| 研究課題/領域番号 |
25289275
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
入谷 英司 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60144119)
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| 研究分担者 |
片桐 誠之 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00345919)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ソフトナノコロイド / 超高度分離 / 脱液挙動 / 圧縮変形挙動 / 限外濾過 / 濾過ケーク / 平均比抵抗 / 平均空隙率 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ナノゲル（ミクロゲル）、ナノエマルション、タンパク質のような生体高分子、ハードナノ粒子が緩く凝集したナノ粒子などのソフトナノコロイドの超高度分離操作の最適設計を実現するため、ソフトナノコロイドの特性評価法を確立し、それに基づき複雑な分離メカニズムを解明して、最適な分離手法、装置や操作の設計のための指針を得ることを目的とする。昨年度に確立したソフトナノコロイドの脱液挙動および圧縮変形挙動の評価を行うための手法である、ケーク濾過の考え方に立脚した濾過面積急縮小効果を利用した圧力ステップ状限外濾過試験を、様々なソフトナノコロイドに適用し、濾過性能の支配因子となる濾過ケークの平均比抵抗と平均空隙率の圧力依存性を決定した。得られたデータの活用例として、濾過圧力と濾過速度が濾過期間中に様々に変化する変圧変速濾過挙動の推算と、データに基づいて設計した濾過圧力上昇のプログラムにより一定の濾過速度を保つ定速濾過の実現が可能であるかを検討した。変圧変速濾過挙動は、濾過圧力の変化により濾過速度が複雑に変化するが、本手法により精度良く推算でき、また濾過圧力の制御による定速濾過の実現も可能なことがわかった。この際、ケーク空隙率を考慮することでデータを取得した条件と濃度が異なる場合の推算にも適用できることが明らかとなり、データの信頼性と本モデルの妥当性を検証できた。さらに、濾過試験で得たデータから粒子充填層の圧縮透過特性を推算する手法について検討を行った。圧縮透過特性が求まると、濾過ケークのみならず、圧搾における圧縮ケーク、沈降や遠心分離における沈積層、浮上分離におけるクリーミング層の動的挙動など、広範な固液分離操作の様々な特性を一挙に把握できるものと期待され、一例として、圧搾操作における脱水挙動の推算が可能であることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度の研究成果により、確立したソフトナノコロイドの特性評価法の有用性が確認でき、超高度分離操作の最適設計を実現するための指針が得られつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究で得られたソフトナノコロイドの超高度分離に関する研究成果を国際および国内学会で発表するとともに、ソフトナノコロイドの脱液挙動や圧縮変形挙動に関する補足のデータを収集し、超高度分離操作の最適設計を実現する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年4月に開催される第12回世界濾過会議に出席し、本研究で得られたソフトナノコロイドの超高度分離に関する研究成果を、本国際学会で口頭ならびにポスター発表し、査読付き学術論文の投稿に向けた準備を行うため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
第12回世界濾過会議に出席するための参加費と旅費として使用するとともに、学術論文の投稿費や論文別刷り費等として使用する。
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