ml)に垂直方向に浸漬して、オートクレーブを密閉し、5時間かけて室温から180℃まで昇温した。昇温完了後、180℃で24時間、静置状態で、自生圧力下で加熱することにより、水熱合成を行った。所定時間経過後に放冷し、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を反応混合物から取り出し、洗浄後、100℃で4時間乾燥させた。
 乾燥後の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の空気透過量は10L/(m・h)であった。
 多孔質支持体-ゼオライト膜複合体のXRD測定よりCHA型のゼオライト膜が生成していることを確認した。
 SEMによりゼオライト膜の膜厚を確認したところ、約20μmの厚さの膜が生成していることを確認した。
(実施例5)
 水性反応混合物、無機多孔質支持体及び種結晶は実施例1と同じものを用いた。
 この種結晶を水に2質量%分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の質量は2g/mであった。
 その後、実施例1と同様にして多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を得た。
 乾燥後の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の空気透過量は0L/(m・h)であった。
 多孔質支持体-ゼオライト膜複合体のXRD測定よりCHA型のゼオライト膜が生成していることを確認した。
 乾燥後の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体にシリル化剤としてメチルシリケートオリゴマー(MKC(登録商標)シリケート、三菱化学社製)を塗布してシリル化処理し、水蒸気共存下で100℃6時間加熱した。
(実施例6)
 水性反応混合物、無機多孔質支持体及び種結晶は実施例1と同じものを用いた。
 この種結晶を水に2質量%分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の質量は2g/mであった。
 その後、実施例1と同様にして多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を得た。
 乾燥後の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の空気透過量は0L/(m・h)であった。
 多孔質支持体-ゼオライト膜複合体のXRD測定よりCHA型のゼオライト膜が生成していることを確認した。
 支持体界面近傍のゼオライト膜のSiO/Alモル比Xと内部のゼオライト膜のSiO/Alモル比Yの比、X/Yは1.04であった。水蒸気拡散測定において、脱離水の検出強度の最大値からその1/20の値になるまでの時間Q(分)は14.1分であった。
(実施例7)
 実施例1と同様の水性反応混合物、無機多孔質支持体及び種結晶を用いて、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を得た。
 種結晶は水に0.5質量%分散させて使用した。多孔質支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させたところ、付着した種結晶の質量は0.9g/mであった。
 乾燥後の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の空気透過量は120L/(m・h)であった。
 支持体界面近傍のゼオライト膜のSiO/Alモル比Xと内部のゼオライト膜のSiO/Alモル比Yの比、X/Yは0.86であった。水蒸気拡散測定において、脱離水の検出強度の最大値からその1/20の値になるまでの時間Q(分)は13.8分であった。
(比較例1)
 水性反応混合物と無機多孔質支持体は実施例1と同じものを用いた。
 種結晶としてCHA型ゼオライトを用いた。CHA型ゼオライトは、プロトン型のY型ゼオライト(HY(SAR=5)、触媒化成工業社製)10.0gにKOH5.00gと水100gを混合したものを100℃、6日間加熱したものを、ろ過、水洗、乾燥して得た。
 この種結晶を水に2質量%分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の質量は3g/mであった。
 その後、実施例1と同様にして、種結晶を付着させた支持体を水性反応混合物に浸漬して、5時間かけて室温から180℃まで昇温した。昇温完了後、180℃で18時間、静置状態で、自生圧力下で加熱した以外は、実施例1と同様にして多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を得た。
 乾燥後のゼオライト膜複合体の空気透過量は0L/(m・h)であった。
 SEM-EDX測定(膜表面側)により、ゼオライト膜の膜表面側からのSiO/Alモル比を測定したところ、6.2であった。
(比較例2)
 水性反応混合物と無機多孔質支持体は実施例1と同じものを用いた。
 SiO/Al/NaOH/HO/TMADAOH=1/0.033/0.1/40/0.1のゲル組成(モル比)で、160℃、2日間水熱合成して結晶化させたものを、ろ過、水洗、乾燥して得られたCHA型ゼオライト(粒径:0.5μm程度)を種結晶として用いた。(TMADAOH:N,N,N-トリメチル-1-アダマンタンアンモニウム水酸化物)
 この種結晶を水に1質量%分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の質量は1g/mであった。
 種結晶を付着させた支持体を、上記水性反応混合物の入ったテフロン(登録商標)製内筒(200ml)に垂直方向に浸漬して、オートクレーブを密閉し、180℃で48時間、静置状態で、自生圧力下で加熱した。所定時間経過後に放冷し、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を反応混合物から取り出し、洗浄後、100℃で4時間乾燥させた。
 乾燥後の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の空気透過量は926L/(m・h)であった。SEM-EDX測定(膜表面側)により、ゼオライト膜の膜表面側からのSiO/Alモル比を測定したところ、6.0であった。
 実施例1と比較して合成時間を長く取っているにもかかわらず空気透過量が多く緻密ではない膜であった。
