油水分離膜の作製とその特性、性能評価

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プログラム

第1部 有機-無機ハイブリッド油水分離膜の作製とその特性、評価

(2025年5月16日 10:00〜11:10)

　本講座は、ゾル-ゲル法の基礎、有機-無機ハイブリッド材料の基礎、油水分離膜の基礎を学び、親水性高分子 (ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドン) を用いた有機-無機ハイブリッド油水分離膜の作製とその特性について理解することを趣旨としている。 　世界中で、様々な油水分離膜が研究・開発されているが、ここでは、ゾル-ゲル法による親水性高分子 (ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドン) を用いた有機-無機ハイブリッド油水分離膜にしぼり、解説することを主題としている。

  1. ゾル-ゲル法の基礎
    1. ゾル-ゲル法とは
    2. ゾル-ゲル法の反応
    3. 触媒の影響
    4. ゾル-ゲル法の特徴
  2. 有機-無機ハイブリッド材料の基礎
    1. 有機-無機ハイブリッド材料とは
    2. 有機-無機ハイブリッド材料の種類
    3. 有機-無機ハイブリッド材料の特徴
  3. 油水分離膜の基礎
    1. 油水分離膜とは
    2. 主な油水分離膜
    3. 油水分離能評価方法
  4. ポリエチレンイミンを用いた有機?無機ハイブリッド油水分離膜
    1. 研究概要
    2. 目的
    3. 実験方法
    4. 結果と考察
    5. まとめ
  5. ポリビニルピロリドンを用いた有機?無機ハイブリッド油水分離膜
    1. 研究概要
    2. 目的
    3. 実験方法
    4. 結果と考察
    5. まとめ

第2部 高分子ハニカム状多孔質膜の作製とその油水分離への応用

(2025年5月16日 11:20〜12:30)

　水滴を鋳型として形成されるミクロンサイズの孔が蜂の巣 (ハニカム) 状に空いた厚さ数ミクロンの「ハニカムフィルム」の濡れ性を精密に制御することにより、水と油を効率的に分離できる分離膜の作製とその特性について紹介する。

  1. 水滴を鋳型としたハニカムフィルムの作製
  2. 超撥水・撥油表面
  3. 滑液性表面
  4. 超親水性表面
  5. 油水分離膜の作製
    1. プラストロンの様な性質を持つハニカムフィルム
    2. 選択的分離性能の評価

第3部 親油性ナノファイバー膜によるマイクロ油滴の合一分離特性とその評価

(2025年5月16日 13:10〜14:20)

　従来のコアレッサーでは合一分離困難なマイクロ油滴に適用できるナノファイバー膜の基本的な合一分離特性と高性能化のための表面改質方法を紹介する。

  1. ナノファイバーの基礎
    1. ナノファイバーの製法
    2. ナノファイバーの特徴
    3. ナノファイバーの適用分野
    4. ナノファイバーの液系処理への応用
  2. 油滴合一分離の基礎
    1. 合一分離と濾過分離
    2. 油滴の合一メカニズム
    3. 合一分離装置 (コアレッサー)
  3. ナノファイバー膜による油滴の合一分離
    1. マイクロ油滴分散液作製方法と合一分離実験方法
    2. ナノファイバー膜の基本的な油滴合一分離特性
    3. 階層構造ナノファイバー膜の製造とキャラクタリゼーション
    4. 階層構造ナノファイバー膜による油滴合一分離特性
    5. ZIF-8担持ナノファイバー膜の製造とキャラクタリゼーション
    6. ZIF-8担持ナノファイバー膜による油滴合一分離特性
    7. 他の研究事例および本研究との性能比較

第4部 メッシュ積層型コアレッサーを用いた油水分離技術

(2025年5月16日 14:30〜15:40)

　従来と異なるメカニズムで高い分離性能を実現するメッシュ積層型コアレッサーに関する基本構成や特性、好適な用途に関する情報を共有することを目的とする

  1. 油水分離におけるコアレッサーの基礎知識
    1. 油水分離におけるコアレッサーの歴史
    2. コアレッサーによる分離メカニズム
    3. 従来型コアレッサーの基本構成と特徴
    4. 従来型コアレッサーが活躍しているアプリケーション例
    5. 従来型コアレッサーの伸びしろ
  2. 新規開発されたメッシュ積層型コアレッサー
    1. メッシュ積層型コアレッサーとは? – 開発経緯と基本構成
    2. メッシュ積層型コアレッサーによる分離メカニズム
    3. メッシュ積層型コアレッサーの特長
    4. メッシュ積層型コアレッサーによる油水分離特性評価モデル
    5. メッシュ積層型コアレッサーによる油水分離性能評価法
    6. メッシュ積層型コアレッサーによる油水分離特性評価結果
    7. メッシュ積層型コアレッサーを構成するパラメーターと分離特性
  3. メッシュ積層型コアレッサーの社会実装にむけた取り組み
    1. メッシュ積層型コアレッサーに好適なアプリケーション
    2. メッシュ積層型コアレッサーの研究開発ロードマップ

第5部 画像解析を連携した数値シミュレーションによる油水分離膜性能の解析

(2025年5月16日 15:50〜17:00)

　膜・フィルターによる油水分離プロセス (精密濾過・コアレッサー) における数値シミュレーションについて解説します。数値シミュレーションの理論や方法、従来から最新のシミュレーションの活用事例、膜性能に対する膜物性の影響について、わかりやすく説明します。

  1. 油水分離プロセスにおけるシミュレーション利用の概要や歴史
    1. 精密濾過
    2. コアレッサー
    3. 従来の油水分離に関するシミュレーションの活用事例
    4. 膜微細構造の画像解析
  2. 油水分離プロセスに用いるシミュレーション方法およびその原理
    1. 界面追跡法と界面捕獲法
    2. VOF法
    3. フェースフィールド法
    4. 汎用ソフトウェアでの解析例
  3. 油水分離プロセスのシミュレーション活用の事例紹介
    1. 膜微細構造の画像解析
    2. 壁境界モデル
    3. コアレッサーのシミュレーション
    4. 精密濾過のシミュレーション

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