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2012 年度 実績報告書

多孔質基材細孔中の反応制御による高温炭化水素分離膜の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22560752
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, 准教授 (50308194)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードシリカ膜 / 対向拡散CVD法 / 炭化水素分離 / 製膜メカニズム / 粉末分析
研究概要

昨年度の実績報告書で記したように、シリカ源としてHexyltrimethoxysilane(HTMOS)の高温(300℃~500℃)蒸着により、さらなる高性能の膜開発の可能性を見いだした。本年度は最終年度であり、到達目標は、プロパン/プロピレンなどの飽和不飽和分離を行い、300℃程度の高温で、分離係数が100を超える膜の開発である。
Propyltrimethoxysilane (PrTMOS)、Phenyltrimethoxysilane (PhTMOS)、HTMOSを3種のシリカ源とし、対向拡散CVD法にて分子ふるいシリカ複合膜の作製を検討した。蒸着温度、蒸着時間が主な製膜パラメーターであった。PrTMOS、PhTMOSは、粉末分析でも示唆されたように、300℃以下の蒸着でN2/SF6透過率比が高くなる傾向が見られた。一方、HTMOSは、300℃以上の蒸着で選択性が高くなる傾向が見られた。これは、HTMOSの粉末分析により、450℃においても、ヘキシル基(の一部)が残存していることが示唆されたこととも対応していると考えられる。特に300℃以上の高温蒸着では、蒸着時間を短くすることで、選択性の高い膜が得られることを見いだした。300℃が重要な蒸着温度になることは、供給する酸化剤であるO3の分解挙動により説明される。300℃以下の蒸着では主たる反応種はO3であり、300℃以上の蒸着では主体反応種はO2であった。その結果、HTMOS系にて450 ℃ 、5 minで蒸着した膜は、270 ℃ 透過試験にて、プロパン/プロピレン過率比は414、プロパン透過率1.0×10-8 mol m-2 s-1 Pa-1と非常に高い高温プロピレン選択透過性を示した。この値は、到達目標の4倍以上であり、現在のチャンピオンデータである。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] 無機多孔膜の吸着測定法2013

    • 著者名/発表者名
      野村幹弘
    • 雑誌名

      膜

      巻: 38 ページ: 31-38

  • [雑誌論文] 対向拡散CVD法により作製したシリカ複合膜のベンゼン/シクロヘキサン浸透気化分離2013

    • 著者名/発表者名
      松山絵美,木村紗有佳,門間慶太,内海惠介,三宅遼,河本高志,黒沼良介,野村幹弘
    • 雑誌名

      化学工学論文集

      巻: 39 ページ: 98-103

    • 査読あり
  • [学会発表] 高温炭化水素分離用シリカ膜の開発

    • 著者名/発表者名
      池田歩,松山絵美,内海惠介,黒沼良介,河本高志,野村幹弘
    • 学会等名
      日本膜学会第34年会
    • 発表場所
      早稲田大学大久保キャンパス
  • [学会発表] 省エネルギープロセス実現のための高温炭化水素分離膜の開発

    • 著者名/発表者名
      松山絵美,内海惠介,黒沼良介,河本高志,池田歩,春日部尚国,野村幹弘
    • 学会等名
      第1回 JACI/GSCシンポジウム
    • 発表場所
      ベルサール神田
  • [学会発表] High temperature propane/propylene separation through a silica hybrid membrane

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Nomura, Emi Matsuyama, Ryosuke Kuronume, Takashi Kawamoto, Ayumi Ikeda, and Naokuni Kasukabe
    • 学会等名
      International Conference on Inorganic Membranes
    • 発表場所
      Twente, The Netherlands
  • [学会発表] Novel CVD treatment for a MOR zeolite membrane

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Nomura, Ryuhei Ono, Daiki Tamashiro, and Shogo Sakai
    • 学会等名
      International Conference on Inorganic Membranes
    • 発表場所
      Twente, The Netherlands
  • [学会発表] シリカ膜の逆浸透分離の可能性検討

    • 著者名/発表者名
      池田歩,河本高志,松山絵美,内海恵介,黒沼良介,野村幹弘
    • 学会等名
      化学工学会横浜大会2012
    • 発表場所
      横浜国立大学
  • [学会発表] シリカ複合膜の高温二酸化炭素透過特性

    • 著者名/発表者名
      松山絵美,内海惠介,黒沼良介,河本高志,池田歩,野村幹弘
    • 学会等名
      化学工学会第44回秋季大会
    • 発表場所
      東北大学
  • [学会発表] 高温炭化水素分離用シリカ膜の開発

    • 著者名/発表者名
      池田歩,松山絵美,内海惠介,黒沼良介,河本高志,野村幹弘
    • 学会等名
      化学工学会膜工学分科会 第11回無機膜研究会
    • 発表場所
      三谷温泉 ホテル三河海陽閣
  • [学会発表] Preparation of thin Li4SiO4 membranes by using a CVD method

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Nomura, Youichiro Nishi, Keisuke Utsumi, Tetsuya Sakanishi, and Ryutaro Nakamura
    • 学会等名
      11th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies
    • 発表場所
      京都国際会館
  • [学会発表] The frontline of Inorganic Membranes~Efficient energy utilization through an inorganic membrane~

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Nomura
    • 学会等名
      Seminar at Chungnam National University
    • 発表場所
      Chungnam National University
    • 招待講演
  • [学会発表] 無機分離膜の水処理応用への可能性

    • 著者名/発表者名
      野村幹弘
    • 学会等名
      先端膜工学研究推進機構 膜工学サロン
    • 発表場所
      神戸大学
    • 招待講演
  • [学会発表] シリカ複合膜を用いたメタン/エタン分離

    • 著者名/発表者名
      松山絵美,内海惠介,池田歩,棚橋僚,野村幹弘
    • 学会等名
      化学工学会第78回年会
    • 発表場所
      大阪大学
  • [学会発表] Innovative separation method for a target gas using a counter diffusion deposition method~Efficient separation of hydrocarbons through ceramic membranes~

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Nomura
    • 学会等名
      AUTM Asia 2013
    • 発表場所
      京都国際会館

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公開日: 2014-07-24  

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