吸着剤の超微粒度化が拓く高度膜処理の新展開

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21246083
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 松井 佳彦 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 教授 (00173790)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松下 拓 北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30283401) ; 大野 浩一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00322834)
• Keywords: 吸着 / 活性炭 / MF膜 / 膜分離 / 浄水 / 2-メチルイソボルネオール / フミン質

Research Abstract

セラミック膜ろ過の前処理として市販の粉末活性炭より遥かに粒径の小さい微粉炭を用いた場合の極性物質の吸着容量の著しい増加,吸着剤内部細孔容積の増加,フロック形成の促進効果,膜ファウリング抑止機構などの吸着剤の超微粒度化効果のメカニズムの解明を目的に研究を開始した.本年度は,超微粒度吸着剤の評価として,様々な極性を有するNOM,それらのモデル物質としてPSS,PEGを用いて吸着平衡・速度実験を行い,FIB及びFE-SEM/EDXSを用いて吸着材内部の吸着量分布を直接観察するとともに,窒素ガス吸着による細孔分布を解析した.さらに,吸着-膜分離実験を行い,微粒子添加によるフロック形成への効果を微粒子カウンターなどで調べた.その結果、NOMモデル物質であるPSSは活性炭粒子表面付近に主に吸着し、内部にあまり吸着していないことがわかった。NOMやPSSは活性炭粒子表面付近に主に吸着することから、活性炭の微粉化に伴う比表面積の増加により、吸着容量が増加すると考えられる。また,微粉炭は粉末活性炭よりNOMを多く吸着しているにも関わらず,臭気物質2-メチルイソボルネオールと競合成分との吸着競合度合いは同程度であった.微粉炭による吸着メカニズムとして,Shell Adsorption Modelを提案し,実証データを集積しつつある.また,微粉炭はウイルスを吸着する可能性があることはわかってきた.また,微粒子添加はフロック形成を促進し,膜処理における膜間差圧を低下させ,運転エネルギーの削減に効果があることがわかってきた.セラミック膜ろ過の長期間実験を行うために,実験装置の作成,設置,試運転を開始した.

Research Products

• [Journal Article] Effects of super-powdered activated carbon pretreatment on coagulation and trans-membrane pressure buildup during microfiltration (2009)
  • Author(s): Matsui, Y., Hasegawa, H., Ohno, K., Matsushita, T., Mima, S., Kawase, Y., Aizawa, T.
  • Journal Title: Water Research 43(20) Pages: 5160-5170
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Branched pore kinetic model analysis of geosmin adsorption on super-powdered activated carbon (2009)
  • Author(s): Matsui, Y., Ando, N., Sasaki, H., Matsushita, T., Ohno, K.
  • Journal Title: Water Research 43(12) Pages: 3095-3103
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Development of ceramic membranes and recent applications in Japanese water treatments. (2009)
  • Author(s): Matsui, Y.
  • Organizer: AWWA Water Quality Technology Conference & Exposition
  • Place of Presentation: Washington State Convention & Trade Center, Seattle, Washington, USA
  • Year and Date: 20091115-20091119
• [Presentation] Geosmin and 2-methylisoborneol adsorption on super-powdered activated carbon in presence of natural organic matter. (2009)
  • Author(s): Matsui, Y., Sasaki, H., Ando, N., Nakano, Y., Matsushita, T., Ohno, K.
  • Organizer: The 3rd IWA-ASPIRE Conference
  • Place of Presentation: Taipei International Convention Center, Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 20091018-20091022
• [Presentation] Effect of transmembrane pressure on geosmin release from cyanobacterial cell during microfiltration. (2009)
  • Author(s): Matsushita, T., Kobayashi, Y., Nakamura, K., Matsui, Y., Ohno, K.
  • Organizer: The 3rd IWA-ASPIRE Conference
  • Place of Presentation: Taipei International Convention Center, Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 20091018-20091022