カチオンサイトの選択的制御による高速空気吸着分離用ゼオライトの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550754
• Research Institution: Ishinomaki Senshu University
• Principal Investigator: 山崎 達也 石巻専修大学, 理工学部, 助教授 (60174653)
• Keywords: FAUゼオライト / 空気吸着分離 / 窒素吸着 / 酸素吸着 / カチオンサイト

Research Abstract

周辺環境への負荷の軽減プロセスの一環として、安価で高効率な酸素製造技術の確立が求められている。吸着分離法(主としてPressure Swing Adsorption, PSA法)は有力な酸素製造法の1つであるが、一層の低コスト化と高効率化のために高性能吸着剤の開発が強く求められている。本研究は、局所選択性の高い表面解析に基礎をおいてゼオライト系吸着剤の改質を行い、高効率空気分離プロセスを開発することを目的とするものであり、本年度は主として以下の点について研究を行った。
i)アルミニウム含有量の高いFAUゼオライト(LSX)に対して、熱力学的および分光学的測定により各吸着サイトにおける窒素および酸素の吸着状態を解析した。その結果、Liでイオン交換したゼオライトの窒素吸着量がLiLSX >> LiXであり、その吸着量の比はsite-IIIのLi^+量の比に対応していることがわかった。これはsite-IIIのLi^+が窒素吸着に強く影響し、空気吸着分離サイトとして重要であることを示している。
ii)NaおよびLiLSXゼオライトの吸着サイトを明確にするため、COをプローブとした分光学的解析から吸着サイトの定量的評価を行った。その結果、LiLSXゼオライトには未交換のNaイオンサイトヘのものを含めて4種類のCO吸着種の存在が認められ、サイトの種類や位置の違いだけでなく、カチオンの多分子吸着性によって吸着が多様化していることがわかった。また、Liイオンに吸着したCOの量はNaイオンへのそれより少なく、LiイオンがNaイオンよりも吸着に関与しないサイト1に存在する割合が多いことが確かめられた。