小川　健史

AFXゼオライトを用いたCO2/N2分離膜の開発

姫野修司　小松俊哉

現在地球温暖化による気候変動が問題となっている。COP21ではパリ協定が採択され、世界全体の平均気温の上昇を工業化以前より2℃以下に抑えることを決定した。このような環境への配慮が必要とされる現状で、世界のエネルギー消費は増加の傾向に温室効果ガスの排出は増える一方である。世界のエネルギー生産の大半を占めるのは石炭火力発電所であり火力由来の燃焼排ガス回収は温室効果ガス削減に大きく貢献可能である。
燃焼排ガス中の主な成分はCO2(二酸化炭素)、N2(窒素)でありそれを分離し回収する必要がある。従来から化学吸収法や固体吸収法が研究されてきたが分離回収に大きなエネルギーを要することが問題となっていた。
そこで本研究は、燃焼排ガスなどのCO2,N2混合ガスから効率的にCO2を選択分離するため、省エネルギー・省コストCO2分離が可能なゼオライト膜に注目した。本研究で取り扱うAFXゼオライトは、0.34nm×0.36nmの細孔を有する酸素8員環ゼオライトでありCO2とN2の分子系の中間の細孔径を持つため分子ふるい効果で分離が可能であり分離膜として期待がある。しかしながらAFXゼオライトを用いたゼオライト膜は報告されていない。
よって本研究では、AFXゼオライト膜の開発を行いCO2/N2透過性能の評価を行った。
最初にゼオライト転換法を用いた結晶合成を行いSi/Al=15のFAUゼオライトを用いることで純度の高いAFXゼオライトが合成可能なことを明らかにした。
AFXゼオライトの膜合成ではゼオライト転換法を膜合成に適応しSDA/SiO2=0.15 , NaOH/SiO2=0.8 , H2O/SiO2=43,合成時間96hの条件で分子ふるい効果が発現するゼオライト膜が合成可能なことを明らかにした。