JP2003220319A - 分離膜モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガス分離、限外濾過、精密濾過等の分離性能を
有する小型の分離膜モジュールを提供する。 【解決手段】平均粒子径が０．１μｍ〜５．０μｍのα
−アルミナ粒子２からなる多孔質支持体１の表面に、平
均粒子径が０．０１μｍ〜０．３μｍの易焼結性α−ア
ルミナ粒子４からなる多孔質層３を０．１〜１０．０μ
ｍの層厚みで形成するとともに、上記多孔質層３上に平
均細孔径が０．１ｎｍ〜１０ｎｍの分離膜層５を形成
し、かつ分離膜成分の一部を上記多孔質層３中に含浸さ
せて含浸層６を設けることにより分離膜モジュールを形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス分離膜、限外
濾過膜、精密濾過膜等に用いる小型の分離膜モジュール
及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】各種分
野に使用される分離膜モジュールは、被処理流体の透過
時の流通抵抗をできる限り小さくするために、細孔径の
大きな多孔質支持体の片面又は両側に濾過能を有する分
離膜層を形成した積層構造のものが一般的に知られてお
り、上記分離膜層は被処理流体の種類によって選定され
ていた。

【０００３】従来、このような分離膜モジュールは、分
離膜層の構成成分を含むスラリーを多孔質支持体の片面
又は両面に塗布した後、焼成することによって形成した
ものが使用されていたが、スラリー中の分離膜成分の粒
子が大きいため、焼成後の分離膜層の細孔径が大きく、
ガス分離、限外濾過、精密濾過等に適した細孔径を有す
る分離膜層を形成することが難しいといった課題があっ
た。

【０００４】そこで、極めて微細な細孔径を有する分離
膜層を備えた分離膜モジュールを製造する方法として、
特開昭５９−５９２２３号公報には、無機多孔質支持体
の細孔（通常細孔直径０．１μｍ以上）中に液状のアル
ミニウムアルコラート又はアルミニウムキレートを含浸
させた後、水中に浸漬するなどして加水分解した後、乾
燥させてアルミナゲルとし、その後焼成することにより
γ−アルミナを生成させて多孔質支持体の細孔を埋めた
ものが提案されている。

【０００５】また、特開昭６０−１８０９７９号公報に
は、無機多孔質支持体の細孔中に、アルミニウムアルコ
ラート又はアルミニウムキレートを加水分解して得たア
ルミナゾルを含浸させた後、乾燥及び４００〜６００℃
で焼成する工程を数回繰り返して得られるγ−アルミナ
により多孔質支持体の細孔を小さくした後、上記工程を
経て小さくなった細孔に、有機溶剤に溶解したアルミニ
ウムアルコラート又はアルミニウムキレートを含浸さ
せ、有機溶剤を揮発除去した後、細孔内のアルミニウム
アルコラート又はアルミニウムキレートを水蒸気により
加水分解してアルミナゾルとした後、乾燥及び焼成する
ことにより細孔を埋めたものが提案されている。

【０００６】ところで、特開昭５９−５９２２３号や特
開昭６０−１８０９７９号に開示された分離膜モジュー
ルは、無機多孔質支持体の大きな細孔に、液状のγ−ア
ルミナ前駆体を含浸させて微細な細孔を形成するように
するものであるが、多孔質支持体中の大きな細孔中へ液
状のγ−アルミナ前駆体を充分に含浸させることは難し
く、さらに乾燥や焼成時の収縮によりアルミナゲルにひ
び割れが生じ、ピンホールやクラック等が発生し易いた
め、目的の分離性能を有する分離膜層が得られないとい
った課題があった。

【０００７】また、特開昭５９−５９２２３号や特開昭
６０−１８０９７９号に開示された分離膜モジュール
は、いずれもγ−アルミナを用いたものであるが、γ−
アルミナはα−アルミナと比較して耐食性、耐水性、及
び耐水蒸気性に乏しいといった課題もあった。

