カルシウム含有液の濃縮時におけるアクアポリン系順浸透膜の挙動

Behaviour of Aquaporin Forward Osmosis Flat Sheet Membranes during the Concentration of Calcium-Containing Liquids.

• Alibek Omir
• Aliya Satayeva
• Aigerim Chinakulova
• Arailym Kamal
• Jong Kim
• Vassilis J Inglezakis
• Elizabeth Arkhangelsky

抄録

本研究では、カルシウム塩の存在下でのアクアポリンＦＯフラットシート膜のスケーリングと性能を調べることを目的としている。実験の結果、硫酸カルシウム(CaSO)を添加すると、水流束が8%から78%減少することがわかった。クロスフロー速度を3cm/sから12cm/sに増加させると、水流束の減少は16%減少した。膜表面に塩の結晶が析出することで、膜の本質的な特性が変化していることがわかった。顕微鏡観察、全反射フーリエ変換赤外(ATR-FTIR)分光法、蛍光X線分析により、ゼータ電位と接触角の測定値を確認した。3種類の塩の混合物を使用した場合、硫酸カルシウム脱水塩(CaSO×2HO)を使用した場合と比較して、2つの異なる結晶化メカニズムの結果として、深刻なスケーリングが発生した。塩化ナトリウム(NaCl)の量,飽和指数,交差流速,流況のすべてがアクアポリンFOフラットシート膜のスケーリングにおいて重要な役割を果たしていることがわかった。

This study aims to examine the scaling and performance of flat sheet aquaporin FO membranes in the presence of calcium salts. Experiments showed that the application of calcium sulphate (CaSO) resulted in an 8%-78% decline in the water flux. An increase in the cross-flow velocity from 3 to 12 cm/s reduced the decline in the flux by 16%. The deposition of salt crystals on the membrane surface led to the alteration in the membrane's intrinsic properties. Microscopy, attenuated total reflection-Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy, and X-Ray fluorescence (XRF) analyses confirmed measurements of the zeta potential and contact angle. The use of a three-salt mixture yielded severe scaling as compared with the application of calcium sulphate dehydrate (CaSO × 2HO), i.e., a result of two different crystallisation mechanisms. We found that the amount of sodium chloride (NaCl), saturation index, cross-flow velocity, and flow regime all play an important role in the scaling of aquaporin FO flat sheet membranes.