客观日本

碳纳米海水淡化膜,实验证明抗污性优异

2021年01月12日 化学材料

可以减少淡化海水用反渗透膜的污垢,大幅提高耐久性的新技术的实用化实现在即。日本产官学合作推进的“信州大学AQUA创新基地”利用由微细碳材料“碳纳米管”复合制成的新型反渗透膜和海水实施验证试验,确认了其性能。该成果有助于降低海水淡化成本,可以为实现联合国可持续发展目标“SDGs”中的向全世界提供安全饮用水做出贡献。

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利用海水确认了不容易附着污垢的新型反渗透膜模块的性能(照片由信州大学AQUA创新基地提供)

“Inter Aqua 2021 第12届水解决方案综合展”于12月9~11日在东京有明国际会展中心举行。信州大学AQUA创新基地(以下简称“信大基地”)也参加了本届展会,公布了从2019年度开始在北九州市内实施的海水淡化验证试验的结果。

信大基地将市售的反渗透膜和利用碳纳米管制作的复合膜分别嵌入直径约10厘米的实用尺寸的模块,比较了海水淡化性能。运行30天后,市售反渗透膜的“通水差压”(表示污染指标)开始升高,50天后达到了最初的1.4倍左右,之后也继续随着天数的增加而升高。但信大基地的新型反渗透膜实现了稳定运行。

进行海水淡化时,海水中含有的各种有机物等会变成污垢逐渐附着反渗透膜上,引起堵塞。这种污垢被称为“水生物污垢”。“通水差压”升高表示污垢在增加,信大基地的反渗透膜基本没有变脏。

为应对水生物污垢,一般采取的方法是进一步提高压力以便于海水通过,或者暂停设备运转,用化学试剂清洗反渗透膜。无论哪种方法都会增加成本。

信大基地的实验数据显示,新型反渗透膜能以低于膜清洗标准的通水差压持续运行,通过简单的预处理便可实现可持续运行。

全球的缺水问题一年比一年严重,尤其是发展中国家,面临着如何稳定供应安全的饮用水的课题。联合国也于2015年在SDGs的第6个发展目标中提出“要为全世界提供安全的饮用水和厕所”,并表示需要开发低成本的海水淡化技术。信大基地的反渗透膜技术已通过实际的海水验证过性能,为实现联合国的SDGs目标开辟了道路。据估算,如果此次的复合膜实现实用化,造水成本可比以往的系统降低37%。详细内容将在2021年2月举行的研讨会上发布。

此次的复合膜的关键在于碳纳米管。信大基地的研究组长远藤守信特别荣誉教授等人通过自主开发的在反渗透膜材料聚酰胺膜中混合碳纳米管的技术,实现了此次的复合膜。碳纳米管在电子和电池技术及结构材料的开发中被视为梦幻般的材料,在造水技术领域也将带来创新。

日文:竹内雅人,《日经产业新闻》,2020年12月18日
中文:JST客观日本编辑部

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