【０００８】そこで、これらの課題を解決するものとし
て、特開平３−９８６２６号公報には、平均粒子径３０
μｍのアルミナ粒子からなる円筒状の外層内面に、平均
粒子径３μｍのアルミナ粉体に有機バインダーを添加し
て形成したスラリーを塗布した後、１５００℃の温度で
焼成して層厚みが１７０μｍの間層を形成し、さらにこ
の間層内面に、平均粒子径０．４μｍのアルミナ粉体に
有機バインダーを添加して形成したスラリーを塗布した
後、１４００℃の温度で焼成して層厚みが７０μｍの内
層を形成して製作した無機多孔質支持体の内面に、有機
バインダーを含有するコロイド粒子のゾル液を塗布し、
圧力差でもって上記コロイド粒子のゾル液を内層の細孔
中へ含浸させてゲル層を形成した状態で焼成することに
より分離膜層を形成した分離膜モジュールが開示されて
いる。

【０００９】ところで、特開平３−９８６２６号公報に
開示された分離膜モジュールは、外径３０ｍｍ、長さ１
０００ｍｍの円筒状体をしたものなど、大型の分離膜モ
ジュールとしては良いものの、例えば、外径３．２ｍ
ｍ、長さ３１０ｍｍの円筒状体をしたものなど、小型の
分離膜モジュールを形成する場合、多孔質支持体や分離
膜層の層厚みをできるだけ薄くする必要があるのである
が、特開平３−９８６２６号公報に開示された技術では
小型の分離膜モジュールを形成することが難しいといっ
た課題があった。

【００１０】即ち、分離膜層を形成する多孔質支持体表
面を構成するアルミナ粒子の平均粒子径が０．４μｍ程
度と大きく、これに伴ってアルミナ粒子間に形成される
細孔径が大きいため、分離膜層の層厚みが薄くなると、
ピンホール等が発生し易いといった課題があった。

【００１１】また、多孔質支持体の内層は、その層厚み
が７０μｍと厚いため、流通抵抗が大きく、透過率が小
さくなるといった課題もあった。

【００１２】

【発明の目的】本発明の目的は、耐食性、耐水性、耐水
蒸気性に優れた小型の分離膜モジュールとその製造方法
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題に鑑
み、本発明の分離膜モジュールは、平均粒子径が０．１
μｍ〜５．０μｍのα−アルミナ粒子からなる多孔質支
持体の表面に、平均粒子径が０．０１μｍ〜０．３μｍ
の易焼結性α−アルミナ粒子からなる多孔質層を０．１
〜１０．０μｍの層厚みで形成するとともに、上記多孔
質層上に平均細孔径が０．１ｎｍ〜１０ｎｍの分離膜層
を形成し、かつ分離膜成分の一部を上記多孔質層中に含
浸させて含浸層を設けたことを特徴とする。

【００１４】上記分離膜層の層厚みは０．０１μｍ〜
２．０μｍとすることが良く、また、上記分離膜の含浸
層の厚みは０．１μｍ〜５．０μｍとすることが好まし
い。

【００１５】また、本発明は上記分離膜モジュールを製
造するため、平均粒子径が０．１μｍ〜５．０μｍのα
−アルミナ粒子からなる多孔質支持体の表面に、平均粒
子径が０．０１μｍ〜０．３μｍの易焼結性α−アルミ
ナ粒子を分散させた溶媒を超音波処理及び濾過処理した
スラリーを塗布し、乾燥、焼成して多孔質層を形成した
後、上記多孔質層上に、金属アルコキシドをアルコール
類又はケトン類の溶媒中で加水分解したゾル液を被着し
て分離膜層を形成したことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１７】図１に本発明の分離膜モジュールの構造を
説明するための概略断面図を示す。

【００１８】本発明の分離膜モジュールは、平均粒子径
が０．１μｍ〜５．０μｍのα−アルミナ粒子２からな
る多孔質支持体１の表面に、平均粒子径が０．０１μｍ
〜０．３μｍの易焼結性α−アルミナ粒子４からなる多
孔質層３を０．１〜１０．０μｍの層厚みで形成すると
ともに、上記多孔質層３上に平均細孔径が０．１ｎｍ〜
１０ｎｍの分離膜層５を形成し、かつ分離膜成分の一部
を上記多孔質層３中に含浸させて含浸層６を設けたこと
を特徴とする。

