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公開番号2024168085
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023084490
出願日2023-05-23
発明の名称層状アルミノシリケート、層状アルミノシリケートの製造方法、両親媒性低分子化合物の回収方法、両親媒性低分子化合物の濃縮装置、および両親媒性低分子化合物の濃度の低減方法
出願人公立大学法人北九州市立大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C01B 33/26 20060101AFI20241128BHJP(無機化学)
要約【課題】エタノールなどの両親媒性低分子化合物を選択的に吸着することができる層状アルミノシリケート等を提供する。
【解決手段】ビニルトリアルコキシシラン類および/またはビニルトリクロロシランに由来するシロキサン骨格を有する層状アルミノシリケート。
下記原料(A)～(D)を含む原料混合物を混合工程と、前記混合物を加水分解して加水分解物とする加水分解工程と、前記加水分解物を加熱してアルミノシリケートを合成する水熱合成工程と、を有する層状アルミノシリケートの製造方法。
原料(A)ビニルトリアルコキシシラン類および/またはビニルトリクロロシラン
原料(B)アルミニウム化合物
原料(C)アルカリ金属水酸化物および/または有機四級アンモニウム水酸化物
原料(D)水
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
下記原料（Ａ）～（Ｄ）を含む原料混合物を調製する混合工程と、
前記原料混合物を加水分解して加水分解物とする加水分解工程と、
前記加水分解物を加熱してアルミノシリケートを合成する水熱合成工程と、
を有する層状アルミノシリケートの製造方法。
原料（Ａ）ビニルトリアルコキシシラン類および／またはビニルトリクロロシラン
原料（Ｂ）アルミニウム化合物
原料（Ｃ）アルカリ金属水酸化物および／または有機四級アンモニウム水酸化物
原料（Ｄ）水
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記原料混合物における、前記原料（Ａ）：前記原料（Ｂ）のアルミニウム元素：前記原料（Ｃ）：前記原料（Ｄ）のモル比が、
１：０．２～０．５：０．５～８：２～４０である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記原料（Ａ）が、ビニルトリメトキシシランであり、
前記原料（Ｂ）が、アルミナおよび／または水酸化アルミニウムであり、
前記原料（Ｃ）が、水酸化ナトリウムである、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記加水分解工程が、１０～５０℃で、２４時間以上、撹拌しながら行うものであり、
前記水熱合成工程が、８０℃以上で、７２時間以上行うものであり、
前記水熱合成工程の後に、前記アルミノシリケートを濾別して乾燥し、前記アルミノシリケートを回収する回収工程を有する、請求項１～３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
ビニルトリアルコキシシラン類および／またはビニルトリクロロシランに由来するシロキサン骨格を有する層状アルミノシリケート。
【請求項６】
ビニルトリアルコキシシラン類および／またはビニルトリクロロシランに由来するシロキサン骨格を有する層状アルミノシリケートを、両親媒性低分子化合物を含む処理対象物と接触させて、前記処理対象物に含まれる前記両親媒性低分子化合物を、前記層状アルミノシリケートに吸着する工程を有する両親媒性低分子化合物の濃縮方法。
【請求項７】
前記両親媒性低分子化合物が、アルコール類、および／またはカルボニル化合物である、請求項６に記載の濃縮方法。
【請求項８】
ビニルトリアルコキシシラン類および／またはビニルトリクロロシランに由来するシロキサン骨格を有する層状アルミノシリケートを収容した吸着槽を有する、両親媒性低分子化合物の濃縮装置。
【請求項９】
さらに、両親媒性低分子化合物を含む処理対象物を収容した処理対象物槽と、
前記処理対象物槽から、前記吸着槽に前記処理対象物を送液するための第一の送液ラインと、を有する、請求項８に記載の両親媒性低分子化合物の濃縮装置。
【請求項１０】
前記吸着槽から、前記処理対象物槽に、前記処理槽内の液を送液するための第二の送液ラインと、
