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Development of novel low-fouling membranes via polymer-blend technique and design of membrane structures to suit the needs and purposes

通过聚合物共混技术开发新型低污染膜并设计膜结构以满足需求和目的

基本信息

批准号：
22H01853
负责人：
赤松憲樹
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Kogakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は高透水性と低ファウリング性を併せ持つ高分子系複合膜の開発と，表面・細孔構造設計法の確立を目的としている．2022年度はカルボキシベタインモノマー（CMB）と特定の疎水性モノマーの共重合ポリマーを合成すると，ある範囲の組成比であれば，膜母材となるポリフッ化ビニリデン（PVDF）と相溶可能な均一で透明なドープ液が得られることを実証した．またこのドープ液を用いて，非溶媒有機相分離（NIPS）法にて，均質な精密ろ過膜の作製に成功した．このブレンド膜は，牛血清アルブミン（BSA）等のタンパクに対し，優れたファウリング防止性を示すことが明らかとなった．このファウリング防止性向上の主たる理由は，BSA等のタンパクの吸着抑制能の向上にあることを示した．しかも共重合ポリマーのブレンドが膜の透水性の向上にも寄与することが明らかとなった．一般的にポリマー同士のブレンドは非常に難しいが，PVDFとポリ（2-メトキシエチルアクリレート）（PMEA）や，上記のようにCMBと疎水性モノマーの共重合ポリマーとのブレンドは一部可能である．このメカニズムを詳細に検討するため，本研究では分子動力学（MD）シミュレーションを併用している．ドープ液は，膜母材（PVDF），低ファウリングポリマー（PMEAやCMB共重合ポリマー）および溶媒の3成分混合系であるが，2成分系の組み合わせを考え相溶性を議論する新しい手法を提案し，メカニズム解明に挑んだ．その結果，均質な膜を得るための必要条件と考えられる均一なドープ液の調製には，膜母材とファウリング防止ポリマーの相溶性が最も重要であり，特にベタイン系ポリマーを低ファウリングポリマーとする際は，メチルメタクリレートなどとの共重合ポリマーとすることが効果的であることを，MD計算で得られる動径分布関数から算出できる第2ビリアル係数を用いて系統的に整理することに成功した．

In this study, the high water permeability and low temperature temperature properties of the polymer composite membrane were opened, and the surface hole design method was used to determine the purpose of the compound. in the year 2022, the high water permeability, low temperature and low temperature properties of the polymer composite membranes were studied in this study. in this study, the high water permeability and low temperature properties of the polymer composite membranes were opened, and the surface hole configuration method was used to make sure that the purpose of this study was to determine the performance of the polymer membranes. In this study, the high water permeability and low temperature properties of high water permeability and low temperature properties of polymer composite membranes were carried out, and the results were determined by the method of surface hole design. The miscibility of membrane base material (PVDF) may be obtained by homogenizing the transparent solution. The liquid phase separation (NIPS) method of non-solvent phase separation (NIPS) was used, and the membrane was successfully prepared by precision membrane separation. It is possible that the membrane is successfully tested, such as bovine serum titration (BSA). This is the main reason for the upward prevention of prevention. BSA et al., and so on, the absorption inhibition can be used to show that the water permeability of the membrane is not permeable, and that the water permeability of the membrane is not permeable. the general situation is that the same students have the same information as the others, that is, they are very sensitive, PVDF (2-fold), and so on. In this study, molecular dynamics (MD), molecular dynamics (MD), molecular dynamics (MD) and membrane base material (PVDF) were used. Low temperature (PMEA CMB). The mixture of three components of the solvent, the compatibility of two components, the compatibility of the solution, the compatibility of the solvent, the miscibility of the The membrane base material is used to prevent the miscibility of the membrane base material, which is the most important to prevent the compatibility of the membrane base material. MD calculates the path distribution of the train, and calculates the number of the second cycle of the train. It is successful to use the system of the train system to clean up the train.