JPH0889769A - ガス分離用構造体ならびにこれを用いたガス分離方法 - Google Patents
ガス分離用構造体ならびにこれを用いたガス分離方法Info
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- JPH0889769A JPH0889769A JP22304794A JP22304794A JPH0889769A JP H0889769 A JPH0889769 A JP H0889769A JP 22304794 A JP22304794 A JP 22304794A JP 22304794 A JP22304794 A JP 22304794A JP H0889769 A JPH0889769 A JP H0889769A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】凝縮性ガスを含む混合気体から凝縮性ガスを高
い分離能で分離する。 【構成】無機多孔質支持体1の一方の面に、支持体1よ
り小さな細孔を持ち、実質的に気体分離機能を有する無
機多孔質膜2を具備し、且つ他方の面には支持体を加熱
するためのヒ−タ3を設けたガス分離用構造体を用い、
この構造体の無機多孔質膜の面を混合気体中に晒し、他
方の面に設けたヒータに電圧を印加し、該無機多孔質支
持体表面の温度を混合気体の温度より5〜50℃高くな
るように加熱しながら、前記混合ガス中より凝縮性ガス
成分を分離する。さらには、ヒ−タ設置側の面を減圧に
する。
い分離能で分離する。 【構成】無機多孔質支持体1の一方の面に、支持体1よ
り小さな細孔を持ち、実質的に気体分離機能を有する無
機多孔質膜2を具備し、且つ他方の面には支持体を加熱
するためのヒ−タ3を設けたガス分離用構造体を用い、
この構造体の無機多孔質膜の面を混合気体中に晒し、他
方の面に設けたヒータに電圧を印加し、該無機多孔質支
持体表面の温度を混合気体の温度より5〜50℃高くな
るように加熱しながら、前記混合ガス中より凝縮性ガス
成分を分離する。さらには、ヒ−タ設置側の面を減圧に
する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、混合気体中の特定の成
分、特に水蒸気やアルコ−ル等の凝縮性ガス成分を分離
するための構造体で、ガス分離能に優れたガス分離用構
造体に関するものである。
分、特に水蒸気やアルコ−ル等の凝縮性ガス成分を分離
するための構造体で、ガス分離能に優れたガス分離用構
造体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、混合気体中の特定の成分、特に水
蒸気やアルコ−ル等の凝縮性ガス成分を分離するための
膜として、種々の有機高分子膜や無機多孔質膜が用いら
れてきた。また、近年では無機多孔質膜の長所を生かし
た透過係数及び分離係数の高い分離膜の研究が多数行わ
れているが、中でも毛管凝縮を利用した分離方法は、高
い分離係数が得られる方法として注目されている。
蒸気やアルコ−ル等の凝縮性ガス成分を分離するための
膜として、種々の有機高分子膜や無機多孔質膜が用いら
れてきた。また、近年では無機多孔質膜の長所を生かし
た透過係数及び分離係数の高い分離膜の研究が多数行わ
れているが、中でも毛管凝縮を利用した分離方法は、高
い分離係数が得られる方法として注目されている。
【0003】この毛管凝縮を利用したガス分離用構造体
は、一般には、数nm以下の超微細な連続孔を有する無
機多孔質膜を、それより細孔径の大きく且つある程度の
厚みのある、すなわちガス透過速度が速く充分な強度を
有する多孔質支持体の表面に形成した構造体からなる。
そして無機多孔質膜形成面側を混合気体中に晒しなが
ら、構造体の他方の面を減圧することにより、凝縮性ガ
ス成分を分離している。
は、一般には、数nm以下の超微細な連続孔を有する無
機多孔質膜を、それより細孔径の大きく且つある程度の
厚みのある、すなわちガス透過速度が速く充分な強度を
有する多孔質支持体の表面に形成した構造体からなる。
そして無機多孔質膜形成面側を混合気体中に晒しなが
ら、構造体の他方の面を減圧することにより、凝縮性ガ
ス成分を分離している。
【0004】つまり薄膜の超微細な連続孔に毛管凝縮し
た凝縮性ガス成分を、反対側の面に優先的に蒸発させる
ことにより連続的な分離を可能としている。
た凝縮性ガス成分を、反対側の面に優先的に蒸発させる
