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2019 年度 実績報告書

NOMの固体EEMデータベース構築とIn-situファウリング観察技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H04941
研究機関中央大学

研究代表者

山村 寛  中央大学, 理工学部, 准教授 (40515334)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードNatural organic matter / 蛍光分光分析 / 固体蛍光分析 / 膜ろ過 / 膜ファウリング
研究実績の概要

本研究は,NOMの固体蛍光分光(SPF-EEM)スペクトルデータベースを構築するとともに,SPF-EEMを用いた膜ファウリングモニタリングシステムを構築することを目的とする。本年度は,ラボスケールでろ過運転中の膜および薬品洗浄前後の膜についてIn-situでのSPF-EEM測定を行い、膜ファウリングの進行及び薬品洗浄の効果を分析した。
未使用膜のSPF-EEM測定では、Ex/Em=280/315 nm付近にPVDF由来のピーク(以降ピーク1と記述)が観察された。一方、膜ファウリングの進行に伴ってEx/Em=360/430 nm付近に新たなピーク(以降ピーク2と記述)が出現した。ピーク2は親水性有機物のピークと位置が類似しており、固体タンパク質に由来すると考えられる。未洗浄のファウリング膜をフーリエ変換赤外分光光度計(FTIR)に供した結果、カルボキシル基とC=C二重結合の存在が検出され、タンパク質と腐植物質の蓄積が推定される。固体腐植物質は蛍光を発しないため、ピーク2は固体タンパク質に由来すると推測された。
NaOH、 HClおよびNaClOを異なる順番で用いた際の薬品洗浄の効果を比較した。NaOH、 HCl、NaClOの順で浸漬した結果、ピーク2が検出されてたため、薬品洗浄後にも膜上に固体タンパク質が残存することが示唆された。透水回復率は88%であり、残り12%に固体タンパク質が寄与していると考えられる。一方、NaClO、 HCl、NaOHの順で洗浄後は、ピーク2は検出されず、固体タンパク質が薬品洗浄により除去されたことが分かる。また、透水回復率は97%であり、SPF-EEMの測定結果および透水回復率から、薬品洗浄順序が膜ファウリングの解消に大きく影響を与えることが明らかとなったと共に、SPF-EEMによる薬品洗浄の効果を定量的かつ非破壊で評価することにに成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Solid-phase fluorescence excitation emission matrix for in-situ monitoring of membrane fouling during microfiltration using a polyvinylidene fluoride hollow fiber membrane2019

    • 著者名/発表者名
      Yamamura Hiroshi、Ding Qing、Watanabe Yoshimasa
    • 雑誌名

      Water Research

      巻: 164 ページ: 114928~114928

    • DOI

      10.1016/j.watres.2019.114928

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of Graphene Oxide for Adsorption Removal of Geosmin and 2-Methylisoborneol in the Presence of Natural Organic Matter2019

    • 著者名/発表者名
      Hafuka Akira、Nagasato Takahiro、Yamamura Hiroshi
    • 雑誌名

      International Journal of Environmental Research and Public Health

      巻: 16 ページ: 1907~1907

    • DOI

      10.3390/ijerph16111907

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Digestion performance and contributions of organic and inorganic fouling in an anaerobic membrane bioreactor treating waste activated sludge2019

    • 著者名/発表者名
      Hafuka Akira、Mashiko Riho、Odashima Ryuto、Yamamura Hiroshi、Satoh Hisashi、Watanabe Yoshimasa
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 272 ページ: 63~69

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2018.09.147

    • 査読あり
  • [学会発表] 水中天然有機物の固体・液体3次元励起蛍光スペクトルの差異2019

    • 著者名/発表者名
      丁青、山村寛
    • 学会等名
      第94回 水道研究発表会
  • [学会発表] In-situ固体三次元励起蛍光分光法を利用した薬品洗浄による膜ファウリング解消効果の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      落合洸介、山村寛
    • 学会等名
      第94回 水道研究発表会
  • [学会発表] Optimization of Inline-EEM analysis for validated PARAFAC decomposition of NOM2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Yamamoto, Hiroshi Yamamura
    • 学会等名
      IWA specialist conference on Natural Organic Matter in Water 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison Of Three-dimensional Fluorescence Excitation-emission Matrix Spectroscopy Determined For Aquatic NOMs In Solid-phase And Liquid-phase2019

    • 著者名/発表者名
      Ding Qing, Hiroshi Yamamura
    • 学会等名
      IWA specialist conference on Natural Organic Matter in Water 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 人口減少社会に向けた”スマート”な上下水道インフラ2019

    • 著者名/発表者名
      山村 寛
    • 学会等名
      中央大学技術士会 講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Characterization and chemical cleaning of irreversible membrane fouling by in-situ SPF-EEM2019

    • 著者名/発表者名
      K. Ochiai, Q. Ding, H. Yamamura, Y.
    • 学会等名
      9th International Water Association (IWA) Membrane Technology Conference & Exhibition for Water and Wastewater Treatment and Reuse
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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