ナノスペースでの分子制御をめざしたミクロ多孔体膜分離システムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13355031
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 岡本 健一 山口大学, 工学部, 教授 (20029218)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉野 真 山口大学, 工学部, 助手 (60311817) ; 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) ; 近藤 正和 三井造船(株), 技術本部・主幹研究員 ; 楠木 喜博 宇部興産(株), 研究開発部, 主席研究員
• Keywords: 膜分離 / ゼオライト膜 / 分子ふるい炭素膜 / メンブレンリアクター / 浸透気化分離 / ガス分離

Research Abstract

比較的低温で熱分解し離脱し易いスルホン酸基をテンプレートとして分子ふるい細孔径を制御し、ガス分離用の高性能な焼成膜を創製できた。スルホン酸基含有フェノール樹脂を多孔質アルミナ支持体管上にコートした複合膜を窒素気流下500℃で1.5時間焼成する処理を2回繰り返し、酸素のパーミアンスが30GPU、酸素/窒素分離係数12の高い分離性能を有する複合炭化膜を作製した。また、スルホン酸基含有ポリイミド膜を前駆体とし、ポリイミド骨格の分解温度以下の450℃で焼成して、フレキシブルで十分な強度の自立性膜を作製出来た。この膜は、プロピレン/プロパン系でプロピレンの透過係数30Barrer、理想分離係数29の高い分離性を示した。
耐酸性を有するT型ゼオライト膜の製膜条件を検討し、pH2の有機酸水溶液に対してある程度の耐久性を有するT型ゼオライト膜の合成法を確立した。この膜を用いて、乳酸のエステル化反応に蒸気透過法を適用し、エステル化反応の転化率の向上を達成した。また、蒸気透過法分離を伴うエステ化反応の経時変化をシミュレートし、膜モジュールの分離性能の反応効率化への影響を検討した。
シリカライト膜の製膜条件と得られた膜のモルホロジー及び膜透過性能の関係を検討した。コロイダルシリカをシリカ源として175℃で16時間その場水熱合成した膜は、60℃で5wt%エタノール水溶液の浸透気化分離において、透過流速0、9kg/m2h、分離係数106の高い性能を示し、n-ブタン/iso-ブタン系でもの高い分離性を示し、非ゼオライト孔の少ない高品質な膜が作製できたと考えられる。

Research Products

• [Publications] Weiliang Zhou 他: "Gas Permeation Properties of Flexible Pyrolytic Membranes from Sulfonated Polycimides"Chemistry Letters. (2002)
• [Publications] Kazuhiro Tanaka 他: "Application of Zeolite T Membrane to Vapor-Permeation-Fided Esterification of Lactic Acid with Ethanol"Chemical Engineering Science. (2002)