液体濾過用のムライト・モジュール
本発明は、液体を濾過するためのハニカム・モノリスを形成するのに適した材料に関し、特に原料を濾過液と残余液とに分離させるためのクロスフロー濾過装置を形成するためのムライト材料、上記濾過装置の形成方法、および上記材料から形成された濾過装置に関する。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本願は、「液体濾過用のムライト・モジュール」と題して２００８年８月１８日付けで提出された米国仮特許出願第６１／０８９,７１８号、および「液体濾過用のムライト・モジュール」と題して２００８年１１月２１日付けで提出された米国特許出願第１２／２７６,０２８号に優先権を主張した出願である。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、液体濾過用のハニカム・モノリスを形成するのに適した材料に関し、特に、原料を濾過液と残余液とに分離するためのクロスフロー濾過装置を形成するためのムライト材料、この濾過装置の形成方法、および上記材料から形成された濾過装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
スロットを備えたクロスフロー濾過装置は、汚染された液体原料を濾過液と残余液とに分離するために用いられて来た（例えば、特許文献１および２を参照されたい）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４,７８１,８３１号明細書
【特許文献２】米国特許第４,９８３,４２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
使用時において、これらの装置は、かなりの高圧に耐えるのみでなく、危険なまたは腐食性の汚染物を含有し得る、粒子状物質または不溶性成分で著しく汚染された可能性のある高ｐＨ、低ｐＨの液体流に耐える必要がある。これらの条件は、長期の耐用期間に亘ってこれらの化学的および物理的難題に耐え得ることを材料に要求する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
複数の実施の形態において、本発明は、適当な強度および耐食性を保ちながら、適当な濾過流量を有する液体濾過用のムライト材料を提供するものである。複数の実施の形態において、上記ムライト材料の流水量は、６０ｐｓｉ（４１４ｋＰａ）において１２００ミリリットル／分よりも多い（あるいは、水銀透過率が１４０ミリダルシーを上回る）。
【０００７】
複数の実施の形態において、本発明は、３０重量％よりも多いムライトおよび１０〜１５重量％のベントナイト、および随意的に１５％未満の細かいアルミナ、随意的に８〜４２％の粗いアルミナ、および随意的に２〜１０％のシリカを含んで、１００％の全重量パーセントとし、かつ１０〜１５％のグラファイトおよび５〜１５％の馬鈴薯澱粉を含む細孔形成剤の上乗せ添加物を含む液体濾過用のムライト材料を提供する。
【０００８】
本発明の複数の実施の形態はまた、処理流を受容するための、かつかつこの処理流を濾過液と残余液とに分離させるための濾過装置を形成するための方法を提供し、この方法は、３０％重量よりも多いムライト粉末および１０〜１５重量％のベントナイト、随意的に１５％未満の細かいアルミナ、随意的に８〜４２％の粗いアルミナ、および随意的に２〜１０％のシリカを乾燥混合して１００％の全重量パーセントにするステップ、１０〜１５％のグラファイトと５〜１５％の馬鈴薯澱粉を含む細孔形成剤の上乗せ添加物を加えるステップ、十分な水を加えて変形可能なバッチを形成するステップ、上記バッチを押出し成形するステップ、および１５５０℃を超える温度で焼成するステップを含む。
【０００９】
さらなる実施の形態において、本発明は、３０％よりも多いムライト、１０〜１５％のベントナイト、１５％未満の細かいアルミナ、随意的に１０〜４２％の粗いアルミナ、随意的に２〜１０％のシリカを含む組成物から作製された、焼成されたセラミック物品を提供し、このセラミック物品は８〜１１μｍの直径中央値を有する多数の細孔をさらに含んでいる。
【００１０】
本発明のさらなる実施の形態および効果は、ある程度、下記の詳細な説明および何れかの請求項に記載され、または本発明の実施によって学ぶことができるであろう。上述の概略説明および下記の詳細な説明は、例示的および説明のためのみのものであって、限定するものではない。
【００１１】
添付図面は、本発明のいくつかの実施の形態を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による典型的なモノリス体の斜視図である。
【図２ａ】内部に形成された複数の濾過コンジットをさらに有する本発明による典型的なモノリス体の斜視図である。
【図２ｂ】図２ａに示されたｂ−ｂ面に沿った、図２ａに示されたモノリス体の概略的断面図である。
【図３】実施例２の濾過テストに利用されたクロスフロー濾過システムの概略図である。
【図４】本発明のムライト・モノリス体の多数の実施の形態に関する流水量と濾過圧力との間の関係を示すグラフである。
【図５】本発明のムライト・モノリス体の多数の実施の形態に関する水銀透過率の測定値と６０ｐｓｉ（４１４ｋＰａ）における流水量（ミリリットル／分で測定された）との間の関係を示すグラフである。
【図６】酸および塩基環境での多サイクルに亘る酸／塩基耐性テストにおける本発明のムライト材料の多数の実施の形態の耐性を示すグラフである。
【図７】本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する水銀透過率の測定値とＭＯＲとの間の関係を示すグラフである。
【図８】本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する水銀透過率の測定値とロッドのＭＯＲ強度との関係を示すグラフである。
【図９】水銀透過率の測定値と細孔直径との間の関係を示すグラフである。
【図１０】細孔容積と比較した水銀透過率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
複数の液体流を分離させ、かつ液体流から液体と固体粒子とを分離させることは、多くの工業および製造業における重要な工程である。これらの工業的液体濾過用途には、クロスフロー・セラミックハニカム・モノリスが用いられてきた。これらのセラミック・モノリスは、混合液体流が入口面を通過してセラミックハニカム・モノリス内に流入し、かつ濾過液流と残余液の液流とに分離するのを可能にする適当な多孔性を有する押出し成形材料から作製されている。濾過液は、上記入口面を流れ抜けてこのセラミックハニカム・モノリス内に流入し、セラミック・モノリスの壁を流れ抜け、そしてこのセラミック・モノリスの壁を流れ抜けて、セラミックハニカム・モノリスの外に出るか、あるいはセラミック・モノリス内の孔またはスロットを通って濾過液コレクタ内に入る。残余液流は、上記入口面を通ってセラセラミックハニカム・モノリス内に流入し、このモノリスのハニカムフローチャンネルに沿って流れ、出口面においてモノリスを出て残余液コレクタ内に入る。ハニカム・モノリスの表面に膜が施されて、物理的分離または化学的または触媒的分離を可能にし、これらは上記モノリスの分離特性を改善する。例えば、ムライト、コージェライトおよび炭化珪素（ＳｉＣ）がこれらの液体濾過用途に用いることができる。
【００１４】
良好な工業的特性を有するためには、上記材料がより高い透過性と組合せられたむずかしい環境において、良好な強度および耐性を持たなければならない。むずかしい環境とは、高ｐＨ、低ｐＨ、高温、低温を含み、さらには、高温と低温との間の変動、高ｐＨと低ｐＨとの間の変動、および水性材料と有機材料との混合を含む水性液体、有機液体、反応性化学液体、またはこれらの組合せへの露出を含む。良好な強度および耐性と高い透過性との組合せは、潜在的に低い処理圧力を用いて、より高い生成物濾過流および、より高い処理能力を誘導する。
【００１５】
透過率が高いことは一般に、より高い多孔度および、より大きい細孔サイズを意味する。より高いレベルの多孔度は一般に、腐食作用に対するより大きい露出とともに、より高いレベルの内部表面積を伴う。一般に、より高い透過率は強度低下に対応する。本発明の複数の実施の形態においては、強度および耐食性等のその他の重要な製品特性を維持しながら、増大された濾過流量（増大された細孔サイズまたは細孔密度）を有する多孔質ムライト膜体支持構造が提供される。
【００１６】
本発明の種々の実施の形態が図面を参照して詳細に説明されている。種々の実施の形態を参照することは、本発明の範囲を限定することではない。したがって、本明細書において、複数の実施例の何れかが説明されることは、限定ではなく、請求項に記載された本発明に関する多くの実施の形態のいくつかを説明するに過ぎない。
【００１７】
本発明の下記の記載は、現在知られている最良の実施の形態において本発明の教示を可能にするものとして提供されるものである。そのため、本発明の有益な結果をなおも享受しながら、ここに説明されている本発明の種々の実施の形態に対して種々の変更を行ない得ることを、当業者であれば認識しかつ理解するであろう。また、本発明の特徴のいくつかを選択することによって、その他の特徴を利用することなく、本発明の所望の効果を得ることができることも明らかである。したがって、本発明に対する多くの変更および適応が可能であり、状況によってはそれが望ましくもあることを当業者は認識するであろう。それ故に、下記の説明は、本発明の原理を示すために提供されるものであって、本発明を限定するものではない。
【００１８】
本明細書およびそれに続く請求項において、多くの用語が引用されるが、それらは下記のような意味を持つものと定義される。すなわち、ここに用いられているような単数形の名詞は、単数形以外はないと明らかに指示されている場合を除き、複数のものを含む。それ故に、例えば、一つの要素または成分が引用された場合、一つ以外はないと明らかに指示されている場合を除き、二つまたはそれ以上のこのような要素を有する実施の形態をも含む。
【００１９】
「随意的な」または「随意的に」は、その後に説明されている事象または状況が起こり得る場合もあり、起こり得ない場合もあることを意味し、かつその説明は、上記事象または状況が起こる場合と起こらない場合とを含むことを意味する。例えば、随意的な要素または随意的な成分という言い回しは、その成分が存在し得る場合と、存在し得ない場合とがあることを意味し、その説明は、上記成分を含む実施の形態と、上記成分を含まない実施の形態との双方を含むことを意味する。
【００２０】
ここで、実施例が添付図面に示されている本発明の複数の実施の形態について詳細に説明する。全図を通じて、同一または類似の部品については、可能な限り、同一または類似の参照番号が用いられている。しかしながら、図面は説明を目的とするためのみのものであって、必ずしも同一縮尺ではない。
【００２１】
図１を参照すると、基体内に配置され、かつ基体の長さ方向に沿って上流の入口端すなわち供給端１１０１から下流の出口端すなわち排出端１１０２まで延びる複数のフローチャンネル１１０を画成する多孔質モノリス体すなわちモジュール１５０を有する多孔質多チャンネルモノリス基体１０が示されている。多孔質のチャンネル壁１１４が、複数のフローチャンネル１１０のそれぞれを取り囲んでいる。この多孔質モノリス体１５０はさらに、曲がりくねった流体通路すなわちコンジット１５２を形成する互いに連結された網状細孔組織を備えている。上記多孔質体１５０によって形成された曲がりくねった流体通路１５２は、濾過液を残余液から分離させるための流路を提供し、この濾過液は、濾過液コレクタ内に集めるために上記多孔質材料内を基体の外表面まで流れ通り、残余液は、上記濾過液コレクタから分離している残余液コレクタまで上記フローチャンネル内を流れ通る。複数の実施の形態において、上記濾過液はモノリス体内の孔またはスロットを通ってこのモノリス体の外へ流出することができる。複数の実施の形態において、本発明の多チャンネルモノリス基体は、下記に例示されているように、液体処理流から一つまたは複数の成分を抽出するために、研究室規模または工業規模における液相分離に用いることができる。
【００２２】
