(57)【要約】  多孔質基材と、多孔質基材に配設された液体分離膜とを備える液体分離膜配設体であって、液体分離膜が、分散性層状無機化合物が成膜された多孔質膜であり、液体分離膜の膜厚が、０．１〜１．５μｍである液体分離膜配設体。液体分離膜は、好ましくは、厚さ０．１〜１００ｎｍ、長径０．０１〜５μｍ、アスペクト比（長径／厚さ）３以上のシート状の分散性層状無機化合物が多孔質基材に成膜されたものである。液体の透過流速を向上させることが可能な液体分離膜配設体を提供する。
2008038524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質基材と、前記多孔質基材に配設された液体分離膜とを備える液体分離膜配設体であって、
前記液体分離膜が、分散性層状無機化合物が成膜された多孔質膜であり、
前記液体分離膜の膜厚が、０．１〜１．５μｍである液体分離膜配設体。
【請求項２】
前記液体分離膜が、厚さ０．１〜１００ｎｍ、長径０．０１〜５μｍ、アスペクト比（長径／厚さ）３以上のシート状の前記分散性層状無機化合物が前記多孔質基材に成膜されたものである請求項１に記載の液体分離膜配設体。
【請求項３】
前記分散性層状無機化合物が、粘土化合物、シリカナノシート、チタニアナノシート、及びニオブ酸化物ナノシート、グラファイトナノシートから選択される少なくとも一種である請求項１又は２に記載の液体分離膜配設体。
【請求項４】
前記粘土化合物が、スメクタイト、バーミキュライト、及び雲母から選択される少なくとも一種である請求項３に記載の液体分離膜配設体。
【請求項５】
前記液体分離膜の平均細孔径が０．１〜１０ｎｍである請求項１〜４のいずれかに記載の液体分離膜配設体。
【請求項６】
前記液体分離膜が、前記多孔質基材表面に前記分散性層状無機化合物が焼結されて配設されたものである請求項１〜５のいずれかに記載の液体分離膜配設体。
【請求項７】
前記液体分離膜の一方の表面を大気圧とし、他方の表面を１．５Ｌ／ｃｍ２・分の排気速度で減圧にしたときの真空到達圧が、１０００Ｐａ以下である請求項１〜６のいずれかに記載の液体分離膜配設体。
【請求項８】
前記液体分離膜が、前記多孔質基材表面に濾過成膜にて配設されたものである請求項１〜７のいずれかに記載の液体分離膜配設体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体分離膜配設体に関し、更に詳しくは、液体の透過流速を向上させることが可能な液体分離膜配設体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粘土を使用して分離を行う方法が提案されている。例えば、粘土をシート状の自立膜に成形して分離膜（粘土膜）として使用できることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、気体の分離を目的とするものではあるが、基材上に成膜した粘土膜を用いた分離方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。また、基材上に２μｍの粘土膜を成膜して、塩水中の塩の分離を行った例が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。【０００３】
また、粘土膜を処理してメソポア材料を合成した報告（例えば、特許文献３，４参照）もあるが、この粘土膜は触媒担体等を目的としたものであり、細孔径が大きいため細孔によって液体の分離を行うことができないものであった。【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４０４１３号公報
【特許文献２】特開平９−２３９２２８号公報
【特許文献３】特許第３３４１２７８号公報
【特許文献４】特許第３３７９３５３号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｃｏｌｌｏｉｄ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉ．，２７３（２００４），５４０−５４６
【発明の開示】
【０００５】
