研究課題/領域番号 |
22K04802
|
研究種目 |
基盤研究(C)
|
配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
|
研究機関 | 名古屋工業大学 |
研究代表者 |
南雲 亮 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20552003)
|
研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
|
キーワード | 分子動力学法 / 膜ファウリング / 水透過膜 / 耐ファウリング性能 |
研究開始時の研究の概要 |
世界的な水不足を背景に、海水淡水化や下水再利用のための水透過膜が注目されている。本研究は、分子・原子を扱うコンピューターシミュレーション技術を利用して、水透過膜の高性能化に貢献することを目指している。
|
研究実績の概要 |
水透過膜の研究開発において、透水性能の経時劣化(膜ファウリング)は解決すべき重要課題である。本研究は、分子動力学(MD)シミュレーションによって膜ファウリングの詳細メカニズムをミクロな視点から解析することを試みた。具体的な検討対象には、ポリ(アクリル酸2-メトキシエチル)(PMEA)やポリ(メタクリル酸2-ヒドロキシエチル)(PHEMA)などのアクリレート/メタクリレート系素材に加え、透析膜の親水化剤として利用されるポリビニルピロリドン(PVP)など、種々のポリマー素材を設定した。有機ファウラントのモデル物質には、直鎖構造や分岐構造を有する低分子量の有機化合物を適宜設定した。計算モデルの構築に際しては、素材オリゴマーと有機ファウラントを混合した直方体セルを構築し、等温・等圧条件下におけるMD計算を実施した。系が平衡状態に到達したことを確認した上で、等温・等積条件下におけるMD計算を実施した。これにより得られた計算データを解析し、系の分散・凝集状態と耐ファウリング性能の相関関係を検証した。その結果、PMEAの側鎖末端を構成するメトキシ基が、耐ファウリング性能の発現に強く関与していることを示唆した。さらにPVPの素材オリゴマーと有機ファウラントを混合したモデル系においても、PVPの良好な耐ファウリング性能を裏づける結果を得た。以上により、本研究で推進する耐ファウリング性能の解析手法が、広範なポリマー素材の系に適用できることを示した。
|
現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
アクリレート/メタクリレート系の他、PVPなどにも適用範囲を拡大しており、研究開始当初の進捗目標がおおむね順調に進んでいる。
|
今後の研究の推進方策 |
ポリマー素材を構成する種々の官能基の種類と耐ファウリング性能の関係を分子レベルで解析する。得られた結果を踏まえ、親疎水性や荷電特性などの表面物性が耐ファウリング性能に与える影響を評価する。
|