| 研究概要 |
本研究は,ゾルゲル法により分子サイズの細孔径を有する多孔性セラミック膜を作製し,溶媒純成分の透透過特性を明らかにすること,および,混合物の分離特性を明らかとすることを目的とする。これまでに,シリガジルコニアコロイドを用いて,1〜100nmの細孔径を有する多孔性セラミック膜を作製し,種々の純溶媒の透過機構について検討を加えた。その結果,細孔中の透過機構は,細孔径の大きな場合はHagen-Poiseuille式に従う粘性流れが支配的であるが,細孔径が小さくなるにつれて,膜細孔径と溶媒分子径による立体障害効果(サイズ効果)および膜表面と溶媒分子の親和性が透過機構に寄与することを明らかとした。
さらに,溶媒混合物の逆浸透分離に関しては,エタノール中の種々の分子量物質とする逆浸透分離の検討を行った。透過溶質として,飽和炭化水素(n-ヘキサン(C_6H_<14>,分子量86),n-デカン(C_<10>H_<22>,分子量142),n-テトラデカン(C_<14>H_<30>,分子量198))),および,アルコール成分(n-ヘキサノール(C_6H_<13>OH,分子量102,n-オクタノール(C_8H_<17>OH,分子量130),n-デカノール(C_<10>H_<21>OH,分子量158))を用いた。溶質細孔径1nm程度から分離性を発現し,3MPa,60℃における阻止率が分子量にもよるが0.4〜0.8であり,無機多孔性膜によって有機溶媒の逆浸透分離が可能であることを明らかとした。透過機構の検討を行った結果,溶質の微細孔内の拡散係数は,細孔内の溶媒粘度(エタノール)の影響を大きく受けることが示唆された。
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