特異な層間吸着能を持つ層状シリケートを利用したバイオエタノール濃縮プロセスの開発

利用具有独特层间吸附能力的层状硅酸盐开发生物乙醇浓缩工艺

• 批准号: 22K18930
• 负责人: 山本 勝俊
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: The University of Kitakyushu
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18930/
• 关键词: 有機－無機ハイブリッド; 層状化合物; バイオエタノール; 濃縮; 親疎水性; 有機ー無機ハイブリッド; 吸着

本研究は、研究代表者が開発した有機－無機ハイブリッド型層状アルミノシリケートKCS-11の特異な層間吸着能を応用し、低濃度バイオエタノールからエタノールを分離・濃縮する、新しい低コストプロセスを開発することを目的とする。その目的達成のため、2022年度の研究では、KCS-11のエタノール吸着挙動の詳細な調査、KCS-11を超える吸着性能を持つ新規物質の開発、実用化に向けた大規模合成の検討を行った。KCS-11は10%水溶液からでもエタノールを選択的に層間吸着可能であることをすでに明らかにしているが、バイオエタノールは10%未満の濃度で得られることも多いため、より低濃度での吸着挙動を調べた。すると、KCS-11は8%エタノール水溶液からはエタノールをほとんど層間吸着しないことがわかった。アルコール発酵の廃熱利用を念頭に、吸着温度を50℃まで変化させながら吸着させたが、吸着温度の上昇に伴い層間吸着量は増加したものの完全には層間吸着は進行しないこと、5%以下の濃度では50℃でもエタノールを層間吸着しないことが明らかになった。そこで、様々な有機シランを原料に用いて新規層状アルミノシリケート物質を合成し、そのエタノール吸着能を評価したところ、ビニル基で層間修飾された層状アルミノシリケート物質であるKCS-27が3%という非常に希薄なエタノール水溶液からでもエタノールを選択的に層間吸着できることを見出した。KCS-27では層間からのエタノール脱離も速やかに進み、室温、大気下でも2時間程度でほぼ脱離が完了することが明らかになった。KCS-11、KCS-27ともに当初の10倍のバッチサイズでも結晶性良く合成できることも確認でき、今後、バイオエタノールを模した希薄エタノール水溶液を使った濃縮、分析が可能な体制を整えることができた。

这项研究开发了一种新的低成本工艺，该过程采用了有机有机杂交型铝制银型铝制银型KCS-11的独特吸附能力，并将乙醇与低浓度的生物素化。为了实现这一目的，在2022年的研究中，我们将检查KCS-11乙醇吸附行为的详细调查，开发超过KCS-11的新物质，并检查用于实际使用的大规模组成。 KCS-11已经阐明了乙醇可以从10％的水溶液中选择，但是生物乙醇通常以小于10％的浓度获得，因此我以较低的浓度吸附。然后，发现KCS-11很少从8％乙醇水溶液吸附乙醇。考虑到酒精发酵的废热，吸附温度被更改为50°C，但是随着吸附温度的升高，层间广告的量增加，但互惠率并未完全前进，5 ％或更少。因此，使用各种有机石材作为原料合成了新的铝层状物质，并评估了乙醇吸附能力。在KCS-27中，从层中去除乙醇的情况很快，并且已经显示在室温和气氛下它近两个小时。还可以确认KCS-11和KCS-27都可以用良好的结晶度合成，即使原始10次的批处理大小，并且将来可以使用可以启用的系统启用薄的乙醇水溶液，可模仿biotholol。

项目成果

有機－無機ハイブリッド型結晶性層状シリケートの開発と利用

有机-无机杂化结晶层状硅酸盐的开发利用

• 发表时间: 2023
• 作者: 三重安弘;見上千歳;安武義晃;藤田 武志;山本勝俊
• 通讯作者: 山本勝俊