ゼオライトのCore-Shell構造化による省エネルギー型CO2吸着剤の開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26820337
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 宮本 学 岐阜大学, 工学部, 助教 (60538180)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: CO2 / ゼオライト / 吸着

Outline of Annual Research Achievements

１．Core-Shel構造MFI型ゼオライトのCO2吸着特性評価
MFI型アルミノシリケート（ZSM-5）を純シリカMFI型ゼオライト（silicalite-1）で被覆したCore-Shell構造MFI型ゼオライト（S/ZSM-5)のCO2吸着特性を破過曲線測定装置により評価した。CO2/N2= 15/85，40℃，大気圧下において，ZSM-5，S/ZSM-5ともにそのCO2吸着量はほとんど差はなく，CO2/N2分離係数はおよそ33を示した。また，CO2吸着量はCO2単成分系での吸着量とほぼ同程度であった。次に，水蒸気共存条件においてそれぞれのCO2吸着性能について評価した。40℃飽和水蒸気中で一晩前処理をし，水蒸気共存CO2/N2ガスを用いて，40℃，大気圧下でCO2吸着量を測定したところ，ZSM-5では水蒸気の共存によりCO2吸着量が大きく低下し，乾燥条件時の1/4程度となった。しかしながら，N2の吸着量は測定限界以下であり，水の共存によりCO2/N2分離係数は向上することが示唆された。一方，S/ZSM-5ではCO2吸着量は水蒸気共存により低下したものの，その減少率はZSM-5よりも小さく，N2吸着量はZSM-5の場合と同様に測定限界以下であった。次に，水蒸気による前処理を行わずに，水蒸気共存CO2/N2ガスを導入したところ，S/ZSM-5のCO2吸着量は乾燥条件時と比較してあまり変化しない結果が得られた。以上のことから，silicalite-1被覆はCO2/N2選択性にほとんど影響しない一方で，水蒸気の吸着速度を大幅に低下させ，水蒸気によるCO2吸着性能の低下を抑制できることがわかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

Core-Shell構造化手法が既に確立されているMFI型ゼオライトを用いて，ゼオライトのCore-Shell構造化がCO2吸着における水の影響低減に有効であることを計画通り確認できた。また，Core-Shell構造化がCO2吸着量やCO2/N2選択性にほとんど影響を与えないことも併せて確認できたことから，計画は概ね順調に進んでいるものと考えている。

Strategy for Future Research Activity

１．操作条件によるCore-Shell構造MFI型ゼオライトの吸着性能への影響
昨年度に引き続き，Core-Shell構造MFI型ゼオライトを用い，操作条件がCO2吸着性能におよぼす影響について検討する。特に吸脱着繰り返しが吸着性能におよぼす影響について検討する。
２．新規Core-Shell構造ゼオライトの合成
大細孔径ゼオライトとしてBEA型ゼオライトに，小細孔径ゼオライトとしてCHA型ゼオライトにそれぞれ着目し，Core-Shell型ゼオライト吸着剤の開発を進める。Core-Shell型ゼオライトとしては，高いCO2吸着能を有する高アルミ含有BEAおよびCHA結晶そのものの外表面を疎水性純シリカ方BEAおよびCHAでそれぞれ被覆することで合成を試みる。BEA，CHAいずれの場合も純シリカ型ゼオライトの合成はフッ化物法を用いる必要があるため，フッ化物法による純シリカBEAおよびCHAの合成条件について既報を参考に合成条件の影響を詳細に調査し，被覆条件の最適化を進める。