JPS5959223A - 多孔質隔膜の製造方法 - Google Patents

多孔質隔膜の製造方法

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JPS5959223A
JPS5959223A JP16889282A JP16889282A JPS5959223A JP S5959223 A JPS5959223 A JP S5959223A JP 16889282 A JP16889282 A JP 16889282A JP 16889282 A JP16889282 A JP 16889282A JP S5959223 A JPS5959223 A JP S5959223A
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JP
Japan
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aluminum
porous
alumina
impregnated
fine pores
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Pending
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JP16889282A
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English (en)
Inventor
Korehiko Nishimoto
西本 是彦
Kikuji Tsuneyoshi
紀久士 常吉
Kazutaka Mori
一剛 森
Shigekazu Udagawa
宇田川 重和
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の製造方法に関する。
金属粉末あるいはセラミノク粉末を焼結したシ,又は7
ノ素樹脂等の有機合成樹脂粉末を圧縮成形した多孔質体
を基体とした微小孔径,特に平均数10〜p ] O 
G p.の超微細が孔を有する多孔質隔膜を用いて例え
ばガス拡散法により。
気体を分離濃縮する場合,効率よく行うためには多孔質
隔膜を可能な限シ薄くすることが,必要であるが,強度
の点から極端に薄くすることはできない。また、このよ
うな場合には任意の形状に成形することは困難であった
。そこで。
ガス拡散の妨害とならないように孔径が大きく且充分の
強度を有するようにある程度の厚みを有するガス透過性
の高い多孔質体又は金網様の支持体で微細孔を有する薄
い多孔質隔膜を補強し1多層構造とする方策等かとられ
ている。例えば、多層構造の多孔質膜を管状とするため
には各種の方法かあるが,一般VCはノート状の多層多
孔隔膜を円管状に成形加工し,端末をつき合せ溶接,あ
るいは重ね合せ接着を行っている。
しかし多孔質体が金属のように柔軟性の高いものでは円
管成形も可能であるが,セラミノクのように柔軟性のな
いものでは極めて困難である。
また、多孔質金属のような多孔質体であっても。
空孔の存在により強度が無孔質体に比べて低くなり円管
成形に可能な曲率半径に限度かあり。
細い管状に成形することは極めて困難であった。
そこで、このような難点を解決する方法とじて多孔質支
持管とその内側又は外側に配置したパイプ又は芯金狸を
同心円状に保持して、多孔質支持管とパイプ又は芯金と
に振動を力えながら多孔質支持管とパイプ又は芯金との
間の空隙部に気体を噴出させて空隙部内に隔膜形成用粉
末を均一に充填し、空隙部内に充填した隔膜形成用粉末
を多孔質支持管に静圧成形により圧着し。
多孔質支持管に隔膜形成用粉末の圧着層を形成する管状
多孔質膜の成形法が知られでいる(特開昭50−774
]0号公報参照)が、粉末を均一に充填すること及び非
常に薄い膜2作製することには実際上困難な点が多い。
本発明はこのような現状に鑑みなされたもので、その目
的は大きさと形状を自由に選択できることを%徴とする
多孔質隔膜の製造方法を提案することである。すなわち
本発明は、多孔質体の細孔中に、液状のアルミニウムア
ルコ5−ト又はアルミニウムキレートを含浸し加水分解
した後焼成することを特徴とする多孔質隔膜の製造方法
を提案するものである。以下本発明について詳細に説明
する。発?@/リカ、焼結アルミナ及びムライトなどの
比較的大きな細孔(通常細孔径1000A以上)を持つ
任意の形状の多孔質暴利に、アルミニウムアルコラード
又はアルミニウムキレート化合物を溶融状態で含浸し。
その後水中に浸漬する等の方法によってアルミニウムア
ルコラード又はアルミニウムキレート化合物を加水分解
してベーマイトゾル(ioOH)となし、乾燥及び焼成
してアルミナ(AlfOs)を生成させることから成る
多孔質隔膜の製造方法でセラる。多孔質基材の細孔に浸
み込んだアルミニウムアルコラード又はアルミニウムキ
レート化合物は、加水分解及び乾燥・焼成工程を経るこ
とによって、該細孔内でアルミナ粒子を生成し、該細孔
を埋める。そのため多孔質暴利の比較的大きな細孔は消
失し、それよりも小さな細孔を有する多孔質隔膜が得ら
れる。一般に多孔質膜による混合ガスからの特定ガスの
分離は。
混合ガスのそれぞれの分子の平均自由行程が膜の細孔直
径よりも相当大きな場合に可能であり。
細孔直径が平均自由行程に近くなるにつれて分離が困難
となる。従って前記多孔質暴利のみではカス分離は不可
