成果報告書詳細
管理番号20120000001102
タイトル*平成23年度中間年報 省水型・環境調和型水循環プロジェクト 水循環要素技術研究開発 革新的膜分離技術の開発(H23-H24)
公開日2013/5/25
報告書年度2011 - 2012
委託先名日東電工株式会社
プロジェクト番号P09011
部署名環境部
和文要約(a)-1 有機・無機ハイブリッド化による高透過水量化技術開発
新規な有機無機ハイブリッド材料を用いることで,脱塩率を低下させることなく,純水透過係数を増加させることに成功した。また,従来の製膜方法と異なった二段架橋法による製膜検討を実施したところ,作製した膜は従来膜と比べ、同等の阻止率を維持したままで透過水量を向上させることが出来た。
(a)-2 有機・無機ハイブリッド化NF膜製膜技術開発
試作平膜及びエレメントは高い阻止性能を保持したまま,中間目標(現行NF膜に比べて20%省エネ=透過水量1.25倍)を大きく超える透過水量を有することを確認した。また,同膜・エレメントは20%省エネとなる運転圧力(0.8MPa)での評価においても,高い阻止性能を保持したまま,現行NF膜同等以上の透過水量を発現することを確認した。
陽電子消滅法による空隙評価を実施した結果,革新的NF膜は溶媒添加量が増大するにつれて,分子間隙が大きくなる傾向が確認された。
表面積拡大による高透水化検討の一つとして,支持膜に無機ポーラス粒子を固定化することによる支持膜表面積拡大検討を実施した。SEM観察結果から,粒径が小さいものほど支持膜表面への固定化量が増大することを確認した。
(d)-1 MBR浄化システムおけるNF膜長期運転水質分析・解析
既存NF膜に対して20%以上の高透過流束となる新規NF試作膜について、平膜セルでのラボテストを実施した。
純水にアセトアミノフェン等の非荷電物質を添加したモデル系での処理試験を行った結果、阻止率は既存NF膜と同等以上の性能を示した。中でも分子量が160以下の物質に対する阻止性能では、新規NF試作膜の優位性が顕著であった。
(d)-2 MBR浄化システムにおけるNF膜長期運転実証
下水処理場の実下水を用いた2インチモジュールの実証試験を行うため、実証装置および周辺配管の整備を行った。
試運転用の膜モジュールを用いて実証装置の運転を約1.5カ月間行い、安定して運転可能であることを確認した。
本試験として2インチの新規NF試作膜モジュールと既存NF膜モジュールの平行運転を行う際に、より実プラントに近い運転条件を実現するため、回収率を下げるための配管系統の変更など、装置関係の整備を実施した。
英文要約title: 「Project on Water-Saving & Low Environmental Impact Water Circulation System
Research and Development Item 1:Development of Elemental Technology for Water Circulation 1) Development of Innovative Separation Membrane Technology 」 (FY2011-FY2012)FY2012 Annual Report (a)-1 Development of High-flux NF/RO Membrane through Organic-Inorganic Hybridization: We conducted the verification of a novel 2-step crosslinkage casting process that is different from the conventional process to improve in uniform of dispersing inorganic particle into organic layer.As the result, it was found that the longer time of pre-crosslinkage makes the better performance of flux in the nano-particle additive-free system.(a)-2 Development of Organic/Inorganic Hybrid NF Membranes Preparation Technology: As the result, it was confirm that flux performance of F/S and spiral-element obtained by the trial production exceeded greatly the intermediate target (20% energy saving vs conventional NF membrane = 1.25 times flux) with keeping the high rejection performance.And it was confirmed the spiral-membrane element has higher flux than conventional NF membrane with keeping high rejection performance under a 20% energy saving operation pressure (0.8Mpa). (b)-1 Simulation Analysis of NF Membrane Permeability: We conducted the space-pore evaluation by PALS by using the F/S membranes in AIST. As the result, it was confirmed that the space-pore tends to become large with increase of solvent addition. As one of studies for the higher level of flux performance by specific surface increase, we studied increase of support-membrane surface by immobilizing inorganic porous particle.We confirmed that the smaller particle size makes the more immobilization on the support-membrane based on the result of SEM observation. (d)-1 Analysis of Water Quality in Long-Term NF Membrane Operation of MBR Purification System: We conducted a laboratory test of F/S membrane of trial new NF membrane which has higher flux than conventional NF membrane by over 20% increase.We conducted the treatment test by using model type adding non charged matter like acetaminophen and so forth into pure water. As the result, the rejection rate showed better performance than the conventional NF membrane. It was shown that the trial new NF membrane has a remarkable superiority of the rejection performance especially for substances less than 160 molecular weight.(d)-2 Demonstration of Long-Term NF Membrane Operation in MBR Purification System: We conduct the maintenance of the facility and its piping in order to do the verification test of 2-inch membrane module by using real sewage in sewage treatment plant. We confirmed the stable operation by 1.5month verification with using test membrane module. When performing parallel operation of a 2-inch trial new NF membrane module and conventional NF membrane module as the final examination, in order to realize the operational conditions more similar to a real plant, the change of piping system to lower water return rate and so forth were carried out as equipment-related maintenance.
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