| 研究課題/領域番号 |
15K06548
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
野村 幹弘 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50308194)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 対向拡散CVD法 / シリカ複合膜 / 逆浸透分離 / 酢酸 / 耐酸性 / 熱分解 / シリカ多孔体 |
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| 研究実績の概要 |
シリカ源として、昨年度検討したものの中で、アミノ基をもつ3-Aminopropyltrimethoxysilane（APTMOS）の蒸着を中心に検討を行った。アルミナ基材への蒸着条件は、360℃から480℃の間にて行った。360℃、400℃、450℃での蒸着後では、窒素透過率が1.5～3.6×10-7 mol m-2 s-1 Pa-1と蒸着前の10-6 mol m-2 s-1 Pa-1より小さくなったことより蒸着が確認された。400℃蒸着膜の酸透過性確認のため、強酸である硫酸の100ppm透過試験を行った。硫酸阻止率68%、全透過流束8.25 kg m-2 h-1と非常に高い透過性能が得られた。360℃および400℃蒸着膜で高い酸分離性能ら得られることが分かった。酢酸の阻止率は、硫酸と比較すると若干低くなる傾向があるが、高い性能の酸分離膜が得られたと言える。
また、基材中間層の検討では、Tetraethoxysilane（TEOS）をシリカ源としたゾルゲル法により、シリカ中間層の検討を行った。ゾル原料の組成を、TEOS:H2O:HNO3:EtOH＝1 : 4 : 0.1 : 5とし、コーティング条件などを検討することで、細孔径約1 nmの中間層を得た。細孔径が従来のγ-アルミナ中間層と比較して、約1/4と小さくなり蒸着用の中間層として適したサイズとなった。この中間層の酸安定性を、1M硫酸の20時間浸漬試験にて調査した。γ-アルミナ中間層では、初期水素透過率と比較すると、96％も透過率げ減少した。一方、今回得られたシリカ中間棟では、水素透過率の減少は12％であった。酸安定性、細孔径ともに従来のアルミナ中間層と比較して大幅な改善ができた。この結果より、最終年度はシリカ中間層を用いて検討する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度は、アミン基などの膜への導入が目的であった。しかし、アミン基の導入だけでなく、酸分離膜として、最終年度の目標値を超える全透過流束8.25 kg m-2 h-1の結果を得た。さらに、基材中間層に関しては、昨年度Ga添加によりクリアした値よりもさらに高い性能の中間層をシリカのゾルゲル法により開発を行った。以上、他の部分も計画通り進展しており、研究の中心部分にて計画以上の進展を示したといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、本年度の成果に基づき、当初計画通り、酢酸分離膜の開発を進める。中間層としては、昨年度開発したシリカ中間層を用いる。蒸着のシリカ源としては、昨年度、高い性能を示した3-Aminopropyltrimethoxysilane（APTMOS）を中心にアミノ基の導入に注力する。現在、すでに本年度の最終目標である透過流束5 kg m-2 h-1をクリアしているが、さらなる透過率向上を目指し、蒸着条件を検討する予定である。
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