石油代替バイオエタノールの有効利用に向けた水/エタノール高速分離技術の開発

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ポリカチオンとしてポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(PDDA)を用いて、交互積層法により単分散シリカ粒子(10μm:宇部日東化成)表面に、全フッ化スルホン酸高分子(Nafion)を積層した。積層に用いたNafionとポリカチオン溶液は、それぞれMeOH:H_20=9:1(v/v)および0.5MNaC1溶液を用いて10mg/mLの濃度に調製した。積層膜の重量測定には、水晶振動子微量天秤(QCM)を用いた。ゼータ電位測定より、単分散シリカ粒子表面にポリカチオン(プラスに帯電)およびNafion(マイナスに帯電)が交互に積層可能であることを確認した。QCMによる重量測定結果より、Nafionの積層量は1.1μg/cm^2と求められた。得られた重量および密度(1.63g/cm^2)より求めた1層当たりのNafion層の厚みは2.1nmと極めて薄いものが得られた。Nafionで修飾した粒子上に所定量の水滴を滴下したところ、静的接触角は160°以上となり、極めて高い機水性の得られることがわかった。得られた疎水化粒子をアクリル管内に充填して注水すると、水は全く浸透しない一方でエタノールは瞬時に浸透することがわかった。一方で、粒子表面をポリスチレンスルホン酸(マイナスに帯電)で被覆した場合には、親水性に変化することがわかり、本研究目的である水/エタノール高速分離に必要なシリカ粒子の親水・疎水化技術を確立した。