[发明专利]分离膜

说明书

本申请是申请日为2005年3月15日、申请号为200580008128.1、题目 为“分离膜”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种分离膜，特别是涉及一种不仅具有高分离系数而且能同 时实现高透过系数的分离膜。

背景技术

沸石是具有分子尺寸大小的细孔的结晶性铝硅酸盐，由沸石构成的膜， 具有根据分子尺寸和形状的差异选择性地使分子通过的性质，因此可作为分 子筛而被广泛应用。其中作为水和有机溶剂等的分离膜的用途备受瞩目。然 而，作为分离膜发挥功能的沸石膜以单体存在时，并没有足够的机械强度、 因此，通常是支撑在由陶瓷等构成的多孔基体上的状态下使用。

作为在多孔基体上进行沸石膜成膜的代表性方法，是在以二氧化硅源和 氧化铝源为主原料的原料中浸渍多孔基体的状态下，通过水热反应使沸石膜 附着于多孔基体表面的合成方法。如果使多孔基体浸渍在含有二氧化硅源和 氧化铝源的浆液状原料中，并调整为适当的温度，那么，浆液中的细微沸石 种晶成为晶核，沸石成长并形成膜。

在多孔基体负载沸石种晶的状态下通过水热反应制造沸石膜的方法本 身是公知的(例如，参照特开平7-185275号公报)。

在此水热反应法中，把多孔基体浸入过饱和的浆液内时，细微的沸石种 晶附着于多孔基体表面并成长为沸石膜，不仅如此，在浆液中成长变大了的 沸石结晶也会附着于多孔基体表面，从而，沸石膜成长。这样形成的沸石膜 并不具备均一的孔径及膜厚，易于产生针孔(ピンホ—ル)之类的问题。为 此，提出了在通过水热反应在多孔基体上合成沸石膜时，预先使陶瓷等多孔 基体负载种晶，把浆液中沸石原料的浓度设定得很低的方案。

专利文献1：特开平7-185275号公报(第8～18段)

发明内容

发明要解决的课题

通过发明者的研究，阐明了在这样的分离膜中，其多孔基体的细孔径是 重要的参数。按照该研究，在多孔基体的细孔径大于规定值的情况下，由于 沸石结晶不能容易地填埋基体的细孔而形成针孔，因此致使分离膜的分离特 性下降，另一方面，在多孔基体的细孔径比规定值小的情况下，虽能抑制 针孔的形成，但反之支撑体的细孔很小，透过阻力高，因此透过速度下降。

本发明就是考虑到上述情况而完成的，其目的是提供在获得高分离性能 的同时，获得高透过速度的分离膜。

解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明涉及一种分离膜，该分离膜包括：

主要成分由氧化铝所构成的陶瓷烧结材料多孔基体、

和在该多孔基体表面成膜的沸石薄膜，其中，

上述多孔基体具有基层和在该基层表面形成的上述沸石薄膜的底层，

上述底层的平均细孔径小于上述基层的平均细孔径。

按照上述分离膜，由于可以与平均细孔径较小的底层相接触地形成沸石 薄膜，因此在抑制针孔形成的同时，得到致密且更薄的沸石薄膜。此外，因 为不与沸石薄膜接触的基层比底层的平均细孔径大，在基层中能得到高的气 体透过速度。由此，可制得同时实现高分离性能和高透过性的分离膜。

再者，即使在底层和基层之间还存有一层以上与上述两层的平均细孔径 不相同的层，仍认为与本发明相同，并达到与本发明同样的作用效果。

同时，在本发明涉及的分离膜中，其中，上述多孔基体的氮气透过速度 优选200～7000m³/(m²·hr·atm)。上述多孔基体的氮气透过速度更加优选 400～7000m³/(m²·hr·atm)。