WO2001064583A1 - Produit forme en zeolite, intermediaire pour stratifie en zeolite, composite a stratifie en zeolite et procede pour leur elaboration - Google Patents

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Toshihiro Tomita
Shinji Nakamura
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Definitions

  • the present invention relates to a zeolite molded article, a zeolite laminated intermediate, a zeolite laminated composite, and a method for producing them.
  • the present invention relates to a zeolite molded article, a zeolite laminated intermediate, a zeolite laminated composite, and a method for producing them. More specifically, a zeolite membrane can be formed and maintained on it without generating cracks, and when used as a gas separation membrane such as a molecular sieve membrane or a pervaporation membrane, pressure loss is reduced and mechanical strength is reduced.
  • a gas separation membrane such as a molecular sieve membrane or a pervaporation membrane
  • a zeolite compact that satisfies all of the requirements for maintenance, a zeolite laminate intermediate in which a zeolite film containing a molding agent is laminated on this zeolite compact, and a calcined intermediate formed of this zeolite laminate
  • the present invention relates to a laminated zeolite composite and a method for efficiently producing the same.
  • zeolite compacts composed of zeolite particles have been widely used as catalysts, catalyst carriers, adsorbents and the like.
  • a zeolite laminated composite formed by laminating a zeolite membrane on a porous ceramics ⁇ metal or the like is used for a molecular sieve membrane (gas separation membrane, pervaporation membrane).
  • zeolite laminated composites using various porous substrates and methods for producing the same have been proposed.
  • a monolithic support having an oxide composition composed of magnesia has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-48771). Specifically, a sintered monolithic support of kyanite, glass, or glass ceramic has been proposed. Have been.
  • the present invention relates to a method for producing an A-type or faujasite-type zeolite film, and proposes a method using a substrate made of a substance containing silicon oxide silicon as a main component (Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 6-332610). Publication).
  • This method is intended to solve the problem of poor adhesion of the zeolite film to the substrate, and uses a zeolite film raw material as the substrate itself, and the substrate surface becomes a zeolite film due to its configuration. Therefore, synthesis and attachment can proceed simultaneously, and the process can be simplified.
  • substrates made of borosilicate glass, quartz glass, silica alumina, mullite, and the like have been proposed.
  • the present invention also relates to a method for producing a supported zeolite membrane and the obtained membrane, wherein the carrier is selected from the group consisting of a ceramic substance based on alumina, zirconia or titanium oxide, metal, carbon, silica, zeolite, clay and polymer.
  • a material comprising a selected inorganic, organic or mixed substance has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 91-37979).
  • a porous zeolite body in which a porous ceramic substrate subjected to a zeolite treatment is provided with a large number of internal pores of a predetermined size and having a compressive breaking strength of 5 MPa or more has been proposed (Japanese Patent Application Laid-open No. No. 292,651).
  • the thermal expansion coefficient of zeolite is a very small value up to about 200 ° C, but then shows a negative coefficient at high temperatures, indicating a very complicated behavior. do. For this reason, when the zeolite membrane is used at a temperature exceeding 200 ° C., the difference in thermal expansion from a substrate, for example, an alumina substrate, becomes extremely large, Cracks are generated in the zeolite film due to thermal stress.
  • a type III agent or a crystallization promoter during synthesis.
  • the zeolite film containing the type III agent is calcined at about 500 ° C to remove the type III agent, but as shown in the thermal expansion curve of the MF I type zeolite in Fig. 17,
  • the thermal expansion behavior of the zeolite membrane (the thermal expansion curve before calcining in Fig. 17) is extremely different from the thermal expansion behavior of the zeolite membrane without the type III agent (the thermal expansion curve after calcining in Fig. 17). Due to the difference, for example, the difference in thermal expansion from a substrate such as an alumina-based substrate becomes extremely large, and cracks occur in the zeolite film due to thermal stress during calcination.
  • the substrate and the zeolite membrane have a two-layer structure, a macroporous layer of a predetermined thickness substantially formed of only a molecular sieve crystal, and a substantially predetermined thickness and a predetermined effective pore diameter of a pore.
  • Asymmetric membrane consisting of a molecular sieve crystal of the same kind as the material of the macroporous layer and an upper layer for molecular separation (Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-505533), a carrier, A structure comprising three layers, an intermediate layer and an upper layer, wherein the intermediate layer and the upper layer contain a predetermined crystalline molecular sieve (Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • zeolite composite film International Publication No. WO 00/23 in which a zeolite film containing a type III agent is coated on a tozelite molded body and then calcined to simultaneously remove the type III agent from the film and the substrate. 3 7 8) has been proposed.
  • These membranes and structures are excellent in that the size of the pores can be accurately adjusted and cracks can be effectively prevented.
  • the zeolite zeolite molded body obtained with the zeolite composite membrane (International Publication No. WO 0/23378), which simultaneously removes the type III agent from the above-mentioned substrate, is the source of the formation.
  • the raw material dry gel
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • the resulting dry gel has a non-uniform particle size and a dry state. Because of the tendency to cause inhomogeneity and the like in the microstructure after the crystallization treatment, the zeolite particles tend to have coarse and dense portions and shattered portions, which was not always satisfactory.
  • a method of previously dispersing a type-forming agent such as tetrapropylammonium (TPA) in a dried gel and converting it into zeolite by steam treatment is a conventional method for producing a dried gel. It was thought that it was necessary to agitate the mixed solution of the gel and mold agent until they dried, so the mixed solution of gel and mold agent was heated to about 80 ° C to remove water. A process in which stirring (kneading) is continued until sufficient drying is achieved after evaporation has been generally adopted (N. J appar, Q. Xia, and T. Tat urni, J. Catal). 1 80, 1 3 2—141 (1 998), R.
  • TPA tetrapropylammonium
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can form and maintain a zeolite membrane thereon without generating cracks, and can be used as a gas separation membrane such as a molecular sieve membrane.
  • a zeolite molded body that satisfies both the reduction of pressure loss and the maintenance and improvement of mechanical strength, a zeolite laminated intermediate in which a zeolite membrane containing a mold agent is laminated on this zeolite molded body, It is an object of the present invention to provide a laminated zeolite composite formed by calcining a laminated intermediate and an efficient production method thereof. Disclosure of the invention
  • the present invention provides the following zeolite molded article, zeolite laminated intermediate, zeolite laminated composite, and a method for producing them.
  • blending ratio of the tetrapropylammonium ammonium Niu-ion (TPA) and the silica sol (TP A / S i 0 2 ) is in a molar ratio 02-0. Is 12, and the feature that it consists Zeorai Bok crystallization developing Zeolite compact.
  • the zeolite molded article according to the above [1] or [2] contains a mold release agent, and a zeolite film containing a mold release agent having the same or similar composition is laminated thereon.
  • a zeolite laminated intermediate characterized in that:
  • zeolite film having the same or a similar composition is laminated on a zeolite molded body containing zigzag zeolite and containing a mold release agent, and then calcined to form the zeolite film and the zeolite.
  • a method for producing a zeolite laminated composite comprising simultaneously removing a molding agent from a molded body to obtain a zeolite laminated composite in which the zeolite film is laminated on the zeolite molded body.
  • TP A 0.5 tetrapropyl ammonium Niu-ion (TP A) compounding proportion of the silica sol (TPA / S i 0 2) is in a molar ratio 02-0. Is 12, and together consist Zeoraito crystallization developing A zeolite film having the same or a similar composition is laminated on the zeolite molded body containing the molding agent, and then calcined to simultaneously remove the molding agent from the zeolite film and the zeolite molded body; A method for producing a zeolite laminated composite, comprising obtaining a zeolite laminated composite in which the zeolite film is laminated on the zeolite molded body.
  • the permeation amount of the helium gas is 1 Om 1 / cm 2 ⁇ min A zeolite molded body, wherein a difference between a supply side pressure and a permeation side pressure is 1.0 atm or less.
  • the zeolite molded article according to the above [7] contains a mold release agent, and a zeolite film containing a mold release agent having the same or similar composition is laminated thereon. Zeolite laminated intermediate.
  • the zeolite laminate intermediate according to [8] is formed by calcining the zeolite laminate and removing the zeolite film from the zeolite film containing the zeolite compact and the zeolite agent.
  • TPAOH Tetrapropylammonium hydroxide
  • TPABr tetrapropylammonium bromide
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • TPABr tetrapropylammonium bromide
  • a solution of tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) is added to a silica sol, and the resulting preparation is sprayed and dried, and the resulting dried gel is shaped and crystallized.
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • a method for producing a zeolite laminate intermediate comprising forming a laminate of a molded body and a zeolite film containing the molding agent.
  • TPAOH Tetrapropylammonium-hydroxyhydroxide
  • TPA ⁇ H tetrapropylammonium hydroxide
  • TPABr tetrapropylammonium bromide
  • the resulting preparation was kneaded and dried, and the resulting dried gel was formed and crystallized to obtain a zeolite molded body, and the obtained zeolite was obtained.
  • the molded body is immersed in a solution having the same or similar composition as the preparation liquid, and hydrothermally synthesized to form a zeolite membrane containing an agent on the zeolite molded body.
  • a method for producing a zeolite laminated composite comprising forming a laminate with a zeolite film containing a mold agent, and calcining the laminate to simultaneously remove the mold agent.
  • Tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) solution is added to the silica sol, the resulting preparation is sprayed and dried, and the resulting dried gel is formed and crystallized to form zeolite.
  • the zeolite film obtained is immersed in a solution having the same or similar composition as the preparation liquid, and hydrothermally synthesized to obtain a zeolite membrane containing a mold agent on the zeolite formed body Forming a laminate of the zeolite molded body and the zeolite film containing the mold agent, and calcining the laminate to simultaneously remove the mold agent. Manufacturing method for laminated composites.
  • the zeolite molded article according to the above [16] contains a mold release agent, and a zeolite film containing a mold release agent having the same or similar composition is laminated thereon.
  • the zeolite laminate intermediate according to [17] is calcined to remove the zeolite molded body and the zeolite film from the zeolite film containing the zeolite agent, thereby forming the zeolite laminate.
  • a zeolite film is laminated on the zeolite molded body. And a laminated zeolite composite.
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • TPAOH Tetrapropylammonium hydroxide
  • the product is molded and crystallized to obtain a zeolite molded product, and the obtained zeolite molded product is immersed in a solution having the same or similar composition as the preparation liquid, and hydrothermally synthesized to form the zeolite molded product.
  • the resulting preparation was sprayed and dried, and the resulting dried gel was molded and crystallized to obtain a zeolite molded article.
  • the zeolite molded article is immersed in a solution having a composition similar to or similar to that of the preparation liquid, and hydrothermally synthesized to form a zeolite film containing a mold agent on the zeolite molded article.
  • Molded body and mold agent A method for producing a zeolite laminate intermediate, comprising forming a laminate with a zeolite membrane containing:
  • a silica sol, 0.1 tetrapropyl ammonium Niu Muhi Dorokishido the (TPAO H) solution the mixing ratio of said silica sol with tetrapropyl ammonium Niu-ion (TPA) (TPAZS i 0 2 ) is in a molar ratio of 015 to 0. 08, kneading and drying the resulting preparation, wet-grinding the resulting dry gel, spraying and drying the resulting slurry, and obtaining the resulting dried gel granulate.
  • zeolite molded body Is molded and crystallized to obtain a zeolite molded body, and the obtained zeolite molded body is immersed in a solution having the same or similar composition as the preparation liquid, and hydrothermally synthesized to form the zeolite molded body.
  • a zeolite film containing a mold agent is formed on the body to form a laminate of the zeolite molded body and the zeolite film containing the mold agent, and the laminate is calcined. ⁇ characterized by simultaneously removing the mold release agent Method for producing a light layered composite.
  • a tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) solution is added to the silica sol, and the compounding ratio (TPAZS i ⁇ 2 ) of tetrapropylammonium ion (TPA) and the silica sol is 0.015 in molar ratio.
  • the resulting preparation was sprayed and dried, and the resulting dried gel was molded and crystallized to obtain a zeolite molded article.
  • the zeolite molded body is immersed in a solution having the same or similar composition as the preparation liquid, and hydrothermally synthesized to form a zeolite film containing a mold agent on the zeolite molded body.
  • a method for producing a zeolite laminate composite comprising forming a laminate of a molded article and a zeolite film containing the mold agent, and calcining the laminate to simultaneously remove the mold agent.
  • FIG. 1 is an SEM photograph showing a microstructure of a fractured surface of a zeolite laminated intermediate obtained in Example 12 of the first invention.
  • FIG. 2 is a graph showing an X-ray diffraction result showing that the film is an MFI zeolite membrane.
  • FIG. 3 shows the total amount of tetrapropylammonium ion (TPA) of tetrapropylammonium bromide (TPABr) in the zeolite molded articles obtained in Examples 14 to 19 of the second invention and Comparative Example 16.
  • Ie (TPAOH + TPA 6 is a graph showing the relationship between the blending ratio [TP AB r / (TP AOH + TP AB r)] with respect to B r) and the average particle size.
  • FIG. 4 to FIG. 8 are SE ⁇ photographs showing the microstructure of the fractured surface of the zeolite molded body obtained in Examples 14 to 18 of the second invention.
  • FIG. 1 tetrapropylammonium ion
  • TPABr tetrapropylammonium bromide
  • FIG. 9 shows the relationship between the total amount of tetrapropylammonium ion (TPA) of tetrapropylammonium bromide (TPABr) in the zeolite compacts obtained in Examples 14 to 19 of the second invention and Comparative Example 16. It is a graph which shows the relationship between compounding ratio (TPAB rZTP A) and bending strength.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the average particle diameter and the four-point bending strength of the zeolite compacts obtained in Examples 14 to 19 of the second invention and Comparative Example 16.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the average particle size and the pressure loss in the zeolite molded bodies obtained in Examples 14 to 20 and Comparative Example 16 of the second invention.
  • FIGS. 12 to 14 are SEM photographs showing microstructures of fractured surfaces of the zeolite molded bodies obtained in Examples 19 to 20 and Comparative Example 16 of the second invention.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing a crack measuring method by
  • FIG. 16 is a graph showing a thermal expansion curve of MF type I zeolite.
  • FIG. 17 is a graph showing the thermal expansion curves of MF type I zeolite (before and after calcination) and alumina.
  • FIG. 18 is an SEM photograph showing a method for measuring an average particle diameter.
  • FIG. 19 is a replica view of an SEM photograph showing a method of measuring an average particle diameter.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing a method for measuring the average particle diameter.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram showing a method for measuring pressure loss.
  • FIG. 22 is an SEM photograph showing a microstructure of a fractured surface of the zeolite laminated intermediate obtained in Example 21 of the second invention.
  • FIG. 23 is a graph showing the particle size distribution of the slurry obtained in Example 23 of the third invention.
  • FIG. 24 is a SEM photograph showing the microstructure of the outer surface of the dried gel granulated powder obtained in Example 23 of the third invention.
  • FIGS. 25 to 26 are SEM photographs showing the microstructure of the fractured surface of the zeolite molded body obtained in Example 23 of the third invention.
  • FIG. 27 is an SEM photograph showing the microstructure of the outer surface of the dried gel obtained in Example 24 of the third invention.
  • FIG. 28 to FIG. 29 are SEM photographs showing the microstructure of the fractured surface of the zeolite compact obtained in Example 24 of the third invention.
  • FIG. 30 is a SEM photograph showing the microstructure of the outer surface of the dried gel obtained in Comparative Example 17 of the third invention. It is.
  • FIG. 31 and FIG. 32 are SEM photographs showing the microstructure of the fractured surface of the zeolite molded body obtained in Comparative Example 17 of the third invention.
  • FIG. 33 is an SEM photograph showing a method for measuring the homogeneity of a fracture surface of a zeolite compact.
  • FIG. 34 is a repli- cation diagram of an SEM photograph showing a method of measuring the homogeneity of a fracture surface of a zeolite molded body.
  • FIG. 35 is an SEM photograph showing the microstructure of the fractured surface of the zeolite laminated intermediate obtained in Example 25 of the third invention.
  • the zeolite molded article of the present invention is effectively used for a gas separation membrane such as a molecular sieve membrane, a pervaporation membrane or the like as a zeolite laminated composite formed by laminating a zeolite membrane thereon as a substrate. It is necessary that the zeolite film laminated and formed thereon can be prevented from cracking. Therefore, when the zeolite molded article of the present invention is used to obtain a zeolite laminated composite by laminating a zeolite membrane thereon, it has the same or similar composition as the zeolite membrane laminated thereon. It is preferable that the porous zeolite is composed of particles composed of the following zeolite.
  • the thermal expansion behavior of the zeolite film containing the mold release agent as shown in FIG.
  • a substrate whose thermal expansion coefficient is similar to that of the zeolite film for example, quartz glass, etc.
  • the zeolite molded article of the present invention has the same composition as all of the components including the mold agent. In terms of surface, it is preferably a porous zeolite having the same or similar composition as the zeolite membrane.
  • the zeolite molded article of the present invention is a porous zeolite molded article composed of zeolite, wherein the mixing ratio of tetrapropylammonium ion (TPA) and silica sol (TP AZ Si i 2 ) is 0 in molar ratio. 0.15 to 0.08 and is a porous zeolite formed of zeolite or zeolite, which is made of tetrapropylammonium ion (TPA) and silica sol. 0 at the mixing ratio (TPA / S i 0 2) molar ratio of. 0 2 0. 1 2, and characterized by comprising the Zeoraito crystallization developing (hereinafter, the present invention, "first Invention ").
  • first Invention Zeoraito crystallization developing
  • the strength of the zeolite molded article of the first invention can be increased to 1.5 MPa or more, so that a zeolite film is formed thereon without being destroyed even in a hydrothermal environment.
  • the function of the film can be maintained without destroying the zeolite film even after the zeolite film is formed.
  • perfect crystallized zeolite means that in X-ray diffraction, all sharp peaks indicating zeolite in the region of 20 to 30 ° (CuK a) are clearly observed.
  • Having no halo means "zeolite in the course of crystallization” and means that a peak of zeolite is slightly observed in the same X-ray diffraction.
  • the zeolite laminate intermediate of the first invention is a zeolite membrane in which the above-mentioned zeolite compact contains a mold release agent, and further contains a mold release agent having the same or similar composition. Are laminated.
  • the zeolite laminate composite of the first invention is formed by calcining the above-described zeolite laminate intermediate to remove the zeolite molded product and the zeolite film from the zeolite film containing the zeolite agent. It is characterized in that a zeolite film is laminated on the formed zeolite compact.
  • the zeolite used in the first invention is not particularly limited, and examples thereof include MFI, AFI, DDR, and the like, which exhibit abnormal behavior in which thermal expansion is nonlinear.
  • zeolite laminate composite comprising a zeolite membrane using these zeolites and a zeolite molded body as a substrate. Since it is usually difficult to prevent the generation of cracks in the zeolite film when this is configured, it can be effectively used in the first invention.
  • tetrapropylammonium hydroxide tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH)
  • bromide tetrapropylammonium bromide (TPABr)
  • BEA tetrapropylammonium hydroxide
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • TPABr bromide
  • BEA tetrapropylammonium bromide
  • TSA tetraethylammonium
  • a zeolite film was laminated and formed thereon using a zeolite such as MF I, AFI, DDR, etc., which contained a mold agent.
  • a zeolite laminated composite it shall be composed of zeolite having the same or similar composition including the same zeolite membrane as the zeolite membrane, including MF I, AF I, DDR, etc.
  • a zeolite film not containing a type III agent is laminated thereon and used for a formed zeolite laminated composite, the same or similar composition is also included, including the absence of the type III agent. It is preferable to be composed of zeolite.
  • a method of manufacturing Zeorai preparative layered composite of the first invention the mixing ratio of tetrapropyl-en Moniumuion and (TPA) and the silica sol (TPAZS i 0 2) is located at 0.01 5 to 0.08 in a molar ratio and fully crystallized Zeorai bets, or proportion (TPA / S i 0 2) is from 0.02 to 0.12 in molar ratio, and with consists consists Zeorai preparative crystallization developing, ⁇ A zeolite film having the same or a similar composition is laminated on the zeolite molded product containing the agent, and then calcined to remove the type III agent from the zeolite film and the zeolite molded product at the same time.
  • a zeolite laminated composite in which a zeolite film is laminated is obtained.
  • a conventionally known method can be adopted, and for example, a hydrothermal synthesis method, a gas phase transport method, or the like can be used. Further, as a method for producing a zeolite molded body, the following method is known, and any of them can be used. That is,
  • the binder After solidifying the zeolite powder with a binder, the binder is zeolite How to convert to
  • kaolin is added to zeolite, mixed, calcined, and then subjected to an alkali hydrothermal treatment to transfer kaolin to zeolite (see JP-A-10-101326), There is a method of converting metakaolin into zeolite by mixing zeolite and metakaoline and treating with alkali (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-103391).
  • a silicate is mixed with kanemite to obtain an amorphous silicate powder, which is heated after molding.
  • a method for obtaining a zeolite such as MFI see Japanese Patent No. 2725720
  • a method in which a mixture of TEOS and a template is hydrolyzed and then dried to obtain an amorphous silicate powder, which is then molded and heat-treated or a method for obtaining zeolite (see Shimizu, S., iyozumiY. & MizukamiRChem. Lett., 1996, 403-404).
  • the zeolite molded article of the present invention is a porous zeolite molded article made of zeolite, having an average particle diameter of at least 1. ⁇ , a bending strength of at least 1.5 MPa, and a thickness of at least 1. .
  • the difference between the supply-side pressure and the permeate side pressure in Heriumugasu permeation amount 10 m 1 Z cm 2 ⁇ min is characterized in that 1. at most 0 atm (hereinafter, This invention is sometimes referred to as "second invention.”
  • the zeolite compact of the second invention has an average particle size of at least 1.0 ⁇ m, preferably at least 2.5 / m, and a bending strength of at least 1.5 MPa, preferably at least 6.0 MPa.
  • the permeation amount of the helium gas is 10 m 1 / cm 2
  • the difference (pressure loss) between the supply side pressure and the permeation side pressure at min is 1.0 atm or less, preferably 0.6 atm or less.
  • the zeolite molded article of the second invention can form and maintain a zeolite membrane thereon without generating cracks, and can also perform gas separation membranes such as molecular sieve membranes and pervaporation. When it is used as a membrane, it also satisfies the pressure loss reduction and the maintenance and improvement of mechanical strength.
  • the average particle diameter was determined by measuring the maximum length of each particle using an image analyzer and averaging the measured lengths. That is, the fractured surface (portion randomly extracted) of the zeolite molded article of the second invention was observed with a scanning electron microscope (SEM), and an SEM photograph was taken (FIG. 18). Based on this SEM photograph, a replica diagram was created with black and white colors (Fig. 19). In this case, the white part indicates the particles, and the black part indicates the gaps between particles and the particles are unclear.However, select the particles that allow the entire zeolite particles to be seen. Particles with visible diameter were selected. In addition, the measurement was not performed for particles that are not clear as a whole due to overlapping of particles.
  • the image analysis was performed using an image analyzer (trade name: Toyobo Co., Ltd., product name: Image Analyzer-1 V10), and the replica image was imported to a personal computer to perform the measurement area, scale, and binarization processing. (Recognition and recognition of the white part in the replica diagram as a zeolite particle and the black part as a non-measurement part such as voids between particles) based on the criteria shown in Fig. 20 (a) to (c). The maximum length of each particle was measured, and the average particle diameter was calculated.
  • the bending strength was measured in accordance with JIS 1601.
  • the zeolite molded article (diameter 18 mm, thickness 1.8 mm) 11 of the second invention and a quartz glass tube 12 are joined with an epoxy resin and placed in a metal (stainless steel) container 13.
  • a Heriumugasu as feed gas 1 4
  • up to 8 kgf / cm 2 pressurized to a pressure meter 1 6 the pressure of the feed gas 1 4, the pressure of the permeate gas 1 5 by the pressure gauge 1 7, also The permeation amount was measured by a flow meter 18.
  • the difference between the supply-side pressure and the permeate side pressure in the permeability of 1 O m 1 Z cm 2 ' min helicopter Umugasu was pressure loss.
  • the pressure loss of the porous material increases in proportion to the thickness of the measurement sample (the pressure loss also doubles as the thickness increases twice). It is necessary to make the thickness of the material always the same or to make corrections by calculation taking into account the thickness.
  • the thickness of the sample was adjusted to 1.8 mm, and the pressure difference between the supply side and the permeation side in that shape was measured and defined as the pressure loss.
  • the method for producing a zeolite molded article according to the second invention is characterized in that a tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) solution and tetrapropylammonium bromide (TPABr) are added to a silica sol by mixing these tetrapropylammonium ions (TPA) with the silica sol. So that the mixing ratio (TPAZS i 0 2 ) with the above becomes a predetermined molar ratio, and that tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) and tetrapropylammonium bromide with respect to the total amount of tetrapropylammonium ion (TPA) are used.
