Quantitative evaluation of the partition coefficients of solutes between polyamide active layers of RO membranes and water using quartz crystal microbalance

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K12617
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 鈴木 祐麻 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (00577489)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 逆浸透膜 / ポリアミド / 分配係数

Outline of Annual Research Achievements

海水淡水化を含む多くの分野で逆浸透膜（RO膜）の重要性が今後一層高まることを踏まえ、数多くの研究者が高性能RO膜の開発に取り組んでいる。しかし、既存のRO膜を凌駕するRO膜の開発には至っておらず、この理由として溶質の膜透過メカニズムが解明されていないことが挙げられる。例えば、溶質の除去率が膜との親和性にコントロールしていることは認知されているが、100 nm以下と非常に薄いRO膜のポリアミド活性層と溶質との親和性を評価する技術は確立されていない。そこで本研究では、水晶振動子マイクロバランス（Quartz Crystal Microbalance,QCM）を用いて、溶質とポリアミド活性層との親和性評価を行うことを目的とした。
今年度は研究実施計画に基づき、ESPA2膜を用いて、有機化合物のポリアミド活性層-水分配係数を測定する手法の確立を行った。有機化合物としてO-クレゾールとアセトアニリドを選択し、これらの有機化合物のポリアミド活性層-水分配係数を求めた。その結果、O-クレゾールとアセトアニリドのポリアミド活性層-水分配係数は、今回検討した濃度の範囲ではそれぞれ200-320と150-200の範囲にあり、O-クレゾールの方がポリアミド活性層との親和性が高いことが分かった。これは、水溶解度や水-オクタノール分配係数から予想される結果とは異なる結果であった。アセトアニリドのモル質量（135.16 g/mol）はO-クレゾールのモル質量（108.14 g/mol）より大きいため、物理的な要因によりアセトアニリドの分配係数がO-クレゾールより小さくなったと考えられる。この結果から、有機化合物のポリアミド活性層-水分配係数は有機化合物の分子量に代表される物理的な要因と、水-オクタノール分配係数に代表される化学的な要因の両方により決定されることが示唆された。