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次世代型無機膜分離プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 10555274
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 反応・分離工学
研究機関九州大学

研究代表者

諸岡 成治  九州大学, 工学研究科, 教授 (60011079)

研究分担者 坪田 俊樹 (坪田 敏樹)  九州大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10304750)
磯田 隆聡 (礒田 隆聡)  九州大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70284544)
草壁 克己  九州大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30153274)
積 洋二  京セラ株式会社, 総合研究所, 研究員
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
12,000千円 (直接経費: 12,000千円)
1999年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
1998年度: 8,100千円 (直接経費: 8,100千円)
キーワード無機膜 / 気体分離 / モジュール / ゼオライト / シリカ / 炭素 / シリカ膜 / ゼオライト膜 / 炭素膜 / 細孔 / 吸着 / 透過
研究概要

無機膜による分離プロセスを実用化するためには、高性能な無機膜を創成するとともに、分離プロセスの工学的検討が重要である。そこで、本研究では、無機分離膜の細孔および表面親和性の精密制御を行い、ゼオライト膜、シリカ膜および炭素膜の性能の向上を試みた。また、分離幕モジュールとして中空糸膜を束ねたモジュールを想定し、無機膜の透過速度と分離係数の実測値を用いて、膜分離シミュレーションを行い、無機膜分離プロセスの実用化に関する検討を行った。NaY型ゼオライト膜は、K、RbおよびCsとイオン交換することで、二酸化炭素分離性を向上した。透過特性を吸着・拡散機構によって解析した結果、吸着の寄与が大きいことを明らかにした。また、交換カチオンと共にアルカリ塩を添加したゼオライト膜は最も高い分離性を示した。有機官能基を持つトリアルコキシドをテンプレートとして用い、ゾルゲル法で作製したシリカ膜は高水素透過速度、高水素選択性を示した。金属錯体を分散させた樹脂を炭素膜の前躯体として用いることで表面親和性の制御を行った。作製した金属担持炭素膜は透過速度が減少することなしに分離係数が増加した。これらの膜について、天然ガスからの二酸化炭素の除去プロセスを想定した分離シミュレーションを行った結果、FAU型ゼオライト膜は従来の高分子気体分離膜を上回る性能を示した。また、水素分離プロセスではゾルゲル法で作製したシリカ膜が実用的な性能を示すことを明らかにした。また、金属を担持した炭素膜とゼオライト膜は、触媒作用と分離作用を併せ持つ触媒膜としての展開が期待できる。

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (43件)

  • [文献書誌] K. Aoki et al: "Gas Permeation Properties of A-type zeolite Membrane Formed on Porous Substrate by Hydrothemal Synthesis"Journal of Membrane Science. 141. 197-205 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Morrooka et al: "Carbon Dioxide Separation from Nitrogen Using Y-Type Zeolite Membranes"Studies in Surface Science and Catalysis. 114. 665-668 (1998)

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  • [文献書誌] B. -K. Sea et al: "Hydrogen Recovery from a H_< 2>-H_< 2> O-H8r Mixture Using Silica-Based Membranes at Elevated Temperature 1. Preparation of H_< 2> O- and H_< 2>- Selective Membranes"Industrial Engineering Chemistry, Research. 37. 2502-2508 (1998)

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  • [文献書誌] B. -K. Sea et al: "Hydrogen Recovery from a H_< 2>-H_< 2>O-HBr Mixture Using Silica-Based Membranes at Elevated Temperature 2. Calculation of Energy lossen in H2 Separation Using Inorganic Membranes"Industrial Engineering Chemistry, Research. 37. 2509-2515 (1998)

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  • [文献書誌] B. -K. Sea et al: "Separation of Hydrogen from Steam Using a Sic-based Membrane Formed by Chemical Vapor Deposition of Triiso Propylsilane"Journal of Membrane Science. 146. 73-82 (1998)

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  • [文献書誌] K. Kusakabe et al: "Separation of Carbon Dioxide from Nitrogen Using Ion-Exchanged Faujasite-Type Zeolite Membranes Formed on Porous Support Tube"Journal of Membrane Science. 148. 13-23 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Kusakabe et al: "Separation of Benzene/Cyclo hexame Mixtures Using Polyurethane-silica Hybrid Membranes"Journal of Membrane Science. 149. 29-37 (1998)