上記特許文献１に記載の粘土膜は、自立膜であるため、膜厚が厚くなり、例えば液体の透過性に関しては、よいものとはいえなかった。上記特許文献２に記載の粘土膜は、気体の分離用に形成されているため、液体中では粘土が再分散し使用できないという問題があると考えられる。上記非特許文献１に記載の粘土膜は、膜厚が厚いため液体の透過流速を十分に速くすることができないという問題と分離性能を向上し難いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、液体の透過流速を向上させることが可能な液体分離膜配設体を提供することを特徴とする。
【０００７】
上記課題を達成するため、本発明によって以下の液体分離膜配設体が提供される。
【０００８】
［１］  多孔質基材と、前記多孔質基材に配設された液体分離膜とを備える液体分離膜配設体であって、前記液体分離膜が、分散性層状無機化合物が成膜された多孔質膜であり、前記液体分離膜の膜厚が、０．１〜１．５μｍである液体分離膜配設体。
【０００９】
［２］  前記液体分離膜が、厚さ０．１〜１００ｎｍ、長径０．０１〜５μｍ、アスペクト比（長径／厚さ）３以上のシート状の前記分散性層状無機化合物が前記多孔質基材に成膜されたものである［１］に記載の液体分離膜配設体。
【００１０】
［３］  前記分散性層状無機化合物が、粘土化合物、シリカナノシート、チタニアナノシート、及びニオブ酸化物ナノシート、グラファイトナノシートから選択される少なくとも一種である［１］又は［２］に記載の液体分離膜配設体。
【００１１】
［４］  前記粘土化合物が、スメクタイト、バーミキュライト、及び雲母から選択される少なくとも一種である［３］に記載の液体分離膜配設体。
【００１２】
［５］  前記液体分離膜の平均細孔径が０．１〜１０ｎｍである［１］〜［４］のいずれかに記載の液体分離膜配設体。
【００１３】
［６］  前記液体分離膜が、前記多孔質基材表面に前記分散性層状無機化合物が焼結されて配設されたものである［１］〜［５］のいずれかに記載の液体分離膜配設体。
【００１４】
［７］  前記液体分離膜の一方の表面を大気圧とし、他方の表面を１．５Ｌ／ｃｍ２・分の排気速度で減圧にしたときの真空到達圧が、１０００Ｐａ以下である［１］〜［６］のいずれかに記載の液体分離膜配設体。
【００１５】
［８］  前記液体分離膜が、前記多孔質基材表面に濾過成膜にて配設されたものである［１］〜［７］のいずれかに記載の液体分離膜配設体。
【００１６】
本発明の液体分離膜配設体によれば、液体を分離するときの透過流速を向上させることが可能となる。特に、塩水、水−アルコール混合液、水−酸混合液、水−アルカリ混合液等の混合液体から水等を分離する分離膜として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の液体分離膜配設体について液体分離試験１を行うための分離装置を示す模式図である。
【図２】本発明の液体分離膜配設体について液体分離試験２を行うための分離装置を示す模式図である。
【図３Ａ】本発明の液体分離膜配設体について真空到達圧を測定する方法を説明するものであり、円筒管形状の液体分離膜配設体の真空到達圧を測定するときの状態を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の液体分離膜配設体について真空到達圧を測定する方法を説明するものであり、平板形状の液体分離膜配設体の真空到達圧を測定するときの状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１：分離用容器、２：液体分離膜配設体、３：容器本体、４：有底筒状容器、５：蓋部、６：内筒（ガラス管）、７：冷却管、８：温度計、９：撹拌子、１０：ユニオン、１１：ゴム栓、１２：熱媒用容器、１３：封止部材、１４：捕集器、１５：減圧装置、１６：減圧用配管、１７：保冷管、２１：混合液側空間、２２：減圧側空間、３１：混合液、３２：膜透過物質、３３：熱媒、３４：液体窒素、４１：貯留容器、４２：撹拌子、４３：スターラー、４４：送液ポンプ、５１：耐圧容器、５２：液体分離膜配設体、５３：封止部材、５４：サンプルホルダー、５５：サンプル装着部、６１：送液配管、６２：回収配管、６３：圧力計、６４：背圧弁、７０：膜透過液、７１：混合液、８１，９１：液体分離膜配設体、８２：封止部材、８３，９３：サンプルホルダー、８４，９４：圧力計、１００，２００：分離装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。【００２０】