【００１９】ここで、多孔質支持体１を形成するα−ア
ルミナ粒子２の平均粒子径を０．１μｍ〜５．０μｍと
したのは、α−アルミナ粒子２の平均粒子径が０．１μ
ｍ未満となると、流通抵抗が大きくなりすぎて透過率が
小さくなりすぎるからであり、また、α−アルミナ粒子
２の平均粒子径が５．０μｍを超えると、多孔質支持体
１の表面に多孔質層３に形成する際、アルミナ粒子２間
に形成される空隙に多孔質層３を形成するα−アルミナ
粒子４が成膜時に吸い込まれ易くなり、０．１μｍ以上
の層厚みを持った多孔質層２を形成することができず、
多孔質層２には多数のピンホールが形成され、その上に
形成される分離膜層の分離性能を低下させてしまうから
である。

【００２０】また、多孔質支持体１の表面に被着する多
孔質層３を形成するα−アルミナ粒子４の平均粒子径を
０．０１μｍ〜０．３μｍとしたのは、α−アルミナ粒
子４の平均粒子径が０．０１μｍ未満となると、多孔質
支持体１の表面に多孔質層３を形成する際、多孔質層３
のα−アルミナ粒子４が多孔質支持体１の細孔内に吸い
込まれ易くなるため、多孔質層３の層厚みが０．１μｍ
未満となり、ピンホールが発生し、分離膜層５の分離性
能を低下させるからであり、逆に、α−アルミナ粒子４
の平均粒子径が０．３μｍを超えると、多孔質層３上に
形成する薄膜の分離膜層５にピンホールが発生し、分離
性能が低下するとともに、後述する製法において、多孔
質層３の層厚みを１０．０μｍ以下に制御することが難
しく、その結果、多孔質層３にクラックが発生し、分離
膜層５の分離性能を低下させるからである。

【００２１】また、多孔質層３の層厚みを０．１μｍ〜
１０．０μｍとしたのは、多孔質層３の層厚みが０．１
μｍ未満となると、多孔質層３にピンホールが発生し易
く、その結果、多孔質層３上に形成する薄膜の分離膜層
５にもピンホール等の欠陥が発生して分離性能を低下さ
せるからであり、逆に多孔質層３の層厚みが１０．０μ
ｍを超えると、多孔質層３の形成時にクラックが発生
し、分離膜層５の分離性能を低下させるからである。

【００２２】このように、本発明の分離膜モジュール
は、多孔質支持体１として従来のものより微細な粒子を
用いたことから、薄肉の多孔質支持体１の強度を保ちつ
つ、多孔質支持体１の表面の平均細孔径をより小さく且
つ均一に制御することができる。

【００２３】また、多孔質層３を形成する粒子は、平均
粒子径が０．０１μｍ〜０．３μｍと多孔質支持体１よ
りもさらに小さな粒子を用いていることから、多孔質支
持体１の表面上に僅かに存在しているピンホールを埋
め、多孔質層３の表面上にピンホール等の欠陥が無い分
離膜層５を形成させることができる。しかも、上述した
平均粒子径の粒子を用いるようにしたことから、多孔質
層３の層厚みを薄くすることもでき、小型の分離膜モジ
ュールを製作する場合、有利である。

【００２４】さらに、多孔質支持体１及び多孔質層３
は、それぞれβ−アルミナやγ−アルミナよりも耐食
性、耐水性、耐水蒸気性に優れたα−アルミナからなる
ため、信頼性が高く、耐久性に優れた分離膜層５の支持
部を形成することができる。

【００２５】一方、多孔質層３上に形成する分離膜層５
の平均細孔径は０．１ｎｍ〜１０ｎｍであるものを用い
ることが良く、ガス分離、限外濾過、精密濾過等に適し
た分離膜層５を形成することができる。

【００２６】ただし、この分離膜層５の層厚みが０．０
１μｍ未満では、多孔質層３に微細なアルミナ粒子を用
いているといえども薄いためにピンホール等が発生し、
分離性能が低下し、また、分離膜層５の層厚みが２．０
μｍを超えると、流通抵抗が大きくなり、ガス分離、限
外濾過、精密濾過等としての性能が低下する。

【００２７】その為、分離膜層５の層厚みｈは０．０１
μｍ〜２．０μｍとすることが良い。

【００２８】また、上記分離膜成分の含浸層６の厚みは
０．１μｍ〜５．０μｍが好ましい。この含浸層６の厚
みが０．１μｍより小さくなると、分離膜層５と多孔質
層３との間に充分な接合強度が得られないからであり、
逆に分離膜成分の含浸層６の厚みが５．０μｍを超える
と、流通抵抗が大きくなり、ガス分離、限外濾過、精密
濾過等としての性能が低下するからである。

