ダイオキシン等高精度での実験が困難な溶質に対するナノろ過・逆浸透法での阻止率の予測手法の開発

开发一种方法，用于预测二恶英等难以进行高精度实验的溶质的纳滤和反渗透截留率

基本信息

批准号：
01F00265
负责人：
浦瀬太郎
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00265/
关键词：
ナノろ過逆浸透法 Nernst-Planck式有機溶質揮発性有機物質

项目摘要

揮発性有機化合物約20種類の溶質のナノろ過・逆浸透膜10種類による分離実験を行い各溶質の阻止率を求めた。まず,実験手法の検討として,マイクロ固相抽出・ガスクロマトグラフ質量分析法(SPME-GCMS)による膜分離系での微量揮発性有機化合物の定量方法を確立した。この結果を利用し,多くの膜における阻止率を実験的にしかも簡易に精度良く求めることが可能であった。その結果,最も緻密な低圧逆浸透膜を用いた場合であっても,クロロホルムのように阻止率が50%以下の溶質があることがわかった。約20の溶質について得られた結果を昨年までに行った半揮発性物質の結果と合わせて分子量にかわる分子幅コンセプトで結果を比較検討した。その結果,すべての膜において,分子幅の方が分子量よりも良い説明変数となることがわかった。特に,揮発性物質の中でも,ベンゼン・キシレンなどの疎水性の強い平板構造の溶質と臭素系のトリハロメタン類の阻止率の予測で,分子幅によるアプローチが一般に言われる分子量による予測よりも良い結果を与えることが明らかになった。しかしながら,大きさだけでは説明できない因子が残ることがわかり,逆浸透での解析に広く用いられている溶解度パラメーターと細孔内拡散速度などを合わせたアプローチが必要であることがわかった。移流と拡散項に分けて障害因子を加味したモデルを用いて,特に0.3MPa以下での低圧での逆浸透・ナノろ過法の溶質阻止特性についてシミュレーションを行った。

我们使用10纳米过滤和逆渗透膜进行了分离实验，该膜的膜大约20个挥发性有机化合物，以确定每种溶质的抑制速率。首先，作为一种实验方法，我们建立了一种方法，用于通过微固体阶段提取和气相色谱质谱法（SPME-GCMS）来量化膜分离系统中痕量挥发性有机化合物。使用此结果，可以通过实验和准确性地获得许多膜的阻塞速率。结果表明，即使使用最密集的低压反渗透膜，也存在溶质的阻塞速率小于50％（例如氯仿）。将大约20个溶质获得的结果与直到去年执行的半杂化物质的结果进行了比较，并使用分子宽度概念进行了比较和检查，该概念是分子量的替代品。结果表明，在所有膜中，分子宽度比分子量更好。特别是，在挥发性物质中，已经表明，分子宽度方法比通常已知的分子量预测更好地预测具有高度疏水板结构（如苯和二甲苯和溴三乙烷）的溶质抑制速率。但是，发现仅通过大小就无法解释的因素仍然存在，并且必须将广泛用于反渗透分析的溶解度参数与孔中的扩散率相结合的方法。使用通过将对流和扩散项分开考虑障碍物因子的模型，我们模拟了在0.3MPa或更少的低压下，反渗透和纳米过滤的溶质阻断特性。