(比較例3)
 水熱合成用の反応混合物として以下のものを調製した。
 水酸化アルミニウム(Al 53.5質量%含有、アルドリッチ社製)2.86gに1mol/L-KOH水溶液63.0gと水62.0gを混合したものに加えて撹拌し溶解させ溶液とした。これにコロイダルシリカ(スノーテック-40、日産化学社製)13.5gを加えて2時間撹拌し、水性反応混合物とした。
 この反応混合物の組成(モル比)は、SiO/Al/KOH/HO=1/0.167/0.7/80、SiO/Al=6である。
 無機多孔質支持体は実施例1と同じものを用いた。
 種結晶として、SiO/Al/NaOH/HO/TMADAOH=1/0.033/0.1/40/0.1のゲル組成(モル比)で、160℃、2日間水熱合成して結晶化させたものを、ろ過、水洗、乾燥して得られたCHA型ゼオライトを用いた。種結晶の粒径は1μm程度であった。
 この種結晶を1質量%水中に分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の質量は2g/mであった。
 その後、比較例2と同様にして、種結晶を付着させた支持体を水性反応混合物に浸漬し、140℃で120時間、静置状態で、自生圧力下で加熱した以外は、比較例2と同様にして多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を得た。
 乾燥後の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の空気透過量は0L/(m・h)であった。SEMによりゼオライト膜の膜厚を確認したところ、約5μmの厚さの膜が生成していることを確認した。SEM-EDX測定(膜表面側)により、ゼオライト膜の膜表面側からのSiO/Alモル比を測定したところ、6.0であった。
 支持体界面近傍のゼオライト膜のSiO/Alモル比Xと内部のゼオライト膜のSiO/Alモル比Yの比、X/Yは1.42であった。
(比較例4)
 水熱合成用の反応混合物として以下のものを調製した。
 水酸化アルミニウム(Al 53.5質量%含有、アルドリッチ社製)0.881gに1mol/L-NaOH水溶液10.5gと1mol/L-KOH水溶液7.00gと水100gを混合したものに加えて撹拌し溶解させ溶液とした。
 これに有機テンプレートとしてTMADAOH水溶液(TMADAOH25質量%含有、セイケム社製)2.37gを加え、さらにコロイダルシリカ(スノーテック-40、日産化学社製)10.5gを加えて2時間撹拌し、水性反応混合物とした。
 この反応混合物の組成(モル比)は、SiO/Al/NaOH/KOH/TMADAOH/HO=1/0.066/0.15/0.10/0.04/100、SiO/Al=15であった。
 無機多孔質支持体は実施例1と同じものを用いた。
 種結晶として、比較例3と同様にして得られたものを使用した(ただし、種結晶の粒径は0.5μm程度)。
 この種結晶を0.3質量%水中に分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の質量は1g/mであった。
 その後、比較例2と同様にして、種結晶を付着させた支持体を水性反応混合物に浸漬し、160℃で48時間、静置状態で、自生圧力下で加熱した以外は、比較例2と同様にして多孔質支持体―ゼオライト膜複合体を得た。
 水熱合成後のゼオライト膜複合体を、電気炉で、500℃、5時間焼成した。焼成後のゼオライト膜複合体の空気透過量は41L/(m・h)であった。
 焼成後のゼオライト膜に実施例5と同様にしてシリル化処理を施した。
(比較例5)
 水性反応混合物に種結晶を付着させた支持体を浸漬した後の、水熱合成時間を、140℃、168時間としたほかは比較例1と同様にして多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を得た。
 乾燥後のゼオライト膜複合体の空気透過量は0L/(m・h)であった。
 支持体界面近傍のゼオライト膜のSiO/Alモル比Xと内部のゼオライト膜のSiO/Alモル比Yの比、X/Yは0.69であった。水蒸気拡散測定において、脱離水の検出強度の最大値からその1/20の値になるまでの時間Q(分)は30.6分であった。
(比較例6)
 焼成後のゼオライト膜にシリル化処理を行わなかった他は比較例4と同様にして、ゼオライト膜複合体を得た。焼成後のゼオライト膜複合体の空気透過量は65L/(m・h)であった。SEM-EDX測定(膜表面側)により、ゼオライト膜の膜表面側からのSiO/Alモル比を測定したところ、17であった。水蒸気拡散測定において、脱離水の検出強度の最大値からその1/20の値になるまでの時間Q(分)は7.0分であった。
 以上の実施例比較例をまとめた結果を表1及び表2にそれぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
[試験例1]
 実施例1で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、パーベーパレーション法により、70℃の水/2-プロパノール水溶液(10/90質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 パーベーパレーション法に用いた装置の概略図を図1に示す。図1において多孔質支持体-ゼオライト膜複合体5は真空ポンプ9によって内側が減圧され、被分離液4が接触している外側と圧力差が約1気圧(1.01×10Pa)になっている。この圧力差によって、被分離液4中の透過物質(水)が多孔質支持体-ゼオライト膜複合体5に浸透気化して透過する。透過した物質は透過液捕集用トラップ7で捕集される。一方、被分離液4中の有機化合物は、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体5の外側に滞留する。
 その結果、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の透過流束は4.6kg/(m・h)、分離係数は3400、透過液中の水の濃度は99.75質量%であった。水のパーミエンスであらわすと、3.7×10-6mol/(m・s・Pa)であった。
[試験例2]
