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JP4797485B2 - Method for producing zeolite membrane - Google Patents
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Description

本発明は、ゼオライト膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a zeolite membrane.

結晶性多孔質材料の代表であるゼオライトは、その細孔構造から固体酸性、イオン交換能、吸着分離能、分子レベルの細孔等を持ち併せた材料である。近年、このゼオライトを膜状とし、有機溶剤中の水の分離膜としての用途が注目されている。   Zeolite, which is representative of a crystalline porous material, is a material that has solid acidity, ion exchange capacity, adsorption separation capacity, molecular level pores and the like due to its pore structure. In recent years, attention has been focused on the use of this zeolite as a membrane to separate water in an organic solvent.

上記ゼオライト膜の製造方法としては、シリカ源とアルミナ源を主成分とするゼオライト膜の原料を含む反応液に支持体を接触させ、反応液と支持体とを反応させることにより、支持体の表面上にゼオライト膜を形成するいわゆる「水熱合成」法がよく知られている(特許文献1参照)。   As the method for producing the zeolite membrane, the surface of the support is obtained by bringing the support into contact with a reaction solution containing a raw material of the zeolite membrane mainly composed of a silica source and an alumina source, and reacting the reaction solution with the support. A so-called “hydrothermal synthesis” method in which a zeolite membrane is formed is well known (see Patent Document 1).

ところが、水熱合成法においては、支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成した場合、ゼオライト膜素体の表面上に、未反応物質、ゼオライト粒子、あるいはアモルファス成分等の付着物が認められる。この場合、当該ゼオライト膜素体をそのまま分離膜として用いると、ゼオライト膜を透過する透過成分の透過流Qが減少したり、ゼオライト膜の分離性能αが低下するという問題が生じる。 However, in the hydrothermal synthesis method, when a zeolite membrane body is formed on the surface of the support, deposits such as unreacted substances, zeolite particles, or amorphous components are observed on the surface of the zeolite membrane body. . In this case, when the zeolite membrane body is used as it is as a separation membrane, there arises a problem that the permeation flux Q of the permeation component that permeates the zeolite membrane decreases or the separation performance α of the zeolite membrane decreases.

このような事態を抑制するために、ゼオライト膜の製造方法においては、ゼオライト膜素体を反応液から引き上げた後、ゼオライト膜素体が洗浄される。このときのゼオライト膜素体の洗浄は、例えば、作業者が1つ1つのゼオライト膜素体ごとに各部をブラシで擦ることにより行われる(以下「手洗浄」という)。
特開2004−82008号公報
In order to suppress such a situation, in the method for producing a zeolite membrane, the zeolite membrane element is washed after being lifted from the reaction solution. The washing of the zeolite membrane element at this time is performed, for example, by the operator rubbing each part with a brush for each zeolite membrane element (hereinafter referred to as “hand washing”).
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-82008

しかしながら、上述した手洗浄によりゼオライト膜素体を洗浄すると、ゼオライト膜素体1本当たりの洗浄に時間がかかり、作業性に劣るという問題がある。また、手洗浄ではゼオライト膜素体ごとに洗浄の程度が異なったり、洗浄中に未洗浄箇所の付着物の固化が起こるおそれがある。しかも、このことは、作業者の熟練度によっても異なる。このため、複数本のゼオライト膜を製造する場合、ゼオライト膜を均質なものとすることが困難となる。   However, when the zeolite membrane body is cleaned by the above-described manual cleaning, it takes time to clean each zeolite membrane body, resulting in poor workability. Further, in the manual cleaning, there is a possibility that the degree of cleaning differs for each zeolite membrane element, and the deposits on the uncleaned portion may solidify during the cleaning. Moreover, this differs depending on the skill level of the operator. For this reason, when producing a plurality of zeolite membranes, it is difficult to make the zeolite membrane homogeneous.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熟練度に左右されず均質なゼオライト膜を効率的に製造できるゼオライト膜の製造方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the zeolite membrane which can manufacture a homogeneous zeolite membrane efficiently irrespective of a skill level.

上記課題を解決するため、本発明は、支持体とゼオライト膜の原料を含む反応液とを反応させ、支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成する膜素体形成工程と、ゼオライト膜素体と反応液とを分離させる分離工程と、前記ゼオライト膜素体に対し、スプレーノズルから1MPa〜10MPaの噴射圧力の洗浄水を、前記ゼオライト膜素体の延び方向に直交する面内で前記洗浄水が前記ゼオライト膜素体に向かうにつれて広がるように噴射し、前記ゼオライト膜素体と前記スプレーノズルの先端部との間の距離を100cm以下に保持しながら前記支持体に対して前記スプレーノズルを相対的に移動させることにより、前記ゼオライト膜素体を洗浄してゼオライト膜の表面の付着物を除去し透過流束及び分離性能を向上させたゼオライト膜を得る洗浄工程と、を含むゼオライト膜の製造方法である。なお、本発明において、支持体とは、支持素体の表面上にゼオライト膜素体の種結晶を付着させたもの、又は種結晶を付着させない場合には、支持素体そのものをいう。また、噴射圧力とは、スプレーノズルにゲージを設置する場合に当該ゲージによって表示される圧力をいう。 In order to solve the above problems, the present invention provides a membrane element forming step of reacting a support and a reaction solution containing a raw material for a zeolite membrane to form a zeolite membrane element on the surface of the support, and a zeolite membrane element A separation step for separating the body and the reaction liquid, and washing water having an injection pressure of 1 MPa to 10 MPa from the spray nozzle in the plane orthogonal to the extending direction of the zeolite membrane body. Water is sprayed so as to spread toward the zeolite membrane element, and the spray nozzle is applied to the support while maintaining the distance between the zeolite membrane element and the tip of the spray nozzle at 100 cm or less. by relatively moving, the zeolite membrane element was washed to remove deposits on the surface of the zeolite membrane permeation flux and zeolite membrane separation performance is improved A cleaning step that is a method for producing a zeolite membrane containing. In the present invention, the support means the support element body itself when the zeolite membrane element seed crystal is attached on the surface of the support element body or when the seed crystal is not attached. The spray pressure refers to the pressure displayed by the gauge when the gauge is installed in the spray nozzle.

本発明のゼオライト膜の製造方法によれば、上記洗浄工程において、前記ゼオライト膜素体に対し、スプレーノズルから1MPa〜10MPaの噴射圧力の洗浄水を、前記ゼオライト膜素体の延び方向に直交する面内で前記洗浄水が前記ゼオライト膜素体に向かうにつれて広がるように噴射し、前記ゼオライト膜素体と前記スプレーノズルの先端部との間の距離を100cm以下に保持しながら前記支持体に対して前記スプレーノズルを相対的に移動させるため、反応液から分離されるゼオライト膜素体に対して常に同じ条件で洗浄を行うことが可能となる。このため、ゼオライト膜素体の表面からの付着物の除去が同程度に行われる。従って、複数のゼオライト膜を製造する場合に作業者の熟練度に左右されずに均質なゼオライト膜を製造することが可能となる。また、上記洗浄工程では付着物の除去が、目視によらず、ゼオライト膜素体全体に洗浄水を噴射して行われるため、未洗浄の部分が生じることを防止することができる。よって、全体にわたって均質なゼオライト膜を得ることもできる。 According to the method for producing a zeolite membrane of the present invention, in the washing step, washing water having an injection pressure of 1 MPa to 10 MPa from the spray nozzle is orthogonal to the extending direction of the zeolite membrane element. The washing water is sprayed in a plane so as to spread toward the zeolite membrane body, and the distance between the zeolite membrane body and the tip of the spray nozzle is kept to 100 cm or less with respect to the support. Since the spray nozzle is relatively moved, the zeolite membrane body separated from the reaction solution can always be washed under the same conditions. For this reason, the removal of the deposits from the surface of the zeolite membrane element is performed to the same extent. Therefore, when producing a plurality of zeolite membranes, it is possible to produce a homogeneous zeolite membrane regardless of the skill level of the operator. Moreover, in the said washing | cleaning process, since removal of a deposit | attachment is performed by injecting washing water to the whole zeolite membrane body, it can prevent that an unwashed part arises. Therefore, a homogeneous zeolite membrane can be obtained throughout.

上記洗浄工程においては、前記分離工程で分離される複数のゼオライト膜素体に対し、前記スプレーノズルから1MPa〜10MPaの噴射圧力の洗浄水を、前記ゼオライト膜素体の延び方向に直交する面内で前記洗浄水が前記ゼオライト膜素体に向かうにつれて広がるように噴射し、各ゼオライト膜素体と前記スプレーノズルの先端部との間の距離を100cm以下に保持しながら前記支持体に対して前記スプレーノズルを相対的に移動させることにより、複数本のゼオライト膜素体を洗浄してゼオライト膜を得ることが好ましい。 In the cleaning step, cleaning water having an injection pressure of 1 MPa to 10 MPa from the spray nozzle is applied to the plurality of zeolite membrane bodies separated in the separation step in an in-plane direction orthogonal to the extending direction of the zeolite membrane body. The washing water is sprayed so as to spread toward the zeolite membrane element, and the distance between each zeolite membrane element and the tip of the spray nozzle is maintained at 100 cm or less with respect to the support. It is preferable to obtain a zeolite membrane by moving a spray nozzle relatively to wash a plurality of zeolite membrane bodies.

