2014 Fiscal Year Research-status Report
改質シリコーン膜を利用した低圧膜ろ過による有機溶媒含有廃液からの溶媒回収
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26340076
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
清野 竜太郎 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (90214915)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 膜分離 / 有機溶媒回収 / 多孔質膜 / 複合膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリジメチルシロキサン（PDMS）に水溶性のポリエチレングリコール（PEG）を孔形成剤として加えて膜を調整した後，作製した膜を温水中に浸漬してPEGを抽出することにより多孔質PDMS膜を作製した。作製した膜について，純溶媒のトルエンや実際に工場から排出された微細な固体粒子と有機溶媒を含有する有機廃液を用いて，比較的低い圧力（0.2～0.3 MPa）での膜ろ過を行い，膜の多孔質化が有機溶媒の透過量と分離性能に及ぼす影響について考察した。
膜断面をSEM やデジタル顕微鏡を用いて観察することにより，PEGの添加により膜が多孔質化し，添加したPEGの量が多いほど多孔質化が促進されることが確認できた。透過測定においては，いずれの溶液，膜においても，透過量と時間との間には線形関係が得られた。供給液としてトルエンを用いた透過測定では，孔形成剤の増加に伴い透過量が増加した。また，膜の多孔質化に伴い，加圧後，透過が観測されるまでの時間が短くなる傾向を示した。供給液として固体粒子を含有する有機廃液を用いた透過測定では，PEGの含有量が増加するとともに透過流束は増加した。緻密膜とPDMSとPEGの割合が1：2で調製した膜の透過流束は，それぞれ，0.8と4.8 kgm-2h-1MPa-1で，多孔質膜では緻密膜と比較して約6倍高い透過流束が得られた。それにもかかわらず，透過液中に含まれていた固体粒子の濃度はどの膜においても1wt%以下に保持することができた。透過液は若干着色しているが透明であり，固体粒子があまり含まれていないことが確認された。
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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
初年度は，孔形成剤や補強材を用いて多孔質膜や緻密膜を作製し，作製した膜の溶媒透過性や有機廃液の分離性能について調査する計画をたてた。
2液（主剤と架橋剤）を混合して硬化させる2液硬化型のシリコーンを膜母体として使用し，多孔性シリコーン膜の作製に関しては水やポリエチレングリコール（PEG），微粉砕した塩等の水に溶解性のある物質を分散させ，膜成形後，水溶性物質を水中に溶出させるなどして多孔性シリコーン膜の作製に成功した。複合シリコーン膜の作製においては，カーボンナノファイバーやガラス繊維等を分散させた複合化シリコーン膜を作製できた。
膜ろ過装置を用い，作製したシリコーン膜を通しての有機溶媒の透過量や，実際にインク工場から排出された有機溶媒中に固体粒子が分散したインク廃液の膜ろ過を行った。インク廃液の膜ろ過では，固体粒子を含まないほぼ透明な透過液が回収できることに成功した。
以上の通り，初年度立案した計画事項はほぼ完遂出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り，平成26年度の結果をふまえ，次年度以降は膜の最適化，大量処理装置の開発に向けた膜モジュールの作製を目指す。
膜の最適化では，固体粒子濃度が約10wt%のインク等廃液から，低圧（0.2～0.3 MPa）膜ろ過により，回収液中の固体粒子濃度が0.5wt%以下となる膜作製条件の再確認を行う。併せて，膜ろ過装置を用い，膜の長期安定性，および，ファウリングによる膜性能の劣化の評価を行う予定である。最終年度には，大量処理可能な装置の開発を目指した膜モジュールの作製を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
当初計画で見込んだよりも安価に研究が進んだため，次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は平成27年度に消耗品費と合わせて使用する。
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