2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of novel high-performance organic-inorganic hybrid reverse osmosis membranes by adding hydrophilic POSS filler
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18K14287
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
山本 一樹 東京理科大学, 理工学部先端化学科, 助教 (20633910)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 逆浸透膜 / ポリシルセスキオキサン / 有機－無機ハイブリッド / POSS / ナノフィラー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ケイ素系有機－無機ハイブリッド逆浸透膜における水透過性の向上を目的として、親水性置換基を有するかご型シルセスキオキサン(POSS)をナノフィラーとして添加することで、高性能な有機‐無機ハイブリッド型逆浸透膜の創製を目的とした。
親水性ナノフィラーとして、カルボキシ基を有するPOSS（POSS-COOH）とピリジン架橋型モノマー(BTES-VP)とのハイブリッド膜を作製したところ、以前作成したプロピルアミン架橋型（BTES-PA）で問題になっていた分散性が改善され、より多くのPOSSを添加しても凝集体の形成が抑えられることがわかった。また、POSS-COOHとBTES-PAについて、有機層にモノマーを、水層にPOSS-COOHを添加した界面重合膜を作製したところ、水の添加量の増大に従い、95％程度の塩阻止率を保持したまま、水透過性が最大で2.5倍増加する結果が得られた。これは、予めモノマーとフィラーを混合した場合では、イオン結合により凝集体が形成してしまう一方で、界面重合の系では重合反応と膜内部へのPOSSフィラーの組み込みが同時に進行するため、凝集体の形成が抑制されたためであると考えられる。
また、新しいフィラーとしてアミノフェニル基を有するPOSS(OAPS)を合成し、BTES-PA膜と混合した膜を作製した。塩阻止率は90%程度であったが、水の透過率は添加量に従い最大で2倍程度増加した。これは、POSSのかさ高い構造とアミノ基の親水性が膜の水透過性向上に寄与しているものと考えられる。
以上の結果より、親水性POSSを添加した有機-無機ハイブリッド逆浸透膜において、水分離の高性能化が可能であることが明らかになった。
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