2018 Fiscal Year Annual Research Report
Application of Nanobubbles to Membrane Filtration Process
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17K14748
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
橋本 崇史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80735712)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノバブル / ウルトラファインバブル / 膜ろ過 / ファウリング / プレコート / 静電的相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度（H29年度）にNBsの膜ろ過プロセスにおける挙動、およびろ過性への影響として、ナノバブル（NBs）と膜素材との静電的相互作用が卓越し、引力となる場合はろ過抵抗を増加させ、斥力となる場合はろ過抵抗とはならないことが実験的に分かった。NBsの表面電位を調べたところ、等電点はpH3付近であったことから、中性付近のpH条件では負に帯電しており、同条件で正に帯電しているセラミック膜表面に吸着し、ろ過抵抗となることが裏付けられた。
NBsが静電的相互作用でセラミック膜表面に吸着する性質を利用し、pHが中性付近のNBs溶液を少量ろ過することで、膜表面にNBsをコーティングし、ファウリング物質の膜への付着が抑制可能と考えた。NBsをプレコーティングしたセラミック膜、及びプレコーティングをしていないセラミック膜に、サロゲートファウリング物質として分子量約70,000のウシ血清アルブミン（BSA）をろ過し、プレコートの効果を比較した。その結果、NBsプレコート条件での透過流束は、プレコート無しでのろ過に比べて低下していたが、ろ過中の流束低下率は小さく、安定しており、プレコートにより膜面に付着したNBsの影響が示唆された。一方、プレコート無し条件では初期流束は高かったが、ろ過中の流束低下率が大きかった。ろ過後に逆洗をし、流束回復率を比較したところ、プレコート無し条件では回復率がろ過前の流束の65%程度であったのに対し、NBsプレコートした場合では85%程度まで回復したことから、NBsをプレコートすることで、BSAによる物理的に不可逆なファウリングを抑制可能であることが示された。
本研究により、NBsの膜ろ過への適用可能性として、膜表面へNBsをプレコーティングすることにより、ファウリング物質の膜への付着を抑制でき、物理的に不可逆なファウリングが低減可能であることが示された。
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