成果報告書詳細
管理番号100013477
タイトル平成19年度成果報告書 平成19年度採択産業技術研究助成事業 07E51006a イオン液体を用いた新しいガス分離・精製方法の開発 平成19年度中間
公開日2009/3/27
報告書年度2007 - 2007
委託先名独立行政法人産業技術総合研究所金久保光央
プロジェクト番号P00041
部署名研究開発推進部
和文要約種々のイオン液体のCO2吸収特性を調べるため、水晶振動子マイクロバランス法やサファイアセルを用いた可視化質量法などを開発あるいは改良し、ガス吸収特性に優れたイオン液体のスクリーニングを進めた。その結果、従来のイミダゾール系イオン液体の中で優れたCO2吸収特性をもつ[BMIM][Tf2N]と比べても、単位体積当りのCO2吸収能力が高いアミド型イオン液体[DMFH][Tf2N]の開発に成功した。[DMFH][Tf2N]はプロトン移行を伴うBronsted酸-塩基型のイオン液体で、合成が容易で吸収液の原料コストの低減につながるものと期待される。さらに、イオン液体物理吸収法のプロセスを想定して流通式ガス分離実験装置を製作し、ラボスケールでの実証試験を行った。その結果、[BMIM][Tf2N]は著しく優れたガス分離・精製能力を示し、比較対照としたPEG400と比べて、CO2を-20%近く効率良く分離できることが明らかとされた。[HMIM][Tf2N]を標準試料として採りあげ、米国の研究分担者により、高圧条件を含む広い圧力、温度範囲において、CO2、N2、O2の溶解度が決定された。N2やO2などのガスは溶解度が非常に低いため、国内研究者が現有する装置では測定が困難である。また、それらの系に、3次Peng-Robinson状態方程式を適用することで溶解度、相挙動のみならず液相のモル体積も精度良く再現できることを明らかとした。これらの知見は、イオン液体を用いたガス分離・精製プロセスの最適化ならびに基礎基盤技術の構築のために必要不可欠である。
英文要約The CO2 absorption properties of a variety of ionic liquids have been investigated by means of quartz crystal microbalance and volume-visible gravimetrical methods. The amide-type ionic liquid [DMFH][Tf2N] composed of dimethylformamide and bis(trifluoromethylsulfonyl)imide was found to show higher CO2 absorption ability in a unit volume than a typical imidazolium salts [BMIM][Tf2N] with the same anion. [DMFH][Tf2N] is a Bronsted acid-base IL and can easily prepared, which could lead to cost reduction of raw materials. Moreover, the prototype of flow-type gas separation apparatus was built up for the verification test of the physical absorption technique using ionic liquids in the laboratory scale. It was demonstrated that the ionic liquid [BMIM][Tf2N] showed more efficient CO2 separation ability than a typical molecular liquid absorbent poly(ethylene glycol) with a molecular weight ~400. The ionic liquid [HMIM][Tf2N] was selected as a standard, and the solubilities of CO2, N2, and O2 were measured by the foreign members over a wide range of pressure and temperature. The cubic Peng-Robinson equation of state was applied to this [HMIM][Tf2N]-CO2 system, and was found to reproduce the solubility, phase behavior, and molar volume in the liquid phase very well. These knowledge should be very necessary to optimize the gas separation technique using ionic liquids and to construct the fundamental and process technologies.
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