ことにより連続的な分離を可能としている。
【0005】また、混合ガス中の凝縮性ガス成分と親和
性を持つ材質で構成した無機多孔質膜の微細孔に凝縮液
膜を形成させることにより、凝縮性ガス成分を選択的に
分離する方法も提示されている(特開昭62−3352
1号)。
性を持つ材質で構成した無機多孔質膜の微細孔に凝縮液
膜を形成させることにより、凝縮性ガス成分を選択的に
分離する方法も提示されている(特開昭62−3352
1号)。
【0006】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
従来技術において、有機高分子膜はモジュ−ル当たりの
透過係数や分離係数は優れるものの、機械的強度、耐熱
衝撃性、耐熱性、耐磨耗性、耐蝕性、耐薬品性において
無機多孔質膜より劣るといった欠点があった。
従来技術において、有機高分子膜はモジュ−ル当たりの
透過係数や分離係数は優れるものの、機械的強度、耐熱
衝撃性、耐熱性、耐磨耗性、耐蝕性、耐薬品性において
無機多孔質膜より劣るといった欠点があった。
【0007】これに対して、前記毛管凝縮を利用した無
機多孔質膜や特開昭62−33521号にて提案される
方法では、機械的強度や、耐熱衝撃性などの点では有機
高分子膜を利用したものよりも優れている。ところが、
無機多孔質膜を利用した上記の方法においては、いずれ
も凝縮性ガスの分離能が充分でない。
機多孔質膜や特開昭62−33521号にて提案される
方法では、機械的強度や、耐熱衝撃性などの点では有機
高分子膜を利用したものよりも優れている。ところが、
無機多孔質膜を利用した上記の方法においては、いずれ
も凝縮性ガスの分離能が充分でない。
【0008】本発明は、無機多孔質膜を用い、凝縮性ガ
ス成分の分離能に優れた実用性の高いガス分離用構造体
を提供することを目的とするものである。
ス成分の分離能に優れた実用性の高いガス分離用構造体
を提供することを目的とするものである。
【0009】
【問題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
点に対して鋭意研究を重ねた結果、無機多孔質支持体の
一方の面に、該支持体より小さな細孔を持ち、実質的に
気体分離機能を有する無機多孔質膜を具備し、且つ他方
の面には該支持体を加熱するためのヒ−タを設けたガス
分離用構造体を用い、この構造体の無機多孔質膜の面を
混合気体中に晒し、他方の面に設けたヒータに電圧を印
加し、該無機多孔質支持体の温度を混合気体の温度より
5〜50℃高くなるように加熱することにより、混合気
体中から水蒸気やアルコ−ル等の凝縮性ガス成分を、速
い透過速度で分離回収できることを見出だした。しか
も、ヒ−タ設置側の面を減圧にすることで分離速度は、
加熱しない場合に比べ大幅に増加するのを見出だし、本
発明に至った。
点に対して鋭意研究を重ねた結果、無機多孔質支持体の
一方の面に、該支持体より小さな細孔を持ち、実質的に
気体分離機能を有する無機多孔質膜を具備し、且つ他方
の面には該支持体を加熱するためのヒ−タを設けたガス
分離用構造体を用い、この構造体の無機多孔質膜の面を
混合気体中に晒し、他方の面に設けたヒータに電圧を印
加し、該無機多孔質支持体の温度を混合気体の温度より
5〜50℃高くなるように加熱することにより、混合気
体中から水蒸気やアルコ−ル等の凝縮性ガス成分を、速
い透過速度で分離回収できることを見出だした。しか
も、ヒ−タ設置側の面を減圧にすることで分離速度は、
加熱しない場合に比べ大幅に増加するのを見出だし、本
発明に至った。
【0010】以下、本発明を詳述する。本発明のガス分
離用構造体は、例えば図1に示すように、円筒状の無機
多孔質支持体1の一方の面(内面)に無機多孔質膜2を
具備するものである。支持体1を構成する無機多孔質
は、それ自体連続した細孔を多数有するものであり、そ
の細孔径は平均で0.1〜5μm程度である。一方、無
機多孔質膜2は、気体分離機能を有するとともに支持体
1と同様に多数の細孔を有するものの、その細孔径は支
持体1の平均細孔径よりも小さい細孔径を有するもの
で、その平均細孔径は0.1〜5nm程度である。
離用構造体は、例えば図1に示すように、円筒状の無機
多孔質支持体1の一方の面(内面)に無機多孔質膜2を
具備するものである。支持体1を構成する無機多孔質
は、それ自体連続した細孔を多数有するものであり、そ
の細孔径は平均で0.1〜5μm程度である。一方、無