このようにゼオライト膜素体が複数ある場合は、同時にスプレーノズルから洗浄水がゼオライト膜素体のそれぞれに噴射される。この場合も、複数のゼオライト膜素体に対してスプレーノズルから1MPa〜10MPaの噴射圧力の洗浄水を噴射し、各ゼオライト膜素体とスプレーノズルの先端部との間の距離を100cm以下に保持しながら支持体に対してスプレーノズルを相対的に移動させるため、得られる複数のゼオライト膜を均質なものとすることができる。また複数のゼオライト膜素体に対して同時に洗浄が行われるため、洗浄が極めて効率よく行われ、ゼオライト膜をより効率的に製造することが可能となる。 Thus, when there are a plurality of zeolite membrane elements, washing water is simultaneously sprayed from the spray nozzles to each of the zeolite membrane elements. Also in this case, washing water having a spray pressure of 1 MPa to 10 MPa is sprayed from a spray nozzle to a plurality of zeolite membrane elements , and the distance between each zeolite membrane element and the tip of the spray nozzle is maintained at 100 cm or less . However, since the spray nozzle is moved relative to the support, the obtained plurality of zeolite membranes can be made homogeneous. In addition, since the plurality of zeolite membrane bodies are simultaneously cleaned, the cleaning is performed extremely efficiently, and the zeolite membrane can be manufactured more efficiently.

上記のとおり、洗浄工程において、スプレーノズルから噴射される洗浄水の噴射圧力が1MPa〜10MPa以下であり、前記スプレーノズルの先端部と前記ゼオライト膜素体との距離が100cm以下である。この場合、ゼオライト膜素体の表面に付着した付着物がより効果的に除去され、十分な透過流や分離性能を有する均質なゼオライト膜を製造することができる。 As described above, in the cleaning process, injection pressure of the washing water jetted from the spray nozzle is not more than 1 MPa to 10 MPa, a distance between the zeolite membrane element and the tip portion of the spray nozzle Ru der less 100 cm. In this case, deposits adhering to the surface of the zeolite membrane body are more effectively removed, and a homogeneous zeolite membrane having sufficient permeation flux and separation performance can be produced.

ここで、「透過流(kg/mh)」とは、単位時間当たりに液体がゼオライト膜を透過する量をいう。例えば、エタノールと水との混合液から水を分離させたい場合において、ゼオライト膜を分離膜として用いた場合、単位時間当たりに水がゼオライト膜を通過する量をいう。 Here, “permeation flux (kg / m 2 h)” refers to the amount of liquid permeating the zeolite membrane per unit time. For example, when water is to be separated from a mixed solution of ethanol and water, when a zeolite membrane is used as the separation membrane, the amount of water passing through the zeolite membrane per unit time.

また、「分離性能」とは、例えば、エタノールと水の混合液の場合において、ゼオライト膜を分離膜として用いた場合、分離前の水の濃度をA1質量%、エタノールの濃度をA2質量%とし、ゼオライト膜を透過した液体又は気体中の水の濃度をB1質量%、エタノールの濃度をB2質量%とすると、下記式(1);
α=(B1/B2)/(A1/A2)・・・(1)
により表されるものである。なお、かかる値は大きいほど、混合液からより高濃度で特定の液体を分離することが可能となる。
“Separation performance” means, for example, in the case of a mixed solution of ethanol and water, when a zeolite membrane is used as a separation membrane, the concentration of water before separation is A1% by mass and the concentration of ethanol is A2% by mass. When the concentration of water in the liquid or gas that has passed through the zeolite membrane is B1% by mass and the concentration of ethanol is B2% by mass, the following formula (1):
α = (B1 / B2) / (A1 / A2) (1)
It is represented by. In addition, it becomes possible to isolate | separate a specific liquid with higher concentration from a liquid mixture, so that this value is large.

また本発明は、支持体とゼオライト膜の原料を含む反応液とを反応させ、前記支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成する膜素体形成工程と、前記ゼオライト膜素体と前記反応液とを分離させる分離工程と、前記ゼオライト膜素体に対し、スプレーノズルから1MPa〜10MPaの噴射圧力の洗浄水を、前記ゼオライト膜素体と前記スプレーノズルの先端部との間の距離を100cm以下に保持しながら、前記ゼオライト膜素体の延び方向に平行で且つ前記スプレーノズルの延び方向に平行な面内で前記洗浄水が前記ゼオライト膜素体に向かうにつれて広がるように噴射することにより、前記ゼオライト膜素体を洗浄してゼオライト膜の表面の付着物を除去し透過流束及び分離性能を向上させたゼオライト膜を得る洗浄工程と、を含むことを特徴とするゼオライト膜の製造方法である。 The present invention also includes a membrane element forming step of reacting a support and a reaction solution containing a raw material of the zeolite membrane to form a zeolite membrane element on the surface of the support, the zeolite membrane element and the reaction A separation step of separating the liquid, washing water with a spray pressure of 1 MPa to 10 MPa from the spray nozzle for the zeolite membrane element, and a distance between the zeolite membrane element and the tip of the spray nozzle of 100 cm While maintaining the following, by spraying so that the washing water spreads toward the zeolite membrane body in a plane parallel to the extension direction of the zeolite membrane body and parallel to the extension direction of the spray nozzle, this include a washing step, the obtaining the zeolite membrane element was washed to remove deposits on the surface of the zeolite membrane permeation flux and zeolite membrane separation performance is improved Which is a method for manufacturing a zeolite membrane according to claim.

本発明のゼオライト膜の製造方法によれば、上記洗浄工程において、ゼオライト膜素体に対し、スプレーノズルから1MPa〜10MPaの噴射圧力の洗浄水を、前記ゼオライト膜素体と前記スプレーノズルの先端部との間の距離を100cm以下に保持しながら、ゼオライト膜素体の延び方向に平行で且つスプレーノズルの延び方向に平行な面内で洗浄水がゼオライト膜素体に向かうにつれて広がるように噴射することによりゼオライト膜素体を洗浄するため、反応液から分離されるゼオライト膜素体に対して常に同じ条件で洗浄を行うことが可能となる。このため、ゼオライト膜素体の表面からの付着物の除去が同程度に行われる。従って、複数のゼオライト膜を製造する場合に作業者の熟練度に左右されずに均質なゼオライト膜を製造することが可能となる。また、上記洗浄工程では付着物の除去が目視によらずゼオライト膜素体全体に洗浄水を噴射して行われるため、未洗浄の部分が生じることを防止することができる。よって、全体にわたって均質なゼオライト膜を得ることもできる。さらに本発明の製造方法では、ゼオライト膜素体全体に対し一度に洗浄水が接触させられるため、洗浄中、洗浄水が長時間接触しないことによる付着物の固化をより十分に抑制することができ、効果的に付着物を除去することができる。このため、十分な透過流及び十分な分離性能を得ることができる。 According to the method for producing a zeolite membrane of the present invention, in the cleaning step, washing water having an injection pressure of 1 MPa to 10 MPa is applied to the zeolite membrane element from the spray nozzle, and the zeolite membrane element and the tip of the spray nozzle are provided. While being maintained at a distance of 100 cm or less , the washing water is sprayed so as to spread in the plane parallel to the extending direction of the zeolite membrane body and parallel to the extending direction of the spray nozzle as it goes to the zeolite membrane body. Thus, the zeolite membrane body is washed, so that it is possible to always wash the zeolite membrane body separated from the reaction solution under the same conditions. For this reason, the removal of the deposits from the surface of the zeolite membrane element is performed to the same extent. Therefore, when producing a plurality of zeolite membranes, it is possible to produce a homogeneous zeolite membrane regardless of the skill level of the operator. Moreover, in the said washing | cleaning process, since removal of a deposit | attachment is performed by injecting washing water to the whole zeolite membrane element body, it can prevent that an unwashed part arises. Therefore, a homogeneous zeolite membrane can be obtained throughout. Furthermore, in the production method of the present invention, since the washing water is brought into contact with the entire zeolite membrane body at once, solidification of the deposits due to the washing water not contacting for a long time during washing can be more sufficiently suppressed. , Can effectively remove deposits. For this reason, sufficient permeation flux and sufficient separation performance can be obtained.

上記ゼオライト膜の製造方法において、分離工程後、ゼオライト膜素体を冷却する冷却工程を更に含むことが好ましい。   The method for producing a zeolite membrane preferably further includes a cooling step for cooling the zeolite membrane body after the separation step.

分離工程後は、一般にゼオライト膜素体が高温であるため、ゼオライト膜素体が乾燥しやすい状態にある。すなわち、ゼオライト膜素体を反応液から分離させると、ゼオライト膜素体表面の水分が蒸発して乾燥してしまう。この場合、ゼオライト膜素体の表面上の付着物が固化してしまい、洗浄工程において付着物を除去することが困難となる傾向にある。そこで、分離工程後にゼオライト膜素体を冷却することにより、ゼオライト膜素体が乾燥し難くなり付着物の固化を抑制することができる。   After the separation step, since the zeolite membrane element is generally at a high temperature, the zeolite membrane element is easily dried. That is, when the zeolite membrane element is separated from the reaction solution, the moisture on the surface of the zeolite membrane element is evaporated and dried. In this case, the deposit on the surface of the zeolite membrane element is solidified, and it tends to be difficult to remove the deposit in the washing step. Therefore, by cooling the zeolite membrane body after the separation step, the zeolite membrane body becomes difficult to dry and the solidification of the deposits can be suppressed.

本発明のゼオライト膜の製造方法によれば、熟練度によらず均質なゼオライト膜を効率的に製造することができる。   According to the method for producing a zeolite membrane of the present invention, a homogeneous zeolite membrane can be efficiently produced regardless of the degree of skill.

以下、必要に応じて図面を参照し、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 なお、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. In addition, the dimensional ratio of drawing is not restricted to the ratio of illustration.

(第1実施形態)
本実施形態のゼオライト膜の製造方法は、種結晶を支持素体に付着させ支持体とする種付着工程と、支持体とゼオライト膜の原料を含む反応液とを反応させ、支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成する膜素体形成工程と、ゼオライト膜素体と反応液とを分離させる分離工程と、ゼオライト膜素体に対し、スプレーノズルから一定の噴射圧力の洗浄水を、ゼオライト膜素体の延び方向に直交する面内で洗浄水がゼオライト膜素体に向かうにつれて広がるように噴射し、ゼオライト膜素体とスプレーノズルの先端部との間の距離を一定に保持しながら支持体に対してスプレーノズルを相対的に移動させることにより、ゼオライト膜素体を洗浄してゼオライト膜を得る洗浄工程とを含む。
(First embodiment)
The method for producing a zeolite membrane according to the present embodiment includes a seed attachment step in which a seed crystal is attached to a support element and reacting a reaction liquid containing a raw material of the support and the zeolite membrane on the surface of the support. A membrane element forming step for forming a zeolite membrane element, a separation step for separating the zeolite membrane element and the reaction solution, and washing water with a constant injection pressure from the spray nozzle to the zeolite membrane element. The cleaning water is sprayed so as to spread toward the zeolite membrane body in a plane perpendicular to the extending direction of the membrane body, and the distance between the zeolite membrane body and the tip of the spray nozzle is kept constant and supported. A washing step of washing the zeolite membrane body to obtain a zeolite membrane by moving the spray nozzle relative to the body.

