バイオエタノールの吸着分離プロセスに適した竹活性炭の開発

适用于生物乙醇吸附分离工艺的竹活性炭的研制

• 批准号: 20924013
• 负责人: 藤井 隆夫
• 金额: $ 0.3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20924013/
• 关键词: バイオエタノール; 吸着分離; 分子ふるい活性炭

1. 研究目的バイオエタノール生産における分離・濃縮工程を、蒸留法に替わる省エネルギー型の濃縮技術として吸着法を提案し、低濃度エタノール水溶液である発酵液から直接吸着濃縮できる吸着材の開発を目的とした。2. 研究方法孟宗竹を原料として、900℃まで加熱後、CO2賦活操作および高温処理を所定時間行い、細孔径を調整した竹活性炭を製造した。この竹活性炭を用いて、エタノールの液相と気相吸着実験により、性能評価を行った。また吸着阻害因子を検討するため、YPD培地と酵母を用いたエタノール発酵液による同様の液相吸着実験を行った。さらにエタノール吸着後の竹活性炭をカラムに充填し、真空ポンプで脱着操作によるエタノール回収実験を行った。3. 研究成果予備実験により吸着特性が良好であった吸着材を基に細孔構造を推定すると、エタノール分子サイズである0.5nm程度の細孔径がエタノール吸着分離に最適であることが分かった。これを基に竹活性炭の製造に反映させ、エタノール吸着に最適な竹活性炭を作製した。この竹活性炭のエタノール濃縮率(エタノールの液相吸着量を気相飽和吸着量で基準化した値)は約70%を示し、吸着量は約100mg/gであった。さらに発酵液からの直接吸着を行った結果、発酵液中の代謝産物による影響は殆ど見られないことが分かった。またエタノール吸着後の竹活性炭から真空脱着を試みた結果、約37%のエタノール水溶液を得た。これは竹活性炭のマクロ孔内に低濃度のエタノール液が存在しているためと考えられる。よってマクロ孔が極力存在しない吸着材の開発も視野に入れることが今後の課題である。バイオエタノールの分離・濃縮工程を、従来の蒸留法に替わる吸着法に適した分子ふるい竹活性炭を開発した。この竹活性炭を用いることで直接発酵液から高濃度エタノールを分離・回収できることが示唆された。

1. The purpose of this study is to develop the separation and concentration technology for the production of high purity organic compounds, the adsorption method, and the direct adsorption and concentration of organic compounds in low concentration aqueous solutions. 2. Method: Raw material of bamboo was heated at 900 ℃, activated by CO2 and treated at high temperature for a certain time, pore diameter was adjusted and activated carbon was produced. This activated carbon is used in liquid phase and gas phase adsorption, performance evaluation. The adsorption resistance factor is discussed in detail. YPD culture medium is used for fermentation solution. After adsorption, the activated carbon is filled in the vacuum and removed from the atmosphere. 3. The research results are prepared and implemented, so the adsorption characteristics are good, and the pore structure of the adsorbent material is estimated. The pore size of 0.5 nm in the Etañol molecular support is the most suitable for Etañol adsorption and separation. The production of bamboo activated carbon is based on the reaction of bamboo activated carbon and adsorption. The concentration ratio of activated carbon is about 70%, and the adsorption capacity is about 100 mg/g. The effect of direct adsorption of the fermentation solution on the metabolism of the fermentation solution was observed. After adsorption, the bamboo activated carbon was vacuum desorbed. The results showed that about 37% of the activated carbon was obtained in aqueous solution. The activated carbon has a low concentration in the pores. The problem of the future lies in the fact that there is a great deal of room for improvement in the field of vision of adsorbent materials. The separation and concentration engineering, evaporation method, adsorption method and molecular activated carbon development This activated carbon is used in direct fermentation solution, separation and recovery.