2022 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, 特別栄誉教授 (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, 准教授(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Cruz Rodolfo 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 特任教授 (30597878) [Withdrawn]
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 / 資源回収 / カーボンナノチューブ / 海水淡水化 |
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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ドル/トンと大きく、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。海水淡水化システムの低コスト化策は、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排水を原水の3倍程度に濃縮できる強靭なRO膜が必要である。そこで、効率的な濃縮システムの開発に加えてそれに適した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。最終年度は、当初の計画ではRO膜の透水試験は平膜を用いて一次、二次圧力の2段階の濃縮試験の予定だったが、二年目以降において想定より回収率（原水に対する透過水の比率）が低いため濃縮できないことが分かった。そのため、引き続き濃縮水を原水に戻して循環して透水するシステムに変更して濃縮実験を実施した。すなわち、循環濃縮用の高透水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/PA複合RO膜は、高透水性に加えて優れた耐ファウリング性が特長であり、更に高耐圧性を有している。調製した高圧性のCNT/PA膜を用いて、通常のクロスフローシステムに浸透圧補助逆浸透法(OARO)を組み合わせて、超高圧（最大12MPa）下で濃縮実験を行った。その結果、九州の海水淡水化プラントから取り寄せた濃縮水を原水に用いて循環濃縮試験を行い、塩濃度は13%まで濃縮でき、Li, Mg, Srの濃縮率は、海水濃度に対してそれぞれ3.7倍、3.7倍、3.4倍を確認した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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