上記ゼオライト膜の製造方法によれば、上記洗浄工程において、ゼオライト膜素体に対し、スプレーノズルから一定の噴射圧力の洗浄水を、ゼオライト膜素体の延び方向に直交する面内で洗浄水がゼオライト膜素体に向かうにつれて広がるように噴射し、ゼオライト膜素体とスプレーノズルの先端部との間の距離を一定に保持しながら支持体に対して前記スプレーノズルを相対的に移動させるため、反応液から分離されるゼオライト膜素体に対して常に同じ条件で洗浄を行うことが可能となる。このため、ゼオライト膜素体の表面からの付着物の除去が同程度に行われる。従って、複数のゼオライト膜を製造する場合に作業者の熟練度に左右されずに均質なゼオライト膜を製造することが可能となる。また、上記洗浄工程では付着物の除去が目視によらずゼオライト膜素体全体に洗浄水を噴射して行われるため、未洗浄の部分が生じることを防止することができる。よって、全体にわたって均質なゼオライト膜を得ることもできる。   According to the method for producing a zeolite membrane, in the washing step, washing water having a constant injection pressure is applied to the zeolite membrane element from a spray nozzle within a plane perpendicular to the extending direction of the zeolite membrane element. In order to spread toward the zeolite membrane body, in order to move the spray nozzle relative to the support while maintaining a constant distance between the zeolite membrane body and the tip of the spray nozzle, It becomes possible to always wash the zeolite membrane body separated from the reaction solution under the same conditions. For this reason, the removal of the deposits from the surface of the zeolite membrane element is performed to the same extent. Therefore, when producing a plurality of zeolite membranes, it is possible to produce a homogeneous zeolite membrane regardless of the skill level of the operator. Moreover, in the said washing | cleaning process, since removal of a deposit | attachment is performed by injecting washing water to the whole zeolite membrane element body, it can prevent that an unwashed part arises. Therefore, a homogeneous zeolite membrane can be obtained throughout.

以下、各工程について詳細に説明する。   Hereinafter, each step will be described in detail.

[種付着工程]
種付着工程は、種結晶を支持素体に付着させ支持体とする工程である。
[Seed adhesion process]
The seed attachment step is a step of attaching a seed crystal to a support element to form a support.

かかる種付着工程を行うことにより、後述する膜素体形成工程において、支持体に、より均一なゼオライト膜素体を形成することが可能となり、後述する洗浄工程においても支持体に、より均一なゼオライト膜素体を形成することが可能となる。   By performing the seed deposition step, it becomes possible to form a more uniform zeolite membrane body on the support in the membrane body forming step described later, and more uniform on the support also in the cleaning step described later. It becomes possible to form a zeolite membrane element.

上記種結晶は、目的とするゼオライト膜のゼオライトの種類に応じて異なり、例えば、形成するゼオライトと同一種のゼオライトを用いてもよいし、結晶構造が類似したものでもよい。   The seed crystal differs depending on the type of zeolite of the target zeolite membrane. For example, the same type of zeolite as the zeolite to be formed may be used, or the crystal structure may be similar.

種結晶を含む溶液において、当該溶液中の種結晶の濃度は、0.01質量%〜20質量%であることが好ましく、0.1質量%〜10質量%であることがより好ましい。種結晶の濃度が、0.01質量%未満であると、濃度が上記範囲にある場合と比較して、支持素体に十分に種結晶が付着せず、ゼオライト膜にピンホール等の欠陥が生じる場合があり、種結晶の濃度が、20質量%を超えると、濃度が上記範囲にある場合と比較して、種結晶を含む層が厚くなりすぎ、外側部分の種結晶は結晶化するが、内側の種結晶は十分に結晶化せずに保持されるので、ゼオライト膜の剥離や欠陥が発生しやすくなる傾向にある。   In the solution containing the seed crystal, the concentration of the seed crystal in the solution is preferably 0.01% by mass to 20% by mass, and more preferably 0.1% by mass to 10% by mass. When the concentration of the seed crystal is less than 0.01% by mass, the seed crystal does not sufficiently adhere to the support element and there are defects such as pinholes in the zeolite membrane as compared with the case where the concentration is in the above range. If the concentration of the seed crystal exceeds 20% by mass, the layer containing the seed crystal becomes too thick as compared with the case where the concentration is in the above range, and the seed crystal in the outer portion is crystallized. Since the inner seed crystal is retained without being sufficiently crystallized, the zeolite membrane tends to be peeled off or defective.

本発明において用いられる支持素体は、特に限定されないが、多孔質であることが好ましく、例えばセラミックス、有機高分子又は金属で構成される。セラミックスとしては、ムライト、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等が挙げられ、金属としては、ステンレススチール、焼結されたニッケル又は焼結されたニッケルと鉄の混合物等が挙げられる。これらの中でも支持素体としてアルミナを用いることが好ましい。支持素体としてアルミナを用いると、支持素体の材質の溶出を抑制できる。なお、上記支持素体は、ゼオライトが焼結されたものを用いてもよい。   The support element used in the present invention is not particularly limited, but is preferably porous, and is made of, for example, ceramics, organic polymer, or metal. Examples of ceramics include mullite, alumina, silica, titania, zirconia, and the like. Examples of metals include stainless steel, sintered nickel, and a mixture of sintered nickel and iron. Among these, it is preferable to use alumina as a support element. When alumina is used as the support element, elution of the material of the support element can be suppressed. Note that the support element may be made by sintering zeolite.

上記支持素体が多孔質である場合、孔の平均細孔径は、0.1μm〜20μmであることが好ましく、0.1μm〜5μmであることがより好ましい。この場合、ピンホールの少ないゼオライト膜を形成でき、分離性能の高いゼオライト膜を得ることができる。また、気孔率は5〜50%であることが好ましく、30〜50%であることがより好ましい。この場合、支持素体のガス透過量が高いため、透過流の高いゼオライト膜を得ることができる。 When the support element is porous, the average pore diameter of the pores is preferably 0.1 μm to 20 μm, and more preferably 0.1 μm to 5 μm. In this case, a zeolite membrane with few pinholes can be formed, and a zeolite membrane with high separation performance can be obtained. Moreover, it is preferable that a porosity is 5 to 50%, and it is more preferable that it is 30 to 50%. In this case, since the gas permeation amount of the support element is high, a zeolite membrane having a high permeation flux can be obtained.

上記平均細孔径が0.1μm未満であると、平均細孔径が上記範囲にある場合と比較して、種結晶が支持素体細孔内に十分付着しないため、剥離しやすくなる傾向にあり、平均細孔径が20μmを超えると、平均細孔径が上記範囲にある場合と比較して、ゼオライト結晶で細孔を埋めることができずにピンホールが発生し、分離性能が低下する傾向にある。また、気孔率が5%未満であると、気孔率が上記範囲にある場合と比較して、ガス透過速度が小さいために高い透過流を得ることができなくなる傾向にあり、気孔率が50%を超えると、気孔率が上記範囲にある場合と比較して、支持体の機械強度が低いため、使用に耐えられない製品となる傾向にある。 When the average pore diameter is less than 0.1 μm, compared to the case where the average pore diameter is in the above range, the seed crystal does not sufficiently adhere in the support element pores, and therefore tends to be easily peeled off. When the average pore diameter exceeds 20 μm, compared to the case where the average pore diameter is in the above range, the pores cannot be filled with zeolite crystals, pinholes are generated, and the separation performance tends to be lowered. Further, when the porosity is less than 5%, compared with the case where the porosity is in the above range, the gas permeation rate is low, and thus there is a tendency that a high permeation flux cannot be obtained, and the porosity is 50 If it exceeds%, the mechanical strength of the support is low compared to the case where the porosity is in the above range, and thus the product tends to be unusable.

上記支持素体の形状は、特に限定されないが、筒状、中空糸状、チューブ状等の中空状、板状、ハニカム状(蜂の巣状)、ペレット状のものが挙げられる。かかる形状は、ゼオライト膜が使用される用途に応じて変更することが可能である。例えば、ゼオライト膜を水と有機溶剤との分離膜として用いる場合は、中空状であることが好ましい。この場合、後述する洗浄をより均一に行うことができ、十分な透過流及び分離性能を有するゼオライト膜を製造することが可能となる。 The shape of the support element is not particularly limited, and examples thereof include a hollow shape such as a cylindrical shape, a hollow fiber shape, and a tube shape, a plate shape, a honeycomb shape (honeycomb shape), and a pellet shape. Such a shape can be changed according to the use for which the zeolite membrane is used. For example, when a zeolite membrane is used as a separation membrane for water and an organic solvent, it is preferably hollow. In this case, washing described later can be performed more uniformly, and a zeolite membrane having a sufficient permeation flux and separation performance can be produced.

上記種付着工程は、種結晶を含む溶液に支持素体を接触させて行われる。この接触させる方法としては、含浸法、ディップコート法、スプレーコート法、塗布法、濾過法等が挙げられる。   The seed attaching step is performed by bringing the support element into contact with a solution containing the seed crystal. Examples of the contacting method include an impregnation method, a dip coating method, a spray coating method, a coating method, and a filtration method.

なお、上記種結晶を含む溶液には、例えば界面活性剤等の添加剤を含有させることも可能である。   Note that the solution containing the seed crystal may contain an additive such as a surfactant.

