膜科学技術ジャーナル

概要

市販のセラミック膜を燃焼後CO2分離の第一段階の膜に変える

ソフィー・セルノー、ヴァンサン・ジェルマン、ジル・フランシスコ、デヴィッド・コルニュ、セドリック・ルバ、エリック・ルラドゥール、アンドレ・ラルボー、エリ​​ック・プルゼ

このレポートでは、当初液体濾過用に設計された市販の管状セラミック膜を改造して、燃焼後 CO2 分離における排ガス処理および濃縮の第一段階の中核となる分離コンポーネントを提供する方法について説明します。市販の管状ナノ濾過 (NF) セラミック膜は、追加のセラミックコーティングと化学グラフト化を含む 2 段階のプロセスによって CO2 分離用の膜に変わりました。セラミックコーティングと化学グラフト化を組み合わせることで膜の特性が大幅に変わり、当初液体濾過用に設計された膜が、CO2:N2 の理想的な選択性が 2.3 で、クヌーセンベースの選択性とは逆の CO2 vs N2 選択性を示す膜に変わります。この研究の 2 番目のステップでは、NF 膜の代わりにこの用途向けに特別に製造された低限外濾過 (UF) 200 nm セラミック支持体から始めて、膜コストの削減に取り組みました。 5 nm および 1 nm のセラミック膜のコーティングに成功した後、市販のフルオロシラン分子をグラフトしたこの膜を CO2 および N2 の純ガス透過でテストし、理想的な選択性 CO2:N2=3 を実現しました。最後に、グリモをグラフトした同じ膜を、CO2 (20%):N2 (80%) 混合物の分離に対して、および透過段階カットの関数としてテストしました。段階カット 0.5 で CO2:N2 選択性 4 が得られ、高密度ポリマー膜のテストに通常使用される低い段階カットではさらに高い選択性 (CO2:N2 選択性 = 14) が得られました。これらの結果は、市販のセラミック多孔質膜を、CO2 燃焼後ガス洗浄および CO2 濃縮の第一段階の開始要素として使用できることを示しています。