 実施例2で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、70℃の水/2-プロパノール水溶液(10/90質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 透過流束は5.8kg/(m・h)、分離係数は1300、透過液中の水の濃度は99.32質量%であった。水のパーミエンスであらわすと、4.7×10-6mol/(m・s・Pa)であった。
[試験例3]
 実施例3で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、70℃の水/2-プロパノール水溶液(10/90質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 透過流束は4.4kg/(m・h)、分離係数は2200、透過液中の水の濃度は99.60質量%であった。水のパーミエンスであらわすと、3.6×10-6mol/(m・s・Pa)であった。
[試験例4]
 実施例5で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、パーベーパレーション法により、上記試験例1と同様にして、60℃の水/エタノール水溶液(5/95質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 その結果、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の透過流束は0.72kg/(m・h)、分離係数は10200、透過液中の水の濃度は99.81質量%であった。水のパーミエンスであらわすと、2.1×10-6mol/(m・s・Pa)であった。
[試験例5]
 実施例5で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、パーベーパレーション法により、上記試験例1と同様にして、70℃の水/2-プロパノール水溶液(10/90質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 その結果、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の透過流束は4.1kg/(m・h)、分離係数は9700、透過液中の水の濃度は99.91質量%であった。水のパーミエンスであらわすと、3.3×10-6mol/(m・s・Pa)であった。
[試験例6]
 実施例5で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、80℃の水/アリルアルコール水溶液(10/90質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 透過流束は3.3kg/(m・h)、分離係数は4100、透過液中の水の濃度は99.75質量%であった。
[試験例7]
 実施例5で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、パーベーパレーション法により、上記試験例1と同様にして、50℃の水/メタノール水溶液(30/70質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 その結果、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の透過流束は1.0kg/(m・h)、分離係数は37、透過液中の水の濃度は94.28質量%であった。水のパーミエンスであらわすと、2.3×10-6mol/(m・s・Pa)であった。
[試験例8]
 実施例4と同様の方法で製造された多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、80℃の水/アリルアルコール水溶液(10/90質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 透過流束は3.6kg/(m・h)、分離係数は7400、透過液中の水の濃度は99.85質量%であった。
[試験例9]
 実施例6で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、70℃の水/2-プロパノール水溶液(10/90質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 透過流束は5.4kg/(m・h)、分離係数は5300、透過液中の水の濃度は99.83質量%であった。水のパーミエンスであらわすと、4.4×10-6mol/(m・s・Pa)であった。
[試験例10]
 実施例7で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、パーベーパレーション法により、上記試験例1と同様にして、60℃の水/エタノール水溶液(5/95質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 その結果、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の透過流束は1.53kg/(m・h)、分離係数は1200、透過液中の水の濃度は98.49質量%であった。水のパーミエンスであらわすと、4.6×10-6mol/(m・s・Pa)であった。
[比較試験例1]
 比較例1で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、パーベーパレーション法により、上記試験例1と同様にして、70℃の水/2-プロパノール水溶液(10/90質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 透過流束は2.8kg/(m・h)、分離係数は98、透過液中の水の濃度は92.45質量%であった。水のパーミエンスであらわすと、2.0×10-6mol/(m・s・Pa)と透過流速、分離係数ともに低い結果であった。
[比較試験例2]
 比較例3で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、パーベーパレーション法により、上記試験例1と同様にして、70℃の水/2-プロパノール水溶液(10/90質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 透過流束は2.0kg/(m・h)、分離係数は1700、透過液中の水の濃度は99.54質量%であった。水のパーミエンスであらわすと、1.5×10-6mol/(m・s・Pa)であった。比較例3で得られた膜は合成時間が長いにもかかわらず分離係数が低く、透過流束も低かった。
[比較試験例3]
