專利名稱：：分離膜-多孔材料復(fù)合物及用于制造所述復(fù)合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及具有多孔材料和形成在多孔材料表面上的分離膜的分離膜-多孔材料復(fù)合物，并且涉及用于制造所述分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法。技術(shù)背景在分子水平下，存在對從多種物質(zhì)的混合物(例如氣體)中選擇分離特定物質(zhì)(例如氣體)的技術(shù)需求。作為符合所述需求的過濾器，通常已知釆用聚砜、硅、聚酰胺、聚酰亞胺等作為分離膜的過濾器。但是，由于這些材料的分離膜為聚合物樹脂，因此存在有限的混合物受到分離的問題，因?yàn)楸∧ぴ诨旌衔镏泻杏袡C(jī)溶劑時(shí)易于改變質(zhì)量并且變差。因此，近幾年來，已經(jīng)提出具有作為形成在多孔材料(多孔基底)上的分離膜的碳薄膜的過濾器，所述過濾器在化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性方面很出色(參見日本專利No.3647985)。但是，實(shí)際上通過在多孔材料表面上形成^^薄膜制造的過濾器關(guān)于流量和選擇性(分離因子a)不令人滿意，顯示出需要改進(jìn)。通常，目標(biāo)一直是保持流量來改進(jìn)選擇性，保持選擇性來改進(jìn)流量和同時(shí)改進(jìn)流量和選擇性。據(jù)發(fā)現(xiàn)，特別當(dāng)碳薄膜通過浸漬法形成在多孔材料上時(shí)，碳薄膜形成較厚，并且由此流量傾向于降低。另外，如日本專利No.3647985中所公開的，在使用硅溶膠浸漬多孔材料(多孔基底)的表面并且在其上形成碳薄膜的方法中，由于形成溶膠層，因此碳薄膜的孔直徑增加。因此，關(guān)于具有分子直徑為0.43nm或更大并且例如<:3118/(:必6的相對高分子量的一些物質(zhì)(例如氣體)，選擇性改進(jìn)。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，關(guān)于工業(yè)有用的具有相對小分子量的物質(zhì)，例如C(VCH4，N2/02和水/EtOH，選擇性易于變差。另外，已經(jīng)意識到，由于硅溶膠造成的壓力損失的影響導(dǎo)致的低流量。
發(fā)明內(nèi)容考慮到前述情況和目的發(fā)明本發(fā)明，以提供用于獲得一種過濾器的方式，所述過濾器具有多孔材料和其上的分離膜(例如碳薄膜)，并且與傳統(tǒng)的過濾器相比較具有改進(jìn)的流量和選擇性。作為反復(fù)研究的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述問題可通過在導(dǎo)致完成本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物(可用于過濾器)的生產(chǎn)過程中，在特定條件下，通過在多孔材料表面上形成分離膜來解決。即，根據(jù)本發(fā)明，提供一種分離膜-多孔材料復(fù)合物，包括多孔材料和形成在所述多孔材料表面上的分離膜，其中，具有l(wèi)mm或更小厚度的復(fù)合物層作為用于分離層的下層被設(shè)置在所述多孔材料和所述分離膜之間的界面處，并且所述復(fù)合物層的至少一部分由與用于所述分離層的材料相同的材料制成。本說明書中的復(fù)合物層意思是以這樣的方式形成的層當(dāng)分離膜最終形成在多孔材料上時(shí)，使用于分離膜的前體溶液滲入一部分多孔材料中，特別是一部分密集層中，同時(shí)將壓力施加到多孔材料中的孔的內(nèi)部，從而形成一層，在所述層中，期望以盡可能同質(zhì)的狀態(tài)，使用于分離膜層的材料與用于在所述多孔材料和分離膜之間的界面處的多孔材料的材料混合。即，復(fù)合層意思是其中構(gòu)成多孔材料的材料和用于分離膜的材料都以混合狀態(tài)存在于所述多孔材料和分離膜之間的界面處的部分。