上記種付着工程を経た後、種結晶を乾燥させることが好ましい。この場合、種結晶を支持素体に十分に付着させることができる。   After passing through the seed attaching step, it is preferable to dry the seed crystal. In this case, the seed crystal can be sufficiently attached to the support element.

[膜素体形成工程]
膜素体形成工程は、支持体とゼオライト膜の原料を含む反応液とを反応させ、支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成する工程である。上記膜素体形成工程は、種結晶が付着した支持体をゼオライト膜の原料を含む反応液に接触させて行われる。
[Film body forming process]
The membrane element forming step is a step of forming a zeolite membrane element on the surface of the support by reacting the support and a reaction solution containing the raw material of the zeolite membrane. The membrane element forming step is performed by bringing the support to which the seed crystals are attached into contact with a reaction solution containing a raw material for the zeolite membrane.

ゼオライト膜の合成は、例えば、水熱合成法、ドライゲルコンバージョン法等により行うことができる。これらの中でもゼオライト膜の合成を水熱合成法で行うことが好ましい。   The synthesis of the zeolite membrane can be performed, for example, by a hydrothermal synthesis method, a dry gel conversion method, or the like. Of these, the zeolite membrane is preferably synthesized by a hydrothermal synthesis method.

まず、膜素体形成工程においては、ゼオライト膜の原料を水に加えて攪拌し、ゼオライト合成反応に使用する反応液を作製する。そして、上記反応液を上記支持体に含浸させることにより、支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成させる。   First, in the membrane element forming step, the raw material of the zeolite membrane is added to water and stirred to prepare a reaction solution used for the zeolite synthesis reaction. Then, a zeolite membrane is formed on the surface of the support by impregnating the support with the reaction solution.

上記ゼオライト膜の原料は、アルミナ源及びシリカ源であり、必要に応じてアルカリ金属源及び/又はアルカリ土類金属源を含んでもよい。アルミナ源としては、水酸化アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム等のアルミニウム塩の他、アルミナ粉末、コロイダルアルミナ等が挙げられる。シリカ源としては、ケイ酸ナトリウム、水ガラス、ケイ酸カリウム等のアルカリ金属ケイ酸塩の他、シリカ粉末、ケイ酸、コロイダルシリカ、酸性白土、カオリン、ケイ素アルコキシド(アルミニウムイソプロポキシド等)等が挙げられる。アルカリ(土類)金属源としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等が挙げられる。なお、アルカリ金属ケイ酸塩は、シリカ源及びアルカリ金属源として用いることができる。   The raw material of the zeolite membrane is an alumina source and a silica source, and may contain an alkali metal source and / or an alkaline earth metal source as necessary. Examples of the alumina source include aluminum powder, aluminum aluminate, aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum chloride, alumina powder, colloidal alumina, and the like. Silica sources include sodium silicate, water glass, alkali metal silicates such as potassium silicate, silica powder, silicic acid, colloidal silica, acid clay, kaolin, silicon alkoxide (aluminum isopropoxide, etc.), etc. Can be mentioned. Examples of the alkali (earth) metal source include sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride and the like. In addition, alkali metal silicate can be used as a silica source and an alkali metal source.

上記反応液中のシリカ源とアルミナ源とのモル比(SiO/Alに換算)は、目的とするゼオライト膜のゼオライトの種類によって適宜決定することができる。 The molar ratio (converted to SiO 2 / Al 2 O 3 ) between the silica source and the alumina source in the reaction solution can be appropriately determined depending on the type of zeolite of the target zeolite membrane.

また、上記シリカ源とアルミナ源の濃度は特に限定されない。すなわち、膜素体形成工程において、シリカ源やアルミナ源の濃度を高めることにより、反応液をゲル状とし、これを支持体に接触させてもよく、シリカ源やアルミナ源の濃度を低くすることにより、低粘度の反応液を支持体に接触(含浸)させてもよい。   Moreover, the density | concentration of the said silica source and an alumina source is not specifically limited. That is, in the film body forming step, the concentration of the silica source or the alumina source may be increased to make the reaction liquid gel, which may be brought into contact with the support, and the concentration of the silica source or the alumina source should be reduced. Thus, the low viscosity reaction liquid may be brought into contact (impregnated) with the support.

すなわち、反応液の組成、反応温度、反応時間等は、目的とするゼオライト膜のゼオライト種により異なる。   That is, the composition of the reaction solution, the reaction temperature, the reaction time, and the like vary depending on the zeolite type of the target zeolite membrane.

なお、上記反応液には、結晶化促進剤のような添加剤を含有させることも可能である。かかる結晶化促進剤としては、テトラプロピルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等が挙げられる。   Note that the reaction solution may contain an additive such as a crystallization accelerator. Examples of the crystallization accelerator include tetrapropylammonium bromide, tetrabutylammonium bromide and the like.

[分離工程]
分離工程は、ゼオライト膜素体と反応液とを分離させる工程である。分離方法としては、例えばゼオライト膜素体が形成された支持体を反応液中から引き上げて取り出す方法、ゼオライト膜素体が形成された支持体が反応液中に浸漬している状態から、反応液を例えば容器の底部に設けられた排出口等から除去する方法、ゼオライト膜素体が形成された支持体が反応液中に浸漬している状態から、容器を反応液ごと下方に移動させる方法、等が挙げられる。
[Separation process]
The separation step is a step of separating the zeolite membrane body and the reaction liquid. Separation methods include, for example, a method in which a support on which a zeolite membrane element is formed is pulled out from the reaction solution, and a support in which the zeolite membrane element is formed is immersed in the reaction solution. For example, a method of removing from a discharge port provided at the bottom of the container, a method of moving the container together with the reaction liquid from a state where the support on which the zeolite membrane element is formed is immersed in the reaction liquid, Etc.

なお、分離工程は、ゼオライト膜素体が形成された支持体が反応液中に浸漬している状態から、直ちに行うことが好ましい。この場合、ゼオライト膜素体が乾燥し、付着物が固化することを抑制することができる。   In addition, it is preferable to perform a isolation | separation process immediately from the state which the support body in which the zeolite membrane element was formed is immersed in the reaction liquid. In this case, it can suppress that a zeolite membrane body dries and a deposit | attachment solidifies.

[洗浄工程]
反応液とゼオライト膜素体とを分離した後は、ゼオライト膜素体の洗浄を行い、ゼオライト膜素体上に形成された未反応物質、ゼオライト粒子、あるいはアモルファス成分等の付着物を除去する。具体的には、ゼオライト膜素体に対し、スプレーノズルから一定の噴射圧力の洗浄水を、ゼオライト膜素体の延び方向に直交する面内で洗浄水がゼオライト膜素体に向かうにつれて広がるように噴射し、ゼオライト膜素体とスプレーノズルの先端部との間の距離を一定に保持しながら支持体に対してスプレーノズルを相対的に移動させることによりゼオライト膜素体を洗浄する(以下、必要に応じて、「スプレー洗浄」と呼ぶ)。こうしてゼオライト膜が得られる。
[Washing process]
After separating the reaction solution and the zeolite membrane element, the zeolite membrane element is washed to remove deposits such as unreacted substances, zeolite particles, or amorphous components formed on the zeolite membrane element. Specifically, with respect to the zeolite membrane element, the washing water having a constant injection pressure is spread from the spray nozzle so that the washing water spreads toward the zeolite membrane element in a plane orthogonal to the extending direction of the zeolite membrane element. The zeolite membrane is washed by spraying and moving the spray nozzle relative to the support while maintaining a constant distance between the zeolite membrane and the tip of the spray nozzle (hereinafter referred to as necessary) (Referred to as “spray cleaning”). A zeolite membrane is thus obtained.

なお、分離工程の後にゼオライト膜素体の洗浄を行う理由は以下の通りである。   The reason for washing the zeolite membrane body after the separation step is as follows.

分離工程後は、ゼオライト膜素体が高温であるため、ゼオライト膜素体が乾燥しやすい状態にある。すなわち、ゼオライト膜素体を反応液から分離させると、ゼオライト膜素体表面の水分が蒸発して乾燥してしまう。この場合、ゼオライト膜素体の表面が乾燥すると、ゼオライト膜素体の表面上の付着物が固化してしまい、洗浄工程において付着物を除去することが困難となる傾向にある。上記の理由により、分離工程後にゼオライト膜素体を洗浄する。   After the separation step, since the zeolite membrane body is at a high temperature, the zeolite membrane body is easily dried. That is, when the zeolite membrane element is separated from the reaction solution, the moisture on the surface of the zeolite membrane element is evaporated and dried. In this case, when the surface of the zeolite membrane element is dried, the deposit on the surface of the zeolite membrane element is solidified, and it tends to be difficult to remove the deposit in the washing step. For the above reason, the zeolite membrane is washed after the separation step.

なお、上記洗浄工程は、分離工程直後に行うことが好ましい。ここで、分離工程直後に洗浄工程を行うのは、ゼオライト膜素体が乾燥する前に洗浄を行うためであり、具体的には30分以内であることが好ましい。   The washing step is preferably performed immediately after the separation step. Here, the reason why the washing step is performed immediately after the separation step is to perform washing before the zeolite membrane is dried, and specifically, it is preferably within 30 minutes.

以下、図1を用いてゼオライト膜素体の洗浄工程について具体的に説明する。   Hereinafter, the washing process of the zeolite membrane body will be specifically described with reference to FIG.

図1は、本実施形態の洗浄工程において、複数本のゼオライト膜素体に対しスプレーノズルから一定の噴射圧力の洗浄水を噴射している状態を示す概略図であり、(a)は、本実施形態の洗浄工程において、複数本のゼオライト膜素体に対しスプレーノズルから一定の噴射圧力の洗浄水を噴射している状態を、支持体の延び方向側から見た概略図、(b)は、(a)の矢印C方向から見た概略図である。   FIG. 1 is a schematic view showing a state in which cleaning water having a constant injection pressure is sprayed from a spray nozzle to a plurality of zeolite membrane bodies in the cleaning step of the present embodiment. In the cleaning process of the embodiment, a schematic view of a state in which cleaning water having a constant injection pressure is sprayed from a spray nozzle to a plurality of zeolite membrane bodies, as viewed from the extending direction side of the support, (b) It is the schematic seen from the arrow C direction of (a).

