[发明专利]陶瓷分离膜结构体以及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在陶瓷多孔质体之上具有沸石分离膜的陶瓷分离膜结构体，以及其制造方法。

背景技术

近年来，陶瓷制过滤器被用于从多种成分的混合物(混合流体)中单独选择性回收特定成分。陶瓷制过滤器相比有机高分子制的过滤器，机械强度、耐久性、耐腐蚀性等优异，因此，在水处理和废气处理、或医药和食品领域等广泛的领域中，优选地适用于液体和气体中的悬浊物、细菌、粉尘等的除去。

此类的过滤器，已知的有在陶瓷多孔质之上形成有沸石膜的过滤器。在陶瓷多孔质体上通过水热合成形成沸石膜的情况下，即使可以在多个孔单元上形成良好的沸石膜，一部分孔单元上存在的缺陷，也将影响产品的优劣。为了修补缺陷，反复进行水热合成的话，缺陷以外的部分的膜厚增加，渗透量降低。

涉及到膜的修补，已知有专利文献1、非专利文献1～3。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本专利特开2004－214089号公报

非专利文献

[非专利文献1]Y.S.Yan,M.E.Davis,G.R.Gravalas,J.Membr.Sci.1997,123,95.

[非专利文献2]M.Nomura,T.Yamaguchi,S.Nakao,Ind.Eng.Chem.Res.1997,36,4217

[非专利文献3]B.Zhang,C.Wang,L,Lang,R.Cui,X.Liu,Adv.Funct.Mater.2008,18,

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1、非专利文献2，3中用作修补膜缺陷的修补材料的二氧化硅，不耐热水和碱，因此用二氧化硅修补后的膜的用途有限。因此，存在不能用于高水浓度下的脱水等的问题。此外，涉及到修补方法，专利文献1的加压填充、非专利文献2的CVD法、非专利文献3的CLD法中，也均存在装置规模大、操作复杂的问题。

非专利文献1的方法，因覆盖膜面的修补材料妨碍了分离物质的渗透，渗透量大幅降低。此外，涂布后的热处理高达500℃，因此根据膜的情况，有较大可能在该工序中产生新的裂纹等缺陷。

本发明的课题是，提供一种不降低渗透性能而提高分离性能的陶瓷分离膜结构体、以及其制造方法。

解决课题的手段

本发明人发现，通过使用有机无机杂化二氧化硅作为修补材料，可以解决上述课题。即，根据本发明，可以提供以下的陶瓷分离膜结构体、以及其制造方法。

[1]一种陶瓷分离膜结构体，其含有陶瓷多孔质体、配置于所述陶瓷多孔质体之上的沸石分离膜和由有机无机杂化二氧化硅修补材料形成的修补部。

[2]根据所述[1]所述的陶瓷分离膜结构体，所述有机无机杂化二氧化硅由硅烷偶联剂或烷氧基硅烷水解·脱水缩合得到。

[3]根据所述[1]或[2]所述的陶瓷分离膜结构体，所述有机无机杂化二氧化硅由结构式(C₂H₅O)₃SiC_nH_2nSi(C₂H₅O)₃(n≧1)的双三乙氧基硅基化合物水解·缩合得到。

[4]所述[1]～[3]中任意一项所述的陶瓷分离膜结构体，所述沸石分离膜的沸石为DDR型。

[5]所述[1]～[4]中任意一项所述的陶瓷分离膜结构体，所述陶瓷多孔质体的形状为一体型结构体状。

[6]所述[1]～[5]中任意一项所述的陶瓷分离膜结构体的制造方法，其在形成所述修补部的修补工序中，通过使所述修补材料沿着沸石分离膜的表面流下的流下法附着所述修补材料。

[7]所述[6]所述的陶瓷分离膜结构体的制造方法，在所述修补工序中，附着所述修补材料之后，以低于沸石分离膜的模板烧成温度的热处理温度进行热处理。

[8]所述[7]所述的陶瓷分离膜结构体的制造方法，所述热处理温度为350℃以下。

发明效果

本发明的陶瓷分离膜结构体通过使用有机无机杂化二氧化硅作为修补材料，可不降低渗透性能而提高分离性能。

由于本发明的陶瓷分离膜结构体的制造方法仅仅为：用流下法使含有有机无机杂化二氧化硅的溶胶沿沸石分离膜的表面流下，自然干燥之后，在还原气氛下仅以350℃以下的温度进行加热，因此装置简单，过程也简便。

附图说明

[图1]展示本发明涉及的一体型结构体状分离膜结构体的一种实施方式的图。