機多孔質膜2は、気体分離機能を有するとともに支持体
1と同様に多数の細孔を有するものの、その細孔径は支
持体1の平均細孔径よりも小さい細孔径を有するもの
で、その平均細孔径は0.1〜5nm程度である。
【0011】支持体の平均細孔径を0.1〜5μmと規
定したのは、平均細孔径が0.1μmより小さいと実質
的に透過速度が低下するためガス分離能を有する膜の支
持体として適切でなく、また5μmより大きくなれば多
孔質膜を形成するのが難しくなるためである。より望ま
しくは、0.1〜2μmがよい。
定したのは、平均細孔径が0.1μmより小さいと実質
的に透過速度が低下するためガス分離能を有する膜の支
持体として適切でなく、また5μmより大きくなれば多
孔質膜を形成するのが難しくなるためである。より望ま
しくは、0.1〜2μmがよい。
【0012】本発明における無機多孔質支持体1の形状
及び材質は特に制限されるものではないが、望ましく
は、できるだけ結晶粒径の揃ったアルミナ、ジルコニ
ア、チタニア、ムライト、コ−ジェライト等からなる管
状、ハニカム状、またはプレ−ト状構造体を用いること
ができる。
及び材質は特に制限されるものではないが、望ましく
は、できるだけ結晶粒径の揃ったアルミナ、ジルコニ
ア、チタニア、ムライト、コ−ジェライト等からなる管
状、ハニカム状、またはプレ−ト状構造体を用いること
ができる。
【0013】本発明における無機多孔質膜2は、無機多
孔質支持体1の片方の面に、無機多孔質膜の前駆体懸濁
液を塗布、乾燥した後、これを焼成する一連の工程を必
要回数繰り返すことにより所望の厚みの多孔質膜を形成
することができる。なお、多孔質膜の前駆体懸濁液は、
主として水を溶媒とするハイドロゾル液で、アルコキシ
ド、キレ−ト等の加水分解懸濁液、金属塩の加水分解懸
濁液、金属水酸化物または金属酸化物のコロイド懸濁液
等、あるいはそれらの懸濁液に経時的安定化のためのp
H調整剤や消泡剤を添加したものが利用できる。懸濁液
の濃度はそれ自体の安定性や成膜条件によって異なる
が、通常0.1〜2mol%が好ましい。
孔質支持体1の片方の面に、無機多孔質膜の前駆体懸濁
液を塗布、乾燥した後、これを焼成する一連の工程を必
要回数繰り返すことにより所望の厚みの多孔質膜を形成
することができる。なお、多孔質膜の前駆体懸濁液は、
主として水を溶媒とするハイドロゾル液で、アルコキシ
ド、キレ−ト等の加水分解懸濁液、金属塩の加水分解懸
濁液、金属水酸化物または金属酸化物のコロイド懸濁液
等、あるいはそれらの懸濁液に経時的安定化のためのp
H調整剤や消泡剤を添加したものが利用できる。懸濁液
の濃度はそれ自体の安定性や成膜条件によって異なる
が、通常0.1〜2mol%が好ましい。
【0014】本発明における無機多孔質膜2は、具体的
にはγ−アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニアなど
のセラミック材料からなることが望ましい。これらの中
でも、γ−アルミナまたはシリカがそのガス分離能の点
で最も望ましい。
にはγ−アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニアなど
のセラミック材料からなることが望ましい。これらの中
でも、γ−アルミナまたはシリカがそのガス分離能の点
で最も望ましい。
【0015】支持体1の片面に形成される多孔質膜2の
厚みは、支持体の細孔径分布や懸濁液の種類、濃度、セ
ラミックフィルターの用途等によって異なるが、0.1
〜5μmが望ましい。これは、厚みが0.1μmより薄
いとピンホ−ルまたはクラックを防ぐことは難しくなる
し、5μmより厚いと透過速度が低下しガス分離能が低
下するためである。また、多孔質膜2の平均細孔径は
0.1〜5nmが好ましい。これは、細孔径内に特定の
ガス成分が凝縮を始める時の細孔半径(凝縮半径)は下
記数1のケルビン式で示されるが、細孔径が5nmより
大きくなると毛管凝縮が起こりにくくなるためである。
厚みは、支持体の細孔径分布や懸濁液の種類、濃度、セ
ラミックフィルターの用途等によって異なるが、0.1
〜5μmが望ましい。これは、厚みが0.1μmより薄
いとピンホ−ルまたはクラックを防ぐことは難しくなる
し、5μmより厚いと透過速度が低下しガス分離能が低
下するためである。また、多孔質膜2の平均細孔径は
0.1〜5nmが好ましい。これは、細孔径内に特定の
ガス成分が凝縮を始める時の細孔半径(凝縮半径)は下
