新規開発の無機イオン交換膜を活用した新しい水殺菌用イオン交換膜電気透析系の開発

使用新开发的无机离子交换膜开发用于水灭菌的新型离子交换膜电渗析系统

• 批准号: 08255106
• 负责人: 佐藤 利夫
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Shimane University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08255106/
• 关键词: 水の殺菌法; 無機イオン交換膜; 電気透析法; 限界電流密度; 中性攪乱現象(水の解離現象); H^+、OH^-イオン

1.緒言 本研究は、疫学的安全性や放流域の生態系への影響が危惧されている塩素殺菌法に代る水の新殺菌法の確立を目指したものである。本電気透析殺菌法は、イオン交換膜電気透析において限界電流密度以上の高電流密度透析時に液膜界面で起こる水の解離現象(中性攪乱現象)により産生されるH^+およびOH^-イオンを活用し水中の細菌を殺菌する方法でありこのH^+・OH^-イオンは電場がかかっていない透析槽の外へでると、容易に中和反応を起こし水にもどるため、極めて安全な殺菌法である。本法の殺菌効果は市販の有機系イオン交換膜を使用した電気透析系において実証済であるが、有機系交換膜は電解質の分離・濃縮等を行う目的で作られているため、限界電流密度が高く中性攪乱現象が起きにくいように作られており、また中性攪乱現象により産生されるH^+およびOH^-イオンに対する耐食性も乏しい。本研究は、耐食性・耐久性に優れ、かつ限界電流密度が低く中性攪乱現象が起き易い無機イオン交換膜を開発し、これを活用した水殺菌専用の電気透析系の確立を目指すものである。2.成果 現在までの成果として、ゾル-ゲル法の一つであるdip-coating法を利用した手法により無機陽・陰イオン交換膜の製膜法をほぼ確立した。試作した無機陽・陰イオン交換膜の限界電流密度はcoating回数により異なるが、対照とした有機系陽・陰イオン交換膜のそれぞれ1/2〜1/3であった。これは中性攪乱現象を低電流密度で効率良く起こすことが必要な本電気透析殺菌法に使用する交換膜としては非常に有利な膜と言える。殺菌効果の評価は、無機陰イオン交換膜の開発に時間がかかったため、無機陽イオンを用いた透析系の評価のみ行っている。10^7個/mlの濃度で大腸菌を浮遊させた試料水とし殺菌実験を行った結果、無機陽イオン交換膜を使用した透析系では、無機陽イオン膜の限界電流密度(0.96A/dm^2)の約1.1倍の電流密度条件(1.10A/dm^2)で透析すると、生菌率は0%となり完全殺菌できたが、有機陽イオン交換膜を使用した系では、実験において最も高電流密度である1.40A・dm^<-2>の条件で透析しても0.02%程度の生菌率であり、すなわち菌数とし10^3個/mlは残存しており、完全殺菌に至るような強い殺菌効果は得られなかった。この結果から、新規開発の無機膜は限界電流密度が低く、低電流密度で効率よく中性攪乱現象を起こし、本電気透析系に適する交換膜であることが証明された。今後は無機膜のみを使用した電気透析系の評価を行う予定である。

1. The safety of the exordium は this research, the epidemiology の や put basin ecosystem へ の influence が of it さ れ て い る element salt water sterilization method に generation る の new sterilization method の establish を refers し た も の で あ る. This electric 気 dialysis は sterilization method, イ オ electric 気 ン exchange membrane dialysis に お い て above dialysis の high current density limit current density に liquid membrane interface で up こ る の water dissociation phenomenon screw (neutral) に よ り produce さ れ る H ^ + お よ び OH ^ - イ オ ン を use し を の bacteria in water sterilization す る method で あ り こ の H ^ + · OH ^ - イ オ ン は electric field が か か っ て い な い dialysis groove outside の へ で る と, easy に neutralization against 応 を up こ し water に も ど る た め, extremely め て security な sterilization method で あ る. This law の sterilization services vendor の organic fruit は city department イ オ ン exchange membrane を use し た electric 気 dialysis is に お い て card be 済 で あ る が, organic exchange membrane は electrolyte の を line such as separation, enrichment う qos ら で れ て い る た め screw, high threshold current density が く neutral phenomenon が up き に く い よ う に as ら れ て お り, ま た shuffled the neutral phenomenon に よ り produce さ れ Youdaoplaceholder0 H^+およびOH^- <s:1> <s:1> に に に is deficient in する palatability <s:1>. は, feeding, durability, this study に れ, か つ low threshold current density が く shuffled the neutral phenomenon since が き い mineral イ オ ン exchange membrane を open 発 し, こ れ を use し た water sterilization 専 気 dialysis is の established with の electricity を refers す も の で あ る. 2. The results Now ま で の results と し て, ゾ ル - ゲ ル method の a つ で あ る を dip - coating method using し た gimmick に よ り inorganic Yang, Yin イ オ ン の exchange membrane the membrane method を ほ ぼ establish し た. Attempt し た inorganic Yang, Yin イ オ ン exchange membrane の threshold current density は coating back several に よ り different な る が, polices according to と し た organic system Yang, Yin イ オ ン exchange membrane の そ れ ぞ れ 1/2 ~ 1/3 で あ っ た. Screw こ れ は neutral phenomenon を low current density で sharper rate good く up こ す こ と が necessary な 気 dialysis に sterilization method using the electricity す る exchange membrane と し て は very に favorable な membrane え と words る. Sterilization services fruit の review 価 は, inorganic anion イ オ ン exchange membrane の open 発 に time が か か っ た た め, inorganic Yang イ オ ン を with い た dialysis is の review 価 の み line っ て い る. Concentration of 10 ^ 7 / ml の で coliform を planktonic さ せ た sample water と し sterilization be 験 を line っ た results, inorganic Yang イ オ ン exchange membrane を use し た dialysis is で は, inorganic Yang イ オ ン membrane の threshold current density (0.96 A/dm ^ 2) の is about 1.1 times the の current density conditions (1.10 A/dm ^ 2) で す dialysis る と, born bacteria rate は 0 % と な り completely sterilization で き た が, organic Yang イ オ ン exchange membrane を use し た department で は, be 験 に お い て も most high current density で あ る 1.40 a. dm ^ < - > 2 の conditions で dialysis し て も bacteria production rate 0.02% degree の で あ り, す な わ ち count と し 10 ^ 3 / ml は residual し て お り, complete sterilization に to る よ う な い The bactericidal effect られな られな った. こ の results か ら, new rules 発 の inorganic membrane は low threshold current density が く could promote behavior rate, low current density で よ く shuffled the neutral phenomenon since を こ し, the electric dialysis 気 に optimum す る exchange membrane で あ る こ と が prove さ れ た. In the future, the <s:1> inorganic membrane みを みを will be used for the <s:1> た electrical dialysis system <s:1> evaluation 価を application う will be determined である.

项目成果

佐藤利夫: "イオン交換膜電気透析法の殺菌機構" 日本海水学会誌. 50・3. 170-179 (1996)

佐藤敏夫：“离子交换膜电渗析的杀菌机理”日本海水学会杂志 50・3（1996）。

佐藤利夫: "電気透析法を活用した水の新殺菌方法および医薬用水の造水法" 日本イオン交換学会誌. 17・1. 45-65 (1996)

佐藤俊夫：“使用电渗析法的新水灭菌方法和制药水生产方法”日本离子交换学会杂志17・1（1996）。