2024 年度秋季膜工学サロン 16:10～17:50
サロン A 「水処理」（C2-101）対面開催

担当教員：長谷川進「シミュレーションによる膜面ファウリング状態の把握および薬液洗浄での MBR ファウリング抑制技術」

タイトル･要旨

サロン B 「水処理」

2024_9_24（C2-201）対面開催

担当教員：松岡 淳「水処理用ゼオライト正浸透膜の現在地と展望」

膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）は、膜で活性汚泥を固液分離し、清澄な省エネルギー型の水処理技術として、正浸透膜法が注目されている。正浸ろ過水を得るプロセスであり、膜の目詰まり（ファウリング）は避けら

透膜法に用いられる分離膜としては、従来三酢酸セルロースやポリアミドなれない問題である。ＭＢＲを安定稼働させるにはファウリング監視・抑どの高分子膜が研究・開発されてきた。一方で、近年安定性の高い膜材料と制が重要な技術課題である。ファウリングの抑制には、膜面曝気によるして無機膜の研究が盛んに行われている。しかしながら、無機材料を用いた物理的洗浄が一般的であるが、これに加えて、薬液洗浄を実施すること正浸透膜に関する研究は報告例がほとんどない。

で、さらにファウリングを除去して安定的に運転することができる。

本サロンでは、早稲田大学 理工学術院先進理工学部 講師の酒井 求 先生をおしかし、各洗浄効果が曖昧なため、過剰になると膜の劣化や処理コスト招きし、ゼオライトを用いた正浸透膜の開発について最近のご研究を紹介してが増大、逆に洗浄力が不足するとファウリングを十分に除去できない懸いただく。先生は、これまでに無機支持体上に製膜したゼオライト薄膜が正浸念があった。流入原水水質や気候条件等によって刻々と変化する汚泥性透膜として機能することを見出されている。無機膜の正浸透膜特性について状に対して、ファウリングを抑制し MBR を安定的に運転するためには、その報告例が極端に少なく、不明な点が多いのが現状である。本講演では、通常運転中は困難である膜のファウリング状態を見極め、適切に洗は、果汁濃縮や重金属イオン除去、廃水処理に関する研究を通じて見えてきた浄する必要がある。

ゼオライト正浸透膜の特徴について講演していただく。また、ゼオライト正浸

そこで、①運転中の膜ファウリング状態把握、②膜ファウリング状態に透膜開発についての今後の展望についても議論させていただく予定である

応じた薬液洗浄効果の推定を課題とし、それらを解決することで洗浄条件を最適化したファウリング抑制技術を開発した。

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サロンＣ

「水処理」

（C1-201）対面開催

サロン D 「機能性薄膜」 （125:自３）対面開催

担当教員：井原一高

担当教員：舟橋正浩、南秀人､菰田悦之､堀家匠平､鈴木登代子､小柴康子、「家畜ふん尿のバイオガス化と消化液の膜分離」「放射光による高速流動現象の構造解析」

帯広畜産大学 名誉教授 梅津一孝先生をお招きして、家畜ふん尿のバイオ高輝度光科学研究センター(JASRI)の赤田圭史博士に，放射光を利用した構ガス化と消化液の膜分離について話題提供を頂きます。概要は以下の通りで造解析についての話題を提供して頂けることになりました．概要は以下の通す。

りです．多数のご参加をお待ちしております．

家畜ふん尿は、我が国において 2 番目に多い産業廃棄物である。家畜排せつ物処理法において堆肥化やエネルギー利用の推進が明記されている。

「コロイド懸濁液に高いせん断を印加すると、粘度が急増するシアシックニ

農業畜産分野において，メタン発酵（嫌気性消化）は乳牛ふん尿の処理のング（ST）が発生する。この現象はスラリー塗布プロセスでの詰まりの要ためにとくに大規模酪農場において普及が進んでいる，有機成分の分解によ因となる一方、衝撃により硬化する特性を活かした衝撃吸収材料への利用がって得られたバイオガスは約 60％のメタンを含むことから，再生可能エネル提案されており，特性制御のための機構解明が望まれる。しかしその変化はギーとして電気や熱エネルギーとして利用ができる。多くのバイオガスプラ

