2021 年度研究成果報告書

高速二酸化炭素分離用ゼオライト膜の後処理技術の確立

研究課題

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研究課題/領域番号	19K05128
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分27010:移動現象および単位操作関連
研究機関	芝浦工業大学
研究代表者	野村幹弘芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50308194)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	MFIゼオライト膜 / トリフルオロプロピルトリメトキシシラン / 後処理 / 二酸化炭素 / メタン
研究成果の概要	後処理によるMFIゼオライト膜の二酸化炭素/炭化水素透過率比の向上を検討した。処理前の単成分ガス透過による細孔径評価では、0.56nmとMFIゼオライトの細孔である0.55nmと同レベルであった。処理濃度を0. 2M/Lと固定して、3, 3, 3-トリフルオロプロピルトリメトキシシラン (TFPrTMOS)処理を行った。CO2/CH4透過率比1.34から16.0へ大きく向上した。処理後の膜の細孔径を、単成分ガス透過試験で評価した。TFPrTMOS処理後は0.498nmであった。TFPrTMOSのテトラフルオロ基のサイズが大きいため、二酸化炭素選択透過性が改善した。
自由記述の分野	膜分離工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	二酸化炭素分離技術は、2050年カーボンニュートラル社会の実現のために、必須の技術である。分離膜は連続操作が可能であり、分離エネルギーも非常に低い。そのため、高い選択性をもつ膜の開発は社会的意義も十分である。そこで、ここでは分子と同レベルの細孔径をもつゼオライト膜に注目した。ゼオライトは200種類以上の構造が報告されているが、分離膜として検討されているゼオライト種は多くない。ただし、新規なゼオライト種での膜開発は容易ではない。本研究では、ゼオライト膜の後処理により、もとのゼオライト膜にはなかった二酸化炭素分離特性を付与する。この様な研究は報告されておらず、学術的な新規性も高い。