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2015 年度 実績報告書

正浸透膜システムで用いる駆動溶液の創製に基づくゼロエネルギー究極海水淡水化の実現

研究課題

研究課題/領域番号 26630392
研究機関神戸大学

研究代表者

松山 秀人  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50181798)

研究分担者 神尾 英治  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30382237)
高橋 智輝  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80535518)
三好 太郎  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80587791)
佐伯 大輔  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70633832)
安川 政宏  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20647309)
三野 泰志  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70709922)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード正浸透法 / 駆動溶液 / 海水淡水化 / 浸透圧 / 磁性粒子 / 温度応答性分子 / LCST型相転移
研究実績の概要

1.温度応答性と二酸化炭素吸収性を有するポリアミン型DSの創製
昨年度開発した磁性粒子型駆動溶液(DS)は、安定的な回収性と再分散性を有している一方で、浸透圧は海水の2/3程度(800mmol/kg)であり海水淡水化を成し得るためにはより高浸透圧を達成する必要がある。そこで本年度は磁性粒子を用いるコンセプトにとらわれず、広範な材料、具体的には温度応答性と二酸化炭素(CO2)吸収性を有するポリアミン型DSについても検討を加えた。
種々の三級アミンモノマー(N,N-Dimethylaminoethyl methacrylate: DM, N,N-Diethylaminoethyl methacrylate: DE, 2-N-Morpholinoethyl methacrylate: ME)から構成される共重合体をDSとして合成した。これらの共重合体水溶液は下限臨界溶液温度(LCST)型の相転移挙動を示すとともに、共重合体の組成変化により、相転移温度を24℃から41℃の範囲で制御することに成功した。このように比較的温和な条件においても、液液相転移によりDS濃厚相とDS希薄相に分離し、DSを再利用することが可能である。
一方、共重合体水溶液はCO2をHCO3-イオンとして三級アミンに化学的に吸収することより、海水以上の浸透圧(1400mmol/kg)を発現した。さらに、単独重合体(poly(DM))と共重合体(poly(DM-co-DE))を比較すると、CO2吸収量は同程度であるにも関わらず、放散率は共重合体で増加する傾向を示した。
本研究で作製したポリアミンは、高い浸透圧と迅速なCO2放散能を有しており、さらにはLCST型相転移を制御可能であることから、低エネルギーな回収プロセスの構築が可能である。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Characterization of osmotic agent-added salt solution properties for a novel pressure-retarded osmosis system utilizing low-grade energy2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Takahashi, Masahiro Yasukawa, Shihomi Nishimori, Sosuke Onoda, Taro Miyoshi, Hideto Matsuyama
    • 雑誌名

      Bull. Soc. Sea Water Sci., Jpn.

      巻: 69 ページ: 120-121

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of molecular weight of draw solute on water permeation in forward osmosis process2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yasukawa, Yasuhiro Tanaka, Tomoki Takahashi, Masafumi Shibuya, Shoji Mishima, Hideto Matsuyama
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 54 ページ: 8239-8246

    • DOI

      DOI: 10.1021/acs.iecr.5b01960

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 正浸透駆動溶液を指向した二酸化炭素応答性相転移材料に関する基礎的研究2016

    • 著者名/発表者名
      西森塩穂美, 大石いずみ, 高橋智輝, 浜田豊三, 松山秀人
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      関西大学(大阪)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
  • [学会発表] LCST型相転移材料を用いたオスモティックヒートエンジンに関する基礎的研究2016

