2020 Fiscal Year Annual Research Report
Reverse osmosis membranes for resource recovery from seawater
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20H02449
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
遠藤 守信 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 特別特任教授 (10021015)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤澤 一範 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 助教(特定雇用) (00724634)
モレロス・ゴメス アーロン 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 特任准教授 (00793746)
手島 正吾 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 特任教授 (10502015)
竹内 健司 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (20504658)
Cruz Rodolfo 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 特任教授 (30597878)
林 卓哉 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (80313831)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 逆浸透膜 / 海水淡水化 / 資源回収 / カーボンナノチューブ / マルチスケールシミュレーシ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
逆浸透（RO）膜を用いた海水淡水化による造水コストは約１$/tで、途上国にとって大きな経済負担になり、SDGｓの水問題の解決も遅れている。低コスト化策は、RO膜による海水淡水化の濃縮排水を利用して、そこから希少資源を回収して造水コストに還元することが有望視されている。原水の約45%がRO膜で淡水化されるので、廃液の海水に含まれる資源は約2倍の濃度に濃縮される。この際、RO膜処理（一次）の際に、高透水性RO膜が重要となり、さらに二次的に高圧逆浸透を実施して高濃度廃水を原水の3倍程度にできる強靭なRO膜について、カーボンナノチューブ（CNT）と芳香族ポリアミド（PA）の複合膜を調製およびその機能と透水機構を解明することを目指している。一年目の令和2年度は、一次濃縮用の高透水CNT/PA複合RO膜の調製とそれを用いた濃縮処理について検討した。CNTとPAを複合したCNT/PA複合膜は、高透水性、優れた耐ファウリング性が特色で、脱塩性能はPA膜と同等の特色ある機能を有している。この膜の特長である透水性をさらに上げて一次処理用RO 膜を目指した。CNT含有量や界面重合反応の諸条件を最適化することで、脱塩率99.2-99.5％、透水性1.3m/d(5.5MPa)の高透水性を達成した。また、このCNT/PA複合RO膜を用いて北九州から取り寄せた実海水を原水に用いて循環濃縮試験（3h,5.5MPa）を行い、高濃度塩水に加えて殊に希少資源であるLiの濃縮（1.4倍）を確認した。
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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
海水からの資源回収に適した高透水性CNT/PA複合膜の調製およびそれを用いた予備濃縮システムの構築を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目標を達成すべく、今後以下の検討を効率的にさらに進める。①高濃度塩水（塩濃度5％以上）に対応した二次用CNT/PA複合RO膜の調製、③二次用超高圧力濃縮システムの検討、③一次、二次CNT/PA RO 膜の機能のコンピュータシミュレーション
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