図1(a)及び(b)に示すように、本実施形態の洗浄工程においては、複数本(本実施形態では4本)のゼオライト膜素体2が互いに平行に且つ直線状に配列されており、複数本のゼオライト膜素体2の全てに洗浄水3を噴射可能な位置に、スプレーノズル1が配置されている。ここで、スプレーノズル1としては、ゼオライト膜素体2の延び方向に直交する面内で、洗浄水3を噴射角θで噴射させることが可能なものが用いられる。噴射角θは、1つのスプレーノズル1から洗浄水3を噴射したときに、噴射した洗浄水3の広がりを表す角度であり、洗浄対象となる複数本のゼオライト膜素体2の全てに対して洗浄水3を噴射しうる角度である。   As shown in FIGS. 1A and 1B, in the cleaning process of the present embodiment, a plurality (four in the present embodiment) of zeolite membrane elements 2 are arranged in parallel and linearly with each other. The spray nozzle 1 is arranged at a position where the washing water 3 can be sprayed onto all of the plurality of zeolite membrane bodies 2. Here, as the spray nozzle 1, a nozzle capable of spraying the cleaning water 3 at the spray angle θ in a plane orthogonal to the extending direction of the zeolite membrane body 2 is used. The spray angle θ is an angle representing the spread of the sprayed cleaning water 3 when the cleaning water 3 is sprayed from one spray nozzle 1, and is applied to all the plurality of zeolite membrane bodies 2 to be cleaned. The angle at which the cleaning water 3 can be sprayed.

そして、この状態で、スプレーノズル1から洗浄水3を一定の噴射圧力で噴射させ、ゼオライト膜素体2をその延び方向に沿った中心軸線5に沿って移動させる。このとき、ゼオライト膜素体2とスプレーノズル1の先端部1aとの距離を一定に保持させながらゼオライト膜素体2を移動させる。またこのとき、直線状に配列されたゼオライト膜素体2に対して1つのスプレーノズル1から洗浄水3が噴射されているが、スプレーノズル1を用いることにより、複数本のゼオライト膜素体2に対して洗浄水3を均等な圧力で当てることができる。言い換えると、スプレーノズル1により外側の水圧を内側の水圧よりも高くすることができる。なお、このとき、ゼオライト膜素体2を移動させずに、スプレーノズル1の先端部1aを、ゼオライト膜素体2との距離を一定に保持させながらゼオライト膜素体2の長さ方向に沿って移動させてもよい。   In this state, the washing water 3 is sprayed from the spray nozzle 1 at a constant spray pressure, and the zeolite membrane 2 is moved along the central axis 5 along the extending direction. At this time, the zeolite membrane element 2 is moved while keeping the distance between the zeolite membrane element 2 and the tip 1a of the spray nozzle 1 constant. At this time, the washing water 3 is sprayed from one spray nozzle 1 to the zeolite membrane bodies 2 arranged in a straight line. By using the spray nozzle 1, a plurality of zeolite membrane bodies 2 are used. On the other hand, the washing water 3 can be applied with an equal pressure. In other words, the outer water pressure can be made higher than the inner water pressure by the spray nozzle 1. At this time, without moving the zeolite membrane element 2, the tip 1a of the spray nozzle 1 is kept along the length direction of the zeolite membrane element 2 while keeping the distance from the zeolite membrane element 2 constant. May be moved.

このときのスプレーノズル1に対するゼオライト膜素体の相対移動速度は、5cm/s以下であることが好ましい。移動速度が5cm/sを超えると、移動速度が上記範囲にある場合と比較して、同一箇所にスプレーが十分に当たらないため洗浄が不十分となり、十分な膜性能(透過流、分離性能)が得られなくなる傾向にある。 At this time, the relative moving speed of the zeolite membrane to the spray nozzle 1 is preferably 5 cm / s or less. When the moving speed exceeds 5 cm / s, compared with the case where the moving speed is in the above range, the spray is not sufficiently applied to the same place, so that the washing becomes insufficient, and sufficient membrane performance (permeation flux , separation performance) ) Will not be obtained.

また、ゼオライト膜素体2を移動させながらスプレー洗浄した後は、ゼオライト膜素体2自体をゼオライト膜素体2の中心軸線5を中心として回転させ、再び、同様にスプレー洗浄を行う。この場合、各ゼオライト膜素体2を全体にわたって均質なものとすることができる。なお、ゼオライト膜素体2は、ゼオライト膜素体2をスプレー洗浄した後ではなく、スプレー洗浄をしながら、すなわち、ゼオライト膜素体2を移動させながら、回転させてもよい。   Further, after the zeolite membrane element 2 is spray-washed while being moved, the zeolite membrane element 2 itself is rotated around the central axis 5 of the zeolite membrane element 2 and spray-washing is again performed in the same manner. In this case, each zeolite membrane body 2 can be made uniform throughout. The zeolite membrane element 2 may be rotated while spray cleaning, that is, while moving the zeolite membrane element 2, not after the zeolite membrane element 2 is spray-cleaned.

本実施形態において、上記ゼオライト膜素体2とスプレーノズル1の先端部1aとの距離は好ましくは100cm以下であり、より好ましくは1〜20cmである。ゼオライト膜素体2を複数有する本実施形態においては、各ゼオライト膜素体2とスプレーノズル1の先端部1aとの距離はいずれも上記範囲内である。この距離が1cm未満であると、ゼオライト膜素体2が破損する傾向にあり、またゼオライト膜素体2が破損しないようにスプレーノズル1から噴射される洗浄水の噴射圧力を低くしても十分にゼオライト膜素体2が洗浄されない傾向にある。一方、距離が100cmを超えると、距離が100cm以下である場合に比べて、ゼオライト膜素体2に到達するときの洗浄水の圧力が低く、洗浄が不十分となり、十分な透過流及び十分な分離性能を有するゼオライト膜を得ることができなくなる傾向にある。 In the present embodiment, the distance between the zeolite membrane element 2 and the tip 1a of the spray nozzle 1 is preferably 100 cm or less, more preferably 1 to 20 cm. In the present embodiment having a plurality of zeolite membrane elements 2, the distance between each zeolite membrane element 2 and the tip 1a of the spray nozzle 1 is within the above range. If this distance is less than 1 cm, the zeolite membrane body 2 tends to be damaged, and it is sufficient even if the spray pressure of the washing water sprayed from the spray nozzle 1 is lowered so that the zeolite membrane body 2 is not damaged. However, the zeolite membrane 2 tends not to be washed. On the other hand, when the distance exceeds 100 cm, compared with the case where the distance is 100 cm or less, the pressure of the washing water when reaching the zeolite membrane body 2 is low, the washing becomes insufficient, and sufficient permeation flux and sufficient There is a tendency that it becomes impossible to obtain a zeolite membrane having excellent separation performance.

上記ゼオライト膜素体2とスプレーノズル1の先端部1aとの距離が100cm以下である場合、スプレーノズル1における洗浄水3の噴射圧力は好ましくは10MPa以下である。この場合、ゼオライト膜素体2の表面に付着した付着物がより効果的に除去され、十分な透過流や分離性能を有する均質なゼオライト膜を製造することができる。なお、噴射圧力が10MPaを超えると、ゼオライト膜素体2が破損する傾向にある。 When the distance between the zeolite membrane element 2 and the tip 1a of the spray nozzle 1 is 100 cm or less, the spray pressure of the cleaning water 3 in the spray nozzle 1 is preferably 10 MPa or less. In this case, deposits adhering to the surface of the zeolite membrane element 2 are more effectively removed, and a homogeneous zeolite membrane having sufficient permeation flux and separation performance can be produced. When the injection pressure exceeds 10 MPa, the zeolite membrane body 2 tends to be damaged.

ここで、噴射圧力はより好ましくは200kPa〜10MPaであり、更に好ましくは1MPa〜10MPaである。噴射圧力が200kPa未満であると、200kPa以上である場合と比べて、ゼオライト膜素体2表面の付着物を十分に除去できなくなる傾向にある。   Here, the injection pressure is more preferably 200 kPa to 10 MPa, and further preferably 1 MPa to 10 MPa. When the injection pressure is less than 200 kPa, the deposits on the surface of the zeolite membrane body 2 tend not to be sufficiently removed as compared with the case where the injection pressure is 200 kPa or more.

本実施形態において、洗浄水は通常は、水を主成分として構成され、好ましくは純水がよい。なお、洗浄水は、界面活性剤、アルコール等の添加剤を含んでいてもよい。   In the present embodiment, the washing water is usually composed mainly of water, preferably pure water. The washing water may contain additives such as a surfactant and alcohol.

上記洗浄水のpHは4〜9であることが好ましい。洗浄水のpHが4未満であると、pHが上記範囲にある場合と比較して、ゼオライト結晶が分解され、分離性能が低下しやすくなる傾向にあり、pHが9を超えると、pHが上記範囲にある場合と比較して、付着物を除去しにくくなる傾向にある。   The pH of the washing water is preferably 4-9. When the pH of the washing water is less than 4, the zeolite crystals tend to be decomposed and the separation performance tends to be lower than when the pH is in the above range, and when the pH exceeds 9, the pH is above. Compared with the case of being in the range, it tends to be difficult to remove the deposits.