記数1のケルビン式で示されるが、細孔径が5nmより
大きくなると毛管凝縮が起こりにくくなるためである。
【0016】
【数1】
【0017】たとえば、上記数1のケルビン式によれ
ば、30℃の湿潤ガスに微細孔を有する多孔質膜を晒し
た場合、細孔半径0.5nmの細孔には相対湿度13%
以上の水分が、細孔半径1nmの細孔には相対湿度36
%以上の水分が、凝縮することを示している。また細孔
半径5nmの細孔には相対湿度82%以上の水分しか凝
縮できない、言い換えれば82%未満の水分が含まれて
いるガスからは、細孔半径5nmからなる多孔質膜では
水分を毛管凝縮によっては分離できないことを示してい
るからである。
ば、30℃の湿潤ガスに微細孔を有する多孔質膜を晒し
た場合、細孔半径0.5nmの細孔には相対湿度13%
以上の水分が、細孔半径1nmの細孔には相対湿度36
%以上の水分が、凝縮することを示している。また細孔
半径5nmの細孔には相対湿度82%以上の水分しか凝
縮できない、言い換えれば82%未満の水分が含まれて
いるガスからは、細孔半径5nmからなる多孔質膜では
水分を毛管凝縮によっては分離できないことを示してい
るからである。
【0018】また凝縮性ガス成分をより効率的に分離す
る方法として、前述の多孔質膜の細孔内壁表面を凝縮性
ガス成分と親和性のある材質で被覆したり、前記多孔質
膜の表面に薄膜の上に凝縮性ガス成分と親和性のある材
質の多孔質膜を積層することもできる。
る方法として、前述の多孔質膜の細孔内壁表面を凝縮性
ガス成分と親和性のある材質で被覆したり、前記多孔質
膜の表面に薄膜の上に凝縮性ガス成分と親和性のある材
質の多孔質膜を積層することもできる。
【0019】また、本発明の構造体によれば、図1に示
したように、多孔質支持体1の多孔質膜2が形成された
面の反対側の面に、ヒータ3を設置したことも大きな特
徴である。このヒータは、支持体1の表面に、白金ペ−
ストやタングステンペ−スト等を塗布し1300〜16
00℃で焼成して焼き付けるか、あるいはWなどからな
るヒータ細線を取り付ける。ヒータ細線を用いる場合、
支持体が円筒形で内面に多孔質膜が形成されている場合
には、その外周面に巻き付ければよい。その他、上記の
ようにペーストを塗布し焼き付けにより形成された白金
やWなどからなるヒータ配線、あるいはヒータ細線を絶
縁体中に埋設したヒータ板を張り付ける等により形成す
ることができる。これらの中でも支持体としてのガス透
過性を阻害しない点ではヒータ細線を配設することがよ
い。
したように、多孔質支持体1の多孔質膜2が形成された
面の反対側の面に、ヒータ3を設置したことも大きな特
徴である。このヒータは、支持体1の表面に、白金ペ−
ストやタングステンペ−スト等を塗布し1300〜16
00℃で焼成して焼き付けるか、あるいはWなどからな
るヒータ細線を取り付ける。ヒータ細線を用いる場合、
支持体が円筒形で内面に多孔質膜が形成されている場合
には、その外周面に巻き付ければよい。その他、上記の
ようにペーストを塗布し焼き付けにより形成された白金
やWなどからなるヒータ配線、あるいはヒータ細線を絶
縁体中に埋設したヒータ板を張り付ける等により形成す
ることができる。これらの中でも支持体としてのガス透
過性を阻害しない点ではヒータ細線を配設することがよ
い。
【0020】次に、上記のガス分離用構造体を用いてガ
ス分離を行う方法について説明すると、まず、上記構造
体表面に形成された多孔質膜に対して凝縮性ガスを含む
混合気体に多孔質膜2を晒す。多孔質膜と接触した混合
気体中の凝縮性ガスは、多孔質膜中の細孔内でケルビン
の式に基づき凝縮する。凝縮性ガスとしては、水蒸気、
メタノールやエタノールなどのアルコール成分、軽油や
ガソリンなどの炭化水素、ベンゼンやトルエンなどの芳
香族化合物、アセトンやエーテルやクロロホルムなどの
有機溶媒などが挙げられる。
ス分離を行う方法について説明すると、まず、上記構造
体表面に形成された多孔質膜に対して凝縮性ガスを含む
混合気体に多孔質膜2を晒す。多孔質膜と接触した混合
気体中の凝縮性ガスは、多孔質膜中の細孔内でケルビン
の式に基づき凝縮する。凝縮性ガスとしては、水蒸気、
メタノールやエタノールなどのアルコール成分、軽油や
ガソリンなどの炭化水素、ベンゼンやトルエンなどの芳
香族化合物、アセトンやエーテルやクロロホルムなどの
有機溶媒などが挙げられる。
【0021】本発明によれば、この時、ヒータ3に通電
し支持体1を加熱する。この時の支持体の温度は多孔質