本発明の液体分離膜配設体の一の実施形態は、多孔質基材と、多孔質基材に配設された液体分離膜とを備える液体分離膜配設体であって、液体分離膜が、分散性層状無機化合物が成膜された多孔質膜であり、液体分離膜の膜厚が、０．１〜１．５μｍである液体分離膜配設体である。【００２１】
このように、液体分離膜が、分散性層状無機化合物が多孔質基材の表面に厚さ０．１〜１．５μｍで成膜されてなるものであることにより、液体分離時に液体の透過流速を向上させることが可能である。液体分離膜の厚さが、０．１μｍより薄いと、分離性能が低下するため好ましくなく、１．５μｍより厚いと、透過流速が遅くなるため好ましくない。液体分離膜の膜厚は、断面を電子顕微鏡で観察することによって測定した値である。【００２２】
（Ｉ）液体分離膜：
本発明の液体分離膜配設体を構成する液体分離膜は、分散性層状無機化合物が膜状に形成され、焼結された無機化合物の多孔質膜である。分散性層状無機化合物は、厚さ０．１〜１００ｎｍ、長径０．０１〜５μｍ、アスペクト比（長径／厚さ）３以上のシート状であることが好ましい。分散性層状無機化合物が、このような形状であるため、多孔質基材表面に配設されたときに、多孔質基材の細孔内に入り込むことがなく、分散性層状無機化合物が重なり合って適度な細孔を形成することが可能となる。下限値の厚さ０．１ｎｍとは、層状無機化合物の単層の厚さであり、これよりも薄くすることはできない。１００ｎｍより厚いと、層状無機化合物を基材上に成膜した際に、層状無機化合物の重なりから形成される細孔が大きくなりすぎる可能性がある。長径が、０．０１μｍより短いと、層状無機化合物が基材中に入り込みやすくなり、５μｍより長いと、層状無機化合物が溶媒中に分散しにくくなることがある。なお、層状無機化合物の基材への入り込みを避けるため、層状無機化合物の長径は、用いる基材の細孔径よりも大きな値である必要がある。アスペクト比が３より小さいと、多孔質基材上に成膜された層状無機化合物が２次元配向しにくくなるため、細孔径が所望の値よりも大きくなりやすい。ここで、長径とは、シート形状の表面上、最も長く伸びた部分の長さをいう。例えば、長方形の場合は対角線の長さであり楕円形の場合は楕円の長径である。分散性層状無機化合物の厚さ及び長径は、透過型電子顕微鏡によって測定した値である。【００２３】
液体分離膜の平均細孔径は、０．１〜１０ｎｍであることが好ましく、０．２〜２ｎｍであることが更に好ましい。０．１ｎｍより小さいと液体分離時の透過速度が遅くなることがあり、１０ｎｍより大きいと、液体の分離に適さなくなることがある。細孔径はガス吸着法で測定することができる。【００２４】
分散性層状無機化合物は、複数の、金属酸化物４面体及び／又は８面体が、平面状に結合し、シート状に広がる構造を有する層が、１層又は２層以上積層された構造を単位構造として有するものであり、この単位構造が１単位又は２単位以上積層されたものである。そして、分散性層状無機化合物の上記好ましい厚さ、長径及びアスペクト比は、このような積層構造を有する分散性層状無機化合物が、水、有機溶媒等の溶媒に分散されたときの形状である。また、分散性層状無機化合物を構成する金属酸化物に含まれる金属は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎｂ等であることが好ましい。また、分散性層状無機化合物には、層間にアルカリイオン、アルカリ土類イオン、アンモニウムイオン等が共存していてもよい。層間に存在するイオンとしては、分散性の観点から、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオンであることが好ましい。【００２５】