上記モノリス体１５０は、如何なる所望の所定サイズおよび形状をも有することができる。例えば、図１にはほぼ円形の断面を備えた円柱としてモノリス体すなわちモジュール１５０が例示されているが、モジュール１５０が楕円形または多角形の何れかの断面を備えるように整形されることが可能であることを理解すべきである。そのためには、例示的であって限定的でないモノリスの断面形状は、楕円形、円形、長方形、正方形、五角形、六角形、八角形等を含む。以下の説明では、整合性および単純性のために、円柱形状のモノリス体１５０が主として用いられる。
【００２３】
フローチャンネル１１０は、モジュールの断面全体に亘って平行および対称的に分布されることができる。これらのフローチャンネルはまた、モジュールの上流の入口端１１０１から下流の出口端１１０２まで延びて、処理流が通過することができる通路を形成している。典型的な実施の形態においては、フローチャンネルの断面形状が円形すなわち丸みを帯びている。しかしながら、フローチャンネルの断面形状は、連続的でかつ尖った角を有しない如何なる所望の楕円形または多角形にもすることができることを理解すべきである。典型的なチャンネルの断面形状は、楕円形、円形、長方形、正方形、五角形、六角形、八角形等を含む。図１にはチャンネルの分布が均一に示されているが、フローチャンネル１１０は、モジュール内において非均一に分布されていてもよい。一つの実施の形態においては、複数のフローチャンネルがほぼ平行である。しかしながら、モジュールの幾何学的形状に応じて、フローチャンネルが直線的経路を辿らなくても、平行でなくてもよい。例えば、もし非整列チャンネルのオーバーラップまたは交差がないようにウェブの厚さが十分でありさえすれば、チャンネル１１０は、非平行分布において傾斜していてもよい（傾斜角は９０度未満）。非均一チャンネル分布に関しては、ウェブの厚さ１３０が種々の厚さの範囲にある（例えば、０．２ｍｍ〜２ｍｍ）。周縁部における外皮の厚さ１２０（例えば１ｍｍまたは０．０４インチを超える）はウェブの厚さ１３０よりも厚いことが有利である。外皮すなわち周縁部の厚さ１２０は、ウェブの厚さ１３０とは別個のパラメータである。ウェブの厚さ１３０は、チャンネル１１０間の距離を測ったものであるが、外皮すなわち周縁部の厚さ１２０は、外側チャンネルからモジュールの外表面までの距離を測ったものであり、モジュール全体の強度および透過率に影響する。
【００２４】
複数の実施の形態において、モノリス体１５０は、無機または有機材料を含む適当な多孔質材料から形成することが可能である。いくつかの実施の形態において、このモノリス体は、例えばポリマー材料から構成されていてもよい。別の複数の実施の形態においては、このモノリス体が金属またはセラミックから構成されていてもよい。一つの実施の形態において、モノリス体が多孔質セラミックから構成される。例えば、そして限定ではなく、いくつかの実施の形態においては、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３−２ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、コージェライト（２ＭｇＯ−２Ａｌ２Ｏ３−５ＳｉＯ２）、炭化珪素（ＳｉＣ）、チタン酸アルミニウム、アルミナ・シリカ混合液から選ばれたセラミック組成物、ガラス、無機耐火材料、展性金属酸化物、細孔形成剤、および焼成助剤から作製される。例えば、ムライトは高い強度、高い耐食性、および処理の容易性を有する。
【００２５】
モジュールすなわちモノリス体１５０は、従来から知られている鋳込み成形法または押出し成形法の何れかによって調製可能である。例えば、モジュールすなわちモノリス体は、一次相としてのムライトを有する焼成されたセラミック組成物から構成されることができる。この焼成されたセラミックは、セラミック形成用原材料、有機バインダ系、および随意的な液状ビヒクルを含む、押出し成形可能な可塑化されたバッチ組成物から調製可能である。この押出し成形可能な混合物は、押し出されて所望の構造を有する未焼成体を形成する。この未焼成体は、乾かされ、かつ焼結されたセラミック組織が形成されるのに十分な時間および温度において焼成される。濾過液コンジットは、例えば押出し成形による、または押出し成形後の他の手段による製造時にモノリス内に形成することが可能である。例えば、濾過液コンジットは、押出し成形後にモノリス内に切り込まれてもよい。粗いマイクロフィルタレーション、抽出、流体混合等の用途における流体流の処理に関しては、追加的な膜体の不存在において多孔質モノリス体１５０自体が用いられる。しかしながら、その他の流体流処理の用途に関しては、多孔質フローチャンネル壁の少なくとも一部分に多孔質の膜体が堆積される。
【００２６】
必要に応じて、モノリスマトリクスの細孔よりも小さい細孔サイズを有する多孔質材料からなる随意的な中間層１６０が、基体すなわちマトリクス部分１５０のチャンネル壁１１４上に堆積されることが可能であり、かつ単独でまたは付加的な層１４０とともに用いられることができる。この被覆層１６０は、一つもしくは複数の機能を果たすことができる。いくつかの実施の形態においては、上記被覆層１６０が、細孔サイズ、表面の平滑性等のパラメータを含むフローチャンネルの形状および壁の肌理を修正するために施される。別の実施の形態においては、上記被覆層１６０が、モノリス体１５０の強化に用いられる。さらに別の実施の形態においては、上記被覆層１６０が、上記膜体の堆積効率および接着性を高めるのに用いられる。
【００２７】
上記多孔質被覆層１６０は、存在する場合、約５〜１５０μｍの範囲内の層厚さを示すように堆積されるのがよい。さらに、この随意的な被覆層１６０の細孔容積は、２〜５００ｎｍ程度の範囲内の細孔サイズを有するのがよい。したがって、１層または複数層の多孔質被覆層１６０は、複数のフィードフローチャンネル１１０の内壁上に随意的に堆積されて、微小なまたは中間的な多孔質層を形成する。
【００２８】
上記随意的な層１６０は、アルミナ、シリカ、ムライト、ガラス、ジルコニア、チタニア、およびそらのうちの二つまたはそれ以上の組合せからなる群から選ばれた材料とすることができる。一つの実施の形態において、上記中間層１６０は、アルミナ、ジルコニア、シリカまたはチタニアからなる。この中間被覆層１６０は、常套的なゾル・ゲル法、または鋳込み成形等の従来から知られている湿式化学的方法により施される。
【００２９】
随意的に、分離機能を備えた付加的被覆１４０が、随意的な中間被覆層１６０上に、またはモノリス体１５０の複数のフィードフローチャンネル１１０の内表面すなわち壁１１４上に直接施される。そのため、層１６０は他の層を伴わずに単独で用いられることができために、ここで用いられている用語「被覆」は、層１６０単独の使用、層１４０単独の使用、または層１４０および１６０の使用を含む実施の形態を意味する。多層の被覆層もあり得る。被覆１４０は無機または有機材料からなる。例えば、いくつかの実施の形態において、被覆１４０は緻密な層、または混合液中の或る分子の浸透を許容する、ＳｉＣまたはガラス等の非金属の緻密なフィルムとすることができる。さらに別の実施の形態においては、上記被覆１４０が、例えばゼオライト、ジルコニア、アルミナ、シリカ、チタニアまたはガラスからなる微小多孔質層とすることができる。これらの典型的な微小多孔質材料は、分子サイズレベルにおける分離機能を提供するために用いることができる。さらに別の実施の形態においては、上記被覆層１４０がポリマーフィルムであり得る。存在する場合、この多孔質被覆層１４０は約１〜２０μｍの範囲内の層厚さを示す。さらに、この随意的な付加的被覆層１４０の細孔容積は、約２００ｎｍ未満の細孔サイズを有する。
【００３０】
本発明の組成物から作製されるモノリスの実施の形態は、被覆された部分１５２１および被覆されていない多孔質体部分１５２２を有する多孔質体１５０のマトリクスを通じた複数の曲がりくねった通路１５２を通じた種々の液相混合物に対する分離、浄化、濾過またはその他の処理機能に関して用いることができる。一般に、曲がりくねりの概念は、チャンネルの方向および／またはチャンネルの断面積が変化した結果としてのチャンネルによって形成された通路を液体または液体の混合液の任意の部分が通過する流路の長さに対する、方向または断面積が変化しないチャンネル、換言すれば、断面積が変化しない直線チャンネル内を混合液の同様の部分が通過する流路の長さの差と定義される。直線通路からの逸脱は、言うまでもなく、より長いまたはより曲がりくねった通路を招来し、直線通路からの逸脱が大きい程、通路はより長くなる。
【００３１】
複数の実施の形態において、本発明のモノリスすなわち基体１０は、使用時には、図１に示されているように垂直に置かれ、図３に示されているように水平に横たえられ、あるいは傾けられ、その他の如何なる姿勢においても用いることができる。各フィードフローチャンネル１１０は、上流の入口端、すなわち供給端１１０１と、下流の出口端１１０２を有する。被覆層１６０および１４０は、複数のフローチャンネル１１０の供給端１１０１にフィードされた不純な混合供給流１８０を、正の圧力勾配の下で受容するように支持されかつ適応される。上記正の圧力勾配は、膜体１４０および随意的な被覆層１６０を横切る第１の圧力低下と、多孔質モノリス体１５０を過る第２の圧力低下とからなる。被覆層１６０および１４０は、被覆層１４０の外表面を通過してモノリス体１５０のマトリクスの曲がりくねった通路１５２内に流入する不純な混合供給流１８０を処理して、この不純な混合供給流１８０の一部から形成される純化された濾過液すなわち透過液１８５２にするのに適しており、この透過液１８５２は、被覆された部分１５２１に入り、被覆されていな多孔質体部分１５２２を通って外部へ出る。不純な混合供給流１８０から残った副産物すなわち残余液の流れ１８０２は、被覆されたフィルム１６０および１４０を通過せずに、複数のフィードフローチャンネル１１０の出口端１１０２を通って外部へ出る。
【００３２】
図２ａおよび図２ｂを参照すると、さらなる実施の形態において、モノリス１５０は、図２ａに示されかつ図２ｂの一部に説明されているように、モノリス１５０は複数のフローチャンネル１１０と、図２ａおよび図２ｂに示されているように、モノリス１５０の内部に形成された１本または複数本の濾過液コンジット１９０を備えている。これらの濾過液コンジットは、残余液とは別の流れで濾過液がモノリスの内部を通って流れるための通路を提供するように構成されかつ配置された特別のフローチャンネルである。
【００３３】
いくつかの実施の形態において、上記濾過液コンジット１９０は、構造体の入口端すなわち供給端から下流の出口端すなわち排出端まで縦方向に延びている。あるいは、上記濾過液コンジットの少なくとも１本は、その長さの少なくとも一部に沿った１本または複数本のフローチャンネルとともに縦方向に延びている。図２にさらに示されているように、上記濾過液コンジットは、モノリス１５０の外表面または濾過液コレクション・ゾーン（図３の３００参照）に濾過液を導くために、縦方向部分から濾過液コレクション・ゾーン３００まで横方向に延びるチャンネルまたはスロット１９２を備えることができる。この濾過液コンジットは、チャンネルで連結する複数の縦方向の室をさらに備えていてもよい。上記スロット１９２は、モノリスの一端における開口部、スロットまたはチャンネルであるか、あるいは濾過液コンジットの縦方向部分を濾過液コレクション・ゾーン３００（図３参照）に連結するためにモノリス内に形成された孔であってもよい。複数の実施の形態において、少なくとも一つのスロットが濾過液コンジット内に形成されていてもよく、あるいは複数のスロットが、このデバイスの供給端および出口端の双方に形成されていてもよい。あるいは、スロット１９２が、モノリスの長さ方向に沿った何れかの点においてモノリス体の外表面を通過して案内された複数の孔であってもよい。これらの濾過液コンジット１９０は、供給端および出口端において仕切り１９４によって閉塞されている。これらの仕切り１９４は、モノリスの供給端において処理流が濾過液コンジットに直接入ったり、または出口端において濾過液コンジットから直接出たりするのを禁止する。この仕切り１９４は、濾過液コンジット１９０内に挿入または導入された栓材であってもよい。仕切り１９４は、構造体と同一の材料から作製されていても、別の適当な材料から作製されていてもよく、栓は、構造体材料の多孔度に類似またはそれ以下の多孔度を有していればよい。
【００３４】
