[发明专利]沸石膜复合体、沸石膜复合体的制造方法及分离方法

说明书

沸石膜复合体(1)具备：多孔质的支撑体(11)、以及形成在支撑体(11)上的沸石膜(12)。沸石膜(12)具备：覆盖支撑体(11)的低密度层(13)、以及覆盖低密度层(13)的致密层(14)。致密层(14)的沸石结晶相的含有率高于低密度层(13)。像这样，在覆盖支撑体(11)的低密度层(13)上形成致密层(14)，由此，与在支撑体上直接形成致密层的情形相比，能够容易地形成不具有缺陷的较薄的致密层(14)。结果，能够实现具有高透过性能及高分离性能的沸石膜复合体(1)。

技术领域

本发明涉及沸石膜复合体、沸石膜复合体的制造方法及使用了沸石膜复合体的混合物质的分离方法。

[关联申请的参考]

本申请主张2019年3月4日申请的日本专利申请JP2019－038444的优先权利益，这些申请的全部公开内容均包括在本申请中。

背景技术

目前，在多孔质支撑体上形成沸石膜而制成沸石膜复合体，由此，针对利用了沸石的分子筛作用的特定的分子分离或分子吸附等用途进行了各种研究及开发。例如，在包含多种气体的混合气体的分离中，将混合气体向沸石膜复合体供给，使高透过性的气体透过，由此使其从其他气体中分离出来。

例如，日本特开平10－57784号公报(文献1)中提出了：在多孔质基材的表面密合有厚度0.5μm～30μm的致密沸石膜的沸石分离膜。多孔质基材的气孔率为10％～50％，平均气孔径为0.5μm～10μm。沸石膜如下形成，即，使平均结晶粒径为多孔质基材的平均气孔径的0.4倍～8倍的晶种以0.2mg/cm²～3mg/cm²附着于多孔质基材的表面，然后，在原料溶液中进行水热合成，由此形成沸石膜。

另一方面，在文献1的图2中公开了现有技术所涉及的沸石分离膜的截面。该沸石分离膜中，在基材与致密层之间存在具有桥结构(即、较大的空隙)的稀疏沸石层。记载有：该稀疏沸石层在桥结构所存在的部分未覆盖基材的表面，强度较低，所以使用耐压变差。另外，还记载有：该沸石分离膜具有膜厚较厚且透过流速较小的问题。

然而，对于沸石膜复合体，为了将高透过性气体从其他气体中效率良好地分离出来，需要在多孔质支撑体上设置有不具有缺陷的致密的沸石膜。另外，为了使高透过性气体的透过量增大，需要使沸石膜变薄。但是，如果使沸石膜变薄，则沸石膜产生缺陷的可能性升高，因此，不容易同时实现沸石膜复合体中的高透过性能及高分离性能。

发明内容

本发明涉及沸石膜复合体，其目的在于，实现具有高透过性能及高分离性能的沸石膜复合体。

本发明的优选的一个方案所涉及的沸石膜复合体具备：多孔质的支撑体；以及沸石膜，该沸石膜形成在所述支撑体上。所述沸石膜具备：低密度层，该低密度层覆盖所述支撑体；以及致密层，该致密层覆盖所述低密度层，且沸石结晶相的含有率高于所述低密度层。本发明中，能够实现具有高透过性能及高分离性能的沸石膜复合体。

优选为，所述致密层中包含的沸石结晶的平均粒径大于所述低密度层中包含的沸石结晶的平均粒径。

更优选为，所述致密层中包含的沸石结晶的平均粒径为所述低密度层中包含的沸石结晶的平均粒径的100倍以下。

优选为，所述致密层中包含的沸石结晶的平均粒径为0.1μm以上且10μm以下。

优选为，所述致密层的厚度为所述低密度层的厚度的0.05倍以上且50倍以下。

优选为，所述致密层中的沸石结晶相的含有率为95％以上，所述低密度层中的沸石结晶相的含有率为5％以上且小于95％。

优选为，所述低密度层的晶界相由无机物形成。

优选为，所述低密度层的晶界相包含非晶质。

优选为，所述致密层和所述低密度层包含相同种类的沸石结晶。