分散性層状無機化合物は、粘土化合物、シリカナノシート、チタニアナノシート、及びニオブ酸化物ナノシート、グラファイトナノシートから選択される少なくとも一種であることが好ましい。粘土化合物としては、スメクタイト、バーミキュライト、及び雲母から選択される少なくとも一種であることが好ましい。【００２６】
本実施の形態の液体分離膜配設体を構成する液体分離膜は、分散性層状無機化合物が一部焼結されて形成されているので、単に乾燥しただけのものと比較して分散性層状無機化合物同士が強固に結合され、液体中で使用したときの分散性層状無機化合物の再分散を防止することができる。【００２７】
液体分離膜（分散性層状無機化合物膜）中には、他に少量のゾルやスラリー等を含んでも良い。例えば、ゾルやスラリーの成分としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、及びこれらの混合物等を挙げることができる。【００２８】
また、分散性層状無機化合物は、有機化合物による修飾やイオン交換を行ったものでもよい。修飾を行う有機化合物としては、有機アンモニウムイオン等を用いることができる。また、イオン交換には、ナトリウムやカリウムなどのアルカリイオン、カルシウムなどのアルカリ土類イオン、アンモニウムイオン等を用いることができる。また、修飾やイオン交換は、分散性層状無機化合物の成膜前または成膜後に行うことができる。修飾やイオン交換により、分散性層状無機化合物の細孔径や親・疎水性を変化させることが可能である。【００２９】
（ＩＩ）多孔質基材：
本発明の液体分離膜配設体は、液体分離膜が多孔質基材の表面に配設されたものであるが、液体分離膜が支持体表面に配設されることにより、液体分離膜を薄膜としても、多孔質基材に支えられてその形状を維持し破損等を防止することが可能となる。また、液体分離膜は、上述のように、多孔質基材の表面に、シート状の分散性層状無機化合物が重なり合って形成されているため、多孔質基材の細孔内に入り込むことがない。このため、例えば、ゼオライト膜等を多孔質基材の表面に配設する場合のように、ゼオライト等の一部が多孔質基材の細孔に入り込み、透過抵抗が増加し、透過流速を低下させるようなことがない。従って、このような構造からも、分散性層状無機化合物を多孔質基材表面に成膜して液体分離膜を形成した本実施の形態の液体分離膜配設体が、透過流速の向上に適したものであることがわかる。【００３０】
多孔質基材は、多孔質材料から形成され、表面に液体分離膜を形成することができ、液体中で使用できれば特に限定されるものではなく、その材質、形状及び大きさは用途等に合わせて適宜決定することができる。多孔質基材を構成する材料としては、アルミナ（α−アルミナ、γ−アルミナ、陽極酸化アルミナ等）、ジルコニア等のセラミックスあるいはステンレスなどの金属等を挙げることができ、多孔質基材作製、入手の容易さの点から、アルミナが好ましい。アルミナとしては、平均粒径０．００１〜３０μｍのアルミナ粒子を原料として成形、焼結させたものが好ましい。多孔質基材の形状としては、板状、円筒状、断面多角形の管状、モノリス形状、スパイラル形状等いずれの形状でもよい。多孔質基材は、三次元状に連続した多数の微細な細孔を有するものである。この細孔の孔径は、０．００３〜２μｍであることが好ましく、０．０５〜１μｍであることが更に好ましい。【００３１】
（ＩＩＩ）液体分離：
本実施形態の液体分離膜配設体は、混合液体から特定の液体や溶質を濃縮するのに好適に使用されるものである。例えば、塩水を液体分離膜配設体に通すことにより、水が選択的に液体分離膜を透過し、水が濃縮された液体を得ることができる。また、このとき、液体分離膜を透過しなかった液体は、塩が濃縮された液体となる。また、水とアルコールとの混合溶液を、水が濃縮された液体とアルコールが濃縮された液体とに分離することもでき、特に、水とエタノールとの混合液の濃縮、分離に好適に使用することができる。【００３２】
（ＩＶ）製造方法：
本実施形態の液体分離膜配設体の製造方法は、まず、分散性層状無機化合物を水等の溶媒に分散させ、多孔質基材表面に成膜する。分散性層状無機化合物を多孔質基材表面に成膜する方法としては、濾過成膜やディップコーティング等を用いることができ、濾過成膜がより好ましい。【００３３】