供給端１１０１および出口端１１０２の双方において仕切り１９４で閉塞された複数の濾過液コンジット１９０を備えた本発明の複数の実施の形態において、受容した処理流は、モノリスの入口端１１０１においてモノリス１５０内に流入する。受容した処理流の一部、すなわち残余液は、図２ａおよび図２ｂに矢印２２５によって示されているように、フローチャンネル１１０を通ってモノリス１５０を出口端１１０２まで通過する。受容した処理流の一部、すなわち濾過液は、フローチャンネル１１０内に入り、モノリス構造体内に埋め込まれている濾過液コンジット１９０までモノリス１５０の網状細孔組織を通過する。濾過液コンジット１９０は、仕切り１９４によって両端を閉塞されたフローチャンネルであり、かつスロットすなわち出口通路１９２を通じてモノリスの側面に開口して、モノリスの多孔質構造を通って濾過液コンジット１９０まで流れる濾過液がモノリスの外部へ流出するのを可能にしている。濾過液コンジット１９０は両端が閉塞されているから、これらはモノリス構造内で低圧通路を形成している。モノリス構造の細孔内に入った処理流の一部は、この低圧通路へ流れて材料の細孔内を通過し、次いでスロット、すなわち出口通路１９２を通って、残余液が集められるモノリスの出口端から離れた濾過液コレクション・ゾーン３００（図３参照）内に流出する。このようにして、処理流は、入口端から出口端までチャンネル１１０を通って流れる残余液と、モノリス内に流入し、多孔質材料の細孔構造に入り、濾過液コンジット１９０に流入し、モノリス１５０の側部のスロット１９２を通ってモノリスを出る（図２ｂに矢印２２６によって示されているように）濾過液とに分離される。上記濾過液コンジット１９０は、フローチャンネルと比較して低い流動抵抗を有する通路を提供し、濾過液がモノリスの網状細孔組織を濾過液コンジット１９０まで通り抜けるのを可能にする圧力低下を創出する。濾過液コンジットは仕切り１９４によってモノリス体の外表面に対して閉塞されている。
【００３５】
上記濾過液コンジット１９０は、多孔質材料を抜けるフローチャンネル１１０の流動抵抗よりも低い流動抵抗を備え、上記網状細孔組織は、上記濾過液コンジットが上記通路の間に分布されて、上記通路から近くの濾過液コンジットまで上記多孔質材料を通る圧力低下の低い流路を提供する。上記複数の濾過液コンジットは、上記組織内から濾過液を、モノリス体すなわちモジュール１５０の外表面の周りに配置された濾過液コレクション・ゾーン３００（図３参照）まで運ぶことができる。典型的な個々の濾過液コンジット１９０は、例えば特許文献１に開示されかつ説明されている。
【００３６】
図３は、本発明の実施の形態に用いることができる液体濾過システム３５０を示す。図３に示された液体濾過システム３５０は、ハウジング３１０内のハニカム・モノリス１５０を示す。液体流はポンプ３２０によってハウジング３１０内のモノリス１５０の入口側に汲み上げられる（Ｐｆ,in）。液体はモノリス１５０を通って流れ、濾過液は矢印によって示されているように、液体から分離される。濾過液はハウジングから濾過液コレクション・ゾーン３００へ取り出される（Ｆｐ）。残余液（Ｒｆ）はモノリスの出口面から出て（Ｐｆ,out）残余液ゾーン３４０内に集められる。この残余液はモノリスを通ってリサイクルされるか、または排出される。このシステムは、実施例２に説明されている水流試験の実施に用いることができる。
【００３７】
使用に際して本発明の濾過装置は、混合供給流が、他のより大きい成分を含む水溶液または水と油性溶液との混合液である場合等の液相流である場合に用いることができる。より大きい成分は、より大きい分子および／または粒子であり得る。例えば、混合水は、工場排水からの細かく分散された油滴を含む。混合水は、飲料ジュース等の粒子を含むものもある。混合水は、蛋白質等の微粒子を含むものもある。水を透過物とする分離処理には膜体の補助が適している。何故ならば、水は最小の分子であるため、この混合液は、基体の網状組織に対して他の成分よりも大きい透過性を有するからである。さらに、膜体による補助は、有機溶剤が透過物としての有機溶剤を含む混合液の分離処理にも適している。液相流は、他の大きな成分を含む有機溶剤とすることができる。
【００３８】
複数の実施の形態において、濾過液コンジット１９０は無くても（図１に示されているように）、有っても（図２ａおよび図２ｂに示されているように）よい。一般に、より小さいモジュール水力直径を有する（例えば５０ｍｍ未満）モノリス基体は、濾過液コンジット１９０が無くとも妥当な濾過特性を備えている。より大きい基体は、このより大きい基体の内部からの濾過液の取り出しを容易にするために、濾過液コンジットを必要とする。
【００３９】
表１は、液体濾過用のムライト組成物およびそれらの物理的特性および性能データを示す。アルミナ、シリカ、およびムライト原材料の粒子サイズおよび細孔形成剤が透過性を創出させるために用いられた。強度および化学的耐性を向上させるために、細かいおよび／または反応性材料とともに焼成助剤およびより高い焼成温度が用いられた。表１に示された物理的データは、水銀多孔度判定法、標準バーおよびロッド破壊係数（ＭＯＲ）試験ならびに物理的収縮測定を用いて得られた。このデータを用いて選択されたサンプルは耐食性試験および製品使用性能試験のシミュレーションを目的とする水流試験のために用意された。
【表１】
【００４０】
表２は、ムライト・モノリス組成を示す。組成コードＫＪＣ−１６６，ＮＬＩ−１０２，ＮＬＪ−１０２，ＮＬＫ−１０２，ＮＬＬ−１０２，ＮＬＭ−１０２およびＮＬＯ−１０２に関する優れた性能が注目される。
【表２】
【００４１】
表２に示された材料は、無機材料、細孔形成剤または燃え切り材料、有機バインダおよび滑剤を含む。表２に示された無機材料は、重量％で組み合わせられて１００％の全無機混合物を形成した。細孔形成剤は、１００％の全無機混合物に対して上乗せ添加物として重量％で添加された。本発明の複数の実施の形態において、細かいアルミナはαアルミナである。複数の実施の形態において、細かいアルミナ成分は粒子サイズの中央値（ｄ５0）が１μｍ未満である。典型的な実施の形態において、細かいアルミナは、Ａｌｃｏａ社（米国ペンシルヴェニア州所在）から販売されている、０．６μｍの粒子サイズの中央値を有するＡ１０００ＳＧＤ（Ｒ）であった。複数の実施の形態において、粗いアルミナ成分は、５μｍと２０μｍとの間の、または１０μｍと２０μｍとの間の粒子サイズの中央値（ｄ５0）を有するのがよい。本発明の典型的な実施の形態において、粗いアルミナは、Ａｌｍａｔｉｓ社（独国フランクフルト所在）から販売されている、１１μｍの粒子サイズの中央値を有するＡ１０および／または、同じくＡｌｍａｔｉｓ社から販売されている、１６μｍの粒子サイズの中央値を有するＴ６４−３２５Ｍであった。複数の実施の形態において、ムライトは、約５０μｍ未満または３０μｍ未満の粒子サイズの中央値を有するムライト粉末である。本発明の典型的な実施の形態において、ムライトは、Ｃ−Ｅ Ｍｉｅｒａｌｓ社（米国ペンシルヴェニア州、キング・オブ・プルシア所在）から販売されているＭｕｌｃｏａ（Ｒ）７０−３２５であった。複数の実施の形態において、水膨潤性粘土は、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社（テキサス州ゴンザレス所在）から販売されているＢｅｎｔｏｎｉｔｅ Ｌである。複数の実施の形態においてチタニアはＤｕＰｏｎｔ社（デラウェア州、ウイルミントン所在）から販売されているＴｉＰｕｒｅ Ｒ−１０１であった。複数の実施の形態において、細かいシリカはＵｎｉｍｉｎ社（コネチカット州ニューカナーン所在）から販売されているＩｍ−ｓｉｌ Ａ−２５であった。複数の実施の形態において、長石は、セラミックにするために約２００メッシュの粉末にされた珪酸ナトリウム／カリウム／カルシウム・アルミニウムである。典型的な実施の形態において、長石は、Ｆｅｌｄｓｐａｒ Ｃｏｒｐ社（フロリダ州エドガー所在）から販売されているＧ−２００であった。複数の実施の形態において、グラファイトおよび馬鈴薯澱粉は細孔形成剤すなわち燃え切り材料である。典型的な実施の形態において、グラファイトは、Ａｓｂｕｒｙ社（ニュージャージー州アスブリー所在）から販売されている４６０２（Ａ６２５）グラファイトおよび４７４０グラファイトである。典型的な実施の形態において、馬鈴薯澱粉（白袋）は、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｒｃｈ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社（ニュージャージー州ブリッジウォーター所在）、Ｅｍｓｌａｎｄ Ｓｔａｒｋｅ社（独国エムリッヒハイム所在）から入手することができる。さらなる複数の実施の形態において、米澱粉、胡桃殻の粉末またはその他の材料も細孔形成剤として使用可能である。複数の実施の形態において、有機バインダは、メチルセルロースおよびその誘導体を含む。典型的な複数の実施の形態において、メチルセルロースは、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社（ミシガン州ミッドランド所在）から入手可能なＭｅｔｈｏｃｅｌ Ａ４Ｍ（Ｒ）およびＭｅｔｈｏｃｅｌ Ｆ２４０Ｍ（Ｒ）であった。複数の実施の形態において、滑剤は、Ｐｅｔｅｒ Ｇｒｅｖｅｎ社（独国ムンスタライフェル所在）から販売されているＬｉｇａ（Ｒ）であった。
【００４２】
本発明の複数の実施の形態において、細孔形成剤は、焼成時に燃え切る組成を有する如何なる材料をも含む。典型的な複数の実施の形態において、細孔形成剤はグラファイトおよび馬鈴薯澱粉であるが、如何なる材料をも用いることができる。例えば、米澱粉または胡桃の殻の粉末を用いることができる。これらの細孔形成剤のそれぞれは、性質およびサイズの異なる細孔を発生させることができる。例えば馬鈴薯澱粉は、より大きい細孔を発生させる。本発明の複数の実施の形態において、１０〜３０％の細孔形成剤が所望の特性を有する焼成された材料内に細孔を発生させることが判明している。３０％を超える細孔形成剤は、より高い多孔度を導き、かつ材料の強度を低下させる。１０％未満の細孔形成剤は、多孔度の低い材料を生成させ、かつ所望よりも低い透過性を備えた材料にする。さらなる複数の実施の形態において、細孔形成剤成分がグラファイトと馬鈴薯澱粉との組合せで存在し、その場合、グラファイトが５〜１０％の範囲内で存在し、かつ馬鈴薯澱粉が５〜２０％の範囲内で存在する。さらなる複数の実施の形態において、細孔形成剤はグラファイトと馬鈴薯澱粉とが組合されて２０％の細孔形成剤を形成する。本発明の複数の実施の形態によれば、上記セラミック・モノリスの細孔容積すなわち多孔度％Ｐは、典型的な多孔度値である３７．９％、４１．３％、４２．２％、４３．３％、４３．８％、４６．８％および４９．６％を含む１０から６０％まで、２０から６０％まで、３０から６０％まで、４０から６０％まで、または４０から５０％までの範囲内にあればよい。またさらに、セラミック・モノリスの全多孔度は、上述の多孔度値のうちの何れか二つから導き出される範囲内にあればよい。
【００４３】
複数の実施の形態において、細孔容積すなわち全浸透度（ｃｃ／ｇ）は、典型的な細孔容積である０．１９４０、０．２３２５、０．２３５４、０．２２９５、０．２５４４、０．２７８１、および０．３０９６を含む０．１０〜０．４０ｃｃ／ｇ、０．１５〜０．３５ｃｃ／ｇ、０．１８〜０．３２ｃｃ／ｇ、０．２〜０．３０ｃｃ／ｇであればよい。さらに上記モノリス体の全多孔度は上述の多孔度値のうちの何れか二つから導き出される範囲内にあればよい。
【００４４】
図４は、本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する流水量と増大する圧力との間の関係を示すグラフである。本発明のムライト材料の実施の形態を代表する大多数のムライト組成物は、標準的な材料であるＥＪＱと比較して、増大する処理圧力に対して優れた流水量特性を有する。テストサンプルは、５．６６インチ（１４．４ｃｍ）の被覆されたモノリスからドリルで孔を開けられたコアであった。
【００４５】
細孔サイズおよび全体の多孔度％Ｐは、一般に知られている測定方法およびモデルを用いて数量化が可能である。例えば、細孔サイズおよび多孔度は水銀ポロシメータ等の標準化された技法によって測定可能である。図５は、本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する測定された水銀透過率と６０ｐｓｉ（４１４ｋＰａ）における流水量（ミリリットル／分で測定）との間の関係を示すグラフである。全ての水銀透過率の測定は、水銀ポロシメータＭｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ Ａｕｔｏｐｏｒｅ ＩＶ ９５２０を用いて行なわれた。一つの実施の形態において、水銀透過率の目標値は１４０ミリダルシーに選ばれた。一般に、標準組成（ＥＪＱ）の２倍の流水量を得るためには、水銀透過率は、標準組成の透過率の約４倍に設定されなければならない。したがって、水銀透過率の目標値は１４０ミリダルシーに設定された（図５および図７〜図１０参照）。１４０ミリダルシーまたはそれを超える水銀透過率の目標値を有する材料サンプルは、望ましい組成物であると考えられる。しかしながら、本発明の複数の実施の形態はこの目標値から離れている。この水銀透過率値限界は、流水量テストに基づいた用途に用いた場合に標準ＥＪＱの流水量の約２倍に相当する。