能であり1本発明の方法によって、そQ2比較的大きな
細孔を埋めることにより、ガス分離に適した任意の形状
の多孔質隔膜が得られることとなる。才だ1本発明にお
いて用いられるアルミニウムアルコラードとしてはたと
えばアルミニウムイノプロピレート、アルミニウム2−
ブチレートをあけることができ。
アルミニウムキレート化合物としては、たとえばアルミ
ニウムトリス(エチルアセトアセテート)がある。
すなわち1本発明によれば5形状、大きさを自由に選択
でき、かつ、ガス分離性能の優れた多孔質隔膜を得るこ
とができる。
以下2本発明について実施例により更に詳細に説明する
実施例1 細孔直径1500A 、細孔容積0. I 70d/ 
yのアルミナベレットに150℃に加熱し、溶融状態に
したアルミニウムイソプロピレートを含浸すせた後、冷
却し、アルミナベレットのまわシに付着したアルミニウ
ムイノプロピレートをナイフで削りとった。次に室温の
水に10分間浸し。
アルミニウムイソプロピレートを加水分解し。
細孔内にベーマイトゾルを生成させ、水切を行った後、
5℃/分の昇温速度で800℃捷で加熱し。
800℃において2時間保持した後、放冷を行った。更
に同様の操作を更に2回繰り返して多孔質隔膜を作製し
た。このようにして得られた多孔質隔膜とアルミナベレ
ットについて、細孔径分布を水銀圧入法により求めた。
その結果を第1図に示す。第】図において横軸は細孔直
径。
縦軸は細孔容積を示し、0はアルミナベレットの細孔直
径と細孔容積を示す曲線であり、1゜2.3.は前述の
方法でアルミニウムイソプロピレートを含浸させて得ら
れた多孔質隔膜の細孔の径と細孔容積を示す曲線であり
、1,2゜3はそれぞれアルミニウムイノプロピレート
のa浸回数を示す。第1図から明らかなようにはじめt
のアルミナペレットの平均細孔直径1500人からアル
ミニウムイソブロヒ“レートを含浸させる回数の増加に
伴って細孔直径が小さくなることが認められ、細孔への
U型アルミナが充填された効果が明瞭に認められる。
実施例2 細孔直径1000X、細孔容積oxcrl/?の板状<
 5 Cmx 5CTnX ] in ) アルミナ・
ムライト焼結体に1(10℃に加熱し粘度を低くしたア
ルミニウム 2−ブチレートを含浸させた後、アルミナ
・ムライト焼結体のまわりに付着したアルミニウム 2
−ブチレートをぬぐい取り、室温の水に10分間浸し、
アルミニウム 2−ブチレートを加水分解し、細孔内に
、ベーマイトゾルを生成させだ後5℃/分の昇温速度で
800℃まで加熱し、800℃において2時間保持し、
放冷を行った。このようにして得た多孔質隔膜とアルミ
ナ・ムライトか16紀体の細孔径分布を水銀圧入法によ
り求めた。
その結果を第2図に示す。第2図において枝軸は細孔直
径、縦軸は細孔容積を示している。まだ図中、0はアル
ミナ・ムライト焼結体の細孔径分布を示す曲線であり2
1はアルミニウムー2−ブチレートを含浸処理したアル
ミナ・ムライト焼結体である多孔質隔膜の細孔径分布を
示す曲線である。第2図から明らかなようにアル直径が
小さくなり、細孔への#−型アルミナによる充填効果が
認められた。次にアルミナ・ムライト焼結体及び前記の
アルミニウムー2−プチレートを含浸処理したアルミナ
・ムライト焼結体である多孔質隔膜のそれぞれの分離膜
を流通式ガス分離装置に設置し、これに各種Ht/Co
t混合ガスを流通させ分離膜を通して流出する炭酸ガス
及び水素の濃度変化を、供給側圧力2〜20 Kg/c
rI、流出側圧力I Kg/ludに定めて測定した。
このようにして原料ガス組成Hz /cot =l O
,0/90.0のガスについて分離効果を調べたところ
供給側圧力が4 Kg/crlのとき分離膜透過後のガ
ス組成はアルミナ・ムライト焼結体(細孔直径1000
X)の場合にはtlp 10O+ −11,0789,
0,7ルミニウム 2−ブチレートを含浸処理したアル
ミナ・ムライト焼結体(細孔直径500λ)の場合には
Ll + / COr 〜15.0/85.0 となっ
た。本試験の結果、アルミニウム 2−ブチレートを含
浸処理し、細孔直径を小さくした多孔質隔膜の方が水素
が選択的に流出することが明らかとなった。
実施例3 細孔径3ooo;の多孔質アルミナ管(内径]5.0m
m。
外径16.5rnm、長さ200mm)にアルミニウム
トリス(エチルアセトアセテート)を120℃において
融解して含浸した。冷却の後、多孔質アルミナ管からは
み出している部分をナイフにょ9削りとり、水に10分
間含浸してアルミニウムトリス(エチルアセトアセテー
ト)を加水分解させ。
細孔内にベーマイトゾルを生成させた後、5シ吻の昇温
速度でsoo’ctて加熱し、800℃において2時間
保持し放冷を行った。この操作を延3回繰り返して多孔
質隔膜を作成した。このようにして得られた多孔質隔膜
と多孔質アルミナ管の細孔径分布を水銀圧入法により測
定した。その結果を第3図に示す。第3図において横軸
は細孔直径、縦軸は細孔容積を示し1図中0の曲線は多
孔質アルミナ管の細孔径分布を示し7Sば3回アルミニ
ウムトリス(エチルアセ[・アセテート)を含浸処理を
した後の多孔質アルミナ管である多孔質隔膜の細孔径分
布を示す曲線である。
第3図から明らかなようにアルミニウムトリス型アルミ
ナの充填効果が認められた。次に多孔質アルミナ管及び
前記のようにアルミニウムトリス(エチルアセトアセテ
