2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of highly stable ionic liquid membranes and their application to methanol membrane reactor
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16K18278
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
廣田 雄一朗 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (60632437)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | オルガノシリカ膜 / イオン液体 / メタノール分離 / ガス蒸気分離 / 透過分離メカニズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタノールはホルムアルデヒドや酢酸などの原料であり，現在の化学産業において非常に重要な化学物質である．また近年では，メタノールからエチレンなどの低級オレフィンの他，ガソリンを合成するMTOあるいはMTG反応も研究されている．メタノールは，水素，一酸化炭素，二酸化炭素から合成されるが，熱力学的平衡のため単流収率が低い課題がある．この解決方法として，生成物であるメタノールと水を分離膜により反応場から分離し，平衡を生成物側へとシフトさせる膜反応器の適用が検討されている．しかしながら，高温高圧下においてメタノールと水の両方を回収する膜は未だ存在しない．本研究課題では，イオン液体を素材とし，メタノール合成膜反応器に適用可能な新規分離膜の開発に取り組んだ．
イオン液体は不揮発性の液体材料であり，様々な物質を溶解させることから近年注目されている．イオン液体を分離膜へ展開する際には，イオン液体の漏出が課題となる．そこで本研究では，イオン液体構造を側鎖にもつSiアルコキシド，シリル化イオン液体を原料としたイオン液体の特性を示すオルガノシリカ膜のメタノール合成系への適用を目指した．多孔質支持体上にシリル化イオン液膜を作製し，透過温度や供給成分などの条件を変え，メタノール透過分離性能を評価した．大気圧200度条件下において，今回作製したイオン液体膜はメタノール/水素分離係数10，水蒸気/水素分離係数29という値が得られ，これらの値は近年盛んに応用が検討されているゼオライト膜に匹敵するものであり，イオン液体膜の適用可能性を示す結果が確認できた．一方で，20気圧での水蒸気暴露試験では，水蒸気によりシリカネットワークが破壊され，分離性能が低下する結果も確認できており，高圧条件下における水蒸気耐性の向上が課題と判った．
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