2016 Fiscal Year Annual Research Report
A mass transport approach for promoting the efficiency in a combined membrane separation technology extracting sea resources
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26740049
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
佐野 吉彦 静岡大学, 工学部, 助教 (90720459)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電気透析 / 電解電流密度 / 多孔質スペーサー / 複合型膜分離プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は物質輸送論の立場から，製塩技術と海水淡水化技術からなる複合型の膜分離プロセスの高効率化を検討するものである．今年度は昨年に引き続き多孔質スペーサーによる限界電流密度の増大効果，電気抵抗削減効果，および省エネ効果を実験，解析，数値シミュレーションの観点から検討した．また，複合型膜分離プロセスの運転を模擬する数値シミュレーションコードを開発し終え，現在も高効率運転の検討を行っている．
本研究で見出した多孔質体スペーサーは，ポンプ動力の上昇を抑えつつ，限界電流密度を4倍上昇させることに成功している．これは，研究申請当初に見積もっていた値より大きな値であり，多孔質体内場を通るイオン輸送現象について，理論と実験の側面より検証する必要があった．そこで，ネルンスト・プランクの式を電気中性条件の下，プラスイオンとマイナスイオンで連成させることで，新たなイオン輸送式を提案した．新たなイオン輸送式を用いた解析と実験結果により，電気透析等の流動とイオン濃度場の関係を明らかにした．これらの結果は2本の国際論文（JP Journal of Heat and Mass TransferとDesalination）に公表した．また，多孔質体の形状が限界電流密度に及ぼす効果を実験と数値シミュレーションより検討しており，この結果は2017年開催の28th International Symposium on Transport Phenomenで発表する予定である．
電気透析の高効率化の検討が長引いたため，半年間ほど，複合型分離プロセスの検討が遅れていたが，複合型膜分離プロセスの運転を模擬する数値シミュレーションコードの開発は既に終えており，運転条件の検討を終えたのちに，その結果を公表していく予定である．
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