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本研究は、アルコ-ル水溶液中のアルコ-ル分子が疎水性表面上に選択吸着する現象を利用し、低濃度アルコ-ル水溶液からパ-ベ-パレ-ション法によってアルコ-ルを濃縮できる膜、いわゆるアルコ-ル選択膜を開発することを目的としている。この目的を達成するため、本研究は次の4つの研究プロジェクトからなっており、その成果をつぎのようにまとめることができる。
1.表面拡散を利用したアルコ-ル選択分離膜の基本設計
表面拡散を利用したアルコ-ル選択分離膜には、膜表面が疎水性であること、多孔質膜であることの基本的条件を確立した。膜表面の疎水性はアルコ-ル分離特性に直接関係し、疎水性が高いほどアルコ-ルの分離率が高まる。膜表面の表面エネルギ-が少なくとも30mJ/m^2以下でなければならないことを実験的に確かめた。
2.疎水表面の創製
疎水性表面は表面のフッ素化炭素の導入で達成できるが、その疎水性への寄与は、CF<CF_2<CF_3基の順に効果が高められること。高い疎水性表面の創製には、CF_3基の導入が必要であることを実験的に確かめた。さらに、パ-ベ-パレション分離操作時に、アルコ-ル水溶液と接している分離膜表面の安定性が指摘された。表面フッ素化により創製した疎水性表面は、この安定性に欠ける点を指摘した。
3.グラフト重合による表面安定化
ポリマ-の表面特性の環境安定性は、表面にグラフト鎖を導入することによって足せ委できることを実験的に実証した。また、ポリマ-の活性化にプラズマエネルギ-を利用すると表面に優先的にグラフトでき、表面拡散を利用する本分離膜の表面疎水化に適した表面改質法であることを明かにした。
4.フッ素化モノマ-をプラズマグラフトした分離膜の創製
末端基にCF_3基を持つ4種のフッ素化アクリル酸エステルモノマ-をポリエチレン、ならびにポリプロピレン多孔質膜にプラズマグラフトし、疎水性表面を持つアルコ-ル分離膜を創製した。いずれの膜もアルコ-ル選択透過性をしめし、当初の目的をの膜の開発に成功した。なお、これらの分離膜は、6wt%エタノ-ル水溶液を24wt%まで濃縮が可能である。
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