研究課題/領域番号 |
20H02505
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研究種目 |
基盤研究(B)
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配分区分 | 補助金 |
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
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研究機関 | 神戸大学 |
研究代表者 |
吉岡 朋久 神戸大学, 先端膜工学研究センター, 教授 (50284162)
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研究分担者 |
中川 敬三 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 准教授 (60423555)
新谷 卓司 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 特命教授 (90607574)
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研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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キーワード | 膜分離 / ナノろ過 / 逆浸透 / セラミック / キレート配位子 / チタニア / ジルコニア |
研究成果の概要 |
有機キレート剤(OCL)を用いることで,有機溶剤逆浸透性能を有するTiO2-ZrO2複合膜の作製に成功した.分子サイズや構造が異なるOCLを用い,製膜条件によって,膜の細孔径および溶剤分子との相互作用制御を行った.TiO2-ZrO2-OCL膜は,メタノール/トルエンの混合液の分離において,優れたメタノール透過選択性を示した.数種類の有機溶剤の透過実験から,溶剤粘度,溶剤分子占有面積に加えて,膜-溶剤分子間相互作用が透過性に影響を及ぼすことが示唆された.膜と溶剤分子の表面自由エネルギー差を透過に必要な活性化エネルギーとみなす新たな透過モデルを提案し,実験結果との良好な一致が見られた.
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自由記述の分野 |
化学工学,膜工学,ナノ材料工学
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
低分子量の有機溶剤分子の液体混合物を相変化することなく「ろ過」できるのかという学術的な問いに対して,多孔性の分離膜を介することで可能であることを明らかとした.その際の選択透過成分の透過性の発現機構に寄与する,分子篩性,膜との親和性,および分離対象分子の物性などに関する知見が得られた.一方,有機溶剤分子混合液体の精製は,蒸発潜熱を必要とする蒸留法によって行われため,一般にエネルギー消費の大きいプロセスである.本研究で開発したセラミックをベースとする多孔性分離膜を用いることで,蒸留法に替わって抜本的な省エネルギー化に繋がる,究極的には気化を伴わない理想的な分離操作の可能性が示された.
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