【００４６】
図６は、本発明のムライト材料の酸および塩基環境における多数回の耐性サイクルに亘る耐性を示すグラフである。酸および塩基環境におけるムライトロッドのＭＯＲ（ｐｓｉでの破壊係数）強度は低下し、多数の繰り返し区間内でいくらか横ばい状態になる。４サイクル後、いくつかの組成は標準よりも高い強度を有する。図６は、４サイクルＭＯＲデータに基づく標準のＥＪＱサンプルと比較して優れたＭＯＲ特性を示しているいくつかの組成を示す。
【００４７】
図７は、本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する水銀透過率測定値（図５に示されている）とＭＯＲ（図６に示されている）との間の関係を示すグラフである。１４０ミリダルシー（図５からのＥＪＱ標準の４倍、目標値）よりも大きい水銀透過率の測定値と、ＥＪＱ標準値（図６からの目標値）よりも大きい４サイクルＭＯＲ測定値とを示した組成が特定された。いくつかの成分、ＨＬＭ，ＮＬＫ，ＮＬＪ，ＮＬＯおよびＮＬＬが、４サイクル耐性強度目標値および水銀透過率目標値を満足しまたは超えている。
【００４８】
図８は、本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する水銀透過率測定値とロッドのＭＯＲ強度との関係を示すグラフである。相対水銀透過率およびＭＯＲ強度限界は、成功した流水量および腐食耐性性能テストデータに基づいて設定された。透過率およびロッドのＭＯＲ強度は、４サイクル耐性テストの後に測定された。一般に、４サイクル耐性テストは、ムライト組成物が５５００ｐｓｉ（３８ＭＰａ）またはそれを超える出発ＭＯＲ強度（４サイクル耐性テストを受ける前に）を有する場合にはパスされる。図８は初期のロッドのＭＯＲ強度とともに水銀透過率を示す。本発明の複数の実施の形態において、流水量および腐食耐性テストに基づく我々の用途を満足する組成もここに示されていて、水銀透過率および初期のＭＯＲ強度に関して設定された限界に適合している。さらなる物理的特性データは、より一般的な水銀透過率テストおよび初期のＭＯＲ強度テストを用いて得られる。
【００４９】
図９は、水銀透過率測定値と細孔直径との間の関係を示すグラフであり、約８．０μｍと約１１．０μｍとの間の細孔直径の範囲を有する本発明のムライト材料の実施の形態が透過率および強度における特徴を提供することを示している。
【００５０】
図１０は、細孔容積と比較した水銀透過率を示すグラフであり、約０．２０７９ｃｃ／ｇと約０．２７８０ｃｃ／ｇとの間の細孔容積範囲（２本の垂直な点線の間）を有する本発明のムライト材料の実施の形態が、水銀透過率および初期ＭＯＲ強度目標値に基づく透過率および強度における特徴の良好な範囲を提供することを示している。標準的ムライト（実験対照）であるＥＪＱは、約０．２０４９ｃｃ／ｇの細孔容積を示した。複数の実施の形態において、本発明のムライトは、約０．１８５と０．３０ｃｃ／ｇとの間の細孔容積を有する。
【００５１】
本発明の複数の実施の形態において、図３に示された流水量テストによって測定され、かつ図４に示されているように、改良されたムライト組成物は、標準ムライト材料（ＥＪＱ）と比較して、濾過透過率が２倍にまで増大された結果を招いている。
【００５２】
複数の実施の形態において、表２に示された本発明の組成物は、下記のような生の材料特性を有する。ムライト組成に関する基本材料としてムライト（Ｍｕｌｃｏａ ７０−３２５）を用い、透過率と強度をバランスさせるための鍵となる材料は、細孔形成剤および焼成助剤としての水膨潤性粘土（ベントナイト）（１０〜１５％）、細孔形成剤としての粗いアルミナ（１０〜４０％）、焼成助剤としての細かいアルミナ（１０％以下）、細かく連結された細孔のための細孔形成剤としてのグラファイト（５〜１０％）、および透過率のための、より粗い細孔を発生させる細孔形成剤としての澱粉（１０〜１５％）である。複数の実施の形態において、所望の透過率および強度を備えたムライト・モノリスを与えるこれらの材料の範囲は、１０〜１５％の水膨潤張性粘土（ベントナイト）、１０％未満の細かいアルミナ、１０〜４０％の粗いアルミナ、２０％の細孔形成剤、５％〜１０％のグラファイトおよび１０％〜１５％の澱粉である。
【実施例】
【００５３】
本発明の原理をさらに説明するために、下記の実施例は、本発明の多孔質モノリス基体が如何にして作製されかつ評価されたかを本明細書とともに等業者に提供するために提出されたものである。これらは純粋に本発明の例示であって、本発明者等が彼等の発明の範囲を限定することを意図するものではない。そうではないと示されない限り、部は重量部であり、温度は℃または周囲温度であり、圧力は大気圧である。
【００５４】
実施例１：モノリスの調製およびモノリスのサンプル
表２に記載された各実施例に対し、ラム押出し成形機が用いて、１平方インチ当たり１００セル（１ｃｍ２当たり１５セル）および約０．２４インチ（６ｍｍ）の壁の厚さ（材料の収縮に左右される）を備えた直径５．６６インチ（１４．４ｃｍ）のハニカム・モノリス基体を形成した。基本材料として Ｍｕｌｃｏａ ７０−３２５を用いた。強度測定のためのロッドも作製した。基礎的工程は、上記表２において定義された比率の材料を５分間Ｌｉｔｔｌｅｆｏｒｄミキサー内でドライブレンドし、次いで混合／粉砕機を用いて、十分な量の水を加えて、変形可能な可塑性バッチを形成した。次に、２００トンのＬｏｏｍｉｓラム押出し成形機を用いて、脱気および可塑化し、最終的に直径５．６６インチ（１４．４ｃｍ）のハニカムを押出し成形した。このハニカムをマイクロウェーブ乾燥し、次いでガス炉または電気炉内で１４９５℃、１５５０℃、または１６００℃の温度で焼成した。これらのハニカムは、図４〜図１０に示されたデータを得るために用いた。
【００５５】
これらの複数の実施の形態において、焼成温度は、透過率を高めながら材料強度を維持する鍵となる要素である。１６００℃よりも低い温度において、細孔形成剤と焼成助剤との極めて少ない組合せが所望の性能特性を生む。表１は、いくつかの材料が１４９５℃および１５５０℃で焼成されたことを示している。１４９５℃において焼成された後のＫＫＳ組成は、十分な強度を有するように見えるが、透過性が不十分であり、１５５０℃で焼成された後のＮＬＨは、強度および透過性の双方において理想よりも僅かに低かった。
【００５６】
直径約５．６６インチ（１４．４ｃｍ）×長さ１０インチ（２５．４ｃｍ）のフルサイズのモノリスを塗装した。塗膜層は粗いシリカ粉末と細かいシリカ粉末との混合物であり、水およびポリマー・バインダ（ポリビニルアルコール）と混合して、約３．５のｐＨに調整して安定な懸濁液を生成させた。モノリスはスリップ注型法を用いて塗装し、乾燥させ、焼成して膜体を支持体に接着した。流水量テストのために、直径１インチ（２．５４ｃｍ）×長さ２インチ（５．０８ｃｍ）の複数のサンプルを芯抜きドリルを用いて支持体から芯抜きした。これらの選択されたサンプルから芯抜きしたテストモノリスを、「流水量テスト」によって液体濾過流量改善をシミュレートするのに用いた。図４は、標準のＥＪＱ組成を上回る、増大する処理圧力に伴う改善された流水量を有するいくつかの組成を示す。
【００５７】
実施例２：流水量テスト
流水量テストは、図３に示すようなクロスフロー濾過装置を用いて行なった。膜体チャンネル内部の圧力Ｐｆは、膜体の外部の圧力Ｐｏよりも高くなるように制御してある。その結果、水は膜体を透過してモノリス体の外皮の外に出る。透過流量Ｆｐを測定し、かつ記録した。水をポンプで一定の圧力に加圧し、モノリスサンプルを通って循環させた。その圧力においてセル壁を通り抜ける流量を測定した。単位流量は、１５ｐｓｉ，３０ｐｓｉ，４５ｐｓｉおよび６０ｐｓｉ（１０３ｋＰａ，２０７ｋＰａ，３１０ｋＰａおよび４１４ｋＰａ）の４通りの圧力において測定した。単位流量Ｆｌｕｘは下記の等式で計算した。すなわち、
Ｆｌｕｘ＝Ｆｐ／ＳＡｍ
ここで、Ｆｐは浸透流量、ＳＡｍは膜体の表面積である。
【００５８】
実施例３：腐食テスト
実施例１により作製した、選択された組成からなるロッドに対し耐食性テストを実施した。この耐食性テストは４サイクルからなる。各サイクルは、９５℃、０．５ｐＨのＨＮＯ３内における２４時間と、９５℃、１３．５ｐＨのＮａＯＨ内における２４時間とを含む。次に各サイクル後のロッドの強度を測定した。図６は、耐食性テストサイクル後において、いくつかの組成を標準のＥＪＱムライトと比較した場合の等しいかまたはそれを超えるＭＯＲ強度を示す。
【００５９】
本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、本発明に対してセンサ等の処理用途を含む種々の変形および変更を行なうことが可能なことは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の請求項およびそれらの均等物の範囲内に属するそれらの変形および変更をカバーすることを意図するものである。
【符号の説明】
【００６０】
１０ モノリス基体
１１０ フローチャンネル
１１４ チャンネル壁
１２０ 外皮の厚さ
１３０ ウェブの厚さ
１５０ 多孔質モノリス体（モジュール）
１５２ 液体通路
１６０ 中間層
１８０ 混合液流
１９０ 濾過液コンジット
１９２ スロット
１９４ 仕切り
３００ 濾過液コレクション・ゾーン
３１０ ハウジング
３２０ ポンプ
３４０ 残余液ゾーン
３５０ 液体濾過システム
１１０１ 入口端（供給端）
１１０２ 出口端（排出端）
【関連出願の説明】
【０００１】
本願は、「液体濾過用のムライト・モジュール」と題して２００８年８月１８日付けで提出された米国仮特許出願第６１／０８９,７１８号、および「液体濾過用のムライト・モジュール」と題して２００８年１１月２１日付けで提出された米国特許出願第１２／２７６,０２８号に優先権を主張した出願である。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、液体濾過用のハニカム・モノリスを形成するのに適した材料に関し、特に、原料を濾過液と残余液とに分離するためのクロスフロー濾過装置を形成するためのムライト材料、この濾過装置の形成方法、および上記材料から形成された濾過装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
スロットを備えたクロスフロー濾過装置は、汚染された液体原料を濾過液と残余液とに分離するために用いられて来た（例えば、特許文献１および２を参照されたい）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４,７８１,８３１号明細書
【特許文献２】米国特許第４,９８３,４２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
使用時において、これらの装置は、かなりの高圧に耐えるのみでなく、危険なまたは腐食性の汚染物を含有し得る、粒子状物質または不溶性成分で著しく汚染された可能性のある高ｐＨ、低ｐＨの液体流に耐える必要がある。これらの条件は、長期の耐用期間に亘ってこれらの化学的および物理的難題に耐え得ることを材料に要求する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
複数の実施の形態において、本発明は、適当な強度および耐食性を保ちながら、適当な濾過流量を有する液体濾過用のムライト材料を提供するものである。複数の実施の形態において、上記ムライト材料の流水量は、６０ｐｓｉ（４１４ｋＰａ）において１２００ミリリットル／分よりも多い（あるいは、水銀透過率が１４０ミリダルシーを上回る）。
【０００７】
複数の実施の形態において、本発明は、３０重量％よりも多いムライトおよび１０〜１５重量％のベントナイト、および随意的に１５％未満の細かいアルミナ、随意的に８〜４２％の粗いアルミナ、および随意的に２〜１０％のシリカを含んで、１００％の全重量パーセントとし、かつ１０〜１５％のグラファイトおよび５〜１５％の馬鈴薯澱粉を含む細孔形成剤の上乗せ添加物を含む液体濾過用のムライト材料を提供する。
