2022 Fiscal Year Annual Research Report
In-situ quantification of membrane foulants by Solid phase fluoresence excitation emission matrix
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20H02288
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
山村 寛 中央大学, 理工学部, 教授 (40515334)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中屋 佑紀 北海道大学, 工学研究院, 助教 (60868735)
丁 青 中央大学, 研究開発機構, 機構助教 (70837476)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 膜ファウリング / 固体三次元励起蛍光分析 / In-situ観察 / EEM / 薬品洗浄 / タンパク質ゲル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
膜ファウリングの制御には、膜に蓄積した成分に応じて、適切な薬品や強度で洗浄する必要がある。本研究では、膜面に励起光を照射することで発した蛍光を検出し、膜ファウリングの原因物質を検知する新たな分析手法であるSPF-EEM法を開発し、その有効性を確認した。
2022年度は、河川水をMF膜をろ過した際における、膜面へのファウリング成分蓄積の推移および薬品洗浄によるファウリング物質の消滅をSPF-EEMにより観察した。SPF-EEMにより、不可逆的なファウリングの進行を可視化することに成功した。ろ過の進行に伴い、領域I（Ex = 265-280 nm, Em = 300-340 nm）と領域II（Ex = 340-385 nm, Em = 400-450 nm）のピークが検出された。
膜ろ過中、領域 I の平均強度は低下した。これは、フミン酸が鉄やアルミニウムなどの無機金属と結びつくことで、蛍光強度が増減する「クエンチング効果」が発揮されたものと思われる。
ＮaOH→HCl→NaClOの順で化学洗浄を実施しながら、SPF-EEMにより膜表面を観察した結果、薬品洗浄後もファウリング物質が膜面に残存することが明らかになった。この残留物質は、原水のHPI画分に含まれるタンパク質様物質の一部であると考えられる。
NaClO → HCl → NaOHの順で化学洗浄を行ったところ、領域IIのピークが完全に消失し、純水透過性能が完全に回復した。このことから、SPF-EEM解析は、化学洗浄効率の判定や化学洗浄条件の選定に利用可能であることが明らかになった。
ゲル化したタンパク質がファウリング成分として頻繁に検出されており、薬品浸漬時間が不足する場合に、これらのゲル成分が完全に除去されないことが、ファウリングの加速に寄与していると推測される。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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