膜と接触した混合気体の温度よりも5〜50℃程度高く
なるように温度制御する。このヒータによる支持体の加
熱により、多孔質膜内で温度勾配が生じ、これにより、
膜中の細孔内に凝縮していた凝縮性ガス成分は、支持体
側に強制的に蒸発するのである。
し支持体1を加熱する。この時の支持体の温度は多孔質
膜と接触した混合気体の温度よりも5〜50℃程度高く
なるように温度制御する。このヒータによる支持体の加
熱により、多孔質膜内で温度勾配が生じ、これにより、
膜中の細孔内に凝縮していた凝縮性ガス成分は、支持体
側に強制的に蒸発するのである。
【0022】この時の支持体の加熱温度を混合気体の温
度より5〜50℃高くしたのは、5℃より低いと多孔質
膜中に温度勾配が生じずに強制的なガスの蒸発ができ
ず、50℃を越えると凝縮性ガス成分が多孔質膜中の細
孔内に凝縮できなくなるためである。
度より5〜50℃高くしたのは、5℃より低いと多孔質
膜中に温度勾配が生じずに強制的なガスの蒸発ができ
ず、50℃を越えると凝縮性ガス成分が多孔質膜中の細
孔内に凝縮できなくなるためである。
【0023】また、本発明によれば、ヒータが設置され
た面側の圧力が、多孔質膜と接触する混合気体の圧力よ
りも減圧下となるように圧力調整することが望ましい。
これにより多孔質膜中の凝縮したガスのヒータ側への強
制的な蒸発がより顕著となるのである。
た面側の圧力が、多孔質膜と接触する混合気体の圧力よ
りも減圧下となるように圧力調整することが望ましい。
これにより多孔質膜中の凝縮したガスのヒータ側への強
制的な蒸発がより顕著となるのである。
【0024】以上の構成により、本発明によれば、凝縮
性ガスを含む混合ガスより凝縮性ガスを高い分離能で分
離することができ、実用性の高いガス分離用構造体を提
供できるのである。さらに多孔質膜の材質や支持体の厚
み、温度勾配等を適宜制御することにより、種々の凝縮
性ガス成分に対し速い分離速度で分離することができ
る。
性ガスを含む混合ガスより凝縮性ガスを高い分離能で分
離することができ、実用性の高いガス分離用構造体を提
供できるのである。さらに多孔質膜の材質や支持体の厚
み、温度勾配等を適宜制御することにより、種々の凝縮
性ガス成分に対し速い分離速度で分離することができ
る。
【0025】
【作用】本発明によるガス分離用構造体は、混合気体中
の凝縮性ガス成分を毛管凝縮を利用して分離するもので
あり、支持体の一方の面に気体分離機能を有する多孔質
膜を形成した構造体の多孔質膜形成面の反対側の面にヒ
ータを設置し、多孔質膜に凝縮性ガスを含む混合気体を
多孔質膜と接触させると、ケルビンの式に従って多孔質
膜中の細孔内に混合気体中の凝縮性ガス成分が凝縮す
る。その際、ヒータにより支持体を所定の温度に加熱す
ると、多孔質膜表面からヒータまで徐々に温度が高くな
る温度勾配が形成される。この温度勾配に従い、凝縮性
ガス成分の蒸気圧は温度の高いヒ−タ側で高くなり、多
孔質膜の混合気体との接触面側では低くなる。これによ
り、多孔質膜中の細孔に凝縮したガスはヒータ側に強制
的に蒸発することになる。
の凝縮性ガス成分を毛管凝縮を利用して分離するもので
あり、支持体の一方の面に気体分離機能を有する多孔質
膜を形成した構造体の多孔質膜形成面の反対側の面にヒ
ータを設置し、多孔質膜に凝縮性ガスを含む混合気体を
多孔質膜と接触させると、ケルビンの式に従って多孔質
膜中の細孔内に混合気体中の凝縮性ガス成分が凝縮す
る。その際、ヒータにより支持体を所定の温度に加熱す
ると、多孔質膜表面からヒータまで徐々に温度が高くな
る温度勾配が形成される。この温度勾配に従い、凝縮性
ガス成分の蒸気圧は温度の高いヒ−タ側で高くなり、多
孔質膜の混合気体との接触面側では低くなる。これによ
り、多孔質膜中の細孔に凝縮したガスはヒータ側に強制
的に蒸発することになる。
【0026】さらにヒ−タ側を混合気体の圧力より減圧
にすることにより、細孔内に凝縮したガス成分はヒ−タ
側でさらに激しく再蒸発し強制的に蒸発する結果、通常
の毛管凝縮を利用した分離膜に比べ、ガス分離能に優れ
るとともに速い透過速度でガス分離を行うことが可能と
なるのである。
にすることにより、細孔内に凝縮したガス成分はヒ−タ
側でさらに激しく再蒸発し強制的に蒸発する結果、通常
の毛管凝縮を利用した分離膜に比べ、ガス分離能に優れ
るとともに速い透過速度でガス分離を行うことが可能と
なるのである。
【0027】
実施例1 十分乾燥したグローブボックス内で、100mlフラス