上記のようにしてゼオライト膜素体2を洗浄した後は、ゼオライト膜素体の内側を洗浄することが好ましい。ゼオライト膜素体の内側を更に洗浄することにより、ゼオライト膜素体の内側に付着した付着物が除去されるため、より透過流、分離性能に優れるゼオライト膜とすることができる。またゼオライト膜を分離膜として使用する場合に、付着物が透過液中に混入することを十分に抑制することもできる。なお、ゼオライト膜素体の内側を洗浄する方法としては、ゼオライト膜素体の内側に水を噴射させる方法や、ブラシ等でこする方法等が挙げられる。 After washing the zeolite membrane element 2 as described above, it is preferable to wash the inside of the zeolite membrane element. By further washing the inside of the zeolite membrane element, the adhering matter adhering to the inside of the zeolite membrane element is removed, so that the zeolite membrane can be further improved in permeation flux and separation performance. Moreover, when using a zeolite membrane as a separation membrane, it can also fully suppress that a deposit | attachment mixes in a permeate. Examples of the method for washing the inside of the zeolite membrane element include a method of spraying water inside the zeolite membrane element, a method of rubbing with a brush or the like.

上述した本発明のゼオライト膜の製造方法により、MFI型、X型、Y型、A型、T型等、種々の組成及び構造を有するゼオライト膜を製造できる。これらのゼオライト膜は分離膜として使用できる。   Zeolite membranes having various compositions and structures such as MFI type, X type, Y type, A type, and T type can be produced by the above-described method for producing a zeolite membrane of the present invention. These zeolite membranes can be used as separation membranes.

(第2実施形態)
次に、本発明によるゼオライト膜の製造方法の第2実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the method for producing a zeolite membrane according to the present invention will be described.

本実施形態は、洗浄工程において、スプレーノズル1をその延び方向に沿った中心軸線6を中心として90°回転させた状態で1本のゼオライト膜素体2に対し洗浄水3を噴射するようにした点で第1実施形態と相違する。   In the present embodiment, in the cleaning process, the cleaning water 3 is sprayed onto one zeolite membrane body 2 in a state where the spray nozzle 1 is rotated by 90 ° about the central axis 6 along the extending direction. This is different from the first embodiment.

本実施形態の洗浄工程について図2(a)及び(b)を用いて具体的に説明する。   The cleaning process of this embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).

図2は、本実施形態の洗浄工程において、複数本のゼオライト膜素体に対しスプレーノズルから一定の噴射圧力の洗浄水を噴射している状態を示す概略図であり、(a)は、本実施形態の洗浄工程において、複数本のゼオライト膜素体に対しスプレーノズルから一定の噴射圧力の洗浄水を噴射している状態を、支持体の延び方向側から見た概略図、(b)は、(a)の矢印D方向から見た概略図である。   FIG. 2 is a schematic view showing a state in which cleaning water having a constant injection pressure is sprayed from a spray nozzle to a plurality of zeolite membrane bodies in the cleaning step of the present embodiment. In the cleaning process of the embodiment, a schematic view of a state in which cleaning water having a constant injection pressure is sprayed from a spray nozzle to a plurality of zeolite membrane bodies, as viewed from the extending direction side of the support, (b) It is the schematic seen from the arrow D direction of (a).

図2(a)及び(b)に示すように、本実施形態の洗浄工程においては、スプレーノズル1をその延び方向に沿った中心軸線6を中心として90°回転させた状態で1本のゼオライト膜素体2に対し洗浄水が噴射される。すなわち、スプレーノズル1から噴射される洗浄水3は、ノズル1の延び方向に沿った中心軸線6と、ゼオライト膜素体2の延び方向に沿った中心軸線5とを含む面内、言い換えると、ノズル1の延び方向に平行で且つゼオライト膜素体2の延び方向に平行な面内で所定の噴射角θだけ広がるように噴射される。   As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), in the cleaning step of the present embodiment, one zeolite in a state in which the spray nozzle 1 is rotated by 90 ° about the central axis 6 along its extending direction. Washing water is jetted onto the membrane element 2. That is, the cleaning water 3 sprayed from the spray nozzle 1 is in a plane including the central axis 6 along the extending direction of the nozzle 1 and the central axis 5 along the extending direction of the zeolite membrane body 2, in other words, Injection is performed so as to spread by a predetermined injection angle θ in a plane parallel to the extending direction of the nozzle 1 and parallel to the extending direction of the zeolite membrane body 2.

この場合、ゼオライト膜素体2やスプレーノズル1を移動させることなく、1本のゼオライト膜素体2の全体が洗浄される。このときゼオライト膜素体2の表面に対し、その延び方向に沿って均等な圧力で洗浄水を当てることができる。このため、全体的に均一に付着物が除去されたゼオライト膜が得られる。また、他のゼオライト膜素体に対しても同様の操作を行うことにより、複数本のゼオライト膜素体に対しても、手洗浄のように洗浄の程度が異なることを抑制でき、得られる複数本のゼオライト膜のそれぞれを均質なものとすることができる。したがって、上記ゼオライト膜の製造方法によれば、熟練度によらず均質なゼオライト膜を効率的に製造することが可能となる。   In this case, the entire zeolite membrane body 2 is washed without moving the zeolite membrane body 2 or the spray nozzle 1. At this time, the washing water can be applied to the surface of the zeolite membrane body 2 with an equal pressure along the extending direction. For this reason, a zeolite membrane from which deposits are uniformly removed as a whole is obtained. In addition, by performing the same operation on other zeolite membrane bodies, it is possible to suppress the degree of washing differing as in the case of hand washing on a plurality of zeolite membrane bodies. Each of the zeolite membranes can be homogeneous. Therefore, according to the method for producing a zeolite membrane, it is possible to efficiently produce a homogeneous zeolite membrane regardless of the skill level.

また本実施形態の製造方法では、ゼオライト膜素体2全体に対し一度に洗浄水が接触させられるため、洗浄中、洗浄水が長時間接触しないことによる付着物の固化をより十分に抑制することができ、効果的に付着物を除去することができる。このため、十分な透過流速及び十分な分離性能を得ることができる。   Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, since the washing water is brought into contact with the entire zeolite membrane body 2 at once, solidification of deposits due to the washing water not contacting for a long time during washing is more sufficiently suppressed. It is possible to remove deposits effectively. For this reason, a sufficient permeation flow rate and a sufficient separation performance can be obtained.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、上述した第1実施形態においては、スプレーノズル1に対して、複数本のゼオライト膜素体2が直線状に配列されているが、円弧状に配列されてもよい。この場合、スプレーノズル1の先端部と複数本のゼオライト膜素体2との距離をそれぞれ同一とすることができる。   For example, in the first embodiment described above, the plurality of zeolite membrane elements 2 are arranged linearly with respect to the spray nozzle 1, but may be arranged in an arc. In this case, the distance between the tip of the spray nozzle 1 and the plurality of zeolite membrane elements 2 can be made the same.

また、上述した第1実施形態では、複数本のゼオライト膜素体2の延び方向に沿った中心軸線を含む面に対しスプレーノズル1の延び方向に沿った中心軸線を垂直としているが、上記面に対するノズルの中心軸線の角度は鋭角であっても鈍角であってもよい。   In the first embodiment described above, the central axis along the extending direction of the spray nozzle 1 is perpendicular to the surface including the central axis along the extending direction of the plurality of zeolite membrane bodies 2. The angle of the central axis of the nozzle with respect to may be an acute angle or an obtuse angle.

また上記第1実施形態では、複数本のゼオライト膜素体2の延び方向に沿った中心軸線を含む面の一方の側に1つのスプレーノズル1を配置し、洗浄工程において複数本のゼオライト膜素体2をその延び方向に沿った中心軸線周りに回転させているが、複数本のゼオライト膜素体2の延び方向に沿った中心軸線を含む面の両側にそれぞれ1つずつスプレーノズル1を配置してもよい。この場合、同一のスプレーノズル1を上記面に対して対称的な位置に配置させる。この場合、洗浄工程において複数本のゼオライト膜素体2をその延び方向に沿った中心軸線周りに回転させることなく、ゼオライト膜素体2を全体にわたって均質に洗浄することが可能となる。   In the first embodiment, one spray nozzle 1 is arranged on one side of the surface including the central axis along the extending direction of the plurality of zeolite membrane elements 2, and the plurality of zeolite membrane elements are used in the cleaning process. The body 2 is rotated around the central axis along the extending direction, and one spray nozzle 1 is arranged on each side of the surface including the central axis along the extending direction of the plurality of zeolite membrane bodies 2. May be. In this case, the same spray nozzle 1 is arranged at a symmetrical position with respect to the surface. In this case, the zeolite membrane body 2 can be uniformly washed throughout the entire process without rotating the plurality of zeolite membrane bodies 2 around the central axis along the extending direction.

また上記第1実施形態では、複数本のゼオライト膜素体2に対し一括して洗浄水を噴射しているが、1本のゼオライト膜素体2に対して順次洗浄水を噴射するようにしてもよい。   Further, in the first embodiment, the cleaning water is sprayed to the plurality of zeolite membrane bodies 2 at once, but the cleaning water is sequentially jetted to the single zeolite membrane body 2. Also good.

さらに、本発明の製造方法は、上記実施形態において、分離工程後に、ゼオライト膜素体を冷却する冷却工程を更に備えることが好ましい。このように冷却工程を行うことにより、ゼオライト膜素体が乾燥し難くなり付着物が固化することを抑制することができる。そうすると、上記スプレー洗浄において、ゼオライト膜素体の付着物を容易に除去することができ、十分な透過流速や分離性能を有する均質なゼオライト膜とすることができる。   Furthermore, the manufacturing method of the present invention preferably further includes a cooling step for cooling the zeolite membrane body after the separation step in the above embodiment. By performing the cooling step in this way, it is difficult to dry the zeolite membrane body and the deposits can be prevented from solidifying. Then, in the spray cleaning, deposits on the zeolite membrane body can be easily removed, and a homogeneous zeolite membrane having a sufficient permeation flow rate and separation performance can be obtained.

