オイルを浄化できる超高性能ろ過フィルターを開発

オイルを浄化できる超高性能
ろ過フィルターを開発
－ナノ細孔中の高速粘性透過を世界に
先駆けて実証－
平成２４年１月２７日
独立行政法人　物質・材料研究機構
独立行政法人　科学技術振興機構

詳細は、リンクを参照して下さい。

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概要

・今回の研究では、高強度のカーボン膜を
形成させることで、約３５ナノメートルの
薄さでも優れた力学的強度を有する
ろ過フィルターを作製することに成功した。

　カーボン膜の内部には、直径約１ナノ
メートルの流路が無数に形成されており、
有機溶媒を超高速で透過させることが
できる。

　オイルの１成分であるヘキサン注２）の
透過速度は、２３０Ｌ／ｈ・ｍ２・ｂａｒ
を超えており、不純物のモデル物質として
用いたアゾベンゼン注３）
（分子量：１８２．２）の阻止率は
９０％以上であった。

　この処理速度は、同等の性能の市販の
フィルターと比較して、約３桁大きい。

・有機溶媒が配管中を流れる場合、
その速度は溶媒の粘度に反比例して増大
する。

　即ち、粘度が低い有機溶媒ほど配管中を
速く流れる。

　今回の研究では、直径１ナノメートル
という極小の流路においても、このような
粘性透過が確認されることが分かった。

　分子スケールの流れが、粘性という
巨視的な物性と関連していることは、
驚くべき事実である。

＜研究の背景＞
　世界規模での水不足が深刻になるに
つれて、水処理技術への期待が高まって
いる。

　日本のメーカが製造している水処理膜
は、海水淡水化や廃水処理に幅広く利用
されており、その性能はトップクラス
であり、世界シェアも大きい。

　しかしながら、既存の膜にも欠点が
ある。

　例えば、膜を形成しているポリマー
（高分子）は、酸やアルカリ、化学薬品
の影響により、徐々に分解してしまう。

　また、多くの高分子膜は、高温に加熱
すると軟化し、有機溶媒によっては溶解
してしまう。

　高分子膜の内部に数ナノメートルの
流路を形成する技術も、現状では
十分に確立されていないのである。

＜波及効果と今後の展開＞
　今回の高性能ろ過フィルターは、
有機溶媒を高速透過させる画期的な
ものであり、化学工業における製品
（塗料、機能性ポリマー、医薬品など）
の分離、触媒などが混入した有機溶媒の
リサイクルなどに応用できる。

　オイルサンドからの原油の抽出では、
既存のフィルターの耐性が低いために、
オイルを含んだ排水を処理することが
できない。

　しかしながら、耐有機溶媒性の
ろ過フィルターでは、オイルを含む
水溶液から微粒子（コロイド状の粘土など）
を除去することが可能となり、水の
有効利用に貢献する。

　また、万が一、有害物質が地表水に混入
した場合にも、汚染水の一次処理注９）
に利用できるであろう。

　一方、都市部の環境汚染の低減のために、
超低硫黄ディーゼル油への要求が高まって
いるが、硫黄の含有量を１０ｐｐｍ以下に
するには、水素化処理やゼオライトによる
吸着処理などが行われている。

　今回の高性能ろ過フィルターでは、
分子状の硫黄化合物
（主にジメチルベンゾチオフェン）を
除去できる可能性があり、クリーンな
超低硫黄ディーゼル油の製造に貢献する
かもしれない。
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良さそうですね。
期待したい。

世界をリードし続けられなければ
技術立国として立ち続けることは難しい。