[發明專利]水不透過性的陶瓷分離膜的制造方法以及由該制造方法制得的陶瓷分離膜

無效

• 申請號: 201280017967.X
• 申請日: 2012-04-02
• 公開（公告）號: CN103476487A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: BN·奈爾;宮嶋圭太;吉川大士
• 申請（專利權）人: 株式會社則武
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及水不透過性的陶瓷分離膜的制造方法以及由該制造方法制得的陶瓷分離膜。特別是涉及將水（包括水蒸氣）與氣體（例如氫氣、氧氣、氮氣等）分離的水不透過性的陶瓷制氣體分離膜的制造方法。

其中，本申請主張2011年4月11日提出的日本專利申請2011－087685號的優先權，該日本申請的全部內容在本說明書中引用以作參考。

背景技術

分離膜通常是具有多個細孔的多孔膜，通過調節該細孔的大小（孔徑），能夠對氣體或液體進行分離、精制或吸附。因此，這種分離膜以工業領域為代表在各領域中廣泛應用。其中，該分離膜由于其材質可以分為有機分離膜和無機分離膜，分別具有不同的性質。

有機分離膜由高分子材料構成。因此具有水不透過性，例如適合用于將水（包括水蒸氣）與所希望的氣體（例如氫氣、氧氣、氮氣等）分離，以獲得高純度的氣體。作為一個例示，例如非專利文獻1中公開了由聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）構成的分離膜。但是，該有機分離膜的耐熱性和耐藥品性不足，因此難以在高溫環境或暴露于各種藥品這樣的環境中使用，其用途受到限制。另一方面，無機分離膜由具有多個細孔的陶瓷等無機多孔材料（氧化鋁（Al₂O₃）、二氧化硅（SiO₂）等）構成。這種無機分離膜，通過控制該細孔的大小（孔徑），能夠選擇性地進行化合物等的分離或吸附等。另外，由于無機分離膜的耐熱性和耐藥品性等比上述有機分離膜優異，因此能夠在各種環境中使用。但是，由無機材料構成的無機分離膜通常為親水性的，具有水透過性，所以難以像所述有機分離膜那樣將水與所希望的氣體分離。

因此，期望開發出能夠適合于在更廣泛的環境下（例如高溫環境下或暴露于各種藥品的環境下）將水與所希望的氣體分離的分離膜。因此，近年來通過對無機分離膜的表面賦予疏水性來制作水不透過性的陶瓷分離膜的技術的開發逐步進展（專利文獻1～3）。例如，在非專利文獻2中公開了利用有機氯硅烷對由γ－氧化鋁構成的無機分離膜的表面進行修飾而得到的水不透過性的陶瓷分離膜。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利申請公開平02－31824號公報

專利文獻2：日本專利申請公開2002－263456號公報

專利文獻3：日本專利申請公開2006－519095號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Mark?Stuart.Using?Hydrophobic?Membranes?to?Protect?Gas?Sensors.[online].Sensors?ARTICLE?ARCHIVES,May1998.[retrieved?on?2010-08-23].Retrieved?from?the?Internet:<http://archives.sensorsmag.com/articles/0598/gas0598/index.htm>

非專利文獻2：Journal?of?membrane?science243(2004)125-132

發明內容

如上所述，為了制造水不透過性的陶瓷分離膜，利用有機化合物對陶瓷分離膜的表面進行修飾的方法是一般的方法。但是，利用這種方法制作陶瓷分離膜時，有時在該陶瓷分離膜上形成的細孔會被有機化合物堵塞。在這種情況下，可能會導致陶瓷分離膜的氣體透過性下降、作為分離膜的處理能力降低。即，在現有的陶瓷分離膜中，水不透過性與氣體透過性具有權衡（trade-off）的關系，期望開發出制作以高水平兼備這兩種性質的陶瓷分離膜的方法。

本發明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種制造耐熱性和耐藥品性優異、并且以高水平兼備水不透過性和氣體透過性的陶瓷分離膜的方法。并且在另一方面，本發明提供一種通過這種制造方法制得的水不透過性的陶瓷分離膜。

為了實現上述目的，本發明提供一種制造水不透過性的陶瓷分離膜（以下酌情簡稱為“陶瓷分離膜”）的方法。在此公開的制造方法的特征在于，包括：（A）在多孔基材的表面形成陶瓷制的多孔膜的步驟，該陶瓷制的多孔膜具有多個將規定的氣體種類分離的孔徑的細孔；（B）在上述多孔膜上賦予至少含有氟原子的有機硅化合物的步驟；（C）在上述有機硅化合物的沸點以上的溫度（典型地為高于沸點的溫度）對賦予了有機硅化合物的多孔膜進行熱處理的步驟。并且，在上述多孔膜的至少表面殘留有來自上述有機硅化合物的氟原子。