環境調和型プロセスの実現を目指したナノ多孔質膜の開発と共存水蒸気の影響の解明

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06893
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 化工物性・移動操作・単位操作
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 熊切 泉 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (20618805)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 膜 / ガス分離 / 液分離

研究成果の概要

タンニンやフェノール樹脂を前駆体として、セラミック支持体上に炭素膜を合成した。前駆体への鉄添加と低温焼成の組み合わせにより、膜の水素透過性を大きく損なわずに選択性を向上できた。タンニンを含む前駆体から得た膜は、高い二酸化炭素/窒素分離性を示した。膜は親水的で、空気中の湿度により容易に孔が閉塞し、開孔には加熱脱気処理が必要であった。従来の誘導加熱炉・φ3mm、30mm長さのセラミックスファイバー支持体に代えて、窒素雰囲気の電気炉を用い従来よりも遅い昇温・降温プログラム条件下でφ12mm、100mm長さのセラミックス支持体上への製膜を試み、この条件でも製膜できることを明らかにした。

自由記述の分野

膜分離

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の蒸留法や吸着法に比べて、省エネルギーで環境調和型の膜は、新しい分離プロセスとして期待されている。さらに、反応と分離を複合化した次世代の化学反応器としての利用も盛んに検討され始めている。このような新しい用途で使用できる膜として炭素膜の合成条件などを検討し、水素や二酸化炭素分離性を向上した。汎用的な設備で製膜できることも示した。これらの結果は、分離や合成プロセスの省エネ化や膜合成の大型化に貢献できる。