在本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物中，復(fù)合層具有優(yōu)選50(Vm或更小的厚度，更優(yōu)選O.Ol到500pm的厚度，進(jìn)一步優(yōu)選100(im或更小的厚度，并且特別優(yōu)選0.01到10(im的厚度。在本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物中，所述多孔材料優(yōu)選具有整體形狀。在本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物中，所述分離膜優(yōu)選為分子篩碳薄膜。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步提供一種由前述任一分離膜-多孔材料復(fù)合體構(gòu)成的并且能夠從乙醇中分離水的陶瓷過濾器。另外，提供一種陶瓷過濾器，其由前述任一分離膜-多孔材料復(fù)合體構(gòu)成，并且能夠在分子水平下分離例如除了水和乙醇等液體混合物之外的氧氣和氮?dú)獾葰怏w混合物。沖艮據(jù)本發(fā)明，還提供一種用于制備包括多孔材料和形成在所述多孔材料表面上的分離膜的復(fù)合物的方法，其中，在制備多孔材料之后，所述多孔材料經(jīng)受以下步驟在壓力施加到所述多孔材料的孔內(nèi)部的狀態(tài)下，使后來變成分離膜的分離膜溶液或前體溶液與多孔材料的表面接觸至少一次，以將所述復(fù)合物層的厚度保持在預(yù)定水平。在用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法中，優(yōu)選在前面提到的步驟中的所述接觸通過將多孔材料浸漬到后來變成分離膜的分離膜溶液或前體溶液中(浸漬法)進(jìn)行。在用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法中，還優(yōu)選壓力通過將加壓氣體供到所述多孔材料的孔中來施加。在用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法中，壓力優(yōu)選為1到1000kPa,更優(yōu)選為10到500kPa，并且特別優(yōu)選為50到100kPa。用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法適于使用在多孔材料具有整體形狀的情況中。用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法適于使用在分離膜為分子篩碳薄膜的情況中。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種用于在多孔材料表面上形成分離膜的方法，其中，所述方法包括以下步驟在通過將加壓氣體供到孔中來將1到1000kPa的壓力施加到多孔材料的孔內(nèi)部的情況下，使后來變成分離膜的分離膜溶液或前體溶液與所述多孔材料的表面接觸。由于形成在多孔材料和分離膜之間的界面處的復(fù)合物層在本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物中具有l(wèi)mm或更小的厚度，因此包括復(fù)合物層部分的分離膜的全部厚度與如各種類型的過濾器傳統(tǒng)具有的分離膜-多孔材料復(fù)合體相比較較薄。由于復(fù)合物層具有小的分離膜有效區(qū)域，因此其具有特別大的壓力損失。而且，由于復(fù)合物層部分較厚，因此傳統(tǒng)的過濾器具有大的壓力損失。因此，其中使用本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的過濾器在混合物分離時(shí)具有合計(jì)小的壓力損失和高流量。