【０００８】
本発明の複数の実施の形態はまた、処理流を受容するための、かつかつこの処理流を濾過液と残余液とに分離させるための濾過装置を形成するための方法を提供し、この方法は、３０％重量よりも多いムライト粉末および１０〜１５重量％のベントナイト、随意的に１５％未満の細かいアルミナ、随意的に８〜４２％の粗いアルミナ、および随意的に２〜１０％のシリカを乾燥混合して１００％の全重量パーセントにするステップ、１０〜１５％のグラファイトと５〜１５％の馬鈴薯澱粉を含む細孔形成剤の上乗せ添加物を加えるステップ、十分な水を加えて変形可能なバッチを形成するステップ、上記バッチを押出し成形するステップ、および１５５０℃を超える温度で焼成するステップを含む。
【０００９】
さらなる実施の形態において、本発明は、３０％よりも多いムライト、１０〜１５％のベントナイト、１５％未満の細かいアルミナ、随意的に１０〜４２％の粗いアルミナ、随意的に２〜１０％のシリカを含む組成物から作製された、焼成されたセラミック物品を提供し、このセラミック物品は８〜１１μｍの直径中央値を有する多数の細孔をさらに含んでいる。
【００１０】
本発明のさらなる実施の形態および効果は、ある程度、下記の詳細な説明および何れかの請求項に記載され、または本発明の実施によって学ぶことができるであろう。上述の概略説明および下記の詳細な説明は、例示的および説明のためのみのものであって、限定するものではない。
【００１１】
添付図面は、本発明のいくつかの実施の形態を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による典型的なモノリス体の斜視図である。
【図２ａ】内部に形成された複数の濾過コンジットをさらに有する本発明による典型的なモノリス体の斜視図である。
【図２ｂ】図２ａに示されたｂ−ｂ面に沿った、図２ａに示されたモノリス体の概略的断面図である。
【図３】実施例２の濾過テストに利用されたクロスフロー濾過システムの概略図である。
【図４】本発明のムライト・モノリス体の多数の実施の形態に関する流水量と濾過圧力との間の関係を示すグラフである。
【図５】本発明のムライト・モノリス体の多数の実施の形態に関する水銀透過率の測定値と６０ｐｓｉ（４１４ｋＰａ）における流水量（ミリリットル／分で測定された）との間の関係を示すグラフである。
【図６】酸および塩基環境での多サイクルに亘る酸／塩基耐性テストにおける本発明のムライト材料の多数の実施の形態の耐性を示すグラフである。
【図７】本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する水銀透過率の測定値とＭＯＲとの間の関係を示すグラフである。
【図８】本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する水銀透過率の測定値とロッドのＭＯＲ強度との関係を示すグラフである。
【図９】水銀透過率の測定値と細孔直径との間の関係を示すグラフである。
【図１０】細孔容積と比較した水銀透過率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
複数の液体流を分離させ、かつ液体流から液体と固体粒子とを分離させることは、多くの工業および製造業における重要な工程である。これらの工業的液体濾過用途には、クロスフロー・セラミックハニカム・モノリスが用いられてきた。これらのセラミック・モノリスは、混合液体流が入口面を通過してセラミックハニカム・モノリス内に流入し、かつ濾過液流と残余液の液流とに分離するのを可能にする適当な多孔性を有する押出し成形材料から作製されている。濾過液は、上記入口面を流れ抜けてこのセラミックハニカム・モノリス内に流入し、セラミック・モノリスの壁を流れ抜け、そしてこのセラミック・モノリスの壁を流れ抜けて、セラミックハニカム・モノリスの外に出るか、あるいはセラミック・モノリス内の孔またはスロットを通って濾過液コレクタ内に入る。残余液流は、上記入口面を通ってセラセラミックハニカム・モノリス内に流入し、このモノリスのハニカムフローチャンネルに沿って流れ、出口面においてモノリスを出て残余液コレクタ内に入る。ハニカム・モノリスの表面に膜が施されて、物理的分離または化学的または触媒的分離を可能にし、これらは上記モノリスの分離特性を改善する。例えば、ムライト、コージェライトおよび炭化珪素（ＳｉＣ）がこれらの液体濾過用途に用いることができる。
【００１４】
良好な工業的特性を有するためには、上記材料がより高い透過性と組合せられたむずかしい環境において、良好な強度および耐性を持たなければならない。むずかしい環境とは、高ｐＨ、低ｐＨ、高温、低温を含み、さらには、高温と低温との間の変動、高ｐＨと低ｐＨとの間の変動、および水性材料と有機材料との混合を含む水性液体、有機液体、反応性化学液体、またはこれらの組合せへの露出を含む。良好な強度および耐性と高い透過性との組合せは、潜在的に低い処理圧力を用いて、より高い生成物濾過流および、より高い処理能力を誘導する。
【００１５】
透過率が高いことは一般に、より高い多孔度および、より大きい細孔サイズを意味する。より高いレベルの多孔度は一般に、腐食作用に対するより大きい露出とともに、より高いレベルの内部表面積を伴う。一般に、より高い透過率は強度低下に対応する。本発明の複数の実施の形態においては、強度および耐食性等のその他の重要な製品特性を維持しながら、増大された濾過流量（増大された細孔サイズまたは細孔密度）を有する多孔質ムライト膜体支持構造が提供される。
【００１６】
本発明の種々の実施の形態が図面を参照して詳細に説明されている。種々の実施の形態を参照することは、本発明の範囲を限定することではない。したがって、本明細書において、複数の実施例の何れかが説明されることは、限定ではなく、請求項に記載された本発明に関する多くの実施の形態のいくつかを説明するに過ぎない。
【００１７】
本発明の下記の記載は、現在知られている最良の実施の形態において本発明の教示を可能にするものとして提供されるものである。そのため、本発明の有益な結果をなおも享受しながら、ここに説明されている本発明の種々の実施の形態に対して種々の変更を行ない得ることを、当業者であれば認識しかつ理解するであろう。また、本発明の特徴のいくつかを選択することによって、その他の特徴を利用することなく、本発明の所望の効果を得ることができることも明らかである。したがって、本発明に対する多くの変更および適応が可能であり、状況によってはそれが望ましくもあることを当業者は認識するであろう。それ故に、下記の説明は、本発明の原理を示すために提供されるものであって、本発明を限定するものではない。
【００１８】
本明細書およびそれに続く請求項において、多くの用語が引用されるが、それらは下記のような意味を持つものと定義される。すなわち、ここに用いられているような単数形の名詞は、単数形以外はないと明らかに指示されている場合を除き、複数のものを含む。それ故に、例えば、一つの要素または成分が引用された場合、一つ以外はないと明らかに指示されている場合を除き、二つまたはそれ以上のこのような要素を有する実施の形態をも含む。
【００１９】
「随意的な」または「随意的に」は、その後に説明されている事象または状況が起こり得る場合もあり、起こり得ない場合もあることを意味し、かつその説明は、上記事象または状況が起こる場合と起こらない場合とを含むことを意味する。例えば、随意的な要素または随意的な成分という言い回しは、その成分が存在し得る場合と、存在し得ない場合とがあることを意味し、その説明は、上記成分を含む実施の形態と、上記成分を含まない実施の形態との双方を含むことを意味する。
【００２０】
ここで、実施例が添付図面に示されている本発明の複数の実施の形態について詳細に説明する。全図を通じて、同一または類似の部品については、可能な限り、同一または類似の参照番号が用いられている。しかしながら、図面は説明を目的とするためのみのものであって、必ずしも同一縮尺ではない。
【００２１】
図１を参照すると、基体内に配置され、かつ基体の長さ方向に沿って上流の入口端すなわち供給端１１０１から下流の出口端すなわち排出端１１０２まで延びる複数のフローチャンネル１１０を画成する多孔質モノリス体すなわちモジュール１５０を有する多孔質多チャンネルモノリス基体１０が示されている。多孔質のチャンネル壁１１４が、複数のフローチャンネル１１０のそれぞれを取り囲んでいる。この多孔質モノリス体１５０はさらに、曲がりくねった流体通路すなわちコンジット１５２を形成する互いに連結された網状細孔組織を備えている。上記多孔質体１５０によって形成された曲がりくねった流体通路１５２は、濾過液を残余液から分離させるための流路を提供し、この濾過液は、濾過液コレクタ内に集めるために上記多孔質材料内を基体の外表面まで流れ通り、残余液は、上記濾過液コレクタから分離している残余液コレクタまで上記フローチャンネル内を流れ通る。複数の実施の形態において、上記濾過液はモノリス体内の孔またはスロットを通ってこのモノリス体の外へ流出することができる。複数の実施の形態において、本発明の多チャンネルモノリス基体は、下記に例示されているように、液体処理流から一つまたは複数の成分を抽出するために、研究室規模または工業規模における液相分離に用いることができる。
【００２２】
上記モノリス体１５０は、如何なる所望の所定サイズおよび形状をも有することができる。例えば、図１にはほぼ円形の断面を備えた円柱としてモノリス体すなわちモジュール１５０が例示されているが、モジュール１５０が楕円形または多角形の何れかの断面を備えるように整形されることが可能であることを理解すべきである。そのためには、例示的であって限定的でないモノリスの断面形状は、楕円形、円形、長方形、正方形、五角形、六角形、八角形等を含む。以下の説明では、整合性および単純性のために、円柱形状のモノリス体１５０が主として用いられる。
【００２３】
フローチャンネル１１０は、モジュールの断面全体に亘って平行および対称的に分布されることができる。これらのフローチャンネルはまた、モジュールの上流の入口端１１０１から下流の出口端１１０２まで延びて、処理流が通過することができる通路を形成している。典型的な実施の形態においては、フローチャンネルの断面形状が円形すなわち丸みを帯びている。しかしながら、フローチャンネルの断面形状は、連続的でかつ尖った角を有しない如何なる所望の楕円形または多角形にもすることができることを理解すべきである。典型的なチャンネルの断面形状は、楕円形、円形、長方形、正方形、五角形、六角形、八角形等を含む。図１にはチャンネルの分布が均一に示されているが、フローチャンネル１１０は、モジュール内において非均一に分布されていてもよい。一つの実施の形態においては、複数のフローチャンネルがほぼ平行である。しかしながら、モジュールの幾何学的形状に応じて、フローチャンネルが直線的経路を辿らなくても、平行でなくてもよい。例えば、もし非整列チャンネルのオーバーラップまたは交差がないようにウェブの厚さが十分でありさえすれば、チャンネル１１０は、非平行分布において傾斜していてもよい（傾斜角は９０度未満）。非均一チャンネル分布に関しては、ウェブの厚さ１３０が種々の厚さの範囲にある（例えば、０．２ｍｍ〜２ｍｍ）。周縁部における外皮の厚さ１２０（例えば１ｍｍまたは０．０４インチを超える）はウェブの厚さ１３０よりも厚いことが有利である。外皮すなわち周縁部の厚さ１２０は、ウェブの厚さ１３０とは別個のパラメータである。ウェブの厚さ１３０は、チャンネル１１０間の距離を測ったものであるが、外皮すなわち周縁部の厚さ１２０は、外側チャンネルからモジュールの外表面までの距離を測ったものであり、モジュール全体の強度および透過率に影響する。
【００２４】
複数の実施の形態において、モノリス体１５０は、無機または有機材料を含む適当な多孔質材料から形成することが可能である。いくつかの実施の形態において、このモノリス体は、例えばポリマー材料から構成されていてもよい。別の複数の実施の形態においては、このモノリス体が金属またはセラミックから構成されていてもよい。一つの実施の形態において、モノリス体が多孔質セラミックから構成される。例えば、そして限定ではなく、いくつかの実施の形態においては、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３−２ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、コージェライト（２ＭｇＯ−２Ａｌ２Ｏ３−５ＳｉＯ２）、炭化珪素（ＳｉＣ）、チタン酸アルミニウム、アルミナ・シリカ混合液から選ばれたセラミック組成物、ガラス、無機耐火材料、展性金属酸化物、細孔形成剤、および焼成助剤から作製される。例えば、ムライトは高い強度、高い耐食性、および処理の容易性を有する。
