シリル化イオン液体由来オルガノシリカ膜によるトルエン／メタン分離とその透過機構解析

抄録

ゾル-ゲル法により多孔質アルミナ支持体上にシリル化イオン液体由来オルガノシリカ膜を作製し，様々な温度でのトルエン／メタン混合系での透過分離能を評価した。作製した膜は170 ℃の高温下においてもメタンに対してトルエン選択透過性を示すと同時に，150 ℃において3時間，メタンからトルエンを分離する安定性を示した。膜の選択透過性はイオン液体への透過分子の親和性差により発現していることが明らかとなった。これらの結果から，シリル化イオン液体由来オルガノシリカ膜はメタンから芳香族炭化水素を選択的に回収する分離膜として有望な選択肢の一つといえる。同時に，開発した膜の構造と透過分離機構の解明を目的とし，ATR-IR，窒素吸着およびナノパームポロメトリー評価を行った。これらの評価から，当該分離膜には「イオン液体密集部のみ」と「シリカネットワーク由来ミクロ孔＋イオン液体密集部」の二つの透過経路の存在が明らかとなった。開発したオルガノシリカ膜には約1 nmのミクロ孔が存在し，ガス透過における二つの透過経路の寄与率を評価することに成功した。