【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT0210
利用課題名 / Title
水処理用ろ過膜の表面および断面構造の解析
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
ろ過膜,電子顕微鏡/ Electronic microscope,イオンミリング/ Ion milling
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
橋本 崇史
所属名 / Affiliation
東京大学 大学院工学系研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
Rupasinghe Nadu Kankanamge Lahiru,藤村 一良,島津 航太郎,Yan Tung Lo
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
福川 昌宏
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-101：低損傷走査型分析電子顕微鏡
UT-153：クロスセクションポリッシャー(CP)
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
多孔質構造を持つ水処理用ろ過膜の阻止性能は、ろ過膜の材質や内部構造に影響をうけると考えられているが、その詳細なメカニズムは明らかにされていない。水環境中の病原微生物や微量汚染物質の浄水処理よる除去は飲料水の安全性の維持に重要であり、精密ろ過膜や限外沪過膜による病原微生物粒子の阻止機構、ナノろ過膜や逆浸透膜による有害汚染物質の阻止機構を明らかにすることは、安全な浄水処理システムの構築に重要である。本研究では、限外ろ過膜の内部構造がウイルス粒子阻止性能に与える影響を明らかにすることを目指し、電解放出型電子顕微鏡（FE-SEM）を用いて微細な内部構造を捉え、阻止性との関係性を評価した。
実験 / Experimental
ポリフッ化ビニリデン（PVDF）製、ポリエーテルスルホン（PES）製、およびセルロース製の限外沪過膜の断面サンプルの作成には、切断したろ過膜断面をやすりで整えたのちに、Arイオンをビームに用いたクロスセクションポリッシャー（SM-090010、日本電子）を用いて切断面を加工した．加速電圧は2-4 kVで実施した。FE-SEM（JSM-7001F、日本電子）を用いて，CP加工した中空糸ろ過膜の膜断面の観察を行った．観察のためオスミウムによるサンプル蒸着を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
ｚ限外ろ過膜は、支持層と分離層から構成されており、分離層の構造が阻止性能に寄与する。分離層の構造は膜素材により異なっており、PVDF製膜は膜表面近傍が最も密な構造をしており、支持層に近づくにつれ徐々に疎になる構造であった（図1）。また断面に空隙が複数存在しており、製膜時に混入した気泡の影響と考えられた。PES膜の分離層は密な構造がより均一に分布しており、空隙は見られなかった（図2）。セルロース膜も同様に密な分離層構造であった（図3）。
ウイルス粒子（PMMoV）の阻止性を比較したところ、同じ公称分画分子量を持つ各素材のUF膜では、PVDF膜に比べてPES膜、セルロース膜の方が阻止率が高い結果であった。分離層の構造、緻密層の厚さ、空隙の影響が阻止性に影響する可能性が示唆された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 PVDF製UF膜の断面構造
図2 PES製UF膜の断面構造
図3 セルロース製UF膜の断面構造
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件