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多孔質バルク体からなる有機質分離材、それを利用した有機質分離方法および有機質分離装置

国内特許コード P150012110
掲載日 2015年6月29日
出願番号 特願2013-190386
公開番号 特開2014-073490
出願日 平成25年9月13日(2013.9.13)
公開日 平成26年4月24日(2014.4.24)
優先権データ
  • 特願2012-201087 (2012.9.13) JP
発明者
  • 三宅 通博
  • 亀島 欣一
  • 西本 俊介
  • 猪木 栄作
  • 佐々木 彩香
出願人
  • 国立大学法人 岡山大学
発明の名称 多孔質バルク体からなる有機質分離材、それを利用した有機質分離方法および有機質分離装置
発明の概要 【課題】多孔質バルク体からなる新規な有機質分離材を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、ガス透過率が5×10-14~2×10-112の範囲にある多孔質バルク体からなる有機質分離材であり、さらには多孔質バルク体からなる有機質分離材に水とアルコールなどの有機質からなるガス状態の混合物を接触させることにより、有機機質を効率よく分離する方法であり、さらには多孔質バルク体を備えた有機質分離装置である。本発明の多孔質バルク体からなる有機質分離材を利用することにより、従来の蒸留法にくらべて、低エネルギーで水と有機質からなる混合物または有機質同士からなる混合物を分離することができる。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要



発酵により得られるバイオエタノールの濃度は数mass%~10mass%程度であるので、燃料や工業原料として利用するためには、濃縮が欠かせない。エタノールの濃縮は、一般に膨大なエネルギーを投入して蒸留・脱水法により行なわれている。そのため、バイオエタノールの低コストで高効率な分離濃縮技術の開発を目指して、ゼオライト膜や高分子膜を用いた分離濃縮法が検討されている。たとえば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8、特許文献9、特許文献10、特許文献11、特許文献12には、ゼオライト(シリカライト、MFI、MOR、CHA、FAU、LTA等)の膜を用いてアルコールを分離する方法が多く提案されている。また、特許文献13には、高分子膜としてポリ尿素またはポリアミドを用いてエタノールを分離濃縮する方法が提案されている。しかし、これらのゼオライト分離膜および高分子膜はいずれもガス透過率が小さく、アルコールの分離速度が小さいという欠点がある。

なお、アルミナは膜の基板として使われているが、アルミナ膜を使ったアルコールの分離濃縮に関する報告はほとんどない。

産業上の利用分野



本発明は、多孔質バルク体からなる有機質分離材、それを利用した有機質分離方法および有機質分離装置に関する。より詳しくは、本発明は、優れたガス透過率を有する多孔質バルク体からなる有機質分離材を使用することにより、アルコール等の有機質を効率よく分離する方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ガス透過率が5×10-14~2×10-112の範囲にある多孔質バルク体からなる有機質分離材。

【請求項2】
前記ガス透過率が1×10-13~1×10-112の範囲にある請求項1に記載の多孔質バルク体からなる有機質分離材。

【請求項3】
前記多孔質バルク体の細孔径が1~100μmの範囲にある請求項1または2に記載の多孔質バルク体からなる有機質分離材。

【請求項4】
前記多孔質バルク体の細孔径が3~50μmの範囲にある請求項1~3のいずれかに記載の多孔質バルク体からなる有機質分離材。

【請求項5】
前記多孔質バルク体の厚さが1~10mmの範囲にある請求項1~4のいずれかに記載の多孔質バルク体からなる有機質分離材。

【請求項6】
前記多孔質バルク体の厚さが2~7mmの範囲にある請求項1~5のいずれかに記載の多孔質バルク体からなる有機質分離材。

【請求項7】
前記多孔質バルク体がアルミナ、シリカ、およびゼオライト以外のアルミノシリケートからなる群から選ばれる少なくとも1種類の多孔質バルク体である請求項1~6のいずれかに記載の多孔質バルク体からなる有機質分離材。

【請求項8】
前記多孔質バルク体がステンレスおよびアルミニウムからからなる群から選ばれる少なくとも1種類の多孔質バルク体である請求項1~6のいずれかに記載の多孔質バルク体からなる有機質分離材。

【請求項9】
前記多孔体がフッ素樹脂からからなる多孔質バルク体である請求項1~6のいずれかに記載の多孔質バルク体からなる有機質分離材。

【請求項10】
請求項1~9のいずれかに記載の多孔質バルク体からなる有機質分離材に、水と有機質からなるガス状態の混合物または有機質同士からなるガス状態の混合物を接触させることを特徴とする有機質分離方法。

【請求項11】
前記有機質がアルコールである請求項10に記載の有機質分離方法。

【請求項12】
前記有機質がメチルアルコール、エチルアルコールまたはプロピルアルコールである請求項10または11に記載の有機質分離方法。

【請求項13】
前記有機質が有機カルボン酸である請求項10に記載の有機質分離方法。

【請求項14】
前記有機質が酢酸である請求項10または13に記載の有機質分離方法。

【請求項15】
前記水と有機質からなる混合物または有機質同士からなる混合物を、加熱手段を備えた蒸発装置に供給し、前記混合物のガスを発生させる工程(A)と、
前記蒸発装置から発生した前記混合物のガスを前記多孔質バルク体からなる有機質分離材の一方の側から導入し、前記有機質分離材の他方の側から前記有機質分離材を透過した前記混合物のガスを排出する工程(B)と、
からなる請求項10~14のいずれかに記載の有機質分離方法。

【請求項16】
前記工程(B)において、前記工程(A)で発生するガスの圧力によって、および/または系の減圧によって、前記混合物のガスが前記多孔質バルク体からなる有機質分離材を透過するようにする請求項15に記載の有機質分離方法。

【請求項17】
請求項1~9のいずれかに記載の多孔質バルク体からなる有機質分離材を備えた有機質分離装置。

【請求項18】
請求項15に記載の有機質分離方法を実施するための有機質分離装置であって、
前記工程(A)において、前記水と有機質からなる混合物または有機質同士からなる混合物のガスを発生させるための、加熱手段を備えた蒸発装置と、
前記工程(B)において、前記蒸発装置から発生した混合物のガスを前記多孔質バルク体からなる有機質分離材の一方の側から導入するための機構と、前記有機質分離材の他方の側から前記有機質分離材を透過した前記混合物のガスを排出するための機構と、
を備えた請求項17に記載の有機質分離装置。

【請求項19】
前記工程(B)において、前記工程(A)で発生するガスの圧力によって、および/または系の減圧によって、前記混合物のガスが前記多孔質バルク体からなる有機質分離材を透過するようにする機構を備えた請求項18に記載の有機質分離装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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