2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of technologies simulating the transport of micropollutants through reverse osmosis membrane for potable water reuse
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16H06104
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
藤岡 貴浩 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (20759691)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 飲用再利用 / 再生水 / 微量物質 / 分子シミュレーション / 逆浸透膜 / 膜物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
下水の飲用再利用では高いレベルの水の安全性が求められるため、逆浸透膜で阻止しきれない微量物質の透過特性を明らかにすることが求められている。そこで本研究では、逆浸透膜における微量物質の透過挙動を解明し、微量物質透過予測を可能にする技術を開発しようとした。まず、膜物性分析を通して逆浸透膜中における微量物質の透過に関わる膜物性の重要性を評価した。微量物質（特にニトロソジメチルアミン<NDMA>）の阻止率が大幅に異なる膜の膜物性を直接分析した結果、スキン層の厚みや空隙径などこれまで一番重要と思われてきた物性に差がないことが明らかになった。次に、逆浸透膜中のサブナノ構造と微量物質の間に働く物理化学的相互作用に着目し、微量物質透過を数学的膜透過モデルによって予測できるモデルを開発した。結果、低分子・非荷電・高親水性物質であるニトロソアミンに対しては、膜透過モデルによって阻止率を高い精度で予測できることが分かった。さらに、本研究では、低分子の微量物質の透過挙動をコンピューターを使用した分子動力学シミュレーションにて表現して微量物質の膜構造内での拡散レベルの予測を可能にする技術を開発しようとした。構築した逆浸透膜モデルは密度が1.3g/cm2程度であり、直接分析を使った他研究とほぼ同等の数値が得られた。さらに、4種類のニトロソアミン（NDMA, NMEA, NPYR）を逆浸透膜モデルに入れた上で、それら物質の拡散を計算した結果、分子量が大きくなるにつれて拡散速度が遅くなった。これは実際の膜ろ過試験を経て得た傾向と同様であった。本研究を通して、数学的膜透過モデルや分子動力学シミュレーションにて構築した逆浸透膜モデルを使って微量物質の膜透過レベルを予測できることが分かった。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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