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • TPABr tetrapropylammonium bromide
  • TPABr the proportions [TPAOH, (TPAOH + TPABr), and TPABr / (TPAOH + TPABr)] are adjusted to be 0-99 mol% and 100-1 mol%. And the resulting preparation is kneaded and dried, and the resulting dried gel is shaped and crystallized.
  • the diameter does not change, and the bending strength is 1.5 MPa or more, which is necessary for a substrate capable of forming a zeolite laminate composite (it does not break down under the hydrothermal synthesis environment of the zeolite film and forms a film. It can be adjusted in any range from the viewpoint of having a strength that does not break even after being performed).
  • the bending strength was adjusted to TP AZS i 0 2 molar ratio 0.04 to be the maximum.
  • TP AZS i 0 2 molar ratio of preparation and the total amount TP TP for A AO H, if each of the mixing ratio of TPAB r is if kept at a predetermined amount, in order to adjust the p H optionally,
  • An alkali source such as sodium hydroxide or potassium hydroxide may be added.
  • the dry gel is formed into a predetermined shape by uniaxial press molding (total pressure 1000 kgf), and then cold isostatic pressing is performed to obtain a dry gel molded body.
  • the pressure of the cold forming is preferably adjusted in the range of 700 to 7000 kg ⁇ / cm 2 so as to obtain a desired dry gel formed body density.
  • the dried gel molded body obtained as described above was placed on a Teflon plate in a stainless steel pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder filled with distilled water of the same weight as the molded body so as not to come in contact with water. , And reacted under autogenous steam pressure in an oven at 180 ° C for 10 hours to crystallize to obtain a zeolite molded body.
  • the amount of distilled water at this time is the minimum amount that reaches the saturated steam pressure in the volume of the pressure vessel used, and if it is more than that, there is no restriction from the relationship between the molded body and the distilled water.
  • the reaction temperature and time are not particularly limited as long as the crystallization proceeds at 130 ° C. or more and 2 hours or more.
  • the method for producing a zeolite molded article according to the second invention is characterized in that a tetrapropyl pyrammonium hydroxide (TPAOH) solution is added to a silica sol, and a blending ratio of these tetrapropylammonium ions (TPA) and silica sol (TPAZS i 0 2 ) is added so as to have a predetermined molar ratio, and the obtained preparation is sprayed and dried, and the obtained dried gel is characterized by being formed and crystallized. Good.
  • TPAOH tetrapropyl pyrammonium hydroxide
  • TPAZS i 0 2 silica sol
  • a spray dryer was used for drying the preparation in the second invention.
  • the prepared liquid is transported to the tip of the spray nozzle by a liquid feed pump, where it is sprayed with pressurized air and then dried and collected in a drying chamber through which dry air flows.
  • the air circulated in the drying chamber is preheated to 180 ° C near the spray port of the preparation liquid and the pressurized air, but this temperature varies depending on the volume of the drying chamber. Therefore, there is no particular limitation.
  • the blending ratio of the tetrapropylammonium ammonium Niu-ion (TPA) and the silica sol (TPA / S i 0 2 molar ratio), average particle diameter of Zeoraito molded body in a range of molar ratio 0.01 5 to 0.08 Does not change, and the bending strength is zeolite laminated Since it has 1.5 MPa or more, which is necessary for a substrate capable of forming a complex, it may be adjusted in any range. In the embodiment of the second invention, the bending strength was adjusted to TPA / S i 0 2 molar ratio of 0. 0 4 becomes maximum.
  • an alkali source such as sodium hydroxide or potassium hydroxide may be added to adjust the pH as necessary. Ray.
  • the prepared liquid is sprayed by the above-described spraying method and dried to obtain a dried gel.
  • the dried gel is formed into a predetermined shape by uniaxial press molding (total pressure of 1000 kgf), and then cold isostatic pressing is performed to obtain a dried gel molded body.
  • the pressure of the cold isostatic pressing is preferably adjusted in the range of 700 to 700 kgf / cm 2 so as to obtain a desired dry gel molded body density.
  • the dried gel molded body obtained as described above was placed in a stainless steel pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder filled with distilled water of the same weight as the molded body so as not to come in contact with water. And subjected to crystallization in an oven at 180 ° C for 10 hours under autogenous steam pressure to obtain a zeolite compact.
  • the amount of distilled water at this time is the minimum amount that reaches the saturated steam pressure in the volume of the pressure vessel used, and if it is more than that, there is no restriction from the relationship between the molded body and the distilled water. Also, regarding the reaction temperature and time,
  • crystallization proceeds at 130 ° C. or more and for 2 hours or more, there is no particular limitation as long as the temperature and time are higher.
  • the method of spraying and drying can make the drying more uniform and effectively prevent the microstructure after the crystallization treatment from the densification and shedding than the above-mentioned method of kneading and drying.
  • the zeolite laminate intermediate of the second invention is the above-mentioned zeolite molded body containing a mold release agent, and a zeolite film containing a mold release agent having the same or similar composition is laminated thereon. It is characterized by the following.
  • the same method as in the first invention can be used.
  • the zeolite laminate composite of the second invention is calcined to remove the mold agent from the zeolite formed body and the zeolite film containing the mold agent.
  • a zeolite film is laminated on a zeolite molded body formed by performing the method.
  • the zeolite laminated composite is effectively used for a gas separation membrane such as a molecular sieve membrane, a pervaporation membrane, and the like. Therefore, a zeolite membrane containing a mold agent laminated on a zeolite molded body is used.
  • the zeolite membrane from which the mold agent has been removed must have a sufficient thickness so that the zeolite molded body is not exposed, and must be a dense membrane.
  • the zeolite film containing the mold release agent to be laminated is made of zeolite having the same or similar composition including the same mold release agent. It must be composed (the same applies to the first invention and the third invention described later).
  • a tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) solution and tetrapropylammonium hydroxide (TPABr) are added to a silica sol.
  • ion blending ratio of the (T PA) and silica sol has a predetermined molar ratio, and tetrapropylammonium ammonium Niu arm hydroxide to the total amount of tetrapropylammonium ammonium Niu-ion (TPA) ( TPAOH) and tetrapropylammonium bromide (TPABr) [TPAOHZ (TPAOH + TPABr) and TPABr / (TPAOH + TPABr)] 0-99 mol% and 100- 1 mole.
  • a zeolite laminated composite according to the second invention is immersed in a solution having the same or similar composition as the preparation liquid, and hydrothermally synthesized to form a zeolite film containing a mold agent on the zeolite molded body. And forming a laminate with a zeolite film containing. Specifically, the method for producing a zeolite laminated composite according to the second invention will be described.
  • the silica sol as tetrapropyl ammonium Niu Muhi Dorokishido the (TPAOH) solution, mixing ratio of these tetrapropyl ammonium Niu-ion (TPA) and the silica sol (TPAZS i 0 2) has a predetermined molar ratio ⁇ Ka
  • the resulting preparation liquid was dried by atomization, and the resulting dried gel was formed and crystallized to form zeolite.
  • a molded body is obtained, and the obtained zeolite molded body is immersed in a solution having the same or similar composition as the preparation liquid, and hydrothermally synthesized to form a zeolite membrane containing a type III agent on the zeolite molded body. And forming a laminate of a zeolite molded body and a zeolite membrane containing a molding agent.
  • the method for producing a zeolite laminated composite according to the second invention will be described.
  • the method for producing a zeolite laminate composite according to the second invention is characterized in that a tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) solution and tetrapropylammonium amide (TPABr) are added to a silica sol, and these tetrapropylammonium ions (TPA) as the mixing ratio of the silica sol (TP A_ S i O 2) has a predetermined molar ratio, and Te tiger propyl ammonium to the total amount of tetrapropylammonium ammonium Niu-ion (TPA) - Umuhi Dorokishido (TPAOH) and tetrapropylammonium Amo-Pembromide (TPABr) compounding ratio [TPAOH / (TPAOH + TPABr) and TPABrZ (TPAOH + TPABr)] 0 ⁇ 99mol 0 / o and 100 ⁇ 1mol .
  • the resulting preparation is kneaded and dried.
  • the resulting dried gel is molded and crystallized to obtain a zeolite molded body.
  • the zeolite molded article is immersed in a solution having the same or similar composition as the preparation liquid, and hydrothermally synthesized to form a zeolite film containing a molding agent on the zeolite molded article.
  • a laminate with a zeolite film containing a mold agent is formed, and the laminate is calcined to simultaneously remove the mold agent.
  • TPA tetrapropylammonium ammonium Niu Mui O emissions
  • S i 0 2 molar ratio silica sol
  • the average particle size of the zeolite compact does not change within the range of, and the bending strength is adjusted to any range since it has 1.5 MPa or more, which is necessary as a substrate capable of forming a zeolite laminate composite. May be.
  • the bending strength was adjusted to TP A / S i 0 2 molar ratio 0.04 to be the maximum.
  • An alkali source such as sodium hydroxide and potassium hydroxide may be added.
  • the stirring and kneading at this time may be carried out by heating edder or the like.
  • the dry gel is molded by uniaxial press molding (total pressure of 1 000 kgf) to form a predetermined shape, and then cold isostatic pressing is performed to obtain a dry gel molded body.
  • the pressure for the cold isostatic pressing is preferably adjusted in the range of 700 to 7000 kgi / cm 2 so as to obtain a desired dry gel molded article density.
  • the dried gel molded body obtained as described above was placed on a Teflon plate in a stainless steel pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder filled with distilled water of the same weight as the molded body so as not to come in contact with water. And allowed to react under autogenous steam pressure in an oven at 180 ° C for 10 hours for crystallization to obtain a zeolite molded body.
  • the amount of distilled water at this time is the minimum amount that reaches the saturated steam pressure in the volume of the pressure vessel used, and if it is more than that, there is no restriction from the relationship between the molded body and the distilled water.
  • the reaction temperature and time are not particularly limited as long as the crystallization proceeds at 130 ° C. or more and 2 hours or more.
  • a reaction is carried out for 18 hours in an oven at 180 ° C., and a zeolite membrane having a thickness of 20 ⁇ or more and comprising a dense layer is formed on the zeolite molded body. Formed.
  • the molar ratio of Si 2 / tetrapropylammonium ion (TPA) / water in the prepared solution is maintained at a predetermined amount
  • sodium hydroxide and hydroxide may be used to adjust the pH as necessary.
  • An alkali source such as a power rim may be added.
  • the method for forming the zeolite film the same method as in the first invention can be used.
  • the method for producing a zeolite laminated composite of the second invention is characterized in that a tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) solution is added to a silica sol, and a mixing ratio of these tetrapyruammonium ion (TPA) to the silica sol ( TPAZS io 2 ) is adjusted to a predetermined molar ratio, and the mixture is added, and the resulting preparation is sprayed and dried. The resulting dried gel is formed and crystallized to form zeolite.
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • the zeolite formed body is obtained, and the obtained zeolite formed body is immersed in a solution having the same or similar composition as the preparation liquid, and hydrothermally synthesized to form a zeolite film containing a type III agent on the zeolite formed body Then, a laminate of the zeolite molded body and the zeolite film containing the mold agent is formed, and the laminate is calcined to remove the mold agent at the same time. You may.
  • the compounding ratio of the tetrapropylammonium ammonium Niu-ion (TPA) and the silica sol (TPAZS i 0 2 molar ratio) in the range of molar ratio 0.01 5 to 0.08 Zeorai The average particle size of the molded article does not change, and the flexural strength has 1.5 MPa or more, which is necessary for a substrate capable of forming a zeolite laminated composite, so that it may be adjusted in any range. Les ,.
  • the bending strength was adjusted to TP AZS I_ ⁇ 2 molar ratio 0.04 to be the maximum.
  • a spray dryer was used for drying the prepared liquid.
  • the preparation liquid is sprayed by pressurized air and then dried in a drying chamber through which dry air flows.
  • the air circulated in the drying chamber is preheated to 180 ° C near the spray port, but this temperature is not limited because it varies depending on the volume of the drying chamber. .
  • the dry gel is formed into a predetermined shape by uniaxial press molding (total pressure 1000 kgf), and then cold isostatic pressing is performed to obtain a dry gel molded body.
  • the pressure of the cold isostatic pressing is preferably adjusted in the range of 7 00 ⁇ 7000 kgf / cm 2 to a desired dry gel green density.
  • the dried gel molded body obtained as described above is placed in a Teflon-coated stainless steel pressure-resistant container filled with distilled water of the same weight as the molded body so as to avoid contact with water. It is placed on a lip plate and reacted under autogenous steam pressure in an oven at 180 ° C for 10 hours for crystallization to obtain a zeolite compact.
  • the amount of distilled water at this time is the minimum amount that reaches the saturated steam pressure in the volume of the pressure vessel used, and if it is more than that, there is no restriction from the relationship between the molded body and the distilled water. Also, regarding the reaction temperature and time,
  • crystallization proceeds at 130 ° C. or more and for 2 hours or more, there is no particular limitation as long as the temperature and time are higher.
  • a zeolite laminated composite is obtained.
  • the reaction was carried out in an oven at 180 ° C. for 18 hours, and a thick layer of 20 / zm or more was formed on the zeolite molded body from a strong, dense layer.
  • a zeolite membrane was formed.
  • the same method as in the first invention can be used.
  • the zeolite molded article of the present invention is a porous zeolite molded article composed of particles made of zeolite, and in the microstructure observation of the fracture surface of the molded article, among the particles constituting the zeolite molded article, It is characterized in that the area of a part (sound part) where individual particles are clearly observed by grain boundary fracture occupies 70% or more of the total fracture area (hereinafter, this invention is referred to as “third aspect”). Invention ").
  • the zigzag agent used in the first and second inventions should be the same.
  • the zeolite molded body of the third invention is a part (solid part) in which individual particles are clearly observed due to grain boundary fracture of particles constituting the zeolite molded body. ) Occupies 70% or more of the total fracture area.
  • the microstructure of the fractured surface can be reduced. As a result, uniformity is obtained with less degranulation and coarse and dense portions, and both the reduction of pressure loss and the maintenance and improvement of mechanical strength are satisfied.
  • the degree of homogeneity (homogeneity) in the microstructure of the fractured surface is determined by observing the microstructure of the fractured surface of the zeolite compact using a scanning electron microscope (SEM). The ratio was determined by calculating the ratio of the area of the healthy part to the total fracture area using an analyzer.
  • SEM scanning electron microscope
  • the white part is a sound part (a part where individual particles are clearly observed due to grain boundary fracture), and the black part is a dense part (individual particles are not clearly observed due to intragranular fracture) Part).
  • the image analysis was performed using an image analyzer (Toyobo Co., Ltd., product name: Image Analyzer VI0), and the image of the replica figure was imported to a personal computer, and the measurement area, scale, and binarization processing (replica figure) were performed.
  • the process of recognizing a white part as a healthy part and a black part as a non-measured part of a dense part) was set, and the ratio of the area of the healthy part to the total fracture area was calculated.
  • the bending strength was measured in accordance with JIS 1601.
  • the area of the sound part in the microstructure of the fractured surface occupies 70% or more of the total fracture area, and 90% or more of the total fracture area is more preferable.
  • the bending strength is preferably 1.5 MPa or more, and 6.OMPa or more is more preferable, and when the wall thickness is 1.8 mm, the helium gas permeation amount is 10 m 1 / cm 2.
  • the difference (pressure loss) between the supply side pressure and the permeation side pressure in min is preferably 1.0 atmosphere or less, more preferably 0.6 atmosphere or less.
  • the silica sol tetrapropylammonium Anmoniumuhi Dorokishido (TPAOH) solution, mixing ratio of tetrapropyl ammonium Niu-ion and (TPA) and the silica sol (TPA / S i 0 2) Is added in a molar ratio of 0.015 to 0.08, preferably 0.02 to 0.06, and the obtained preparation is kneaded and dried, and the obtained dry It is characterized in that the gel is wet-pulverized, the obtained slurry is sprayed and dried, and the obtained dried gel granule is formed and crystallized.
  • TPAOH tetrapropylammonium Anmoniumuhi Dorokishido
  • a spray dryer of a solution slurry such as a spray dryer, a fluidized granulation dryer and the like
  • a spray dryer was used for drying the slurry in the embodiment of the third invention.
  • the slurry is transported to the tip of the spray nozzle by a liquid feed pump, where it is sprayed with pressurized air and then dried and collected in a drying chamber through which dry air flows.
  • the air flowing into the drying chamber is preheated to 180 ° C near the spray port of the slurry and pressurized air, but this temperature also changes depending on the volume of the drying chamber. Is not particularly limited.
  • Spray drying of a slurry using a spray dryer is known as a method of granulating ceramic fine powder suitable for pressure molding, and it is granulated by instantaneous heating and drying. I won't be affected. Accordingly, even raw material and silica sol and tetrapropyl ammonium Niu-ion (TPA) is blended, regardless by the TPA material if the composition proportion of the above (TPAZS I_ ⁇ 2 molar ratio) is given, the spray After drying and crystallization treatment, a zeolite molded body can be obtained.
  • TPA silica sol and tetrapropyl ammonium Niu-ion
  • a silica sol and a solution of tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) are mixed.
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • TPAZS i 0 2 molar ratio tetrapropyl ammonium ion
  • molar ratio 0.01 5-0 tetrapropyl ammonium ion
  • TP tetrapropyl ammonium ion
  • TPAZS i 0 2 molar ratio silica sol
  • molar ratio 0.01 5-0 molar ratio 0.01 5-0.
  • the strength 1.5MPa or more (strength that does not break down in the hydrothermal synthesis environment of zeolite membrane and does not break down after forming the membrane) required as a substrate capable of forming a zeolite laminated composite is maintained.
  • the raw material of the tetrapropylammonium ion (TPA) to be added may be a tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) solution, tetrapropylammonium bromide (TPABr), or a mixture thereof. It may be a mixture of two raw materials. Also, TPA / S i 0 2 molar ratio of the preparation is long is kept in a predetermined amount, in order to adjust the pH if necessary, hydroxide Natoriumu may be added an alkali source such as potassium hydroxide .
  • using a 0.04 flexural strength is maximum as TPA / S i 0 2 molar ratio, as tetrapropyl ammonium Niu-ion (TPA) source, tetrapropylammonium ammonium Niu arm hydroxy (TPAOH) solution.
  • a slurry of the dried gel the dried gel obtained by stirring and kneading, distilled water and a cobblestone for grinding were placed in a Teflon container, and wet milled with a pole mill.
  • a slurry may be prepared by a method other than ball mill wet pulverization, for example, by pulverizing the dried gel using a medium stirring pulverizer (attritor) and then adding predetermined distilled water.
  • the slurry is sprayed by the spraying method as described above and dried to obtain a dried gel granule.
  • the dried gel granules are formed by uniaxial press molding (total pressure of 1000 kgf) to prepare a predetermined shape, and then cold isostatic pressing to obtain a dried gel molded body. You. At this time, the pressure of the cold isostatic pressing is preferably adjusted in the range of 700 to 7000 kgf / cm 2 so as to obtain a desired density of the dried gel compact.
  • the dried gel molded body obtained as described above was placed in a stainless steel pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder filled with distilled water of the same weight as the molded body so that the Teflon plate was not contacted with water. It is placed on the top and reacted for 10 hours under autogenous steam pressure in an oven at 180 ° C and crystallized to obtain a zeolite compact.
  • the amount of distilled water at this time is the minimum amount that reaches the saturated steam pressure in the volume of the pressure vessel used, and if it is more than that, there is no restriction from the relationship between the molded body and the distilled water.
  • the reaction temperature and time are not particularly limited as long as the crystallization proceeds at 130 ° C. or more and 2 hours or more.
  • the method for producing a zeolite molded article according to the third invention is characterized in that the tetrabutylammonium hydroxide (TPAOH) solution is added to the silica sol, and the mixing ratio (TPA / Si) of the tetrapropylammonium ion (TPA) and the silica sol. ( 2 ) is added so that the molar ratio becomes 0.015 to 0.08, and the obtained preparation is sprayed and dried, and the obtained dried gel is molded and crystallized. It may be.
  • TPAOH tetrabutylammonium hydroxide
  • a silica sol and a tetrapropyl ammonium hydroxide (T PAOH) solution are mixed.
  • T PAOH tetrapropyl ammonium hydroxide
  • molar ratio 0.01 5 to 0.08, preferably 0.02 to 0 In the range of 06, the average particle size of the zeolite compact does not change, and it maintains the bending strength of 1.5 MPa or more, which is necessary as a substrate capable of forming a laminated zeolite composite.
  • the ratio may be adjusted in any of the above ranges.
  • the raw material of tetrapropylammonium ion (TPA) to be added may be a tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) solution or tetrapropylammonium bromide (TPABr), or a mixture of these two raw materials. It may be something. Further, TP A / S i 0 2 molar ratio of the above prepared solution if kept at a predetermined amount, in order to adjust the pH if necessary, hydroxyl Ihinatoriumu, an alkali source such as potassium hydroxide is added You may.
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • TPABr tetrapropylammonium bromide
  • TP AZ S i 0 flexural strength as 2 molar ratio is maximized 0 0 4 using, as tetrapropyl ammonium Niu-ion (TPA) source, tetrapropyl ammonium -. Umuhi It was prepared using droxide (TPAOH) solution.
  • the prepared solution is sprayed by the spraying method as described above and dried to obtain a dried gel.
  • the dried gel is formed into a predetermined shape by uniaxial press molding (total pressure of 1000 kgf), and then cold isostatic pressing is performed to obtain a dried gel molded body.
  • the pressure of the cold isostatic molding Shi preferred to adjust the desired dry 7 0 0-7 such that the gel compact density 0 0 0 kgf range of Z cm 2 les.
  • the dried gel molded body obtained as described above was placed on a Teflon plate in a stainless steel pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder filled with distilled water of the same weight as the molded body so as not to come in contact with water. And allowed to react under autogenous steam pressure in an oven at 180 ° C for 10 hours for crystallization treatment to obtain a zeolite molded body.
  • the amount of distilled water at this time is the minimum amount that reaches the saturated steam pressure in the volume of the pressure vessel used, and if it is more than that, there is no restriction from the relationship between the molded body and the distilled water.
  • the reaction temperature and time are not particularly limited as long as the crystallization proceeds at 130 ° C. or more and for 2 hours or more, so long as the temperature and time are longer than that.
  • the method of spraying and drying can make the drying more uniform and can effectively prevent the microstructure after the crystallization treatment from the densification and shedding than the conventional method of kneading and drying.
  • the zeolite laminate intermediate of the third invention is characterized in that a zeolite membrane containing a mold agent having the same or similar composition is laminated on the above-mentioned zeolite molded body.
  • the method for forming the zeolite film containing the type III agent is not particularly limited, and examples thereof include a hydrothermal synthesis method and a gas phase transport method.
  • the zeolite laminated composite of the third invention is formed by calcining the above-described zeolite laminated intermediate to remove the zeolite molded product and the zeolite film from the zeolite film containing the zeolite agent, The zeolite film is not laminated on the zeolite compact. It is characterized by that.
  • the zeolite containing a type III agent laminated on a zeolite molded body is used.
  • the zeolite film from which the zeolite molding agent has been removed needs to have a sufficient thickness so that the zeolite molded body is not exposed, and must be a dense film.
  • the zeolite film containing the type III type zeolite having the same or similar composition, including the same type II type molding agent is used. It must be composed of
  • the obtained dried gel granules are molded and crystallized to obtain a zeolite molded body, and the obtained zeolite molded body is immersed in a solution having the same or similar composition as the preparation liquid, and subjected to hydrothermal synthesis.
  • a zeolite membrane containing a zeolite agent is formed on the zeolite molded body, and a laminate of the zeolite formed body and the zeolite membrane containing the zeolite agent is formed.
  • the method for producing the zeolite laminated composite of the third invention will be described.
  • silica sol tetrapropyl ammonium Niu beam hydroxide to (TP AOH) solution, the formulation of tetrapropyl ammonium Niu-ion and (TPA) and the silica sol percentage (TP AZS i 0 2) is 0.01 5 molar ratio 0.08, and the resulting preparation was sprayed and dried.
  • the resulting dried gel was molded and crystallized to obtain a zeolite molded body. It is immersed in a solution of the same or similar composition as the preparation solution, and hydrothermally synthesized to form a zeolite film containing a zeolite on the zeolite molded body. It may be characterized by forming a laminate with the contained zeolite membrane.
  • a tetrapropylene ammonium hydroxide ( ⁇ ) solution is mixed in a silica sol, and a compounding ratio (TPAZS i 0 2 ) of tetrapropylammonium ion ( ⁇ ) and silica sol is determined. It is added so that the molar ratio becomes 0.015 to 0.08, the obtained preparation liquid is kneaded and dried, the obtained dry gel is wet-pulverized, and the obtained slurry is sprayed, dried and obtained.