ート)を含浸処理した多孔質アルミナ管である多孔質隔
膜のそれぞれの分割膜を流通式高圧反応装置に設置し、
これに各種fi2/ l−12S ?に合ガスを流通さ
せ、その分離膜を通して流出する硫化水素及び水素の濃
度変化を供給側圧力2〜20 Kg/crl、  流出
側圧力IK9/era 、供給流量を分離膜透過後の流
量の2倍の条件に定めて測定した。このよりにして原料
ガス組成Hz /)I2S = 4.0 / 96.O
のガスについて分離効果を調べたところ多孔質アルミナ
管(細孔径3oooX)の場合には分離効果は認められ
なかった。アルミニウムトリス(エチルアセトアセテー
ト)を含浸処理を行った多孔質アルミナ管の多孔質隔膜
(細孔径200X)では供給側圧力が4 Kg / c
aのとき分離膜透過後のガス組成はl−1r /II2
 S−6,O/94.0で水素が膜を選択的に透過して
いることが確認された。
実施例4 細孔径asoouの窒化けい素管(内径10朋。
外径12覗、長さ200 mm )に実施例1と同様に
150℃に加熱し溶融したアルミニウムイノプロピレー
トを含浸させた後、室温に冷却し窒化けい素管の捷わり
に付着しているアルミニウムイノプロピレートを削りと
った。次に室温の水に10分間浸し、アルミニウムイノ
プロピレートを加水分解し、細孔内にベーマイトノ゛ル
を生成させた。次に、水切りを行った後、5℃/分の昇
温速度で800℃捷で加熱し2800℃において2時間
保持した後放冷を行った。この操作を3回繰り返しだ。
このようにして得だアルミニウムイノプロピレートを含
浸処理した窒化けい素管の多孔質隔膜と窒化けい素管の
細孔径分布を水銀圧入法により求めた。その結果を第4
図に示す。
第4図において横軸は細孔直径であり、縦軸は細孔容積
を示す。まだ図中において、Oは窒化けい素管の細孔直
径と細孔容積の関係を示す曲線であり、1は3回アルミ
ニウムイノプロピレート含浸処理を行った窒化けい素管
の細孔直径と細孔容積の関係を示す曲線である。第4図
から明らかなように本実施例においてもアルミニ充填効
果が認められた。次に窒化けい素管及び前記のようにア
ルミニウムイノプロピレートを含浸処理した窒化けい素
管のそれぞれの分離膜を流通式ガス分離装置に設置し、
これに各種H2/N2混合ガスを流通させ分離膜を通し
て流出する窒素及び水素の濃度変化を供給側圧力2〜2
0 Kp/cJ 、流出側圧力I Kg / cAに条
件を設定して測定を行った。このようにして原料ガス組
成Hz / Nt =5 o/ 50のガスについて分
離効果を調べたところ窒化けい素管(細孔径350.O
A)を用いた場合、気体の分離効果は認められなかった
アルミニウムイソプロピレート3回含浸処理を行った窒
化けい素管の多孔質隔膜(細孔径250X)を使用した
場合には、供給側圧力4.0Kg/cnj の条件で膜
透過後のガス組成は室温においてl−1t /Nt=5
5745.300℃では57/43 となり水素の分離
濃縮が確認された。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は多孔質体と本発明の方法によって製造
した多孔質隔膜の例の細孔径分布を示すグラフである。 第1図 面孔直径とズ9 第3日 05θθlθθθ1500放ρb〃護θθ、35oρ4
vθンrrp孔】ξ1デイヒとA) 第4囚

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 多孔質体の細孔中に液状のアルミニウムアルコラード又
    はアルミニウムキレートを含浸し。 加水分解した後焼成することを特徴とする多孔質隔膜の
    製造方法
JP16889282A 1982-09-28 1982-09-28 多孔質隔膜の製造方法 Pending JPS5959223A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5139540A (en) * 1991-07-24 1992-08-18 Texaco Inc. Membrane separation of gases
US5160352A (en) * 1991-09-06 1992-11-03 Texaco Inc. Method of forming membranes useful for separation of gases
US5183482A (en) * 1991-06-19 1993-02-02 Texaco Inc. Separation by membrane techniques
US8048400B2 (en) 2008-08-25 2011-11-01 Sumitomo Chemical Company, Limited Process for preparation of alumina powder and precursor thereof
CN107382365A (zh) * 2017-07-11 2017-11-24 湖北省当阳豪山建材有限公司 多孔陶瓷及其制备方法
US10882005B2 (en) 2015-07-28 2021-01-05 Kagoshima University Hydrogen gas production device and hydrogen gas production method

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