上記非特許文献１においては、膜厚が約２μｍあるにも関わらず、逆浸透試験におけるイオン除去率が４５％程度にとどまっている。一方、本発明の分離膜においては、例えば、以下に説明する実施例２の液体分離膜配設体では、イオン除去率が７０％という高い値であった。これは、液体分離に必要な程度まで十分に緻密化していない膜が形成されていることによると考えられる。一方、本発明においては十分に緻密な膜が形成されているため、このような問題が発生しない。このような膜の緻密化の度合いについては、真空到達圧によって評価することが可能である。このように、非特許文献１の分離膜と本発明の分離膜は微構造が異なると考えられる。【００３４】
なお、真空到達圧とは、液体分離膜配設体の一方の表面を大気圧とし、他方の表面を油回転真空ポンプを用いて１．５Ｌ／ｃｍ２・分の排気速度で減圧にしたときの到達圧力とする。例えば、液体分離膜配設体が円筒管形状である場合には、図３Ａに示すように、液体分離膜配設体８１の一方の端部にステンレス製の封止部材８２を直接接着やＯリングを介しての封止等により気密接合し、他方の端部に円筒状の真空引き用サンプルホルダー（材質：ステンレス製）８３の一方の端部を直接接着やＯリングを介しての封止等により気密接合し、サンプルホルダー８３の他方の端部側から真空ポンプにより真空引き（減圧）し、圧力計８４で到達圧力を測定する。また、例えば、液体分離膜配設体が平板形状である場合には、図３Ｂに示すように、液体分離膜配設体９１を、円筒形状の一方の端部側を拡開してヌッチェのような漏斗型に形成したサンプルホルダー（材質：ステンレス製）９３の拡開した部分に直接接着やＯリングを介しての封止等により気密接合し、拡開していない側の端部から真空引きし、圧力計９４で到達圧力を測定する。尚、図３Ａ及び図３Ｂは本発明の液体分離膜配設体について真空到達圧を測定する方法を説明するものであり、図３Ａは円筒管形状の液体分離膜配設体の真空到達圧を測定するときの状態を示す断面図であり、図３Ｂは平板形状の液体分離膜配設体の真空到達圧を測定するときの状態を示す断面図である。また、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、矢印で真空引き（減圧）する方向を示している。この真空到達圧は、１０００Ｐａ以下であることが好ましく、５００Ｐａ以下であることがより好ましく、３００Ｐａ以下であることが更に好ましい。真空到達圧が、１０００Ｐａよりも大きい場合、膜の緻密化が不十分であったり膜に欠陥が存在するなどの問題のため、十分な分離性能を得ることができないことがある。【００３５】
分散性層状無機化合物としては、上記本発明の液体分離膜配設体を構成する粘土化合物等の分散性層状無機化合物を使用することが好ましい。粉体や固体の分散性層状無機化合物を溶媒中に分散させる方法としては、スターラー等による攪拌や超音波振動等を使用して分散させることが好ましい。また、層状無機化合物を溶媒中で剥離する方法やゾル−ゲル法などの液相法によって、溶媒中に直接分散性層状無機化合物を合成する方法を用いてもよい。【００３６】
分散性層状無機化合物を分散させる溶媒としては、水、アルコール類、ケトン類、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素等を使用することが好ましい。【００３７】
分散性層状無機化合物を溶媒中に分散させるときには、分散性層状無機化合物１質量部に対して、５０〜１０００質量部の溶媒を使用することが好ましい。これにより、分散性層状無機化合物を多孔質基材表面に成膜するときに、所望の膜厚で均一に成膜することができる。また、溶媒中にはポリビニルアルコール等のバインダーや分散剤を少量添加してもよい。【００３８】
多孔質基材としては、上記本発明の液体分離膜配設体を構成するセラミックス、金属等からなる多孔質基材を使用することが好ましい。セラミックス、金属等からなる多孔質基材は、公知の製造方法により製造することができる。【００３９】