在用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法中，多孔材料經(jīng)受以下步驟在壓力施加到多孔材料的孔內(nèi)部的狀態(tài)中，使后來變成分離膜的前體溶液與多孔材并+的表面接觸至少一次。當(dāng)后來變成分離膜的前體(precursor)溶液與多孔材料的表面接觸時(shí)，多孔材料的孔內(nèi)部處于加壓狀態(tài)。因此，用于前體的溶液(后文有時(shí)稱為前體溶液)很難從多孔材料的表面滲入孔中，并且?guī)缀跛械那绑w溶液保留在多孔材料的表面上，并且形成分離膜，同時(shí)非常薄的復(fù)合物層形成在其間的界面處。因此，根據(jù)用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法，具有均勻厚度的非常薄的復(fù)合物層可形成在多孔材料和分離膜之間的界面處。而且，與在沒有使多孔材料的孔內(nèi)部加壓的情況下制備的分離膜相比較，包括與多孔材料復(fù)合形成的復(fù)合物層部分的整個(gè)分離膜可具有均勻的厚度，并且當(dāng)然可制成很薄。另外，在用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法中，由于包括復(fù)合物層的整個(gè)分離膜可形成得很薄，因此僅需要少量的用于形成分離膜的前體溶液。而且，在用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法中，可能使用浸漬法作為優(yōu)選模式，其中多孔材料浸漬在后來變成分離膜的前體溶液中。即使使用該方法，分離膜在多孔材料表面上沒有形成得較厚，沒有產(chǎn)生降低流量的因素。即使通過本發(fā)明的用于在多孔材料表面上形成分離膜的方法，可獲得類似于通過將前體滲入多孔材料的孔中，同時(shí)將壓力施加到多孔材料的孔中制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法的效果。即，作為用于制備本發(fā)明分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法的實(shí)施例，包括本發(fā)明的用于在多孔材料表面上形成分離膜的方法。由于可獲得本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物，因此本發(fā)明的用于在多孔材料表面上形成分離膜的方法和用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法表現(xiàn)出出色的效果。由于通過應(yīng)用本發(fā)明的用于在多孔材料表面上形成分離膜的方法或用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法制備的本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物在將壓力施加到多孔材料的孔中以控制前體溶液從多孔材料的表面滲入孔中的情況下制備，因此包括復(fù)合物層部分的整個(gè)分離膜較薄，并且具有均勻的厚度。因此，本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物除了上面描述的高流量外，在選擇性方面也很出色。如果具有多孔材料和形成在所述多孔材料表面上的分離膜的復(fù)合物(分離膜-多孔材料復(fù)合物)通過傳統(tǒng)方法，例如其中壓力沒有施加到多孔材料的孔中的浸漬法制備，代替使用本發(fā)明的用于在多孔材料表面上形成分離膜的方法或用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法，則后來變成分離膜的前體溶液從多孔材料的表面滲入孔中。由于在滲透范圍中具有由多孔材料的凹凸表面造成的差異，因此有時(shí)不可能獲得具有均勻厚度的分離膜。使用這樣的分離膜-多孔材料復(fù)合物的過濾器無論如何具有變差的分離性能。