健全な水環境維持に貢献する新規な中空糸膜の開発と多孔構造形成のシミュレーション

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膜性能は膜ファウリングにより低下する。膜材質や表面構造は膜ファウリングに様々な影響を与えると考えられている。我々の研究室では自ら膜を作製できるため、同じ材質を用いて中空糸膜を作製することができる。本研究では、酢酸セルロースアセテートブチレート(CAB)高分子を用い、熱誘起相分離(TIPS)法と非溶媒誘起相分離(NIPS)法により種々の多孔膜を作製した。それぞれの膜についてフミン酸溶液を用いてファウリング実験を行い、膜構造とファウリング特性の相関に関する検討を行った。同様な表面構造を持つ中空糸膜において、フミン酸に対して阻止率が高い程、膜表面にcake layerが形成しやすく、膜ファウリングは起こりにくかった。また、同様な初期透水性を持つ中空糸膜においては、表面開口率が低いほど、膜孔表面ヘフミン酸が吸着し易く、膜ファウリングが起こりやすかった。逆洗の効果については、膜表面のcake layerは逆洗により最も除去されやすいため、高い阻止率を持つ膜には逆洗効果が最も顕著であった。本実験では同じ膜材料を用いたため、ファウリングに影響を与える膜材質等の因子を排除することができ、膜ファウリングや逆洗効果について膜表面構造の影響を系統的に明らかとすることができた。また、PVB/PEG200溶液について、冷却速度、高分子濃度を変化させて、spinodal分解による分相構造形成過程のシミュレーションを行った。冷却速度が増大するほど、分相構造は小さくなった。また、高分子濃度を変化させたとき、予想とは異なり10wt%の方が15wt%の場合より構造が小さくなった。