実用に供する膜性能をもつ多孔質高分子膜と新しい膜分離法の開発

开发具有实用化膜性能的多孔聚合物膜及新的膜分离方法

• 批准号: 24655213
• 负责人: 浦上 忠
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kansai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24655213/
• 关键词: バイオエタノール; 温度差制御気化浸透法; 多孔質高分子膜; エタノール選択透過濃縮; 架橋ポリジメチルシロキサン; 親水性膜; 有機溶媒脱水; 透過分離機構; 架橋ポリジメチルシロキサン膜

廃棄セルロース系繊維をバイオ発酵して得られる希薄エタノール水溶液（約10wt%）を膜分離技術でエタノールを選択的透過濃縮する高分子膜をポリジメチールシロキサン（PDMS）とテトラエトキシシラン(TEOS)から成るPDMS/TEOS架橋膜を成膜条件を種々変えて成膜した。得られたPDMS/TEOS膜を我々が開発した温度差制御気化浸透法(TDEV)法に適用し、エタノール濃縮性能を種々の透過条件下で検討した結果、PDMS濃度30wt%、PDMS/TEOSモル比0.5から成膜した膜を10wt%エタノール水溶液 (40oC) を供給液にし、膜周辺温度を0oCとしたTDEV法に適用した時、透過速度1.2kg/m2h、透過液中エタノール濃度63wt%の結果を得た。また、63wt%の透過液を供給液にし、同一透過条件下で透過分離特性を検討すると、透過速度3.5kg/m2h、透過液濃度80wt%の結果を得、PDMS/TEOS膜をTDEV法に適用することは意義深いことを確認した。一方、上記のPDMS/TEOS膜はエタノール選択透過性を示す疎水性膜であるが、有機溶媒中から微量の水を脱水除去するには親水性膜が有効である。そこで、親水性膜の代表的な膜としてキトサン膜に着目し、多孔質キトサン膜によるジメチルスルホオキシド（DMSO）中の脱水除去をTDEV法で検討した。この場合には、高い透過速度で水がキトサン膜を選択的に透過して除去され、透過セル系内に脱水されたDMSOが残る。上述の疎水性膜によるエタノールの選択的透過濃縮と親水性膜による脱水除去のTDEV法での透過分離機構の解明から、混合溶液中の各成分分子の氷点と膜との親和性の相違を考慮することで、どのような混合物であっても高い透過速度で分離が可能であることを明らかにできた。

利用膜分离技术对废纤维素纤维进行生物发酵而获得的稀乙醇水溶液（约10wt%）中选择性渗透并浓缩乙醇的聚合物膜，是由聚二甲基硅氧烷（PDMS）和四乙氧基硅烷（TEOS）制成的PDMS/TEOS交联膜。由以下组成的物质在各种沉积条件下沉积。将所得的PDMS/TEOS膜应用于我们开发的温差控制汽化渗透（TDEV）方法中，考察了不同渗透条件下的乙醇浓缩性能。结果，PDMS浓度为30 wt%，PDMS/ TEOS摩尔比0.5至10wt%乙醇水溶液(40oC)形成的薄膜当应用于进液和膜周围温度为0℃的TDEV方法时，获得了渗透速率为1.2kg/m2h、渗透液中乙醇浓度为63wt%的结果。此外，当我们使用 63 wt% 渗透液作为进液检查相同渗透条件下的渗透分离特性时，我们得到了渗透速率为 3.5 kg/m2h、渗透液浓度为 80 wt% 的结果，并且我们应用了我确认了PDMS/TEOS膜对TDEV方法的意义。另一方面，上述PDMS/TEOS膜是表现出乙醇选择透过性的疏水性膜，但亲水性膜对于从有机溶剂中脱水除去微量的水是有效的。因此，我们将壳聚糖膜作为一种典型的亲水膜，并利用TDEV方法研究了使用多孔壳聚糖膜去除二甲基亚砜（DMSO）中的脱水。在这种情况下，水以高渗透速率选择性地通过壳聚糖膜去除，在渗透池系统中留下脱水的DMSO。从上述对使用疏水膜选择性渗透浓缩乙醇和使用亲水膜脱水去除的TDEV方法的渗透分离机理的阐明中，我们考虑了混合液中各组分分子的冰点差异。溶液及其与膜的亲和力通过这样做，我们能够证明任何混合物都可以以高渗透速率分离。

项目成果

Membrane reactor for acceleration of esterification using a special ionic liquid with reaction and separation and microwave heating

• DOI: 10.1016/j.cattod.2012.03.020
• 发表时间: 2012-10
• 期刊: Catalysis Today
• 影响因子: 5.3
• 作者: T. Uragami;J. Kishimoto;T. Miyata

タンパク質コンフォメーションを認識するスマートゲルの調製とその認識応答機能

识别蛋白质构象的智能凝胶的制备及其识别响应函数

• 发表时间: 2013
• 作者: 栗生芳明;小西裕也;河村暁文;浦上 忠;宮田隆志
• 通讯作者: 宮田隆志

複合酵素固定化膜の調製とその多段階酵素反応特性

复合酶固定化膜的制备及其多步酶反应性能

• 发表时间: 2012
• 作者: 長谷一輝 ;浦上 忠;宮田 隆志
• 通讯作者: 宮田 隆志

イオン液体含有高分子膜の調製と水中溶存揮発性有機化合物の除去特性

离子液体聚合物膜的制备及其对水中溶解挥发性有机物的去除性能

• 发表时间: 2012
• 作者: 吉村 和也;浦上 忠;宮田 隆志
• 通讯作者: 宮田 隆志

標的分子の結合により粒径変化する刺激応答性ゲル微粒子の合成

刺激响应凝胶颗粒的合成，其粒径随着目标分子的结合而变化

• 发表时间: 2012
• 作者: 河村 暁文;秦 佑太;宮田 隆志;浦上 忠
• 通讯作者: 浦上 忠