抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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現在,淡水化技術には蒸発法,逆浸透(Reverse osmosis:RO)膜法,電気透析(Electrodyasysis:ED)法などがあるが,現状では海水淡水化においてRO膜法が造水コストの面で優位性があるため,世界中で広く応用されている。最近さらなる造水コストの削減を目指して新規淡水化法の研究が行われている。モザイク荷電(charge mosaic:CM)膜は,陽イオン交換領域と陰イオン交換領域が交互に配列し,それぞれの荷電領域が膜を貫通する構造を有するため,水よりも電解質を選択的に透過する性質を有する。そのためCM膜を用いた圧透析は低塩濃度淡水化においてRO膜法や,電気透析法に代わる方法として期待されている。これまでにCM膜はポリマーブレンド法,ミクロ相分離法などの方法で作製が行われてきたが,これらの膜は,圧透析に耐える機械的強度を持たない問題点を有する。一方,ポリビニルアルコール(PVA)は親水性であることから,高分子カチオンや高分子アニオンとブレンドすることで容易に陽及び陰イオン交換層を形成することが出来,また分子内に水酸基を有するため,グルタルアルデヒド(GA)などの架橋剤で架橋することで,高い機械的強度を有するCM膜の作製が期待できる。そこで本研究では積層法により圧透析に耐える強度を有するCM膜を作製し,その基礎特性と,圧透析における脱塩を測定した。2[mol%]のAMPS(2-acrylamido-2-methyl-1-propane-sulfonic acid)を有するPVA共重合体,及びPVAとpoly(diallyl dimethyl ammonium chloride)を10/90(wt%/wt%)の混合物の水溶液をそれぞれキャスト製膜することで陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を作製した。これらを交互に積層して張り合わせたブロックを,積層面と垂直に切断した。このフィルムを熱処理後,0.05[vol.%]のGA水溶液で架橋を行うことで積層法CM膜(LM-CM)を作製した。作製した陽イオン交換膜,陰イオン交換膜の荷電密度はそれぞれ0.6[mol/dm
3],0.4[mol/dm
3]であった。また,これらの膜を積層したLM-CMをメチルオレンジとメチルバイオレッドで染色後に光学顕微鏡で観察した結果,陽イオン交換層と陰イオン交換層の幅はそれぞれ176[μm],180[μm]であった。この膜を自作の圧透析セルを用い,500[ppm]のNaCl水溶液で,0.3[Mpa]の圧力を印加して圧透析実験を行った結果,塩流束が1.0×10
-7[mol m
-2 s
-1],水流束は3.4×10
-3[mol m
-2 s
-1]を示した。これはLM-CMが水分子よりイオンが少ない低濃度塩溶液において圧透析により淡水化が可能であることを示している。そしてその水回収率は49%となり,世界最高の性能を有するCM膜であるDesaltonの値:16%よりも高い値を示した。(著者抄録)