1 秒以下の短時間で進行するため，数秒～数十秒の時間を要する従来のレオントでは，固定価格買取制度（FIT）による売電収入を得ている。

ロジー計測での観測は困難であった。

メタン発酵によって家畜ふん尿はすべてバイオガスに変換されるわけでは

本研究では小角 X 線散乱とレオロジー測定を同時に行う Rheo-SAXS を利用なく，残渣として消化液が排出される。消化液はバイオ液肥とも称され，作して ST 現象の観察を行った。高輝度放射光と高速カメラを利用することで物栽培等への活用が望ましい。一方で，有用成分の濃度が低いことから，膜高速時間分解 Rheo-SAXS 測定を実現し、ミリ秒時間分解での構造変化を調分離技術を用いた濃縮についても検討がされている。これらの内容の概要をべた。得られた結果は，これまで見過ごされていた衝撃せん断に固有のコロ紹介し、その展望と課題について述べる。

イド融解現象を明らかにした。

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サロンＥ「膜材料合成化学」 （C4-201）対面開催

サロン F 「ガスバリア膜」（C2-202）対面開催

担当教員：森 敦紀、 岡野健太郎

担当教員：蔵岡孝治「共役奇数員環を含む非交互炭化水素の合成と性質」「無機材料への有機薄膜表面修飾」

高機能な膜材料を創出するためには膜素材となる物質の設計や合成が極め

膜工学サロン「ガスバリア膜」では、有機-無機ハイブリッド材料の作製及て重要です。膜素材を精密に合成するには最新の有機合成を知り活用するこびその評価とガスバリア膜の開発及びその評価に携わる研究者やこれから当とで分子設計戦略が多様に拡がります。今回は、新奇な分子構造をもつπ電該分野を勉強しようとする方々を対象として、有機-無機ハイブリッド材料と子系有機化合物の物性と機能に関する研究に積極的に取り組み活躍されていガスバリア膜をキーワードに意見交換、情報交換を行っています。

る、大阪大学小西彬仁先生をお招きし、「共役奇数員環を含む非交互炭化水素

今回は、有機合成の専門家である埼玉工業大学 工学部 生命環境化学科のの合成と性質」について研究の背景から最近の進展までをご解説いただきま

田中 睦生教授をお迎えして「無機材料への有機薄膜表面修飾」と題して、有す。

機-無機ハイブリッド材料合成に有用な有機合成に関する話題を提供して頂

π 電子系を構築する有用な反応が多数開発されている今日においても、非きます。ご講演概要は以下の通りです。

交互炭化水素骨格を特徴付ける共役奇数員環（5-7、5-5、7-7 員環）の構築は「さまざまな無機材料の表面修飾には、シラン系表面修飾材料がよく用い難しく、未開拓の分野です。本サロンでは、効率合成法の開発に基づく新しられている。その一方で、ムラサキガイの付着性には、産生されたドーパミい非交互炭化水素類の創成と、合成した分子骨格に宿る電子状態の詳細解明

ンが寄与していることが報告されて以降、ドーパミンを用いた表面修飾法にと機能展開について話題提供いただき、膜材料合成に応用する可能性についついて検討がなされている。本講演では、シラン系表面修飾材料とドーパミて情報交換、意見交換したいと考えています。

ン系表面修飾材料について紹介する。
」
本話題について会員の皆様と議論することで、本膜工学サロンでは、有機無機ハイブリッド材料の様々な分野への応用、新規なガスバリア膜の開発などについて今後の具体的な研究課題や研究体制などを含めて、その方向性を検討したいと思います。ご興味のある方は、是非、本膜工学サロンにご参加ください。

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サロンＧ「ガス分離膜」（C2-301）対面開催
担当教員：市橋祐一、 神尾英治