 比較例4で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、パーベーパレーション法により、上記試験例1と同様にして、50℃の水/メタノール水溶液(30/70質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 透過流束は0.9kg/(m・h)、分離係数は4、透過液中の水の濃度は63.19質量%であった。水のパーミエンスであらわすと、1.3×10-6mol/(m・s・Pa)であった。透過流束、分離係数ともに非常に低い結果となった。
[比較試験例4]
 比較例4で得られた多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を用いて、パーベーパレーション法により、上記試験例1と同様にして、80℃の水/アリルアルコール水溶液(10/90質量%)から水を選択的に透過させる分離を行った。
 透過流束は1.6kg/(m・h)、分離係数は4800、透過液中の水の濃度は99.79質量%であった。
 試験例6と比較して透過量が低い結果となった。
 上記試験例及び比較試験例をまとめた結果を表3~6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は2014年4月18日出願の日本特許出願(特願2014-086677)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
1.スターラー
2.湯浴
3.撹拌子
4.被分離液
5.多孔質支持体-ゼオライト膜複合体
6.ピラニゲージ
7.透過液捕集用トラップ
8.コールドトラップ
9.真空ポンプ

Claims (13)

  1.  多孔質支持体上に、種結晶の存在下、水熱合成によりCHA型ゼオライト膜を形成して多孔質支持体-ゼオライト膜複合体を製造する方法であって、
     前記種結晶としてFAU型ゼオライトを用いることを特徴とする、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法。
  2.  前記多孔質支持体に予め前記種結晶を付着させ、前記CHA型ゼオライト膜を形成することを特徴とする、請求項1に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法。
  3.  前記水熱合成をSi元素源及び水を含有する水性反応混合物中で行い、
     前記Si元素源はアモルファス物質またはアルコキシシラン類である、請求項1または2に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法。
  4.  前記種結晶のSiO/Alモル比が15未満である、請求項1~3のいずれか一項に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法。
  5.  形成される前記CHA型ゼオライト膜のSiO/Alモル比が15以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法。
  6.  請求項1~5のいずれか一項に記載の製造方法により製造された、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
  7.  多孔質支持体界面近傍のゼオライト膜のSiO/Alモル比をX、内部のゼオライト膜のSiO/Alモル比をYとしたとき、X/Yが下記式(1)を満たすことを特徴とする、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
       0.70 < X/Y < 1.2 ・・・(1)
  8.  多孔質支持体上に形成されたゼオライト膜を有する多孔質支持体-ゼオライト膜複合体であって、
     前記多孔質支持体界面近傍のゼオライト膜と、内部のゼオライト膜の結晶性が実質的に同じであることを特徴とする、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
  9.  多孔質支持体上に形成されたゼオライト膜を有する多孔質支持体-ゼオライト膜複合体であって、
     水蒸気拡散測定において、脱離水の検出強度の最大値からその1/20の値になるまでの時間Q(分)が、下記式(2)を満たすことを特徴とする、多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
       7.0 < Q < 30 ・・・(2)
  10.  前記ゼオライト膜がCHA型ゼオライト膜である、請求項7~9の何れか一項に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
  11.  前記ゼオライト膜の膜表面側から測定したSiO/Alモル比が15以下である、請求項7~10の何れか一項に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体。
  12.  気体または液体の混合物を、請求項6~11の何れか一項に記載の多孔質支持体-ゼオライト膜複合体に接触させて、前記混合物から、透過性の高い物質を透過させて分離することを特徴とする、気体または液体の混合物の分離方法。
  13.  前記気体または液体の混合物が、二重結合を含む化合物を含む混合物である、請求項12に記載の分離方法。
PCT/JP2015/061910 2014-04-18 2015-04-17 多孔質支持体-ゼオライト膜複合体及び多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法 WO2015159986A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016513846A JP6614138B2 (ja) 2014-04-18 2015-04-17 多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の製造方法
EP15780170.5A EP3132842A4 (en) 2014-04-18 2015-04-17 (porous support)-(zeolite film) complex, and method for producing (porous support)-(zeolite film) complex
