2008 Fiscal Year Annual Research Report
ソフトナノコロイドの超精密分離におけるメカニズムの解明
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19360351
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
入谷 英司 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 教授 (60144119)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
向井 康人 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30303663)
片桐 誠之 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00345919)
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| Keywords | ソフトナノコロイド / 膜濾過 / 膜面傾斜濾過 / タンパク質 / 重力 / ケーク剥離 / 濾過速度 / 有効濾過面積 |
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| Research Abstract |
本研究では、種々のソフトナノコロイドを対象とした一連の粒子・流体系分離の複雑なメカニズムを解明することにより、最適な分離手法、装置や操作の設計のための基礎的な知見を得ることを目標とする。本年度は、ソフトナノコロイドの膜濾過について検討を行った。ソフトナノコロイドの分離挙動を把握するために、代表的なタンパク質である牛血清アルブミン(BSA)の水溶液を試料として用い、膜面を傾斜させる膜面傾斜限外濾過を検討した。BSA溶液の膜面傾斜濾過では、外部から膜面に剪断力を加えなくても、通常の下向流濾過と比べて濾過速度の低下を著しく抑制することができた。これは、重力の作用による膜面からのケークの剥離によるものと考えられ、その詳細な機構について考察を行った。観察結果より、濾過が進行すると膜面下方に褐色の濃厚BSAケーク層が現れ、ケーク表面を水平に保って、層厚が次第に増加することがわかった。対流で膜面に運ばれたタンパク質層が、それ自身に働く重力の影響を受け、膜面下方へずり落ちるためと推察される。この層厚の経時変化を目視測定すると、ずり落ちたケーク体積を実験的に得ることができ、濾液量にほぼ比例するという重要な実験事実を得た。種々の傾斜角で得た比較的長時間に及ぶ濾過実験の結果、濾過の進行とともに濾過速度が低下する傾向を示したが、その傾向は傾斜角が小さいほど顕著となった。デッドエンド濾過の物質収支に基づき、ずり落ちたケーク質量が濾液量に比例して増大し、そのケークが次第に膜面を覆って有効濾過面積が減少し、濾過速度が低下すると考えることにより膜面傾斜濾過における濾過速度のダイナミクスを良く説明することができた。
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