2019 Fiscal Year Annual Research Report
カーボンナノチューブ/ポリアミド複合膜における高性能逆浸透膜機能発現の機構解析
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17H03401
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
遠藤 守信 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 特別特任教授 (10021015)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
モレロス・ゴメス アーロン 信州大学, 先鋭領域融合研究群カーボン科学研究所, 特任准教授 (00793746)
竹内 健司 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (20504658)
Cruz Rodolfo 信州大学, 先鋭領域融合研究群カーボン科学研究所, 特任教授 (30597878)
林 卓哉 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (80313831)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 機能性複合材料 / 逆浸透膜 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多層カーボンナノチューブ（CNT）とポリアミド（PA）の複合化膜を逆浸透（RO）膜の活性層に応用して、脱塩性、透水性、耐ファウリング性で特色のある有望なRO膜が開発された。本研究は当該膜の高性能発現の基礎科学の確立を対象とし、その成果をRO膜一般の科学に展開することを目指している。ポリアミド（PA）膜は、海水淡水化処理用の逆浸透膜として多く用いられている。しかしながら、海水中の天然有機物（NOM）によるファウリングメカニズムはまだ充分には解明されていない。３年目のR1年度は、CNT/PA複合膜におけるNOMの一種であるフミン酸やアルギン酸の耐ファウリング解析をさらに進め、また類似の研究として注目されているセルロースナノファイバー（CNF）とPAの複合膜についても解析を進めた。これまでCNT/PA膜は、タンパク質や無機スケールの幅広い含有不純物群に対して優れた防汚性を有することを明らかとした。フミン酸およびアルギン酸共にPA膜は通水200H頃から大きく透水量が低下するのに対して、CNT/PA膜はほとんど透水量が変わらないことが分かった。これはPA膜はNOMが徐々に吸着して膜表面が汚染されるが、CNT/PA膜はNOMが一旦付着してもクロスフローによる流水によって取り除かれるものと考えられる。ファウリング後PA膜に比べてCNT/PA膜は付着物が少ないことが分かった。殊にNOMに対するCNT/PA膜の優れた防汚性能のメカニズムを解明するために、詳細なMDシミュレーションにより、開発膜の複数の固有の機能が組み合わさって優れたNOM防汚挙動を発現することを見出した。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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