CN201580020377.6A CN106255545B (zh) 2014-04-18 2015-04-17 多孔支持体-沸石膜复合体和多孔支持体-沸石膜复合体的制造方法
US15/296,705 US10406486B2 (en) 2014-04-18 2016-10-18 Porous support-zeolite membrane composite
US16/524,420 US11065586B2 (en) 2014-04-18 2019-07-29 Porous support-zeolite membrane composite and process for producing porous support-zeolite membrane composite

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014086677 2014-04-18
JP2014-086677 2014-04-18

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/296,705 Continuation US10406486B2 (en) 2014-04-18 2016-10-18 Porous support-zeolite membrane composite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015159986A1 true WO2015159986A1 (ja) 2015-10-22

Family

ID=54324187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/061910 WO2015159986A1 (ja) 2014-04-18 2015-04-17 多孔質支持体-ゼオライト膜複合体及び多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10406486B2 (ja)
EP (1) EP3132842A4 (ja)
JP (3) JP6614138B2 (ja)
CN (2) CN106255545B (ja)
WO (1) WO2015159986A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106045872A (zh) * 2016-06-06 2016-10-26 南京工业大学 一种二甲基甲酰胺废液的渗透汽化法回收系统及方法
JP2017165671A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 三菱ケミカル株式会社 高濃度アルコールの製造方法
DE112018001707T5 (de) 2017-03-31 2019-12-24 Ngk Insulators, Ltd. Zeolithmembranverbund und Verfahren zur Herstellung eines Zeolithmembranverbunds
CN111111452A (zh) * 2020-01-03 2020-05-08 天津碧水源膜材料有限公司 中空纤维帘式膜元件的处理方法和中空纤维帘式膜组件
JP2020099901A (ja) * 2018-12-21 2020-07-02 三菱ケミカル株式会社 多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の製造方法
JP2022132360A (ja) * 2017-02-17 2022-09-08 三菱ケミカル株式会社 Rho型ゼオライトの製造方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106255545B (zh) * 2014-04-18 2019-08-27 三菱化学株式会社 多孔支持体-沸石膜复合体和多孔支持体-沸石膜复合体的制造方法
MY183277A (en) 2014-07-10 2021-02-18 Hitachi Zosen Corp Zeolite membrane, production method therefor, and separation method using same
US9943808B2 (en) * 2016-02-19 2018-04-17 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Aluminum oxide supported gas permeable membranes
JP6757606B2 (ja) * 2016-06-21 2020-09-23 日立造船株式会社 Mfi型ゼオライト(シリカライト)を用いた分離膜の製造方法
CN106745026B (zh) * 2016-12-16 2019-01-11 南京工业大学 一种无缺陷ddr分子筛膜的制备方法
KR102033300B1 (ko) * 2017-11-16 2019-10-17 고려대학교 산학협력단 유기구조유도체를 배제한 cha 제올라이트 분리막의 제조방법 및 이로부터 제조된 분리막
KR102715371B1 (ko) 2018-03-21 2024-10-14 바스프 모바일 에미션스 카탈리스츠 엘엘씨 Cha 제올라이트 물질 및 관련 합성 방법
CN111867710B (zh) * 2018-03-23 2022-11-04 日本碍子株式会社 沸石膜复合体及沸石膜复合体的制造方法
JP7367684B2 (ja) * 2018-09-05 2023-10-24 日本ゼオン株式会社 ピペリレンの製造方法
EP3950101B1 (en) * 2019-03-26 2023-12-27 Zeon Corporation Separation method and production method for branched diolefin
JP7257244B2 (ja) * 2019-05-08 2023-04-13 日立造船株式会社 ゼオライト膜複合体及びその製造方法
CN110523296B (zh) * 2019-08-28 2021-12-21 四川林奥科技有限公司 一种应用于反渗透水处理的管式沸石膜的制备方法