分散性層状無機化合物を多孔質基材表面に濾過成膜する場合には、分散性層状無機化合物が溶媒に分散したスラリーを多孔質基材の一の面（流入面）から流入させて濾過することにより、多孔質基材の流入面に分散性層状無機化合物を堆積させて成膜を行うことが好ましい。膜厚は、濾過時間によって制御することができ、０．１〜１．５μｍとすることが好ましい。このように、分散性層状無機化合物の膜厚を薄くすることにより、得られる液体分離膜配設体の、液体分離時の透過流速を向上させることができる。また、スラリーの濾過は、吸引（真空）濾過とすることが好ましい。【００４０】
分散性層状無機化合物を多孔質基材表面にディップコーティングする場合には、スラリー濃度及びディッピングの速度や回数によって、膜厚を制御することができる。【００４１】
次に、多孔質基材表面に分散性層状無機化合物を成膜したものについて乾燥を行う。乾燥方法は、特に限定されないが、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等の従来公知の乾燥方法を用いることができる。乾燥条件は、各乾燥方法により適宜決定することができ、例えば、熱風乾燥の場合は、６０〜９０℃で、１〜２４時間とすることが好ましい。【００４２】
次に、多孔質基材表面に分散性層状無機化合物を成膜し乾燥したものについて、焼成を行い、液体分離膜配設体を得ることができる。焼成条件は、４００〜６００℃で、１〜２４時間とすることが好ましい。また、焼成に使用する機器としては、電気炉等を挙げることができる。このように、多孔質基材表面に成膜した分散性層状無機化合物を焼成し、一部焼結させることにより、分散性層状無機化合物同士が強固に結合し、液体中で使用しても分散性層状無機化合物が再分散することを防止することができる。ここで、一部焼結した状態とは、焼結によって膜中の分散性層状無機化合物同士が結合しているものの、膜中に膜の一方の面から他方の面へ連続する細孔が残っている状態を指す。【００４３】
液体分離膜配設体を構成する液体分離膜の細孔径は、焼成温度や時間によって制御することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明を実施例によって更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何ら限定されるものではない。【００４５】
（実施例１）
以下の方法により、液体分離膜配設体を作製した。【００４６】
（多孔質基材）
アルミナからなり、直径１０ｍｍ×長さ１００ｍｍの円筒管形状の多孔質基材を使用した。多孔質基材の表面の細孔径は０．２μｍ、気孔率は３０％であった。【００４７】
（スラリー調製）
分散性層状無機化合物として、スメクタイト粉末を使用した。スメクタイト粉末を濃度が０．２％となるように純水に加え、スターラーを用いて２４時間撹拌し、分散液を得た。スメクタイト粉末は、コープケミカル社製、商品名：ルーセンタイトを使用した。【００４８】
（成膜）
濾過成膜により、分散性層状無機化合物（スメクタイト粉末）を多孔質機材表面に成膜した。スメクタイト粉末を水中に分散させたスラリーを多孔質基材の外側の面（流入面）から流入させ、多孔質基材の流入面にスメクタイトを堆積させて成膜を行った。濾過成膜は、多孔質基材の内側を油回転真空ポンプ（アルバック株式会社製、商品名：Ｇ−５０ＤＡ）で減圧して、３０秒間吸引濾過することにより行った。【００４９】
（乾燥、焼成）
スメクタイト粉末を多孔質基材に成膜した後、電気炉を使用して熱風乾燥させた。乾燥条件は、８０℃、１２時間とした。その後、乾燥させたものを、電気炉を使用して５００℃、２時間の条件で焼成し、液体分離膜配設体（実施例１）を得た。膜厚は、０．５μｍであった。液体分離膜の膜厚は、電子顕微鏡を使用して測定した。真空到達圧は、大気圧下に配設した円筒缶形状の液体分離膜配設体の片端を気密封止した後、他端から円筒管内部を油回転真空ポンプ（アルバック株式会社製、商品名：Ｇ−５０ＤＡ）にて１．５Ｌ／ｃｍ２・分の排気速度で吸引し、円筒管内部の圧力を測定することによって行った。【００５０】
（実施例２）
成膜工程における濾過時間を１２０秒間とした以外は、実施例１と同様にして、液体分離膜配設体（実施例２）を得た。膜厚は、１．０μｍであった。【００５１】
（実施例３）
成膜工程における濾過時間を２００秒間とした以外は、実施例１と同様にして、液体分離膜配設体（実施例３）を得た。膜厚は、１．４μｍであった。【００５２】