【００２９】次に、本発明の分離膜モジュールの製造方
法について説明する。

【００３０】本発明の分離膜モジュールは、平均粒子径
が０．１μｍ〜５．０μｍのα−アルミナ粒子２からな
る多孔質支持体１の表面に、多孔質層３の前駆体である
易焼結性α−アルミナ粒子４の分散液を塗布した後、５
００〜１３００℃で焼成する工程を数回繰り返すことに
より、層厚みが０．１〜１０．０μｍの多孔質層３を形
成する。

【００３１】ここで、多孔質層３の前駆体である易焼結
性α−アルミナ粒子４の分散液は、適宜の溶媒中に易焼
結性α−アルミナ粒子と有機分散剤を添加し、超音波処
理及び濾過処理を行うことによって作製される。ここで
スラリー濃度は１重量％以下の濃度とすることが良く、
さらには０．１重量％付近とすることが良い。

【００３２】また、有機分散剤は成形分野で使用される
分散剤並びに結合剤が好適で、具体的にはアクリル酸エ
ステル共重合体、ポリビニルピロリジノン、ポリアクリ
ル酸アンモニウム、クエン酸、ポリビニルアルコール、
ポリエチレングリコール等を挙げることができる。

【００３３】添加する有機分散剤の量は加える溶媒重量
の１０重量％以下が良く、好ましくは０．１重量％付近
が良い。

【００３４】また、超音波処理を施すのは、有機分散剤
では分散しきれない凝集したアルミナ粒子４を個々のア
ルミナ粒子４に解きほぐすためであり、またα−アルミ
ナ粒子４の分散液の濾過処理を施すのは、残存した凝集
粒を除去するとともに、α−アルミナ粒子４の分散液中
に含まれるアルミナ粒子４の大きさを均一にするためで
ある。濾紙のメッシュは成膜する膜厚及びα−アルミナ
粒子４の大きさにもよるが、０．２〜５．０μｍを用い
ることが良く、より好ましくは２．０μｍ付近のものが
良い。

【００３５】また、多孔質層２の前駆体である易焼結性
α−アルミナ粒子４の分散液を、多孔質支持体１の表面
に塗布する方法としては特に限定するものではないが、
例えば、多孔質支持体１の塗布面と反対側を減圧させな
がら上記分散液へ一定速度で浸漬させるようにすること
が好ましく、このようにすることで、分散しているα−
アルミナ粒子４が多孔質支持体１の表面に堆積し易くな
り、また一度前記無機多孔質支持体１の表面に堆積した
α−アルミナ粒子４が脱離し難くすることができる。

【００３６】また、本発明では、多孔質層３を形成する
アルミナ粒子４として、易焼結性アルミナ粒子を用いる
ことを特徴とする。易焼結性α−アルミナ粒子４は低温
焼成が可能であり、５００℃〜１３００℃の焼成温度で
充分な接合強度が得られるとともに、高熱費用を節約す
ることができる。しかも低温焼成することと、易焼結性
アルミナ粒子４は一度焼成されたものであることから、
アルミナ粒子４の粒成長が抑えられ、大きさの揃ったア
ルミナ粒子４からなる多孔質層３を形成することができ
るために、流通抵抗のばらつきの少ない多孔質層３とす
ることができる。

【００３７】次に、多孔質層３上に分離膜層５を形成す
るのであるが、分離膜層５は、金属アルコキシド等の有
機金属化合物をアルコール類又はケトン類の溶媒中で加
水分解することによって作製されるゾル液中に、多孔質
層３を有する多孔質支持体１を一定速度に浸漬させるこ
とにより、ゾル液を多孔質層３の内部に含浸させるとと
もに、多孔質層３の表面に被覆させ、これを乾燥ゲル化
させた後、４００〜９００℃で熱処理する工程を数回繰
り返すことにより形成すれば良い。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の具体例について説明する。

