超低圧で駆動する超高透水性のセルロースナノファイバー複合逆浸透膜

超低压驱动超高透水纤维素纳米纤维复合反渗透膜

基本信息

批准号：
22K04710
负责人：
竹内健司
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

世界的に水問題が深刻化しており、SDGsの重要なテーマになっている。その中でも特に淡水の汚染が拡大し、殊に途上国の水道水の水質レベルが著しく低く感染症等の原因にもなっている。本研究の目的は、開発途上国を中心とした需要が急拡大しているPOU（Point of use）用途（水道水や地下水など）の大幅な水質改善を達成することである。すなわち、逆浸透（RO）膜において、①高い分離性能（CaCl2: 99%）を維持しながら、ポンプレスで十分使用可能な水道水程度（0.2 MPa）の②超低圧で超高透水（1.5 m/d）と③ロバスト性（防汚性（有機・無機の汚れ）、耐薬品性⇒長寿命化、低コスト化）が得られる革新的なRO膜を実現するための基礎科学を確立する。そこで、初年度の令和４年度は、超高透水膜に適した膜構造の構築（分子間の超微細な隙間の拡大）のために、まずポリアミドの界面重合に一般的に用いられているジアミン（主剤）であるメタフェニレンジアミン（MPD）に数十種類ある他のジアミンから高透水性に寄与の可能性のジアミンを選択・添加して新構想のポリアミド膜の形成を試みた。すなわち、6種のジアミンをMPDに最適に添加することで、高透水性に寄与する膜構造の立体構造が確認され、透水性が大きく向上した。次年度において、透水メカニズムの解明に加えて更なる高透水性に寄与するジアミンの探索、セルロースナノファイバー（CNF）の複合を検討する。

水问题在全球范围内日益严重，并已成为可持续发展目标的重要主题。其中，淡水污染尤为普遍，特别是发展中国家的自来水质量极低，引发传染病。这项研究的目的是显着改善使用点（POU）用途（自来水、地下水等）的水质，这些用途的需求正在迅速增加，特别是在发展中国家。换句话说，在反渗透（RO）膜中，（1）保持高分离性能（CaCl2：99％），以及（2）超低压和超高透水性（1.5） m/d) 和 ③ 坚固性（抗污性（有机/无机污垢）、耐化学性⇒更长的使用寿命、更低的成本）。因此，在令和4元年，为了构建适用于超高透水膜（扩大分子间超细间隙）的膜结构，我们将首先介绍聚酰胺界面聚合常用的技术。我们试图通过从数十种其他二胺中选择并添加有可能有助于高透水性的二胺到作为二胺（主要成分）的间苯二胺（MPD）来形成新概念的聚酰胺膜。换句话说，通过在MPD中优化添加六种二胺，确认了有助于高透水性的膜结构的三维结构，并且透水性得到了极大的提高。明年，除了阐明透水性机制外，我们还将探索有助于提高透水性的二胺，并考虑与纤维素纳米纤维（CNF）的复合材料。