CN112426891B (zh) * 2020-10-09 2022-05-13 大连理工大学 一种cha型沸石分子筛膜的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011016123A (ja) * 2009-06-08 2011-01-27 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology ゼオライト膜、分離膜モジュール及びその製造方法
JP2013126649A (ja) * 2011-11-17 2013-06-27 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology ゼオライト膜およびその製造方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4447552A (en) * 1982-01-29 1984-05-08 Uop Inc. Passivation of metal contaminants on cracking catalyst
US4544538A (en) * 1982-07-09 1985-10-01 Chevron Research Company Zeolite SSZ-13 and its method of preparation
JPH07501783A (ja) * 1991-12-05 1995-02-23 ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー フィルターまたは熱交換器に用いられる構造物、並びに該構造物の製造法
US5554286A (en) 1993-12-27 1996-09-10 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Membrane for liquid mixture separation
JP3431973B2 (ja) 1993-12-27 2003-07-28 三井造船株式会社 液体混合物分離膜の製造方法
JP2000237561A (ja) 1998-01-08 2000-09-05 Tosoh Corp Fer型ゼオライト膜、その製造方法及びそれを用いた有機酸の濃縮方法
JP2003144871A (ja) 2001-08-24 2003-05-20 Tosoh Corp モルデナイト型ゼオライト膜複合体およびその製造方法並びにそれを用いた濃縮方法
JP4548080B2 (ja) * 2004-10-04 2010-09-22 三菱化学株式会社 成分分離方法および成分分離装置
WO2006059394A1 (en) * 2004-12-01 2006-06-08 Bussan Nanotech Research Institute Inc. Method for manufacturing zeolite membrane
EP1924334A4 (en) * 2005-09-13 2009-11-11 Rasirc METHOD FOR PRODUCING A HIGH-PURITY FLOW
JP4995484B2 (ja) 2006-05-16 2012-08-08 日本オプネクスト株式会社 光半導体装置
JP5051816B2 (ja) * 2006-05-23 2012-10-17 独立行政法人産業技術総合研究所 フィリップサイト型ゼオライト複合膜及びその製造方法
JP5856479B2 (ja) * 2008-04-15 2016-02-09 ナノエイチツーオー・インコーポレーテッド 複合ナノ粒子tfc膜
UA101663C2 (ru) * 2008-05-28 2013-04-25 Ашланд-Зюдхеми-Кернфест Гмбх Покрытие для литейных форм и стержней для предотвращения образования раковин на поверхностях
EP3305396B1 (en) 2009-02-27 2022-03-30 Mitsubishi Chemical Corporation Inorganic porous support-zeolite membrane composite, production method therof, and separation method using the composite
JP5428014B2 (ja) * 2009-12-25 2014-02-26 日本碍子株式会社 ゼオライト膜の製造方法
US9863314B2 (en) * 2011-04-28 2018-01-09 Hitachi Zosen Corporation Carbon dioxide membrane separation system in coal gasification process, and integrated coal gasification combined cycle power generation facility using same
JP6107809B2 (ja) 2012-02-24 2017-04-05 三菱化学株式会社 多孔質支持体―ゼオライト膜複合体
WO2013129625A1 (ja) * 2012-02-29 2013-09-06 日本碍子株式会社 セラミック分離膜及び脱水方法
EP2832694B1 (en) * 2012-03-30 2022-08-17 NGK Insulators, Ltd. Method for manufacturing a ddr zeolite type seed crystal
JP6238899B2 (ja) * 2012-09-28 2017-11-29 日本碍子株式会社 モノリス型分離膜構造体の欠陥検出方法、補修方法、およびモノリス型分離膜構造体
CN104755155B (zh) * 2012-11-01 2017-03-15 日本碍子株式会社 沸石膜的再生方法
WO2014069676A1 (ja) * 2012-11-01 2014-05-08 日本碍子株式会社 セラミック分離膜構造体、およびその補修方法
JP6446378B2 (ja) * 2013-03-14 2018-12-26 ヨーナス・ヘドルンド 多孔性基板上にゼオライトおよび/またはゼオライト様結晶の結晶膜を製造するための方法
JP2014198308A (ja) * 2013-03-29 2014-10-23 日本碍子株式会社 セラミック分離フィルタ及び脱水方法