【００２５】
モジュールすなわちモノリス体１５０は、従来から知られている鋳込み成形法または押出し成形法の何れかによって調製可能である。例えば、モジュールすなわちモノリス体は、一次相としてのムライトを有する焼成されたセラミック組成物から構成されることができる。この焼成されたセラミックは、セラミック形成用原材料、有機バインダ系、および随意的な液状ビヒクルを含む、押出し成形可能な可塑化されたバッチ組成物から調製可能である。この押出し成形可能な混合物は、押し出されて所望の構造を有する未焼成体を形成する。この未焼成体は、乾かされ、かつ焼結されたセラミック組織が形成されるのに十分な時間および温度において焼成される。濾過液コンジットは、例えば押出し成形による、または押出し成形後の他の手段による製造時にモノリス内に形成することが可能である。例えば、濾過液コンジットは、押出し成形後にモノリス内に切り込まれてもよい。粗いマイクロフィルタレーション、抽出、流体混合等の用途における流体流の処理に関しては、追加的な膜体の不存在において多孔質モノリス体１５０自体が用いられる。しかしながら、その他の流体流処理の用途に関しては、多孔質フローチャンネル壁の少なくとも一部分に多孔質の膜体が堆積される。
【００２６】
必要に応じて、モノリスマトリクスの細孔よりも小さい細孔サイズを有する多孔質材料からなる随意的な中間層１６０が、基体すなわちマトリクス部分１５０のチャンネル壁１１４上に堆積されることが可能であり、かつ単独でまたは付加的な層１４０とともに用いられることができる。この被覆層１６０は、一つもしくは複数の機能を果たすことができる。いくつかの実施の形態においては、上記被覆層１６０が、細孔サイズ、表面の平滑性等のパラメータを含むフローチャンネルの形状および壁の肌理を修正するために施される。別の実施の形態においては、上記被覆層１６０が、モノリス体１５０の強化に用いられる。さらに別の実施の形態においては、上記被覆層１６０が、上記膜体の堆積効率および接着性を高めるのに用いられる。
【００２７】
上記多孔質被覆層１６０は、存在する場合、約５〜１５０μｍの範囲内の層厚さを示すように堆積されるのがよい。さらに、この随意的な被覆層１６０の細孔容積は、２〜５００ｎｍ程度の範囲内の細孔サイズを有するのがよい。したがって、１層または複数層の多孔質被覆層１６０は、複数のフィードフローチャンネル１１０の内壁上に随意的に堆積されて、微小なまたは中間的な多孔質層を形成する。
【００２８】
上記随意的な層１６０は、アルミナ、シリカ、ムライト、ガラス、ジルコニア、チタニア、およびそらのうちの二つまたはそれ以上の組合せからなる群から選ばれた材料とすることができる。一つの実施の形態において、上記中間層１６０は、アルミナ、ジルコニア、シリカまたはチタニアからなる。この中間被覆層１６０は、常套的なゾル・ゲル法、または鋳込み成形等の従来から知られている湿式化学的方法により施される。
【００２９】
随意的に、分離機能を備えた付加的被覆１４０が、随意的な中間被覆層１６０上に、またはモノリス体１５０の複数のフィードフローチャンネル１１０の内表面すなわち壁１１４上に直接施される。そのため、層１６０は他の層を伴わずに単独で用いられることができために、ここで用いられている用語「被覆」は、層１６０単独の使用、層１４０単独の使用、または層１４０および１６０の使用を含む実施の形態を意味する。多層の被覆層もあり得る。被覆１４０は無機または有機材料からなる。例えば、いくつかの実施の形態において、被覆１４０は緻密な層、または混合液中の或る分子の浸透を許容する、ＳｉＣまたはガラス等の非金属の緻密なフィルムとすることができる。さらに別の実施の形態においては、上記被覆１４０が、例えばゼオライト、ジルコニア、アルミナ、シリカ、チタニアまたはガラスからなる微小多孔質層とすることができる。これらの典型的な微小多孔質材料は、分子サイズレベルにおける分離機能を提供するために用いることができる。さらに別の実施の形態においては、上記被覆層１４０がポリマーフィルムであり得る。存在する場合、この多孔質被覆層１４０は約１〜２０μｍの範囲内の層厚さを示す。さらに、この随意的な付加的被覆層１４０の細孔容積は、約２００ｎｍ未満の細孔サイズを有する。
【００３０】
本発明の組成物から作製されるモノリスの実施の形態は、被覆された部分１５２１および被覆されていない多孔質体部分１５２２を有する多孔質体１５０のマトリクスを通じた複数の曲がりくねった通路１５２を通じた種々の液相混合物に対する分離、浄化、濾過またはその他の処理機能に関して用いることができる。一般に、曲がりくねりの概念は、チャンネルの方向および／またはチャンネルの断面積が変化した結果としてのチャンネルによって形成された通路を液体または液体の混合液の任意の部分が通過する流路の長さに対する、方向または断面積が変化しないチャンネル、換言すれば、断面積が変化しない直線チャンネル内を混合液の同様の部分が通過する流路の長さの差と定義される。直線通路からの逸脱は、言うまでもなく、より長いまたはより曲がりくねった通路を招来し、直線通路からの逸脱が大きい程、通路はより長くなる。
【００３１】
複数の実施の形態において、本発明のモノリスすなわち基体１０は、使用時には、図１に示されているように垂直に置かれ、図３に示されているように水平に横たえられ、あるいは傾けられ、その他の如何なる姿勢においても用いることができる。各フィードフローチャンネル１１０は、上流の入口端、すなわち供給端１１０１と、下流の出口端１１０２を有する。被覆層１６０および１４０は、複数のフローチャンネル１１０の供給端１１０１にフィードされた不純な混合供給流１８０を、正の圧力勾配の下で受容するように支持されかつ適応される。上記正の圧力勾配は、膜体１４０および随意的な被覆層１６０を横切る第１の圧力低下と、多孔質モノリス体１５０を過る第２の圧力低下とからなる。被覆層１６０および１４０は、被覆層１４０の外表面を通過してモノリス体１５０のマトリクスの曲がりくねった通路１５２内に流入する不純な混合供給流１８０を処理して、この不純な混合供給流１８０の一部から形成される純化された濾過液すなわち透過液１８５２にするのに適しており、この透過液１８５２は、被覆された部分１５２１に入り、被覆されていな多孔質体部分１５２２を通って外部へ出る。不純な混合供給流１８０から残った副産物すなわち残余液の流れ１８０２は、被覆されたフィルム１６０および１４０を通過せずに、複数のフィードフローチャンネル１１０の出口端１１０２を通って外部へ出る。
【００３２】
図２ａおよび図２ｂを参照すると、さらなる実施の形態において、モノリス１５０は、図２ａに示されかつ図２ｂの一部に説明されているように、モノリス１５０は複数のフローチャンネル１１０と、図２ａおよび図２ｂに示されているように、モノリス１５０の内部に形成された１本または複数本の濾過液コンジット１９０を備えている。これらの濾過液コンジットは、残余液とは別の流れで濾過液がモノリスの内部を通って流れるための通路を提供するように構成されかつ配置された特別のフローチャンネルである。
【００３３】
いくつかの実施の形態において、上記濾過液コンジット１９０は、構造体の入口端すなわち供給端から下流の出口端すなわち排出端まで縦方向に延びている。あるいは、上記濾過液コンジットの少なくとも１本は、その長さの少なくとも一部に沿った１本または複数本のフローチャンネルとともに縦方向に延びている。図２にさらに示されているように、上記濾過液コンジットは、モノリス１５０の外表面または濾過液コレクション・ゾーン（図３の３００参照）に濾過液を導くために、縦方向部分から濾過液コレクション・ゾーン３００まで横方向に延びるチャンネルまたはスロット１９２を備えることができる。この濾過液コンジットは、チャンネルで連結する複数の縦方向の室をさらに備えていてもよい。上記スロット１９２は、モノリスの一端における開口部、スロットまたはチャンネルであるか、あるいは濾過液コンジットの縦方向部分を濾過液コレクション・ゾーン３００（図３参照）に連結するためにモノリス内に形成された孔であってもよい。複数の実施の形態において、少なくとも一つのスロットが濾過液コンジット内に形成されていてもよく、あるいは複数のスロットが、このデバイスの供給端および出口端の双方に形成されていてもよい。あるいは、スロット１９２が、モノリスの長さ方向に沿った何れかの点においてモノリス体の外表面を通過して案内された複数の孔であってもよい。これらの濾過液コンジット１９０は、供給端および出口端において仕切り１９４によって閉塞されている。これらの仕切り１９４は、モノリスの供給端において処理流が濾過液コンジットに直接入ったり、または出口端において濾過液コンジットから直接出たりするのを禁止する。この仕切り１９４は、濾過液コンジット１９０内に挿入または導入された栓材であってもよい。仕切り１９４は、構造体と同一の材料から作製されていても、別の適当な材料から作製されていてもよく、栓は、構造体材料の多孔度に類似またはそれ以下の多孔度を有していればよい。
【００３４】
供給端１１０１および出口端１１０２の双方において仕切り１９４で閉塞された複数の濾過液コンジット１９０を備えた本発明の複数の実施の形態において、受容した処理流は、モノリスの入口端１１０１においてモノリス１５０内に流入する。受容した処理流の一部、すなわち残余液は、図２ａおよび図２ｂに矢印２２５によって示されているように、フローチャンネル１１０を通ってモノリス１５０を出口端１１０２まで通過する。受容した処理流の一部、すなわち濾過液は、フローチャンネル１１０内に入り、モノリス構造体内に埋め込まれている濾過液コンジット１９０までモノリス１５０の網状細孔組織を通過する。濾過液コンジット１９０は、仕切り１９４によって両端を閉塞されたフローチャンネルであり、かつスロットすなわち出口通路１９２を通じてモノリスの側面に開口して、モノリスの多孔質構造を通って濾過液コンジット１９０まで流れる濾過液がモノリスの外部へ流出するのを可能にしている。濾過液コンジット１９０は両端が閉塞されているから、これらはモノリス構造内で低圧通路を形成している。モノリス構造の細孔内に入った処理流の一部は、この低圧通路へ流れて材料の細孔内を通過し、次いでスロット、すなわち出口通路１９２を通って、残余液が集められるモノリスの出口端から離れた濾過液コレクション・ゾーン３００（図３参照）内に流出する。このようにして、処理流は、入口端から出口端までチャンネル１１０を通って流れる残余液と、モノリス内に流入し、多孔質材料の細孔構造に入り、濾過液コンジット１９０に流入し、モノリス１５０の側部のスロット１９２を通ってモノリスを出る（図２ｂに矢印２２６によって示されているように）濾過液とに分離される。上記濾過液コンジット１９０は、フローチャンネルと比較して低い流動抵抗を有する通路を提供し、濾過液がモノリスの網状細孔組織を濾過液コンジット１９０まで通り抜けるのを可能にする圧力低下を創出する。濾過液コンジットは仕切り１９４によってモノリス体の外表面に対して閉塞されている。
【００３５】
上記濾過液コンジット１９０は、多孔質材料を抜けるフローチャンネル１１０の流動抵抗よりも低い流動抵抗を備え、上記網状細孔組織は、上記濾過液コンジットが上記通路の間に分布されて、上記通路から近くの濾過液コンジットまで上記多孔質材料を通る圧力低下の低い流路を提供する。上記複数の濾過液コンジットは、上記組織内から濾過液を、モノリス体すなわちモジュール１５０の外表面の周りに配置された濾過液コレクション・ゾーン３００（図３参照）まで運ぶことができる。典型的な個々の濾過液コンジット１９０は、例えば特許文献１に開示されかつ説明されている。
【００３６】
図３は、本発明の実施の形態に用いることができる液体濾過システム３５０を示す。図３に示された液体濾過システム３５０は、ハウジング３１０内のハニカム・モノリス１５０を示す。液体流はポンプ３２０によってハウジング３１０内のモノリス１５０の入口側に汲み上げられる（Ｐｆ,in）。液体はモノリス１５０を通って流れ、濾過液は矢印によって示されているように、液体から分離される。濾過液はハウジングから濾過液コレクション・ゾーン３００へ取り出される（Ｆｐ）。残余液（Ｒｆ）はモノリスの出口面から出て（Ｐｆ,out）残余液ゾーン３４０内に集められる。この残余液はモノリスを通ってリサイクルされるか、または排出される。このシステムは、実施例２に説明されている水流試験の実施に用いることができる。