【００３９】（実施例１）α−アルミナ粒子を含むスラ
リーを押し出し成形により円筒状体に成形した後、１２
９５℃の温度で焼成することにより、外径３．２ｍｍ、
内径１．６ｍｍ、長さ３１０mmの円筒状をした多孔質支
持体を形成した。なお、多孔質支持体は平均粒子径が
０．５μｍのα−アルミナ粒子からなり、平均粒子径が
０．１５μｍ、気孔率が３０％であった。

【００４０】次に、得られた多孔質支持体を純水中で５
時間煮沸洗浄した後、１２時間以上乾燥処理を施した。

【００４１】一方、平均粒子径０．１μｍの易焼結性α
−アルミナ粒子と、有機分散剤であるアクリル酸エステ
ル共重合体を０．１ｗｔ％添加した純水とを重量比で
１：１０００に調合し、多孔質層の前駆体である易焼結
性α−アルミナ粒子の分散液を得た。そして、この分散
液に超音波処理を施し凝集粒を分解した。次いで、分散
液を濾過することにより不純物の除去した。

【００４２】そして、上記多孔質支持体の内側を−９５
ｋＰａに減圧しながら上記分散液中に浸漬させ、３分間
浸漬保持し引き上げた後、５分間減圧放置することによ
り多孔質支持体の外表面に多孔質層の前駆体であるα−
アルミナ粒子の分散液を塗布した。次に、分散液を乾燥
させた後、１１００℃の温度で焼成することにより多孔
質層を形成した。

【００４３】次いで、テトラエトキシシラン０．７０ｍ
ｏｌ，ジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシド０．３０ｍ
ｏｌとを混合した複合アルコキシドを、１０ｍｏｌの純
水と０．０７ｍｏｌの塩酸を添加したエタノール中で、
約１６時間加水分解させることによって分離膜層の前駆
体であるシリカ−ジルコニア系のゾル液を製作した。そ
して、このゾル液中に多孔質層を形成した多孔質支持体
を１分間浸漬保持した後引き上げ、２時間乾燥後、５０
０℃の温度で焼成する作業を１０回繰り返すことによ
り、多孔質層上に平均細孔径が約０．３５ｎｍの分離膜
層を形成した。 （実施例２）α−アルミナ粒子を含むスラリーを押し出
し成形により円筒状体に成形した後、１２９５℃の温度
で焼成することにより、外径３．２ｍｍ、内径１．６ｍ
ｍ、長さ３１０mmの円筒状をした多孔質支持体を形成し
た。なお、多孔質支持体は平均粒子径が０．５μｍのα
−アルミナ粒子からなり、平均粒子径が０．１５μｍ、
気孔率が３０％であった。

【００４４】次に、得られた多孔質支持体を純水中で５
時間煮沸洗浄した後、１２時間以上乾燥処理を施した。

【００４５】一方、平均粒子径０．１１μｍの易焼結性
α−アルミナ粒子と、有機分散剤であるアクリル酸エス
テル共重合体を０．１ｗｔ％添加した純水とを重量比で
１：１０００に調合し、多孔質層の前駆体である易焼結
性α−アルミナ粒子の分散液を得た。そして、この分散
液に超音波処理を施し凝集粒を分解した。次いで、分散
液を濾過することにより不純物の除去した。

【００４６】そして、上記多孔質支持体の内側を−９５
ｋＰａに減圧しながら上記分散液中に浸漬させ、３分間
浸漬保持し引き上げた後、５分間減圧放置することによ
り多孔質支持体の外表面に多孔質層の前駆体であるα−
アルミナ粒子の分散液を塗布した。次に、分散液を乾燥
させた後、１１００℃の温度で焼成する作業を４回繰り
返すことにより多孔質層を形成した。

【００４７】次いで、テトラエトキシシラン０．７０ｍ
ｏｌ，ジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシド０．３０ｍ
ｏｌとを混合した複合アルコキシドを、１０ｍｏｌの純
水と０．０７ｍｏｌの塩酸を添加したエタノール中で、
約１６時間加水分解させることによって分離膜層の前駆
体であるシリカ−ジルコニア系のゾル液を製作した。そ
して、このゾル液中に多孔質層を形成した多孔質支持体
を１分間浸漬保持した後引き上げ、２時間乾燥後、５０
０℃の温度で焼成する作業を１０回繰り返すことによ
り、多孔質層上に平均細孔径が約０．３５ｎｍの分離膜
層を形成した。 （実施例３）α−アルミナ粒子を含むスラリーを押し出
し成形により円筒状体に成形した後、１２９５℃の温度
で焼成することにより、外径３．２ｍｍ、内径１．６ｍ
ｍ、長さ３１０mmの円筒状をした多孔質支持体を形成し
た。なお、多孔質支持体は平均粒子径が５μｍのα−ア
ルミナ粒子からなり、平均粒子径が０．１５μｍ、気孔
率が３０％であった。