コに0.1モルのアルミニウム−sec−ブトキシド
(Al(sec−Bu)3 )を入れ、これに0.3モル
の2−メトキシエタノール(MeO−CH2 −CH2 −
OH)および0.01モルの無水酢酸((CH3 CO)
2 O)を加え十分混合した後、グローブボックスから取
り出し85℃に加熱した水180ml(10モル)に激
しく攪拌しながら添加した。30分後反応溶液に0.0
07モルの硝酸を加え、溶液温度を95℃にしてさらに
16時間還流し、無色透明なベーマイトゾルを得た。
コに0.1モルのアルミニウム−sec−ブトキシド
(Al(sec−Bu)3 )を入れ、これに0.3モル
の2−メトキシエタノール(MeO−CH2 −CH2 −
OH)および0.01モルの無水酢酸((CH3 CO)
2 O)を加え十分混合した後、グローブボックスから取
り出し85℃に加熱した水180ml(10モル)に激
しく攪拌しながら添加した。30分後反応溶液に0.0
07モルの硝酸を加え、溶液温度を95℃にしてさらに
16時間還流し、無色透明なベーマイトゾルを得た。
【0028】このベーマイトゾルを60℃で3日間乾燥
した後、600℃で1時間焼成したところγ−アルミナ
が得られた。このγ−アルミナの平均細孔半径は、ガス
吸着法細孔分布測定の結果、1.6nmであることが分
かった。
した後、600℃で1時間焼成したところγ−アルミナ
が得られた。このγ−アルミナの平均細孔半径は、ガス
吸着法細孔分布測定の結果、1.6nmであることが分
かった。
【0029】一方、外径3mm、内径1.7mm、長さ
250mm、平均細孔径0.1μmのα−アルミナから
なる中空管の内部に、上述のようにして調製したベ−マ
イトゾルを5秒間満たした後排出し、室温で3時間、8
0℃で1時間乾燥し、600℃で1時間焼成した。この
操作を3回繰り返した結果、中空管内部において0.6
μmの厚みのγ−アルミナからなる多孔質膜が形成され
た。この多孔質膜の平均細孔半径は、先の試験の結果か
ら1.6nm程度であると推察される。そして、上記ア
ルミナ中空管外面に白金ヒ−タを巻き付け、ガス分離用
アルミナ中空管を作製した。
250mm、平均細孔径0.1μmのα−アルミナから
なる中空管の内部に、上述のようにして調製したベ−マ
イトゾルを5秒間満たした後排出し、室温で3時間、8
0℃で1時間乾燥し、600℃で1時間焼成した。この
操作を3回繰り返した結果、中空管内部において0.6
μmの厚みのγ−アルミナからなる多孔質膜が形成され
た。この多孔質膜の平均細孔半径は、先の試験の結果か
ら1.6nm程度であると推察される。そして、上記ア
ルミナ中空管外面に白金ヒ−タを巻き付け、ガス分離用
アルミナ中空管を作製した。
【0030】そして、この中空管の内部に、30℃にお
いて水蒸気を飽和させた空気を中空管内部に導入し、白
金ヒ−タに電圧を印加し、中空管外面の温度を40℃に
加熱しながら中空管外部を真空ポンプで1mmHgまで
減圧した。水蒸気の分離試験を行った。試験において、
a)アルミナ中空管を加熱も減圧もしない場合、b)減
圧せずに加熱した場合、c)加熱せずに減圧した場合、
d)減圧しながら加熱した場合において、中空管出口よ
り排出される空気中の相対湿度をガスクロを用いて測定
した。その結果、a)の時の相対湿度を1とした時、
b)の時が0.9、c)の時が0.28、d)の時が
0.15であった。
いて水蒸気を飽和させた空気を中空管内部に導入し、白
金ヒ−タに電圧を印加し、中空管外面の温度を40℃に
加熱しながら中空管外部を真空ポンプで1mmHgまで
減圧した。水蒸気の分離試験を行った。試験において、
a)アルミナ中空管を加熱も減圧もしない場合、b)減
圧せずに加熱した場合、c)加熱せずに減圧した場合、
d)減圧しながら加熱した場合において、中空管出口よ
り排出される空気中の相対湿度をガスクロを用いて測定
した。その結果、a)の時の相対湿度を1とした時、
b)の時が0.9、c)の時が0.28、d)の時が
0.15であった。
【0031】このことから、ヒータ加熱により高い透過
速度でガス分離を行うことができ、さらにヒータによる
加熱と減圧制御を同時に行うことによりさらにガス分離
能が向上することがわかった。因みに、c)の時とd)
の時との透過速度比は72:85であり、加熱によって
透過速度も高くなることがわかる。
速度でガス分離を行うことができ、さらにヒータによる
加熱と減圧制御を同時に行うことによりさらにガス分離