  • TPAZS i 0 2 compounding ratio
  • the obtained dried gel granulation is molded and crystallized to obtain a zeolite molded body, and the obtained zeolite molded body is immersed in a solution having the same or similar composition as the preparation liquid, and hydrothermally synthesized. Then, a zeolite film containing a molding agent is formed on the zeolite molded body to form a laminate of the zeolite molded body and the zeolite film containing the molding agent, and this laminate is temporarily formed. Baking to remove mold agent at the same time It is characterized by that.
  • a silica sol and a tetrapropylammonium hydroxide (T PAOH) solution are mixed.
  • T PAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • molar ratio 0.01 5 to 0.08, preferably from 0.02 to 0.06 within this range, the average particle size of the zeolite molded body does not change, and the bending strength required as a substrate capable of forming a zeolite laminated composite is maintained at 1.5 MPa or more.
  • the ratio may be adjusted in any range.
  • the raw material of tetrapropylammonium ion (TPA) to be added may be a tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) solution or tetrapropylammonium bromide (TPABr), or a mixture of these two raw materials. It may be something. Further, TP A / S i 0 2 molar ratio of preparation is long is kept in a predetermined amount, in order to adjust the pH if necessary, sodium hydroxide may be added an alkali source such as potassium hydroxide .
  • using a 0.04 flexural strength is maximum as TPA / S i 0 2 molar ratio, as tetrapropyl ammonium Niu-ion (TPA) source, tetrapropylammonium ammonium Niu Muhi Dorokishido (TPAOH) solution.
  • a slurry of the dried gel the dried gel obtained by stirring and kneading, distilled water and a cobblestone for pulverization were placed in a Teflon container and ball mill wet pulverization was performed.
  • a slurry may be prepared by finely pulverizing the dried gel using a medium agitating pulverizer (a liter) and then adding predetermined distilled water.
  • the slurry is sprayed by the spraying method as described above and dried to obtain a dried gel granule.
  • the dried gel granulated product is formed into a predetermined shape by uniaxial press molding (total pressure of 1000 kgf) and then subjected to cold isostatic pressing to obtain a dried gel molded product.
  • the pressure of the cold isostatic pressing is adjusted so that a desired dry gel molded article density is obtained.
  • the dried gel molded body obtained as described above was placed on a Teflon plate in a stainless steel pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder filled with distilled water of the same weight as the molded body so as not to come in contact with water. Then, it is allowed to react under autogenous steam pressure in an oven at 180 ° C for 10 hours for crystallization to obtain a zeolite molded body.
  • the amount of distilled water at this time is the minimum amount that reaches the saturated steam pressure in the volume of the pressure vessel used, and if it is more than that, there is no restriction from the relationship between the molded body and the distilled water.
  • the reaction temperature and time are not particularly limited as long as the crystallization proceeds at a temperature of 130 ° C. or more and for 2 hours or more.
  • the lamination of the zeolite membrane on the zeolite molded body thus obtained is as follows. Silica sol, TP AOH solution and TP AB r, and distilled water is added to a predetermined S i 0 2 ZTPAOH / TPAB r / water molar ratio, adjusted, placed in pressure-resistant container, prepared The zeolite compact is immersed in the liquid and reacted in an oven at 100 ° C or higher for at least 1 hour. The mold contains a thick layer with a sufficient thickness and a dense layer on the zeolite compact.
  • a zeolite laminated intermediate is formed, a zeolite laminated intermediate is obtained, and the zeolite laminated intermediate is calcined to obtain a zeolite laminated composite.
  • Third invention In Example 1, the reaction was carried out in an oven at 180 ° C. for 18 hours to form a zeolite film having a thickness of 20 / zm or more and a dense layer on the zeolite molded body.
  • sodium hydroxide and hydroxide may be used to adjust ⁇ ⁇ as necessary.
  • An alkali source such as potassium may be added.
  • the tetrapropylammonium hydroxide ( ⁇ ) solution is mixed with the silica sol, and the blending ratio of the tetrapropylammonium ion ( ⁇ ) and the silica sol (TPAZS i 0 2 ) Is added in a molar ratio of 0.015 to 0.08, preferably 0.02 to 0.06, and the resulting preparation is atomized, dried, and obtained.
  • the dried gel is molded and crystallized to obtain a zeolite molded body, and the obtained zeolite molded body is immersed in a solution having the same or a similar composition as the preparation liquid, hydrothermally synthesized, and formed on the zeolite molded body. Then, a zeolite film containing a mold agent is laminated to form a laminate of a zeolite molded body and a zeolite film containing a mold agent, and the laminate is calcined to simultaneously remove the mold agent. Even if it is characterized by Les,.
  • a silica sol and a tetrapropylammonium hydroxide (T PAOH) solution are mixed.
  • T PAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • the raw material of tetrapropylammonium ion (TPA) to be added may be a tetraammonium pyrammonium hydroxide (TPAOH) solution or tetrapropylammonium bromide (TPABr), or a mixture of these two raw materials. It may be done. Also, TPAZS i 0 2 molar ratio of preparation is long is kept in a predetermined amount, in order to adjust the pH if necessary, sodium hydroxide, may be added alkali source such as potassium hydroxide.
  • TPAOH tetraammonium pyrammonium hydroxide
  • TPABr tetrapropylammonium bromide
  • TP AZS i 0 a 0.04 flexural strength is maximized as 2 mole ratio as Yore , tetrapropyl ammonium Niu-ion (TPA) source, tetrapropylammonium ammonium Niu arm It was prepared using a hydroxide (TPAOH) solution.
  • the prepared liquid is sprayed by the above-described spraying method and dried to obtain a dried gel.
  • the dry gel is formed into a predetermined shape by uniaxial press molding (total pressure 1000 kgf), and then cold isostatic pressing is performed to obtain a dry gel molded body.
  • the pressure for the cold isostatic pressing is preferably adjusted in the range of 700 to 7000 kgf / cm 2 so as to obtain a desired dry gel molded article density.
  • the dried gel molded body obtained as described above is placed on a Teflon-plated stainless steel pressure-resistant container filled with distilled water of the same weight as the molded body so that it does not come in contact with water, and placed on a Teflon plate. , And reacted under autogenous steam pressure in an oven at 180 ° C for 10 hours to crystallize to obtain a zeolite molded body.
  • the amount of distilled water at this time is the minimum amount that reaches the saturated steam pressure in the volume of the pressure vessel used, and if it is more than that, there is no restriction from the relationship between the molded body and the distilled water.
  • the reaction temperature and time are not particularly limited as long as the crystallization proceeds at 130 ° C. or more and 2 hours or more.
  • the zeolite film is laminated on the zeolite molded body thus obtained as follows. Silica sol, TP AOH solution and TP AB r, and distilled water is added to a predetermined S i 0 2 ZTPAOH / TPAB r water molar ratio, adjusted, placed in pressure-resistant container, preparation The zeolite film is immersed in the glass and allowed to react for 1 hour or more in an oven at 100 ° C or more.
  • the zeolite film containing a mold agent consisting of a dense layer with a sufficient thickness on the zeolite molded body Is formed to obtain a zeolite laminated intermediate, and the zeolite laminated intermediate is calcined to obtain a zeolite laminated composite.
  • a reaction is carried out in an oven at 180 ° C. for 18 hours to form a zeolite film having a thickness of 20 / zm or more and a dense layer on the zeolite molded body.
  • an alkali source such as sodium hydroxide or potassium hydroxide may be added to adjust the pH as needed.
  • the same method as in the first and second inventions can be used.
  • the obtained dried gel is pulverized in a mortar with a mesh mortar to form a powder that has passed through a mesh of 3 5 5 // m.
  • Each rod-shaped compact of mm X 50 mm was obtained.
  • the obtained molded body was set on a Teflon plate in a stainless steel pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder filled with distilled water of half the weight of the molded body so as not to come in contact with water, and the temperature was set at 180 ° C.
  • the reaction was carried out under an autogenous steam pressure for 18 hours in an oven for 1 hour to obtain each zeolite compact.
  • the zeolite molded body composed of completely crystallized zeolite has a TPA (tetrapropylammonium ion) -Si 2 mixture ratio (TPA).
  • TPA tetrapropylammonium ion
  • the obtained dried gel was pulverized in a mortar with a mortar, turned into a powder having a mesh of 3.55 / im, and then subjected to uniaxial pressing with a mold of ⁇ ⁇ ⁇ to obtain a 4 mm X 4 mm x50 mm rod-shaped compacts were obtained.
  • the obtained molded body is set on a Teflon plate in a stainless steel pressure-resistant container equipped with a Teflon tube containing half of the weight of the molded body so as not to come in contact with water, and the temperature is set at 130 ° C.
  • the reaction was carried out under autogenous steam pressure in an oven for 10 hours to obtain zeolite compacts.
  • Example 1 2 First invention (3)
  • This sol is placed in a stainless steel 100 m1 pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder, in which the zeolite molded body obtained in Example 3 is immersed, and is placed in a 180 ° C oven.
  • Example 7 The zeolite molded body obtained in Example 7 was immersed in the same sol as in Example 12, placed in a stainless steel 10 Om1 pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder, and ovend at 180 ° C. The reaction was carried out for 18 hours. When the fracture surface after the reaction was observed by SEM, a dense layer similar to that in Example 3 was formed on the zeolite molded body, and it was confirmed from X-ray diffraction that the film was a MFI zeolite membrane. The amorphous part before the film formation was also converted to MFI-type zeolite by the film formation process, and a zeolite laminate intermediate in which a zeolite film was formed on the zeolite body was obtained.
  • SEM X-ray diffraction
  • the zeolite laminate intermediate obtained as described above was heated to 500 ° C. in an electric furnace and kept for 4 hours to remove tetrapropylammonium. No cracks were observed in the damine test, and no molecules were passed by the pervaporation method of triisopropylbenzene (TIPB), and it was confirmed that the membrane was a crack-free dense zeolite membrane.
  • TIPB triisopropylbenzene
  • Porous alumina was immersed in the sol prepared in the same manner as in Example 12, and a zeolite film was formed in the same manner as in Example 12.
  • Porous silicon nitride was immersed in the sol prepared in the same manner as in Example 12, and a zeolite film was formed in the same manner as in Example 12.
  • This film was heated to 500 ° C. in an electric furnace and kept for 4 hours to remove tetrapropylammonium.As shown in Table 3, cracks were generated in the rhodamine test described below. The molecule was also passed by the pervaporation method of triisopropylbenzene, and it was not an airtight membrane.
  • Porous mullite was immersed in the sol prepared in the same manner as in Example 12, and a zeolite film was formed in the same manner as in Example 12.
  • Porous silica glass was immersed in the sol prepared in the same manner as in Example 12, and a zeolite film was formed in the same manner as in Example 12.
  • This film was heated in an electric furnace to 5 ° C and held for 4 hours to remove tetrapropylammonium.As shown in Table 3, cracks were observed in the rhodamine test described below. Molecules were also passed by the pervaporation method of triisopropylbenzene, and it was not an airtight membrane.
  • TPAOH tetrapropylammonium bromide
  • TPABr tetrapropylammonium bromide
  • This dried gel is pulverized in an agate mortar, and the powder that has passed through a mesh of 355 xm mesh is formed into a 5 x 4 x 40 mm rod shape, diameter 18 ⁇ ⁇ , and thickness by uniaxial press molding (total pressure 1 OOO kgf) in a mold. 1.8 mm disks were formed and cold isostatic pressing (1000 kgf / cm 2 ) was performed to obtain molded articles.
  • This molded body is placed in a stainless steel 100 ml pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder filled with distilled water of the same weight as the molded body weight.
  • the microstructure of the fracture surface of the zeolite compact obtained in this way was observed with a scanning electron microscope (SEM) as described above, and the average particle diameter was calculated from the photograph, as shown in Table 4.
  • SEM scanning electron microscope
  • the mixing ratio of tetrapropylammonium bromide (TPABr) to the total amount of tetrapropylammonium ion (TPA) [TPABr / (TPAOH + TPABr)] force 5, 12.5 , 25, 37.5, 50 mol. It was found that the average particle size increased to 1.5, 2.7, 6.4, 8.8, and 13.9 ⁇ as the ratio increased to / 0 .
  • the dried gel was used in the same manner as in Examples 14 to 18 to obtain a zeolite molded body.
  • the microstructure of the fracture surface of this zeolite compact was observed with a scanning electron microscope (SEM) in the same manner as in Examples 14 to 18, and from the photograph, the average particle size was calculated.
  • SEM scanning electron microscope
  • the four-point bending strength of the rod-shaped zeolite molded body was measured in the same manner as in Examples 14 to 18, and as a result, as shown in Table 4, FIG. 9 and FIG. Further, Table 4, as shown in FIG. 11, the pressure loss of the disc-shaped Zeoraito molded body was measured in the same manner as in Example 14 to 18, been made in 0. 3 X 1 3 atm.
  • the dried gel was used in the same manner as in Examples 14 to 18 to obtain a zeolite molded body.
  • SEM scanning electron microscope
  • the microstructure of the fractured surface of this molded body was observed with a scanning electron microscope (SEM) in the same manner as in Examples 14 to 18, it was found that there was no defect and a homogeneous structure with no coarse and dense force particles. Was. Further, when the average particle diameter was calculated from the photograph, the average particle diameter was 7.5 ⁇ .
  • Fig. 13 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph.
  • the four-point bending strength of the rod-shaped zeolite molded body was measured in the same manner as in Examples 14 to 18, and as shown in Table 4, it was 6 MPa. Further, as shown in Table 4 and FIG. 11, when the pressure loss of the disk-shaped zeolite molded body was measured in the same manner as in Examples 14 to 18, it was 0.6 ⁇ 10 3 atm.
  • the pressure loss of the disk-shaped zeolite compact was measured. It was 1.8 atm when measured in the same manner as in Examples 14-18.
  • the average particle size ( ⁇ m) of the microstructure of the fractured surface of the zeolite compact obtained in Examples 14 to 20 and Comparative Example 16, and the zeolite obtained in Examples 14 to 20 and Comparative Example 16 Table 4 summarizes the results of measuring the four-point bending strength (MPa) and pressure loss (a tm) of the molded body. From Table 4, it can be seen that the zeolite molded bodies obtained in Examples 14 to 20 are practically sufficiently large in average particle diameter and four-point bending strength as compared with the zeolite molded bodies obtained in Comparative Example 16. It can be seen that the pressure loss is extremely small.
  • a zeolite laminate composite in which a zeolite film having no defects such as cracks is laminated and formed on a compact (substrate) having extremely small pressure loss, such as the zeolite compact obtained in Examples 14 to 20. It can be seen that if is used as a gas separation membrane such as a molecular sieve membrane or a pervaporation membrane, it can be used as a high-performance membrane with a large amount of gas permeation.
  • This sol was put in a stainless steel 100 ml pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder, the zeolite molded body of Example 19 was immersed, and reacted in an oven at 180 ° C. for 18 hours.
  • SEM scanning electron microscope
  • the zeolite laminated intermediate obtained as described above was heated to 500 ° C in an electric furnace and kept for 4 hours to remove tetrapropylammonium (TPA). No crack was observed in the rhodamine test. In addition, the permeation and vaporization of triethylbenzene was confirmed to be a dense, zeolite-laminated composite with no cracks and no passage of molecules.
  • TPA tetrapropylammonium
  • Example 20 On the zeolite molded body of Example 20, a zeolite laminated intermediate was obtained in the same manner as in Example 21.
  • the zeolite laminated intermediate obtained as described above was heated to 500 ° C in an electric furnace and kept for 4 hours to remove tetrapropylammonium (TPA). No crack was observed in the rhodamine test. In addition, the permeation and vaporization of triethylbenzene was confirmed to be a dense, zeolite-laminated composite with no cracks and no passage of molecules.
  • TPA tetrapropylammonium
  • the cracks generated in the zeolite film due to the difference in thermal expansion are on the molecular level of about 8 to 50 ⁇ , and cannot be detected by SEM. Therefore, in the present invention, the following method was used as a method for measuring the crack.
  • rhodamine test In the first method (rhodamine test), rhodamine B is dropped on the zeolite membrane. This method visualizes cracks and observes them with an optical microscope.
  • a triisopropylbenzene (TI PB) molecule 20 is sucked by a vacuum pump 22 and passed through a zeolite membrane 21 to form a vacuum gauge. 23 or a method to check for cracks by gas chromatography.
  • TI PB triisopropylbenzene
  • Embodiment 23 Third Invention (1)
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • the slurry was passed through a mesh of 1000 / m mesh, separated and collected from a 5 mm-diameter zirconia cobblestone, and stirred with a magnetic stirrer.
  • the slurry is sprayed with a spray dryer (trade name: DL-41, manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd.), spray air pressure 1 kgf / cm 2 , dry air flow rate 0.8 mVm in, liquid flow rate 25 m 1 / min, and blow Drying was performed under the condition of a congealing temperature of 180 ° C to obtain a dried gel granulated powder.
  • a spray dryer trade name: DL-41, manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd.
  • spray air pressure 1 kgf / cm 2
  • dry air flow rate 0.8 mVm in liquid flow rate 25 m 1 / min
  • blow Drying was performed under the condition of a congealing temperature of 180 ° C to obtain a dried gel granulated powder.
  • the maximum particle size was 40 / zm.
  • the dried gel granulated powder thus obtained is formed into a 5 x 4 x 40 mm rod shape and a diameter of 18 mm ⁇ and a disk shape of 1.8 mm thickness by uniaxial press molding (total pressure of 1000 kgf). Cold isostatic pressing (total pressure 2500 kgf / cm 2 ) was performed to obtain a compact.
  • the microstructure of the fractured surface of the zeolite compact obtained in this way was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the homogeneity was calculated from the photograph, and the area of the healthy part was 100%. As shown in FIGS. 25 and 26, the particles were homogeneous without any shedding of particles and without coarse and dense particles. The average particle size was 0.8 m from the SEM photograph.
  • the four-point bending strength of the rod-shaped zeolite molded body was measured in accordance with JIS R 1601, and the bending strength was 25 MPa.
  • the pressure loss of the disk-shaped zeolite molded product was measured and found to be 0.18 atm.
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • This dried gel is formed into a 5 x 4 x 40 mm rod and a disk with a diameter of 18 mm 0 and a thickness of 1.8 mm by uniaxial press molding (total pressure l OOO kgf), and cold isostatic pressing ( 1000 kgf Zcm 2 ) to obtain a molded body.
  • the molded body was reacted in an oven at 180 ° C. for 10 hours under autogenous steam pressure in the same manner as in Example 23 to obtain a zeolite molded body.
  • the microstructure of the fractured surface of this zeolite compact was observed with a scanning electron microscope (SEM) in the same manner as in Example 23, and the area of the healthy part was 100 ° / 0 . As shown in Fig. 29, it had a homogeneous structure with no defects and no coarse and dense particles. Further, when the average particle diameter was calculated from the photograph, the average particle diameter was 7.5 ⁇ m.
  • the four-point bending strength of the rod-shaped zeolite molded body was measured in the same manner as in Example 23, and was 6 MPa. Further, the pressure loss of the disk-shaped zeolite molded body was measured to be 0.6 ⁇ 10 3 atm.
  • the dried gel was pulverized in a Menor mortar and passed through a mesh having a mesh size of 355 ⁇ m. As shown in FIG. 30, when the microstructure of the outer surface of the pulverized dried gel was observed by SEM, many angular particles of about 50 im were observed.
  • the dried gel thus obtained is formed into a 5 x 4 x 4 Omm rod and a disk with a diameter of 18 mm0 and a thickness of 1.8 mm by uniaxial press molding (total pressure of 1000 kgf), and then cold-statically. Hydraulic molding (1000 kgf Zcm 2 ) was performed to obtain a molded body.
  • the microstructure of the fracture surface of the zeolite compact obtained in this way was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the homogeneity was calculated from the photograph. As shown in FIG. 31 and FIG. 32, the presence of defects due to shedding and the appearance of partially dense particles were observed. The average particle diameter was found to be 0.8 ⁇ m from the SEM photograph.
  • the zeolite molded bodies obtained in Examples 23 and 24 have an extremely large sound area (no defect) as compared with the zeolite molded bodies obtained in Comparative Example 17.
  • the average particle size and the four-point bending strength are sufficiently large for practical use, and the pressure loss is extremely small. Therefore, a zeolite laminate composite in which a zeolite film free from defects such as cracks is laminated and formed on a molded body (substrate) having extremely small pressure loss, such as the zeolite molded bodies obtained in Examples 23 and 24.
  • a gas separation membrane such as a molecular sieve membrane or a pervaporation membrane, it can be used as a high-performance membrane with a large amount of gas permeation. Table 5
  • Embodiment 25 Third Invention (4)
  • This sol was placed in a stainless steel 100 m 1 pressure-resistant container with a Teflon inner cylinder, the zeolite molded body obtained in Example 23 was immersed, and reacted in an oven at 180 ° C. for 18 hours.
  • SEM scanning electron microscope
  • a dense layer of about 25 im was formed on the zeolite molded body.
  • X-ray diffraction confirmed that the dense film was an MFI type zeolite film.
  • the zeolite laminated intermediate obtained as described above was heated to 500 ° C in an electric furnace and kept for 4 hours to remove tetrapropylammonium (TPA). No crack was observed in the rhodamine test. In addition, even if the pervaporation method of triethylbenzene is used, it is confirmed that the composite is a dense zeolite laminate without any passage of molecules and without cracks.
  • TPA tetrapropylammonium
  • Embodiment 26 Third Invention (5)
  • a zeolite laminated intermediate was obtained on the zeolite molded body obtained in Example 24 in the same manner as in Example 25.
  • the zeolite laminate intermediate obtained as above was heated in an electric furnace to 500 ° C. and kept for 4 hours to remove tetrapropylammonium (TPA). No permeation was observed, and it was confirmed by the permeation and vaporization method of triethylbenzene that there was no passage of molecules and that the composite was a dense zeolite laminate without cracks.
  • TPA tetrapropylammonium
  • a zeolite membrane can be formed and maintained thereon without generating cracks, and when used as a gas separation membrane such as a molecular sieve membrane or a pervaporation membrane, the pressure loss is reduced.
  • a zeolite molded product that satisfies both the reduction and the maintenance and improvement of mechanical strength, a zeolite laminated intermediate in which a zeolite film containing a molding agent is formed on this zeolite molded product, and this zeolite laminated intermediate is temporarily
  • the laminated zeolite composite formed by baking and the method for producing the same can be mentioned.
  • the present invention relates to a field in which a high-performance separation membrane and a high-performance catalyst carrier are required, and a field in which heat resistance and chemical resistance are required (for example, petrochemical, water treatment, chemical, and food fields). Etc.) are used particularly effectively.

