炭化水素類分離のためのアモルファスシリカベース分離膜の作製

抄録

対向拡散CVD法によるシリカ複合膜は，シリカ源に導入する有機官能基の種類を変えることで細孔径をÅオーダーの制御が可能である。この細孔径制御技術を炭化水素分離膜の開発に応用した。本研究では，CH₄/C₂H₆およびC₃H₆/C₃H₈系を検討した。シリカ源はエチルトリメトキシシラン（ETMOS）やプロピルトリメトキシシラン（PrTMOS），ヘキシルトリメトキシラン（HTMOS）を用いた。各シリカ源の加水分解粉末の熱分解挙動より，HTMOSは分解開始温度が400 ℃と高かった。また，3種のシリカ源をそれぞれ270 ℃で蒸着させた膜の細孔径を比較したところ，有機官能基のサイズによらず細孔径は約0.40 nmであった。これより，アルキル基はすべて焼失しているのではなく，オゾンにより部分的に分解していると考えられる。蒸着温度300 ℃のETMOS膜において，CH₄透過率2.8 × 10⁻⁹ mol m⁻² s⁻¹ Pa⁻¹のとき，CH₄/C₂H₆透過率比38が得られた。また，HTMOS膜ではC₃H₆/C₃H₈透過率比414が得られた。この膜では，C₃H₈透過の活性化エネルギーが正であったことより，分子ふるい機構であると予想される。このようにアモルファスシリカ膜の蒸着条件を制御することで，各種炭化水素分離に適した膜の開発が可能であると言える。