Establishment and Application of Modeling Chemistry in Membrane Technology: Novel Design Method for Membrane Separation Systems

2008 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18686061
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Properties in chemical engineering process/Transfer operation/Unit operation
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: TAKABA Hiromitsu Tohoku University, 大学院工学研究科, 准教授 (80302769)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Keywords: 化学工学 / シミュレーション工学 / 膜設計 / ゼオライト膜

Research Abstract

膜分離法の多様なニーズへの応用においては、要求される分離性能に見合った膜の選定や開発に加え、操作条件などの最適化などを行うことが必要であり、膜性能の理論的な推算法が必要不可欠である。ニーズの多様化に伴い、多成分系、反応分離などの機能付加分離など、複雑系での膜性能の推算法、が求められてきている。このような複雑系では、現象の"解析的な"モデル化が困難なことが多く、従来の膜性能推算法を適用することが困難な場合が多い。そこで本研究では、モデリングケミストリーに基づく、複雑系にも適用でき得る新しい膜性能の推算法を開発した。

Research Products

• [Journal Article] Accelerated computation of extremely 'slow' molecular diffusivity in nanopores (2008)
  • Author(s): Ryo Nagumo, Hiromitsu Takaba, Shin-ichi Nakao
  • Journal Title: Chem. Phys. Lett 458 Pages: 281-284
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of the Reaction Time Accelerating Molecular Dynamics Method for Simulation of Chemical Reaction (2008)
  • Author(s): Hiromitsu Takaba, et al. (他12名)
  • Journal Title: Appl. Surf. Sci 254 Pages: 7955-7958
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Methodology to Estimate Transport Diffusivities in 'Single-file' Permeation through Zeolite Membranes Using Molecular Simulations (2007)
  • Author(s): Ryo Nagumo, Hiromitsu Takaba, and Shin-ichi Nakao
  • Journal Title: J. Chem. Eng. Jpn. 40 Pages: 1045-1055
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular Simulation of Pressure-driven Fluid Flow in Nanoporous Membranes (2007)
  • Author(s): Hiromitsu Takaba, Yasushi Onumata and Shin-ichi Nakao
  • Journal Title: J. Chem. Phys 127 Pages: 054073
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Combinatorial Dynamic Monte Carlo Approach to Finding a Suitable Zeolite Membrane Structure for CO2/N2 Separation (2007)
  • Author(s): Yudai Ohta, Hiromitsu Takaba and Shin-ichi Nakao
  • Journal Title: Microporous and Mesoporous Materials 101 Pages: 319-323
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 液相系膜分離における計算化学の応用展開 (2007)
  • Author(s): 高羽洋充, 坪井秀行, 古山通久, 畠山望, 遠藤明, 久保百司, Carlos Del Carpio, 宮本 明
  • Journal Title: 膜 32 Pages: 80-88
• [Journal Article] Development of Pressure Controlled Grand Canonical Ensemble Monte Carlo for Efficient Estimation of Solubility in Polymer (2006)
  • Author(s): Hiromitsu Takaba, Hideki Hayashi and Shin-ichi Nakao
  • Journal Title: Kagaku Kogaku Ronbunsyu 32 Pages: 31-38
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modeling of Methane Permeation through a Defect Region in Zeolite Membranes (2006)
  • Author(s): Hiromitsu Takaba, Atsushi Yamamoto and Shin-ichi Nakao
  • Journal Title: Desalination 192 Pages: 82-90
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Development of Novel Molecular Modeling Technique for Membrane Fouling in Water Treatments (2008)
  • Author(s): 高羽洋充, 他7名
  • Organizer: 膜国際会議(ICOM2008)
  • Place of Presentation: ホノルル, 米国
  • Year and Date: 2008-07-13
• [Presentation] 荷電膜におけるイオン阻止挙動の分子シミュレーション (2006)
  • Author(s): 高羽洋充, 佐藤実来, 河村光隆, 中尾真一, 宮本明
  • Organizer: 膜シンポジウム2006
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2006-11-22
• [Presentation] Design of Novel Porous Membranes for High Efficient CO2/N2 Separation Using Combinatorial Simulation Technique (2006)
  • Author(s): Hiromitsu Takaba, Yudai Ohta and Shin-ichi Nakao
  • Organizer: AIChE Annual Meeting 2006
  • Place of Presentation: San Francisco, CA
  • Year and Date: 2006-11-16
• [Book] 表面分析技術選書 計算シミュレーションと分析データ解析 (2007)
  • Author(s): 高羽洋充, (分担執筆)他19名
  • Total Pages: 3-20
  • Publisher: 丸善株式会社
• [Book] 膜学実験法人口膜編 (2006)
  • Author(s): 高羽洋充, (分担執筆)他26名
  • Total Pages: 311-329
  • Publisher: CD出版、日本膜学会編
• [Book] 化学工学における分子シミュレーションの活用-基礎と応用-第4章「膜分離への応用」, 第5章「触媒工学への応用」, 分離技術シリーズ8 (2006)
  • Author(s): 高羽洋充, (分担執筆)他13名
  • Total Pages: 99-131
  • Publisher: 分離技術会
• [Remarks] 分離技術会のホームページ
  • URL: http://www.sspej.gr.jp/
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.aki.che.tohoku.ac.jp/index-j.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 分離膜のシミュレーション方法、シミュレーション装置、プログラムおよび該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体ならびに分離膜 (2006)
  • Inventor(s): 高羽洋充, 中尾真一, 余語克則, 山田興一
  • Industrial Property Rights Holder: 高羽洋充, 中尾真一, 余語克則, 山田興一
  • Patent Publication Number: 特許,特開2007-319808
  • Filing Date: 2006-06-01