Description

明細書
ゼォライ ト成形体、 ゼォライト積層中間体、 ゼォライト積層複合体及びそれらの 製造方法 技術分野
本発明は、 ゼォライト成形体、 ゼォライ ト積層中間体、 ゼォライ ト積層複合体 及びそれらの製造方法に関する。 さらに詳しくは、 クラックを発生させることな くその上にゼォライト膜を形成かつ維持し得るとともに、 分子ふるい膜等のガス 分離膜や浸透気化膜として用いた場合、 圧力損失の減少及び機械的強度の維持向 上のいずれをも満足するゼォライ ト成形体、 このゼォライ ト成形体上に铸型剤を 含有するゼォライト膜を積層したゼォライ ト積層中間体、 このゼォライト積層中 間体を仮焼して形成したゼォライ ト積層複合体及びそれらの効率的な製造方法に 関する。 背景技術
近年、 ゼォライ トからなる粒子から構成されたゼォライト成形体は、 触媒、 触 媒担体、 吸着剤等に広く用いられるようになつている。 また、 多孔質のセラミツ クスゃ金属等の上にゼォライト膜を積層、 形成したゼォライト積層複合体は、 分 子ふるい膜 (ガス分離膜、 浸透気化膜) に用いられるようになつている。 このよ うな状況に伴い、 種々の多孔質基体を用いたゼォライ ト積層複合体及びそれらの 製造方法が提案されている。
例えば、 ゼォライト膜の基体として、 ガラス、 ムライ ト、 コーデイエライ ト系 セラミックス、 アルミナ、 シリカ等を用いる方法、 また、 金属その他の基材に無 機質を被覆したもの等を用いる方法が提案されている (特開昭 5 9 - 2 1 3 6 1
5号公報)。
また、 かご型ゼォライ トの薄膜を金属、 無機物又は高分子物質の多孔質支持体 の一表面に合体してなる複合体が提案されている (特開昭 6 0— 2 8 8 2 6号公 報)。 その中で、 支持体としては、 特に、 ゲル物質と親和性の高いものを用いるこ とが好ましいことが提案され、 具体的には、 コ一ニンダグラスワークス社製の商 品名 : N o . 7 9 3 0又は一般にバイコールガラスと称されるものを用いること が特に好ましいことが提案されている。
また、 基体としてのモノリシックセラミック支持体の表面にゼォライ トを結晶 化する方法に関するもので、 4 5— 4質量0 /0シリカ、 8— 4 5質量%アルミナ、 及び 7— 2 0質量 °/0マグネシアからなる酸化物組成を有するモノリシック支持体 が提案され(特開平 1一 1 4 8 7 7 1号公報)、 具体的には、 きん青石、 ガラス、 又はガラスセラミックの焼結モノリシック支持体が提案されている。
また、 A型又はフォージャサイト型ゼォライト膜の製造方法に関するもので、 酸ィ匕けい素を主成分とする物質からなる基板を用いる方法が提案されている (特 開平 6— 3 2 6 1 0号公報)。 この方法は、ゼォライ ト膜の基板への密着性が悪い 問題を改善することを目的とするものであり、 基板自体としてゼォライ ト膜の原 料を用い、 かつその構成上基板表面がゼォライト膜化されることになるため、 合 成と添着を同時に進行させることができ、 工程を簡略化することができる。 具体 的には、 ほうけい酸ガラス、 石英ガラス、 シリカアルミナ、 ムライ ト等からなる 基板が提案されている。
また、 担持ゼオライト膜の生成方法及び得られた膜に関するもので、 担体とし て、 アルミナ、 ジルコニァ又は酸化チタンをベースとするセラミック物質、金属、 炭素、 シリカ、 ゼォライ ト、 粘土及びポリマーからなる群から選ばれる無機、 有 機又は混合物質からなるものが提案されている(特開平 9一 1 7 3 7 9 9号公報)。 また、 ゼォライト化処理を施される多孔質セラミック基体が、 所定寸法の多く の内部孔を備え、 5 M P a以上の圧縮破壊強度を有するゼォライト多孔質体が提 案されている (特開平 1 1一 2 9 2 6 5 1号公報)。
このように、 従来から、 基体上にゼォライ ト膜を積層、 形成してなる種々のゼ オライト積層複合体が提案されているが、 これらの複合体においては、 次のよう な問題がある。
すなわち、 第 1 6図に示すように、 ゼォライ トの熱膨張係数は 2 0 0 °Cぐらい までは非常に小さい値であるが、 その後高温になると負の係数を示すという、 非 常に複雑な挙動をする。 このため、 ゼォライ ト膜を 2 0 0 °Cを超える温度で使用 する場合には、 基体、例えば、アルミナ質基体との熱膨張差が極端に大きくなり、 ゼォライ ト膜に熱応力によるクラックを生ぜしめることになる。
また、 ゼォライト膜の種類によっては、 合成時に铸型剤又は結晶化促進剤を添 加する必要があるものがある。 铸型剤入りのゼォライト膜は 5 0 0 °C程度で仮焼 して铸型剤を除去するが、 第 1 7図の MF I型ゼォライトの熱膨張曲線に示すよ うに、铸型剤入りのゼォライト膜の熱膨張挙動(第 1 7図の仮焼前の熱膨張曲線) は铸型剤なしのゼォライト膜の熱膨張挙動 (第 1 7図の仮焼後の熱膨張曲線) と は極端に異なることから、 例えば、 アルミナ質基体等の基体との熱膨張差が極端 に大きくなり、 仮焼時においてゼォライ ト膜に熱応力によるクラックが生じるこ とになる。
このような問題に対しては、 上述の従来の提案例では十分な対応をすることが できなかった。
また、 基体とゼォライト膜とを二層構造としたものとして、 所定厚さの実質的 にモレキユラ一シーブ結晶のみで形成されたマクロ多孔質層と、 所定厚さ及び所 定細孔有効径の実質的にマク口多孔質層の材質と同一種類のモレキュラーシーブ 結晶のみで形成された分子分離用の上層とからなる非対称な膜 (特表平 7— 5 0 5 3 3 3号公報)、担体、 中間層及び上層の 3層からなり、 中間層及び上層が所定 の結晶性モレキュラーシーブを含有する構造 (特表平 1 1— 5 1 1 6 8 5号公報)、 及び铸型剤を含有するゼォライ トゼォライ ト成形体上に铸型剤を含有するゼオラ ィ ト膜を被覆した後仮焼して膜と基体から同時に铸型剤を除去するゼォライ ト複 合膜 (国際公開番号 WO 0 0 / 2 3 3 7 8 ) が提案されている。 これらの膜や構 造は、 細孔のサイズを正確に調節することができ、 また、 クラックの発生を有効 に防止することができる等の面において、 それぞれ優れたものである。
しかしながら、 前述の基体から同時に錄型剤を除去するゼォライ ト複合膜 (国 際公開番号 WO O 0 / 2 3 3 7 8 ) で得られるゼォライトゼォライ ト成形体は、 その元となる原料 (乾燥ゲル) を、 シリカゾルとテトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (T P A O H) との調製液を撹拌混練することにより得ているため、 得られる乾燥ゲルは、 粒子径の大きさの不均質、 乾燥状態の不均質等を生じやす いことから、 結晶化処理後の微構造においてゼォライト粒子に粗密部分や脱粒部 分を生じやすく、 必ずしも十分に満足し得るものではなかった。 また、 乾燥ゲル中にテトラプロピルアンモニゥム (TPA) のような铸型剤を 予め分散させ、 これを水蒸気処理でゼォライ トに転換させる方法に関しては、 乾 燥ゲルの作製工程として、 従来、 ゲルと铸型剤との混合液を、 それらが乾燥する まで撹拌することが必要であると考えられていたことから、 ゲルと铸型剤との混 合液を 80 °C程度に加熱し水分を蒸発させた後に十分な乾燥が実現するまで撹拌 (混練) を継続する工程が一般的に採用されてきた (N. J a p p a r , Q. X i a, a n d T. T a t s urn i , J . C a t a l . 1 80, 1 3 2— 141 (1 998)、 R. B a n d y o p a d h y a y e t a 1. , M i c r o p o r . Ma t e r . 32 (1 999) 8 1— 9 1、 松方正彦, P . R. H. P r a s a d Ra o, 上山惟一, 第 1 1回ゼォライ ト研究発表会講演予稿集, A 22, 松山 (1 9 9 5)、 松方正彦, P. R. H. P r a s a d Ra o, 第 1 2回ゼォ ライ ト研究発表会講演予稿集, A1 8, 上智 (1 9 96)、 P. R. Ha r i P r a s a d Ra o & M. Ma t s u k a t a, Ch em. C o mm u n . ( 1 996) p l 44 1 - 1442 PR. Ha r i P r a s a d R a o, K. U e y a m a , M. Ma t s u k a t a, A p p 1. C a t a l . A : G e n e r a 1 1 66 (1 998) 97— 1 03等)。
し力 し、 このような乾燥ゲルの作製工程を含む方法は工程が煩瑣になり量産化 に適するものではなく、 また、 得られる乾燥ゲルは、 上述の国際公開番号 WO0 0/23 3 78における場合と同様に、 粒子径の大きさの不均質、 乾燥状態の不 均質等を生じやすいことから、 結晶化処理後の微構造においてゼォライト粒子に 粗密部分や脱粒部分を生じやすく必ずしも十分に満足し得るものではなかつた。 また、 これらの膜や構造 (ゼォライ ト積層複合体) を分子ふるい膜等のガス分 離膜や浸透気化膜として用いる場合には、 膜や基体内を気液が通過する時の圧力 損失を減少させて、 その使用効率を向上させる必要がある。 圧力損失を減少させ るために圧力損失の増加をもたらす原因となる基体の粒子の緻密部分を減少させ たり、 基体の粒子寸法を大にすると、 ゼォライト膜を支持する基体としての機械 的強度が低下する (基体における圧力損失の減少と機械的強度の向上とは二律背 反の関係にある) ことから、 圧力損失の減少と機械的強度の維持向上のいずれを も満足するものを得るのは極めて困難であり、 そのようなものは未だ得られてい ないのが現状である。
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、 クラックを発生させること なくその上にゼォライト膜を形成かつ維持し得るとともに、 分子ふるい膜等のガ ス分離 11莫ゃ浸透気化膜として用いた場合、 圧力損失の減少及び機械的強度の維持 向上のいずれをも満足するゼォライ ト成形体、 このゼォライト成形体上に铸型剤 を含有するゼォライ ト膜を積層したゼォライ ト積層中間体、 ゼォライ ト積層中間 体を仮焼して形成したゼォライト積層複合体及びそれらの効率的な製造方法を提 供することを目的とする。 発明の開示
上述の目的を達成するため、 本発明によって、 以下のゼォライト成形体、 ゼォ ライ ト積層中間体、 ゼォライト積層複合体及びそれらの製造方法が提供される。
[1] ゼォライ トからなる多孔質のゼォライ ト成形体であって、 テトラプロピ ルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPA/S i 02) がモル比で 0. 01 5〜0. 08であり、 かつ完全に結晶化したゼォライ トから なることを特徴とするゼォライト成形体。
[2] ゼォライトからなる多孔質のゼォライ ト成形体であって、
テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TP A/S i 02) がモル比で 0. 02〜0. 12であり、 かつ結晶化途上のゼォライ 卜からなることを特徴とするゼォライ ト成形体。
[3] 前記 [1] 又は [2] に記載のゼォライト成形体が铸型剤を含有するも のであり、 その上に同一又は類似の組成の铸型剤を含有するゼォライ ト膜が積層 されてなることを特徴とするゼォライ ト積層中間体。
[4] 前記 [3] に記載のゼォライ ト積層中間体を仮焼して前記ゼォライト成 形体及び前記铸型剤を含有するゼォライト膜から前記铸型剤を除去することによ り形成された、 前記ゼォライト成形体上に前記ゼォライト膜が積層されてなるこ とを特徴とするゼォライト積層複合体。
[5] テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割 合 (TPAZS i 02) がモル比で 0. 01 5〜0. 08であり、 かつ完全に結晶 ィヒしたゼォライ トからなるとともに、铸型剤を含有するゼォライ ト成形体の上に、 同一又は類似の組成のゼォライ ト膜を積層した後仮焼して、 前記ゼォライ ト膜及 び前記ゼォライ ト成形体から同時に铸型剤を除去し、 前記ゼォライ ト成形体上に 前記ゼォライ ト膜を積層したゼォライ ト積層複合体を得ることを特徴とするゼォ ライ ト積層複合体の製造方法。
[6] テトラプロピルアンモニゥムイオン (TP A) とシリカゾルとの配合割 合 (TPA/S i 02) がモル比で 0. 02〜0. 12であり、 かつ結晶化途上の ゼォライトからなるとともに、 铸型剤を含有するゼォライト成形体上に、 同一又 は類似の組成のゼォライト膜を積層した後仮焼して、 前記ゼォライ ト膜及び前記 ゼォライ ト成形体から同時に铸型剤を除去し、 前記ゼォライ ト成形体上に前記ゼ ォライ ト膜を積層したゼォライ ト積層複合体を得ることを特徴とするゼォライ ト 積層複合体の製造方法。
[7] ゼォライトからなる多孔質のゼォライト成形体であって、
平均粒子径が 1. 0 μ m以上、 曲げ強度が 1. 5 MP a以上、 かつ、 その肉厚 を 1. 8mmとしたときの、 ヘリゥムガスの透過量 1 Om 1 /c m2 · m i nにお ける供給側圧力と透過側圧力との差が、 1. 0気圧以下であることを特徴とする ゼォライト成形体。
[8] 前記 [7] に記載のゼォライ ト成形体が铸型剤を含有するものであり、 その上に同一又は類似の組成の铸型剤を含有するゼォライト膜が積層されてなる ことを特徴とするゼォライ ト積層中間体。
[9] 前記 [8] に記載のゼォライ ト積層中間体を仮焼して前記ゼォライト成 形体及び前記铸型剤を含有するゼォライ ト膜から前記铸型剤を除去することによ り形成された、 前記ゼォライト成形体上に前記ゼォライト膜が積層されてなるこ とを特徴とするゼォライ ト積層複合体。
[10] シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAO H) 溶液及びテトラプロピルアンモニゥムブロミド (TPAB r) を、 これらの テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対するテトラプロピルァ ンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 及びテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPAB r) のそれぞれの配合割合 [TPAOHZ (TPAOH + TPAB r)、 及び TPAB rZ (TPAOH + TP AB r)] 力 0〜99モル%及び1 00〜 1モル%となるように調整して添加し、得られた調製液を混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理することを特徴とするゼォライ ト成形体の 製造方法。
[1 1] シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAO H) 溶液を添加し、 得られた調製液を噴霧して、 乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成 形、 結晶化処理することを特徴とするゼォライト成形体の製造方法。
[1 2] シリカゾルに、 テトラプロピ アンモニゥムヒ ドロキシド (ΤΡΑΟ Η) 溶液及びテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPAB r) を、 これらの テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対するテトラプロピルァ ンモニゥムヒドロキシド (TPAOH) 及びテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPAB r) のそれぞれの配合割合 [TPAOH/ (TP AOH + TP AB r)、 及び TPAB rZ (TP AOH + TP AB r)] が、 0〜99モノレ0 /0及び 1 00〜:!モル0 /oとなるように調整して添加し、得られた調製液を混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理して、 ゼォライト成形体を得、 得られた前 記ゼォライ ト成形体を前記調製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬して、 水熱 合成して、前記ゼォライト成形体上に铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 前記ゼォライト成形体と前記铸型剤を含有するゼォライ ト膜との積層体を形成す ることを特徴とするゼォライト積層中間体の製造方法。
[13] シリカゾルに、 テトラプロピルアンモ-ゥムヒ ドロキシド (TPAO H) 溶液を添加し、得られた調製液を噴霧して乾燥し、得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理して、 ゼォライ ト成形体を得、 得られた前記ゼォライ ト成形体を前記 調製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬して、 水熱合成して、 前記ゼォライト 成形体上に铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 前記ゼォライ ト成形体と 前記铸型剤を含有するゼォライ ト膜との積層体を形成することを特徴とするゼォ ライト積層中間体の製造方法。
[14] シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPA〇 H) 溶液及びテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPAB r) を、 これらの テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対するテトラプロピルァ ンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 及ぴテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPAB r) のそれぞれの配合割合 [TPAOH/ (TP AOH + TP AB r)、 及び TPAB rZ (TPAOH + TP AB r )] 力 0〜99モル%及び1 00〜:!モル。/。となるように調整して添カ卩し、得られた調製液を混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理して、 ゼォライト成形体を得、 得られた前 記ゼォライト成形体を前記調製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬して、 水熱 合成して、前記ゼォライト成形体上に 剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 前記ゼォライト成形体と前記铸型剤を含有するゼォライト膜との積層体を形成す るとともに、 この積層体を仮焼して铸型剤を同時に除去することを特徴とするゼ ォライ ト積層複合体の製造方法。
[15] シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TP AO H) 溶液を添加し、得られた調製液を噴霧して乾燥し、得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理して、 ゼォライト成形体を得、 得られた前記ゼォライト成形体を前記 調製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬して、 水熱合成して、 前記ゼォライ ト 成形体上に铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 前記ゼォライ ト成形体と 前記铸型剤を含有するゼォライト膜との積層体を形成するとともに、 この積層体 を仮焼して铸型剤を同時に除去することを特徴とするゼォライ ト積層複合体の製 造方法。
[16] ゼォライ トからなる粒子から構成された多孔質のゼォライ ト成形体で あって、 成形体の破断面の微構造観察において、 前記ゼォライ ト成形体を構成す る粒子のうち粒界破壊することにより個々の粒子が明瞭に観察される部分 (健全 部) の面積が、 全破断面積の 70。/0以上を占有することを特徴とするゼォライ ト 成形体。
[17] 前記 [1 6] に記載のゼォライ ト成形体が铸型剤を含有するものであ り、 その上に同一又は類似の組成の铸型剤を含有するゼォライ ト膜が積層されて なることを特徴とするゼォライト積層中間体。
[18] 前記 [1 7] に記載のゼォライ ト積層中間体を仮焼して前記ゼォライ ト成形体及び前記铸型剤を含有するゼォライ ト膜から前記铸型剤を除去すること により形成された、 前記ゼォライ ト成形体上にゼォライ ト膜が積層されてなるこ とを特徴とするゼォライト積層複合体。
[1 9] シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TP AO H) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルと の配合割合 (TPA/S i〇2) がモル比で 0. 015〜0. 08となるように添 加し、 得られた調製液を混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを湿式粉砕し、 得ら れたスラリーを噴霧して、 乾燥し、 得られた乾燥ゲル造粒物を成形、 結晶化処理 することを特徴とするゼォライト成形体の製造方法。
[20] シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TP AO H) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルと の配合割合 (T P A/ S i〇2) がモル比で 0. 015〜0. 08となるように添 加し、 得られた調製液を噴霧して、 乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処 理することを特徴とするゼォライ ト成形体の製造方法。
[21] シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAO H) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルと の酉己合割合 (T P Aノ S i 02) がモル比で 0. 015〜0. 08となるように添 加し、 得られた調製液を混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを湿式粉碎し、 得ら れたスラリーを噴霧、 乾燥し、 乾燥ゲル造粒物を成形、 結晶化処理して、 ゼオラ ィト成形体を得、 得られた前記ゼォライト成形体を前記調製液と同一又は類似の 組成の溶液に浸漬し、 水熱合成して、 前記ゼォライト成形体上に铸型剤を含有す るゼォライト膜を形成して、 前記ゼォライト成形体と前記铸型剤を含有するゼォ ライ ト膜との積層体を形成することを特徴とするゼォライ ト積層中間体の製造方 法。
[22] シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAO H) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルと の配合割合 (T P A/ S i 02) がモル比で 0. 015〜0. 08となるように添 加し、 得られた調製液を噴霧して、 乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処 理して、 ゼォライ ト成形体を得、 得られた前記ゼォライト成形体を前記調製液と 伺一又は類似の組成の溶液に浸漬し、 水熱合成して、 前記ゼォライ ト成形体上に 铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 前記ゼォライ ト成形体と前記铸型剤 を含有するゼォライ ト膜との積層体を形成することを特徴とするゼォライ ト積層 中間体の製造方法。
[23] シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAO H) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルと の配合割合 (TPAZS i 02) がモル比で 0. 015〜0. 08となるように添 加し、 得られた調製液を混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを湿式粉砕し、 得ら れたスラリーを噴霧、乾燥し、得られた乾燥ゲル造粒物を成形、結晶化処理して、 ゼォライ ト成形体を得、 得られた前記ゼォライ ト成形体を前記調製液と同一又は 類似の組成の溶液に浸潰し、 水熱合成して、 前記ゼォライ ト成形体上に铸型剤を 含有するゼォライ ト膜を形成して、 前記ゼォライ ト成形体と前記铸型剤を含有す るゼォライ ト膜との積層体を形成するとともに、 この積層体を仮焼して鍩型剤を 同時に除去することを特徴とするゼォライト積層複合体の製造方法。
[24] シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAO H) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルと の配合割合 (TP AZS i〇2) がモル比で 0. 01 5〜0. 08となるように添 加し、 得られた調製液を噴霧して、 乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処 理して、 ゼォライト成形体を得、 得られた前記ゼォライ ト成形体を前記調製液と 同一又は類似の組成の溶液に浸漬し、 水熱合成して、 前記ゼォライ ト成形体上に 铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 前記ゼォライ ト成形体と前記铸型剤 を含有するゼォライト膜との積層体を形成するとともに、 この積層体を仮焼して 铸型剤を同時に除去することを特徴とするゼォライ ト積層複合体の製造方法。 図面の簡単な説明
第 1図は、 第 1の発明の実施例 12で得られたゼォライト積層中間体の破断面 の微構造を示す SEM写真である。 第 2図は、 MF I型ゼォライト膜であること を示す X線回折結果を示すグラフである。
第 3図は、 第 2の発明の実施例 14〜 1 9及び比較例 16で得られたゼォライ ト成形体におけるテトラプロピルアンモニゥムブロミド (TPAB r) のテトラ プロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量、 すなわち (TPAOH + TPA B r ) に対する配合割合 [TP AB r / (TP AOH + TP AB r )] と平均粒子 径との関係を示すグラフである。 第 4図〜第 8図は、 第 2の発明の実施例 14〜 1 8で得られたゼォライ ト成形体の破断面の微構造を示す SE^写真である。 第 9図は、 第 2の発明の実施例 14〜1 9及び比較例 16で得られたゼォライト成 形体におけるテトラプロピルアンモニゥムブロミド (TPAB r) のテトラプロ ピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対する配合割合 (TPAB rZTP A) と曲げ強度との関係を示すグラフである。 第 10図は、 第 2の発明の実施例 14〜1 9及び比較例 16で得られたゼォライト成形体における平均粒子径と四 点曲げ強度との関係を示すグラフである。 第 1 1図は、 第 2の発明の実施例 14 〜20及び比較例 16で得られたゼォライ ト成形体における平均粒子径と圧力損 失との関係を示すグラフである。 第 1 2図〜第 14図は、 第 2の発明の実施例 1 9〜 20及び比較例 16で得られたゼォライ ト成形体の破断面の微構造を示す S EM写真である。 第 15図は、 浸透気化法によるクラック測定方法を示す説明図 である。
