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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Application of Nanobubbles to Membrane Filtration Process

Research Project

Project/Area Number 17K14748
Research InstitutionThe University of Tokyo

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)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
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
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。

  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] INFLUENCE OF FILTRATION FLUX ON FOULING LAYER FORMATION IN GRAVITY-DRIVEN MEMBRANE FILTRATION2019

    • Author(s)
      YAMASAKI Soshi、HASHIMOTO Takashi、OGUMA Kumiko、TAKIZAWA Satoshi
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. G (Environmental Research)

      Volume: 75 Pages: 1~12

    • DOI

      https://doi.org/10.2208/jscejer.75.1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] QUANTITATIVE ANALYSIS OF FOULING LAYER STRUCTURES DEVELOPED BY GRAVITY DRIVEN MEMBRANE-FILTRTION WITH CONFOCAL LASER SCANNING MICROSCOPE2018

    • Author(s)
      HASHIMOTO Takashi、YAMASAKI Soshi、OGUMA Kumiko、TAKIZAWA Satoshi
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. G (Environmental Research)

      Volume: 74 Pages: III_423~III_431

    • DOI

      https://doi.org/10.2208/jscejer.74.III_423

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ウルトラファインバブルの膜ろ過プロセスへの適用における静電的相互作用の影響2018

    • Author(s)
      橋本崇史、正子涼穂、小熊久美子、滝沢智
    • Organizer
      第55回 環境工学研究フォーラム
  • [Presentation] 共焦点レーザー顕微鏡を用いた重力式超低圧膜ろ過浄水法におけるファウリング層構造の解析2018

    • Author(s)
      橋本 崇史、山崎 創史、小熊 久美子、滝沢 智
    • Organizer
      第55回 環境工学研究フォーラム
  • [Presentation] Ageing Investigation of Hollow Fiber Microfiltration Membrane used in a Water Purification Plant.2018

    • Author(s)
      T. Hashimoto, K. Fujimura, S. Amano, Y. Kobayashi, N. Hamanaka, S. Takizawa.
    • Organizer
      IWA World Water Congress & Exhibition 2018
  • [Presentation] 重力式膜ろ過における膜特性がファウリング層構造に及ぼす影響2018

    • Author(s)
      橋本崇史
    • Organizer
      第35回ニューメンブレンテクノロジーシンポジウム
  • [Presentation] Membrane Filtration for Sustainable Safe Drinking Water Supply.2018

    • Author(s)
      T. Hashimoto
    • Organizer
      The 2018 Japan-America Frontiers of Engineering Symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Application of membrane filtration against highly turbid surface water in tropical region -Pore size selection and particle rejection for appropriate potable water supply-2018

    • Author(s)
      T. Hashimoto.
    • Organizer
      The 3rd International Forum on Asian Water Environment Technology.
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2021-01-27  

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