2017 Fiscal Year Annual Research Report

Development of highly separation method of humic acid y resource recycling filtration using naturally derived particles

Research Project

Project/Area Number	15K06546
Research Institution	Yamaguchi University
Principal Investigator	中倉英雄山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (10116733)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	川崎健二愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (30152945) 小渕茂寿山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (30225560)
Project Period (FY)	2015-10-21 – 2018-03-31
Keywords	フミン酸 / 炭酸カルシウム粒子 / 濾過分離 / カルシウムイオン / 超音波照射 / 浄水処理 / クロスフロー濾過
Outline of Annual Research Achievements	高性能分散機を用いて、炭酸カルシウムからイオン解離したカルシウムイオン添加法によりフミン酸溶液のクロスフロー膜濾過実験を行った。膜細孔径が0.1μmのN1セラミックス膜（非対称性構造）を使用して、濾過圧力150kPa、クロスフロー速度0.024m/sの条件下において、フミン酸阻止率Rは、カルシウムイオン添加濃度Ccaの増加とともに順次増大した。とくに、Cca値が900mMの場合、R値が最大0.97と極めて高い値が得られた。これは、粒度分布測定結果との比較から、カルシウムイオンとフミン酸溶質中のカルボキシル基との錯体形成によるフミン酸の凝集化に起因することが明らかとなった。天然水中の溶存有機物の大半を占める腐食物質の1つのフミン酸を用いて、超音波のキャビテーション作用から生じる衝撃波で撹拌しながら凍結濃縮分離実験を行った。未照射の場合濃縮分離出来ない条件でも周波数20、200 kHz 共に超音波を照射すると綺麗な氷が得られて、本操作は有効であることが分かった。また、濃縮分離効率は 20 kHz ＞ 200 kHz であり、周波数が低い方が効率が良くなった。これは、振動数が高くなると音の半周期に行われる気泡の膨張収縮の幅が小さくなり、キャビテーション作用が起こり難くなるためと考えられる。フミン酸の粉末活性炭への吸着量の測定は、以下に従った。所定濃度に調製したフミン酸水溶液に活性炭を加え25℃で32時間振盪させた。混合液中から活性炭粒子を分離し、濾液濃度を分光光度計により測定しフミン酸の吸着量を算出した。フミン酸の活性炭への吸着はFreundlich型に近い挙動を示した。フミン酸にカルシウムイオンを添加した場合、フミン酸の活性炭への吸着量はカルシウムイオンが存在しない場合と比較して５倍程度増加した。これは、フミン酸がカルシウムイオンと錯体を形成することに起因すると考えられる。