2019 Fiscal Year Research-status Report
海水浸透圧発電のための濃度分極・ファウリング解消法の開発
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18K11738
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
奥村 哲也 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (10380817)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 浸透膜 / 濃度分極 / ファウリング / 気泡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現状の浸透膜モジュールでは，浸透膜が本来持っている浸透性能の1/3程度しか発揮されていない．浸透膜の透水性能を低減させる大きな要因として，塩分濃度分極とファウリングという現象がある．本研究では，これらの現象を，水の流体力学的な挙動，イオンの移流・拡散挙動を連成解析する数値シミュレーションを開発し，それを用いて，透水性能を低下させる現象のメカニズムとその特性を解明し，本来の膜性能を発揮・維持する方法を開発することを目指す．2019年度は，濃度分極やファウリングをコンピュータ上でシミュレーションすることができるモデル・プログラムの開発・改良を行い，これらの現象に影響を及ぼす因子について検討した．
(1)濃度分極のモデル化： 膜（中空糸）での正浸透を計算することができるシミュレーションプログラムを改良し，計算精度を高めた．低レイノルズ数の流塩水中における中空糸膜の正浸透について表面のイオン濃度分布および水の浸透量について検討した．その結果，塩水の流れが速いほど浸透量が多いことがわかった．
(2)ファウリングのモデル化： 膜（中空糸）におけるファウリングをモデル化したシミュレーションプログラムを開発した．浸透膜の親水性と水の流速が浸透膜に付着するファウラントの挙動に及ぼす影響について検討した結果，条件によって異なる膜表面へのファウラントの付着形態が4つのパターンに分類されることが分かった．
(3)気泡のモデル化： 水中における気泡の挙動を計算することができるシミュレーションプログラムを改良し，水中の気泡近傍におけるファウラントの挙動について検討した．疎水性のファウラントが気泡表面に吸着しやすいことが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画した内容に沿って，濃度分極・ファウリング・気泡のモデル化を行いシミュレーションプログラムの開発を行った．大きな問題もなく進んでいるため，「おおむね順調に進展している．」とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は，浸透膜表面近傍の濃度分極およびファウリングを低減する方法について検討する．
(1)水の流れがイオンの拡散およびファウリングに及ぼす影響について検討する．
(2)膜の濡れ性や膜の配置が濃度分極の形成に及ぼす影響について検討する．
(3)水中および膜表面近傍における気泡によるファウリング低減について検討する．
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Research Products
(3 results)