能が向上することがわかった。因みに、c)の時とd)
の時との透過速度比は72:85であり、加熱によって
透過速度も高くなることがわかる。
【0032】実施例2 実施例1と同一形状のアルミナ中空管を用い、実施例1
の水蒸気の代わりにエタノ−ルを飽和させた30℃の空
気を導入し、中空管外面の温度を45℃に加熱しなが
ら、実施例1と同様の実験を行った。その結果、a)ア
ルミナ中空管を減圧も加熱もしない場合、b)減圧せず
に加熱した場合、c)加熱せずに減圧した場合、d)減
圧しながら加熱した場合において、中空管出口より排出
される空気中の相対湿度をガスクロを用いて測定した。
その結果、a)の時を1とした時、b)の時が0.8、
c)の時が0.22、d)の時が0.05であった。
の水蒸気の代わりにエタノ−ルを飽和させた30℃の空
気を導入し、中空管外面の温度を45℃に加熱しなが
ら、実施例1と同様の実験を行った。その結果、a)ア
ルミナ中空管を減圧も加熱もしない場合、b)減圧せず
に加熱した場合、c)加熱せずに減圧した場合、d)減
圧しながら加熱した場合において、中空管出口より排出
される空気中の相対湿度をガスクロを用いて測定した。
その結果、a)の時を1とした時、b)の時が0.8、
c)の時が0.22、d)の時が0.05であった。
【0033】このことから、実施例1と同様にヒータ加
熱によりガス分離能が向上し、さらにヒータによる加熱
と減圧制御を同時に行うことによりさらにガス分離能が
向上することがわかった。
熱によりガス分離能が向上し、さらにヒータによる加熱
と減圧制御を同時に行うことによりさらにガス分離能が
向上することがわかった。
【0034】比較例1 実施例1において、ヒータによる支持体の加熱温度を3
3℃に設定して同様の試験を行った。その結果、アルミ
ナ中空管を加熱も減圧もしない場合の相対湿度を1とし
た時、減圧せずに加熱した場合が1、加熱せずに減圧し
た場合が0.38、減圧しながら加熱した場合が0.3
7と加熱によるガス分離能の向上は見られなかった。
3℃に設定して同様の試験を行った。その結果、アルミ
ナ中空管を加熱も減圧もしない場合の相対湿度を1とし
た時、減圧せずに加熱した場合が1、加熱せずに減圧し
た場合が0.38、減圧しながら加熱した場合が0.3
7と加熱によるガス分離能の向上は見られなかった。
【0035】比較例2 実施例2において、ヒータによる支持体の加熱温度を3
2℃に設定して同様の試験を行った。その結果、アルミ
ナ中空管を加熱も減圧もしない場合の相対湿度を1とし
た時、減圧せずに加熱した場合が1、加熱せずに減圧し
た場合が0.25、減圧しながら加熱した場合が0.2
4と加熱によるガス分離能の向上はほとんど見られなか
った。
2℃に設定して同様の試験を行った。その結果、アルミ
ナ中空管を加熱も減圧もしない場合の相対湿度を1とし
た時、減圧せずに加熱した場合が1、加熱せずに減圧し
た場合が0.25、減圧しながら加熱した場合が0.2
4と加熱によるガス分離能の向上はほとんど見られなか
った。
【0036】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明の構造体および
ガス分離方法によれば、凝縮性ガスを含む混合ガスより
凝縮性ガスを高い分離能で効率的にガス分離を行うこと
ができる。
ガス分離方法によれば、凝縮性ガスを含む混合ガスより
凝縮性ガスを高い分離能で効率的にガス分離を行うこと
ができる。
【図1】本発明のガス分離用構造体の一例を示す図であ
る。
る。
1 多孔質支持体 2 多孔質膜 3 ヒータ
Claims (3)
- 【請求項1】無機多孔質支持体の一方の面に、該支持体
より小さな細孔を持ち、気体分離機能を有する無機多孔
質膜を具備し、且つ他方の面に該支持体を加熱するため
のヒータを設けてなることを特徴とするガス分離用構造
体。 - 【請求項2】無機多孔質支持体の一方の面に形成された
気体分離機能を有する無機多孔質膜の面を混合気体に晒
すとともに、他方の面に設けたヒ−タに電圧を印加し、
該無機多孔質支持体表面の温度を前記混合気体の温度よ
り5〜50℃高い温度まで加熱しながら、前記混合ガス
中より凝縮性ガス成分を分離することを特徴とするガス
分離方法。 - 【請求項3】前記無機多孔質支持体のヒ−タを設置した
側を減圧にすることを特徴とする請求項2記載のガス分
