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。

该研究旨在通过使用SOL-GEL方法在反渗透膜和超滤膜之间开发无机纳米过滤膜（分子量为200-1000），并使用SOL-GEL方法进行分数，并使用Sol-GEL方法进行溶剂材料中低和中等材料的纳米滤化分离，从而采用有机溶剂的溶剂材料。首先，检查了硅胶胶体溶胶的调节条件，并建立了一种在5-100 nm范围内的均匀粒径均匀粒度的方法。将多孔的α-铝管（孔直径1μm）用作支撑管，并且各种粒径的胶体溶胶分阶段被加热，并被干燥并发射以形成具有分离功能的陶瓷薄膜。选择了各种分子大小的醇（甲醇，乙醇，丙醇，丁醇）作为溶剂，二氧化硅纤维膜的溶剂单成分的渗透实验，其孔径各种孔径（1、2、2、3、8、70 nm）在20-60°C的范围内携带。据显示，孔径为70 nm的膜的渗透流速度显示出粘性流，相对于粘度的倒数是线性的，而1-8 nm的膜不是线性的，并且不遵循粘性流。此外，溶剂的分子直径越大，孔的大小越小，溶剂渗透的活化能增加了，这被认为取决于与孔的相互作用（分子筛性能，吸附等）。使用聚乙烯乙二醇在甲醇溶剂中进行渗透实验，分子量为200-2000，作为低和中等重量物质的模型溶质。孔尺寸为1、2和3 nm的膜的分子量为300、600、1,000，有机溶剂纳米滤膜的发展成功。此外，当我们使用2NM膜研究乙醇和甲醇中的溶质阻断性能时，建议尽管抑制速率并未发生显着变化，但它取决于溶剂物种。