| 研究課題/領域番号 |
20K05193
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
|
|---|
| 研究機関 | 広島大学 |
|---|
研究代表者 |
柳下 宏 広島大学, 学術・社会連携室, 教授 (40358213)
|
|---|
| 研究分担者 |
都留 稔了 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (20201642)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
|
|---|
| キーワード | 分離膜 / layered hybrid構造膜 / 浸透気化法 / オルガノシリカ / 2）layered hybrid構造膜 / 蒸気透過法 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
耐熱性を有する高分子多孔性基材上に、高選択性・高透過性を有するオルガノシリカからなる無機分離層を超薄膜で製膜することにより、層状に膜材料がハイブリッドなlayered hybrid構造を有する分離膜を作製する製膜法の確立と、作製した分離膜を今後利用が拡大すると考えられる非水溶液分離等へ応用することを本研究の目的とする。
作製するlayered-hybrid構造の分離膜は、高選択性・高透過性であるとともに、高分子膜の特徴であるフレキシブル性・軽量・安価・大量生産などが可能になることが期待され、安価で大量生産が可能となることから、膜分離の社会実装が加速化されると確信する。
|
| 研究成果の概要 |
高分子多孔性基材上に，Si原子間にエタン基を有するbis(triethoxysilyl)ethane(BTESE)ゾルをコーティング・熱処理することで，層状に膜材料がハイブリッドなlayered hybrid構造を有する分離膜を作製した。AlやZrのような金属イオンをBTESEにドープすることにより，アルコール水溶液の脱水性能の向上が確認できた。150℃という低温熱処理にもかかわらず，イソプロプルアルコール水溶液の脱水において分離係数は最大でAl-BTESEで8000程度，Zr-BTESEで10000を超え，セラミック多孔膜を基材として用いた300℃焼成BTESE膜と同程度の性能を示した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
セラミック多孔膜は，セラミック支持体上に中間層，分離層からなる多層構造で形成されているが，支持体はコストの大半を占めている。本研究では，高分子多孔性基材上に，高選択性・高透過性を有する無機分離層を超薄膜で製膜したlayered hybrid構造分離膜の製膜法の確立と，作製した分離膜の選択透過性評価を本研究の目的とした。高分子多孔質膜の耐熱性は150℃程度のため，金属イオンをBTESEにドープすることで，150℃熱処理でも分離選択性が向上することを見出した点は実用的な重要な知見であるだけでなく，アモルファスシリカネットワークに金属イオンが及ぼす影響を明らかにした点は学術的にも価値が高い。
|
