| 研究課題/領域番号 |
24226012
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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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(系)研究科(研究院), 教授 (00173790)
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| 研究分担者 |
松下 拓 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30283401)
白崎 伸隆 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60604692)
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| 研究期間 (年度) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| キーワード | 環境技術 / 環境材料 / 土木環境システム / 反応・分離工学 / 水資源 |
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| 研究概要 |
１．超微粒子吸着剤の評価： 超微粉炭が有する低競合吸着性を，NOM共存下の臭気物質：MIBの吸着実験とShell Adsorption ModelとSimplified Equivalent Background Compound Modelによる解析により解明した．超微粉炭の最適粒度が１μm付近であることを予測した．次年度以降に計画の使用済み粒状活性炭の微粒化による再利用研究の準備を行った．粒度分析計を購入し，粒度分析のための分散剤などの条件検討を開始した．
２．機能型凝集剤： 様々な凝集剤を試作し，低アルミニウム残留性を有するための機能を解明し，低アルミニウム残留性高分子凝集剤を試作できた．
３．紫外線酸化プロセス： 1,4-ジオキサンを用い，シリカ繊維＋二酸化チタン触媒と紫外線ランプ(254 nm)あるいは真空紫外線ランプ(185 nm + 254 nm)による，紫外線単独あるいは触媒を用いた分解実験を行い，分解速度についての基礎データを取得し，真空紫外線ランプを用いた場合には，必ずしも触媒がなくても迅速な分解が可能であることを見いだした．また、LC/MS/MSを購入し、分解生成物の定性／定量分析の準備を開始した．
４．凝集-膜ろ過： ４系列装置を設置し，動作確認，運転基本条件を設定し，試作凝集剤による膜ろ過性の基礎データの収集を開始した．塩基度を70％まで上昇すると膜ファウリングをより低下させることができたが，今のところ70％以上では，硫酸などその他の成分を調整しても低膜ファウリング性を向上するには至らなかった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
初年度は，①超微粉炭の低競合性の解明，②吸着容量増加機構の解明，③凝集剤の有効成分，④VUV酸化分解性能の把握，⑤小型実験プラントの設置と運転を計画していた．これらの内，②以外は達成された．②に代わって次年度以降に検討予定であった⑥超微粉炭の最適粒度について成果が得られた．
研究実績の概要に記載の結果は，環境・水関連のトップジャーナルであるWater Research（インパクトファクター4.865）に3編，Separation and Purification Technology（インパクトファクター2.921）に2編の論文として掲載され，さらに土木学会論文集に掲載された論文は，土木学会第49回環境工学研究フォーラム論文賞を受賞した．
以上のことから，計画以上に研究が進行していると報告させて頂きたい．
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| 今後の研究の推進方策 |
超微粉炭が有する低競合吸着性とその機構についてはジェオスミンの実験結果よりさらに実証して行く．さらに，どのようなNOMが活性炭粒子外表面付近に吸着し，どのようなNOMが活性炭粒子内部にまで拡散・吸着し，ジェオスミンなどと吸着競合しているのかをShell Adsorption Modelにより解明して行く．また，NOMとジェオスミンの吸着順が競合吸着に与る影響を解析する．使用済み粒状活性炭の超微粉化による再利用の研究を進めるため，粒度分析技術と超微粉砕技術の確立を目指す．使用済み粒状活性炭は東京都水道局などから実施設の活性炭を入手する．
凝集剤のヒ素など有害金属をより効率的に除去可能な新規凝集剤，および低膜ファウリングに寄与する凝集剤の機能と開発を行う．ヒ素含有水は豊平川やコトンナイ川など自然由来でヒ素を含有している試料水を使う．凝集剤は原料の溶解時の温度や時間を調整し，様々な種類を調整し，除去実験に供するとともに，その特徴をフェロン法や，コロイド荷電量などから定量し，除去率に支配的な因子を検討する．
紫外線酸化プロセスについては，小型パイロットプラント実験を行い，長期間運転における分解性を調べると共に，スリーブの透過性の変化について検討する．さらに、水中の共存有機物由来の分解生成物について調べ，分解生成物の活性炭吸着などによる制御についても検討を行う．
高度膜処理の小型プラント実験に関しては，４系列プラントがほぼ安定的に運転可能となったことから，試作凝集剤の性能テストとして，高pHなど膜ろ過にやや不利な条件で膜ファウリング加速試験を行う．一方，大型プラント実験装置を設置し，長期間運転を開始する．これらの結果より，室内実験で新規に試作した凝集剤が膜ファウリングの抑制にどの程度効果を示すかを，膜間差圧，使用後の膜から回収された膜ファウリング成分，膜ろ過水質から評価する．
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