第 16図は、 MF I型ゼォライトの熱膨張曲線を示すグラフである。 第 17図 は、 MF I型ゼォライト (仮焼前及び仮焼後) 及びアルミナの熱膨張曲線を示す グラフである。 第 18図は、 平均粒子径の測定方法を示す SEM写真である。 第 1 9図は、 平均粒子径の測定方法を示す S EM写真のレプリカ図である。 第 20 図は、 平均粒子径の測定方法を示す説明図である。 第 21図は、 圧力損失の測定 方法を示す説明図である。 第 22図は、 第 2の発明の実施例 21で得られたゼォ ライ ト積層中間体の破断面の微構造を示す S EM写真である。
第 23図は、 第 3の発明の実施例 23で得られたスラリ一の粒度分布を示すグ ラフである。 第 24図は、 第 3の発明の実施例 23で得られた乾燥ゲル造粒粉の 外表面の微構造を示す S EM写真である。 第 25図〜第 26図は、 第 3の発明の 実施例 23で得られたゼォライト成形体の破断面の微構造を示す S EM写真であ る。 第 27図は、 第 3の発明の実施例 24で得られた乾燥ゲルの外表面の微構造 を示す SEM写真である。 第 28図〜第 29図は、 第 3の発明の実施例 24で得 られたゼォライ ト成形体の破断面の微構造を示す S EM写真である。第 30図は、 第 3の発明の比較例 1 7で得られた乾燥ゲルの外表面の微構造を示す S EM写真 である。 第 3 1図及び第 3 2図は、 第 3の発明の比較例 1 7で得られたゼォライ ト成形体の破断面の微構造を示す S E M写真である。 第 3 3図は、 ゼォライト成 形体の破断面における均質度の測定方法を示す S EM写真である。 第 3 4図は、 ゼォライト成形体の破断面における均質度の測定方法を示す S E M写真のレプリ 力図である。 第 3 5図は、 第 3の発明の実施例 2 5で得られたゼォライト積層中 間体の破断面の微構造を示す S EM写真である。 発明を実施するための最良の形態
本発明のゼォライト成形体は、 基体として、 その上にゼォライト膜を積層、 形 成したゼォライ ト積層複合体として分子ふるい膜等のガス分離膜や浸透気化膜等 に有効に用いられるものであるから、 その上に積層、 形成されるゼォライ ト膜に クラックが発生するのを防止し得るものである必要がある。 このため、—本発明の ゼォライ ト成形体は、 その上にゼォライト膜を積層してゼォライト積層複合体を 得るために用いる場合には、 その上に積層されるゼォライ ト膜と同一又は類似の 組成のゼォライ トからなる粒子から構成された多孔質ゼォライトであることが好 ましい。
特に、 铸型剤等を用いてゼォライ ト積層複合体を形成する場合、 铸型剤入りの ゼォライ ト膜の熱膨張挙動が、 第 1 7図に示すように、 铸型剤なしのゼォライト 膜に比して極端に異なることに鑑み、 単にその熱膨張係数がゼォライ ト膜のそれ と近似する基体 (例えば、 石英ガラス等) とするだけでは、 铸型剤を除去するた めに 5 0 0 °C程度で仮焼する際の熱膨張差を解消することができずに、 ゼォライ ト膜にクラックを生じさせることから、 本発明のゼォライト成形体は、 铸型剤を 含めた全ての含有組成の面において、 ゼォライト膜と同一又は類似の組成の多孔 質のゼォライ トであることが好ましい。
本発明のゼォライト成形体は、 ゼォライ トからなる多孔質のゼォライ ト成形体 であって、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (T P A) とシリカゾルとの配合 割合 (T P AZ S i〇2) がモル比で 0 . 0 1 5〜0 . 0 8であり、 かつ完全に結 晶化したゼォライ トからなること、 又はゼォライトからなる多孔質のゼォライト 成形体であって、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (T P A) とシリカゾルと の配合割合 (T P A/ S i 02) がモル比で 0 . 0 2〜 0 . 1 2であり、 かつ結晶 化途上のゼォライトからなることを特徴とする (以下、 この発明を 「第 1の発明」 ということがある)。
これにより、 第 1の発明のゼォライ ト成形体は、 その強度を 1 , 5 M P a以上 に向上させることができるため、 水熱環境下でも破壊することなくその上にゼォ ライ ト膜を形成することができることに加えて、 ゼォライ ト膜を形成した後もゼ ォライ ト膜を破壊することなく、 膜の機能を保持することができる。
ここで、ゼォライトの結晶相に関して、 「完全に結晶化したゼォライト」 とは、 X線回折において、 2 0〜3 0 ° (C u K a ) の領域にかけてゼォライトを示す 全ての鋭いピークが明瞭に認められ、ハローがないものを意味し、 また、 「結晶化 途上のゼォライ ト」 とは、 同様の X線回折において、 わずかでもゼォライトのピ —クが認められたものを意味し、 この場合、 X線的に、 後述の非晶質を示すハロ
—と、 ゼォライ トを示す鋭いピークとが重なった複合波形となっている。 なお、 上述のもの以外の、 ブロードなハローのみで明確なピークを確認することができ ないものは 「非晶質のゼォライト」 を意味する。
また、 第 1の発明のゼォライト積層中間体は、 上述のゼォライ ト成形体が铸型 剤を含有するものであり、 その上に同一又は類似の組成の铸型剤を含有するゼォ ライ ト膜が積層されてなることを特徴とする。
さらに、 第 1の発明のゼォライ ト積層複合体は、 上述のゼォライ ト積層中間体 を仮焼してゼォライト成形体及び铸型剤を含有するゼォライ ト膜から铸型剤を除 去することにより形成された、 ゼォライ ト成形体上にゼォライ ト膜が積層されて なることを特徴とする。
第 1の発明に用いられるゼォライ トとしては特に制限はないが、 例えば、 熱膨 張が非直線的な異常な挙動を示す、 M F I、 A F I、 D D R等
(ParkS.H.etal.Stud.Surf.Sci.Catal.l997,105,1989-1994を参照) は、 これらの ゼォライ トを用いたゼォライト膜と基体であるゼォライト成形体とからゼォライ ト積層複合体を構成したときに、 ゼォライ ト膜のクラックの発生を防止すること は通常困難であることから、第 1の発明において効果的に用いられることになる。 また、 ゼォライト膜を形成するときに铸型剤を必要とする場合、 その铸型剤と しては、 例えば、 MF Iからなるゼォライト膜に含有させるテトラプロピルアン モニゥムの水酸化物 (テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH)) や臭化物 (テトラプロピルアンモニゥムブロミド (TPAB r))、 BEAからな るゼォライ ト膜に含有させるテトラェチルアンモニゥム (TEA) の水酸化物や 臭化物等を挙げることができるが、 このような铸型剤を含有させたゼォライト膜 と铸型剤を含有させないゼォライ ト膜との熱膨張挙動は、 第 17図に示すように 大きな相違がある。
従って、 第 1の発明のゼォライ ト成形体としては、 ゼォライ トとして MF I、 AF I、 DDR等であって铸型剤を含有したものを用いて、 ゼォライ ト膜をその 上に積層、 形成したゼォライト積層複合体用に用いる場合は、 ゼォライ ト膜と同 じ铸型剤を含有することをも含め同一又は類似組成のゼォライトから構成された ものとし、 ゼォライ トとして MF I、 AF I、 DDR等であって铸型剤を含まな ぃゼォライ ト膜をその上に積層、 形成したゼォライ ト積層複合体用に用いる場合 には、 同様に铸型剤を含有しないことをも含め同一又は類似組成のゼォライトか ら構成されたものとすることが好ましい。
また、 第 1の発明のゼォライ ト積層複合体の製造方法は、 テトラプロピルアン モニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i 02) がモル 比で 0. 01 5〜0. 08であり、 かつ完全に結晶化したゼォライ ト、 又は配合 割合 (TPA/S i 02) がモル比で 0. 02〜0. 12であり、 かつ結晶化途上 のゼォライ トからなるからなるとともに、 铸型剤を含有するゼォライ ト成形体の 上に、 同一又は類似の組成のゼォライ ト膜を積層した後仮焼して、 ゼォライト膜 及び前記ゼォライト成形体から同時に铸型剤を除去し、 ゼォライト成形体上にゼ ォライ ト膜を積層したゼォライ ト積層複合体を得ることを特徴とする。
ゼォライ ト成形体の上にゼォライト膜を積層する方法としては、 従来公知の方 法が採用でき、 例えば、 水熱合成法、 気相輸送法等を用いることができる。 また、 ゼォライト成形体の製造方法としては、 次の方法が知られており、 いず れも用いることができる。 すなわち、
(1) ゼォライ ト粉末をバインダで固める方法
(2) ゼォライ ト粉末をバインダで固めた後、 化学処理でバインダをゼォライ ト に転化させる方法
(3) ゼォライト前駆体を成形し加熱処理でゼォライトに転化させる方法 上記 (1) のバインダ添加法においては、 ゼォライトにシリカゾル等のゾルを 添!]口する方法 (特開平 2— 4445号公報参照) や、 ゼォライトにァタパルジャ ィ ト系粘土及びカルボキシルメチルセルロースを添加する方法 (特開平 10— 8 151 1号公報参照) を挙げることができる。
上記(2) のバインダレス法においては、ゼォライトにカオリンを添加混合後、 焼成し、 次いでアルカリ水熱処理することにより、 カオリンをゼオライ トに転移 させる方法 (特開平 10— 101326号公報参照) や、 ゼォライ 卜とメタカオ リンを混合し、 アルカリ処理することにより、 メタカオリンをゼオライ トに転換 させる方法 (特開昭 52- 103391号公報参照) 等がある。
さらに、 上記 (3) のゼォライ ト固相合成法においては、 カネマイ トにテンプ レート (铸型剤) を混合して、 無定形珪酸塩粉末を得、 これを成形後加熱処理す ることにより、 MF I等のゼォライトを得る方法 (特許第 2725720号公報 参照) や、 TEOSにテンプレートを混合したものを加水分解した後乾燥して無 定形珪酸塩粉末を得、 これを成形し加熱処理することにより、 ゼォライ トを得る 方法(Shimizu,S., iyozumiY.&MizukamiRChem.Lett., 1996,403-404を参照) 等を挙げることができる。
本発明のゼォライト成形体は、 ゼォライ トからなる多孔質のゼォライ ト成形体 であって、 平均粒子径が 1. Ο μπι以上、 曲げ強度が 1. 5 MP a以上、 かつ、 その肉厚を 1. 8 mmとしたときの、 ヘリゥムガス透過量 10 m 1 Z c m2 · m i nにおける供給側圧力と透過側圧力との差が、 1. 0気圧以下であることを特徴 とするものである (以下、 この発明を 「第 2の発明」 ということがある)。
第 2の発明に用いられるゼォライト、 また、 ゼォライト膜を形成するときに铸 型剤を必要とする場合、 その铸型剤としては、 第 1の発明の場合と同じものを用 いることができる。
第 2の発明のゼォライ ト成形体は、 平均粒子径が 1. 0 μ m以上、好ましくは、 2. 5 /m以上、 曲げ強度が 1. 5 MP a以上、 好ましくは、 6. 0 MP a以上、 かつ、その肉厚を 1. 8 mmとしたときの、ヘリゥムガス透過量 10 m 1 / c m2 · m i nにおける供給側圧力と透過側圧力との差(圧力損失) 力 1 . 0気圧以下、 好ましくは、 0 . 6気圧以下である。
この条件を満たすことによって、 第 2の発明のゼォライ ト成形体は、 クラック を発生させることなくその上にゼォライ ト膜を形成かつ維持し得るとともに、 分 子ふるい膜等のガス分離膜や浸透気化膜として用いた場合、 圧力損失の減少及び 機械的強度の維持向上のレ、ずれをも満足するものとなる。
なお、 平均粒子径は、 画像解析装置により、 各粒子の最大長さを測定し、 平均 化することによって求めた。 すなわち、 第 2の発明のゼォライト成形体の破断面 (無作為に抽出した部分) を走査型電子顕微鏡 ( S EM) により観察し、 S EM 写真を撮った(第 1 8図)。 この S EM写真をベースに白黒に色分けしたレプリカ 図を作製した (第 1 9図)。 この場合、 白の部分は粒子、 黒の部分は粒子間の空隙 及び粒子不明瞭部を示すが、 ゼォライト粒子全体が見える粒子を選ぶようにし、 ゼォライト粒子全体が見えない場合には、 少なくとも粒子最大径が見える粒子を 選んだ。 また、 粒子同士が重なり合って全体が不明瞭な粒子については測定しな いようにした。 画像解析は、 装置として、 画像分析装置 (東洋紡績 (株) 製 商 品名 :イメージアナライザ一 V 1 0 ) を用い、 レプリカの画像をパソコンに取り 込み、 測定領域、 スケール、 及び二値化処理を設定し (レプリカ図の白の部分を ゼォライ ト粒子、黒の部分を粒子間の空隙等の非測定部分として認、識させる処理)、 第 2 0図 (a ) 〜 (c ) に示す基準で各粒子の最大長さを測定し、 平均粒子径を 算出した。
また、 曲げ強度は、 J I S R 1 6 0 1に準拠して測定した。
さらに、 圧力損失は、 第 2 1図に示す方法で測定した。
すなわち、 第 2の発明のゼォライト成形体 (直径 1 8 mm, 厚さ 1 . 8 mm) 1 1と石英ガラス管 1 2とをエポキシ樹脂で接合し、 金属 (ステンレス) 製容器 1 3内に配設した。 室温で、 供給ガス 1 4としてヘリゥムガスを用い、 最高 8 k g f / c m2まで加圧し、供給ガス 1 4の圧力を圧力計 1 6で、透過ガス 1 5の圧 力を圧力計 1 7で、 また、 透過量を流量計 1 8によってそれぞれ測定した。 ヘリ ゥムガスの透過量 1 O m 1 Z c m2 ' m i nにおける供給側圧力と透過側圧力との 差を圧力損失とした。 なお、 多孔質材料の圧力損失は、 測定試料の肉厚に比例して増大する (肉厚が 2倍になれば圧力損失も 2倍になる) ものであるから、 圧力損失の測定では、 測 ^料の肉厚を常に同一とするか又は肉厚を考慮して計算により補正をする必要 がある。 第 2の発明においては、 試料の肉厚を 1. 8 mmに揃えて、 その形状に おける供給側と透過側との圧力差を測定し、 圧力損失とした。
第 2の発明のゼォライト成形体の製造方法は、 シリカゾルに、 テトラプロピル アンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液及びテトラプロピルアンモニゥム ブロミド (TPAB r) を、 これらのテトラプロピルアンモニゥムイオン (TP A) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i 02) が所定のモル比となるように、 かつ、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対するテトラプロ ピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 及びテトラプロピルアンモニゥム ブロミ ド (TPAB r) のそれぞれの配合割合 [TPAOH, (TPAOH + T PAB r)、 及び TPAB r/ (TP AOH + TP AB r)] 、 0〜99モル% 及び 100〜 1モル%となるように調整して添加し、 得られた調製液を混練して 乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理することを特徴とする。
ここで、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合 割合 (TPA/S i 02モル比) については、 モル比 0. 01 5〜0· 08の範囲 でゼォライ ト成形体の平均粒子径は変化せず、 また、 曲げ強度はゼォライ ト積層 複合体を形成し得る基体として必要な 1. 5 MP a以上 (ゼォライト膜の水熱合 成環境下で破壊せず、 かつ、 膜を形成した後も破壊しない強度) を有すること力 ら、 いずれの範囲で調整してもよい。 第 2の発明の実施においては、 曲げ強度が 最大となる TP AZS i 02モル比 0. 04に調整した。
また、調製液の TP AZS i 02モル比、及び全量 TP Aに対する TP AO H、 TPAB rのそれぞれの配合割合が所定量に保たれていれば、 必要に応じ p Hを 調整するために、 水酸化ナトリウム、 水酸化カリウム等のアルカリ源を加えても よい。
次に、 調製液を乾燥させるために、 調製液をテフロンビーカーに入れマグネテ イクスタ一ラ一で撹拌した後、 所定温度に設定した恒温槽で加熱しながらテフ口 ン棒を用いて手動で撹拌混練を継続して、 水分を蒸発させて乾燥ゲルを得る。 こ の時の撹拌混練は、 加熱二一ダ一等で実施してもよレ、。
次に、 乾燥ゲルの成形は、 金型一軸プレス成形 (全圧 1000 k g f ) で所定 の形状に整えた後、 さらに冷間静水圧成形を行って、 乾燥ゲル成形体を得る。 こ の時、 冷間諍水圧成形の圧力は、 所望の乾燥ゲル成形体密度となるように 700 〜 7000 k g ί /cm2の範囲で調整することが好ましレ、。
次に、 前述のようにして得た乾燥ゲル成形体を、 成形体重量と同重量の蒸留水 を入れたテフロン内筒付ステンレス製耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフ ロン板の上に配置し、 180°Cのオーブン中で 10時間自生水蒸気圧下で反応さ せて、 結晶化処理し、 ゼォライト成形体を得る。 この時の蒸留水の量は、 使用す る耐圧容器容積にて飽和水蒸気圧に達する量の最少量であり、 それ以上であれば 成形体と蒸留水との関係からの制約はない。また、反応温度及び時間については、 130°C以上及び 2時間以上で結晶化が進むことからそれ以上の温度及び時間で あれば特に制約はない。
また、 第 2の発明のゼォライト成形体の製造方法は、 シリカゾルに、 テトラプ 口ピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAOH) 溶液を、 これらのテトラプロピ ルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i 02) が所定のモル比となるように添加し、 得られた調製液を噴霧して、 乾燥し、 得ら れた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理を特徴とするものであってもよい。
ここで、 調製液を噴霧して乾燥する方法としては、 例えば、 スプレードライヤ 一、 流動造粒乾; ^等の溶液やスラリーの噴霧乾,を挙げることができる。 第 2の発明における調製液の乾燥には、 スプレードライヤ一を用いた。 調製液は、 送液ポンプにより噴霧ノズル先端まで運ばれ、 そこで加圧空気によって噴霧され た後、 乾燥空気が流通した乾燥チャンバ内で乾燥されて回収される。 この時、 乾 燥チャンバ内に流通される空気は、 調製液と加圧空気の噴霧口付近で予め 18 0°Cに加熱されているが、 この温度は、 乾燥チャンバの容積によっても変化する ものであるから特に限定されるものではない。
ここで、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合 割合 (TPA/S i 02モル比) については、 モル比 0. 01 5~0. 08の範囲 でゼォライト成形体の平均粒子径は変化せず、 また、 曲げ強度はゼォライト積層 複合体を形成し得る基体として必要な 1 . 5 M P a以上を有することから、 いず れの範囲で調整してもよい。 第 2の発明の実施例においては、 曲げ強度が最大と なる T P A/ S i 02モル比 0 . 0 4に調整した。
また、調製液の T P AZ S i 02モル比が所定量に保たれていれば、必要に応じ p Hを調整するために、 水酸化ナトリウム、 水酸化カリウム等のアルカリ源を加 えてもよレヽ。
次に、 調製液を、 前述のような噴霧方法で噴霧し、 乾燥して、 乾燥ゲルを得る。 次に、 乾燥ゲルの成形は、 金型一軸プレス成形 (全圧 1 0 0 0 k g f ) で所定 の形状に整えた後、 さらに冷間静水圧成形を行って、 乾燥ゲル成形体を得る。 こ の時、 冷間静水圧成形の圧力は、 所望の乾燥ゲル成形体密度となるように 7 0 0 〜7 0 0 0 k g f / c m2の範囲で調整することが好ましい。
次に、 前述のようにして得た乾燥ゲル成形体を、 成形体重量と同重量の蒸留水 を入れたテフ口ン内筒付ステンレス製耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフ ロン板の上に配置し、 1 8 0 °Cのオーブン中で 1 0時間自生水蒸気圧下で反応さ せて、 結晶化処理し、 ゼォライト成形体を得る。 この時の蒸留水の量は、 使用す る耐圧容器容積にて飽和水蒸気圧に達する量の最少量であり、 それ以上であれば 成形体と蒸留水との関係からの制約はなレ、。また、反応温度及び時間については、
1 3 0 °C以上及び 2時間以上で結晶化が進むことからそれ以上の温度及び時間で あれば特に制約はない。
このように、 噴霧して乾燥する方法は、 前述の混練して乾燥する方法よりも、 乾燥を均質にし、 結晶化処理後の微構造を、 粗密化及び脱粒から有効に防止する ことができる。
第 2の発明のゼォライト積層中間体は、 前述のゼォライ ト成形体が铸型剤を含 有するものであり、 その上に同一又は類似の組成の铸型剤を含有するゼォライト 膜が積層されてなることを特徴とする。
铸型剤を含有するゼォライト膜の形成方法としては第 1の発明の場合と同じ方 法を用いることができる。
また、 第 2の発明のゼォライト積層複合体は、 前述のゼォライト積層中間体を 仮焼してゼォライ ト成形体及び铸型剤を含有するゼォライ ト膜から铸型剤を除去 することにより形成された、 ゼォライ ト成形体上にゼォライ ト膜が積層されてな ることを特徴とする。
ここで、 ゼォライ ト積層複合体は、 分子ふるい膜等のガス分離膜や浸透気化膜 等に有効に用いられるものであるから、 ゼォライト成形体上に積層される铸型剤 を含有するゼォライト膜ゃ铸型剤が除去されたゼォライト膜は、 ゼォライト成形 体が露出することのないよう十分な厚さを必要とし、 かつ、 緻密な膜でなければ ならない。また、ゼォライ ト成形体として铸型剤を含有するものを用いる場合は、 積層される铸型剤を含有するゼォライ ト膜は、 同じ铸型剤を含有することを含め 同一又は類似組成のゼォライトから構成されたものである必要がある (第 1の発 明及び後述する第 3の発明の場合も同様である)。
第 2の発明のゼォライ ト積層中間体の製造方法は、 シリカゾルに、 テトラプロ ピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAOH) 溶液及びテトラプロピルアンモニ ゥムブ口ミ ド(TP AB r )を、 これらのテトラプロピルアンモニゥムイオン(T PA) とシリカゾルとの配合割合 (TPA/S i 02) が所定のモル比となるよう に、 かつ、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対するテトラ プロピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAOH) 及びテトラプロピルアンモニ ゥムブロミ ド (TPAB r) のそれぞれの配合割合 [TPAOHZ (TPAOH + TPAB r)、 及び TPAB r/ (TP AOH + TP AB r )] 力 0〜99モ ル%及び 1 00〜 1モル。 /0となるように調整して添加し、 得られた調製液を混練 して乾燥し、得られた乾燥ゲルを成形、結晶化処理して、ゼォライト成形体を得、 得られたゼォライ ト成形体を調製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬して、 水 熱合成して、 ゼォライト成形体上に铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 ゼォライ ト成形体と鑤型剤を含有するゼォライ ト膜との積層体を形成することを 特徴とする。 具体的には、 第 2の発明のゼォライト積層複合体の製造方法のとこ ろで説明する。
また、 シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド(TPAOH) 溶液を、 これらのテトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルと の配合割合 (TPAZS i 02) が所定のモル比となるように添カ卩し、 得られた調 製液を嘖霧して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理して、 ゼォライト 成形体を得、 得られたゼォライト成形体を調製液と同一又は類似の組成の溶液に 浸漬して、 水熱合成して、 ゼォライト成形体上に铸型剤を含有するゼォライ ト膜 を形成して、 ゼォライ ト成形体と錄型剤を含有するゼォライト膜との積層体を形 成することを特徴とするものであってもよレ、。 具体的には、 第 2の発明のゼオラ ィ ト積層複合体の製造方法のところで説明する。
第 2の発明のゼォライト積層複合体の製造方法は、 シリカゾルに、 テトラプロ ピルアンモ-ゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液及びテトラプロピルアンモニ ゥムブ口ミド(TPAB r )を、これらのテトラプロピルアンモニゥムイオン(T P A ) と前記シリカゾルとの配合割合 ( T P A_ S i O 2) が所定のモル比となる ように、 かつ、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対するテ トラプロピルアンモ-ゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 及びテトラプロピルアン モ -ゥムブロミ ド (TPAB r) のそれぞれの配合割合 [TPAOH/ (TPA OH + TPAB r)、 及び TPAB rZ (TP AOH + TPAB r )] 力 0〜9 9モル0 /o及び 100〜 1モル。 /oとなるように調整して添カ卩し、 得られた調製液を 混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理して、 ゼォライ ト成形体 を得、 得られたゼォライト成形体を調製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬し て、 水熱合成して、 ゼォライト成形体上に铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成 して、 ゼォライ ト成形体と铸型剤を含有するゼォライト膜との積層体を形成する とともに、 この積層体を仮焼して铸型剤を同時に除去することを特徴とする。 ここで、 ゼォライ ト成形体の製造における、 テトラプロピルアンモニゥムィォ ン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPA/S i 02モル比) については、 モノレ比 0. 01 5〜0. 08の範囲でゼォライ ト成形体の平均粒子径は変化せず、 また、 曲げ強度はゼオライ ト積層複合体を形成し得る基体として必要な 1. 5M P a以上を有することから、 いずれの範囲で調整してもよい。 第 2の発明の実施 例においては、 曲げ強度が最大となる TP A/S i 02モル比 0. 04に調整した。 また、調製液の TP AZS i 02モル比、及び全量 TP Aに対する TP AOH、 TPAB rのそれぞれの配合割合が所定量に保たれてレ、れば、 必要に応じ p Hを 調整するために、 水酸化ナトリウム、 水酸化カリウム等のアルカリ源を加えても よい。 次に、 調製液を乾燥させるために、 調製液をテフロンビーカ一に入れマグネテ イクスタ一ラーで撹拌した後、 所定温度に設定した恒温槽で加熱しながらテフ口 ン棒を用いて手動で撹拌混練を継続して、 水分を蒸発させて乾燥ゲルを得る。 こ の時の撹拌混練は、 加熱二一ダ一等で実施してもよい。
次に、 乾燥ゲルの成形は、 金型一軸プレス成形 (全圧 1 000 k g f ) で所定 の形状に整えた後、 さらに冷間静水圧成形を行って、 乾燥ゲル成形体を得る。 こ の時、 冷間静水圧成形の圧力は、 所望の乾燥ゲル成形体密度となるように 700 〜 7000 k g i/cm2の範囲で調整することが好ましい。