【００３７】
使用に際して本発明の濾過装置は、混合供給流が、他のより大きい成分を含む水溶液または水と油性溶液との混合液である場合等の液相流である場合に用いることができる。より大きい成分は、より大きい分子および／または粒子であり得る。例えば、混合水は、工場排水からの細かく分散された油滴を含む。混合水は、飲料ジュース等の粒子を含むものもある。混合水は、蛋白質等の微粒子を含むものもある。水を透過物とする分離処理には膜体の補助が適している。何故ならば、水は最小の分子であるため、この混合液は、基体の網状組織に対して他の成分よりも大きい透過性を有するからである。さらに、膜体による補助は、有機溶剤が透過物としての有機溶剤を含む混合液の分離処理にも適している。液相流は、他の大きな成分を含む有機溶剤とすることができる。
【００３８】
複数の実施の形態において、濾過液コンジット１９０は無くても（図１に示されているように）、有っても（図２ａおよび図２ｂに示されているように）よい。一般に、より小さいモジュール水力直径を有する（例えば５０ｍｍ未満）モノリス基体は、濾過液コンジット１９０が無くとも妥当な濾過特性を備えている。より大きい基体は、このより大きい基体の内部からの濾過液の取り出しを容易にするために、濾過液コンジットを必要とする。
【００３９】
表１は、液体濾過用のムライト組成物およびそれらの物理的特性および性能データを示す。アルミナ、シリカ、およびムライト原材料の粒子サイズおよび細孔形成剤が透過性を創出させるために用いられた。強度および化学的耐性を向上させるために、細かいおよび／または反応性材料とともに焼成助剤およびより高い焼成温度が用いられた。表１に示された物理的データは、水銀多孔度判定法、標準バーおよびロッド破壊係数（ＭＯＲ）試験ならびに物理的収縮測定を用いて得られた。このデータを用いて選択されたサンプルは耐食性試験および製品使用性能試験のシミュレーションを目的とする水流試験のために用意された。
【表１】
【００４０】
表２は、ムライト・モノリス組成を示す。組成コードＫＪＣ−１６６，ＮＬＩ−１０２，ＮＬＪ−１０２，ＮＬＫ−１０２，ＮＬＬ−１０２，ＮＬＭ−１０２およびＮＬＯ−１０２に関する優れた性能が注目される。
【表２】
【００４１】
表２に示された材料は、無機材料、細孔形成剤または燃え切り材料、有機バインダおよび滑剤を含む。表２に示された無機材料は、重量％で組み合わせられて１００％の全無機混合物を形成した。細孔形成剤は、１００％の全無機混合物に対して上乗せ添加物として重量％で添加された。本発明の複数の実施の形態において、細かいアルミナはαアルミナである。複数の実施の形態において、細かいアルミナ成分は粒子サイズの中央値（ｄ５0）が１μｍ未満である。典型的な実施の形態において、細かいアルミナは、Ａｌｃｏａ社（米国ペンシルヴェニア州所在）から販売されている、０．６μｍの粒子サイズの中央値を有するＡ１０００ＳＧＤ（Ｒ）であった。複数の実施の形態において、粗いアルミナ成分は、５μｍと２０μｍとの間の、または１０μｍと２０μｍとの間の粒子サイズの中央値（ｄ５0）を有するのがよい。本発明の典型的な実施の形態において、粗いアルミナは、Ａｌｍａｔｉｓ社（独国フランクフルト所在）から販売されている、１１μｍの粒子サイズの中央値を有するＡ１０および／または、同じくＡｌｍａｔｉｓ社から販売されている、１６μｍの粒子サイズの中央値を有するＴ６４−３２５Ｍであった。複数の実施の形態において、ムライトは、約５０μｍ未満または３０μｍ未満の粒子サイズの中央値を有するムライト粉末である。本発明の典型的な実施の形態において、ムライトは、Ｃ−Ｅ Ｍｉｅｒａｌｓ社（米国ペンシルヴェニア州、キング・オブ・プルシア所在）から販売されているＭｕｌｃｏａ（Ｒ）７０−３２５であった。複数の実施の形態において、水膨潤性粘土は、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社（テキサス州ゴンザレス所在）から販売されているＢｅｎｔｏｎｉｔｅ Ｌである。複数の実施の形態においてチタニアはＤｕＰｏｎｔ社（デラウェア州、ウイルミントン所在）から販売されているＴｉＰｕｒｅ Ｒ−１０１であった。複数の実施の形態において、細かいシリカはＵｎｉｍｉｎ社（コネチカット州ニューカナーン所在）から販売されているＩｍ−ｓｉｌ Ａ−２５であった。複数の実施の形態において、長石は、セラミックにするために約２００メッシュの粉末にされた珪酸ナトリウム／カリウム／カルシウム・アルミニウムである。典型的な実施の形態において、長石は、Ｆｅｌｄｓｐａｒ Ｃｏｒｐ社（フロリダ州エドガー所在）から販売されているＧ−２００であった。複数の実施の形態において、グラファイトおよび馬鈴薯澱粉は細孔形成剤すなわち燃え切り材料である。典型的な実施の形態において、グラファイトは、Ａｓｂｕｒｙ社（ニュージャージー州アスブリー所在）から販売されている４６０２（Ａ６２５）グラファイトおよび４７４０グラファイトである。典型的な実施の形態において、馬鈴薯澱粉（白袋）は、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｒｃｈ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社（ニュージャージー州ブリッジウォーター所在）、Ｅｍｓｌａｎｄ Ｓｔａｒｋｅ社（独国エムリッヒハイム所在）から入手することができる。さらなる複数の実施の形態において、米澱粉、胡桃殻の粉末またはその他の材料も細孔形成剤として使用可能である。複数の実施の形態において、有機バインダは、メチルセルロースおよびその誘導体を含む。典型的な複数の実施の形態において、メチルセルロースは、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社（ミシガン州ミッドランド所在）から入手可能なＭｅｔｈｏｃｅｌ Ａ４Ｍ（Ｒ）およびＭｅｔｈｏｃｅｌ Ｆ２４０Ｍ（Ｒ）であった。複数の実施の形態において、滑剤は、Ｐｅｔｅｒ Ｇｒｅｖｅｎ社（独国ムンスタライフェル所在）から販売されているＬｉｇａ（Ｒ）であった。
【００４２】
本発明の複数の実施の形態において、細孔形成剤は、焼成時に燃え切る組成を有する如何なる材料をも含む。典型的な複数の実施の形態において、細孔形成剤はグラファイトおよび馬鈴薯澱粉であるが、如何なる材料をも用いることができる。例えば、米澱粉または胡桃の殻の粉末を用いることができる。これらの細孔形成剤のそれぞれは、性質およびサイズの異なる細孔を発生させることができる。例えば馬鈴薯澱粉は、より大きい細孔を発生させる。本発明の複数の実施の形態において、１０〜３０％の細孔形成剤が所望の特性を有する焼成された材料内に細孔を発生させることが判明している。３０％を超える細孔形成剤は、より高い多孔度を導き、かつ材料の強度を低下させる。１０％未満の細孔形成剤は、多孔度の低い材料を生成させ、かつ所望よりも低い透過性を備えた材料にする。さらなる複数の実施の形態において、細孔形成剤成分がグラファイトと馬鈴薯澱粉との組合せで存在し、その場合、グラファイトが５〜１０％の範囲内で存在し、かつ馬鈴薯澱粉が５〜２０％の範囲内で存在する。さらなる複数の実施の形態において、細孔形成剤はグラファイトと馬鈴薯澱粉とが組合されて２０％の細孔形成剤を形成する。本発明の複数の実施の形態によれば、上記セラミック・モノリスの細孔容積すなわち多孔度％Ｐは、典型的な多孔度値である３７．９％、４１．３％、４２．２％、４３．３％、４３．８％、４６．８％および４９．６％を含む１０から６０％まで、２０から６０％まで、３０から６０％まで、４０から６０％まで、または４０から５０％までの範囲内にあればよい。またさらに、セラミック・モノリスの全多孔度は、上述の多孔度値のうちの何れか二つから導き出される範囲内にあればよい。
【００４３】
複数の実施の形態において、細孔容積すなわち全浸透度（ｃｃ／ｇ）は、典型的な細孔容積である０．１９４０、０．２３２５、０．２３５４、０．２２９５、０．２５４４、０．２７８１、および０．３０９６を含む０．１０〜０．４０ｃｃ／ｇ、０．１５〜０．３５ｃｃ／ｇ、０．１８〜０．３２ｃｃ／ｇ、０．２〜０．３０ｃｃ／ｇであればよい。さらに上記モノリス体の全多孔度は上述の多孔度値のうちの何れか二つから導き出される範囲内にあればよい。
【００４４】
図４は、本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する流水量と増大する圧力との間の関係を示すグラフである。本発明のムライト材料の実施の形態を代表する大多数のムライト組成物は、標準的な材料であるＥＪＱと比較して、増大する処理圧力に対して優れた流水量特性を有する。テストサンプルは、５．６６インチ（１４．４ｃｍ）の被覆されたモノリスからドリルで孔を開けられたコアであった。
【００４５】
細孔サイズおよび全体の多孔度％Ｐは、一般に知られている測定方法およびモデルを用いて数量化が可能である。例えば、細孔サイズおよび多孔度は水銀ポロシメータ等の標準化された技法によって測定可能である。図５は、本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する測定された水銀透過率と６０ｐｓｉ（４１４ｋＰａ）における流水量（ミリリットル／分で測定）との間の関係を示すグラフである。全ての水銀透過率の測定は、水銀ポロシメータＭｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ Ａｕｔｏｐｏｒｅ ＩＶ ９５２０を用いて行なわれた。一つの実施の形態において、水銀透過率の目標値は１４０ミリダルシーに選ばれた。一般に、標準組成（ＥＪＱ）の２倍の流水量を得るためには、水銀透過率は、標準組成の透過率の約４倍に設定されなければならない。したがって、水銀透過率の目標値は１４０ミリダルシーに設定された（図５および図７〜図１０参照）。１４０ミリダルシーまたはそれを超える水銀透過率の目標値を有する材料サンプルは、望ましい組成物であると考えられる。しかしながら、本発明の複数の実施の形態はこの目標値から離れている。この水銀透過率値限界は、流水量テストに基づいた用途に用いた場合に標準ＥＪＱの流水量の約２倍に相当する。
【００４６】
図６は、本発明のムライト材料の酸および塩基環境における多数回の耐性サイクルに亘る耐性を示すグラフである。酸および塩基環境におけるムライトロッドのＭＯＲ（ｐｓｉでの破壊係数）強度は低下し、多数の繰り返し区間内でいくらか横ばい状態になる。４サイクル後、いくつかの組成は標準よりも高い強度を有する。図６は、４サイクルＭＯＲデータに基づく標準のＥＪＱサンプルと比較して優れたＭＯＲ特性を示しているいくつかの組成を示す。
【００４７】
図７は、本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する水銀透過率測定値（図５に示されている）とＭＯＲ（図６に示されている）との間の関係を示すグラフである。１４０ミリダルシー（図５からのＥＪＱ標準の４倍、目標値）よりも大きい水銀透過率の測定値と、ＥＪＱ標準値（図６からの目標値）よりも大きい４サイクルＭＯＲ測定値とを示した組成が特定された。いくつかの成分、ＨＬＭ，ＮＬＫ，ＮＬＪ，ＮＬＯおよびＮＬＬが、４サイクル耐性強度目標値および水銀透過率目標値を満足しまたは超えている。
【００４８】
図８は、本発明のムライト材料の多数の実施の形態に関する水銀透過率測定値とロッドのＭＯＲ強度との関係を示すグラフである。相対水銀透過率およびＭＯＲ強度限界は、成功した流水量および腐食耐性性能テストデータに基づいて設定された。透過率およびロッドのＭＯＲ強度は、４サイクル耐性テストの後に測定された。一般に、４サイクル耐性テストは、ムライト組成物が５５００ｐｓｉ（３８ＭＰａ）またはそれを超える出発ＭＯＲ強度（４サイクル耐性テストを受ける前に）を有する場合にはパスされる。図８は初期のロッドのＭＯＲ強度とともに水銀透過率を示す。本発明の複数の実施の形態において、流水量および腐食耐性テストに基づく我々の用途を満足する組成もここに示されていて、水銀透過率および初期のＭＯＲ強度に関して設定された限界に適合している。さらなる物理的特性データは、より一般的な水銀透過率テストおよび初期のＭＯＲ強度テストを用いて得られる。
【００４９】
図９は、水銀透過率測定値と細孔直径との間の関係を示すグラフであり、約８．０μｍと約１１．０μｍとの間の細孔直径の範囲を有する本発明のムライト材料の実施の形態が透過率および強度における特徴を提供することを示している。