CN106255545B (zh) * 2014-04-18 2019-08-27 三菱化学株式会社 多孔支持体-沸石膜复合体和多孔支持体-沸石膜复合体的制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011016123A (ja) * 2009-06-08 2011-01-27 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology ゼオライト膜、分離膜モジュール及びその製造方法
JP2013126649A (ja) * 2011-11-17 2013-06-27 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology ゼオライト膜およびその製造方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017165671A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 三菱ケミカル株式会社 高濃度アルコールの製造方法
CN106045872A (zh) * 2016-06-06 2016-10-26 南京工业大学 一种二甲基甲酰胺废液的渗透汽化法回收系统及方法
CN106045872B (zh) * 2016-06-06 2018-04-27 南京工业大学 一种二甲基甲酰胺废液的渗透汽化法回收系统及方法
JP2022132360A (ja) * 2017-02-17 2022-09-08 三菱ケミカル株式会社 Rho型ゼオライトの製造方法
JP7416135B2 (ja) 2017-02-17 2024-01-17 三菱ケミカル株式会社 Rho型ゼオライトの製造方法
DE112018001707T5 (de) 2017-03-31 2019-12-24 Ngk Insulators, Ltd. Zeolithmembranverbund und Verfahren zur Herstellung eines Zeolithmembranverbunds
US10994247B2 (en) 2017-03-31 2021-05-04 Ngk Insulators, Ltd. Zeolite membrane composite and process for producing zeolite membrane composite
JP2020099901A (ja) * 2018-12-21 2020-07-02 三菱ケミカル株式会社 多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の製造方法
JP7413763B2 (ja) 2018-12-21 2024-01-16 三菱ケミカル株式会社 多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法
CN111111452A (zh) * 2020-01-03 2020-05-08 天津碧水源膜材料有限公司 中空纤维帘式膜元件的处理方法和中空纤维帘式膜组件
CN111111452B (zh) * 2020-01-03 2022-08-30 天津碧水源膜材料有限公司 中空纤维帘式膜元件的处理方法和中空纤维帘式膜组件

Also Published As

Publication number Publication date
US20170036175A1 (en) 2017-02-09
CN110052180B (zh) 2021-09-28
CN106255545B (zh) 2019-08-27
CN106255545A (zh) 2016-12-21
US10406486B2 (en) 2019-09-10
EP3132842A1 (en) 2017-02-22
JP2020032419A (ja) 2020-03-05
US11065586B2 (en) 2021-07-20
US20190344223A1 (en) 2019-11-14
EP3132842A4 (en) 2017-04-05
JP7107296B2 (ja) 2022-07-27
JP2022071056A (ja) 2022-05-13
JPWO2015159986A1 (ja) 2017-04-13
JP6614138B2 (ja) 2019-12-04
CN110052180A (zh) 2019-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7107296B2 (ja) 多孔質支持体-ゼオライト膜複合体及び多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法
JP6366568B2 (ja) 多孔質支持体−ゼオライト膜複合体及び分離方法
JP5761300B2 (ja) 無機多孔質支持体−ゼオライト膜複合体、その製造方法およびそれを用いた分離方法
JP6551578B2 (ja) 多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の製造方法
JP5903802B2 (ja) 多孔質支持体―ゼオライト膜複合体の製造方法
JP5445398B2 (ja) 多孔質支持体―ゼオライト膜複合体の製造方法
WO2016084845A1 (ja) 多孔質支持体-ゼオライト膜複合体及び多孔質支持体-ゼオライト膜複合体の製造方法
JPWO2013125661A1 (ja) 多孔質支持体―ゼオライト膜複合体
JP2022132360A (ja) Rho型ゼオライトの製造方法
JP6414304B2 (ja) 多孔質支持体―ゼオライト膜複合体およびそれを用いる分離方法
JP6167484B2 (ja) 多孔質支持体−ゼオライト膜複合体
JP6163719B2 (ja) 硫化水素の分離方法
JP7167462B2 (ja) アルカリ性含水有機化合物の水分離方法
JP6217242B2 (ja) 多孔質支持体−ゼオライト膜複合体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15780170

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016513846

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015780170

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015780170

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE