高透過速度を実現するゼオライトナノクリスタル分離膜の創製と高度分離プロセスの開発

实现高透过率的沸石纳米晶分离膜的制作及先进分离工艺的开发

• 批准号: 17760604
• 负责人: 多湖 輝興
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760604/
• 关键词: シリカライト; ゼオライトナノクリスタル; 親水性ゼオライト膜; 浸透気化分離; 界面活性剤; シラノール基; 分離膜; MFI型ゼオライト; ゼオライト膜

本研究の目的は、高透過速度と高分離能を有する親水性シリカライトナノクリスタル積層膜の合成と、それによる高度分離プロセスの開発である。昨年度に作製に成功した親水性シリカライトナノクリスタル積層膜を用い、水-アセトン系、および水-エタノール系からの水の選択分離実験を行った。さらに、高度分離プロセスとして、蒸留塔にゼオライト分離膜を併せた複合分離プロセスについてシミュレーターにより経済評価を実施した。親水性シリカライト膜では、水分子はゼオライト結晶表面上のシラノール基と水素結合を形成して透過する。従って、ナノクリスタル粒子間空隙の制御が非常に重要になると考えられた。この点に着目し、ナノクリスタル分離膜の高性能化を検討した。ナノクリスタル積層膜では、アルミナフィルター上にシリカライトナノクリスタルを積層させた後、再度水熱合成によってシリカライト保護層を形成させる。そのシリカライト保護層形成時にナノクリスタルが一部成長することで、水の分離性能と分離速度が向上することが明らかとなった。特に、ナノクリスタル層厚さ(ナノクリスタル積層量)、保護層形成時の水熱合成温度と溶液のpHが重要なパラメーターである。これらのパラメーターを適切に設定することで、共沸混合物であり蒸留塔では分離不可能な高濃度エタノール水溶液(エタノール濃度90%以上)においても、親水性ナノクリスタル積層膜を用いることで水の選択分離が可能となった。水-アセトン系における蒸留塔とゼオライト分離膜を組み合わせた高度分離プロセスでは、先ず蒸留塔でアセトン濃度80%まで濃縮し、その後ゼオライト膜によってさらに水を分離する方法が効率的であることが明らかとなった。建設コスト、光熱費、人件費を考慮すると約5年後に経費はプラスに転じ、蒸留塔のみのプロセスと比較すると10年後には約10^8の経費削減が可能であることが示された。

The purpose of this study is to synthesize and develop hydrophilic multilayer films with high transmission rate and high separation energy. Last year's successful preparation of hydrophilic multi-layer film, water-based system, water-based system and water separation In addition, high separation temperature, evaporation tower, separation membrane, and composite separation temperature, high separation temperature, separation membrane, separation membrane, Hydrophilic film, water molecules on the crystal surface of the formation of groups and water elements through It is very important to control the gap between particles. This paper discusses the high performance of separation membrane. After the formation of the multilayer film, the protective layer is formed by hydrothermal synthesis. When the protective layer is formed, the separation performance of water is increased. In particular, the thickness of the protective layer, the hydrothermal synthesis temperature at which the protective layer is formed, and the pH of the solution are important. The separation of azeotropic mixtures in distillation columns is impossible. The separation of highly concentrated aqueous solutions (90% or more) is impossible. The separation of water is possible. Water separation method is efficient in the presence of distillation column and separation membrane, and the concentration of water in distillation column is 80% and the concentration of water in separation membrane is 80% Construction costs, light and heat costs, personnel costs are considered. After about 5 years, the cost of construction and heat preservation will be reduced by about 10^8.

项目成果

Recovery of Lighter Fuels from Petroleum Residual Oil by Oxidative Cracking with Steam over Zr-Al-FeOx

Zr-Al-FeOx 蒸汽氧化裂解从石油渣油中回收打火机燃料

• 发表时间: 2006
• 期刊: Chemistry Letters 35(9)
• 作者: T.Tago;K.Iwakai;M.Nishi;T.Masuda;T.Tago;E.Fumoto
• 通讯作者: E.Fumoto

Network structure consisting of chain-like arrays of gold nanoparticles and silica layer prepared using a nonionic reverse-micelle template

• DOI: 10.1007/s11051-006-9070-0
• 发表时间: 2006-07
• 期刊: Journal of Nanoparticle Research
• 影响因子: 2.5
• 作者: H. Matsune;T. Tago;Kazuhiro Shibata;K. Wakabayashi;M. Kishida

無機分離膜及びその製造方法

无机分离膜及其制造方法

• 发表时间: 2005

水/界面活性剤/有機溶媒溶液を反応場としたゼオライトナノクリスタルの合成

以水/表面活性剂/有机溶剂溶液为反应场合成沸石纳米晶

• 发表时间: 2005
• 期刊: ゼオライト 22(3)
• 作者: 関健史;小熊慎;長縄明大;秋山美展;安田基樹;T.Tago;E.Fumoto;H.Nishihara;E.Fumoto;H.Matsune;Eri Fumoro;Teruoki Tago;Teruoki Tago;多湖輝興
• 通讯作者: 多湖輝興

Simultaneous Characterization of Acidic and Basic Properties of Solid Catalysts by a New TPD Method and their Correlation to Reaction Rate

新TPD方法同时表征固体催化剂的酸性和碱性性质及其与反应速率的相关性

• 发表时间: 2005
• 期刊: Applied Catalysis A, General 290
• 作者: 関健史;小熊慎;長縄明大;秋山美展;安田基樹;T.Tago;E.Fumoto;H.Nishihara;E.Fumoto;H.Matsune;Eri Fumoro;Teruoki Tago
• 通讯作者: Teruoki Tago