| 研究課題/領域番号 |
19K05665
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 膜蒸留 / 海水淡水化 / 炭化繊維膜 / 炭素化繊維膜 / 随伴水 / 多孔質膜 / 水処理 / 膜分離 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
絹やキュプラ等の布繊維を高温で炭化処理すると、布繊維が元来有する高い多孔性を維持したまま、非常に疎水性の高い炭化繊維材料が得られる。本研究は、これらの材料を利用した海水、随伴水の淡水化プロセスの構築を最終目標とし、炭化前の繊維材料の種類や布の編み方、炭化処理温度等の炭化条件が、得られる炭化繊維材料の疎水性の程度や多孔度等の材料物性にどのような影響を与えるかや、炭化繊維材料が膜蒸留用の疎水性多孔質膜としてどのような性能を示すかを調査し、加えて、この炭化繊維膜に親水性膜を複合化した膜を使用した膜蒸留による、随伴水のワンステップ淡水化プロセスの構築について検討を行うものである。
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| 研究成果の概要 |
天然繊維の絹や合成繊維のキュプラ等の布繊維を高温で炭化処理すると、布繊維が元来有する高い多孔性を維持したまま、非常に疎水性の高い炭化繊維材料が得られる。海水、随伴水の淡水化プロセスの構築を最終目的とし、これらの膜がどのような膜蒸留性能を示すかを調査した。
その結果、従来膜蒸留に利用されるポリフッ化ビニリデン膜と比較して、炭化繊維膜は非常に高い撥水性を示すことを確認した。3wt% NaClを供給液とした膜蒸留測定では、炭化繊維膜はPVDF膜より5倍程度高い透過流束が得られた。親水性を付与した複合膜の膜蒸留では、油分の透過はほとんど観測されなかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
膜蒸留は、工場等で発生する廃熱を熱源として利用できれば、膜上に廃熱で加温した塩水を循環させるだけで塩水から淡水が得られる極めて省エネルギーなプロセスである。今回提案した炭化繊維膜はその高い疎水性と多孔性のため、従来、膜蒸留に利用されている多孔質ポリフッ化ビニリデン膜よりもはるかに高い透過流束を示し、その高い塩除去率から、新たな膜蒸留用の膜としての大きな可能性を示した。大きなエネルギーを供給することなく海水や随伴水から水のみを回収できれば、経済的な効果も非常に大きいと予想される。
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