| 研究課題/領域番号 |
10555274
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
反応・分離工学
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
諸岡 成治 九州大学, 工学研究科, 教授 (60011079)
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| 研究分担者 |
坪田 俊樹 九州大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10304750)
磯田 隆聡 九州大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70284544)
草壁 克己 九州大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30153274)
積 洋二 京セラ株式会社, 総合研究所, 研究員
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 1999
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| キーワード | 無機膜 / 気体分離 / モジュール / ゼオライト / シリカ / 炭素 |
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| 研究概要 |
無機膜による分離プロセスを実用化するためには、高性能な無機膜を創成するとともに、分離プロセスの工学的検討が重要である。そこで、本研究では、無機分離膜の細孔および表面親和性の精密制御を行い、ゼオライト膜、シリカ膜および炭素膜の性能の向上を試みた。また、分離幕モジュールとして中空糸膜を束ねたモジュールを想定し、無機膜の透過速度と分離係数の実測値を用いて、膜分離シミュレーションを行い、無機膜分離プロセスの実用化に関する検討を行った。NaY型ゼオライト膜は、K、RbおよびCsとイオン交換することで、二酸化炭素分離性を向上した。透過特性を吸着・拡散機構によって解析した結果、吸着の寄与が大きいことを明らかにした。また、交換カチオンと共にアルカリ塩を添加したゼオライト膜は最も高い分離性を示した。有機官能基を持つトリアルコキシドをテンプレートとして用い、ゾルゲル法で作製したシリカ膜は高水素透過速度、高水素選択性を示した。金属錯体を分散させた樹脂を炭素膜の前躯体として用いることで表面親和性の制御を行った。作製した金属担持炭素膜は透過速度が減少することなしに分離係数が増加した。これらの膜について、天然ガスからの二酸化炭素の除去プロセスを想定した分離シミュレーションを行った結果、FAU型ゼオライト膜は従来の高分子気体分離膜を上回る性能を示した。また、水素分離プロセスではゾルゲル法で作製したシリカ膜が実用的な性能を示すことを明らかにした。また、金属を担持した炭素膜とゼオライト膜は、触媒作用と分離作用を併せ持つ触媒膜としての展開が期待できる。
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