離方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22304794A JPH0889769A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | ガス分離用構造体ならびにこれを用いたガス分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22304794A JPH0889769A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | ガス分離用構造体ならびにこれを用いたガス分離方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0889769A true JPH0889769A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16792012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22304794A Pending JPH0889769A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | ガス分離用構造体ならびにこれを用いたガス分離方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0889769A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2392114A (en) * | 2002-08-23 | 2004-02-25 | Glaxo Group Ltd | Temperature controlled membrane interface device. |
WO2006038377A1 (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-13 | Bussan Nanotech Research Institute Inc. | 成分分離方法および成分分離装置 |
EP2223738A2 (en) | 2009-02-13 | 2010-09-01 | Millipore Corporation | Autonomous Filter Element |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP22304794A patent/JPH0889769A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2392114A (en) * | 2002-08-23 | 2004-02-25 | Glaxo Group Ltd | Temperature controlled membrane interface device. |
GB2392114B (en) * | 2002-08-23 | 2006-05-24 | Glaxo Group Ltd | Temperature controlled membrane interface device |
WO2006038377A1 (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-13 | Bussan Nanotech Research Institute Inc. | 成分分離方法および成分分離装置 |
JP2006102616A (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-20 | Bussan Nanotech Research Institute Inc | 成分分離方法および成分分離装置 |
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 |
EP2223738A2 (en) | 2009-02-13 | 2010-09-01 | Millipore Corporation | Autonomous Filter Element |
EP2223738A3 (en) * | 2009-02-13 | 2010-09-29 | Millipore Corporation | Autonomous Filter Element |
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