親水性高分子膜による脱水用パーベーパレーション操作の分離過程の解析

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パーベーパレーション操作は蒸留に代わる省エネルギー型の液体分離操作として,脱水操作への応用から実用化されつつある。その分離機構については溶解拡散説が主流となっている。本研究では実用の膜にも使用されているポリビニルアルコール膜およびセルロース系の親水性高分子膜によるエタノール水溶液の脱水用パーベーパレーション操作について,「膨潤層ー緻密層説」にもとずいて以下の点について定量的な検討をを試みた。1.着色法により膜内膨潤層比率の濃度範囲による変化および供給側・透過側操作圧力の影響,温度の影響を調べて,以降のモデル作成の基礎とする。2.膜の液に対する収着挙動の測定。3.膨潤層(ゲル)の液としての浸透挙動の測定。4.エタノール水蒸気混合気体の透過実験により各成分透過係数を測定し,解析の基礎とする。5.以上の測定から「膨潤層ー緻密層モデル」を作成した。パーベーパレーション実験における操作条件(濃度範囲、上流圧・下流圧)の影響を比較することによりモデルの適用性を明かにしたこれにより親水性膜のパーベーパレーション分離操作の操作条件の影響が定量的に予測可能となり,さらには膜そのものの設計指針が得られるものと考える。以上の研究結果は「第29回高分子と水に関する討論会」(高分子学会,1991)にて講演発表され,J.Chem.Eng,Japan誌に投稿中である。