なお、分離工程後であれば、上記冷却工程は、洗浄工程と同時に行ってもよいし、分離工程と、洗浄工程との間に行ってもよい。冷却工程と洗浄工程とを同時に行う場合には、洗浄水を低温(例えば10℃〜40℃)とし、ゼオライト膜素体を洗浄水により冷却しながら洗浄する。この場合、工程数を減らすことができるので、作業時間を短縮することができる。また、冷却工程が分離工程と洗浄工程との間で行われる場合には、例えば反応液を貯留する容器において、反応液中にゼオライト膜素体が浸漬された状態から、反応液を抜き出し、冷却用の純水を導入する。これにより、ゼオライト膜素体に付着している反応液が希釈され、洗浄工程において、反応液が液体中に混入する割合を低減できる。   In addition, if it is after a separation process, the said cooling process may be performed simultaneously with a washing | cleaning process, and may be performed between a separation process and a washing | cleaning process. When the cooling step and the washing step are performed simultaneously, the washing water is cooled to a low temperature (for example, 10 ° C. to 40 ° C.), and the zeolite membrane is washed while being cooled with the washing water. In this case, since the number of steps can be reduced, the working time can be shortened. Further, when the cooling step is performed between the separation step and the washing step, for example, in a container storing the reaction solution, the reaction solution is extracted from the state in which the zeolite membrane element is immersed in the reaction solution, and then cooled. Pure water is introduced. Thereby, the reaction liquid adhering to the zeolite membrane element is diluted, and the ratio of the reaction liquid mixed in the liquid in the cleaning step can be reduced.

上記冷却工程において、ゼオライト膜素体の冷却方法は特に限定されない。冷却方法としては、例えば、ゼオライト膜素体を水中に浸漬する方法、水をゼオライト膜素体に噴霧する方法、水をゼオライト膜素体に投下する方法等が挙げられる。   In the cooling step, the method for cooling the zeolite membrane is not particularly limited. Examples of the cooling method include a method of immersing the zeolite membrane element in water, a method of spraying water onto the zeolite membrane element, and a method of dropping water onto the zeolite membrane element.

また、上記実施形態における種付着工程は任意であり、必ずしも本発明に必須の工程ではない。なお、種付着工程を行わない場合は、支持素体が支持体となる。   Moreover, the seed attachment process in the said embodiment is arbitrary, and is not necessarily an essential process for this invention. In addition, when not performing a seed adhesion process, a support element | base_body becomes a support body.

以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下に挙げる実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited to the Example given below.

(実施例1〜3)
[種付着工程]
A型ゼオライトの微粒子(種結晶、粒径100nm)を水に入れて撹拌し、0.5質量%の濃度の溶液を作製した。この溶液にα−アルミナからなる管状多孔質支持素体(平均細孔径1.3μm、外径10mm、内径6mm、長さ13cm)を3分間浸漬した後、約0.2cm/sの速度で引き上げた。これを25℃の恒温槽中で2時間乾燥した後、70℃の恒温槽中で16時間乾燥し、支持体を得た。
(Examples 1-3)
[Seed adhesion process]
A type A zeolite fine particles (seed crystals, particle size 100 nm) were placed in water and stirred to prepare a solution having a concentration of 0.5 mass%. A tubular porous support body (average pore diameter 1.3 μm, outer diameter 10 mm, inner diameter 6 mm, length 13 cm) made of α-alumina is immersed in this solution for 3 minutes and then pulled up at a rate of about 0.2 cm / s. It was. This was dried in a constant temperature bath at 25 ° C. for 2 hours and then dried in a constant temperature bath at 70 ° C. for 16 hours to obtain a support.

[膜素体形成工程]
次いで水150モル部に対し、アルミナ(Al)を1モル部、二酸化ケイ素(SiO)を2モル部、酸化ナトリウム(NaO)を2モル部加え、反応液を得た。この反応液中に、上記支持体を浸漬して、100℃で4時間保持し、支持体の表面にゼオライト膜素体を形成した。また、同様の操作を繰り返し、4本のゼオライト膜素体を得た。
[Film body forming process]
Next, 1 mol part of alumina (Al 2 O 3 ), 2 mol parts of silicon dioxide (SiO 2 ), and 2 mol parts of sodium oxide (Na 2 O) were added to 150 mol parts of water to obtain a reaction solution. The support was immersed in this reaction solution and held at 100 ° C. for 4 hours to form a zeolite membrane element on the surface of the support. The same operation was repeated to obtain four zeolite membrane bodies.

[洗浄工程]
図1に示すように、4本のゼオライト膜素体を直線上に配列し、この配列の方向と、スプレーノズル(イケウチ社製)の延びの方向とが垂直となるように双方を設置した。なお、スプレーノズルと、ゼオライト膜素体がなす直線との最短距離が10cm、各ゼオライト膜素体間の距離が1cmとなるようにした。
[Washing process]
As shown in FIG. 1, four zeolite membrane bodies were arranged on a straight line, and both were installed so that the direction of this arrangement and the direction of extension of the spray nozzle (manufactured by Ikeuchi) were perpendicular. The shortest distance between the spray nozzle and the straight line formed by the zeolite membrane element was 10 cm, and the distance between each zeolite membrane element was 1 cm.

次に、スプレーノズルに直結したタンクに上記洗浄水を注入し、噴射圧力3MPaで、スプレーノズルからゼオライト膜素体に洗浄水を噴射した。なお、このときの噴射角度θ、及び流量は下記表1に示す通りとした。なお、洗浄水の噴射圧力は、スプレーノズルに設置したゲージで表示される値とした。

Figure 0004797485

Next, the cleaning water was injected into a tank directly connected to the spray nozzle, and the cleaning water was sprayed from the spray nozzle onto the zeolite membrane body at a spray pressure of 3 MPa. The injection angle θ and the flow rate at this time were as shown in Table 1 below. In addition, the spray pressure of the washing water was a value displayed by a gauge installed on the spray nozzle.
Figure 0004797485

そして、4本のゼオライト膜素体を1.6cm/sの速度で上下方向に移動させ、ゼオライト膜全体に上記洗浄水が吹き付けられるようにした。その後、ゼオライト膜素体を乾燥させた。こうして支持体の表面上にゼオライト膜が形成された分離膜を得た。なお、直線上に配列された4本のゼオライト膜のうち、一番端にあるものをゼオライト膜Aとし、以下順にゼオライト膜B、ゼオライト膜C、ゼオライト膜Dと呼ぶこととする。また、スプレーノズルから上記ゼオライト膜A〜Dまでの距離は、セオライト膜A及びDについては10.12cm、ゼオライト膜B及びCについては、10.01cmであった。   Then, the four zeolite membrane bodies were moved up and down at a speed of 1.6 cm / s so that the washing water was sprayed on the entire zeolite membrane. Thereafter, the zeolite membrane was dried. A separation membrane having a zeolite membrane formed on the surface of the support was thus obtained. Of the four zeolite membranes arranged in a straight line, the one at the extreme end is referred to as zeolite membrane A, and hereinafter referred to as zeolite membrane B, zeolite membrane C, and zeolite membrane D in this order. Moreover, the distance from the spray nozzle to the zeolite membranes A to D was 10.12 cm for the zeolite membranes A and D, and 10.1 cm for the zeolite membranes B and C.

(比較例1)
洗浄工程を行わないこと以外は実施例1と同様にしてゼオライト膜を得た。以下、このゼオライト膜をゼオライト膜Eと呼ぶこととする。
(Comparative Example 1)
A zeolite membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the washing step was not performed. Hereinafter, this zeolite membrane is referred to as a zeolite membrane E.

(参考例1)
洗浄工程を熟練者による手洗浄としたこと以外は実施例1と同様にしてゼオライト膜を得た。以下、このゼオライト膜をゼオライト膜Fと呼ぶこととする。
(Reference Example 1)
A zeolite membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the washing process was manually washed by a skilled worker. Hereinafter, this zeolite membrane is referred to as a zeolite membrane F.

(評価方法)
[分離性能及び透過流
上記実施例1〜3、比較例1及び参考例1で得られたゼオライト膜の分離性能を評価するために、図3に示すパーベーパレーション(PV)試験装置を組み立てた。このPV試験装置は、供給液Aが供給される供給槽11を有する。供給槽11には供給液Aを供給槽11に供給するための管21が接続され、供給槽11内には、分離器12が設置されるとともに供給液Aを攪拌する攪拌装置22が設けられている。この分離器12として、上記実施例1〜3、比較例1及び参考例1のゼオライト膜を用いた。なお、分離器12の開放端には管16が接続され、管16の末端には液体窒素トラップ13を介して真空ポンプ14が接続されている。また、管16の途中には真空ゲージ15が取り付けられている。
(Evaluation methods)
[Separation performance and permeation flux ]
In order to evaluate the separation performance of the zeolite membranes obtained in Examples 1 to 3, Comparative Example 1 and Reference Example 1, a pervaporation (PV) test apparatus shown in FIG. 3 was assembled. This PV test apparatus has a supply tank 11 to which a supply liquid A is supplied. A pipe 21 for supplying the supply liquid A to the supply tank 11 is connected to the supply tank 11, and a separator 12 is installed in the supply tank 11 and a stirring device 22 for stirring the supply liquid A is provided. ing. As the separator 12, the zeolite membranes of Examples 1 to 3, Comparative Example 1, and Reference Example 1 were used. A tube 16 is connected to the open end of the separator 12, and a vacuum pump 14 is connected to the end of the tube 16 via a liquid nitrogen trap 13. A vacuum gauge 15 is attached in the middle of the tube 16.

