[发明专利]沸石分离膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及沸石分离膜的制造方法。

背景技术

作为结晶性多孔材料的代表的沸石，从其细孔构造上来说，是同时具有固体氧化性、离子交换性能、吸附分离性能、分子级微孔等的材料。近年来，膜状的沸石作为有机溶剂中的水的分离膜的用途受到瞩目。在这种情况下，沸石膜形成在多孔体上，整体作为分离膜而发挥作用。

所谓的水热合成法作为这样的沸石分离膜的制造方法而被人熟知，即，使多孔体与含有沸石膜的原料的反应液接触，该沸石膜的原料以二氧化硅源和氧化铝源为主成分，通过使反应液中的二氧化硅源和氧化铝源反应，在多孔体的表面上形成沸石膜。

然而，如果突然使多孔体与含有沸石膜的原料的反应液接触，则容易在形成的沸石分离膜中产生小孔(pinhole)，降低分离性能。

于是，一般使用如下方法(例如，参照专利文献1)。即，在使多孔体和含有沸石膜的原料的反应液相接触之前，通过预先使含有沸石晶种的浆料接触上述多孔体，从而使晶种附着于多孔体上，使附着有该晶种的多孔体与含有沸石膜的原料的反应液接触，并以上述晶种为核，使沸石膜附着于多孔体上。

专利文献1：日本特开2004-82008号公报。

发明内容

此外，作为使多孔体与含有沸石晶种的浆料接触的方法之一，通常使用浸渍涂布法(dip coat)。此时，使用两端开放的筒状的多孔体。像这样使用两端开放的筒状的多孔体，是为了在分离作为分离对象的液体时，在分离膜的内侧收集目标液体，将该液体从多孔体排出。

然而，如果利用上述专利文献1所述的沸石分离膜的制造方法，制造分离膜时，则所得到的沸石膜有可能不具有良好的分离性能。

在此，本发明的目的在于，提供一种沸石分离膜的制造方法，可以制造具有良好的分离性能的沸石分离膜。

发明者们为了解决上述问题而进行了不懈的研究，发现如果在两端开放的多孔体上浸渍涂布含有沸石晶种的悬浊液，则悬浊液不仅进入外侧，也进入内侧，因而在多孔体的内侧和外侧不产生压力差，使晶种渗入多孔体的微孔内的驱动力(driving force)变小，晶种不能充分地进入微孔内，结果，在多孔体上没有附着致密的沸石膜。然后，发明者们进一步探讨，结果发现在将多孔体浸渍于含有晶种的悬浊液中时，通过产生多孔体的内侧和外侧的压力差，可以解决上述问题，从而完成了本发明。

即，本发明是沸石分离膜的制造方法，其特征在于，具有：晶种附着工序，通过将至少一端被密封件密封的管状的多孔体，从所述密封件侧，浸渍于含有沸石晶种的悬浊液中，并使所述悬浊液从所述多孔体的外侧向内侧渗透，从而使所述沸石晶种附着于所述多孔体上，得到附着有晶种的多孔体；沸石膜形成工序，使所述附着有晶种的多孔体与含有沸石膜的原料的反应液接触，在所述多孔体上形成沸石膜，从而得到沸石分离膜。

本发明的沸石分离膜的制造方法中，在上述晶种附着工序中，将至少多孔体的一端被密封的多孔体，从密封件一侧，浸渍于含有沸石晶种的悬浊液中。此时，上述多孔体的内侧成为空洞，而与此相对的是，在多孔体的外侧存在着悬浊液。因此，在多孔体的内侧和外侧产生压力差，悬浊液从多孔体的外侧向内侧渗透。结果，使悬浊液可以充分渗透到多孔体的微孔内，晶种被充分地导入，直至多孔体的内部。

将这样得到的附着有晶种的多孔体与含有沸石膜的原料的反应液接触，沸石结晶以晶种为核进行生长，形成沸石膜。这样，直到在附着有晶种的多孔体的内部形成有沸石膜。所以，根据本发明的沸石分离膜的制造方法，可以在多孔体上形成致密的沸石膜，从而可以制造出具有良好的分离性能的沸石分离膜。

此外，本发明涉及的沸石分离膜的制造方法中，使用至少一端被密封的多孔体，且从被密封的端部侧浸渍多孔体。因此，如果将多孔体浸渍于悬浊液中且使悬浊液不进入多孔体的内侧，则可以防止晶种附着于多孔体的内侧。在该晶种存在于多孔体的内侧的情况下，由于在沸石膜形成工序中，沸石结晶不能充分地在该晶种上生长，因而得不到致密的沸石膜，该晶种不但不能提高分离性能，而且成为降低渗透通量的主要原因。与此相对的是，根据本发明的沸石分离膜制造方法，由于在多孔体的内侧没有附着这样的晶种，因而充分地防止了渗透通量的降低。

优选在上述的沸石膜的制造方法中，多孔体的一端开放而另一端被密封。如果多孔体的一端开放，则可以使多孔体内侧的压力一直保持为常压。这样，可以抑制多孔体外侧和内侧压力差的降低，从而抑制从多孔体外侧向内侧渗透的悬浊液的量随时间流逝而下降。