本文へジャンプ

成果報告書詳細
管理番号20190000000214
タイトル*平成30年度中間年報 NEDO先導研究プログラム/エネルギー・環境新技術先導研究プログラム/有機溶剤の超ろ過膜法開発による化学品製造プロセス革新
公開日2019/4/26
報告書年度2018 - 2018
委託先名国立大学法人神戸大学 国立大学法人広島大学 ユニチカ株式会社 株式会社J―オイルミルズ
プロジェクト番号P14004
部署名省エネルギー部
和文要約1. 研究開発の内容及び成果等 
(1)研究開発の背景と目的
    耐溶剤性新規分離膜の創製、及びそれを用いた化学品製造プロセスの開発を行い、有機溶剤系において直接溶剤―溶剤間の膜分離を可能とする新規超ろ過膜法(Organic solvent Hyper Filtration; OHFと命名)を確立する。
(2)研究開発の今期成果
A.OHF膜の創製
A-1. TIPS法による中空糸型OHF膜の開発(神戸大学、ユニチカ株式会社)
   MeOH透過性2 LMH(L・m-2・h-1)以上、分画分子量1000程度の膜が得られた。5km(膜面積約10m2の大型モジュール相当)の連続製造を検討した結果、安定に製膜が可能であり、性能品質面でも5kmに渡って性能差20%以内であることを確認した。
A-2. 界面重合法による高架橋ポリアミドOHF膜の開発(神戸大学)
   (1)改良界面重合法によるポリアミドスキン層の作製
     得られたRO膜は2,000 ppm NaClを供給液とした脱塩性能評価試験で、高い塩阻止性能を示した。更に、トルエン/メタノール=10/90(wt%)混合溶媒に2週間の浸漬試験を行い、膜性能をほぼ保持していることを確認した。
   (2)ポリアミドスキン層を有するOHF膜の液体透過/ろ過特性評価
     最高で約70%のトルエン阻止率が得られ、トルエン/メタノール混合系における溶剤―溶剤間の阻止性を確認した。混合系におけるMeOHの透過性は40barにおいて15 LMH以上であった。
A-3. 金属複合酸化物によるOHF膜の開発(神戸大学)
   ヘキサン(26 LMH)、メタノール(25 LMH)、エタノール(5 LMH)、プロパノール(3―4 LMH)の透過流束を示した。Polyethylene glycol (PEG) および色素を用いた阻止性評価から、分画分子量は1000程度であることが示されたことが確認された。
A-4. シリコン系セラミック材料を分離層とする有機無機ハイブリッド型OHF膜の開発(広島大学)
   ゾルゲル法で製膜したオルガノシリカ膜は、MeOH透過性1 LMH、TOL阻止率95%以上の優れたOHF特性を示すことが確認された。
   大気圧プラズマCVD法で有機無機ハイブリッド膜を作製し、得られた膜が溶剤透過性0.5 LMH以上かつ溶剤―溶剤間阻止性を有することを確認した。
A-5. 無機ナノシートによるOHF膜の開発(神戸大学)
   GOナノシートは、メタノール中で透過性3―10 LMH、エバンスブルー(EB、分子量961)阻止率は90%以上に達した。NbOナノシートはメタノール透過性13 LMHを示し、メタノール中においてEB阻止率90%が得られた。
研究項目B.OHF膜のエレメント化/モジュール化技術の確立(ユニチカ株式会社、神戸大学)
   (1)モジュール材料としての各種ポリマーの耐溶剤性試験
     透明ナイロンに高い耐溶剤性があることが分かり、耐溶剤性モジュールのモジュールケースを透明にできる可能性が示唆された。エポキシメーカーからエポキシを入手し、ある種のエポキシ樹脂が高い耐溶剤性を有することが分かった。
   (2)耐溶剤性ミニモジュールの試作
     ポッティング剤として耐溶剤性エポキシ樹脂、モジュールケースにナイロン6、OHF膜はナイロン6中空糸膜を用いた。欠陥なく封止された良好な膜モジュールであることが確認できた。
研究項目C.OHF膜プロセスのフィージビリティー評価
C-1. 石油化学品製造プロセスにおける有機溶剤分離回収プロセス(神戸大学)
   石油関連企業より提案を受け、その技術的可能性を評価するための分離モデル系として、アルカン/芳香族分離系や鎖長の異なるアルカン同士の分離系を設定した。溶剤リサイクル企業の協力を得て、膜分離に対するニーズ調査を行った。
C-2. 電子部品製造における有機溶剤分離回収プロセス(ユニチカ株式会社)
   (1)電子部品製造での有機溶剤分離回収のニーズ調査
     液晶工場で出るレジストを含んだ廃液には洗浄液、現像液、剥離液があり、特に剥離液はアルカリのモノエタノールアミンと溶剤のブチルジグリコールが混合された液が一般的で、膜分離により再生できればオンリーワン技術になると期待される。
   (2)レジスト液の膜分離試験
     電子部品洗浄液からのPGMEA回収を想定して、PA6中空糸OHF膜を用いた分離実験を行った結果、溶剤への耐性は問題なく、高濃度の高分子含有レジスト溶液のろ過においても、ある程度の分離特性と阻止率の結果を得た。
C-3. 食品(植物油)製造プロセスにおける有機溶剤分離回収プロセス(株式会社J-オイルミルズ)
     J-オイルミルズの国内6プラントの合計で約0.9万kL原油/年の省エネ効果量が見込めると算出され、実現できれば植物油業界全体の2030年CO2削減目標値の約65%をJ-オイルミルズ単独で本プロセスにより達成できる見込みである。
英文要約Title: Innovation for chemical production processes by developing organic solvent hyper filtration (OHF) membrane technology (FY2018-FY2019) FY2018 Annual Report

1. Development of OHF membranes
1-1. Development of hollow fiber OHF membranes by TIPS method
Nano filtration (NF)-type hollow fiber OHF membrane was developed by TIPS (Thermally-Induced Phase Separation) method using solvent-resistant polymers such as nylon 6. The prepared membranes showed methanol (MeOH) permeability of >2 LMH (L m-2 h-1) with molecular weight cut-off (MWCO) of about 1000 and stability for >1 month.