但是，根據(jù)通過本發(fā)明的用于在多孔材料表面上形成分離膜的方法或用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法制備的本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物，不會(huì)產(chǎn)生這樣的問題，并且可獲得具有滿意流量和滿意選擇性的過濾器。通過本發(fā)明的用于在多孔材料表面上形成分離膜的方法或用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法制備的本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物可具有均勻厚度的薄膜，沒有形成如日本專利No.3647985中公開的溶膠層。因此，其可表現(xiàn)出甚至對于具有相對小分子量的系列的高選擇性和工業(yè)上的高使用性，例如C(VCH4,N2/O2和H20/EtOH。由于不存在由溶膠層造成的壓力損失的影響，因此流量也很高。另外，即使在溶膠層上形成分離膜的情況中，通過使用本發(fā)明的用于在多孔材料表面上形成分離膜的方法或用于制備本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法，仍可抑制分離膜的成分滲入溶膠層中，并且由此可獲得高流量。圖1是顯示用于形成碳薄膜的設(shè)備的全部機(jī)械和工具的框圖；圖2是顯示圖1中所示設(shè)備的容器內(nèi)部的詳細(xì)視圖；圖3是顯示示例(對比示例1)中多孔材料的橫截面的照片；圖4是顯示示例(示例1)中多孔材料的橫截面的照片；圖5是顯示本發(fā)明分離膜-多孔材料復(fù)合物的整個(gè)實(shí)施例的立體視圖。圖6是顯示本發(fā)明分離膜-多孔材料復(fù)合物的實(shí)施例的胞室的內(nèi)壁橫截面的放大部分的示意圖。附圖標(biāo)記說明1:分離膜-多孔材料復(fù)合物，2:隔壁，15&16:端面，17:外周面，20:容器，22:密封劑，23:襯墊，24:加壓氣體，25:前體(precursor)溶液，26:罐，27:調(diào)節(jié)閥，28:泵，61:多孔材料，62:基底，63:中間層，64:密集層，65:復(fù)合物，66:碳薄膜具體實(shí)施方式下文將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本發(fā)明決不限于這些實(shí)施例，并且在本領(lǐng)域技術(shù)人員的基礎(chǔ)上，可將落在不偏離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)的各種改變、修改、改進(jìn)和更換添加到這些實(shí)施例。例如，附圖顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，由附圖或附圖中顯示的信息顯示的實(shí)施例沒有將限制強(qiáng)加在本發(fā)明上。在執(zhí)行或檢查本發(fā)明時(shí)，可采用本說明書描述的類似方式或等同替代。但是優(yōu)選和適當(dāng)?shù)姆绞饺缦滤鍪紫葘⒚枋霰景l(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物。圖5和6為顯示本發(fā)明分離膜-多孔材料實(shí)施例的視圖。圖5是顯示整體的立體視圖，圖6是顯示胞室的內(nèi)壁橫截面的放大部分的示意圖。圖5中所示的分離膜-多孔材料復(fù)合物1具有總體上圓柱狀外形和沿軸向具有構(gòu)成流體通道的多個(gè)胞室(cells)13的整體形狀(類似蓮藕狀)。由為多孔體61的隔壁12分開的每一個(gè)胞室13具有垂直于軸向的圓形橫截面。胞室13的內(nèi)壁表面上形成分子篩碳薄膜的碳薄膜66。內(nèi)壁表面意指隔壁12的表面，其基本上形成胞室13的開放空間。