成果報告書詳細
管理番号20110000001700
タイトル*平成22年度中間年報 グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発 規則性ナノ多孔体精密分離膜部材基盤技術の開発(12)
公開日2011/11/26
報告書年度2010 - 2010
委託先名国立大学法人山口大学
プロジェクト番号P09010
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1.研究開発の内容及び成果等
平成21年度に継続して各種規則性ナノ多孔体製膜条件の検討を行い、分離性能の優れた膜について最適製膜条件を明らかにし、膜モジュール化のための検討を支援した。特に今年度は、原料ゲルのSi/Al比をかえてMFI膜を合成し、その製膜条件を検討した。MFI型ゼオライトは、一般には骨格のSi/Al比が大~∞の疎水性ゼオライトで、水/有機液体分離系で高い有機物選択性を示すことが報告されているが、Si/Al比を小さくすれば親水性が高まることから、耐酸性の水選択透過性が期待できる。ここでは、高価なテンプレートであるアンモニウム塩に代わりフッ化物イオン含有の原料ゲルを用いてMFI膜を合成した。
製膜実験は、ケイ素源(テトラエトキシシラン、湿式シリカ、コロイダルシリカ等)、アルミ源(硫酸アルミ、塩化アルミ、硝酸アルミ等)、水酸化ナトリウム、フッ化アンモニウム、フッ化リチウム又はフッ化ナトリウム、臭化又は水酸化テトラプロピルアンモニウムと水を原料として、オートクレーブ中170 - 185℃で種結晶を塗布した多孔質支持体上に製膜した。テトラプロピルアンモニウムを用いた場合は500℃で20時間空気中焼成して除去した。
Fig.1に原料モル比SiO2:0.2TPABr:0.2TPAOH: 0.15NH4F:800 H2O、185℃24時間で製膜したシリカライト膜表面のSEM写真を示す。多角形のMFIゼオライトの多結晶膜が支持体上に緻密に形成されており、膜厚は約10μmであった。
英文要約Zeolite membranes are expected to play an important role in the separation of variety of materials used in the chemical and petrochemical industries. The most significant progress was achieved by A-type and T-type zeolite membranes for the dehydration of organic liquids, for example dehydration of biomass ethanol, in our laboratory. However, a major drawback of these zeolite membranes is their acid-sensitivity. One solution to this problem is the use of an acid-resistant zeolite, such as ZSM-5. Here, the effect of preparative conditions for aluminum-rich ZSM-5 membranes from structure-directing agent-free precursor gel upon the separation properties was studied. ZSM-5 membranes were hydrothermally prepared onto 10-cm-long tubular porous supports. The synthetic recipe was altered based on the molar composition of SiO2: (0.0125-0.067)Al2O3: (0.201-0.0375)Na2O: NaF or NH4F or HF: 50H2O. To examine the effect of alumina source, three types of alumina sources such as AlCl3・6H2O, Al2(SO4)3・14-18H2O or Al(NO3)3・9H2O were used, whereas precipitated silica, TEOS or colloidal silica were chosen as silica sources. Herein, F- and OH- were utilized as the co-mineralizing agents. The hydrothermal crystallization was conducted at 170-185°Cwith rotating at 37.5-50 rpm or static condition. Under the optimized conditions, ZSM-5 membranes obtained were demonstrated to be fairly efficient for the dehydration of organic liquids. Excellent hydrophilic and reproducibility ZSM-5 membranes were successfully prepared on the porous support from the template-free synthesis gel by static secondary hydrothermal synthesis. The as-synthesized ZSM-5 crystals and membranes were characterized by XRD SEM and TEM technology, and membrane exhibited high water perm-selectivity for 10 wt.% H2O/IPA mixture at 75°C, the maximum flux and separation factor were up to 2.40 kg・m-2・h-1 and 5300, respectively. Influences of natures of seeds, both size and SiO2/Al2O3, on the pervaporation performance of as-synthesized ZSM-5 membrane was discussed in details. It is interesting that nanometer silicalite-1 seeds favor for preparing higher water selectivity membrane in the shorter crystallization time, and fluxes of membranes were linearly increased with increasing aluminum content in the seed powder.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る