2018 Fiscal Year Annual Research Report
Water permeation and seawater desalination by azobenzene modified membranes with light irradiation
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16H03002
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤原 正浩 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (90357921)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松川 真吾 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (30293096)
金久保 光央 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (70286764)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 海水淡水化 / 太陽光エネルギー / 膜分離 / 色素 / 水浄化 / 疎水性膜 / 親水性膜 / 膜蒸留 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アゾベンゼンを修飾した膜材料に光照射することでの水浄化・海水淡水化技術を、さらに高性能化・高機能化することに成功した。高性能な色素の探索を行い、地表に届く太陽光の全成分である長波長紫外線から近赤外線までの光を吸収できる色素、ソルベントブラック5(SB5)を見いだした。この色素の吸収スペクトルは太陽光スペクトルとよく一致し、太陽光エネルギーの高効率的利用が期待できる。この色素は、昨年度まで使用した色素であるディスパースレッド1(DR1)やディスパースブルー14(DB14)より水への溶解性が低く性能劣化が起きづらい。
ソーラシュミレータによる人工太陽光を照射下、SB5を修飾したPTFE膜は、DR1とDB14を同時に修飾したPTFE膜よりも多く水を膜透過させた。一方、本技術は、液体の水は透過させないが気体の水蒸気は透過できるPTFE等の疎水性膜の特性が鍵であるが、液体の水は疎水性膜上では液滴になり、膜透過性能が制約される問題があった。そこで、PTFE膜上に親水性の膜を重ねた二重膜法を考案した。その結果、色素SB5を親水性膜であるセルロースろ紙に修飾し、この膜を色素非修飾のPTFE膜上に重ねた二重膜法では、水は膜上に薄く拡げることが可能であり、膜透過性能も向上した。
上記の二重膜法を用い、人工海水を疑似太陽光照射を用い淡水化した場合、大人が１日に必要とされる1.5 Lの飲料水を製造するには、約1平方メートルの膜面積で可能であることが見いだされた（1SUNの太陽光エネルギー照射6時間の場合）。この一人あたりの面積は十分に現実的であり、さらにエネルギー効率を向上させたシステムとすることで実用化が可能であることがわかった。
アゾベンゼンの光異性化に関する微細解析では、分析に適したアゾベンゼン修飾材料、試料管や条件等を選定し、アゾベンゼンの光異性化等による近傍分子の運動性を解析した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(9 results)
