2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the post-treatment method of zeolite membranes for high CO2 permeation
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19K05128
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
野村 幹弘 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50308194)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | MFIゼオライト膜 / トリフルオロプロピルトリメトキシシラン / 後処理 / 二酸化炭素 / メタン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、計画通り後処理によるゼオライト膜の二酸化炭素/炭化水素透過率比の向上を検討した。ゼオライト膜としてMFIゼオライト膜を用いた。MFI膜の合成には、2次成長法を用いた。製膜の合成ゲル組成はテトラメトキシシラン: トリプロピルアンモニウムブロミド: H2O: NaOH: NaAlO2= 1: 0.2: 200: 0.07: 0.01の比率で調製し180℃, 16hで行った。種結晶であるMFI粉末のコーティング量を制御することで、得られたMFI膜の性能は安定していた。処理前の単成分ガス透過による細孔径評価では、0.56nmと、MFIゼオライトの細孔である0.55nmと同レベルであった。単成分ガス透過試験による細孔径評価の精度は高いと言える。まずは、処理剤としてクロロプロピルトリメトキシシラン(ClPrTMOS)を用い、処理濃度の影響を検討した。2M/Lと高濃度での処理では、H2以外の透過分子は透過率が大きく低下し、H2/N2透過率比が94.2と向上した。一方、0.08M/L処理ではN2/C2H6透過率比が2.75から15.5に向上した。次に、処理濃度を0. 2M/Lと固定して、処理剤の影響を検討した。アミノプロピルトリメトキシシラン(APrTMOS)処理により、C2H6/C3H8透過率比が20.2から42.6に向上した。また、3, 3, 3-トリフルオロプロピルトリメトキシシラン((TFPrTMOS)処理では、CO2/CH4透過率比1.34から16.0へ大きく向上した。これより、MFIゼオライト膜において、TFPrTMOS処理により、計画通り二酸化炭素炭素選択透過膜を得ることができた。これらの膜の細孔径を、単成分ガス透過試験で評価した。ClPrTMOS 処理後は0.537nm、APrTMOS処理後は0.496nm、TFPrTMOS処理後は0.498nmであった。TFPrTMOSのテトラフルオロ基のサイズが、ClPrTMOSのクロロプロピル基より大きいため、処理後の細孔径が小さくなったと言える。結果として、二酸化炭素選択透過性が改善した。
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[Presentation] Development pure silica CHA zeolite membranes for CO2 separation2021
Author(s)
Gabriel Gama da Silva Figueiredo, Daishi Takayama, Kohei Suzuki, Gai Okamoto, Shusei Tanizume, Sota Maehara, Katsunori Ishii, Mikihiro Nomura, Takamasa Onoki, Takuya Okuno, Hiromasa Tawarayama, Shinji Ishikawa
Organizer
15th SEATUC (South East Asian Technical University Consortium) Symposium
Int'l Joint Research
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