在分離膜-多孔材料復(fù)合物1中，例如，當(dāng)作為分離目標(biāo)的水和乙醇混合物從入口側(cè)上的端面15被引入到胞室13中時(shí)，構(gòu)成混合物的水由形成在胞室13的內(nèi)壁表面上的碳薄膜66選擇性地分離，穿過隔壁12,并且在混合物到達(dá)出口側(cè)上的端面16之前從分離膜-多孔材料復(fù)合物1的最外周面17排出。即，混合物可分為作為一種物質(zhì)的水和作為另一種物質(zhì)的乙醇。因而，分離膜-多孔材料復(fù)合物1可例如用作具有用于水和乙醇的高分離性能的過濾器。如圖6中所示，分離膜-多孔材料復(fù)合物1為具有多孔材料61(隔壁12)和作為形成在多孔材料61(隔壁12)表面上的分離膜的碳薄膜66的復(fù)合物。多孔材料61從內(nèi)側(cè)由具有平均微粒直徑為10到100(im且平均孔徑為1到30pm的基底62、具有平均孔徑為0.1到3pm的中間層和具有平均孔徑為0.01到0.5pm的密集層64構(gòu)成。碳薄膜66形成在密集層64的表面上。復(fù)合物65形成在密集層64(多孔材料61)和碳薄膜66的界面處，并且具有0.00001到lmm的厚度。接下來將通過制備前述分離膜-多孔材料復(fù)合物1的情況的示例描述用于制備分離膜-多孔材料復(fù)合物的方法。通過說明，將描述用于在本發(fā)明的多孔材料表面上形成分離膜的方法。首先，通過已知方法獲得多孔材料61。例如，具有整體形狀的基底62通過使多孔材料經(jīng)受擠壓成型，并且隨后通過燒結(jié)形成。然后，使用多孔材料通過過濾膜形成方法在基底62的表面上形成中間層63和密集層64，隨后通過燒結(jié)獲得多孔材料61。其中形成中間層63和密集層64的基底62的表面為胞室13的內(nèi)壁表面。作為用于基底62的多孔材料，可使用鋁，因?yàn)閹缀鯖]有由腐蝕或溫度變化造成的孔徑變化，并且可獲得足夠的強(qiáng)度。代替鋁，可采用堇青石、莫來石、碳化硅等。作為用于中間層63和密集層64的多孔材料，可使用與用于基底62的相同的材料。微粒，例如形成中間層63的鋁微粒具有比例如形成基底62的鋁微粒的微粒更小的平均微粒直徑；微粒，例如形成密集層64的鋁微粒具有比例如形成中間層63的鋁微粒的微粒更小的平均微粒直徑。當(dāng)中間層63和密集層64通過過濾膜形成方法形成時(shí)，每一種多孔材料用作通過混合具有0.3到10pm的期望平均微粒直徑的鋁微粒等框架微粒、玻璃粉粉末燒結(jié)助劑和具有例如預(yù)定比率水的溶劑的粘接劑獲得的漿料(slurry)。期望漿料相對于構(gòu)成漿料的無機(jī)物含量具有2到10%質(zhì)量百分比含量的粘接劑。接下來，碳薄膜66(分離膜)形成在上面獲得的多孔材料61的表面上。其中形成碳薄膜66的多孔材料61的表面為之前形成中間層63和密集層64的胞室13的內(nèi)壁表面和隔壁12的表面。碳薄膜66可通過使碳薄膜66的前體溶液與多孔材料61的表面接觸形成薄膜來形成，所述薄膜在約400到1000°C，優(yōu)選約700。C在氮?dú)夥罩刑蓟Ｌ蓟稍诖娴獨(dú)夥盏臍?、氦等還原氣氛中，在真空狀態(tài)中進(jìn)行。當(dāng)碳化在低于400。C的溫度下進(jìn)行時(shí)，作為分子篩薄膜的選擇性和滲透性比率可能由于不充分的碳化而降低。另一方面，當(dāng)碳化在高于1000。C下進(jìn)行時(shí)，滲透率可能由于孔直徑的收縮而降低。碳薄膜66可在一次或重復(fù)操作中形成。圖1和2是顯示用于通過浸漬法形成碳薄膜66的設(shè)備的視圖。圖1是顯示全部機(jī)械和工具的框圖，圖2是顯示圖1中所示的容器內(nèi)部的詳細(xì)視圖。圖1中所示的設(shè)備10形成用于將多孔材料61浸漬到前體溶液25中的相同的條件。設(shè)備IO由其中具有多孔材料61的容器20、存儲前體溶液25的罐26、用于將前體溶液25從罐26供到容器20的泵28和用于調(diào)節(jié)被從未示出的加壓氣體供給單元發(fā)送到容器20的加壓氣體24的壓力的調(diào)節(jié)閥27構(gòu)成。