分子積層法によるナノスケールレベルの欠陥がない逆浸透膜の開発

抄録

界面重縮合反応により作製された既存のポリアミド複合逆浸透膜（RO膜）の欠点の一つとして，ポリアミド活性層に存在するナノスケールレベルの欠陥を通って溶質がRO膜を透過することが指摘されている．そこで本研究では，分子積層法でポリアミド活性層を形成することにより，ナノスケールレベルの欠陥がないRO膜の開発を試みた．まず，支持膜として用いるポリアクリロニトリル（PAN）膜の最適化を行うために，NaOHの濃度がシアノ基の加水分解に与える影響を調べた．その結果，NaOHの濃度を1 mol/Lから2 mol/Lに増加することにより，より多くのシアノ基がカルボキシ基へと加水分解された．また，加水分解の際に裏面から0.3 MPaの圧力をかけることでPAN膜の表面のみを加水分解することができ，加水分解に伴う支持膜の水透過性の低下を抑制することができた．次に，最適化された支持膜を用いて作製したRO膜の性能評価を行った．分子積層法で作製したRO膜は積層回数を15回以上とすることにより本研究で対象とした市販RO膜より高い塩分除去率を示したが，水透過性は市販RO膜より低かった．また，ろ過実験で得られた実験結果を溶解/拡散-移流モデルを用いてモデリングした結果，本研究で対象とした市販RO膜はナノスケールレベルの欠陥が存在するのに対して，積層回数を15回以上としたRO膜はナノスケールレベルの欠陥が少ないことが分かった．