無機ナノフィルトレーション膜の開発と有機溶媒中の溶質分離への応用

无机纳滤膜的研制及其在有机溶剂溶质分离中的应用

• 批准号: 08650913
• 负责人: 都留 稔了
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650913/
• 关键词: ナノ濾過; 無機膜; シリカ-ジルコニア; 有機溶媒; 透過

ゾル-ゲル法により逆浸透膜と限外濾過膜の中間の分画分子量を有する無機ナノ濾過膜(分画分子量200〜1000)を開発し,無機材料の耐溶剤性を生かした有機溶媒中の低・中分子量物質のナノ濾過分離を行うことを研究目的とする。まず,シリカ-ジルコニアコロイドゾルの調整条件の検討を行い,5〜100nmの範囲で粒径のそろったゾルの調整方法を確立した。多孔質α-アルミナ管(孔径1μm)を支持管とし,種々の粒径のコロイドゾルを段階的にホットコーティングし,乾燥・焼成することで分離機能性を有するセラミック薄膜の製膜を行なった。溶媒として種々の分子サイズのアルコール(メタノール,エタノール,プロパノール,ブタノール)を選定し,種々の細孔径(1, 2, 3, 8, 70nm)のシリカ-ジルコニア膜の溶媒単成分の透過実験を20〜60℃の範囲で行った。細孔径70nmの膜の透過流速は,粘度の逆数に対して直線となる粘性流れを示したのに対して,1〜8nmの膜は直線とはならず,粘性流れに従わないことを明らかとした。また,溶媒分子径が大きなほど,細孔径が小さくなるなど,溶媒透過の活性化エネルギーは増加したが,これは細孔との相互作用(分子ふるい性,吸着など)に依存していると考えられる。低・中分子量物質のモデル溶質として,分子量200〜2000のポリエチレングリコールを用い,メタノール溶媒中での透過実験を行った。細孔径1, 2, 3nmの膜の分画分子量は300, 600, 1000であり,有機溶媒ナノ濾過膜の開発に成功した。また,2nmの膜を用い,エタノールおよびメタノール中での溶質阻止性を検討した結果,大きくは阻止率は変わらないものの,溶媒種に依存していることが示唆された。

我们采用溶胶-凝胶法，开发了截留分子​​量介于反渗透膜和超滤膜之间的无机纳滤膜（截留分子量200-1000）。本研究的目的是进行纳滤分离。低分子和中分子物质。首先，我们研究了二氧化硅-氧化锆胶体溶胶的制备条件，建立了制备粒径在5～100 nm范围内均匀的溶胶的方法。以多孔α-氧化铝管（孔径1μm）为支撑管，逐步热涂不同粒径的胶体溶胶，干燥、烧成，形成具有分离功能的陶瓷薄膜。选取不同分子大小的醇类（甲醇、乙醇、丙醇、丁醇）作为溶剂，进行单一溶剂组分对不同孔径（1、2、3、8、70 nm）二氧化硅-氧化锆膜的渗透实验。温度范围为~60°C。孔径为 70 nm 的膜的渗透流速显示出粘性流，与粘度的倒数呈线性关系，而孔径为 1 至 8 nm 的膜则不遵循直线，显然表明它不遵循粘性流动。另外，随着溶剂分子直径的增加，孔径减小，并且溶剂渗透的活化能增加，但这被认为取决于与孔的相互作用（分子筛分、吸附等）。 。以分子量200-2000的聚乙二醇作为中低分子量物质的模型溶质，在甲醇溶剂中进行渗透实验。孔径为1、2、3 nm的膜截留分子量分别为300、600、1000，并成功开发出有机溶剂纳滤膜。此外，使用 2 nm 膜研究了乙醇和甲醇中的溶质截留率，结果表明，尽管截留率没有显着变化，但它取决于溶剂类型。