先端化学工学ジャーナル

概要

乳酸およびエタノールエステル化のための複合メソポーラス膜の評価と特性評価

エディディオン・オコン、ハビバ・シェフ、エドワード・ゴビナ

最近、化学産業における無機複合メソポーラス膜の使用は、熱安定性や堅牢性など、多くの優れた利点があるため、大きな注目を集めています。無機メソポーラス膜は、乳酸エステル化反応中に反応生成物から選択的に水を除去し、生成物の収率を高めることができます。この研究では、15 nmの細孔径を持つ触媒メソポーラス膜の特性評価を、ガスクロマトグラフィーと質量分析を組み合わせたガスクロマトグラフィー（GC-MS）による乳酸およびエタノールエステル化生成物の分析に使用する前に、さまざまなキャリアガスでテストしました。膜は、キャリアガスによる透過テストの前に、シリカ溶液で一度コーティングされました。ヘリウム (He)、窒素 (N2)、アルゴン (Ar)、二酸化炭素 (CO2) を使用して、供給圧力 0.10～1.00 bar、温度 413 K で透過試験を実施しました。ガス流量は供給圧力に対して増加し、クヌーセン流が主要な輸送メカニズムであることを示しています。供給圧力の低下に対するガス流量の順序は、Ar>CO2>He>N2 でした。膜の形態特性は、エネルギー分散型 X 線分析装置 (SEM/EDXA) と組み合わせた走査型電子顕微鏡を使用して決定しました。膜の SEM 結果には、膜表面のシリカの分布が示されていました。シリカ膜の表面積と細孔サイズの分布は、液体窒素吸着/脱着法を使用して分析されました。 1 回目と 2 回目のディップ コート膜の Brunauer-Emmett-Teller (BET) 等温線から得られた表面積の結果は、それぞれ 1.497 と 0.253 m2/g でした。一方、1 回目と 2 回目のディップ コート膜の細孔サイズの Barrette-Joyner-Halenda (BJH) 曲線は、それぞれ 4.184 と 4.180 nm で、2 ～ 50 nm の範囲のメソポーラス構造に相当します。シリカ膜の BET 等温線は、ヒステリシスを伴うタイプ IV 等温線を示しました。2 回目のディップ コート膜の BJH 曲線は、改質プロセス後に細孔サイズが 4% 減少したことを示しました。