正浸透法における最適な中空糸膜の作製およびその応用先の検討

正渗透法最优中空纤维膜的制备及其应用研究

• 批准号: 16J06954
• 负责人: 渋谷 真史
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J06954/
• 关键词: Forward osmosis; bio-ethanol; Concentration

近年、水不足は地球規模での深刻な問題となっており、水資源の確保に向けた技術革新が求められている。この解決策としては海水・かん水・下水・汚染河川水の有効利用が必要不可欠であり、従来は静水圧を利用した膜分離技術である逆浸透(RO)膜法による海水淡水化が行われてきた。しかし、RO膜法は静水圧を駆動力とするため、造水コストが高いことが問題として挙げられる。そのため省エネルギーコストでの水処理技術が求められている。そこで本研究では水処理の次世代技術として期待されている正浸透(Forward Osmosis: FO)膜法に着目した。FO膜法は処理対象溶液(FS)と駆動溶液(DS)を半透膜(正浸透膜)で隔てることにより生じる浸透圧差を利用してFS側からDS側に自発的に水のみを透過させる方法である。従来のRO膜法と比較して、駆動力が浸透圧差であるため、低エネルギーコストで水処理が行えると期待されている。本研究ではバイオエタノール生産プロセスへのFO膜法の導入に関して検討を行った。バイオエタノール生産プロセスへのFO膜法の導入を検討した。バイオエタノール生産プロセスにおいて、エタノール発酵に用いられる糖液は通常1～2 wt%と低濃度であるため、高効率・高濃度でバイオエタノールを得るためには発酵前段の糖液濃縮が重要となる。これまでこの濃縮プロセスとして検討されていたのは圧力駆動NF膜法であるが、濃縮は原液濃度の5倍程度に留まっていた。そこで新たにFO膜法による糖液の濃縮について検討を行った。FO膜法では駆動力が浸透圧差であるため、NF膜法よりも高い圧力駆動力の負荷が可能であり、そのためより高い濃縮倍率が期待できる。まず模擬糖液を用いてDS種の選定を行い、選定された最適なDSを用いて実糖液の濃縮試験を行った。その結果、糖濃度は従来法では達成することが出来なかった原液濃度の8倍濃縮に成功した。

In recent years, the problem of water shortage on a で scale of the earth has become a profound な issue となってお, and the guarantee of water resources <s:1> has turned to けた technological innovation が for められて る る る る. こ の solving strategy と し て は seawater, か ん water, water, river water pollution の services using が necessary not owe で あ り, 従 は hydrostatic 圧 を using し た membrane separation technology で あ る inverse penetration (RO) membrane に よ る freshwater sea change line が わ れ て き た. <s:1> とが, RO membrane process <s:1> hydrostatic pressure を駆 power とするため, water production コストが high <s:1> とが problem と て挙げられる て挙げられる. Youdaoplaceholder0 ため ため province エネ ギ ギ コストで コストで <s:1> water treatment technology が seeking められて る る る る. そ こ で this study で は water 処 Richard の next generation technology と し て expect さ れ て い る is saturated (Forward Osmosis: xsl-fo) membrane with mesh し に た. FO membrane は 処 reason like solution (FS) seaborne と 駆 dynamic solution (DS) を a semipermeable membrane (is soaked film) で every て る こ と に よ り raw じ る soak 圧 poor を using し て FS side か ら DS side に since 発 に water の み を through さ せ る method で あ る. 従 と の RO membrane method to compare し て, poor drenched 駆 power が 圧 で あ る た め, low エ ネ ル ギ ー コ ス ト で water line 処 reason が え る と expect さ れ て い る. This study discusses the を industry った of で, バ, <s:1>, <s:1>, エタノ, エタノ, <s:1> production of プロセスへ, <s:1> membrane method <e:1>, に introduction, て検 て検 and を. Youdaoplaceholder0, バ, エタノ, エタノ, エタノ production of プロセスへ, <s:1> FO membrane method <e:1> introduction to を検 for <s:1> た. バ イ オ エ タ ノ ー ル production プ ロ セ ス に お い て, エ タ ノ ー ル 発 leaven に with い ら れ る sugar liquid は usually 1 ~ 2 wt % と low concentration で あ る た め, high working rate, high concentration で バ イ オ エ タ ノ ー ル を have る た め に は の sugar concentration が 発 leaven delivering important と な る. こ れ ま で こ の enrichment プ ロ セ ス と し て beg さ 検 れ て い た の は pressure dynamic NF membrane 駆 で あ る が の 5 times, concentrated は yuanye concentration degree に leave ま っ て い た. Youdaoplaceholder0 て検 で new たにFO membrane method による sugar solution <s:1> concentration に を て検 て検 て検 て検 て検 て検 discuss を practice った. FO membrane で は 駆 power が soak 圧 poor で あ る た め, NF membrane よ り も い high pressure dynamic load が の 駆 may で あ り, そ の た め よ り い high concentration ratio が expect で き る. ま ず simulation sugar liquid を with い て DS の を selected い rows, selected さ れ た optimum な DS を with い て の be sugar liquid concentration test line を っ た. そ の results, sugar concentration は 従 to method で は reached す る こ と が out な か っ た influent concentration の 8 times concentrated に successful し た.

项目成果

塩分濃度差を駆動力とする正浸透膜法を指向した高透水性中空糸膜の開発

以盐度浓度差为驱动力的正渗透膜法高渗透中空纤维膜的研制

• 发表时间: 2016
• 作者: 渋谷真史，安川政宏，三嶋翔司;田中裕大 高橋智輝，松山秀人
• 通讯作者: 田中裕大 高橋智輝，松山秀人

神戸大学 膜工学グループ

神户大学膜工程组

バイオエタノール生産プロセスおける浸透圧駆動型膜分離法を利用した糖液濃縮の検討

生物乙醇生产过程中渗透压驱动膜分离法糖液浓缩研究

• 发表时间: 2016
• 作者: K. Hanajiri;K. Hata;T. Imura;and H. Fujimoto;渋谷 真史・安川 政宏・佐々木 建吾・田中 裕大・高橋 智輝・ 近藤 昭彦・松山 秀人
• 通讯作者: 渋谷 真史・安川 政宏・佐々木 建吾・田中 裕大・高橋 智輝・ 近藤 昭彦・松山 秀人

Thin-film composite hollow fiber forward osmosis membrane by using polyketone support

聚酮支撑薄膜复合中空纤维正渗透膜

• 发表时间: 2016
• 作者: M. Shibuya;M. Yasukawa;S. Mishima;Y. Tanaka;T. Takahashi;H. Matsuyama
• 通讯作者: H. Matsuyama

バイオエタノール生産プロセスにおける糖液濃縮を指向したNF-FOハイブリットシステムの構築

生物乙醇生产过程中糖液浓缩NF-FO混合系统的构建

• 发表时间: 2017
• 作者: 居村岳広;高橋芳明;畑勝裕;藤本博志;堀洋一;塚本真也;渋谷 真史・安川 政宏・佐々木 建吾・田中 裕大・高橋 智輝・ 近藤 昭彦・松山 秀人
• 通讯作者: 渋谷 真史・安川 政宏・佐々木 建吾・田中 裕大・高橋 智輝・ 近藤 昭彦・松山 秀人