地球レベルでの環境負荷が問題となる現在では、持続可能な社会を構築するためにどのような貢献ができるかが重要です。膜分離工学は、化学や医薬などすべての工業プロセスで重要な役割を果たし、水処理やCO2分離のような環境問題の解決においてもキーテクノロジーとなるため、国連が定めた、Sustainable Development Goals (SDGs、持続可能な開発目標) への貢献が大きい技術です。当研究室では、シリカ、チタニアなどの無機材料、および有機・無機ハイブリッド材料に着目し、製膜・評価技術の確立、透過・分離特性の検討を通じてあらゆる膜分離プロセスについて基礎から実用レベルの研究を行っています。
　本講演では、膜分離のなかでガス分離を中心に、無機材料であるシリカ系多孔膜の製膜法、細孔径評価技術、透過装置の概要を中心に解説します。また、シリカ系多孔膜のサブナノレベルでの細孔構造制御法、アモルファス構造の安定化 (耐熱性、水熱安定性) 、各種ガス分離特性について最新の研究成果も含めて紹介します。

1. 化学プロセスと分離
   1. 化学プロセスにおける分離操作の重要性
   2. 分離操作のあれこれ
   3. 膜分離操作のメリット
   4. 膜分離法の種類と分離対象
   5. 代表的な膜材料と膜構造
2. ガス分離膜の細孔径・ガス透過性評価手法
   1. ゾル-ゲル法によるシリカ多孔膜
      • ゾル調製
      • 製膜法
   2. 細孔径評価技術 (バブルポイント、ナノパームポロメトリー、ガス透過法)
      1. バブルポイント法の原理
      2. ナノパームポロメトリー法の原理、親疎水性評価
      3. ガス透過法
         1. ガス性能評価
            • 透過率と透過係数
            • トレードオフカーブ
         2. ガス透過率の測定
            • 装置概要
            • 透過率の算出法
              • 擬定常法
              • 容積法
              • sweep法
         3. 2成分混合ガスの分離:分離予想線と分離限界線
         4. ガス透過および水蒸気透過実験
         5. 溶存ガス、水蒸気透過実験
3. Modified Gas Translation (m-GT) modelによる細孔径の算出法
   1. 多孔膜における気体透過メカニズム
   2. 気体透過率の分子径依存性によるサブナノ構造評価
   3. Normalized Knudsen-based Permeance (NKP) 法の提案
      1. 規則性材料 (ゼオライト) を用いたモデルの検証
      2. シリカ系多孔膜の細孔径の算出
      3. 気体選択性の予測
   4. k0プロット、活性化エネルギーによるシリカ系多孔膜の細孔構造評価
      1. 焼成温度の異なるシリカ系多孔膜の分子径依存性、温度依存性
      2. k0プロットによる細孔径の算出
      3. 活性化エネルギーと透過率比の関係
4. シリカ系多孔膜の細孔構造・ガス透過性制御とその応用
   1. シリカ系多孔膜の技術背景・特徴
   2. 高選択透過性ガス分離膜の作製 – 分子ふるい制御型
      1. スペーサー法によるマイクロポーラス構造制御
      2. アニオンドープによる細孔径制御
   3. 高選択透過性ガス分離膜の作製 – 親和性制御型
      1. アミン系シリカによるCO2吸着性制御
      2. 有機キレートのカーボン化:CO2吸着トラッピング
   4. C3系炭化水素分離特性と他の無機膜との性能比較
   5. H2分離特性と他の無機膜との性能比較
   6. アモルファス構造の安定化
      • 耐熱性
      • 水熱安定性
   7. シリカ系多孔膜の特徴、想定される分離対象
• 質疑応答