1-2. Development of highly cross-linked polyamide OHF membranes
Reverse osmosis (RO)-type organic composite OHF membrane was developed by the interfacial polymerization method. A highly cross-linked polyamide layer was prepared on a solvent resistant support membrane. The membrane showed >60% toluene (TOL) rejection in the separation test using MeOH/TOL mixture with MeOH permeability of >15 LMH at 40 bar. The membrane stability was >2 weeks.
1-3. Development of metal oxide composite OHF membranes
NF-type TiO2/ZrO2 ceramic composite OHF membrane was developed using organic chelating ligands as a pore size-fixing spacer. The membrane showed high permeability for organic solvents such as hexane (26 LMH) and MeOH (25 LMH) at 6 bar with MWCO of about 1000 and stability of >1 week.
1-4. Development of organic/inorganic hybrid OHF membranes using organically bridged silica
RO-type organo-silica OHF membrane was developed by sol-gel method using several types of organically bridged silica materials. The membrane showed >95% TOL rejection with MeOH permeability of >1 LMH at 12 MPa in MeOH/TOL mixture. The stability was >3 months.
1-5. Development of inorganic nanosheet OHF membranes
NF-type inorganic nanosheet composite OHF membrane was developed by laminating nanosheets of graphene oxide and/or niobate onto solvent resistant support membrane and reinforcing by cross-linking agents. MeOH permeability was 3-10 LMH and MWCO was about 1000. The stability was >1 week.
2. Development of OHF membrane module/element
To develop solvent-resistant membrane module/element, various polymers were screened for their tolerance to organic solvents. Using solvent-resistant polymers selected in the test, a small size membrane module was successfully prepared.
3. Feasibility study of OHF membrane processes
3-1. Solvent separation process by OHF for petrochemicals production
To apply OHF to petrochemicals production process, candidate processes were investigated. As a model separation process, alkane/aromatics and alkane/alkane separation systems were selected. In addition, possibility of OHF for solvent recycle from various industrial waste was also investigated.
3-2. Solvent recovery process by OHF for electronic component production
Separation of photoresist and solvent by membrane to enable solvent reuse is a high demand in LCD industry. Using NF-type hollow fiber OHF membrane, good separation results were obtained.
3-3. Solvent recovery process by OHF for vegetable oil production
Vegetable oil is currently produced by extraction by hexane followed by evaporation. To apply OHF technology to this process, membrane separation performance and cost estimation were investigated.
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