炭化水素混合系の浸透気化および蒸気透過分離用の高性能膜の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450296
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 岡本 健一 山口大学, 工学部, 教授 (20029218)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 一宏 山口大学, 工学部, 助教授 (30188289) ; 喜多 英敏 山口大学, 工学部, 助教授 (10177826)
• Keywords: 膜分離 / 浸透気化 / 有機液体分離 / 炭化膜 / ポリイミド / プラズマグラフト重合

Research Abstract

ポリエチレオキシドセグメント化ポリイミド(PEO-PI)膜のベンゼン、n-ヘキサン、シクロヘキサン蒸気の収着は、フィック型拡散とFlory-Rehner型収着等温線で表され、混合液体の収着もFlory-Rehner式により表された。一方、ガラス状ポリイミド膜での純蒸気の収着は非フィック型拡散挙動を示し、収着等温線はラングミュアー型であった。また、混合液体の収着は競争吸着の挙動を示し、マイナーな収着成分(n-ヘキサンなど)の収着量が著しく減少した。
高密度ポリエチレンまたはシラスポーラスガラス管を用い、化学反応法またはArプラズマ法などで基材上にラジカルを発生させ、グリシジルメタクリレートをグラフト重合させて複合膜を作製したが、まだベンゼン/シクロヘキサン系の浸透気化分離で分離性の高い膜は得られていない。
テトラエチルオルソシリケートとポリエチレオキシドセグメント化ポリイミドからゾル-ゲル法によりシリカ/ポリイミドハイブリッド膜を作製した。この膜は、ベンゼン/シクロヘキサン系の浸透気化分離で分離係数はほぼ同じでポリイミド膜より3倍大きな透過流束を示し、膜の耐久性に優れていた。
ポリイミド非対称中空糸膜を窒素気流中で600℃まで加熱し、非対称中空糸炭素膜を作製した。
この膜は、酸素/窒素分離の分離係数は大きくないが、プロピレン/プロパン系では、プロピレンのパーミアンスが50GPUでプロパンに対する分離係数が12-15、また、1,3-ブタジエン/n-ブタン系では、ブタジエンのパーミアンスが80GPU、分離係数が50の優れた性能を示した。収着量は、ほとんど同じなので、分離は分子ふるい機構によると考えられる。

Research Products

• [Publications] 岡本健一: "Preparation of Carbon Molecular Sieve Membranes and Their Gas Separation Praperties" Amer.Chem.Soc.Symp.Ser.(1999)
• [Publications] 王宏遠: "ポリイミド膜における芳香族/非芳香族炭化水素の収着・拡散" 膜(膜シンポジウム). No.10. 145-148 (1998)
• [Publications] 河村茂夫: "非対称ポリイミド中空系炭化膜の作製とオレフィン/パラフィン分離特性" 膜(膜シンポジウム). No.10. 109-112 (1998)