分子ふるい能を有するゼオライト膜の創製と浸透気化分離への応用

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06805069
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 喜多 英敏 山口大学, 工学部, 助教授 (10177826)
• 研究分担者: 田中 一宏 山口大学, 工学部, 助手 (30188289) ; 岡本 健一 山口大学, 工学部, 教授 (20029218)
• キーワード: 膜分離 / 無機膜 / ゼオライト膜 / 浸透気化分離 / パ-べ-パレーション / 水熱合成法 / メンブレンリアクター / 分子ふるい

研究概要

より優れた耐久性、耐熱性が期待される膜素材としての無機膜を浸透気化分離へ適用する目的で、分子ふるい能を有するゼオライトに着目し、水熱合成法により各種ゼオライト膜を創製し、その浸透気化分離性能を検討した結果、本年度は以下に述べる成果を得た。
1.水ガラスとアルミン酸ナトリウム/水酸化ナトリウム混合水溶液とを室温で混合後、円筒状のガラス容器に仕込み、表面に種結晶を仕込んだ管状の多孔質アルミナ支持体を浸漬してY型ゼオライト膜の製膜に成功した。さらにシリカゾル、水酸化ナトリウム、水およびテトラプロピルアンモニウムブロミドを出発原料として、ZSM-5型ゼオライト膜の製膜にも成功し、製膜条件を確立した。
2.合成した一連のゼオライト膜の表面および断面構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果、膜はいずれも多孔質支持体上にゼオライトが膜厚30〜50μmで析出した多結晶構造をとることが明らかとなった。さらにこれらの膜について窒素の吸着等温線を測定した結果、いずれもI型のミクロ孔充填の挙動を示した。
3.一連のゼオライト膜について水-有機物系および有機液体混合物系で浸透気化分離実験を行った結果、A型ゼオライト膜は水-有機物系で優れた水選択透過性を、ZSM-5膜は水-アルコール系でアルコール選択透過性を、さらにY型ゼオライト膜は、ベンゼン-メタノールまたはシクロへキサン-エタノール系およびメチル-t-ブチルエーテル-メタノール系で優れたアルコール選択透過性を有することを見いだした。

研究成果

• [文献書誌] 喜多,英敏: "ゼオライト膜による浸透気化分離" 膜. 20. 169-182 (1995)
• [文献書誌] 喜多,英敏: "Synthesis of a zeolite NaA membrane for pervaporation of water/organic liquid mixtures" J.Mater.Sci.Lett.,. 14. 206-208 (1995)
• [文献書誌] 喜多,英敏: "Pervaporation of water/organic liquid mixtures using a zeolite NaA membrane" Proc.of 7th Intenational Conference on Pervaporation Processes in the Chemical Industry. 364-373 (1995)
• [文献書誌] 喜多,英敏: "Plasma Polymerization of Perfluoroalkanes over Zeolite Membrane and the Gas Permeability of the Membrane" J.Photopolym.Sci.Technol.,. 8. 385-392 (1995)
• [文献書誌] 山本,益司: "オレイン酸のエステル化反応への蒸気透過法分離の適用" 膜. 20. 143-148 (1995)
• [文献書誌] 喜多,英敏: "ゼオライト膜の微細構造と分離機能" 化学工学シンポジウムシリーズ. (印刷中).