如圖2中所示，在容器20中裝有具有端面15和16的多孔材料61，在端面15和16由襯墊23與外周面17隔離的狀態(tài)中，所述端面15和16都由玻璃材料密封劑22密封。使用圖1和2中所示的設(shè)備，在多孔材料61如上所述裝入容器20中的狀態(tài)中，加壓氣體通過操縱調(diào)節(jié)閥27注入多孔材料61的孔中。加壓氣體在1到1000kPa的壓力下注入。這使得多孔材料61中的壓力也約1到1000kPa，即使在多孔材料61中產(chǎn)生壓力損失。然后，操作泵28來將前體溶液25供到胞室13的內(nèi)部，例如從裝在容器20中的多孔材料61的端面16側(cè)到喊面15側(cè)。然后，泵28停止打開，或泵28反向操作來將過剩的前體溶液25從胞室13去除。因而，由前體溶液25形成的后來將變成碳薄膜66的薄膜可形成在胞室13的內(nèi)壁表面上(多孔材料61的表面)。由于多孔材料61的孔的內(nèi)部此時(shí)由加壓氣體加壓，因此抑制前體溶液滲入多孔材料61(密集層64)的內(nèi)部(孔的內(nèi)部)，并且不形成厚的復(fù)合層65。含有復(fù)合物層65部分的碳薄膜66為具有均勻厚度的平直薄膜，并且由此可獲得高分離因子，同時(shí)抑制流量降低。為了形成作為分離膜的碳薄膜66,可采用例如旋涂或噴涂等方式代替浸漬法作為使前體溶液25與多孔材料61的表面接觸的方式。在多孔材料具有如本實(shí)施例的整體形狀的情況下，碳薄膜可容易地通過浸漬法形成。這里，術(shù)語"前體"意思是能夠在噴涂或浸漬后通過例如燒結(jié)產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)榉蛛x膜的材料。因而，在碳薄膜的情況中，前體包括例如酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、呋喃樹脂、聚酰亞胺樹脂和環(huán)氧樹脂的熱固樹脂；例如聚乙烯的熱塑樹脂；纖維素樹脂，或這些樹脂的前體物質(zhì)。因而，用于碳薄膜66的前體溶液25可通過將上面提到的材料的任意一種溶解到例如曱醇、丙酮、四氫呋喃、NMP和曱苯的有機(jī)溶劑；水等中來制備。當(dāng)形成前體溶液25的薄膜時(shí)，根據(jù)含在溶液中的樹脂種類，可采用適當(dāng)?shù)臒崽幚?。氬、氦或氮可用作加壓氣體24。當(dāng)然，硅溶膠可指定為用于分離膜的溶液的示例性示例。其他的用于碳薄膜的前體可包括用于形成沸石薄膜的原材料，所述沸石薄膜在將沸石籽晶應(yīng)用在多孔材料上之后通過使用熱水合成(hydrothermalsynthesis)形成。在本說明書中，平均孔直徑(pm)通過汞滲入法測量。平均孔直徑為使用X射線透射式微粒尺寸分布測量設(shè)備(在下面描述的示例中為由ShimazuCorporation生成的Sedigraph5000-02型)測量的50%微粒直徑值。示例下文將在示例的基礎(chǔ)上更詳細(xì)地描述本發(fā)明。但是，本發(fā)明決不限于這些示例。示例1盡管通過擠壓和燒結(jié)形成，但是制備的一種具有整體形狀的基底，具有10到lOOpm的平均微粒直徑和1到30|im的平均孔直徑。接下來，在基底胞室的內(nèi)壁表面上，通過過濾膜形成方法沉積具有0.3到lOpm平均微粒直徑的鋁微粒，隨后通過燒結(jié)來形成具有10到1000pm的厚度和0.1到3pm的平均孔尺寸的中間層。在中間層上，通過過濾膜形成方法進(jìn)一步沉積具有0.3到l|im平均微粒直徑的鋁微粒，隨后通過燒結(jié)來形成具有1到100pm厚度和0.01到0.5)im平均孔直徑的密集層。因而獲得多孔材料。接下來，使用圖l和2中所示的設(shè)備10,具有l(wèi)kPa壓力的氦氣被注入多孔材料的孔中，并且通過加壓孔內(nèi)部，碳薄膜前體溶液通過浸漬法形成在多孔材料胞室的內(nèi)壁表面上，并且在氮?dú)夥罩性?00。C下碳化，以進(jìn)一步在密集層上形成碳薄膜。因而獲得分離膜-多孔材料復(fù)合物。上面獲得的分離膜-多孔材料復(fù)合物通過水-乙醇全蒸發(fā)(pervaporation)法評估。