【００４８】次に、得られた多孔質支持体を純水中で５
時間煮沸洗浄した後、１２時間以上乾燥処理を施した。

【００４９】一方、平均粒子径０．１１μｍの易焼結性
α−アルミナ粒子と、有機分散剤であるアクリル酸エス
テル共重合体を０．１ｗｔ％添加した純水とを重量比で
１：１０００に調合し、多孔質層の前駆体である易焼結
性α−アルミナ粒子の分散液を得た。そして、この分散
液に超音波処理を施し凝集粒を分解した。次いで、分散
液を濾過することにより不純物の除去した。

【００５０】そして、上記多孔質支持体の内側を−９５
ｋＰａに減圧しながら上記分散液中に浸漬させ、３分間
浸漬保持し引き上げた後、５分間減圧放置することによ
り多孔質支持体の外表面に多孔質層の前駆体であるα−
アルミナ粒子の分散液を塗布した。次に、分散液を乾燥
させた後、１１００℃の温度で焼成する作業を４回繰り
返すことにより多孔質層を形成した。

【００５１】次いで、テトラエトキシシラン０．７０ｍ
ｏｌ，ジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシド０．３０ｍ
ｏｌとを混合した複合アルコキシドを、１０ｍｏｌの純
水と０．０７ｍｏｌの塩酸を添加したエタノール中で、
約１６時間加水分解させることによって分離膜層の前駆
体であるシリカ−ジルコニア系のゾル液を製作した。そ
して、このゾル液中に多孔質層を形成した多孔質支持体
を１分間浸漬保持した後引き上げ、２時間乾燥後、５０
０℃の温度で焼成する作業を１０回繰り返すことによ
り、多孔質層上に平均細孔径が約０．３５ｎｍの分離膜
層を形成した。

【００５２】

【実験例】ここで、多孔質支持体１を形成するアルミナ
粒子２の平均粒子径、多孔質層３を形成するアルミナ粒
子４の平均粒子径、多孔質層３の層厚み、分離膜層５の
層厚み、分離膜成分を含浸させた含浸層６の層厚みをそ
れぞれ表１に示すように異ならせた分離膜モジュールを
製作し、多孔質層３の欠陥の有無及び分離膜層５の分離
性能について調べる実験を行った。

【００５３】なお、多孔質支持体１を形成するアルミナ
粒子２の平均粒子径、多孔質層３を形成するアルミナ粒
子４の平均粒子径は、１００００倍に拡大して撮影した
走査型電子顕微鏡写真に長さ７０ｍｍの線を任意に１０
本引き、各線上にある全アルミナ粒子の長さをその線上
にあるアルミナ粒子の個数で割り、これらの平均値を平
均粒子径とした。

【００５４】また、多孔質層３の膜厚み、分離膜層５の
膜厚み、含浸層６の膜厚みの測定は、分離膜モジュール
を径方向に切断し、その分離膜モジュールの断面を走査
型電子顕微鏡で倍率１００００倍〜３００００倍に拡大
して各層の任意の５カ所の膜厚を測定し、その平均を各
層における層厚みとした。

【００５５】分離膜層の分離性能については、２００℃
に加熱したヘリウムガス（４Ｎ）と六フッ化硫黄（４
Ｎ）を、それぞれ純ガスの状態で分離膜モジュールに
０．１ＭＰａに加圧して単独で各々供給し、分離膜モジ
ュールから透過してくるガスの流量を石鹸膜流量計にて
測定することにより、各種ガスの単位時間、単位膜面
積、単位圧力当たりの透過モル流量Ｐを求め、この透過
モル流量の値から次式により分離性能を表す選択率αを
算出して評価した。 （式１） 選択率α（Ｈｅ／ＳＦ₆）＝Ｐ（Ｈｅ）／Ｐ
（ＳＦ₆） 結果は表１に示す通りである。