（比較例１）
成膜工程における濾過時間を２５０秒間とした以外は、実施例１と同様にして、液体分離膜配設体（比較例１）を得た。膜厚は、１．７μｍであった。【００５３】
（比較例２）
成膜工程における濾過時間を３００秒間とした以外は、実施例１と同様にして、液体分離膜配設体（比較例２）を得た。膜厚は、２．０μｍであった。【００５４】
（比較例３）
スメクタイト濃度が０．４％であり、成膜工程における濾過時間を４５秒間とした以外は、実施例１と同様にして、液体分離膜配設体（比較例３）を得た。膜厚は、２．０μｍであった。【００５５】
（比較例４）
成膜工程における濾過時間を５０秒間とした以外は、比較例３と同様にして、液体分離膜配設体（比較例４）を得た。膜厚は、２．２μｍであった。【００５６】
（比較例５）
成膜工程における濾過時間を６０秒間とした以外は、比較例３と同様にして、液体分離膜配設体（比較例５）を得た。膜厚は、２．５μｍであった。【００５７】
（比較例６）
成膜工程における濾過時間を９０秒間とした以外は、比較例３と同様にして、液体分離膜配設体（比較例６）を得た。膜厚は、３．５μｍであった。【００５８】
（比較例７）
成膜工程における濾過時間を３００秒間とした以外は、比較例３と同様にして、液体分離膜配設体（比較例７）を得た。膜厚は、６．２μｍであった。しかし、焼成後、この膜には微細なクラックが発生し、分離試験を行うことができなかった。また、真空到達圧を測定した結果、２０００Ｐａであった。【００５９】
（液体分離試験１）
得られた実施例１〜３及び比較例１〜６の液体分離膜配設体を使用して、以下に示す液体分離試験を行った。分離に使用した液体は、エタノールと水との混合液（エタノール：水＝９０：１０（体積比））である。【００６０】
（分離用容器）
図１に示すような、ガラス製の蓋部５と、容量５００ｍＬの有底円筒状の有底筒状容器（ガラス製）４とを有する容器本体３の、蓋部５に温度計８と冷却管７とを差し込んだ。そして、上記、液体分離膜配設体２の端部にガラス製の封止部材１３を取り付け、他方の端部に内筒（ガラス管）６を接続し、ガラス管６と減圧用配管１６とをステンレス製のユニオン１０で接続した。封止部材１３側が容器本体３内に入るようにしてガラス管６をゴム栓１１に差し込んだ状態で蓋部５（容器本体３）に配設し、分離用容器１とした。混合液を撹拌できるように、マクネティックスターラー用の撹拌子９を容器本体３内に入れた。尚、図１は、本発明の液体分離膜配設体について液体分離試験１を行うための分離装置を示す模式図である。【００６１】
（混合液の分離装置）
図１に示すような、分離装置１００を作製した。すなわち、得られた分離用容器１を、図１に示すように、熱媒３３を入れた熱媒用容器１２内に入れ、温度制御可能にした。熱媒３３としては、水を使用した。そして、図１に示すように、捕集器１４と減圧装置１５とを準備し、分離用容器１のガラス管６と減圧用配管１６とをステンレス製のユニオン１０で接続し、捕集器１４とを減圧用配管１６で繋ぎ、捕集器１４と減圧装置１５とを減圧用配管１６でつないだ。捕集器１４としては、大倉理研製のトラップを使用し、減圧装置１５としては、油回転真空ポンプ（Ｇ５０ＤＡ）を使用した。また、捕集器１４は、流入してくる膜透過物質の蒸気を冷却して捕集するため、冷媒である液体窒素３４を入れた有底円筒状の保冷管１７内に配置した。【００６２】
（分離操作１）
図１に示すように、上記エタノール９０体積％水溶液（混合液）３１を上記分離用容器１の有底筒状容器４内（混合液側空間２１）に入れた。次に、混合液３１を撹拌子９で撹拌しながら、混合液３１が７０℃になるように熱媒３３により加熱し、内筒６内（減圧側空間２２）を１０Ｐａ以下に減圧した。そして、捕集器１４により膜透過液３２を捕集した。上記分離操作により得られた膜透過液の質量は電子天秤にて秤量し、組成はガスクロマトグラフィーにて分析した。透過流速は、膜透過液の質量、液体分離膜の面積、分離操作時間より求めた。また、液体分離膜の分離係数は以下の式より求めた。【００６３】
分離係数＝｛（膜透過液の水濃度）／（膜透過液のエタノール濃度）｝／｛（供給液の水濃度）／（供給液のエタノール濃度）｝【００６４】
【表１】