サロンＨ

「ソフトマターの計測評価技術」（C1-301）
担当教員：大西 洋①X 線・中性子小角散乱によるソフトマター構造解析（佐藤信浩, 京都大）

「深層学習と生成 AI を応用した分離膜構造の設計」②SPM/AFM を用いたソフトマターの分析（森口志穂, 神戸大・島津テクノリサーチ）

本サロンでは、最近進展著しい機械学習の膜分離プロセスへの適用について話題提供いただき、議論することを目的としています。
今回は、工学院大学先進工学部環境化学科の高羽洋充教授を話題提供者とし、最近よく耳にする深層学習と生成 AI について、分離膜開発への活用と最近の研究例をご紹介いただき、今後の可能性に関しての議論を深めたいと考えています。
講演概要は以下の通りです。
“膜分離法では、用途や操作条件に適した膜材料を開発あるいは選①佐藤信浩先生（対面とオンラインによるハイブリッド）試料に X 線や中定する必要がある。これまでに多くの膜材料や多様な分離系における透過性能が報告されているが、それらを深層学習のデータとして利用することで、最適な分離膜開発の設計指針を得ることが可能となる。特に、深層学習をベースとした生成 AI は、既存の材料に対するデータから、未知の材料の性能を予測することを可能としている。本講演では、膜分離分野に応用される生成 AI アルゴリズムを紹介するとともに、二酸化炭素分離を対象とした高分子膜の新規構造探索を行った例を紹介する。”②森口志穂先生（オンラインのみ）SPM /AFM(Scanning Probe Microscope/性子を入射し、散乱された X 線（中性子）の散乱角と強度の関係から物質内部の微細構造を解析する手法を X 線小角散乱（SAXS）・中性子小角散乱（SANS）といい、明確な周期構造を持たないゴムやゲル、コロイドなどソフトマターの内部構造解析に広く用いられている。SAXS（SANS）の原理とソフトマター分野への応用法について概説するとともに、SAXS・SANSによる食品タンパク質構造解析の研究成果を紹介する。

Atomic Force Microscope)は、サンプル表面の形状をナノメートルオーダーで3D 観察できる顕微鏡である。表面形状に加えて、電流マッピングや表面電位分布などの電気特性や、弾性率や吸着力などの物理特性を測定できる特徴をもつ。SPM/AFM の測定原理を解説し、最新のアプリケーション、特にソフトマターに対する分析事例を紹介する。

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サロンＩ「膜バイオプロセス」（C2-302）対面開催

サロンＪ「有機溶剤超濾過膜」 （C3-302）随時対応

担当教員：荻野千秋､丸山達生「基板表面でパターン化脂質膜とナノ空間を融合した人工生体膜の創成」

担当教員：熊谷和夫「浸透圧補助逆浸透（OARO）法による有機溶剤水溶液の高度濃縮」

生体膜は、脂質二分子膜と膜タンパク質から形成される超分子系でありシ

今回のサロン J では、OARO 法による有機溶剤水溶液の高度濃縮について取グナル伝達、エネルギー変換など多様な機能を司る。我々は、ガラス基板表り上げる。OARO 法は、RO 膜の透過側にも浸透圧を持った液を流すことで、面にポリマー脂質膜と生体脂質膜を特定パターンで集積化して生体膜の構造膜の両側の浸透圧差を減らし、少ない圧力で高濃度に濃縮を行う技術である。と機能を模倣する人工生体膜を開発した。また、パターン化人工生体膜と高神戸大学では数年前からこの方法を用いた塩類水溶液の濃縮の検討を行って分子エラストマー（PDMS）を接着して厚さ 100nm 以下のナノ空間を形成すきたが、4 年程前からは有機溶剤水溶液の濃縮にも利用する研究を行っている技術を開発した。パターン化脂質膜とナノ空間を融合した人工生体膜は、る。これまでの検討で、有機溶剤によっては 50%近い濃度まで濃縮が可能で生体膜の物性と機能の理解、その工学的活用に新たな可能性を拓くものと期あることを確かめている。一方で、塩類溶液の場合と異なり、有機溶剤の濃待される。

縮では濃度の上昇とともに膜の性質が変化するため、塩類溶液の濃縮とは異なった運転管理手法が必要になる。収率良く安定に高濃縮する上でのポイントなど、我々が得た知見を紹介し、どんな応用展開ができるか参加者と議論したい。

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サロン K「先進膜材料・膜プロセス」（C4-301）対面開催
開催

