RO膜の目詰まりを抑制するセラミックス吸着フィルタを開発――海水淡水化の造水コストを低減 日立金属

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CAFの構造

日立金属は2019年2月12日、海水淡水化においてRO膜の目詰まりを抑制するセラミックス吸着フィルタ(CAF)を開発したと発表した。また、シンガポールのNanyang Technological University(NTU)のNanyang Environment & Water Research Institute(NEWRI)と共同で実証実験を行った結果、RO膜の目詰まり原因物質をCAFで吸着することで、海水淡水化プラントの稼働率低下の原因となっているRO膜の洗浄頻度を大幅に低減できる見込みを得たと発表した。

現在、海水淡水化システムにおいて海水中の塩分の除去にはRO膜が用いられている。ROは逆浸透(Reverse Osmosis)の略で、水分子のみを透過する膜を介して2つの塩分濃度の異なる水が隣接しているとき、塩分濃度の高い側に圧力をかけると低濃度側に水分子が移動する現象だ。

RO膜で淡水化する際、海水に含まれる有機物などがRO膜の表面に付着し、目詰まりを起こして透水性能が低下することがある。RO膜の目詰まりは、ポンプの動力費増加、RO膜の洗浄・交換に伴う海水淡水化プラントの稼働率低下など、造水コストの増加を引き起こす。このため、海水淡水化プラントでは目詰まり原因物質をあらかじめ除去してRO膜の目詰まりを抑制するための前処理工程が必要だ。

そこで、日立金属はRO膜の目詰まりを抑制するCAFを開発した。CAFは、吸着材がコーティングされた多孔質隔壁を持つフィルターだ。孔径よりも大きい物質を物理的に排除する従来のろ過法に対し、CAFは吸着という化学的な作用を利用する。このためサイズに関係なく、特に負に帯電しやすい溶存有機物を選択的に除去してRO膜の目詰まりを抑制する。

さらに、開発したCAFを用いてNEWRIと実験室規模で実証試験を実施。その結果、UF膜(限外ろ過膜:孔径が概ね0.001~0.1µmのろ過膜で水中の微小粒子、高分子、微生物除去に使われる)とRO膜との間にCAFを組み入れることで、RO膜の目詰まりの進行を遅らせ、RO膜の洗浄頻度を半分以下に低減できることが分かった。UF膜を通過してしまう低分子の溶存有機物をCAFが除去することや、CAF通過後に溶存有機物のRO膜への付着力が低減することで、有機物によるRO膜の目詰まりが進みにくくなったという。これにより、海水淡水化プラントの動力費低減、稼働率向上の可能性があり、造水コストの低減が期待できる。

CAFを用いた海水淡水化システムの一例

RO膜の洗浄が必要な10%の透過水量低下までの時間がCAFを追加することで2.3倍延びた

日立金属は今後、実用化に向けた取り組みを加速させ、水処理ビジネスの中心であるシンガポールから事業展開を進めるという。

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