このPV試験装置の供給液容器11に、管21を通して75℃の供給液A(エタノール/水の質量比=90/10)を供給し、真空ポンプ14により分離器12内を吸引した(真空ゲージ15による真空度:10〜1000Pa)。分離器12を透過した液Bは液体窒素トラップ13で捕集された。供給液Aと透過液Bの組成をガスクロマトグラフ(商品名:GC−14B、株式会社島津製作所社製)を用いて測定し、分離性能αを求めた。また、捕集された液体の重量を測定し、その重量、膜面積、捕集時間に基づいて透過流Qを求めた。得られた結果を表2及び3に示す。なお、表3において、「分離性能なし」とは、上記の測定条件下で分離係数1000以下である場合をいう。

Figure 0004797485

Figure 0004797485
A 75 ° C. supply liquid A (mass ratio of ethanol / water = 90/10) was supplied to the supply liquid container 11 of this PV test apparatus through a tube 21 and the inside of the separator 12 was sucked by a vacuum pump 14 (vacuum gauge) 15 degree of vacuum: 10 to 1000 Pa). The liquid B that passed through the separator 12 was collected by a liquid nitrogen trap 13. The composition of the supply liquid A and the permeate B was measured using a gas chromatograph (trade name: GC-14B, manufactured by Shimadzu Corporation) to determine the separation performance α. Further, the weight of the collected liquid was measured, and the permeation flux Q was determined based on the weight, membrane area, and collection time. The obtained results are shown in Tables 2 and 3. In Table 3, “No separation performance” refers to a case where the separation factor is 1000 or less under the above measurement conditions.
Figure 0004797485

Figure 0004797485

以上の実施例1〜3及び比較例1の結果より、本発明によるゼオライト膜の製造方法によれば、透過流及び分離性能が大幅に向上することが分かった。また、実施例1〜3及び参考例1の結果より、本発明によるゼオライト膜の製造方法によれば、手洗浄した場合と同様に高い特性を有するゼオライト膜が得られることが分かった。このことから、本発明のゼオライト膜の製造方法によれば、均質なゼオライト膜を製造することができ、且つ十分な透過流や分離性能を有するゼオライト膜を提供することができると考えられる。 From the results of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 described above, it was found that the permeation flux and the separation performance were greatly improved by the method for producing a zeolite membrane according to the present invention. Moreover, from the results of Examples 1 to 3 and Reference Example 1, it was found that according to the method for producing a zeolite membrane according to the present invention, a zeolite membrane having high characteristics was obtained as in the case of manual washing. From this, it is considered that according to the method for producing a zeolite membrane of the present invention, a homogeneous zeolite membrane can be produced and a zeolite membrane having sufficient permeation flux and separation performance can be provided.

図1は、第1実施形態の洗浄工程において、複数本のゼオライト膜素体に対しスプレーノズルから一定の噴射圧力の洗浄水を噴射している状態を示す概略図であり、(a)は、第1実施形態の洗浄工程において、複数本のゼオライト膜素体に対しスプレーノズルから一定の噴射圧力の洗浄水を噴射している状態を、支持体の延び方向側から見た概略図、(b)は、(a)の矢印C方向から見た概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a state in which cleaning water having a constant injection pressure is sprayed from a spray nozzle to a plurality of zeolite membrane bodies in the cleaning step of the first embodiment. In the cleaning process of the first embodiment, a schematic view of a state in which cleaning water having a constant injection pressure is sprayed from a spray nozzle to a plurality of zeolite membrane bodies, as viewed from the extending direction side of the support, ) Is a schematic view seen from the direction of arrow C in (a). 図2は、第2実施形態の洗浄工程において、複数本のゼオライト膜素体に対しスプレーノズルから一定の噴射圧力の洗浄水を噴射している状態を示す概略図であり、(a)は、第2実施形態の洗浄工程において、複数本のゼオライト膜素体に対しスプレーノズルから一定の噴射圧力の洗浄水を噴射している状態を、支持体の延び方向側から見た概略図、(b)は、(a)の矢印D方向から見た概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing a state in which cleaning water having a constant injection pressure is sprayed from a spray nozzle to a plurality of zeolite membrane bodies in the cleaning step of the second embodiment. FIG. 5 is a schematic view of a state in which cleaning water having a constant injection pressure is sprayed from a spray nozzle to a plurality of zeolite membrane bodies, as viewed from the extending direction side of the support, in the cleaning process of the second embodiment; ) Is a schematic view seen from the direction of arrow D in (a). 図3は、実施例1〜3、比較例1及び参考例1で用いたパーベーパレーション(PV)試験装置を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing the pervaporation (PV) test apparatus used in Examples 1 to 3, Comparative Example 1 and Reference Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

1…スプレーノズル、1a…先端部、2…ゼオライト膜素体、3…洗浄水、5…ゼオライト膜素体の延び方向に沿った中心軸線、6…ノズルの延び方向に沿った中心軸線、11…供給槽、12…分離器、13…液体窒素トラップ、14…真空ポンプ、15…真空ゲージ、16,21…管、22…攪拌装置、A…供給液、B…透過液。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spray nozzle, 1a ... Tip part, 2 ... Zeolite membrane body, 3 ... Washing water, 5 ... Center axis along the extending direction of zeolite membrane body, 6 ... Center axis along the extending direction of nozzle, 11 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Supply tank, 12 ... Separator, 13 ... Liquid nitrogen trap, 14 ... Vacuum pump, 15 ... Vacuum gauge, 16, 21 ... Tube, 22 ... Stirrer, A ... Feed liquid, B ... Permeate.

Claims (5)

支持体とゼオライト膜の原料を含む反応液とを反応させ、前記支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成する膜素体形成工程と、
前記ゼオライト膜素体と前記反応液とを分離させる分離工程と、
前記ゼオライト膜素体に対し、スプレーノズルから1MPa〜10MPaの噴射圧力の洗浄水を、前記ゼオライト膜素体の延び方向に直交する面内で前記洗浄水が前記ゼオライト膜素体に向かうにつれて広がるように噴射し、前記ゼオライト膜素体と前記スプレーノズルの先端部との間の距離を100cm以下に保持しながら前記支持体に対して前記スプレーノズルを相対的に移動させることにより、前記ゼオライト膜素体を洗浄してゼオライト膜の表面の付着物を除去し透過流束及び分離性能を向上させたゼオライト膜を得る洗浄工程と、
を含むことを特徴とするゼオライト膜の製造方法。
A membrane element forming step of reacting a support and a reaction solution containing a raw material of the zeolite membrane to form a zeolite membrane element on the surface of the support;
A separation step of separating the zeolite membrane and the reaction solution;
With respect to the zeolite membrane element, cleaning water having an injection pressure of 1 MPa to 10 MPa from a spray nozzle spreads in the plane perpendicular to the extending direction of the zeolite membrane element as the washing water moves toward the zeolite membrane element. The zeolite membrane element is moved relative to the support while the distance between the zeolite membrane element and the tip of the spray nozzle is maintained at 100 cm or less. A washing process for washing the body to remove the deposits on the surface of the zeolite membrane and obtaining a zeolite membrane with improved permeation flux and separation performance ;
A method for producing a zeolite membrane, comprising:
前記洗浄工程において、前記分離工程で分離される複数のゼオライト膜素体に対し、前記スプレーノズルから1MPa〜10MPaの噴射圧力の洗浄水を、前記ゼオライト膜素体の延び方向に直交する面内で前記洗浄水が前記ゼオライト膜素体に向かうにつれて広がるように噴射し、各ゼオライト膜素体と前記スプレーノズルの先端部との間の距離を100cm以下に保持しながら前記支持体に対して前記スプレーノズルを相対的に移動させることにより、複数本のゼオライト膜素体を洗浄してゼオライト膜の表面の付着物を除去し透過流束及び分離性能を向上させたゼオライト膜を得ることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト膜の製造方法。 In the washing step, washing water having an injection pressure of 1 MPa to 10 MPa from the spray nozzle is applied to the plurality of zeolite membrane bodies separated in the separation step within a plane orthogonal to the extending direction of the zeolite membrane elementary body. The washing water is sprayed so as to spread toward the zeolite membrane body, and the spray is applied to the support while maintaining the distance between each zeolite membrane body and the tip of the spray nozzle at 100 cm or less. By moving a nozzle relatively, a plurality of zeolite membrane bodies are washed to remove deposits on the surface of the zeolite membrane, thereby obtaining a zeolite membrane with improved permeation flux and separation performance. The method for producing a zeolite membrane according to claim 1. 前記スプレーノズルに対する前記ゼオライト膜素体の相対移動速度が5cm/s以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のゼオライト膜の製造方法。The method for producing a zeolite membrane according to claim 1 or 2, wherein a relative moving speed of the zeolite membrane body with respect to the spray nozzle is 5 cm / s or less. 支持体とゼオライト膜の原料を含む反応液とを反応させ、前記支持体の表面上にゼオライト膜素体を形成する膜素体形成工程と、
前記ゼオライト膜素体と前記反応液とを分離させる分離工程と、
前記ゼオライト膜素体に対し、スプレーノズルから1MPa〜10MPaの噴射圧力の洗浄水を、前記ゼオライト膜素体と前記スプレーノズルの先端部との間の距離を100cm以下に保持しながら、前記ゼオライト膜素体の延び方向に平行で且つ前記スプレーノズルの延び方向に平行な面内で前記洗浄水が前記ゼオライト膜素体に向かうにつれて広がるように噴射することにより、前記ゼオライト膜素体を洗浄してゼオライト膜の表面の付着物を除去し透過流束及び分離性能を向上させたゼオライト膜を得る洗浄工程と、
を含むことを特徴とするゼオライト膜の製造方法。
A membrane element forming step of reacting a support and a reaction solution containing a raw material of the zeolite membrane to form a zeolite membrane element on the surface of the support;
A separation step of separating the zeolite membrane and the reaction solution;
While maintaining the distance between the zeolite membrane element and the tip of the spray nozzle to 100 cm or less, wash water having a spray pressure of 1 MPa to 10 MPa from the spray nozzle is applied to the zeolite membrane element. The zeolite membrane element is washed by spraying the washing water so as to spread toward the zeolite membrane element in a plane parallel to the extension direction of the element body and parallel to the extension direction of the spray nozzle. A cleaning step for obtaining a zeolite membrane with improved permeation flux and separation performance by removing deposits on the surface of the zeolite membrane;
A method for producing a zeolite membrane, comprising:
前記分離工程後、前記ゼオライト膜素体を冷却する冷却工程を更に含むことを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載のゼオライト膜の製造方法。 The method for producing a zeolite membrane according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a cooling step of cooling the zeolite membrane body after the separation step.
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