ナノスペースでの分子制御をめざしたミクロ多孔体膜分離システムの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13355031
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 岡本 健一 山口大学, 工学部, 教授 (20029218)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉野 真 山口大学, 工学部, 助手 (60311817) ; 田中 一宏 山口大学, 工学部, 助教授 (30188289) ; 喜多 英敏 山口大学, 工学部, 教授 (10177826) ; 近藤 正和 三井造船(株), 技術本部・主席研究員 ; 楠木 喜博 宇部興産(株), 研究開発本部, 主席研究員
• Keywords: 膜分離 / ゼオライト膜 / 分子ふるい膜 / 浸透気化分離 / ガス分離 / ナノテクノロジー / ミクロ多孔体

Research Abstract

分子ふるい炭素やゼオライト膜等のミクロ多孔体膜は、ナノサイズのチャンネル空間において分子サイズと形状の認識による貯蔵・選択透過・活性化と変換等の機能発現が期待でき21世紀のグリーンケミストリー・サステイナブルプロセスを担う新しい高度分離システムにおける先導的候補として期待されている。本研究では、(i)二酸化炭素、メタン、一酸化窒素、酸素、窒素などの重要な気体および(ii)蒸留法では分離が困難な共沸或いは近沸点混合物等の分離対象を、固体ナノスペース中で認識し分離することの出来るミクロ多孔体膜を用いた革新的な膜分離システムの実用化を目標としている。最終年度は、1)新規な分子ふるい炭素膜としてスルホン化ポリイミドを前駆体とする炭素膜の製膜を行った。TG-MSによる分解ガスの分析にもとずく製膜機構の解析とミクロ孔の選択吸着能・分子ふるい能の詳細な解析を基礎に製膜条件を最適化し、低温で炭化したことにより機械強度の改善された炭素膜を得た。2)二酸化炭素分離用の新規なT型ゼオライト膜を創成した。この膜は二酸化炭素/メタン系や二酸化炭素/窒素系でこれまでの高分子膜の性能をしのぐ優れた二酸化炭素選択分離性を示した。あわせてこの膜は化学的にも安定で耐酸性を有し実用化しているA型ゼオライト膜につぐ水選択透過性を有することから浸透気化分離膜としても有望で、ゼオライト膜モジュールの試作が完成し、実用化の目処を得た。

Research Products

• [Publications] Ying Cui et al.: "Preparation and gas separation properties of zeolite T membrane"Chem.Commun.. 2154-2155 (2003)
• [Publications] Weiliang Zhou et al.: "Preparation and gas permeation properties of Carbon molecular sieve membranes based on gulfonated phendic resin"J.Membr.Sci.. 217. 55-67 (2003)
• [Publications] Ying Cui et al.: "Preparation and gas separation performance of zeolite T membrane"J.Mater.Chem.. 14. 924-932 (2004)
• [Publications] Ying Cui et al.: "Zoolite T membrane : Preparation, Characterization, pervaporation of water/organic liquid and stability"J.Membr.Sci.. (in press). (2000)