山口大学大学院創成科学研究科Graduate School of Sciences and Technology for Innovation, Yamaguchi University
膜分離法は一般的な蒸留と比較してエネルギー消費が少ないとされており，化学品生産プロセスの環境負荷を低減できる可能性があるが，膜性能の改良や耐久性の向上，低コスト化の課題もある。これまでに，高分子や無機材料，これらの複合材料など多様な材料が膜に用いられている。中でも，分子サイズの規則的な細孔構造や優れた吸着能を持つゼオライトや金属有機構造体（metal-organic frameworks, MOFs）は，分子ふるいや吸着選択性に優れた膜材料で，分離膜だけでなく，反応と分離を一つの反応器内で行う触媒膜反応器への利用も活発に検討されている。一方，これらは多結晶膜となることが多く，結晶間隙による分離性能のばらつきが生じやすい。そこで本解説では，ゼオライト膜を例に，微細構造が分離透過性能や再現性に与える影響，非破壊な構造分析方法，および構造の制御のアプローチについて概説する。
Compared to conventional distillation, membrane separation consumes less energy and supports greener processing. Nonetheless, challenges remain in enhancing membrane properties and stability, and reducing production costs. Among various membrane materials, including polymeric, inorganic and composites of these, zeolites and metal-organic frameworks (MOF) stand out for their shape selectivity and specific adsorption properties, making them attractive for both separation membranes and membrane reactors. However, these membranes are often shaped as polycrystalline films, and the performance can vary due to the intercrystalline permeation. This review highlights the impact of membrane microstructure on permeation and separation properties, as well as reproducibility, introduces non-destructive intercrystalline pathway detection methods, and approaches to control microstructure.
キーワード：ゼオライト膜；膜分離；結晶間隙；結晶間隙測定法；再現性
Key words: zeolite membranes; membrane separation; intercrystalline pathways; defect detection techniques; reproducibility
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