    • 著者名/発表者名
      高橋智輝, 板井拓也, 松山秀人
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      関西大学(大阪)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
  • [学会発表] 低品位熱発電に向けたLCST型相転移を発現する新規アミン化合物の創製と特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      板井拓也, 高橋智輝, 安川政宏, 松山秀人
    • 学会等名
      第18回化学工学会学生発表会(福岡大会)
    • 発表場所
      福岡大学(福岡)
    • 年月日
      2016-03-05
  • [学会発表] Ultrafiltration membrane-based osmotic heat engine with phase transition materials for Enhanced Power Generation from Low-Grade Heat2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoki TAKAHASHI、Masahiro YASUKAWA、Akihito KUMAMI、Shojiro OSUMI、Hideto MATSUYAMA
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 正浸透プロセスにおける駆動溶質の分子量と透水性能の関係2015

    • 著者名/発表者名
      安川 政宏, 田中裕大, 三嶋翔司, 高橋智輝, 松山秀人
    • 学会等名
      膜シンポジウム2015
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫)
    • 年月日
      2015-11-25 – 2015-11-26
  • [学会発表] LCST型相転移を示す高浸透圧イオン液体駆動液の開発2015

    • 著者名/発表者名
      竹中綾希, 安井知己, 神尾英治, 高橋智輝, 松山秀人
    • 学会等名
      膜シンポジウム2015
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫)
    • 年月日
      2015-11-25 – 2015-11-26
  • [学会発表] 14.世界におけるドロー溶液の開発状況/IDA(国際脱塩会議)方向を中心に2015

    • 著者名/発表者名
      松山秀人
    • 学会等名
      第32回ニューメンブレンテクノロジーシンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-11-17 – 2015-11-20
    • 招待講演
  • [学会発表] 高浸透圧を有する温度応答性イオン液体の創製と正浸透法への適用2015

    • 著者名/発表者名
      竹中綾希, 安井知己, 神尾英治, 松山秀人
    • 学会等名
      化学工学会第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] Development of Ionic Liquid Based-Draw Solution with Both LCST Type Phase Separation and High Osmotic Pressure2015

    • 著者名/発表者名
      Aki Takenaka, Eiji Kamio, Tomoki Yasui, Hideto Matsuyama
    • 学会等名
      The 9th Conference of Aseanian Membrane Society (AMS9)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2015-07-19 – 2015-07-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of flux behavior in forward osmosis by using various draw solutions having different molecular weights2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro TANAKA, Masahiro YASUKAWA, Masafumi SHIBUYA, Shoji MISHIMA, Tomoki TAKAHASHI, Taro MIYOSHI, Mitsuru HIGA, Hideto MATSUYAMA
    • 学会等名
      The 9th Conference of Aseanian Membrane Society (AMS9)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2015-07-19 – 2015-07-21
    • 国際学会
  • [学会発表] 高浸透圧を発現する新規温度応答性イオン液体の創製と正浸透膜プロセスへの適用2015

    • 著者名/発表者名
      竹中綾希, 安井知己, 神尾英治, 松山秀人
    • 学会等名
      日本膜学会第37年会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2015-05-14 – 2015-05-15
  • [学会発表] 異なる駆動溶液における正浸透法の水輸送の理論的解析2015

    • 著者名/発表者名
      田中裕大, 安川政宏, 渋谷真史, 高橋智輝, 三好太郎, 松山秀人
    • 学会等名
      日本膜学会第37年会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2015-05-14 – 2015-05-15
  • [備考] 神戸大学大学院工学研究科応用化学専攻 膜工学グループ

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~matuyama/cx14HP/index_j.html

  • [産業財産権] 正浸透膜を使用して膜分離する方法2016

    • 発明者名
      松山秀人、高橋智輝、高瀬一郎、浜田豊三
    • 権利者名
      松山秀人、高橋智輝、高瀬一郎、浜田豊三
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-061981
    • 出願年月日
      2016-03-25
  • [産業財産権] 正浸透膜分離で使用するドロー溶質およびその製造方法2016

    • 発明者名
      松山秀人、高橋智輝、西森塩穂美、高瀬一郎、浜田豊三
    • 権利者名
      松山秀人、高橋智輝、西森塩穂美、高瀬一郎、浜田豊三
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-032845
    • 出願年月日
      2016-02-24

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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