【００５６】

【表１】

【００５７】この結果、表１より判るように、平均粒子
径が０．１μｍ〜５．０μｍのα−アルミナ粒子からな
る多孔質支持体の表面に、平均粒子径が０．０１μｍ〜
０．３μｍの易焼結性α−アルミナ粒子からなる多孔質
層を０．１〜１０．０μｍの層厚みで備えるとともに、
上記多孔質層上に平均細孔径が０．１ｎｍ〜１０ｎｍの
分離膜層を備えてなり、分離膜成分の一部を上記多孔質
層中に含浸させた含浸層を設けた分離膜モジュールとす
ることにより、多孔質層にピンホールやクラックの発生
のないものとすることができる。

【００５８】また、上記分離膜層の層厚みを０．０１μ
ｍ〜２．０μｍとするとともに、分離膜の含浸層の厚み
を０．１μｍ〜５．０μｍとすることで、分離性の高い
分離膜モジュールを形成することができることが判る。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、平均粒
子径が０．１μｍ〜５．０μｍのα−アルミナ粒子から
なる多孔質支持体の表面に、平均粒子径が０．０１μｍ
〜０．３μｍの易焼結性α−アルミナ粒子からなる多孔
質層を０．１〜１０．０μｍの層厚みで形成するととも
に、上記多孔質層上に平均細孔径が０．１ｎｍ〜１０ｎ
ｍの分離膜層を形成し、かつ分離膜成分の一部を上記多
孔質層中に含浸させて含浸層を設けるようにしたことか
ら、ガス分離、限外ろ過、精密ろ過等の分離性能を有す
る小型の分離膜モジュールを提供することができる。

【００６０】また、上記分離膜層の層厚みを０．０１μ
ｍ〜２．０μｍとするとともに、分離膜の含浸層の厚み
を０．１μｍ〜５．０μｍとすることで、分離性能を向
上させることができる。

【００６１】さらに、本発明は上記分離膜モジュールを
製造するため、平均粒子径が０．１μｍ〜５．０μｍの
α−アルミナ粒子からなる多孔質支持体の表面に、平均
粒子径が０．０１μｍ〜０．３μｍの易焼結性α−アル
ミナ粒子を分散させた溶媒を超音波処理及び濾過処理し
たスラリーを塗布し、乾燥、焼成して多孔質層を形成し
た後、上記多孔質層上に、金属アルコキシドをアルコー
ル類又はケトン類の溶媒中で加水分解したゾル液を被着
して分離膜層を形成するようにしたことから、ガス分
離、限外濾過、精密濾過等の分離性能を有する小型の分
離膜モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分離膜モジュールの構造を説明するた
めの概略断面図を示す。

【符号の説明】

１…多孔質支持体 ２…アルミナ粒子 ３…多孔質層 ４…アルミナ粒子 ５…分離膜層 ６…含浸層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平均粒子径が０．１μｍ〜５．０μｍのα
   −アルミナ粒子からなる多孔質支持体の表面に、平均粒
   子径が０．０１μｍ〜０．３μｍのα−アルミナ粒子か
   らなる多孔質層を０．１〜１０．０μｍの層厚みで備え
   るとともに、上記多孔質層上に平均細孔径が０．１ｎｍ
   〜１０ｎｍの分離膜層を備えてなり、該分離膜成分の一
   部が上記多孔質層中に含浸した含浸層を有することを特
   徴とする分離膜モジュール。
2. 【請求項２】上記分離膜層の層厚みが０．０１μｍ〜
   ２．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の分
   離膜モジュール。
3. 【請求項３】上記分離膜の含浸層の厚みが０．１μｍ〜
   ５．０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項
   ２に記載の分離膜モジュール。
4. 【請求項４】平均粒子径が０．１μｍ〜５．０μｍのα
   −アルミナ粒子からなる多孔質支持体の表面に、平均粒
   子径が０．０１μｍ〜０．３μｍのα−アルミナ粒子を
   分散させた溶媒を超音波処理及び濾過処理したスラリー
   を塗布した後、乾燥、焼成して多孔質層を形成した後、
   上記多孔質層上に、金属アルコキシドをアルコール類又
   はケトン類の溶媒中で加水分解したゾル液を被着して分
   離膜層を形成したことを特徴とする分離膜モジュールの
   製造方法。