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Aggregate Formation of Soft Porous Materials Using Fine Particles Adhesion

利用细颗粒粘附作用形成软多孔材料的聚集体

基本信息

批准号：
22K14530
负责人：
大崎修司
金额：
$ 3万
依托单位：
Osaka Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ソフト多孔性結晶(SPC)は構造転移(体積膨張)を伴い吸着量がステップ状に増加する特異な吸着挙動を発現するため様々な応用が期待されている。しかし，合成される材料は微粒子であるためハンドリング性が悪く，それが開発・実用化の発展を妨げている。本研究では，微粒子であるゆえの付着凝集性を活かし，特異的吸着挙動を維持しながら凝集体を形成することで，従来までの課題を解決する。具体的に，まずバインダーレス造粒が可能な小型圧力スイング装置を開発し，造粒条件が凝集体構造と吸着性能に及ぼす影響解析(実験的検討)を行う。さらに，数値流体計算と離散要素法をカップリングさせたモデルを用いた凝集体形成過程の数値解析(理論的検討)も組み合わせることで，凝集体形成過程の支配因子を明らかにし，SPC凝集体の構造制御手法を提案する。2022年度の研究実績は以下の通りである。1. SPC粒子の検討に先立って，モデル粒子として炭酸カルシウム粒子を用いた圧力スイング造粒を試みた。圧力スイング造粒法における操作条件は，粒子量，上下方向それぞれの圧縮ガス量，流動化/圧密時間・回数と多岐に渡るため，操作条件が炭酸カルシウム粒子の造粒に与える影響を検討した。その結果，圧縮ガス量と流動化/圧密回数が鍵因子であることを明らかにした。また，ごく少量の結合剤を使用することで強度の高い造粒体が得られることを見出した。2. ZIF-8（Zeolitic Imidazolate Framework-8）を対象とした圧力スイング造粒に向けた基礎検討を進めた。ZIF-8粒子は一度に数10g程度しか合成できないため，少量での圧力スイング造粒を行う必要がある。そのために必要な小型の造粒機をダルトン(株)と共同して設計し，2023年度に導入予定である。

The porous crystals (SPC) are expected to undergo structural shifts (volume expansion) accompanied by increases in sorption capacity and specific sorption kinetics. In addition, the synthesis of these materials is a matter of particle size, particle size and particle size. This study aims to solve the problem of particle aggregation and specific sorption and maintenance of aggregation. Specifically, the granulation process can be carried out by developing a small pressure distribution device, analyzing the influence of granulation conditions on the structure and adsorption performance of the aggregate, and analyzing the effect of granulation conditions. In this paper, numerical fluid calculation and discrete element method are used to analyze the numerical value (theoretical analysis) of the condensate formation process, and the control factors of the condensate formation process are proposed. 2022 research results are as follows: 1. SPC particles are developed in advance, and the particles are manufactured in a pressure sensitive manner. Pressure granulation method operating conditions include particle size, vertical direction, pressure reduction, fluidization/compression time, number of cycles and manifold transition, operating conditions for carbon acid granulation and other effects are discussed. As a result, the number of compression factors and the number of fluidity/tightness factors are reduced. A small amount of the binder is used, and the strength of the pellet is high. 2. ZIF-8 (Zeolitic Imidazoline Framework-8) is a new type of imaging system. ZIF-8 particles are synthesized at about 10g per degree, and a small amount of pressure is required for granulation. A small pelletizer is required. It is designed jointly and will be introduced in 2023.