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炭化水素系分離を目的とするナノポーラスカーボン膜の開発

用于碳氢化合物分离的纳米多孔碳膜的开发

基本信息

批准号：
07650918
负责人：
中尾真一
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650918/
关键词：
分離膜カーボン炭化水素分離ポリイミド対向拡散重合

项目摘要

炭化水素分離用ナノポーラスカーボン膜の作成に成功した。カーボン膜はもろく、カーボンだけでは実用的な機械的強度がない。本研究では機械的に強いセラミック多孔膜の細孔中にカーボンを担持した膜の開発に取り組んだ。ポリイミドを熱処理により炭化し、カーボンに変換した。ポリイミドはジアミンおよびピロメリット酸二無水物(PMDA)を反応させポリアミック酸とし、その後300℃で熱処理することによりポリイミドに変換した。モノマーを膜細孔中で重合する方法として、2種類のモノマーを混合した後、直ちに基材を溶液中へ入れる含浸法およびモノマーを膜の両側から別々に拡散し、膜細孔中で反応させる対向拡散法の2種類の方法を考案した。これらの膜を900℃熱処理して得られる膜は4Aの細孔を持つカーボン膜であることをガス吸着実験、FT-IRおよびXRDで確認した。熱処理によりカーボンが細孔中で収縮し、基材細孔との界面に隙間が生じるため一度の反応ではクヌッセン拡散による選択性しか得られない。含浸法では細孔中にポリマーを形成することが困難であり、繰り返し反応を行っても選択性の向上はほとんど見られなかったのに対し、対向拡散法を用いた場合重合反応を繰り返すことにより透過選択性は向上した。C_6炭化水素の透過選択性としてn-ヘキサン>ベンゼン>シクロヘキサンとなり、溶質の大きさで分離が行われていることが示唆された。

The preparation of a membrane for the separation of carbonized water and nitrogen was successful. The mechanical strength of the film is very high. In this study, the mechanical properties of the porous membrane were studied. The heat treatment of the mixture is characterized by charring and cracking. After heat treatment at 300℃, the reaction temperature of PMDA was reduced to 100 ℃. The method of overlap in the film pore is studied by the method of immersion in the film pore. The film was heat treated at 900℃ and confirmed by FT-IR and XRD. Heat treatment can cause shrinkage in pores, formation of gaps between pores and interfaces of substrates, and selective dispersion of pores. In the case of immersion, it is difficult to reverse the rotation. The permeability of C_6-carbonitride and the separation of solute are discussed in detail.