2012 Fiscal Year Research-status Report
実用に供する膜性能をもつ多孔質高分子膜と新しい膜分離法の開発
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24655213
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
浦上 忠 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (80067701)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白岩 正 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (10067746)
矢島 辰雄 関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (40434823)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | バイオエタノール / 温度差制御気化浸透法 / 多孔質高分子膜 / エタノール選択透過濃縮 / 架橋ポリジメチルシロキサン膜 |
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| Research Abstract |
バイオ発酵で得られる希薄エタノール水溶液（約10wt%）からバイオエタノールを選択的に透過濃縮する高分子膜を成膜する膜材料としてポリ[(トリメチルシリル)-1-プロピン](PTMSP)を合成した。このPTMSPの分子量はMw 1,520,000、Mn 481,000, Mw/Mn 3.17であった。緻密PTMSP膜は乾式法で成膜し、多孔質PTMSP膜は湿式法および凍結乾燥法により調製した。これらのPTMSP膜を用い、温度差制御気化浸透(TDEV)法で希薄エタノール水溶液の透過分離特性を検討した。
緻密PTMSP膜（ベンゼン溶媒）を用いて、膜周辺温度を40oCとし、供給駅温度を変えた時のTDEV法で10wt%エタノール水溶液を透過すると、供給液温度の上昇と共に透過液中のエタノール濃度および透過速度が向上した。透過速度の上昇は、気体分子の運動性の向上による。また、透過液中のエタノール濃度の向上は、気化蒸気中のエタノール濃度の上昇に依存していた。
多孔質PTMSP膜の加圧処理(条件：温度170oC、圧力2MPa、時間10min)した膜を用い、供給液温度を40oCとし、膜周辺温度を供給液温度より低くして変化させTDEV法では、膜周辺温度の低下に伴い、透過速度は減少するものの数kg/(m2h)を示し、エタノール選択透過性は著しく向上した。これらの結果は疎水性多孔質膜をTDEV法に適用することの有利性を暗示している。また、エタノール選択透過性の著しい向上は、上記TDEV条件下での透過種であるエタノール分子と水分子の物理的、化学的性質に依存することを明らかにした。
一方、エタノール選択透過膜として、ポリジメチルシロキサンとテトラエトキシシランから成る架橋膜 (PDMS/TEOS)の成膜条件が確立され、TDEV法によるエタノール選択濃縮の準備ができ、次年度に詳細に検討したい。
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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
従前からエタノール選択透過性膜として知られているPTMSPの合成に手間が取られ、PTMSP膜が成膜できなかったため、TDEV法による希薄バイオエタノールの濃縮実験の開始が遅れ、当初の計画通りに進展できなかったが、膜サンプルが合成できてからは比較的順調に進展できた。TDEV法における緻密膜PTMSP膜と多孔質PTMSP膜の比較実験の結果、多孔質膜をTDEV法に適用することの有利性が確認でき、多孔質膜の成膜条件とTDEV法の透過条件の詳細な検討が必要であることに到達した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの達成度の項に記述したように、希薄バイオエタノールの濃縮性能を向上させるため多孔質PTMSP膜の成膜条件とTDEV法の透過条件を詳細に検討し、当初目標の達成に向けて努力する。さらに、研究実績の概要の項に触れたように、バイオエタノール濃縮、その他の有機溶媒の濃縮回収に有望な膜として注目されるPDMS/TEOS膜の成膜条件が確立されたので、TDEV法における透過分離特性を種々の条件下で検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
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