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  • [文献書誌] K. Kusakabe et al: "Gas Permeation and Micropore Structure of Carbon Molecular Siering Membranes Moditied by Oxidation"Journal of Membrane Science. 149. 59-67 (1998)

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  • [文献書誌] K. Kusakabe et al: "Carbon Molecular Sieving Membranes Derived from Condensed Polynuclear Aromatic (COPNA) Resins for Gas Separation"Industrial Engineering Chemistry, Research. 37. 4262-4266 (1998)

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  • [文献書誌] S. Morooka et al: "Microporous Inorganic Membranes for Gas Separation"MRS Bulltein. 24. 25-29 (1999)

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  • [文献書誌] K. Kusakabe et al: "Gas Permeation Properties of Ion-Exchanged Frujasite -Type"Aiche Journal. 45. 1220-1226 (1999)

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  • [文献書誌] K. Kusakabe et al: "Proe structure of Silica Membranes Formed by a SOL-Gel Technique Using Tetraethoxysilance and Alkyitriethoxysilanes"Separation and Purification & Technology. 16. 139-146 (1999)

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  • [文献書誌] K. Aoki et al: "Preparation of Oriented A-type Zeolite Membrane"AICHE Journal. 46. 221-224 (2000)

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  • [文献書誌] Kanna AOKI, Katsuki KUSAKABE, and Shigeharu MOROOKA: "Gas Permeation Properties of A-type Zeolite Membrane Formed on Porous Substrated by Hydrothermal Synthesis"J. Memb. Sci.. Vol. 141, No. 2. 197-205 (1998)

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  • [文献書誌] Shigeharu MOROOKA, Takahiro KURODA, and Katsuki KUSAKABE: "Carbon Dioxide Separation from Nitrogen Using Y-Type Zeolite Membranes"Studies in Surface Sci. and Catal.. Vol. 114. 665-668 (1998)