作為測試條件，H20:EtOH的比率為10:90%質(zhì)量百分比，并且所提供的液體具有75°C的溫度。表1顯示用于形成碳薄膜的前體溶液的消耗量和全蒸發(fā)性能(分離因子和流量)。另外，圖4顯示在多孔材料胞室內(nèi)壁表面上形成^友薄膜前體溶液的步驟中多孔材料橫截面的照片。在示例1中，兩個(gè)分離膜-多孔材料復(fù)合體在相同的條件下制備，并且圖4顯示了其中一個(gè)的橫截面照片。示例2分離膜-多孔材料復(fù)合物以與示例1中相同的方式制備，不同之處在于孔內(nèi)部由具有50kPa壓力的氦氣加壓并且注入多孔材料的孔中。分離膜-多孔材料復(fù)合物在與示例1中相同的條件下通過水-乙醇全蒸發(fā)法評估。表1顯示了用于形成碳薄膜的前體溶液消耗量和全蒸發(fā)性能(分離因子和流量)。示例3分離膜-多孔材料復(fù)合物以與示例1中相同的方式制備，不同之處在于孔內(nèi)部由具有100kPa壓力的氦氣加壓并且注入多孔材料的孔中。分離膜-多孔材料復(fù)合物在與示例1中相同的條件下通過水-乙醇全蒸發(fā)法評估。表1顯示了用于形成碳薄膜的前體溶液消耗量和全蒸發(fā)性能(分離因子和流量)。示例4分離膜-多孔材料復(fù)合物以與示例1中相同的方式制備，不同之處在于孔內(nèi)部由具有1000kPa壓力的氦氣加壓并且注入多孔材料的孔中。分離膜-多孔材料復(fù)合物在與示例1中相同的條件下通過水-乙醇全蒸發(fā)法評估。表l顯示了用于形成碳薄膜的前體溶液消耗量和全蒸發(fā)性能(分離因子和流量)。對比示例1兩個(gè)分離膜-多孔材料復(fù)合體以與示例1中相同的方式制備，不同之處在于孔內(nèi)部沒有加壓，分離膜通過滲入前體溶液形成。分離膜-多孔材料復(fù)合體在與示例1中相同的條件下通過水-乙醇全蒸發(fā)法評估。表1顯示了用于形成碳薄膜的前體溶液消耗量和全蒸發(fā)性能(分離因子和流量)。另外，圖3顯示了在多孔材料胞室內(nèi)壁表面上形成碳薄膜前體溶液的步驟中多孔材料橫截面的照片。在對比示例1中，兩個(gè)分離膜-多孔材料復(fù)合體在相同的條件下制備，并且圖3顯示了其中一個(gè)的橫截面照片。如從圖3中可知，可觀察到圍繞孔存在的黑色染色的相對較厚層，而在上面提到的圖4的橫截面的情況中，幾乎觀察不到圍繞孔存在的黑色染色的厚層。該差別能在過濾性能中帶來大的改進(jìn)。對比示例2分離膜-多孔材料復(fù)合物以與示例1中相同的方式制備，不同之處在于孔內(nèi)部由具有1500kPa壓力的氦氣加壓并且注入多孔材料的孔中，分離膜通過滲入前體溶液形成。分離膜-多孔材料復(fù)合物在與示例1中相同的條件下通過水-乙醇全蒸發(fā)法評估。表1顯示了用于形成碳薄膜的前體溶液消耗量和全蒸發(fā)性能(分離因子和流量)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>示例5接下來，使用圖1和2中所示的設(shè)備IO,具有l(wèi)kPa壓力的氦氣被注入多孔材料的孔中，并且對孔內(nèi)部加壓，碳薄膜的前體溶液通過浸漬法形成在多孔材料胞室的內(nèi)壁表面上，并且在氮?dú)夥罩性?00。C下碳化來進(jìn)一步在密集層上形成碳薄膜。因而，獲得分離膜-多孔材料復(fù)合物。討論如表1中示例1到4的結(jié)果中所示，通過在使用前體溶液形成薄膜時(shí)加壓孔的內(nèi)部并將具有1到lOOOkPa壓力的加壓氣體注入多孔材料的孔中制備的分離膜-多孔材料復(fù)合體可被賦予良好的分離性能。這在與通過沒有加壓的傳統(tǒng)方法制備的分離膜-多孔材料復(fù)合體(對比示例1)的分離性能比較中顯而易見。另外，從示例1到4的結(jié)果可理解對所獲得的其中優(yōu)先權(quán)被給與分離因子a或流量可通過調(diào)節(jié)壓力來調(diào)節(jié)的分離膜-多孔材料復(fù)合物的說明。另一方面，如對比示例2的結(jié)果所示，應(yīng)理解，當(dāng)孔中的壓力變得太高時(shí)不可能獲得良好的分離性能。