バインダーレスゼオライト支持体上へのゼオライト膜の合成Preparation of zeolite membrane on binderless porous zeolite support
日本ガイシ株式会社商品開発センターNCMプロジェクトNCM Project, New Products Development Center, NGK Insulators, Ltd. ◇ 〒467-8530 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2-56
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セラミックスやステンレスからなる多孔質支持体上へ成膜したゼオライト膜は,その支持体との熱膨張挙動が大きく異なるために,構造規定剤除去のための熱処理時において,膜に欠陥が発生しやすいといった問題があった。我々は,膜と同質である支持体を作製することで,熱膨張差による欠陥発生が抑制できると考え,支持体と膜とがともにシリカライトからなる膜の合成を検討した。コロイダルシリカとTPAOHを混合し,撹拌・加熱することで得たアモルファス状の乾燥ゲルを,プレス成形したのち,DGC法により結晶化を行うことで,シリカライト結晶からなる多孔質支持体を得た。またTPA源として,TPABrを用いることで結晶粒径は増大し,TPAOHとTPABrの混合比により,粒径が制御できることがわかった。粒径の変化に伴い,支持体の強度,圧力損失も変化した。このシリカライト支持体上に通常の水熱法でシリカライト膜を成膜し,キシレン異性体の蒸気透過試験を行ったところ,高いパラキシレン選択性が得られた。このことより,シリカライト支持体上シリカライト膜が熱処理後も,非常に欠陥の少ない緻密な膜であることが明らかとなった。
Several authors have reported that zeolite membranes are likely to be cracked during the calcination process due to the thermal expansion mismatch between the membrane and the support such as in the case of alumina, zirconia and stainless steel. In this study, a binderless silicalite support for a silicalite membrane has been prepared by the dry gel conversion method to avoid crack formation. An amorphous dry gel powder was prepared by evaporation of a mixture of colloidal silica and tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) as template. The silicalite porous support was obtained by crystallization of the shaped dry gel in water vapor at 180°C for 18 h. The maximum bending strength of the support was obtained at a TPAOH/silica molar ratio of 0.04 in the starting gel. Also, it was shown that the crystal size of the silicalite support increased with tetrapropylammonium bromide (TPABr) contents. The silicalite membrane on the silicalite support was prepared by conventional hydrothermal synthesis. Xylene isomer vapor permeation was carried out by the Wicke-Kallenbach method to examine the quality of the silicalite membrane. The silicalite membrane on the silicalite support has a high p-xylene selectivity for the xylene isomer mixture at temperatures above 150°C. Therefore, it was shown that the silicalite membrane on the silicalite support has little cracks after the calcination process.
Key words: thermal expansion; silicalite membrane/support; dry gel conversion; xylene isomer separation
© 2005 ゼオライト学会© 2005 Japan Association of Zeolite
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