| 研究課題/領域番号 |
22K04828
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
亀島 欣一 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (50251616)
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| 研究分担者 |
西本 俊介 岡山大学, 環境生命科学学域, 准教授 (90435826)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | ゼオライト多孔体 / 原油分離 / 分解触媒 / 模擬原油 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，多孔性を制御したZSM-5型ゼオライトで構成される多孔体を作製し，原油の膜・多孔体分離を目的とする．申請者が見出したマクロ多孔体による分離現象を適用し，模擬原油中の重質部が積極的に排出され，軽質部が分離される．造孔材を用いた直管型の細孔をもつ多孔体を作製する．模擬原油を用いた分離性能を所定の温度条件で行う．多孔性と分離の関係，分離に対する組成の影響，およびゼオライトの分解触媒性能の影響を詳細に調査し，重質部と軽質部の分離性能が高い多孔体を開発する．最終的に得られる原油分離技術は，低環境負荷の新しい分離精製技術に向けたコア技術であり，二酸化炭素排出量の削減に大きく貢献できる．
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| 研究実績の概要 |
本研究では申請者が見出したゼオライトマクロ多孔体の作製方法を基盤に，造孔剤を利用した直管孔型の多孔体を作製し，得られた多孔体を利用した原油分離技術を確立することを目的として研究を進めてきた。当該年度は，テフロン容器内に造孔剤となる棒状物を封じた条件でのZSM5型ゼオライトのチューブ状多孔体について分離実験を進めた．エタノール水溶液の気相分離，および液相からの浸透気化分離を行った．その結果，気相分離では従来のZSM-5型バルク体には及ばないものの，エタノールを濃縮回収できるとこが見出された．一方，浸透気化法ではバルク体に亀裂が生じてしまい，分離性能を評価できなかった．これは，バルク体内部および外部に弱い部分が部分的に存在し，気相分離における差圧では保持されたものの，浸透気化の液相との接触では保持されなかったためと推察された．
前年度に引き続き，直管型の気孔をもつZSM-5型バルク体の作製条件を検討した．気孔の分布にムラがあるもののバルク体を得ることができた．しかしながら，チューブ状多孔体の場合と同様に材料強度の低いバルク体が得られ，分離実験に耐えうる試料は得られなかった．
また，他のゼオライト種としてガラス廃棄物の表面にA型ゼオライトを形成させたバルク体を作製し，そのエタノール分離性能を評価した．ZSM5型のチューブ状多孔体に比べて気孔率が小さくガス透過性能は低いが，とくにアスピレーターレベルの低真空度の分離では高いエタノール分離性能を示し，透過濃度は90%
以上であった．このA型ゼオライトのバルク体は強度が高いことから，こちらを基材としたチューブ状多孔体についても検討を進めている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
得られたZSM5型ゼオライトのチューブ状バルク体の強度が低いことから，分離性能の検討が十分に行えていないため，進捗状況を「やや遅れている」と判断した．サブミクロンから1mm程度の細孔を有するバルク体の形成は目処が立っており，トレードオフの関係ではあるが，気孔率と基質の真密度を制御することで，分離条件に対応できる強度に高められれば十分に遅れは取り戻せると考えられる．また，予想よりもエタノール分離性能が高かったA型ゼオライトについて検討を進めることで，最終年度の目標を達成できると考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
造孔剤であるTPAOHの割合を制御することで基材強度が高いZSM5型ゼオライトのチューブ状バルク体，および直管孔型バルク体を作製し，エタノール水溶液の浸透気化分離に対応可能なバルク体を得る．併せて，A型ゼオライトについても同様の検討を進める．得られたバルク体に対して，重質成分にスクアレン，軽質成分にはヘキサンを用いた模擬原油に対して，浸透気化法による分離性能を評価する．模擬原油の結果をフィードバックし，適切なマクロ細孔サイズと細孔量を決定する．
次に，それぞれの系についてプロトン型，および希土類型に変換し，模擬原油の分離性能とともに重質成分の軽質成分への転換性能を調査しする．
以上の結果を踏まえ，ゼオライトバルク体を利用した原油の分離に関する展望を示し，研究を総括する．
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