2022 Fiscal Year Annual Research Report
化学プロセス革新を実現する驚異的な省エネルギー性を有する有機溶剤超ろ過法の創出
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20K21111
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
松山 秀人 神戸大学, 先端膜工学研究センター, 教授 (50181798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 雄史 神戸大学, 先端膜工学研究センター, 助教 (60821618) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 膜分離 / 有機溶剤超ろ過（OHF） / 耐溶剤性OHF膜 / 有機溶媒液－液分離 / 複合膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化学品製造プロセスにおいて有機溶剤の分離・濃縮に多用される蒸留法は、多量の熱エネルギーを必要とする極めてエネルギー消費の大きいプロセスである。一方、膜分離法は格段に省エネルギーな分離法ではあるものの、これまでは有機溶剤の液－液分離プロセスに適用できる膜は無いのが現状である。そこで本研究は、大幅な省エネルギー化を目指して、蒸留の代替と成り得る膜分離技術の確立のため、新規有機溶剤超ろ過（Organic solvent Hyper Filtration; OHF）膜およびそれを用いた溶媒分離プロセスの創出を目標とした。
本研究ではこれまでに、フッ素系ポリマーコート複合膜、フッ素置換界面重合ポリアミド膜、ナノフィラー包埋複合膜、アルキルシロキサン複合膜などのOHF膜を開発してきた。
最終年度の2022年度は、新たに架橋型酸化グラフェンナノシートを用いたOHF膜とポリアミドイミドポリマーを用いたOHF膜の開発を行った。架橋型酸化グラフェンナノシート膜は、ポリケトンなど耐溶剤性ポリマーによる多孔性支持膜上にグラフェンナノシートを積層し、ナノシート間をエチレンジアミンで架橋することで製膜した。膜はナノシート層間が約1nmで、親水性有機溶媒を透過し、分画分子量は約400であった。有機溶媒中で安定な酸化グラフェンナノシート積層膜の報告はこれまでなく、本研究により有機溶媒分離に使用し得る酸化グラフェンナノシート積層膜の作製が可能になった。一方、ポリアミドイミドポリマーを用いたOHF膜は、分子量数万前後のポリアミドイミドポリマーを非溶媒誘起相分離法でキャスト後、ヘキサンジアミンを用いた架橋を行うことで耐溶剤性を高めた。膜は親水性を示し、分画分子量は200以下、メタノール－トルエン（9:1）混合溶媒においてトルエン阻止率約90%を示したことから、溶媒－溶媒分離が可能なOHF膜であることが示された。
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