次に、 前述のようにして得た乾燥ゲル成形体を、 成形体重量と同重量の蒸留水 を入れたテフロン内筒付ステンレス製耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフ ロン板の上に配置し、 1 80°Cのオーブン中で 1 0時間自生水蒸気圧下で反応さ せて、 結晶化処理し、 ゼォライ ト成形体を得る。 この時の蒸留水の量は、 使用す る耐圧容器容積にて飽和水蒸気圧に達する量の最少量であり、 それ以上であれば 成形体と蒸留水との関係からの制約はない。また、反応温度及び時間については、 1 3 0°C以上及び 2時間以上で結晶化が進むことからそれ以上の温度及び時間で あれば特に制約はない。
こうして得たゼォライ ト成形体上への、 铸型剤を含有するゼォライ ト膜の積層 は、 シリカゾルに、 TP AOH溶液及び TP AB r、 並びに蒸留水を、 所定の S i 02/TP AOH/TP AB rノ水のモル比となるように添加して、調整し、耐 圧容器中に入れ、 調製液にゼォライ ト成形体を浸漬し、 1 00°C以上のオーブン 中で 1時間以上反応させ、 ゼォライ ト成形体上に十分な厚さを有し、 かつ、 緻密 な層からなる铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成し、 ゼォライト積層中間体を 得、 このゼォライト積層中間体を仮焼し、 ゼォライト積層複合体を得る。 第 2の 発明の実施例においては、 1 80°Cのオーブン中で 1 8時間反応させて、 ゼオラ ィ ト成形体上に 20 μπι以上の厚さで、 かつ、 緻密な層からなるゼォライト膜を 形成させた。
なお、 調製液の S i〇2/テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) /水の モル比が所定量に保たれていれば、 必要に応じ pHを調整するために、 水酸化ナ トリゥム、 水酸化力リゥム等のアルカリ源を加えてもよい。 また、 ゼォライト膜の形成方法としては、 第 1の発明の場合と同様の方法を用 いることができる。
また、 第 2の発明のゼォライト積層複合体の製造方法は、 シリカゾルに、 テト ラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液を、 これらのテトラプ 口ピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i o2)が所定のモル比となるように調整して添カ卩し、得られた調製液を噴霧して乾 燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理して、 ゼォライト成形体を得、 得ら れたゼォライト成形体を調製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬して、 水熱合 成して、 ゼォライト成形体上に铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 ゼォ ライ ト成形体と铸型剤を含有するゼォライト膜との積層体を形成するとともに、 この積層体を仮焼して鋅型剤を同時に除去することを特徴とするものであっても よい。
なお、 ゼォライ ト成形体の製造における、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i 02モル比) については、 モ ル比 0. 01 5〜0. 08の範囲でゼォライ ト成形体の平均粒子径は変化せず、 また、 曲げ強度はゼオライ ト積層複合体を形成し得る基体として必要な 1. 5M P a以上を有することから、 いずれの範囲で調整してもよレ、。 第 2の発明の実施 例においては、 曲げ強度が最大となる TP AZS i〇2モル比 0. 04に調整した。 次に、 調製液の乾燥には、 スプレードライヤ一を用いた。 調製液は、 加圧空気 によって噴霧された後、 乾燥空気が流通した乾燥チャンバ内で乾燥される。 この 時、 乾燥チャンバ内に流通される空気は、 噴霧口付近で予め 180°Cに加熱され ているが、 この温度は、 乾燥チャンバの容積によっても変化するものであるから 限定されるものではない。
次に、 乾燥ゲルの成形は、 金型一軸プレス成形 (全圧 1000 k g f ) で所定 の形状に整えた後、 さらに冷間静水圧成形を行って、 乾燥ゲル成形体を得る。 こ の時、 冷間静水圧成形の圧力は、 所望の乾燥ゲル成形体密度となるように 700 〜7000 k g f /c m2の範囲で調整することが好ましい。
次に、 前述のようにして得た乾燥ゲル成形体を、 成形体重量と同重量の蒸留水 を入れたテフロン內筒付ステンレス製耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフ 口ン板の上に配置し、 1 8 0 °Cのオーブン中で 1 0時間自生水蒸気圧下で反応さ せて、 結晶化処理し、 ゼォライ ト成形体を得る。 この時の蒸留水の量は、 使用す る耐圧容器容積にて飽和水蒸気圧に達する量の最少量であり、 それ以上であれば 成形体と蒸留水との関係からの制約はない。また、反応温度及び時間については、
1 3 0 °C以上及び 2時間以上で結晶化が進むことからそれ以上の温度及び時間で あれば特に制約はない。
こうして得たゼォライト成形体上への、 铸型剤を含有するゼォライ ト膜の積層 は、 シリカゾルに、 T P A O H溶液及び T P A B r、 並びに蒸留水を、 所定の S i 02/T P AO H/T P A B r /水のモル比となるように添加して、調整し、耐 圧容器中に入れ、 調製液にゼォライト成形体を浸漬し、 1 0 0 °C以上のオーブン 中で 1時間以上反応させ、 ゼォライト成形体上に十分な厚さを有し、 つ、 緻密 な層からなる铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成し、 ゼォライト積層中間体を 得、 このゼォライ ト積層中間体を仮焼し、 ゼォライト積層複合体を得る。 第 2の 発明の実施例においては、 1 8 0 °Cのオーブン中で 1 8時間反応させて、 ゼオラ ィ ト成形体上に 2 0 /z m以上の厚さで、 力つ、 緻密な層からなるゼォライト膜を 形成させた。
なお、 調製液の S i 02Zテトラプロピルアンモニゥムイオン (T P A) Z水の モル比が所定量に保たれていれば、 必要に応じ p Hを調整するために、 水酸化ナ トリゥム、 水酸化カリゥム等のアルカリ源を加えてもよい。
また、 ゼォライ ト膜の形成方法としては、 第 1の発明と同様の方法を用いるこ とができる。
本発明のゼォライ ト成形体は、 ゼォライトからなる粒子から構成された多孔質 のゼォライト成形体であって、 成形体の破断面の微構造観察において、 前記ゼォ ライト成形体を構成する粒子のうち粒界破壊することにより個々の粒子が明瞭に 観察される部分 (健全部) の面積が、 全破断面積の 7 0 %以上を占有することを 特徴とする (以下、 この発明を 「第 3の発明」 ということがある)。
第 3の発明に用いられるゼォライト、 またゼォライト膜を形成するときに铸型 剤を必要とする場合、 その铸型剤としては、 第 1の発明及び第 2の発明の場合と 同じものを用いることができる。 第 3の発明のゼォライト成形体は、 成形体の破断面の微構造観察において、 ゼ ォライト成形体を構成する粒子のうち粒界破壊することにより個々の粒子が明瞭 に観察される部分 (健全部) の面積が、 全破断面積の 7 0 %以上を占有すること を特徴とするものである。
このように、 第 3の発明のゼォライ ト成形体は、 破断面の微構造における健全 部の面積が全破断面積の 7 0 %以上を占有するものであることから、 破断面の微 構造にぉ 、て脱粒や粗密部分の発生が少なく均質なものとなり、 圧力損失の減少 及び機械的強度の維持向上のいずれをも満足するものとなる。
なお、 第 3の発明において、 上記破断面の微構造における均質さの程度 (均質 度) は、 ゼォライ ト成形体の破断面の微構造を走査型電子顕微鏡 (S E M) によ つて観察し、 画像解析装置により、 健全部の面積が全破断面積に占める割合を算 出することによって求めた。
すなわち、 第 3の発明のゼォライ ト成形体の破断面を走査型電子顕微鏡 ( S E M) により観察し、 微構造全体の様子がわかるようにゼォライト粒子径が 1 μ πι 程度のものは倍率 1 5 0 0倍以下、 粒径が 8 μ ηι程度のものは倍率 5 0 0倍以下 で、 それぞれ S ΕΜ写真を撮った (第 3 3図)。 この S EM写真をベースに白黒に 色分けしたレプリカ図を作製した (第 3 4図)。
この場合、 白の部分は健全部 (粒界破壊することにより個々の粒子が明瞭に観 察される部分)、黒の部分は緻密部(粒内破壊することにより個々の粒子が明瞭に 観察されない部分) を示す。 画像解析は、 装置として、 画像分析装置 (東洋紡績 (株) 製 商品名 :イメージアナライザー V I 0 ) を用い、 レプリカ図の画像を パソコンに取り込み、 測定領域、 スケール、 及び二値化処理 (レプリカ図の白の 部分を健全部、黒の部分を緻密部の非測定部分として認識させる処理)を設定し、 健全部の面積が全破断面積に占める割合を算出した。
また、 曲げ強度は、 J I S R 1 6 0 1に準拠して測定した。
さらに、 圧力損失は、 第 2の発明の場合と同様にして測定した。
第 3の発明のゼォライト成形体は、 破断面の微構造における健全部の面積が全 破断面積の 7 0 %以上を占有するものであることが好ましく、 9 0 %以上がさら に好ましく、 曲げ強度は 1. 5MP a以上が好ましく、 6. OMP a以上がさら に好ましく、 かつ、 その肉厚を 1. 8 mmとしたときの、 ヘリウムガス透過量 1 0 m 1 / c m2 · m i nにおける供給側圧力と透過側圧力との差 (圧力損失) が好 ましくは、 1. 0気圧以下、 0. 6気圧以下がさらに好ましい。
第 3の発明のゼォライ ト成形体の製造方法は、 シリカゾルに、 テトラプロピル アンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥム イオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPA/S i 02) がモル比で 0. 0 1 5〜0. 0 8、 好ましくは、 0. 0 2〜0. 06となるように添加し、 得ら れた調製液を混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを湿式粉砕し、 得られたスラリ —を噴霧して、 乾燥し、 得られた乾燥ゲル造粒物を成形、 結晶化処理することを 特徴とする。
ここで、 スラリーを噴霧して乾燥する方法としては、 例えば、 スプレードライ ヤー、 流動造粒乾燥機等の溶液ゃスラリ一の噴霧乾燥機を挙げることができる。 第 3の発明の実施例におけるスラリ一の乾燥には、スプレードライヤ一を用いた。 スラリーは、 送液ポンプにより噴霧ノズル先端まで運ばれ、 そこで加圧空気によ つて噴霧された後、乾燥空気が流通した乾燥チャンバ内で乾燥されて回収される。 この時、 乾燥チャンバ内に流通される空気は、 スラリーと加圧空気の噴霧口付近 で予め 1 80°Cに加熱されているが、 この温度は、 乾燥チャンバの容積によって も変化するものであるから特に限定されるものではない。
また、 スプレードライヤーによるスラリーの噴霧乾燥は、 加圧成形に適したセ ラミックス微粉末の造粒方法として知られており、 瞬間的な加熱乾燥によって造 粒されるもであるから、 原料組成に影響されることはなレ、。 従って、 シリカゾル とテトラプロピルアンモニゥムイオン(TPA) とが配合された原料であっても、 前述の配合割合(TPAZS i〇2モル比)が所定の組成であれば T P A原料によ らず、 噴霧、 乾燥して、 結晶化処理することによりゼォライ ト成形体を得ること ができる。
具体的には、まず、シリカゾルとテトラプロピルアンモ-ゥムヒ ドロキシド(T P AOH) 溶液を混合する。 この時、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (T P A) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i 02モル比) については、 モル比 0. 01 5〜0. 08の範囲ではゼォライト成形体の平均粒子径は変化することがな く、 また、 曲げ強度については、 ゼォライ ト積層複合体を形成し得る基体として 必要な 1. 5MP a以上 (ゼオライト膜の水熱合成環境下で破壊せず、 かつ、 膜 を形成した後も破壊しない強度) を保持することから、 前述のモル比のいずれの 範囲で調整してもよい。 また、 添加するテトラプロピルアンモニゥムイオン (T PA) の原料は、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液 であってもテトラプロピルアンモニゥムブロミド(TPAB r )であってもよく、 又はそれらの 2原料を混合したものであってもよい。 また、 前記調製液の TPA /S i 02モル比が所定量に保たれていれば、必要に応じ pHを調整するために、 水酸化ナトリゥム、 水酸化カリウム等のアルカリ源を加えてもよい。
なお、第 3の発明の実施例においては、 TPA/S i 02モル比として曲げ強度 が最大となる 0. 04を用い、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) 源 として、 テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAOH) 溶液を用いて 調製した。
次に、 調製液を一旦乾燥させるために、 調製液をテフロンビーカ一に入れマグ ネテイクスターラ一で撹拌した後、 所定の温度に設定した恒温槽で加熱しながら テフロン棒を用いて手動で撹拌混練を継続して、 水分を蒸発させて乾燥ゲルを得 る。 この時の撹拌混練は、 加熱二一ダ一等で行ってもよい。
次に、 乾燥ゲルのスラリーを調製するため、 テフロン容器に撹拌混練により得 た乾燥ゲルと蒸留水及び粉砕用玉石とを入れ、 ポールミル湿式粉砕を行った。 こ の時、 ボールミル湿式粉砕以外でも、 例えば、 乾燥ゲルを媒体撹拌粉砕機 (アト ライター) を用い微粉砕した後に、 所定の蒸留水を加える方法等でスラリーを調 製してもよい。
次に、 スラリーを、 前述のような噴霧方法で噴霧し、 乾燥して、 乾燥ゲル造粒 物を得る。
次に、 乾燥ゲル造粒物の成形は、 金型一軸プレス成形 (全圧 1000 k g f ) で所定の形状に整えた後、 さらに冷間静水圧成形を行って、 乾燥ゲル成形体を得 る。 この時、 冷間静水圧成形の圧力は、 所望の乾燥ゲル成形体密度となるように 700〜 7000 k g f /cm2の範囲で調整することが好ましレ、。
次に、 前述のようにして得た乾燥ゲル成形体を、 成形体重量と同重量の蒸留水 を入れたテフロン内筒付ステンレス製耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフ 口ン板の上に配置し、 180 °Cのオーブン中で 10時間自生水蒸気圧下で反応さ せて、 結晶化処理し、 ゼォライト成形体を得る。 この時の蒸留水の量は、 使用す る耐圧容器容積にて飽和水蒸気圧に達する量の最少量であり、 それ以上であれば 成形体と蒸留水との関係からの制約はない。また、反応温度及び時間については、 130°C以上及び 2時間以上で結晶化が進むことからそれ以上の温度及び時間で あれば特に制約はない。
また、 第 3の発明のゼォライ ト成形体の製造方法は、 シリカゾルに、 テトラブ 口ピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液を、 テトラプロピルアンモ ニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPA/S i 02) がモル比 で 0. 015〜0. 08となるように添加し、 得られた調製液を噴霧して、 乾燥 し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理することを特徴とするものであっても よい。
具体的には、まず、シリカゾルとテトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド(T PAOH) 溶液を混合する。 この時、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TP A) とシリカゾルとの配合割合 (TPA/S i 02モル比) については、 モル比 0. 01 5〜0. 08、 好ましくは、 0. 02〜0. 06の範囲ではゼオライト成形 体の平均粒子径は変化することがなく、 また、 ゼォライト積層複合体を形成し得 る基体として必要な 1. 5 MP a以上の曲げ強度を保持することから、 前述のモ ル比のいずれの範囲で調整してもよい。 また、 添加するテトラプロピルアンモニ ゥムイオン (TPA) の原料は、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (T P AOH) 溶液でもテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPAB r) でもよ く、 又はそれらの 2原料を混合したものであってもよい。 また、 前述の調製液の TP A/S i 02モル比が所定量に保たれていれば、必要に応じ pHを調整するた めに、 水酸ィヒナトリウム、 水酸化カリウム等のアルカリ源を加えてもよい。 なお、第 3の発明の実施例においては、 T P AZ S i 02モル比として曲げ強度 が最大となる 0 . 0 4を用い、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (T P A) 源 として、 テトラプロピルアンモ-ゥムヒ ドロキシド (T P A O H) 溶液を用いて 調製した。
次に、 前記調製液を、 前述のような噴霧方法で噴霧し、 乾燥して、 乾燥ゲルを 得る。
次に、 乾燥ゲルの成形は、 金型一軸プレス成形 (全圧 1 0 0 0 k g f ) で所定 の形状に整えた後、 さらに冷間静水圧成形を行って、 乾燥ゲル成形体を得る。 こ の時、 冷間静水圧成形の圧力は、 所望の乾燥ゲル成形体密度となるように 7 0 0 〜7 0 0 0 k g f Z c m2の範囲で調整することが好ましレ、。
次に、 前述のようにして得た乾燥ゲル成形体を、 成形体重量と同重量の蒸留水 を入れたテフロン内筒付ステンレス製耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフ ロン板の上に配置し、 1 8 0 °Cのオーブン中で 1 0時間自生水蒸気圧下で反応さ せて、 結晶化処理し、 ゼォライト成形体を得る。 この時の蒸留水の量は、 使用す る耐圧容器容積にて飽和水蒸気圧に達する量の最少量であり、 それ以上であれば 成形体と蒸留水との関係からの制約はない。また、反応温度及び時間については、 1 3 0 °C以上及び 2時間以上で結晶化が進むことからそれ以上の温度及び時間で あれば特に制約はない。
このように、 噴霧して乾燥する方法は、 従来の混練して乾燥する方法よりも、 乾燥を均質にし、 結晶化処理後の微構造を、 粗密化及び脱粒から有効に防止する ことができる。
第 3の発明のゼォライ ト積層中間体は、 前述のゼォライ ト成形体上に同一又は 類似の組成の铸型剤を含有するゼォライト膜が積層されてなることを特徴とする。 铸型剤を含有するゼォライト膜の形成方法としては特に制限はないが、例えば、 水熱合成法、 気相輸送法等を挙げることができる。
また、 第 3の発明のゼォライト積層複合体は、 前述のゼォライト積層中間体を 仮焼してゼォライト成形体及び铸型剤を含有するゼォライ ト膜から铸型剤を除去 することにより形成された、 ゼォライ ト成形体上にゼォライ ト膜が積層されてな ることを特徴とする。
ここで、 前述のゼォライ ト積層複合体は、 分子ふるい膜等のガス分離膜や浸透 気化膜等に有効に用いられるものであるから、 ゼォライト成形体上に積層される 铸型剤を含有するゼォライ ト膜ゃ铸型剤が除去されたゼォライ ト膜は、 ゼォライ ト成形体が露出することのないよう十分な厚さを必要とし、 かつ、 緻密な膜であ ることが必要である。 また、 ゼォライ ト成形体として铸型剤を含有するものを用 いる場合は、 積層される铸型剤を含有するゼォライト膜は、 同じ铸型剤を含有す ることを含め同一又は類似組成のゼォライトから構成されたものであることが必 要である。
第 3の発明のゼォライト積層中間体の製造方法は、 シリカゾルに、 テトラプロ ピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液を、 テトラプロピルアンモニ ゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルとの配合割合 (TPA/S i 02) がモル 比で 0. 015~0. 08となるように添加し、 得られた調製液を混練して乾燥 し、 得られた乾燥ゲルを湿式粉砕し、 得られたスラリーを噴霧、 乾燥し、 得られ た乾燥ゲル造粒物を成形、 結晶化処理して、 ゼォライト成形体を得、 得られたゼ ォライ ト成形体を調製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬し、 水熱合成して、 ゼォライト成形体上に铸型剤を含有するゼォライト膜を形成して、 ゼォライ ト成 形体と铸型剤を含有するゼオライ ト膜との積層体を形成することを特徵とする。 具体的には、第 3の発明のゼォライ ト積層複合体の製造方法のところで説明する。 また、 シリカゾルに、テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド(TP AOH) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割 合 (TP AZS i 02) がモル比で 0. 01 5〜0. 08となるように添加し、 得 られた調製液を噴霧して、 乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理して、 ゼォライト成形体を得、 得られたゼォライト成形体を調製液と同一又は類似の組 成の溶液に浸漬し、 水熱合成して、 ゼォライ ト成形体上に铸型剤を含有するゼォ ライト膜を形成して、 ゼォライト成形体と铸型剤を含有するゼォライ ト膜との積 層体を形成することを特徴とするものであってもよい。 第 3の発明のゼォライト 積層複合体の製造方法のところで説明する。 第 3の発明のゼォライト積層複合体の製造方法は、 シリカゾルに、 テトラプロ ピ アンモニゥムヒドロキシド (ΤΡΑΟΗ) 溶液を、 テトラプロピルアンモニ ゥムイオン (ΤΡΑ) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i 02) がモル比で 0. 015〜0. 08となるように添加し、 得られた調製液を混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを湿式粉砕し、 得られたスラリーを噴霧、 乾燥し、 得られた乾 燥ゲル造粒物を成形、 結晶化処理して、 ゼォライト成形体を得、 得られたゼオラ ィト成形体を調製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬し、 水熱合成して、 ゼォ ライ ト成形体上に铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 ゼォライト成形体 と铸型剤を含有するゼォライト膜との積層体を形成するとともに、 この積層体を 仮焼して铸型剤を同時に除去することを特徴とする。
具体的には、まず、シリカゾルとテトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド(T PAOH) 溶液を混合する。 この時、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TP A) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i 02モル比) については、 モル比 0. 01 5〜0. 08、 好ましくは、 0. 02〜0. 06の範囲ではゼオライト成形 体の平均粒子径は変化することがなく、 また、 ゼォライト積層複合体を形成し得 る基体として必要な曲げ強度は 1. 5 MP a以上を保持することから、 前述のモ ル比のいずれの範囲で調整してもよい。 また、 添加するテトラプロピルアンモニ ゥムイオン (TPA) の原料は、 テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド (T P AOH) 溶液でもテトラプロピルアンモニゥムブロミド (TPAB r) でもよ く、 又はそれらの 2原料を混合したものであってもよい。 また、 調製液の TP A /S i 02モル比が所定量に保たれていれば、必要に応じ pHを調整するために、 水酸化ナトリウム、 水酸化カリウム等のアルカリ源を加えてもよい。
なお、第 3の発明の実施例においては、 TPA/S i 02モル比として曲げ強度 が最大となる 0. 04を用い、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) 源 として、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液を用いて 調製した。
次に、 調製液を一旦乾燥させるために、 調製液をテフロンビーカ一に入れマグ
'一ラーで撹拌した後、 所定の温度に設定した恒温槽で加熱しながら テフロン棒で手動で撹拌混練を継続して、 水分を蒸発させて乾燥ゲルを得る。 こ の時の撹拌混練は、 加熱ニーダ一等で実施してもよい。
次に、 乾燥ゲルのスラリーを調製するため、 テフロン容器に撹拌混練により得 た乾燥ゲルと蒸留水及び粉砕用玉石を入れ、 ボールミル湿式粉砕を行った。 この 時、 ボールミル湿式粉砕以外でも、 例えば、 乾燥ゲルを媒体撹拌粉砕機 (ァトラ イタ一) を用い微粉砕した後に、 所定の蒸留水を加える方法等でスラリーを調製 してもよい。
次に、 スラリーを、 前述のような噴霧方法で噴霧し、 乾燥して、 乾燥ゲル造粒 物を得る。
次に、 乾燥ゲル造粒物の成形は、 金型一軸プレス成形 (全圧 1000 k g f ) で所定の形状に整えた後、 さらに冷間静水圧成形を行って、 乾燥ゲル成形体を得 る。 この時、 冷間静水圧成形の圧力は、 所望の乾燥ゲル成形体密度となるように
700〜 7000 k g f /cm2の範囲で調整することが好ましい。
次に、 前述のようにして得た乾燥ゲル成形体を、 成形体重量と同重量の蒸留水 を入れたテフロン内筒付ステンレス製耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフ ロン板の上に配置し、 180°Cのオーブン中で 10時間自生水蒸気圧下で反応さ せて、 結晶化処理し、 ゼォライ ト成形体を得る。 この時の蒸留水の量は、 使用す る耐圧容器容積にて飽和水蒸気圧に達する量の最少量であり、 それ以上であれば 成形体と蒸留水との関係からの制約はない。また、反応温度及び時間については、 1 30°C以上及び 2時間以上で結晶化が進むことからそれ以上の温度及び時間で あれば特に制約はない。
こうして得たゼォライ ト成形体上へのゼォライト膜の積層は以下のようにする。 シリカゾルに、 TP AOH溶液及び TP AB r、 並びに蒸留水を、所定の S i 02 ZTPAOH/TPAB r/水のモル比となるように添加して、 調整し、 耐圧容 器中に入れ、 調製液にゼォライ ト成形体を浸漬し、 100°C以上のオーブン中で 1時間以上反応させ、 ゼォライ ト成形体上に十分な厚さを有し、 かつ、 緻密な層 からなる铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成し、 ゼォライ ト積層中間体を得、 このゼォライト積層中間体を仮焼し、 ゼォライ ト積層複合体を得る。 第 3の発明 の実施例においては、 180°Cのオーブン中で 18時間反応させて、 ゼォライト 成形体上に 20 /zm以上の厚さで、 かつ、 緻密な層からなるゼォライ ト膜を形成 させた。
なお、 調製液の S i 02/テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) ノ水の モ 比が所定量に保たれていれば、 必要に応じ ρΗを調整するために、 水酸化ナ トリウム、 水酸化カリウム等のアルカリ源を加えてもよい。
