| 研究課題/領域番号 |
21H04567
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分22:土木工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
松井 佳彦 北海道大学, 工学研究院, 名誉教授 (00173790)
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| 研究分担者 |
松下 拓 北海道大学, 工学研究院, 教授 (30283401)
白崎 伸隆 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60604692)
安藤 直哉 北海学園大学, 工学部, 准教授 (20847595)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円)
2023年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2022年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2021年度: 20,670千円 (直接経費: 15,900千円、間接経費: 4,770千円)
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| キーワード | 環境技術 / 環境材料 / 土木環境工学 / 反応・分離工学 / 水資源 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
低圧膜分離を使った浄水処理は水質や維持管理性など多くの面から期待され、約20年も前から研究開発されている。しかし、根本的な問題であるろ過に伴い膜が汚れ、膜ろ過差圧が上昇し必要駆動力が大きくなる膜ファウリングが課題であり、特に低水質原水への適用を難しくしている。このような中で研究代表者らは高塩基度凝集剤で前処理し、その後に超微粒子吸着材を膜ろ過の直前で間欠添加すると膜ろ過差圧がほとんど上昇しないという興味深い結果を得た。この研究では、この知見を大きく展開し、膜ファウリングを著しく低減した膜ろ過法を世界で初めて創出することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
超微粉炭のパルス添加前処理法を３種類の異なるタイプの膜ろ過（管状セラミック無機膜と有機膜によるアウトサイド－イン浸漬ろ過システム，モノリス型セラミック膜によるインサイドアウトろ過）に適用し，膜ファウリングの抑制を検討した．超微粉炭のパルス投与は，超微粉炭層のプレコート効果や吸着効果により，浸漬方式の膜ろ過ではセラミック膜と有機膜の両方について膜透過圧の上昇を緩和することができた．凝集剤と組み合わせた超微粉炭のパルス投与は，膜上にプレコート層を形成し，水圧による逆洗で容易に剥離することができた．モノリス型セラミック膜システムでは，均一なプレコート形成のためにクロスフロー方式の有効性が示唆された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水問題の有力な解決技術として膜分離技術が期待され，その中で MF膜は操作圧が低く適用拡大が期待されて久しいが，普及率が高い状況にはない．この理由は、膜自体が目詰まり（膜ファウリング）を起こしやすく、ろ過のためのエネルギー消費が大きくなる点にあり、このことが膜分離の水処理への普及の最大の障壁となっている．本研究では，この課題の解決策として，超微粉炭（粒径200 nm）、パルス／短期間添加による膜のプレコート、超高塩基度ポリ塩化アルミニウムを検討対象とし、膜ファウリングの革新的抑制技術を開発するとともに、そのメカニズムを解明し、ろ過性と処理水質の両方に優れた前処理－膜ろ過法を提案した．
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