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限外ろ過における生物代謝産物の生成特性と膜面付着層の形成機構に関する研究

超滤过程中生物代谢产物的产生特性及膜表面粘附层形成机制研究

基本信息

批准号：
06650602
负责人：
桃井清至
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究において,生物代謝産物(SMP)の蓄積特性を調べるとともに,膜面付着層の形成機構及び膜透過流束の変化について検討を行った。得られた結果が以下のように要約される。1.SMPの蓄積及び膜分離システムに与える影響微生物分解過程で生成された高分子SMPは運転時間の経過とともに,反応槽内に蓄積することが確認された。蓄積成分は,主に400万より大きい分子量の有機物である。この高分子成分は,微生物代謝及び膜透過性能の主な影響因子として,反応槽内微生物活性度と膜透過流束を大きく影響することが分かった。2.膜面付着層性状の時間的変化膜透過流束の減少と対応になって,ろ過抵抗及び膜面付着物量は時間的に増加することが判明した。また,付着物TOC成分の粒径分布を調べたところ,分離対象液中の溶解性成分と固形性成分は,各ろ過段階において互いに優先的に膜面に付着することが分かった。膜面付着層形成機構の解明膜面にSMPと生物菌体の付着及び付着層表面自由エネルギーに関する解析により,膜面付着層の形成が次のような三段階と推定される。(1)SMPのような溶解性成分の初期付着により膜表面自由エネルギーが低下し,菌体は付着しやすい膜面が形成される。(2)SMPの存在で界面自由エネルギーが低いレベルに保たれ,菌体が迅速に膜面に付着しろ過抵抗は時間とともに増加する。(3)膜面の付着菌体が増殖し,ECPなど細胞外物質を分泌した結果,ゲル層抵抗は大きくなる。4.膜透過流束の変化に関する数学的解析及び膜分離バイオリアクターの設計・操作条件の体系化濃度分極モデルとろ過抵抗モデルに基づき,膜透過流束の時間的変化及び操作条件による変化をモデル化した。各影響因子及びパラメーターを整理し,生物反応系と膜分離工程の最適化を行い膜分離バイオリアクターの設計・操作の体系を構築した。

This study focuses on the accumulation characteristics of biological metabolites (SMP), the formation mechanism of the membrane surface adhesion layer, and the modification of the membrane permeation flow stream. The result of getting it is that the following のように offers to される. 1. The accumulation and membrane separation of SMP and SMP affect the microbial decomposition process and the generation of SMP. The polymer SMP transport time has passed, and the accumulation in the reaction tank has been confirmed. The accumulation component is mainly an organic substance with a large molecular weight of 4 million. The polymer composition is the main influencing factor of microbial metabolism and membrane permeability, and the microbial activity in the reaction tank is affected by the membrane permeation flow rate. 2. Changes in the properties of the film surface coating layer over time can be clearly seen through the decrease in film transmission flux and the increase in resistance and the amount of film surface coating material over time.また, the particle size distribution of the attached TOC component, the soluble component in the separation solution The solid ingredients are divided into different stages and the film surface is given priority. Elucidation of the formation mechanism of the membrane surface adhesion layer, the adhesion of SMP and biological cells on the membrane surface, and the freedom of the adhesion layer surfaceルギーに关するanalytic により, film surface attached layer formation が时のようなthree-stage and estimation される. (1) The initial layer of SMP's soluble components is free of the surface of the film, and the surface of the film is free, and the bacterial cells are attached to the surface of the film to form a layer. (2) The existence of SMP means that the interface is free and the structure is low and the bacteria are protected quickly. (3) The growth of bacteria on the membrane surface results in the secretion of ECP and extracellular substances, and the resistance of the membrane layer is large. 4. Mathematical analysis of membrane permeation flow changes and systematic concentration analysis of membrane separation design and operating conditions Extremely resistant to the changing of the membrane permeation flow time and operating conditions, the membrane is resistant to the changing of the membrane flow rate. The optimization of each influencing factor and the optimization of bioreaction systems and membrane separation engineering, the design and operation of the membrane separation system, and the construction of the system.