塩基性高分子ゲル膜による炭酸ガス分離

本研究ではポリアミン,キトサン等の塩基性膜素材により分離膜を作成して,炭酸ガスの透過係数,窒素に対する分離係数を以下の点に着目して調べた。混合気体濃度の分析にガスクロマトグラフィー(申請設備)を使用した。(1)膜の含水率と気体の溶解度が全体のガス透過速度を支配しているので、水蒸気圧を調整することにより膜の含水率を変化させて透過性との関係を調べた。その結果,膜の含水率と透過・分離性は密接な関係があることが明らかにされた.(2)水を含んだゲル膜の塩基性が炭酸ガス選択性を支配していると考えられるので、ゲル状態での膜のpHを測定して分離性能との関係を明らかにすることと検討した.この点については実証することはできなかった.しかし傍証として,アンモニア蒸気共存により分離性が向上すること,および中和した膜では分離性が低下することを示した.(3)膜の塩基性を高めるため,キトサンを四級化処理する,ポリアミンまたはポリエチレンイミンを混入する,などの改質を試み,ゲル膜透過における炭酸ガス選択性との関係を検討した.これはそれぞれについての効果を定量的に明らかにした.今後は塩基性ゲル膜の炭酸ガス促進輸送の機構解明および性能向上に向けて,(1)等圧条件と加圧条件での透過実験を比較することにより促進輸送の機構を解明する.(2)塩基性ゲル膜の性膜条件を変えることにより分離性を保ったまま透過性を向上させる膜素材の処理及び操作方法を検討する.以上の点を今後の検討課題としたい.

本研究ではポリアミン,キトサン等の塩基性膜素材により分離膜を作成して,炭酸ガスの透過係数,窒素に対する分離係数を以下の点に着目して調べた。混合気体濃度の分析にガスクロマトグラフィー(申請設備)を使用した。(1)膜の含水率と気体の溶解度が全体のガス透過速度を支配しているので、水蒸気圧を調整することにより膜の含水率を変化させて透過性との関係を調べた。その結果,膜の含水率と透過・分離性は密接な関係があることが明らかにされた.(2)水を含んだゲル膜の塩基性が炭酸ガス選択性を支配していると考えられるので、ゲル状態での膜のpHを測定して分離性能との関係を明らかにすることと検討した.この点については実証することはできなかった.しかし傍証として,アンモニア蒸気共存により分離性が向上すること,および中和した膜では分離性が低下することを示した.(3)膜の塩基性を高めるため,キトサンを四級化処理する,ポリアミンまたはポリエチレンイミンを混入する,などの改質を試み,ゲル膜透過における炭酸ガス選択性との関係を検討した.これはそれぞれについての効果を定量的に明らかにした.今後は塩基性ゲル膜の炭酸ガス促進輸送の機構解明および性能向上に向けて,(1)等圧条件と加圧条件での透過実験を比較することにより促進輸送の機構を解明する.(2)塩基性ゲル膜の性膜条件を変えることにより分離性を保ったまま透過性を向上させる膜素材の処理及び操作方法を検討する.以上の点を今後の検討課題としたい.