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シリカ系無機材料によるガス分離膜の設計

シリカ系無機材料によるガス分離膜の設計

～細孔構造・ガス透過性評価と想定される分離対象～
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概要

本セミナーでは、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いたします。
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いたします。

開催日

  • 2023年11月24日(金) 10時30分 ～ 16時30分

修得知識

  • 膜分離に関する基礎知識
  • 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
  • ガス分離膜の透過性評価手法
    • 純ガス
    • 混合ガス
    • 水蒸気共存系
  • シリカ系多孔膜の技術背景・特徴
  • シリカ系多孔膜の細孔径制御技術、ガス分離特性の研究動向

プログラム

　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
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講師

  • 金指 正言 氏
    広島大学 大学院 先進理工系科学研究科
    教授
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主催

株式会社 技術情報協会
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: 50,000円 (税別) / 55,000円 (税込)
複数名
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  • 病院などの医療機関・医療関連機関に勤務する医療従事者
  • 文部科学省、経済産業省が設置した独立行政法人に勤務する研究者。理化学研究所、産業技術総合研究所など
  • 公設試験研究機関。地方公共団体に置かれる試験所、研究センター、技術センターなどの機関で、試験研究および企業支援に関する業務に従事する方
  • 支払名義が企業の場合は対象外とさせていただきます。
  • 企業に属し、大学、公的機関に派遣または出向されている方は対象外とさせていただきます。

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