這意味著由于低分離因子a和前體溶液的低消耗量形成了不具有碳薄膜的部分。工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明的分離膜-多孔材料復(fù)合物可廣泛用于例如從多種物質(zhì)(例如氣體)混合物選擇性地分離特定物質(zhì)(例如氣體)的過濾器。權(quán)利要求1.一種分離膜-多孔材料復(fù)合物，包括多孔材料和形成在所述多孔材料表面上的分離膜，其中，具有1mm或更小厚度的復(fù)合物層作為用于分離層的下層被設(shè)置在所述多孔材料和所述分離膜之間的界面處，并且所述復(fù)合物層的至少一部分由與用于所述分離層的材料相同的材料制成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離膜-多孔材料復(fù)合物，其中，所述復(fù)合物層被設(shè)置在形成在所述多孔材料上的密集層和所述分離膜之間的界面處。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離膜-多孔材料復(fù)合物，其中，所述復(fù)合物層具有0.01到500|im的厚度。4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一所述的分離膜-多孔材料復(fù)合物，其中，所述多孔材料具有整體形狀。5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一所述的分離膜-多孔材料復(fù)合物，其中，所述分離膜為分子篩碳薄膜。6.—種由權(quán)利要求1到5中任一所述的分離膜-多孔材料復(fù)合物構(gòu)成的并且能夠從乙醇中分離水的陶資過濾器。7.—種用于制備包括多孔材料和形成在所述多孔材料表面上的分離膜的復(fù)合物的方法，其中，在制備多孔材料之后，這樣制備的多孔材料經(jīng)受以下步驟在壓力施加到所述多孔材料的孔內(nèi)部的狀態(tài)中，使后來變成分離膜的分離膜溶液或前體溶液與所述多孔材料的表面4^觸至少一次。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備復(fù)合物的方法，其中，在所述步驟中的所述接觸通過將多孔材料浸漬到后來變成分離膜的分離膜溶液或前體溶液中進(jìn)行。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備復(fù)合物的方法，其中，壓力通過將加壓氣體供到所述多孔材料的孔中來施加。10.根據(jù)權(quán)利要求7到9中任一所述的制備復(fù)合物的方法，其中，所述壓力為1到1000kPa。11.根據(jù)權(quán)利要求7到10中任一所述的制備復(fù)合物的方法，其中，所述多孔材料具有整體形狀。12.根據(jù)權(quán)利要求7到11中任一所述的制備復(fù)合物的方法，其中，所述分離膜為分子篩碳薄膜。13.—種用于在多孔材料表面上形成分離膜的方法，其中，所述方法包括以下步驟在通過將加壓氣體供到孔中來將1到1000kPa的壓力施加到多孔材料的孔內(nèi)部的情況下，使后來變成分離膜的分離膜溶液或前體溶液與所述多孔材料的表面接觸。全文摘要一種在流量和選擇性方面改進(jìn)的分離膜-多孔材料復(fù)合物(1)，其包括多孔陶瓷材料和形成在所述多孔材料上的分離膜，其中，具有1mm或更小厚度的復(fù)合物層(65)被設(shè)置在作為密集層(64)的多孔材料(61)和分離膜(66)之間的界面處，分離膜被形成為碳薄膜同時(shí)維持多孔材料內(nèi)部增加的壓力以避免碳層前體滲透進(jìn)孔。文檔編號B01D53/22GK101534929SQ20078004115公開日2009年9月16日申請日期2007年11月6日優(yōu)先權(quán)日2006年11月6日發(fā)明者市川明昌,武野省吾,野野川正巳申請人:日本礙子株式會(huì)社