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【００６５】
表１より、実施例１〜３の液体分離膜配設体は、分離係数は若干小さいが、それ以上に透過流速が非常に速く、液体分離においてその処理量を大きくすることが可能であることが分かる。比較例１〜６の液体分離膜配設体は、分離係数は大きいが、それ以上に透過流速が非常に遅いため、液体分離においてその処理量を大きくすることができないことが分かる。【００６６】
（液体分離試験２）
実施例２の液体分離膜配設体を使用して、以下に示す液体分離試験を行った。分離に使用した液体は、食塩水（濃度０．１ｍｏｌ／Ｌ）である。【００６７】
（混合液の分離装置）
図２は、本発明の液体分離膜配設体について液体分離試験２を行うための分離装置を示す模式図である。図２に示す分離装置２００は、食塩水を用いた液体分離試験に適している。装置２００は、スターラー４３と撹拌子４２とを用いて内部の液体を撹拌することが可能な貯留容器（材質：ガラス製）４１と、貯留容器４１内の液体を送液することが可能な送液ポンプ４４と、貯留容器４１内の液体を送液ポンプ４４により送り込むことが可能な耐圧容器（材質：ステンレス製）５１とを備えるものである。送液ポンプ４４と耐圧容器５１とは圧力計６３を有する送液配管６１で繋がれ、貯留容器４１内の液体は送液ポンプ４４及び送液配管６１を経由して耐圧容器５１内に送られる。また、耐圧容器５１と貯留容器４１とは背圧弁６４を有する回収配管６２で繋がれており、送液ポンプ４４で送られた液体が耐圧容器５１内を満たし、更に耐圧容器５１から溢れる液体を、回収配管６２を通じて貯留容器４１に戻すように形成されている。耐圧容器５１内の圧力は、送液ポンプ４４と背圧弁６４とにより制御し、耐圧容器５１内の圧力を一定に保ちながら混合液を分離する。また、耐圧容器５１内の液体は、スターラー４３及び撹拌子４２により撹拌することができる。耐圧容器５１内には、円筒状の液体分離膜配設体５２の一方の端部を封止部材（材質：ステンレス製）５３で密封し、他方の端部に円筒状のサンプルホルダー（材質：ステンレス製）５４を接続して形成されるサンプル装着部５５が配設されている。サンプルホルダー５４は、その一方の端部が液体分離膜配設体５２の上記他方の端部に密着するように接続した。サンプル装着部５５は、サンプルホルダー５４の他方の端部（液体分離膜配設体５２が接続されていない側の端部）を耐圧容器５１の外に出し、液体分離膜配設体５２の円等形状の内部が耐圧容器５１の外部と通じるような状態で、耐圧容器５１に配設されている。サンプル装着部５５と耐圧容器５１との接続部分は、液体が漏れないよう液密に接続されている。【００６８】
（分離操作２）
図２に示すように、上記濃度０．１ｍｏｌ／Ｌ食塩水（混合液）７１を貯留容器４１に入れた。次に、混合液を撹拌子４２で撹拌しながら、混合液７１を送液ポンプ４４で耐圧容器５１に送液し、耐圧容器５１から溢れた混合液７１を回収配管６２を通じて貯留容器４１に回収することにより、耐圧容器５１内を０．８ＭＰａＧに加圧しながら混合液７１を循環させた。そして、シリンジを用いて液体分離膜配設体５２を透過した膜透過液７０を捕集した。上記分離操作により得られた膜透過液７０の食塩濃度は、塩分濃度計にて測定した。また、イオン除去率は以下の式より求めた。【００６９】
イオン除去率（％）＝｛（供給液の食塩濃度）−（膜透過液の食塩濃度）｝／（供給液の食塩濃度）×１００【００７０】
実施例２の液体分離膜配設体のイオン除去率を測定したところ、イオン除去率は７０％であった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、塩水、水−アルコール混合液、水−酸混合液、水−アルカリ混合液等の混合液体から水等を分離することが可能な液体分離膜を配設した液体分離膜配設体として利用でき、特に、透過流速を速くし、液体分離における処理量を向上させることが可能な液体分離膜配設体として利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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