[發明專利]陶瓷支撐體、沸石膜復合體、沸石膜復合體的制造方法以及分離方法

有效

• 申請號: 201980015692.8
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN111902202B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 宮原誠;野田憲一
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: B01D69/10
• 分類號: B01D69/10;B01D53/22;B01D69/12;B01D71/02;B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C01B39/48;C04B38/00;C04B41/85
• 代理公司: 北京旭知行專利代理事務所(普通合伙) 11432
• 代理人: 王軼;鄭雪娜

支撐體(11)為沸石膜支撐用的多孔質的陶瓷支撐體。支撐體(11)的透水系數為1.1×10^－3m/s以下。在支撐體(11)的與表面(114)垂直的深度方向上，自表面(114)起算30μm以內的表層部(116)中的堿金屬及堿土金屬的合計含有率為1重量％以下。由此，能夠抑制沸石膜(12)中發生異常。

技術領域

本發明涉及陶瓷支撐體、沸石膜復合體、沸石膜復合體的制造方法以及使用了沸石膜復合體的混合物質的分離方法。

背景技術

目前，對于在支撐體上形成沸石膜、制成沸石膜復合體、從而利用沸石的分子篩作用進行特定分子的分離及分子的吸附等用途，進行了各種研究及開發。

作為制造沸石膜復合體的方法之一，已知如下方法，即，將利用氧化鋁等形成的多孔質的陶瓷支撐體浸漬于原料溶液中，利用水熱合成在支撐體上生成沸石膜。由于水熱合成在高溫高壓下進行，所以構成支撐體的成分有可能在原料溶液中溶出。從支撐體中溶出的物質有時會對沸石膜的生成帶來不希望有的影響。具體而言，有可能生成組成比與所期望的組成比不同的沸石膜。另外，在沸石膜中副生成異相，由此，沸石膜的性能有可能降低。或者，還有可能阻礙沸石膜的生成，發生支撐體表面的被覆不良(例如、沸石膜的針孔等)。

因此，日本特許第3316173號公報(文獻1)中提出如下技術，即，利用氧化鉭或氧化鈮形成支撐體，由此降低在原料溶液中的溶出量。

另一方面，日本特許第4961322號公報(文獻2)中，作為沸石膜用的支撐體，提出了含有1重量％～4重量％的堿金屬氧化物和/或堿土金屬氧化物的氧化鋁質基體。

另外，國際公開第2016/084845號(文獻3)中公開了沸石膜的一部分進入到多孔質支撐體內部的沸石膜復合體。在制造該沸石膜復合體時，通過直接擦入等手段而使無機粒子附著于支撐體后，形成沸石膜。像這樣，使無機粒子附著于支撐體而在支撐體的細孔內形成該無機粒子的層，由此抑制沸石膜過剩地進入支撐體的細孔內。

但是，文獻1的支撐體由氧化鉭或氧化鈮這樣的高價的材料形成，因此，沸石膜復合體的制造成本增大。另外，文獻2的支撐體中，由于支撐體中包含的堿金屬及堿土金屬比較多，所以在水熱合成時，堿金屬或堿土金屬有可能從支撐體中溶出，使得沸石膜發生異常(例如、沸石膜的組成比偏差、由異相副生成導致的性能降低、針孔等缺陷)。文獻3的支撐體也由于附著有無機粒子的支撐體的表面部分地從無機粒子中暴露出來而與原料溶液接觸，所以作為燒結助劑或雜質包含在支撐體中的堿金屬及堿土金屬在水熱合成時從支撐體中溶出。因此，與文獻2的支撐體同樣地，有可能因所溶出的堿金屬或堿土金屬而使沸石膜發生異常。

發明內容

本發明適用于沸石膜支撐用的多孔質的陶瓷支撐體。本發明的優選的一個方案所涉及的陶瓷支撐體中，透水系數為1.1×10^－3m/s以下，在與表面垂直的深度方向上，自所述表面起算30μm以內的表層部中的堿金屬及堿土金屬的合計含有率為1重量％以下。根據本發明，能夠抑制沸石膜中發生異常。

優選為，所述表層部的氣孔率為50％以下。

優選為，所述支撐體具備：中間層，該中間層包括所述表層部；以及支撐層，該支撐層的平均粒徑大于所述中間層的平均粒徑，且自所述中間層的與沸石膜接觸的表面相反一側對所述中間層進行支撐。

本發明還適用于沸石膜復合體。本發明的優選的一個方案所涉及的沸石膜復合體具備：上述的陶瓷支撐體、以及形成在所述陶瓷支撐體上的沸石膜。

優選為，所述沸石膜的表面中的表面異常的比例為15％以下。

優選為，所述沸石膜的厚度為0.1μm以上且30μm以下。

優選為，所述沸石膜中的氧化硅的含有率為氧化鋁的含有率的10倍以上。