熱力学的指標によるファウリング現象のモデル化と浄水膜設計への応用

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K05120
• 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): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 浄水膜 / ファウリング / 分子動力学法 / 動径分布関数 / 第2ビリアル係数

研究成果の概要

ポリマー素材表面の親疎水性を分子動力学法によって簡便に予測できる方法論を提案した。さらにこの方法論を応用し、ポリ（アクリル酸2-メトキシエチル）（PMEA）を含む種々のアクリレート/メタクリレート系素材のファウリング特性を解析した。得られた結果は、PMEAの耐ファウリング性能が顕著に高いことを示す既往の実験結果と符合した。そこで本手法の適用範囲をベタイン素材にも拡大し、ファウラントの親疎水性と耐ファウリング性能の相関関係を検証した。これらの取り組みを通じて、ポリマー素材の耐ファウリング性能を本手法で評価することの妥当性を示唆した。

自由記述の分野

化学工学・膜工学、計算化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

膜を用いた水処理プロセスの研究分野において、透水性能の経時劣化をもたらす膜ファウリングは、喫緊に解決すべき重要課題である。その一方で、膜ファウリングの詳しいメカニズムを理解するには、浄水膜のごく近傍に存在する浮遊物の性質が膜ファウリングに与える影響を調べるアプローチが欠かせない。そこで本研究は、コンピュータシミュレーション技術を活用することで、水分子や浮遊物のミクロな動きを計算機上で再現し、膜ファウリングの制御に向けた新たな示唆を得ることを試みた。