2015 Fiscal Year Research-status Report
化学修飾シクロデキストリン類導入によりミクロ孔を付与した高分子分離膜の開発
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15K12233
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| Research Institution | Ube National College of Technology |
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Principal Investigator |
山崎 博人 宇部工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (20300618)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
喜多 英敏 山口大学, 理工学研究科, 教授 (10177826)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | β-シクロデキストリン / 気体透過係数 / 酢酸セルロース / ガス分離膜 / アセチル化 / 理想分離係数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２７年度は、酢酸セルロース（CA）に完全アセチル化β-シクロデキストリン（AcβCD）をブレンドした平膜（CA-b-AcβCD）を開発し、その物性調査を行った。
完全アセチル化AcβCDの合成は、ピリジン溶媒中でβ-CDと無水酢酸を撹拌しながら、45℃で8h以上保って縮合反応させた。完全アセチル化体の合成は、水素－核磁気共鳴法より確認した。次に、CA-b-AcβCD平膜は、超脱水アセトン中、所定量のCAとAcβCDを撹拌しながら溶解させたキャスト溶液をガラス板上へ流し、500μmの溶液高さで、ガラス棒で引き延ばし、乾燥を経て作成し、分離膜とした。この分離膜は、膜厚測定、引張り試験、X線回折（XRD）及び、気体透過実験に供した。気体透過実験は真空タイムラグ法透過装置を用い、35℃、2atm 条件下で各ガス成分（He、H2、CO2、O2、N2、CH4）の透過係数（P）を測定した。なお、拡散係数（D）はタイムラグ法を用い、D＝l2/6θより求めた（lは膜厚、θはタイムラグ）。溶解度係数（S）はS＝P/Dの関係から求めた。ガス成分A、Bの理想分離係数（α）は、α＝PA/PBより求めた。AcβCDの添加量を変化させて得られた種々の分離膜は、ガス透過物性への影響を検討された。
CAに対し、AcβCDを5～50wt%ブレンドしたキャスト膜は、膜厚14～47μmをもつ透明膜となり、気体透過実験が可能であった。AcβCDの添加量が増すほど、CA-b-AcβCD 分離膜のP値は増加した。そしてP値の増加は、S値よりもD値の増加によるものであった。AcβCD添加は、CO2/CH4、O2/N2、CO2/N2系ではα値一定で、値Pを増加させる効果があった。そして、XRD結果より、AcβCD添加量を増加することで、P値とD値も増加することが裏付けられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ほぼ計画通り、順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
完全アセチル化AcβCDに続き、完全アセチル化AcαCDとAcγCDをそれぞれ合成し、各々をブレンドした平膜（CA-b-AcCDs）を調製する。そして、平成２７年度と同様に、膜厚測定、引張り試験、X線回折（XRD）及び、気体透過実験に供し、評価する。
また、CDのアセチル化以外の化学修飾を検討し、同様に平膜を得てガス分離性を評価する。
更に、多孔質α-アルミナチューブ（平均細孔経0.15µm，チューブ経3mmΦ全長10mm）上にディップコートを経て、炭化膜を調製し、ガス透過物性を確認する。
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[Presentation] CO2 separation using mixed matrix membranes2015
Author(s)
Tomoya MASUDA, T Wu, Syoichi AIDA, Izumi KUMAKIRI, Kazuhiro TANAKA, Hirohito YAMASAKI, Hidetoshi KITA
Organizer
World Engineering Conference and Convention” (WECC2015, 第5回世界工学会議)
Place of Presentation
Kyoto(Japan)
Year and Date
2015-11-29 – 2015-12-02
Int'l Joint Research
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