微量有害物質の除去および有機物の分画・濃縮を目指したナノろ過技術の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555142
• Research Institution: TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 浦瀬 太郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60272366)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 和夫 東京大学, 環境安全研究センター, 教授 (60143393) ; 戸田 祐嗣 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (60301173) ; 池田 駿介 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60016590) ; 川崎 睦男 株式会社日東電工, 技術担当課長 ; 尾崎 則篤 広島大学, 工学部, 助手 (50294541)
• Keywords: 逆浸透法 / ナノろ過法 / 有害物質 / 浄水 / 浸出水 / 廃棄物処分場

Research Abstract

本年度は、最終年度として、最近開発されてきているナノろ過膜の性能の評価、比較をおこない、脱塩性能としてみた場合の塩の透過率は従来の酢酸セルロース膜の1/10程度になっていること、また、分画分子量的には、100程度の膜と300程度の膜に分類されることを明らかにした。浸出水のナノろ過法によるろ過実験では、フミン酸類などの天然の有機高分子の阻止率が脱塩性能の低いナノろ過膜でも90%程度を得ることのできる膜もあるものの、一方では脱塩性能の高い逆浸透膜を用いても有機物の阻止性能があまり高くない膜もあり、脱塩性能と有機物の阻止性能が荷電メカニズムとふるいメカニズムという異なるメカニズムで決定され、それぞれが独立に制御され得ることが明らかになった。この脱塩性能と有機物の阻止性能の独立性は、玉川浄水場に仮設した表流水のナノろ過実験プラントの運転結果からも確かめられた。浸出水系では、さらに実際に逆浸透法で運転している浸出水処理プラントの現場調査を行った。結果について、塩の種類ごとの脱塩性能、有機物阻止性能、微量物質阻止性能を検討した。なお、ほとんどの微量物質については、定量限界以下となり十分にその性能の評価にはいたらなかったが、透過液側の定量値の得られた物質については、阻止率98%以上であった。より、低圧運転を目指した浸漬型ナノろ過装置についての実験を行いデーターをSolution Diffusion ModelおよびExtended Nernst Planck Modelによって解析した。また、濃度分極の程度についても定量的評価を行ったが、浸漬条件での低フラックス運転では、塩類については、濃度分極は全く考慮の必要がないことが明らかになった。また、砒素を含んだ溶液の逆浸透処理について、前年の溶質ごとの基礎的な知見に加えて、自転車ポンプ型の装置を提案し、その評価を行った。

Research Products

• [Publications] J.I.Oh ら: "Modeling of arsenic rejection considering affinity and steric hindrance effect in nanofiltration membranes"Water Science and Technology. 42,3-4. 173-180 (2000)
• [Publications] G.Herath ら: "The effect of suction velocity on concentration polarization in microfiltration membranes under turbulent flow condition"J.of Membrane Science. 169. 175-183 (2000)
• [Publications] J.I.Oh ら: "Application of low-pressure nanofiltration coupled with a bicycle pump for the treatment of arsenic contaminated groundwater"Desalination. 132. 307-314 (2000)