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  • [文献書誌] Bong-Kuk SEA, Eddy Soewito, Midori Watanabe, Katsuki KUSAKABE, Shigeharu MOROOKA, and Sun-Soo KIM: "Hydrogen Recovery from a HィイD22ィエD2-HィイD22ィエD2O-HBr Mixture Using Silica-Based Membranes at Elevated Temperatures. 1. Preparation of HィイD22ィエD2O-and HィイD22ィエD2-Selective Membranes"Ind. Eng. Chem. Research. Vol. 37, No. 6. 2502-2508 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Bong-Kuk SEA, Katsuki KUSAKABE and Shigeharu MOROOKA: "Hydrogen Recovery from a HィイD22ィエD2-HィイD22ィエD2-O-HBr Mixture Using Silica-Based Membranes at Elevated Temperatures. 2. Calculation of Exergy Losses in HィイD22ィエD2 Separation Using Inorganic Membranes"Ind. Eng. Chem. Research. Vol. 37, No. 6. 2509-2515 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Bong-Kuk SEA, Kazuki ANDO, Kastuki KUSAKABE and Shigeharu MOROOKA: "Separation of Hydrogen from Steam Using a Sic-based Membrane Formed by Chemical Vapor Deposition of Triiospropylsilane"J. Memb. Sci.. Vol. 146, No. 1. 73-82 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuki KUSAKABE, Takahiro KURODA and Shigeharu MOROOKA: "Separation of Carbon Dioxide from Nitrogen Using Ion-Exchanged Faujasite - Type Zeolite Membranes Formed on Porous Support Tube"J. Memb. Sci.. Vol. 148, No. 1. 13-23 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuki KUSAKABE, Seiki YONESHIGE and Shigeharu MOROOKA: "Separation of Benzene/Cyclohexane Mixtures Using Polyurethane-Silica Hybrid Membranes"J. Memb. Sci.. Vol. 149, No. 1. 29-37 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuki KUSAKABE, Masataka YAMAMOTO and Shigeharu MOROOKA: "Gas Permeation and Micropore Structure of Carbon Molecular Sieving Membranes Modified by Oxidation"J. Memb. Sci.. Vol. 149, No. 1. 59-67 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuki KUSAKABE, Satoru GOHGI and Shigeharu MOROOKA: "Carbon Molecular Sieving Membranes Derived from Condensed Polynuclear Aromatic (COPNA) Resins for Gas Separations"Ind. Eng. Chem. Research. Vol. 37, No. 11. 4262-4266 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shigeharu MOROOKA and Katsuki KUSAKABE: "Microporous Inorganic Membranes for Gas Separation"MRS Bulletin. Vol. 24, No. 3. 25-29 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuki KUSAKABE, Takahiro KUSAKABE, Kazuki UCHINO, Yasuhisa HASEGAWA and Shigeharu MOROOKA: "Gas Permeation Properties of Ion-Exchanged Faujasite-Type Zeolite Membranes"ALChE Journal. Vol. 45, No. 6. 1220-1226 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuki KUSAKABE, Satoru SAKAMOTO, Toshiyuki SAIE and Shiharu MOROOKA: "Pore Structure of Silica Membranes Formed by a Sol-Gel Technique Using Tetraethoxysilane and Alkyltriethoxysilanes"Separation and Purification & Technology. Vol. 16, No. 2. 139-146 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kanna AOKI, Katsuki KUSAKABE and Shigeharu MOROOKA: "Preparation of Oriented A-Type Zeolite Membranes"AIChE J.. Vol. 46. 221-224 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Morooka et al.: "Microporous Inorgonic Membrones for Gas Separatiens"MRS Bulltein. 24・3. 25-29 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kusakabe et al.: "Gas Permeation properties of Ion-Exchanged Faujasite-Type Zeolite Membrane"AIChE Journal. 45・6. 1220-1226 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kusakabe et al.: "Porestructure of Silica Membranes Formed by a Sul-Gel Technique Using Tetraethoxysilane and Alkyltriethoxysilane"Separation Purification & Technology. 16・2. 139-146 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kusakabe et al.,: "Canbom Molecular Sieving Membranes Derived from Condensed Polynuclear Aromatic(COPNA) Resins for Gas Separation" Ind. Eng. Chem. Res.37・11. 4262-4266 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kusakabe et al.,: "Gas Permeation and Micropore Structure of Carbon Molecular Sieving Membranes Modified by Oxidation" Journal of Membrane Science. 149・1. 59-67 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kusakabe et al.,: "Separation of Benzene/Cyclohexane Mixtures Using Polyurethane-Silica Hybrid Membranes" Journal of Membrane Science. 149・1. 29-37 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kusakabe et al.,: "Separation of Carbon Dioxide from Nitrogen Using Ion-Exchanged Faujasite-Type zeolite Membranes Formed on Porous Support Tube" Journal of Membrane Science. 148・1. 13-23 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kusakabe et al.,: "Formation of Silica-Based Membranes and Separation of Gases at Elevated Temperatures" Memories Fac. Eng. Kyushu Univ.58・3. 163-181 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 諸岡成治・草壁克己: "無機膜による高温気体分離技術" エネルギー・資源. 19・5. 52-55 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] B.-K. Sea et al.,: "Separation of Hydrogen from Steam Using a SiC-based Membrane Formed by Chemical Vapor Deposition of Triisopropylsilane" Journal of Membrane Science. 146・1. 73-82 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] B.-K. Sea et al.,: "Hydrogen Recovery from a H_2-H_2O-HBr Mixture Using Silica-Based Membranes at Elevated Temperatures 2. CalculaIion of Exergy Losses in H_2 Separation Using Inorgaic Mutants" Ind. Eng. Chem. Res.37・6. 2509-2515 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] B.-K. Sea et al.,: "Hydrogen Recovery from a H_2-H_2O-HBr Mixture Using Silica-Based Membranes at Elevated Temperatures 1. Preparation of H_2O-and H_2-Selective Membranes" Ind. Eng. Chem. Res.37・6. 2502-2508 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S. Morooka et al.,: "Carbon Dioxide Separation from Nitrogen Using Y-Type zeolite Membrane" Studies in Surface Sci and Catal.,. 114. 665-668 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Aoki et al.,: "Gas Permeation Properties of A-type zeolite Membrane Formed on a Porous Substrate by Hydrothermal Synthesis" Journal of Membrane Science. 141・2. 197-205 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 草壁克己・諸岡成治: "無機膜の細孔制御と期待の分離機構" 膜. 23・2. 50-54 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K. Aoki et al: "Applicability of Palladium Membrane for the Separation of Protium and Deuterium" Imt. J. Hydrogen Energy. 23・5. 325-332 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M. Yamamoto et al.,: "Carbon Molecular Siene Membrone Formed by Oxidation Carbonization of a Copolymide Film Coated on a Porous Support Tube" Journal of Membrane Science. 133.1. 195-205 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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