2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of nano-porous membranes and study on the influence of water vapour
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17K06893
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
熊切 泉 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (20618805)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 膜分離 / 二酸化炭素 / 水蒸気 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
膜が薄いほど透過性は向上するが、機械的強度が落ちる。このため、多孔質なセラミック支持体上に製膜することで、薄膜化と機械的強度の両立を狙っている。一方、薄膜の合成には、支持体の表面粗さや孔径分布などの物性が大きく影響する。従来用いてきた支持体の販売が停止したため、複数の製造会社から購入可能なΦ10～12㎜の管状支持体上への製膜を試みた。前駆体溶液の濃度や、焼成条件を調整することで、従来と同じ程度の厚みの膜を得ることができた。
得た膜をもちいてエタノール水溶液を用いた浸透気化分離実験を行い、膜の親疎水性の評価を行ったところ、リグニンを前駆体とし、500℃で焼成して得た炭素膜は、水選択性を示した。低温焼成のために膜表面に残っているカルボキシル基などの親水性基の影響が考えられた。そこで、600～700℃での高温焼成による製膜を試みたが、高温の焼成では膜にクラックが生じてち密な膜は得られなかった。
空気中の水蒸気が膜のミクロ孔が閉塞してガス透過を抑制した。疎水性表面とすることで水蒸気の影響を影響を低減することを目的とし、500℃焼成膜へフッ素樹脂やシランカップリング剤による表面修飾を行うことで、膜の疎水性を向上することを試みた。しかしながら、コーティングによる透過性の阻害の影響が大きく、十分な透過性を示す膜が得られなかった。
炭素膜の用途の１つとして考えらえる、天然ガス（CO2/CH4分離）において、天然ガス中に含まれる水蒸気による負の影響が懸念される。脱水膜と炭素膜を組み合わせることをノルウェー工科大学の研究者らと議論し、共著論文を発表した。
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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
原材料の供給停止があり、製膜手法の再考が必要で時間を要したが、従来と同じ程度の膜を合成する手法を開発できた。
新型コロナのため予定していた学会発表（3月）が中止となり、来年度までの延長を申請した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得た結果を論文としてまとめる。
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| Causes of Carryover |
2020年3月に参加を予定していた国際シンポジウムや国内学会が、新型コロナのため延期や中止となったため。
延期された国際シンポジウムや他の学会への参加登録費や旅費、資料コピー代や投稿論文費用として使用する予定。
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