また、 第 3の発明のゼォライト積層複合体の製造方法は、 シリカゾルに、 テト ラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (ΤΡΑΟΗ) 溶液を、 テトラプロピルァ ンモニゥムイオン (ΤΡΑ) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i 02) がモ ル比で 0. 01 5〜0. 08、 好ましくは、 0. 02〜0. 06となるように添 加し、 得られた調製液を嘖霧して、 乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処 理して、 ゼォライ ト成形体を得、 得られたゼォライト成形体を調製液と同一又は 類似の組成の溶液に浸漬し、 水熱合成して、 ゼォライト成形体上に铸型剤を含有 するゼォライト膜を積層して、 ゼォライト成形体と铸型剤を含有するゼォライト 膜との積層体を形成するとともに、 この積層体を仮焼して铸型剤を同時に除去す ることを特徴とするものであってもよレ、。
具体的には、まず、シリカゾルとテトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド(T PAOH) 溶液を混合する。 この時、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TP A) とシリカゾルとの配合割合 (TPA/S i 02モル比) については、 モル比 0. 01 5-0. 08の範囲ではゼォライ ト成形体の平均粒子径は変化することがな く、 また、 ゼォライ ト積層複合体を形成し得る基体として必要な 1. 5MP a以 上の曲げ強度を保持することから、 モル比のいずれの範囲で調整してもよい。 ま た、 添加するテトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の原料は、 テトラプ 口ピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAOH) 溶液でもテトラプロピルアンモ 二ゥムブロミ ド (TPAB r) でもよく、 又はそれらの 2原料を混合したもので あってもよい。また、調製液の TPAZS i 02モル比が所定量に保たれていれば、 必要に応じ pHを調整するために、 水酸化ナトリウム、 水酸化カリウム等のアル カリ源を加えてもよい。 なお、第 3の発明の実施例においては、 TP AZS i 02モル比として曲げ強度 が最大となる 0. 04を用レ、、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) 源 として、 テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAOH) 溶液を用いて 調製した。
次に、 調製液を、 前述のような噴霧方法で噴霧し、 乾燥して、 乾燥ゲルを得る。 次に、 乾燥ゲルの成形は、 金型一軸プレス成形 (全圧 1000 k g f ) で所定 の形状に整えた後、 さらに冷間静水圧成形を行って、 乾燥ゲル成形体を得る。 こ の時、 冷間静水圧成形の圧力は、 所望の乾燥ゲル成形体密度となるように 700 〜7000 k g f /cm2の範囲で調整することが好ましい。
次に、 前述のようにして得た乾燥ゲル成形体を、 成形体重量と同重量の蒸留水 を入れたテフロン內筒付ステンレス製耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフ ロン板の上に配置し、 180°Cのオーブン中で 10時間自生水蒸気圧下で反応さ せて、 結晶化処理し、 ゼォライト成形体を得る。 この時の蒸留水の量は、 使用す る耐圧容器容積にて飽和水蒸気圧に達する量の最少量であり、 それ以上であれば 成形体と蒸留水との関係からの制約はない。また、反応温度及び時間については、 130°C以上及び 2時間以上で結晶化が進むことからそれ以上の温度及び時間で あれば特に制約はない。
こうして得たゼォライ ト成形体上へのゼォライ ト膜の積層は以下のようにする。 シリカゾルに、 TP AOH溶液及び TP AB r、 並びに蒸留水を、 所定の S i 02 ZTPAOH/TPAB r 水のモル比となるように添加して、 調整し、 耐圧容 器中に入れ、 調製液にゼォライト成形体を浸漬し、 100°C以上のオーブン中で 1時間以上反応させ、 ゼォライト成形体上に十分な厚さを有し、 つ、 緻密な層 からなる铸型剤を含有するゼォライト膜を形成し、 ゼォライト積層中間体を得、 このゼォライ ト積層中間体を仮焼し、 ゼォライト積層複合体を得る。 第 3の発明 の実施例においては、 180°Cのオーブン中で 18時間反応させて、 ゼォライト 成形体上に 20 /zm以上の厚さで、 かつ、 緻密な層からなるゼォライ ト膜を形成 させた。
なお、 前記調製液の S i 02/テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) Z 水のモル比が所定量に保たれていれば、 必要に応じ p Hを調整するために、 水酸 化ナトリゥム、 水酸化カリゥム等のアルカリ源を加えてもよい。
なお、 ゼォライ ト膜の形成方法としては、 第 1の発明及び第 2の発明の場合と 同様の方法を用いることができる。
以下、 本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、 本発明はこれらの実 施例によっていかなる制限を受けるものではない。
実施例:!〜 5、 比較例 1〜 7 :第 1の発明 ( 1 )
2 0 0 m 1テフロンビーカーに、約 3 0質量%シリ力ゾル(日産化学 (株)製、 スノーテックス S ) と 1 0 %テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド溶液 (和 光純薬工業 (株) 製) を加え、 T P A (テトラプロピルアンモニゥムイオン) と S i 02との配合割合 (T P AZ S i 02) がモル比でが表 1に示すようにそれぞ れ調整し、室温で 3 0分間マグネティックスターラ一で攪拌した後、さらに 8 0 °C に加熱しながら攪拌混練を継続し、 水を蒸発させることにより、 水分量が 1 0質 量%以下である無色の乾燥ゲルをそれぞ L た。 得られた乾燥ゲルを X線回折で 結晶構造を調べたところ、 非晶質であった。
得られた乾燥ゲルを、 メノゥ乳鉢にて粉砕し、 目開き 3 5 5 // mメッシュを通 過した粉末にした後、 全圧 1 トンで金型一軸プレスを行うことにより、 4 mm X 4 mm X 5 0 mmの棒状の成形体をそれぞれ得た。
得られた成形体を、 成形体重量の半分量の蒸留水を入れたテフロン内筒付ステ ンレス製耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフロン板の上にセットし、 1 8 0 °Cのオーブン中で 1 8時間自生水蒸気圧下で反応させることにより、 ゼォライ ト成形体をそれぞれ得た。
実施例 1〜 5及び比較例 1〜 7で得られたゼォライト成形体を、 X線回折で結 晶相を調べたところ、 MF I型ゼォライトの多孔体であり、 そのゼォライトが X 線的に完全に結晶化していることがわかった。なお、比較例 1で得られたものは、 ゼォライトではなかった。
次に、 実施例 1〜 5及び比較例 1〜 7得られたゼォライ ト成形体を、 8 0 で 十分乾燥させた後、 J I S R 1 6 0 1に従って 4点曲げ強度を測定した。 その 結果を表 1に示す。
Figure imgf000038_0001
表 1から、 実施例 1〜5のように、 完全に結晶化したゼォライトからなるゼォ ライ ト成形体は、 TP A (テトラプロピルアンモニゥムイオン) と S i〇2との配 合割合 (TPA/S i 02) をモル比で 0. 015〜0. 08に調整することによ り、 3 MP a以上の強度が発現することがわかった。
実施例 6〜: 1 1、 比較例 8〜: 10 :第 1の発明 (2)
200mlテフロンビ一力一に、 約 30質量%シリ力ゾル (日産化学 (株)製、 スノ一テックス S) と 10%テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド溶液 (和 光純薬工業 (株) 製) を加え、 TP A (テトラプロピルアンモニゥムイオン) と S i〇2との配合割合 (TPA/S i 02) がモル比で表 2に示すようにそれぞれ 調整し、 室温で 3 0分間マグネティックスターラーで攪拌した後、 さらに 8 0 °C に加熱しながら攪拌混練を継続し、 水を蒸発させることにより、 水分量が 1 0質 量%以下である無色の乾燥ゲルをそれぞれ得た。 得られた乾燥ゲルを X線回折で 結晶構造を調べたところ、 非晶質であった。
得られた乾燥ゲルを、 メノゥ乳鉢にて粉砕し、 目開き 3 5 5 /i mメッシュを通 過した粉末にした後、 ^ΙΞ Ι トンで金型一軸プレスを行うことにより、 4 mm X 4 mm x 5 0 mmの棒状の成形体をそれぞれ得た。
得られた成形体を、 成形体重量の半分量の蒸留水を入れたテフロン內筒付ステ ンレス製耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフロン板の上にセットし、 1 3 0 °Cのオーブン中で 1 0時間自生水蒸気圧下で反応させることにより、 ゼォライ ト成形体をそれぞれ得た。
実施例 6〜1 1及び比較例 8〜1 0で得られたゼォライ ト成形体を、 X線回折 で結晶相を調べたところ、 比較例 9〜1 0で得られたものは、 MF I型ゼォライ トの多孔体であり、 実施例 6〜1 1で得られたものは、 M F I型ゼォライトと非 晶質からなる結晶化途上のゼォライト多孔体であった。 なお、 比較例 8で得られ たものは、 ゼォライトではなかった。
次に、 実施例 6 ~ 1 1及び比較例 8〜1 0で得られたゼォライト成形体を、 8 0 °Cで十分乾燥させた後、 J I S R 1 6 0 1に従って 4点曲げ強度を測定した。 その結果を表 2に示す。
表 2
Figure imgf000040_0001
表 2力ゝら、 実施例 6〜1 1のように、 結晶化途上のゼォライトからなるゼオラ ィ ト成形体は、 TP Α (テトラプロピルアンモニゥムイオン) ZS i 02のモル比 を 0. 02以上 0. 12以下に調整することにより、 1. 5MP a以上の強度が 発現することがわかった。
実施例 1 2 :第 1の発明 ( 3 )
10 %テトラプロピルァンモニゥムヒドロキシド溶液(和光純薬工業 (株)製)
1 5. 26 gとテトラプロピルアンモニゥムブロミド (和光純薬工業 (株) 製)
2. 00 gを混合し、 さらに蒸留水を 49. 85 g、約 30質量%シリ力ゾル(日 産化学 (株) 製、 スノーテックス S) 6. 00 gを加えて、 室温で 30分間マグ ネテイツクスタ一ラ一で攪拌した成膜用のゾルを調製した。
このゾルを、 テフロン内筒付ステンレス製 100m 1耐圧容器中に入れ、 その 中に実施例 3で得られたゼォライト成形体を浸潰させ、 180°Cのオーブン中で
1 8時間反応させた。 反応後の破断面を走査電子顕微鏡 (SEM) で観察したと ころ、 第 1図の走査電子顕微鏡 (SEM) 写真に示すように、 多孔質のゼォライ ト成形体上に約 17 μιηの緻密層が形成されており、 第 2図に示す通り、 X線回 折からこの緻密膜が MF I型ゼォライ トの膜であることが確認された。 以上のようにして得たゼォライ ト積層中間体を電気炉中 5 0 0 °Cまで昇温し 4 時間保持してテトラプロピルアンモニゥムを除去したところ、 後述するローダミ ン試験でクラックが認められず、 また、 トリェチルベンゼンの浸透気化法でも分 子の通過がなく、 クラックのない緻密なゼォライト膜であることが確認された。 実施例 1 3 :第 1の発明 (4 )
実施例 7で得られたゼォライ ト成形体を、 実施例 1 2におけると同様のゾルに 浸漬し、 テフロン内筒付ステンレス製 1 0 O m 1耐圧容器中に入れ、 1 8 0 °Cの オーブン中で 1 8時間反応させた。 反応後の破断面を S E Mで観察したところ、 ゼォライト成形体上に実施例 3におけると同様の緻密層が形成されており、 X線 回折から M F I型ゼオライ トの膜であることが確認された。 また、 成膜前には非 晶質であった成形体部分も、成膜処理により M F I型ゼォライトに転化しており、 ゼォライト成形体上にゼォライト膜が成膜されたゼォライ ト積層中間体を得た。 以上のようにして得たゼォライト積層中間体を電気炉中 5 0 0 °Cまで昇温し 4 時間保持してテトラプロピルアンモニゥムを除去したところ、表 3に示すように、 後述の口一ダミン試験でクラックが認められず、 またトリイソプロピルベンゼン (T I P B ) の浸透気化法でも分子の通過がなく、 クラックのない緻密なゼオラ イ ト膜であることが確認された。
比較例 1 1 :第 1の発明 (5 )
実施例 1 2と同様に調製したゾルに多孔質アルミナを浸漬し、 実施例 1 2にお けると同じ方法でゼォライ ト膜を形成した。
この膜を、 電気炉中 5 0 0 °Cまで昇温し 4時間保持してテトラプロピルアンモ 二ゥムを除去したところ、 表 3に示すように、 後述のローダミン試験でクラック が認められ、 またトリイソプロピルベンゼンの浸透気化法でも分子が通過してお り、 気密膜ではなかった。
比較例 1 2 :第 1の発明 ( 6 )
実施例 1 2と同様に調製したゾルに多孔質窒化珪素を浸漬し、 実施例 1 2と同 じ方法でゼォライト膜を形成した。
この膜を、 電気炉中 5 0 0 °Cまで昇温し 4時間保持してテトラプロピルァンモ 二ゥムを除去したところ、 表 3に示すように、 後述のローダミン試験でクラック が認められ、 またトリイソプロピルベンゼンの浸透気化法でも分子が通過してお り、 気密膜ではなかった。
比較例 1 3 :第 1の発明 ( 7 )
実施例 1 2と同様に調製したゾルに多孔質ムライトを浸漬し、 実施例 1 2と同 じ方法でゼォライト膜を形成した。
この膜を、 電気炉中 5 0 0 °Cまで昇温し 4時間保持してテトラプロピルアンモ 二ゥムを除去したところ、 表 3に示すように、 後述のローダミン試験でクラック が認められ、 またトリイソプロピルベンゼンの浸透気化法でも分子が通過してお り、 気密膜ではなかった。
比較例 1 4 :第 1の発明 (8 )
実施例 1 2と同様に調製したゾルに多孔質シリカガラスを浸漬し、 実施例 1 2 と同じ方法でゼォライト膜を形成した。
この膜を、 電気炉中 5◦ 0 °Cまで昇温し 4時間保持してテトラプロピルアンモ 二ゥムを除去したところ、 表 3に示すように、 後述のローダミン試験でクラック が認められ、 またトリイソプロピルベンゼンの浸透気化法でも分子が通過してお り、 気密膜ではなかった。
比較例 1 5 :第 1の発明 ( 9 )
実施例 1 2と同様に調製したゾルに多孔質コ一デイエライ トを浸漬し、 実施例 1 2と同じ方法でゼォライ ト膜を形成した。
この膜を、 電気炉中 5 0 0 °Cまで昇温し 4時間保持してテトラプロピルァンモ 二ゥムを除去したところ、 表 3に示すように、 後述のローダミン試験でクラック が認められ、 またトリイソプロピルベンゼンの浸透気化法でも分子が通過してお り、 気密膜ではなかった。 表 3
Figure imgf000043_0001
実施例 14〜: 18 :第 2の発明 ( 1 )
200m lテフロンビーカ一に、約 30質量。 /。シリカゾル(B産化学 (株)製 商 品名:スノーテックス S) と、 10%テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド
(TPAOH) 溶液 (和光純薬工業 (株) 製) 及びテトラプロピルアンモニゥム ブロミ ド (TPAB r) (和光純薬工業 (株) 製) とを、 これらのテトラプロピル アンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i 02) が モル比で 0. 04となるように、 かつ、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (T PA) の全量に対するテトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAOH) 及びテトラプロピルァンモニゥムプロミ ド (TPAB r) のそれぞれの配合割合
[TPAOH/ (TP AOH + TP AB r)、及び TPAB r / (TP AOH + T PAB r )] がモル%で表 4に示すものとなるよう調整して添加し、 さらに、テト ラプロピルアンモニゥムブロミド (TPAB r) の添加量 (モル) と同量 (モル) の水酸化ナトリゥムを約 2質量%水酸化ナトリゥム水溶液を用い添加して、 室温 で 30分間マグネティックスターラーで撹拌した後、 さらに 80°Cに加熱しなが らテフロン棒を用いて手動で撹拌混練を継続し、 水分を蒸発させることにより無 色の乾燥ゲルを得た。 得られた乾燥ゲルを X線回折で結晶構造を調べたところ、 非晶質であった。
この乾燥ゲルをメノゥ乳鉢にて粉砕し、 目開き 355 xmメッシュを通過した 粉末を、 金型一軸プレス成形 (全圧 1 O O O k g f ) で 5 X 4 X 40 mmの棒状 及び直径 18ιηπ φ、 厚さ 1. 8mmのディスク状にし、 さらに冷間静水圧成形 ( 1000 k g f / c m2) を行い、 成形体を得た。 この成形体を、 成形体重量と 同重量の蒸留水を入れたテフロン内筒付ステンレス製 100ml耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフロン板の上に配置し、 180°Cのオーブン中で 10時 間自生水蒸気圧下で反応させた。 反応後の成形体を X線回折で調べたところ、 全 ての組成で MF I型ゼォライ 卜であった。 この成形体を 80°Cで十分乾燥させ、 ゼォライ ト成形体とした。
このようにして得たゼォライト成形体の破断面の微構造を、 前述のように、 走 査型電子顕微鏡 (SEM) で観察し、 その写真により、 平均粒子径を算出したと ころ、表 4、 第 3図に示すように、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対するテトラプロピルアンモニゥムブロミド (TPAB r) の配合割合 [TPAB r/ (TPAOH + TPAB r)] 力 5、 1 2. 5、 25、 37. 5、 50モル。/0と増加するに従い、 平均粒子径が、 1. 5、 2. 7、 6. 4、 8. 8、 13. 9 μπιと大きくなることがわかった。
実施例 14〜 18の走査型電子顕微鏡 (SEM) 写真を第 4図〜第 8図にそれ ぞれ示す。
また、 棒状のゼォライト成形体を J I S R 1601に準拠して四点曲げ強 度を測定したところ、 表 4及び第 9図に示すように、 テトラプロピルアンモニゥ ムイオン (TPA) の全量に対するテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TP AB r ) の配合割合 [TPAB rZ TPAOH + TPAB r)] 力 5、 12. 5、 25、 37. 5、 50モル。/0と増加するに従い、 曲げ強度が低下し、 また、 第 1 0図に示すように、 平均粒子径が増加すると曲げ強度が低下することがわか つた。
また、 ディスク状のゼォライト成形体の圧力損失を測定したところ、 表 4に示 すように、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対するテトラ プロピルアンモニゥムブロミド (TPAB r) の配合割合 [TPAB rZ (TP AOH + TP AB r )] 力 5、 1 2. 5、 25、 37. 5、 50モル0 /oと増加す るに従い、 圧力損失が低下し、 また、 第 1 1図に示すように、 平均粒子径が増加 すると圧力損失が低下することがわかった。
実施例 19 :第 2の発明 (2)
200m lテフロンビーカ一に、約 30質量%シリカゾル(日産化学(株)製 商 品名 :スノーテックス S) と、 テトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPAB r) (和光純薬工業 (株) 製) とを、 この TP AB rのテトラプロピルアンモニゥ ムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i 02) がモル比で 0. 04となるように調整して添加し、 さらに、 テトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPAB r) の添加量 (モル) と同量 (モル) の水酸化ナトリウムを約 2質 量%水酸化ナトリゥム水溶液を用い添加して、 室温で 30分間マグネティックス タ一ラーで携拌した後、 さらに 80°Cに加熱しながらテフロン棒を用いて手動で 撹拌混練を継続し、 水分を蒸発させることにより無色の乾燥ゲルを得た。 得られ た乾燥ゲルを X線回折で結晶構造を調べたところ、 非晶質であった。
この乾燥ゲルを、 実施例 14〜18と同様にしてゼォライト成形体を得た。 このゼォライ ト成形体の破断面の微構造を、 実施例 14〜18と同様にして走 查型電子顕微鏡 (SEM) で観察し、 その写真により、 平均粒子径を算出したと ころ、 平均粒子径は、 24 μπιであった (第 3図参照)。 走査型電子顕微鏡 (SE Μ) 写真を第 1 2図に示す。
また、 棒状のゼォライト成形体の四点曲げ強度を実施例 14~18と同様にし て測定したところ、表 4、第 9図及び第 10図に示すように、 2ΜΡ aであった。 また、 表 4、 第 11図に示すように、 ディスク状のゼォライト成形体の圧力損 失を実施例 14〜18と同様にして測定したところ、 0. 3 X 1 3気圧であつ た。
実施例 20 :第 2の発明 (3)
200m lテフロンビーカ一に、約 30質量。/。シリカゾル(B産化学 (株)製 商 品名 :スノ一テックス S) と、 10%テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液 (和光純薬工業 (株) 製) とを、 この TPAOH溶液のテト ラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZ S i 02) がモル比で 0. 04となるように調整して添カ卩し、 室温で 30分間マグ ネティックスターラ一で撹拌して、 スプレードライヤー用のテトラプロピルァン モニゥムヒドロキシド (TPAOH) とシリカゾルとの混合溶液を調製した。 こ の混合溶液をスプレードライヤ一装置 (ャマト科学 (株) 製 商品名 :バルビス ミニスプレー G A32型) で、 噴霧空気圧 1 k g f /cm2、 乾燥空気流量 0. 4 m3/m i n、送液量 Sm lZm i n、吹きこみ温度 180 °Cの条件で乾燥させ、 乾燥ゲルを得た。 得られた乾燥ゲルを X線回折で結晶構造を調べたところ、 非晶 質であった。
この乾燥ゲルを、 実施例 14〜1 8と同様にしてゼォライト成形体を得た。 この成形体の破断面の微構造を、 実施例 14〜 18と同様にして走査型電子顕 微鏡 (SEM) で観察したところ、 欠陥がなく、 力 粒子の粗密のない均質な構 造であった。 また、 その写真により、 平均粒子径を算出したところ、 平均粒子径 は、 7. 5μπιであった。 走査型電子顕微鏡 (SEM) 写真を第 13図に示す。 また、 棒状のゼォライト成形体の四点曲げ強度を実施例 14〜18と同様にし て測定したところ、 表 4に示すように、 6MP aであった。 また、 表 4、 第 1 1 図に示すように、 ディスク状のゼォライト成形体の圧力損失を実施例 14〜1 8 と同様にして測定したところ、 0. 6 X 10·3気圧であった。
比較例 16 :第 2の発明 ( 4 )
200mlテフロンビーカ一に、約 30質量。/。シリカゾル( 産化学 (株)製 商 品名 :スノーテックス S) と、 10%テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液 (和光純薬工業 (株) 製) とを、 この TP AOH溶液のテト ラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZ S i 02) がモル比で◦. 04となるように調整して添加し、 室温で 30分間マグ ネティックスターラーで撹拌した後、 さらに 80°Cに加熱しながらテフロン棒で 手動で撹拌混練を継続し、 水分を蒸発させることにより無色の乾燥ゲルを得た。 得られた乾燥ゲルを X線回折で結晶構造を調べたところ、 非晶質であった。 この乾燥ゲルを、 実施例 14〜1 8と同様にしてゼォライト成形体を得た。 このゼォライ ト成形体の破断面の微構造を、 実施例 14〜 18と同様にして走 査型電子顕微鏡 (SE ) で観察し、 その写真により、 平均粒子径を算出したと ころ、 平均粒子径は、 0. 8μπιであった (第 3図参照)。 走査型電子顕微鏡 (S ΕΜ) 写真を第 14図に示す。
また、 棒状のゼォライト成形体の四点曲げ強度を実施例 14〜18と同様にし て測定したところ、 表 4、 第 9図及び第 10図に示すように、 26 MP aであつ た。
また、 第 1 1図に示すように、 ディスク状のゼォライト成形体の圧力損失を実 施例 14〜18と同様にして測定したところ、 1. 8気圧であった。
実施例 14〜 20及び比較例 16で得られたゼォライ ト成形体の破断面の微構 造の平均粒子径(μ m)、並びに実施例 14〜 20及び比較例 16で得られたゼォ ライ ト成形体の四点曲げ強度 (MP a) 及び圧力損失 (a tm) を測定した結果 をまとめて表 4に示す。 表 4から、 実施例 14〜20で得られたゼォライト成形 体は、 比較例 1 6で得られたゼォライ ト成形体に比べ、 その平均粒子径及び四点 曲げ強度も実用上十分に大きく、 さらに、 その圧力損失が極めて小さいことがわ かる。 従って、 実施例 14〜20で得られたゼォライ ト成形体のような圧力損失 が極めて小さい成形体 (基体) の上にクラック等の欠陥のないゼォライ ト膜を積 層、 形成したゼォライト積層複合体を、 分子ふるい膜等のガス分離膜や浸透気化 膜として用いれば、 ガス等の透過量の大きな、 高機能なものとして使用すること ができることがわかる。 表 4
Figure imgf000047_0001
実施例 21 :第 2の発明 (5)
1 0%テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAOH) 溶液 (和光純 薬工業 (株) 製) 1 5. 26 gとテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPA B r) (和光純薬工業 (株) 製) 2. O O gを混合し、 さらに蒸留水を 49. 85 g、 約 30質量%シリカゾル (日産化学 (株) 製 商品名 :スノーテックス S) 6. 00 gを、 これらの S i 02/TP AOH/TPAB rZ水のモル比が 1/0. 25/0. 25/125となるように加え、 室温で 30分間マグネティックスタ 一ラーで撹拌してゼォライ ト膜の成膜用ゾルを調製した。
このゾルをテフロン内筒付ステンレス製 100ml耐圧容器中に入れ、 実施例 1 9のゼォライ ト成形体を浸漬させ、 180°Cのオーブン中で 18時間反応させ た。 反応後の断面を走査型電子顕微鏡 (SEM) で観察したところ、 第 22図の S EM写真に示すように、 ゼォライト成形体上に約 25 μ mの緻密層が形成され ており、 X線回折からこの微密膜が MF I型ゼォライト膜であることが確認され た。
以上のようにして得たゼォライ ト積層中間体を電気炉中 500°Cまで昇温し 4 時間保持してテトラプロピルアンモニゥム (TPA) を除去したところ、 ローダ ミン試験でクラックが認められず、 また、 トリェチルベンゼンの浸透気化法でも 分子の通過がなく、 クラックのない緻密なゼォライト積層複合体であることが確 認された。
実施例 22 :第 2の発明 (6)
実施例 20のゼォライ ト成形体上に、 実施例 21と同様にしてゼォライ ト積層 中間体を得た。
以上のようにして得たゼォライ ト積層中間体を電気炉中 500°Cまで昇温し 4 時間保持してテトラプロピルアンモニゥム (TPA) を除去したところ、 ローダ ミン試験でクラックが認められず、 また、 トリェチルベンゼンの浸透気化法でも 分子の通過がなく、 クラックのない緻密なゼォライト積層複合体であることが確 認された。
