[发明专利]陶瓷支撑体、沸石膜复合体、沸石膜复合体的制造方法以及分离方法

说明书

支撑体(11)为沸石膜支撑用的多孔质的陶瓷支撑体。支撑体(11)的透水系数为1.1×10^－3m/s以下。在支撑体(11)的与表面(114)垂直的深度方向上，自表面(114)起算30μm以内的表层部(116)中的碱金属及碱土金属的合计含有率为1重量％以下。由此，能够抑制沸石膜(12)中发生异常。

技术领域

本发明涉及陶瓷支撑体、沸石膜复合体、沸石膜复合体的制造方法以及使用了沸石膜复合体的混合物质的分离方法。

背景技术

目前，对于在支撑体上形成沸石膜、制成沸石膜复合体、从而利用沸石的分子筛作用进行特定分子的分离及分子的吸附等用途，进行了各种研究及开发。

作为制造沸石膜复合体的方法之一，已知如下方法，即，将利用氧化铝等形成的多孔质的陶瓷支撑体浸渍于原料溶液中，利用水热合成在支撑体上生成沸石膜。由于水热合成在高温高压下进行，所以构成支撑体的成分有可能在原料溶液中溶出。从支撑体中溶出的物质有时会对沸石膜的生成带来不希望有的影响。具体而言，有可能生成组成比与所期望的组成比不同的沸石膜。另外，在沸石膜中副生成异相，由此，沸石膜的性能有可能降低。或者，还有可能阻碍沸石膜的生成，发生支撑体表面的被覆不良(例如、沸石膜的针孔等)。

因此，日本特许第3316173号公报(文献1)中提出如下技术，即，利用氧化钽或氧化铌形成支撑体，由此降低在原料溶液中的溶出量。

另一方面，日本特许第4961322号公报(文献2)中，作为沸石膜用的支撑体，提出了含有1重量％～4重量％的碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物的氧化铝质基体。

另外，国际公开第2016/084845号(文献3)中公开了沸石膜的一部分进入到多孔质支撑体内部的沸石膜复合体。在制造该沸石膜复合体时，通过直接擦入等手段而使无机粒子附着于支撑体后，形成沸石膜。像这样，使无机粒子附着于支撑体而在支撑体的细孔内形成该无机粒子的层，由此抑制沸石膜过剩地进入支撑体的细孔内。

但是，文献1的支撑体由氧化钽或氧化铌这样的高价的材料形成，因此，沸石膜复合体的制造成本增大。另外，文献2的支撑体中，由于支撑体中包含的碱金属及碱土金属比较多，所以在水热合成时，碱金属或碱土金属有可能从支撑体中溶出，使得沸石膜发生异常(例如、沸石膜的组成比偏差、由异相副生成导致的性能降低、针孔等缺陷)。文献3的支撑体也由于附着有无机粒子的支撑体的表面部分地从无机粒子中暴露出来而与原料溶液接触，所以作为烧结助剂或杂质包含在支撑体中的碱金属及碱土金属在水热合成时从支撑体中溶出。因此，与文献2的支撑体同样地，有可能因所溶出的碱金属或碱土金属而使沸石膜发生异常。

发明内容

本发明适用于沸石膜支撑用的多孔质的陶瓷支撑体。本发明的优选的一个方案所涉及的陶瓷支撑体中，透水系数为1.1×10^－3m/s以下，在与表面垂直的深度方向上，自所述表面起算30μm以内的表层部中的碱金属及碱土金属的合计含有率为1重量％以下。根据本发明，能够抑制沸石膜中发生异常。

优选为，所述表层部的气孔率为50％以下。

优选为，所述支撑体具备：中间层，该中间层包括所述表层部；以及支撑层，该支撑层的平均粒径大于所述中间层的平均粒径，且自所述中间层的与沸石膜接触的表面相反一侧对所述中间层进行支撑。

本发明还适用于沸石膜复合体。本发明的优选的一个方案所涉及的沸石膜复合体具备：上述的陶瓷支撑体、以及形成在所述陶瓷支撑体上的沸石膜。

优选为，所述沸石膜的表面中的表面异常的比例为15％以下。

优选为，所述沸石膜的厚度为0.1μm以上且30μm以下。

优选为，所述沸石膜中的氧化硅的含有率为氧化铝的含有率的10倍以上。