前記吸着槽から、前記吸着槽の前記層状アルミノシリケートが吸着した、前記両親媒性低分子化合物を濃縮するための濃縮ラインとを有し、
前記処理対象物槽が、バイオエタノールを発酵する発酵槽である、請求項９に記載の濃縮装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、層状アルミノシリケート、および層状アルミノシリケートの製造方法に関する。また、本発明は、両親媒性低分子化合物の濃縮方法、両親媒性低分子化合物の濃縮装置、および両親媒性低分子化合物の濃度の低減方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギーのひとつであるバイオエタノールは、植物由来のバイオマス資源の糖質を発酵させて得られるカーボンニュートラルなエネルギーである。バイオマス資源が入手しやすい東南アジア諸国ではバイオエタノール生産が国策として行われるなど世界各地で実用生産されており、原料の非可食バイオマスへの展開のような研究開発も盛んに行われている。
【０００３】
我が国では循環型社会の形成と地域活性化の両面から、例えば山形県新庄市ではコウリャンを、福岡県北九州市では食品廃棄物を用いるなど、地域独自の様々なバイオマス資源を活用した地域分散型のエタノール生産が実証実験として行われたが、それらはみな継続的な生産には至っていない（資源エネルギー庁「バイオエタノールの導入に関するこれまでの取組と最近の動向」）。その原因のひとつは５～１０％程度の低濃度で得られる発酵アルコールを９９．５％以上の高濃度エタノールに濃縮するプロセスのコストが高いことにある。
【０００４】
現在エタノールの濃縮は蒸留により行われているが、蒸留によりエタノール１ｋｇを得るためには６０００ｋＪのエネルギーが必要とされており、バイオエタノールから得られるエネルギーの多くを生産時点で消費することになっている。分離膜を使った濃縮方法も提案されているが、膜による分離は低濃度アルコールを昇圧することにより膜の内外の差圧をつくらなければならないため、設備費などの初期導入コストや運転コストが高くなる。
【０００５】
エタノールの濃縮は、典型的には蒸留により行われる。蒸留以外による濃縮に関する技術は限られ、例えば次のようなものがある。特許文献１は、糖質原料をエタノール発酵させて得られるエタノール含有発酵液を、活性炭吸着処理工程、次にｐＨ調整工程を経て、シリル化されたシリカライト膜を有するエタノール選択的疎水性浸透気化膜分離装置中を通過させて高濃度エタノールを製造することを特徴とする高濃度エタノールの製造方法を開示している。
【０００６】
また、他の手法として、特許文献２は、原料パルプを糖化発酵槽で発酵させてバイオエタノールを含む発酵液とする糖化発酵工程と、前記糖化発酵工程で得られる発酵液と、発酵に使用される原料パルプとを接触させて、発酵液に含まれる酵素と酵母を発酵液から原料パルプに移行させる酵素と酵母の回収工程と、前記回収工程で酵素と酵母の低減された発酵液を濃縮機に供給し、前記濃縮機でもって発酵液に含まれるバイオエタノールを濃縮する濃縮工程とからなり、前記糖化発酵工程において、酵素と酵母の移行された原料パルプを前記糖化発酵槽に供給して発酵させ、前記濃縮工程において、酵素と酵母の低減された発酵液を前記濃縮機に供給して発酵液に含まれるバイオエタノールを濃縮することを特徴とするバイオエタノールの製造方法を開示している。
【０００７】
また非特許文献１は、本発明者らが研究した物質に関する文献である。この文献で、本発明者らは、特異な層間吸着能を持つ層状シリケート物質ＫＣＳ－１１を合成し、この物質が低濃度エタノールからエタノールを選択的に層間吸着できること、吸着したエタノールは大気下で容易に脱離することを見出した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００７－６３２５９号公報
特開２０１８－６４５１４号公報
【非特許文献】
【０００９】
ＭａｔｅｒｉａｌｓＬｅｔｔｅｒｓ２８８（２０２１）１２９３３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１は、分離膜を用いた高濃度バイオエタノールの製造方法を扱っている。しかし、その分離能は限定的である。また、分離膜による濃縮は宿命的に高圧を必要とするため設備費や運転コストが高くなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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