[发明专利]沸石膜复合体及其制造方法

说明书

本发明提供一种沸石膜复合体，其为用于混合物的分离的沸石膜复合体，其维持可实用的渗透通量，同时分离系数高且制作容易。一种沸石膜复合体，其为多孔支撑体与形成在该多孔支撑体的表面上的骨架密度为10以上17以下的铝硅酸盐的沸石膜的沸石膜复合体，所述沸石膜表面的Si/Al摩尔比为5以上，所述沸石膜的考虑了表面的凹凸的展开膜面积A_e与未考虑表面的凹凸的表观膜面积A₀的比(A_e/A₀)为2以上且20以下。

技术领域

本发明涉及一种沸石膜复合体及其制造方法。

背景技术

由于与以往的高分子分离膜的相比，沸石膜复合体对严酷环境，即高温且低pH环境、高温且含水环境等的环境耐性较高，因此近年来受到关注。以往报道了一种在更严酷的环境中更进一步改善了耐性(耐水性·耐酸性、耐热性)的高二氧化硅沸石膜(参照专利文献1)。

专利文献1中记载的沸石膜的SiO₂/Al₂O₃摩尔比为5以上100以下。实施例中记载的SiO₂/Al₂O₃摩尔比为15～100，晶型为CHA型，水/乙酸的渗透通量为0.9～6.0kg/m²·h，分离系数为26～649。

专利文献2中记载的沸石膜的特征在于，进一步提高了有机酸存在下的耐性，将渗透通量维持在数kg/m²·h，同时为了提高分离系数，进一步对沸石膜表面进行甲硅烷基化处理。使沸石膜表面的SiO₂/Al₂O₃摩尔比比沸石膜本身的SiO₂/Al₂O₃摩尔比大30以上，由此提高表面的亲水性，兼顾渗透通量与分离系数。

专利文献2中记载的使用了沸石膜的含水乙酸的水分分离试验中，渗透通量为0.84～2.3kg/m²·h，分离系数为500～210000，将渗透通量维持在数kg/m²·h，且除了分离系数为500的一个实例，分离系数均达到了10000以上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-121045号公报

专利文献2：日本专利6107809号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题

通常，若沸石层的Si/Al比增高，则会形成环境耐性高的沸石膜。然而，若沸石层的Si/Al比增高，则防水性也会增高，渗水能力会降低。即，环境耐性与渗水能力呈此消彼长(trade off)的关系。因此，为了具有环境耐性，发挥高脱水性能，如专利文献2所示，必须使用经特殊处理的沸石膜。为了制造专利文献2中记载的沸石膜复合体，在多孔支撑体上涂布晶种后，利用水热合成制成沸石膜。然后，必须进一步对沸石膜表面进行甲硅烷基化处理。

根据专利文献2中记载的方法，例如将水用作溶剂时，在经温度管理的水中混合规定量的Si化合物、规定量的Al化合物，并添加NaOH等碱性物质，制备溶解有规定量的羧酸等酸的溶液，对在多孔支撑体上制成沸石膜后的沸石膜复合体适当实施密封等，并浸渍于已制备的溶液，在规定的温度下维持规定时间从而实施甲硅烷基化处理。

如此，为了制作专利文献2中记载的沸石膜复合体，必须在利用通常的水热合成进行制膜后，进一步实施与水热合成处理同等以上的工序，因此导致制造工序变得复杂。

本发明的目的在于提供一种沸石膜复合体，所述沸石膜复合体用于混合物的分离，所述沸石膜复合体维持可实用的渗透通量，同时分离系数高、环境耐性高且制作容易。

解决技术问题的技术手段