| Project/Area Number |
22K18922
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 27:Chemical engineering and related fields
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
Tsuru Toshinori 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (20201642)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長澤 寛規 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (30633937)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | セルロースナノファイバー / 分離膜 / 水蒸気透過 / 蒸気透過 / 膜分離 / ナノファイバー / 一次元構造 |
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| Outline of Research at the Start |
セルロースナノファイバー（CNF）の直接コーティングによる，多孔質支持体への薄膜製膜の可能性を明らかにする。気相系として水素透過率と有機ガスとの選択性（H2/C3H８），蒸気系として水蒸気透過率と非凝縮性ガスとの選択性（H2O/N2）を指標として用い，製膜条件の最適化を行う。さらに，CNF表面に存在する各種官能基（水酸基，カルボキシル基など）とアルコキシシランとの脱水縮合や金属イオン配位などを利用して，コアシェル型ナノファイバーゾルを創製し，分離機能の高性能化を明らかとする。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we propose an ultrathin film formation method in which cellulose nanofibers (CNFs) are directly coated onto a porous support with submicron pore size. We have demonstrated that composite membranes can be formed by casting CNF onto commercially available cellulose acetate and polyethersulfone microfiltration membranes as porous supports. The results showed that the water vapor selective permeability was > 1x10-6 mol/(m2 s Pa) and the water vapor/nitrogen permeability ratio was > 100, and that the water vapor/alcohol selectivity was high.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
典型的な多孔質セラミック膜は，多孔質支持体の上に粒子層，中間層および分離層からなる多層構造を有するため，製膜プロセスは極めて複雑になっているだけでなく，各層の透過抵抗も無視できない。本研究ではセルロースナノファイバー（CNF）の一次元構造体を利用した薄膜コーティングを提案し，その可能性を明らかとした。NFは直径数nm程度，長さ数100nmのアスペクト比100以上を有するため，多孔質支持体あるいは粒子層に直接コーティングすることで超薄膜製膜できる可能性があり，従来の製膜概念を大きく変える画期的製膜法となりうる。
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