なお、 熱膨張差によりゼォライト膜において生じるクラックは、 8〜50オン グストロ一ム程度の分子レベルのものであり、 S EMでも検出することができな レ、。 そこで、 本発明においては、 上記クラックの測定方法として、 下記の方法を 用いた。
第 1の方法 (ローダミン試験) は、 ゼォライ ト膜上にローダミン Bを滴下して クラックを可視化し、 光学顕微鏡で観察する方法である。
第 2の方法 (浸透気化法) は、 第 1 5図に示すように、 トリイソプロピルベン ゼン (T I PB) 分子 20を真空ポンプ 22により吸引し、 ゼォライ ト膜 21を 通過させることにより、 真空計 23又はガスクロマトグラフでクラックの有無を 確認する方法である。
実施例 23 :第 3の発明 (1)
200m lテフロンビーカ一に、約 3◦質量。 /。シリカゾル(日産化学 (株)製 商 品名 :スノ一テックス S) と、 10%テトラブロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液 (和光純薬工業 (株) 製) を、 この TPAOH溶液のテトラ プロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i 02) がモル比で 0. 04となるように調整して添加し、 室温で 30分間マグネ ティックスターラーで撹拌した後、 さらに 80°Cに加熱しながらテフロン棒を用 いて手動で撹拌混練を継続し、 水分を蒸発させることにより無色の乾燥ゲルを得 た。 得られた乾燥ゲルを X線回折で結晶構造を調べたところ、 非晶質であった。 この乾燥ゲル 100 gを 50 Omlテフロン容器に取り、 蒸留水 1 00 gと直 径 5 mmのジルコニァ玉石 1200 gを加え、 ポットミル架台で 24時間の湿式 粉碎を行ってスラリ一を得た。
第 23図に示すように、 このスラリーの粒度をレーザ一回折式粒度分布測定装 置 (島津製作所 (株) 製 商品名 : SALD—2000A) で調べたところ、 1 0%体積粒子径が、 0. 5 μπι、 50。/。体積粒子径が、 0. 9 μ m、 90 <%体積 粒子径が、 1. 8 μ mの分布であった。
スラリーを、 目開き 1000 / mメッシュを通過させて、 直径 5 mmのジルコ ニァ玉石と分離して回収し、 マグネティックスターラーで撹拌した。
このスラリーをスプレードライヤ一装置 (ャマト科学 (株) 製 商品名 : DL 一 41型) で、 噴霧空気圧 1 k g f / c m2、 乾燥空気流量 0. 8 mVm i n、 送液量 25m 1 /m i n、 吹きこみ温度 180°Cの条件で乾燥させ、 乾燥ゲル造 粒粉を得た。
第 24図に示すように、得られた乾燥ゲル造粒粉を走査型電子顕微鏡(S EM) で観察したところ、 最大粒径は 40 /zmであった。 このようにして得た乾燥ゲル造粒粉を、 金型一軸プレス成形 (全圧 1000 k g f ) で 5 X4 X40 mmの棒状及び直径 18 mm ø、 厚さ 1. 8 mmのディス ク状にし、 さらに冷間静水圧成形 (全圧 2500 k g f / c m2) を行い、 成形体 を得た。
この成形体を、 成形体重量と同重量の蒸留水を入れたテフロン内筒付ステンレ ス製 100m 1耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフロン板の上に配置し、 1 80°Cのオーブン中で 10時間自生水蒸気圧下で反応させた。 反応後の成形体 を X線回折で調べたところ、 MF I型ゼォライトであった。 この成形体を 80°C で十分乾燥させ、 ゼォライ ト成形体とした。
このようにして得たゼォライ ト成形体の破断面の微構造を、 走査型電子顕微鏡 (S EM) で観察し、 その写真により、 均質度を算出したところ、 健全部の面積 が 1 00 %で、 第 25図及び第 26図に示すように、 粒子の脱粒がなく、 かつ粒 子の粗密のない均質なものであった。 また、 平均粒子径は、 SEM写真から 0. 8 mでめった。
また、 棒状のゼォライト成形体を J I S R 1601に準拠して四点曲げ強 度を測定したところ、 曲げ強度は、 25MP aであった。 また、 ディスク状のゼ オライ ト成形体の圧力損失を測定したところ、 0. 18気圧であった。
実施例 24 :第 3の発明 (2)
200m lテフロンビ一カーに、約 30質量。/。シリカゾル(日産化学 (株)製 商 品名 :スノーテックス S) と、 10%テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド (TPAOH) 溶液 (和光純薬工業 (株) 製) とを、 この TP AOH溶液のテト ラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPA/ S i 02) がモル比で 0. 04となるように調整して添加し、 室温で 30分間マグ ネティックスターラーで撹拌して、 スプレードライヤ一用のテトラプロピルアン モニゥムヒドロキシド (TPAOH) とシリカゾルとの混合溶液を調製した。 こ の混合溶液をスプレードライヤー装置 (ャマト科学 (株) 製 商品名 :バルビス ミニスプレー G A 32型) で、 噴霧空気圧 1 k g f Zcn^ 乾燥空気流量 0. 4 m m i n、送液量 3 m 1 /m i n、吹きこみ温度 180°Cの条件で乾燥させ、 乾燥ゲルを得た。 得られた乾燥ゲルを X線回折で結晶構造を調べたところ、 非晶 質であった。
第 27図に示すように、 この乾燥ゲルの微構造を、 実施例 23と同様にして走 査型電子顕微鏡 (S EM) で観察したところ、 最大粒子径は、 約 15 / mであつ た。
この乾燥ゲルを、 金型一軸プレス成形 (全圧 l O O O k g f ) で 5 X 4 X 40 mmの棒状及び直径 1 8 mm 0、 厚さ 1. 8mmのディスク状にし、 さらに冷間 静水圧成形 ( 1000 k g f Zc m2) を行い、 成形体を得た。 この成形体を実施 例 23と同様にして 180°Cのオーブン中で 10時間自生水蒸気圧下で反応させ、 ゼォライト成形体を得た。
このゼォライ ト成形体の破断面の微構造を、 実施例 23と同様にして走査型電 子顕微鏡 (SEM) で観察したところ、 健全部の面積が 100°/0で、 第 28図及 び第 29図に示すように、 欠陥がなく、 かつ粒子の粗密のない均質な構造であつ た。 また、 その写真により、 平均粒子径を算出したところ、 平均粒子径は 7· 5 μ mであった。
また、 棒状のゼォライ ト成形体の四点曲げ強度を実施例 23と同様にして測定 したところ、 6MP aであった。 また、 ディスク状のゼォライ ト成形体の圧力損 失を測定したところ、 0. 6 X 10·3気圧であった。
比較例 17 :第 3の発明 ( 3 )
200m lテフロンビーカーに、約 30質量%シリカゾル(日産化学 (株)製 商 品名 :スノーテックス S) と、 10%テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAOH) 溶液 (和光純薬工業 (株) 製) を、 この TP AOH溶液のテトラ プロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPAZS i〇2) がモル比で 0. 04となるように調整して添加し、 室温で 30分間マグネ ティックスタ一ラーで撹拌した後、 さらに 80°Cに加熱しながらテフロン棒を用 いて手動で撹拌混練を継続し、 水分を蒸発させることにより無色の乾燥ゲルを得 た。 得られた乾燥ゲルを X線回折で結晶構造を調べたところ、 非晶質であった。 この乾燥ゲルをメノゥ乳鉢で粉碎し、目開き 355 μ mメッシュを通過させた。 第 30図に示すように、 粉砕後の乾燥ゲルの外表面の微構造を S EMで観察し たところ、 約 50 imの角張った粒子が多く見られた。 このようにして得た乾燥ゲルを、 金型一軸プレス成形 (全圧 1000 k g f ) で 5 X 4 X 4 Ommの棒状及び直径 18mm0、 厚さ 1. 8 mmのディスク状に し、 さらに冷間静水圧成形 (1000 k g f Zcm2) を行い、 成形体を得た。 この成形体を、 成形体重量の同重量の蒸留水を入れたテフ口ン内筒付ステンレ ス製 10 Om 1耐圧容器中に、 水と接触しないようにテフロン板の上に配置し、 180°Cのオーブン中で 10時間自生水蒸気圧下で反応させた。 反応後の成形体 を X線回折で調べたところ、 MF I型ゼオライトであった。 この成形体を 80°C で十分乾燥させ、 ゼォライト成形体とした。
このようにして得たゼォライト成形体の破断面の微構造を、 走査型電子顕微镜 (SEM) で観察し、 その写真により、 均質度を算出したところ、 健全部の面積 が 62%で、 第 31図及び第 32図に示すように、 脱粒による欠陥の存在及び粒 子が部分的に密になっている様子が観察された。 また、 平均粒子径は、 SEM写 真から 0. 8 μ mであることがわかった。
また、 棒状のゼォライト成形体を J I S R 1601に準拠して四点曲げ強 度を測定したところ、 曲げ強度は、 26MP aであった。 また、 ディスク状のゼ オライト成形体の圧力損失を測定したところ、 1. 8気圧であった。
実施例 23、 24及び比較例 1 7で得られたゼォライト成形体の破断面の微構 造の均質度 [健全部の面積 (%)] 及び平均粒子径 (μπι)、 並びに実施例 23、 24及び比較例 1 7で得られたゼォライ ト成形体の四点曲げ強度 (MP a) 及び 圧力損失 (a tm) を測定した結果をまとめて表 5に示す。
表 5から、 実施例 23、 24で得られたゼォライ ト成形体は、 比較例 1 7で得ら れたゼオライト成形体に比べ、 健全部の面積が極めて大きい (欠陥がない) こと がわかる。 また、 その平均粒子径及ぴ四点曲げ強度も実用上十分に大きく、 さら に、 その圧力損失が極めて小さいことがわかる。 従って、 実施例 23、 24で得 られたゼォライ ト成形体のような圧力損失が極めて小さい成形体 (基体) の上に クラック等の欠陥のないゼォライ ト膜を積層、形成したゼォライ ト積層複合体を、 分子ふるい膜等のガス分離膜や浸透気化膜として用いれば、 ガス等の透過量の大 きな、 高機能なものとして使用することができることがわかる。 表 5
Figure imgf000053_0001
実施例 25 :第 3の発明 (4)
10%テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド (TPAOH) 溶液 (和光純 薬工業 (株) 製) 15. 26 gとテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TP A B r ) (和光純薬工業 (株) 製) 2. 00 gを混合し、 さらに蒸留水を 49. 85 g、 約 30質量%シリカゾル (B産化学 (株) 製 商品名 :スノ一テックス S) 6. 00 gを、 これらの S i 02/TP AOH/TP AB r /水のモル比が 1ノ 0. 25/0. 25/125となるように加え、 室温で 30分間マグネティックスタ 一ラーで撹袢したゼォライ ト膜の成膜用ゾルを調製した。
このゾルをテフロン内筒付ステンレス製 100m 1耐圧容器中に入れ、 実施例 23で得られたゼォライト成形体を浸漬させ、 180°Cのオーブン中で 18時間 反応させた。 反応後の破断面の微構造を走査型電子顕微鏡 (SEM) で観察した ところ、 第 35図の SEM写真に示すように、 ゼォライ ト成形体上に約 25 i m の緻密層が形成されており、 X線回折からこの緻密膜が MF I型ゼォライト膜で あることが確認された。
以上のようにして得たゼォライ ト積層中間体を電気炉中 500°Cまで昇温し 4 時間保持してテトラプロピルアンモニゥム (TPA) を除去したところ、 ローダ ミン試験でクラックが認められず、 また、 トリェチルベンゼンの浸透気化法でも 分子の通過がなく、 クラックのない緻密なゼォライト積層複合体であることが確 、 れ /こ。
実施例 26 :第 3の発明 (5)
実施例 24で得られたゼォライト成形体上に、 実施例 25と同様にしてゼオラ ィト積層中間体を得た。 以上のようにして得られたゼォライ ト積層中間体を電気炉中 5 0 0 °Cまで昇温 し 4時間保持してテトラプロピルアンモニゥム (T P A) を除去したところ、 口 ーダミン試験でクラックが認められず、 また、 トリェチルベンゼンの浸透気化法 でも分子の通過がなく、 クラックのない緻密なゼォライト積層複合体であること が確認された。
産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明によって、 クラックを発生させることなくその上 にゼォライ ト膜を形成かつ維持し得るとともに、 分子ふるい膜等のガス分離膜や 浸透気化膜として用いた場合、 圧力損失の減少及び機械的強度の維持向上のいず れをも満足するゼォライト成形体、 このゼォライト成形体上に铸型剤を含有する ゼォライト膜を形成したゼォライト積層中間体、 このゼォライ ト積層中間体を仮 焼して形成したゼォライト積層複合体及びそれらの製造方法を «することがで きる。 従って、 本発明は、 高分画能の分離膜や高性能の触媒担体が要求される分 野及び耐熱性、 耐薬品性が要求される分野 (例えば、 石油化学、 水処理、 薬品、 食品分野等) において特に有効に用いられる。

Claims

請求の範囲
1. ゼォライトからなる多孔質のゼォライト成形体であって、
テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TP A/S i 02) がモル比で 0. 015~0. 08であり、 かつ完全に結晶化したゼ ォライトからなることを特徴とするゼォライト成形体。
2. ゼォライトからなる多孔質のゼォライト成形体であって、
テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TP A/S i 02) がモル比で 0· 02〜0· 1 2であり、 かつ結晶化途上のゼォライ トからなることを特徴とするゼォライト成形体。
3. 請求項 1又は 2に記載のゼォライト成形体が铸型剤を含有するものであり、 その上に同一又は類似の組成の铸型剤を含有するゼォライト膜が積層されてなる ことを特徴とするゼォライト積層中間体。
4. 請求項 3に記載のゼォライト積層中間体を仮焼して前記ゼォライト成形体 及び前記铸型剤を含有するゼォライト膜から前記 ϋ¾剤を除去することにより形 成された、 前記ゼォライト成形体上に前記ゼォライト膜が積層されてなることを 特徴とするゼォライト積層複合体。
5. テトラプロピルアンモニゥムイオン (TP Α) とシリカゾルとの配合割合 (TPA/S i 02) がモル比で 0. 015〜0. 08であり、 かつ完全に結晶化 したゼォライトから'なるとともに、 铸型剤を含有するゼォライト成形体の上に、 同一又は類似の組成のゼォライト膜を積層した後仮焼して、 前記ゼォライト膜及 び前記ゼォライト成形体から同時に铸型剤を除去し、 前記ゼォライト成形体上に 前記ゼォライト膜を積層したゼォライト積層複合体を得ることを特徴とするゼォ ライト積層複合体の製造方法。
6. テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) とシリカゾルとの配合割合 (TPA/S i 02) がモル比で 0. 02~0. 12であり、 力つ結晶化途上のゼ ォライトからなるとともに、 铸型剤を含有するゼォライト成形体上に、 同一又は 類似の組成のゼォライト膜を積層した後仮焼して、 前記ゼォライト膜及び前記ゼ ォライト成形体から同時に铸型剤を除去し、 前記ゼォライト成形体上に前記ゼォ ライト膜を積層したゼォライト積層複合体を得ることを特徴とするゼォライト積 層複合体の製造方法。
7. ゼォライ トからなる多孔質のゼォライ ト成形体であって、
平均粒子径が 1. Ο μπι以上、 曲げ強度が 1. 5MP a以上、 かつ、 その肉厚 を 1. 8 mmとしたときの、 ヘリゥムガスの透過量 10 m 1 Z c m2 · m i nにお ける供給側圧力と透過側圧力との差が、 1. 0気圧以下であることを特徴とする ゼォライト成形体。
8. 請求項 7に記載のゼォライト成形体が铸型剤を含有するものであり、 その 上に同一又は類似の組成の铸型剤を含有するゼォライト膜が積層されてなること を特徴とするゼォライト積層中間体。
9. 請求項 8に記載のゼォライ ト積層中間体を仮焼して前記ゼォライト成形体 及ぴ前記铸型剤を含有するゼォライ ト膜から前記铸型剤を除去することにより形 成された、 前記ゼォライト成形体上に前記ゼォライ ト膜が積層されてなることを 特徴とするゼォライト積層複合体。
10. シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド(TPAOH) 溶液及びテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPAB r) を、 これらのテト ラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対するテトラプロピルアンモ 二ゥムヒドロキシド(TP AOH)及びテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド(T PAB r ) のそれぞれの配合割合 [TPAOH/ (TP AOH + TP AB r)、 及 び TP AB rZ (T P AOH + T P AB r )] 力 0〜99モル0 /o及び 100〜1 モル。 /oとなるように調整して添加し、 得られた調製液を混練して乾燥し、 得られ た乾燥ゲルを成形、 結晶化処理することを特徴とするゼォライト成形体の製造方 法。
1 1. シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド(TPAOH) 溶液を添加し、 得られた調製液を噴霧して、 乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理することを特徴とするゼォライ ト成形体の製造方法。
1 2. シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド(TPAOH) 溶液及びテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPAB r) を、 これらのテト ラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対するテトラプロピルアンモ 二ゥムヒドロキシド(TPAOH)及びテトラプロピルアンモニゥムブロミド(T P AB r ) のそれぞれの配合割合 [TPAOH/ (TPAOH + TPAB r)、及 び TPAB r / (TPAOH + TPAB r )]力 0〜99モル0 /o及び 100〜1 モル <½となるように調整して添加し、 得られた調製液を混練して乾燥し、 得られ た乾燥ゲルを成形、 結晶化処理して、 ゼォライト成形体を得、 得られた前記ゼォ ライ ト成形体を前記調製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬して、 水熱合成し て、 前記ゼォライト成形体上に铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 前記 ゼォライト成形体と前記铸型剤を含有するゼォライ ト膜との積層体を形成するこ とを特徴とするゼォライト積層中間体の製造方法。
1 3. シリカゾルに、テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド(TP AOH) 溶液を添加し、 得られた調製液を噴霧して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結 晶化処理して、 ゼォライト成形体を得、 得られた前記ゼォライ ト成形体を前記調 製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬して、 水熱合成して、 前記ゼォライト成 形体上に铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 前記ゼォライト成形体と前 記踌型剤を含有するゼォライト膜との積層体を形成することを特徴とするゼオラ ィ ト積層中間体の製造方法。
14. シリカゾルに、テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド(TPAOH) 溶液及びテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド (TPAB r) を、 これらのテト ラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) の全量に対するテトラプロピルアンモ 二ゥムヒドロキシド(TPAOH)及びテトラプロピルアンモニゥムブロミ ド(T PAB r ) のそれぞれの配合割合 [TPAOHノ (TPAOH + TPAB r)、及 び TPAB r/ (TPAOH + TPAB r)] 力 0〜99モル%及び 100〜1 モル%となるように調整して添加し、 得られた調製液を混練して乾燥し、 得られ た乾燥ゲルを成形、 結晶化処理して、 ゼォライト成形体を得、 得られた前記ゼォ ライト成形体を前記調製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬して、 水熱合成し て、 前記ゼォライ ト成形体上に铸型剤を含有するゼォライ ト膜を形成して、 前記 ゼォライト成形体と前記铸型剤を含有するゼォライト膜との積層体を形成すると ともに、 この積層体を仮焼して铸型剤を同時に除去することを特徴とするゼオラ ィ ト積層複合体の製造方法。
1 5. シリカゾルに、テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド(T P AOH) 溶液を添加し、 得られた調製液を噴霧して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結 晶化処理して、 ゼォライ ト成形体を得、 得られた前記ゼォライ ト成形体を前記調 製液と同一又は類似の組成の溶液に浸漬して、 水熱合成して、 前記ゼォライト成 形体上に铸型剤を含有するゼォライト膜を形成して、 前記ゼォライト成形体と前 記铸型剤を含有するゼォライト膜との積層体を形成するとともに、 この積層体を 仮焼して踌型剤を同時に除去することを特徴とするゼォライト積層複合体の製造 方法。
16. ゼォライトからなる粒子から構成された多孔質のゼォライト成形体であ つて、
成形体の破断面の微構造観察において、 前記ゼォライト成形体を構成する粒子 のうち粒界破壊することにより個々の粒子が明瞭に観察される部分 (健全部) の 面積が、全破断面積の 70 %以上を占有することを特徴とするゼォライ ト成形体。
1 7. 請求項 16に記載のゼォライ ト成形体が铸型剤を含有するものであり、 その上に同一又は類似の組成の铸型剤を含有するゼォライ ト膜が積層されてなる ことを特徴とするゼォライト積層中間体。
18. 請求項 17に記載のゼォライ ト積層中間体を仮焼して前記ゼォライ ト成 形体及び前記铸型剤を含有するゼォライ ト膜から前記铸型剤を除去することによ り形成された、 前記ゼォライト成形体上にゼォライ ト膜が積層されてなることを 特徴とするゼォライト積層複合体。
19. シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド(TPAOH) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルとの配 合割合 (T P A/S i 02) がモル比で 0. 0 1 5〜0· 08となるように添カ卩し、 得られた調製液を混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを湿式粉砕し、 得られたス ラリーを噴霧して、 乾燥し、 得られた乾燥ゲル造粒物を成形、 結晶化処理するこ とを特徴とするゼォライ ト成形体の製造方法。
20. シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド(ΤΡΑΟΗ) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (ΤΡΑ) と前記シリカゾルとの配 合割合 (TPA/S i〇2) がモル比で 0· 0 1 5〜0. 08となるように添加し、 得られた調製液を噴霧して、 乾燥し、 得られた乾燥ゲルを成形、 結晶化処理する ことを特徴とするゼォライ ト成形体の製造方法。
21. シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド(TPAOH) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルとの配 合割合 (T P A/S i 02) がモル比で 0· 015〜0. 08となるように添加し、 得られた調製液を混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを湿式粉砕し、 得られたス ラリーを噴霧、 乾燥し、 乾燥ゲル造粒物を成形、 結晶化処理して、 ゼォライト成 形体を得、 得られた前記ゼォライト成形体を前記調製液と同一又は類似の組成の 溶液に浸漬し、 水熱合成して、 前記ゼォライ ト成形体上に铸型剤を含有するゼォ ライト膜を形成して、 前記ゼォライト成形体と前記铸型剤を含有するゼォライト 膜との積層体を形成することを特徴とするゼォライト積層中間体の製造方法。
22. シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド(TPAOH) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルとの配 合割合 (TPAZS i〇2) がモル比で 0. 015〜0. 08となるように添加し、 得られた調製液を噴霧して、乾燥し、得られた乾燥ゲルを成形、結晶化処理して、 ゼォライト成形体を得、 得られた前記ゼォライト成形体を前記調製液と同一又は 類似の組成の溶液に浸漬し、 水熱合成して、 前記ゼォライ ト成形体上に铸型剤を 含有するゼォライト膜を形成して、 前記ゼォライト成形体と前記铸型剤を含有す るゼォライ ト膜との積層体を形成することを特徴とするゼォライ ト積層中間体の 製造方法。
23. シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒドロキシド(TPAOH) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルとの配 合割合 (T P A/S i〇2) がモル比で 0. 015〜0. 08となるように添加し、 得られた調製液を混練して乾燥し、 得られた乾燥ゲルを湿式粉碎し、 得られたス ラリーを噴霧、 乾燥し、 得られた乾燥ゲル造粒物を成形、 結晶化処理して、 ゼォ ライ ト成形体を得、 得られた前記ゼォライト成形体を前記調製液と同一又は類似 の組成の溶液に浸漬し、 水熱合成して、 前記ゼォライ ト成形体上に铸型剤を含有 するゼォライト膜を形成して、 前記ゼォライ ト成形体と前記铸型剤を含有するゼ ォライ ト膜との積層体を形成するとと.もに、 この積層体を仮焼して铸型剤を同時 に除去することを特徴とするゼォライ ト積層複合体の製造方法。
24. シリカゾルに、 テトラプロピルアンモニゥムヒ ドロキシド(TP AOH) 溶液を、 テトラプロピルアンモニゥムイオン (TPA) と前記シリカゾルとの配 合割合 (TP AZS i〇2) がモル比で 0. 015~0· 08となるように添カロし、 得られた調製液を噴霧して、乾燥し、得られた乾燥ゲルを成形、結晶化処理して、 ゼォライ ト成形体を得、 得られた前記ゼォライト成形体を前記調製液と同一又は 類似の組成の溶液に浸漬し、 水熱合成して、 前記ゼォライ ト成形体上に铸型剤を 含有するゼォライ ト膜を形成して、 前記ゼォライト成形体と前記铸型剤を含有す るゼォライト膜との積層体を形成するとともに、 この積層体を仮焼して铸型剤を 同時に除去することを特徴とするゼォライト積層複合体の製造方法。
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