サロン L「バイオ･メディカル･食品プロセス膜」（C3-202）対面開催担当教員： 吉岡朋久 中川敬三

担当教員：中塚修志「シリカ系多孔膜のマイクロポーラス構造制御技術によるガス分離の開発」「ナノファイバーを用いた細胞培養技術の新展開とヘルスケアへの応用」

サロン K「先進膜材料・膜プロセス」では、これまでにない膜材料や電解紡糸法（エレクトロスピニング）は、高電圧をかけた状態でシリンジ製膜法、またそれらの様々な物性・利点に焦点を当て、分離膜の高性能からポリマー溶液を吐出する方法であり、電荷の反発力がポリマー液滴の表化と新たな膜プロセスへの応用の可能性を探ります。

面張力に打ち勝つと電荷を帯びた噴流が発生し、繊維状のナノ材料が作られ今回は、広島大学 金指 正言 先生 をお招きし、「シリカ系多孔膜のマイクる。得られた繊維状のナノ材料は多孔性と高い比表面積をもつことから、さロポーラス構造制御技術によるガス分離の開発」に関する話題提供をしてまざまな用途への利用が検討されてきた。特に、近年のエレクトロスピニン頂きます。ご興味をお持ちの方は是非ご参加下さい。

グによるナノ材料作製技術の発展は目覚ましく、さまざまな材質や複雑な形【講演概要】状のナノファイバーやナノカプセルを作ることが可能になり、用途がさらにシリカ系多孔膜のアモルファス構造は，Si，O，H から形成され 0.1～0.5広がりつつある。本サロンでは、このエレクトロスピニングの最新技術につnm のネットワーク間隙を有し，平均細孔径が 0.3～0.35 nm 程度と報告

いて最初に紹介する。その後、(1)ナノファイバーをスキャフォールド（足されている。他の無機材料と比較して薄膜での製膜が可能であるため高場）として培養した動物細胞の医療分野への利用と(2)二重ノズルを用いた透過性を有するが，He (動的分子径：0.26 nm)や H2 (0.289 nm)よりも分子エレクトロスピニングによるナノ中空糸に微生物や酵素を固定化方法とそれサイズが大きな分離系，例えば，空気分離 (O2/N2, O2/Ar)，二酸化炭素分を用いた水質浄化、燃料電池、プロバイオティクスなどへの利用について解離 (CO2/N2，CO2/CH4)，炭化水素系分離 (C2H4/C2H6, C3H6/C3H8 )などの分 説する。
離系には細孔径が小さすぎる。また，焼成過程，とくに水熱条件では Si-

また、演者は神戸女学院大学で細胞の若返りと脱分化に関して細胞工学のOH 基のランダムな縮合による緻密化が生じる。このように，(1) シリカ

立場から研究を行ってきた。演者は 9 月に神戸大学に開設するバイオメディ

ネットワークサイズの精密制御，(2) アモルファスシリカネットワーク

カルメンブレン・オープンイノベーション拠点（BMO）で研究を行うが、の構造安定化がシリカ膜の大きな研究課題である。本講演では，シリカそのテーマのひとつである体細胞を分化転移する技術とナノ繊維技術を組み系多孔膜のサブナノレベルでの細孔構造制御法，アモルファス構造の安合わせた新規エクソソームの生産技術、およびその薬効性、あるいはベンチ定化（耐熱性，水熱安定性），各種ガス分離特性について最新の研究成果 ャー企業化の可能性についても紹介する。
も含めて紹介する。

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サロン M 「中国事情について」（C3-203）対面開催
担当教員：北河 享「それでも私が中国で商売をする理由」
在中２１年、２００３年 Sars のなか起業、中国国内で３社、海外（香港、日本、タイ）に事業を展開。コロナで七転八倒したからこそわかる「なぜ御社の中国工場は儲からないのか？？？？」を簡単にお伝えします。
２つの儲からない理由
１）

サイクルタイムの概念が極めて希薄↑の内容を細かなに説明。過去事例なども紹介。時間の概念が現場には非常に希薄。生産性も考えていない工場がとても多い。
２）

設備は止まってから直す。

予知保全、予防保全の取り組みに関して予算を割いてこなかった。中国での工場設立から年月が経ち老朽化している設備が目立ってきたた
め、予知保全予防保全不足が顕著になっている。そのため生産設備が止まり、稼働率の悪化が目立つ会社が多い。
（担当教員コメント）長く中国で日系企業の生産改善指導に当たってこられた門脇様から、企業の中国進出を念頭に置きながら、どうすればよいか、ご自身の体験も交えてお話しいただくようお願いしてあります。

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