| 研究課題/領域番号 |
16K06829
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
中川 敬三 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 准教授 (60423555)
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| 研究分担者 |
松山 秀人 神戸大学, 工学研究科, 教授 (50181798)
吉岡 朋久 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 教授 (50284162)
佐伯 大輔 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (70633832)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ナノシート / 分離膜 / ナノろ過膜 / ニオブ酸ナノシート / 酸化グラフェン |
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| 研究実績の概要 |
これまでの検討により，ニオブ酸化物ナノシート(NbO)膜が比較的高い膜性能を有し，ファウリング耐性を有することを明らかとした．一方ファウリング耐性の向上を狙いとして，助触媒として期待される酸化グラフェン(GO)との複合膜の作製を検討したところ，透水性能が飛躍的に向上することもわかっている．このように新規ナノシート種の利用は膜性能のさらなる向上に向けて重要である．本年度の研究では，GOナノシートを利用した新規積層膜を作製し，膜性能や構造安定性について複合膜と比較検討を行った．
１．架橋剤にNbO膜で利用されていたトリエタノールアミン(TEOA)を用い，吸引ろ過法によりニトロセルロース支持膜上にGO膜を作製した．湿潤状態においてX線回折による積層構造を評価したところ， TEOAが無い場合は膨潤による層間距離の拡大もしくは積層構造の乱れが示唆された．これに対して，TEOAを利用した場合はやや膨潤が起こるものの積層構造が確認でき，構造安定性が向上することがわかった．
２．TEOA/GO比が膜性能に与える影響について検討した．TEOA添加によって透水性は減少するもの，塩阻止性は向上した．層間におけるサイズ排除，またGO膜の負電荷による静電反発の影響であると考えられる．また膜間差圧の影響について評価したところ，TEOAの無いGO膜の場合は圧力の増加と共に透水性および塩阻止率は共に低下した．一方GO-TEOA膜は高圧下においても安定な透水性を示し高い阻止性を示した。TEOA架橋によってGO膜の構造安定性が向上し，そのため高い塩阻止性が保持されたと考えられる．これらの結果から，NbOとGOの複合膜においてもTEOAによる架橋効果が作用し，構造安定性や阻止性の向上に寄与したと考えられる．
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