【００５０】
図１０は、細孔容積と比較した水銀透過率を示すグラフであり、約０．２０７９ｃｃ／ｇと約０．２７８０ｃｃ／ｇとの間の細孔容積範囲（２本の垂直な点線の間）を有する本発明のムライト材料の実施の形態が、水銀透過率および初期ＭＯＲ強度目標値に基づく透過率および強度における特徴の良好な範囲を提供することを示している。標準的ムライト（実験対照）であるＥＪＱは、約０．２０４９ｃｃ／ｇの細孔容積を示した。複数の実施の形態において、本発明のムライトは、約０．１８５と０．３０ｃｃ／ｇとの間の細孔容積を有する。
【００５１】
本発明の複数の実施の形態において、図３に示された流水量テストによって測定され、かつ図４に示されているように、改良されたムライト組成物は、標準ムライト材料（ＥＪＱ）と比較して、濾過透過率が２倍にまで増大された結果を招いている。
【００５２】
複数の実施の形態において、表２に示された本発明の組成物は、下記のような生の材料特性を有する。ムライト組成に関する基本材料としてムライト（Ｍｕｌｃｏａ ７０−３２５）を用い、透過率と強度をバランスさせるための鍵となる材料は、細孔形成剤および焼成助剤としての水膨潤性粘土（ベントナイト）（１０〜１５％）、細孔形成剤としての粗いアルミナ（１０〜４０％）、焼成助剤としての細かいアルミナ（１０％以下）、細かく連結された細孔のための細孔形成剤としてのグラファイト（５〜１０％）、および透過率のための、より粗い細孔を発生させる細孔形成剤としての澱粉（１０〜１５％）である。複数の実施の形態において、所望の透過率および強度を備えたムライト・モノリスを与えるこれらの材料の範囲は、１０〜１５％の水膨潤張性粘土（ベントナイト）、１０％未満の細かいアルミナ、１０〜４０％の粗いアルミナ、２０％の細孔形成剤、５％〜１０％のグラファイトおよび１０％〜１５％の澱粉である。
【実施例】
【００５３】
本発明の原理をさらに説明するために、下記の実施例は、本発明の多孔質モノリス基体が如何にして作製されかつ評価されたかを本明細書とともに等業者に提供するために提出されたものである。これらは純粋に本発明の例示であって、本発明者等が彼等の発明の範囲を限定することを意図するものではない。そうではないと示されない限り、部は重量部であり、温度は℃または周囲温度であり、圧力は大気圧である。
【００５４】
実施例１：モノリスの調製およびモノリスのサンプル
表２に記載された各実施例に対し、ラム押出し成形機が用いて、１平方インチ当たり１００セル（１ｃｍ２当たり１５セル）および約０．２４インチ（６ｍｍ）の壁の厚さ（材料の収縮に左右される）を備えた直径５．６６インチ（１４．４ｃｍ）のハニカム・モノリス基体を形成した。基本材料として Ｍｕｌｃｏａ ７０−３２５を用いた。強度測定のためのロッドも作製した。基礎的工程は、上記表２において定義された比率の材料を５分間Ｌｉｔｔｌｅｆｏｒｄミキサー内でドライブレンドし、次いで混合／粉砕機を用いて、十分な量の水を加えて、変形可能な可塑性バッチを形成した。次に、２００トンのＬｏｏｍｉｓラム押出し成形機を用いて、脱気および可塑化し、最終的に直径５．６６インチ（１４．４ｃｍ）のハニカムを押出し成形した。このハニカムをマイクロウェーブ乾燥し、次いでガス炉または電気炉内で１４９５℃、１５５０℃、または１６００℃の温度で焼成した。これらのハニカムは、図４〜図１０に示されたデータを得るために用いた。
【００５５】
これらの複数の実施の形態において、焼成温度は、透過率を高めながら材料強度を維持する鍵となる要素である。１６００℃よりも低い温度において、細孔形成剤と焼成助剤との極めて少ない組合せが所望の性能特性を生む。表１は、いくつかの材料が１４９５℃および１５５０℃で焼成されたことを示している。１４９５℃において焼成された後のＫＫＳ組成は、十分な強度を有するように見えるが、透過性が不十分であり、１５５０℃で焼成された後のＮＬＨは、強度および透過性の双方において理想よりも僅かに低かった。
【００５６】
直径約５．６６インチ（１４．４ｃｍ）×長さ１０インチ（２５．４ｃｍ）のフルサイズのモノリスを塗装した。塗膜層は粗いシリカ粉末と細かいシリカ粉末との混合物であり、水およびポリマー・バインダ（ポリビニルアルコール）と混合して、約３．５のｐＨに調整して安定な懸濁液を生成させた。モノリスはスリップ注型法を用いて塗装し、乾燥させ、焼成して膜体を支持体に接着した。流水量テストのために、直径１インチ（２．５４ｃｍ）×長さ２インチ（５．０８ｃｍ）の複数のサンプルを芯抜きドリルを用いて支持体から芯抜きした。これらの選択されたサンプルから芯抜きしたテストモノリスを、「流水量テスト」によって液体濾過流量改善をシミュレートするのに用いた。図４は、標準のＥＪＱ組成を上回る、増大する処理圧力に伴う改善された流水量を有するいくつかの組成を示す。
【００５７】
実施例２：流水量テスト
流水量テストは、図３に示すようなクロスフロー濾過装置を用いて行なった。膜体チャンネル内部の圧力Ｐｆは、膜体の外部の圧力Ｐｏよりも高くなるように制御してある。その結果、水は膜体を透過してモノリス体の外皮の外に出る。透過流量Ｆｐを測定し、かつ記録した。水をポンプで一定の圧力に加圧し、モノリスサンプルを通って循環させた。その圧力においてセル壁を通り抜ける流量を測定した。単位流量は、１５ｐｓｉ，３０ｐｓｉ，４５ｐｓｉおよび６０ｐｓｉ（１０３ｋＰａ，２０７ｋＰａ，３１０ｋＰａおよび４１４ｋＰａ）の４通りの圧力において測定した。単位流量Ｆｌｕｘは下記の等式で計算した。すなわち、
Ｆｌｕｘ＝Ｆｐ／ＳＡｍ
ここで、Ｆｐは浸透流量、ＳＡｍは膜体の表面積である。
【００５８】
実施例３：腐食テスト
実施例１により作製した、選択された組成からなるロッドに対し耐食性テストを実施した。この耐食性テストは４サイクルからなる。各サイクルは、９５℃、０．５ｐＨのＨＮＯ３内における２４時間と、９５℃、１３．５ｐＨのＮａＯＨ内における２４時間とを含む。次に各サイクル後のロッドの強度を測定した。図６は、耐食性テストサイクル後において、いくつかの組成を標準のＥＪＱムライトと比較した場合の等しいかまたはそれを超えるＭＯＲ強度を示す。
【００５９】
本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、本発明に対してセンサ等の処理用途を含む種々の変形および変更を行なうことが可能なことは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の請求項およびそれらの均等物の範囲内に属するそれらの変形および変更をカバーすることを意図するものである。
【符号の説明】
【００６０】
１０ モノリス基体
１１０ フローチャンネル
１１４ チャンネル壁
１２０ 外皮の厚さ
１３０ ウェブの厚さ
１５０ 多孔質モノリス体（モジュール）
１５２ 液体通路
１６０ 中間層
１８０ 混合液流
１９０ 濾過液コンジット
１９２ スロット
１９４ 仕切り
３００ 濾過液コレクション・ゾーン
３１０ ハウジング
３２０ ポンプ
３４０ 残余液ゾーン
３５０ 液体濾過システム
１１０１ 入口端（供給端）
１１０２ 出口端（排出端）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理流を受容するための、かつ該処理流を濾過液と残余液とに分離させるための濾過装置を形成するための組成物であって、
３０％よりも多いムライト粉末および１０〜１５％のベントナイト、
随意的に１５％未満の細かいアルミナ、
随意的に８〜４２％の粗いアルミナ、および
随意的に２〜１０％のシリカを含み、
この場合、前記ムライトおよびベントナイト、ならびに前記随意的な細かいアルミナ、随意的な粗いアルミナ、および随意的なシリカが組み合わさって１００％の全重量パーセントを形成し、
１０〜３０％の細孔形成剤の上乗せ添加物をさらに含むことを特徴とする組成物。
【請求項２】
前記細孔形成剤がグラファイトと澱粉との組合せであることを特徴とする請求項１記載の組成物。
【請求項３】
５〜１０％のＭｅｔｈｏｃｅｌの上乗せ添加物をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の組成物。
【請求項４】
処理流を受容するための、かつ該処理流を濾過液と残余液とに分離させるための濾過装置を形成するための方法であって、
３０％よりも多いムライト粉末および１０〜１５％のベントナイト、随意的に１５％未満の細かいアルミナ、随意的に８〜４２％の粗いアルミナ、および随意的に２〜１０％のシリカを乾燥混合して１００％の全重量パーセントにするステップ、
１０〜１５％のグラファイトと５〜１５％の馬鈴薯澱粉を有する細孔形成剤の上乗せ添加物を加えるステップ、
十分な水を加えて変形可能なバッチを形成するステップ、
前記バッチを押出し成形するステップ、および
１５５０℃を超える温度で焼成するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
３０％よりも多いムライト、
１０〜１５％のベントナイト、
１５％未満の細かいアルミナ、
随意的に１０〜４２％の粗いアルミナ、および
随意的に２〜１０％のシリカ
を含む組成物から作製された、焼成されたセラミック物品であって、
該セラミック物品が８〜１１μｍの細孔直径中央値を有する細孔をさらに含むことを特徴とするセラミック物品。
【請求項１】
処理流を受容するための、かつ該処理流を濾過液と残余液とに分離させるための濾過装置を形成するための組成物であって、
３０％よりも多いムライト粉末および１０〜１５％のベントナイト、
随意的に１５％未満の細かいアルミナ、
随意的に８〜４２％の粗いアルミナ、および
随意的に２〜１０％のシリカを含み、
この場合、前記ムライトおよびベントナイト、ならびに前記随意的な細かいアルミナ、随意的な粗いアルミナ、および随意的なシリカが組み合わさって１００％の全重量パーセントを形成し、
１０〜３０％の細孔形成剤の上乗せ添加物をさらに含むことを特徴とする組成物。
【請求項２】
前記細孔形成剤がグラファイトと澱粉との組合せであることを特徴とする請求項１記載の組成物。
【請求項３】
５〜１０％のＭｅｔｈｏｃｅｌの上乗せ添加物をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の組成物。
【請求項４】
処理流を受容するための、かつ該処理流を濾過液と残余液とに分離させるための濾過装置を形成するための方法であって、
３０％よりも多いムライト粉末および１０〜１５％のベントナイト、随意的に１５％未満の細かいアルミナ、随意的に８〜４２％の粗いアルミナ、および随意的に２〜１０％のシリカを乾燥混合して１００％の全重量パーセントにするステップ、
１０〜１５％のグラファイトと５〜１５％の馬鈴薯澱粉を有する細孔形成剤の上乗せ添加物を加えるステップ、
十分な水を加えて変形可能なバッチを形成するステップ、
前記バッチを押出し成形するステップ、および
１５５０℃を超える温度で焼成するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
３０％よりも多いムライト、
１０〜１５％のベントナイト、
１５％未満の細かいアルミナ、
随意的に１０〜４２％の粗いアルミナ、および
随意的に２〜１０％のシリカ
を含む組成物から作製された、焼成されたセラミック物品であって、
該セラミック物品が８〜１１μｍの細孔直径中央値を有する細孔をさらに含むことを特徴とするセラミック物品。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１２−５００１７６（Ｐ２０１２−５００１７６Ａ）
【公表日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２３７９７（Ｐ２０１１−５２３７９７）
【出願日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００４６４６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２１６７４
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００４６４６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２１６７４
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
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