1997 Fiscal Year Annual Research Report
排水中からの有機汚染物質除去を目的としたプラズマグラフトフィリング重合膜の設計
| Project/Area Number |
09555236
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
中尾 真一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00155665)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
滝田 耕太郎 東燃化学(株), 技術開発センター, 研究員
山口 猛央 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (30272363)
|
|---|
| Keywords | プラズマグラフト重合 / 分離膜 / 排水処理 / 材料設計 / パ-ベ-パレーション |
|---|
| Research Abstract |
本研究の目的は、溶媒処理、特に排水処理において高い性能を有するフィリング重合膜を用いて、それぞれの排水系に適した重合膜を設計することにある。設計のためには膜中での溶媒の溶解性・拡散性をそれぞれ予測し、フィリング重合膜の基材による膨潤抑制力と併せて分離性能を計算だけから予測する必要がある。様々な基材・充填ポリマーを設定し、分離膜が示すであろう分離性能を予測することにより、それぞれの排水処理に適した充填ポリマーおよび基材強度を選ぶ。選択された素材および基材を用いて重合膜を作製することが本研究で行う設計・開発である。
本年度においてポリマーの溶解性・拡散性の評価および推算法を検討した。ポリマーの溶解性測定は石英スプリングによる収着実験装置を用いた。溶媒としてベンゼン、水、アルコール類、ポリマーとして各種アクリレート類を用いた。溶解性においては従来用いてきたUnifac-FV法だけでなく、水素結合力も考慮した格子理論を用いて評価した。水を含む系においては水素結合の影響は無視できず、Unifac-FV法よりも格子理論の方がより高い推算精度を与えた。
自己拡散係数の測定はパルス磁場勾配式NMR法を用いた。溶媒としてベンゼン、ポリマーとして各種アクリレート類を用いた。拡散性の予測は自由体積理論を用いて行った。現在までにポリマーの自由体積パラメーターの2つを除き、必要なパラメーターは全て溶媒またはポリマーユニットの分子構造より求められる。しかしながら、設計を行うためには全てのパラメーターを分子構造だけから求めることが必要である。これら2つのパラメーターを物理的意味のあるガラス転移温度Tg以上または以下での熱膨張係数の差【.upper filled triangle.】αおよびTgにおけるホール自由体積fgに変換し、それぞれの推算を試みた。その結果、【.upper filled triangle.】αについては分子構造から予測できる可能性を示せたが,fgについては現在のところアクリレートまたはメタクリレートなどの各種ポリマー群について側鎖の長さをパラメーターとして整理できるだけで、分子構造からの推算までには至っていない。今後の課題である。また、分子動力学計算より、Tgにおけるホール自由体積を求めたが、この値は分子自身が持つフアンデルワールス体積の1割以下であることも確認した。
これらの推算結果を基にして、膜計算を行う予定である。
|
-
[Publications] T.Yamaguchi, S.Nakao et al.: "Swelling Behavior of the Filling Type Membrane" J.Polym.Sci.,Polym.Phys.Ed.35. 469-477 (1997)
-
[Publications] T.Yamaguchi, S.Nakao et al.: "Membrene Design for Pervaporation or Vapor Permeation Separation Using Filling-Type Membrane Concept" Ind,Eng.Chem.Res.37. 177-184 (1998)
-
[Publications] M.Nomura, T.Yamaguchi, S.Nakao: "Silicalite Membranes Modified by Counter Diffusion CVD Technique" Ind,Eng.Chem.Res.36. 4217-4223 (1997)
-
[Publications] B.N.Nair, T.Yamaguchi, S.Nakao et al.: "Sol-Gel Synthesis of Molecular Sieving Silica Membranes" J.Membrane Sci.135. 237-243 (1997)
-
[Publications] X.-L.Wang, T.Tsuru, S.Nakao, S.Kimura: "The electrostatic and steric-hindrance model for the transport of charged solutes through nanofiltration membranes" J.Membrane Sci.135. 19-32 (1997)
