Permeation of water molecules through subnanoporous membranes in gas and liquid phase: Evaluation and development
Publicly Offered Research
| Project Area | Aquatic Functional Materials: Creation of New Materials Science for Environment-Friendly and Active Functions |
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| Project/Area Number |
20H05227
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
都留 稔了 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (20201642)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 膜 / ナノ-サブナノ多孔 / オルガノシリカ / 分離 / 気相 / オルガノシリカ膜 / サブナノ細孔 / 水蒸気 / 透過 / 微多孔膜 / 水 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，より効率的に”水をつくる”ことを最終目標とする。1nm以下の細孔（サブナノ細孔）を有する微多孔膜を高分子および無機材料を用いて作製し，水分子希薄系から凝縮系状態までの広範囲に渡り，その動的挙動として膜透過性を測定する。さらに，赤外分光法や水吸着測定などの特性評価技術を駆使することで，サブナノ多孔材料での動的挙動を明らかにするとともに，より高選択性・高透過性を有する水分離膜の開発指針を得る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
爆発的に人口が増加し，河川などの淡水のみならず海水から高分子膜を用いた水製造の実用化が進んでいる。今後は気相中に存在する水蒸気の回収技術についても，生活空間の調湿という観点のみならず，貴重な水資源，さらには排スチームからエネルギー源として，持続可能な社会構築のための必要不可欠な新技術として開発する必要がある。本研究では，より効率的に”水をつくる”ことを最終目標として，サブナノ多孔性オルガノシリカ膜の水分子の動的挙動を希薄系から凝縮系状態まで広範囲において，純水系および2成分混合系での膜透過性を測定するとともに，高選択性・高透過性水分離膜の開発指針を明らかとすることを目的とする。
2021年度の成果は以下にまとめられる。
・多孔性オルガノシリカ膜の分離層は架橋型アルコキシシランbis(triethoxysilyl)ethane（BTESE）を前駆体とするゾルゲル法により作製した。分離層はネットワーク構造を有し，気相（窒素：分子径0.364nm）から水蒸気（分子径0.2995nm）を選択的に回収できる。中間層として従来法であるSiO2-ZrO2，および新規開発したコロイドBTESEによるiBTESEを用いた。
・BTESE/iBTESE膜は高い水熱安定性を示すこと（水蒸気圧：上流200 kPa，下流100 kPa；300時間以上），高い水蒸気/窒素選択性を示すこと（>100）を明らかとした。さらに，サブナノ多孔性オルガノシリカ膜は，膜間差圧3barにおいて10kg/(m2 h)以上の高い透過流束を示した。BTESEおよびAlドープBTESEは高いH2O/N2選択性とともに，高い透過性が明らかである
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(11 results)
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[Book] 実例で学ぶ化学工学2022
Author(s)
化学工学会教科書委員会
Total Pages
292
Publisher
丸善出版
ISBN
9784621307045
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