傾斜機能バイオポリマー膜による同位体濃縮と同重体分離の単一プロセス迅速化

本研究では，種々の様態物質が共存する系中から，膜デバイスにより，質量数204のPbおよび質量数90のSrを選択的に抽出し，質量分析を実施と，得られたデバイスを組み込んだICP-MSシステムによる同位体の定量実験を目的に，研究計画4か年で達成する。最初の2か年（令和4～5年度）は，本申請研究で最も重要となるゲル形成バイオベース材料を素材とし内部に傾斜組成をもたせた単一の分離膜（傾斜機能膜）の設計・作成及び分離評価を行う。そこで，本年度（～2023年3月31日）は，分離能を有する層を積層した傾斜材機能膜の設計と試作を検討した。バイオベースゲルとして，アルギン酸ナトリウム水溶液に硝酸カルシウム水溶液を添加してゲル化・不溶化させた金属イオン架橋アルギン酸を利用した。ゲル化・不溶化させる前にアルギン酸ナトリウム水溶液にあらかじめポリエチレングリコール（PEG）を添加しておくことで，ゲル化・不溶化の際に硝酸カルシウム水溶液中に金属イオン架橋アルギン酸中のPEGを溶出させることで多穴化して膜状にした。作成した金属イオン架橋アルギン酸膜でPb標準溶液とSr標準溶液を用いた回収実験で，Pb回収率73 %，Sr回収率23 %となった。傾斜材機能化前の膜でも分離回収できることが分かった。PEG（分子量200）の添加量を変えて金属イオン架橋アルギン酸膜を作成したところ，Pb回収率がPEG添加量4%までは73 %であったが，PEG添加量5%とすると98.5 %に急激な上昇がみられた。PEGの分子量を400としたところ，このPb回収率の急激な上昇は見られなかった。一方，Sr回収率ではPEGの添加量や分子量を変化させても同様の変化は見られなかった。積層した傾斜材機能膜のベースとなる金属イオン架橋アルギン酸膜へのPEG（分子量200）の添加量でもPb回収率を変化させ，選択性を制御できる可能性を見出した。

本研究では，種々の様態物質が共存する系中から，膜デバイスにより，質量数204のPbおよび質量数90のSrを選択的に抽出し，質量分析を実施と，得られたデバイスを組み込んだICP-MSシステムによる同位体の定量実験を目的に，研究計画4か年で達成する。最初の2か年（令和4～5年度）は，本申請研究で最も重要となるゲル形成バイオベース材料を素材とし内部に傾斜組成をもたせた単一の分離膜（傾斜機能膜）の設計・作成及び分離評価を行う。そこで，本年度（～2023年3月31日）は，分離能を有する層を積層した傾斜材機能膜の設計と試作を検討した。バイオベースゲルとして，アルギン酸ナトリウム水溶液に硝酸カルシウム水溶液を添加してゲル化・不溶化させた金属イオン架橋アルギン酸を利用した。ゲル化・不溶化させる前にアルギン酸ナトリウム水溶液にあらかじめポリエチレングリコール（PEG）を添加しておくことで，ゲル化・不溶化の際に硝酸カルシウム水溶液中に金属イオン架橋アルギン酸中のPEGを溶出させることで多穴化して膜状にした。作成した金属イオン架橋アルギン酸膜でPb標準溶液とSr標準溶液を用いた回収実験で，Pb回収率73 %，Sr回収率23 %となった。傾斜材機能化前の膜でも分離回収できることが分かった。PEG（分子量200）の添加量を変えて金属イオン架橋アルギン酸膜を作成したところ，Pb回収率がPEG添加量4%までは73 %であったが，PEG添加量5%とすると98.5 %に急激な上昇がみられた。PEGの分子量を400としたところ，このPb回収率の急激な上昇は見られなかった。一方，Sr回収率ではPEGの添加量や分子量を変化させても同様の変化は見られなかった。積層した傾斜材機能膜のベースとなる金属イオン架橋アルギン酸膜へのPEG（分子量200）の添加量でもPb回収率を変化させ，選択性を制御できる可能性を見出した。