創立30周年｢記念講演会+抄録

機能性分離膜の塊状と将来の展望)

TheSfc)サus

PresentFu†Llre
Pr.ospec†scnd
Sepc(r{ttion
Pro宅eSSeS

Membrclneof

横浜国立大学工学部教授
大.失晴.
Prof.

Dr.
Haruhiko

抄録

技術開発本帝王圧Ohya

藤Tetsuzi

This
paper
summarizes
Nationalロniversity
ata

be

an

glVeS

prlnCiple,
asone

Outlinemarket,exampleEcologicalLife

thelecture

the30 tll anniversaryofmembraneof future
Supportdeliveredmembrane

System)ofourseparation

structure,membraneby prof.

andDr.

fI. Ohyafoundation.

processes.

problems

areIn

history,
addition,

S･S･(ClosedL･1984年9月4E],東京商=会議所にて,多数のユ‑ザー各位を迎えて当社創立30周年記念講演会を開催致しましに近いのだが,｢包む+という動作R:よって空間を=つの部分に｢分ける+ことにより,Membraneが始まるといえた｡膜工学の世界的権威であられます横浜国立大学工学部る｡サランラップの中のものは,湿気を失わないとか,喚大矢晴彦教授により,首記演題R:てご講演いただきまし

いが外に漏れないなどの機能があるoつまり何も.通さないた｡･本文はこのご講演内容をまとめたものです｡
1. ま え がきのだが,厳密忙言えば,ある程度は通しているol例えば,昔余剰米をプラスチックフイ/レムに包んで,琵琶湖の底に一般VLテクノロジーのブレークスルーが起こって,それが工業的に広く使われるように.なるまでの平均的年数は,貯蔵するアイデアがあった｡しかし,プラスチックフイル17‑19年と言われている｡それが最も短期間であったもの
は, IC(Integrated7年セ実用化忙入っcircuit)で, 5′‑ている.それ紅対して逆浸透法のブレークス/レ‑が起こったのは,1960年であり,今年で24年経過しているが,連夜透法のテイクオフが実際ケこ起きたのは,1970年を少し過ぎ治

of Yokohama
this article,
InE･
separation
proces?es･ ･C･ris also describe血ニ･･

哲

Rondo

■Especially,described.

彦

ムは(ポ1)エチレンの厚手のものでも),水が中に通りお米が腐ることになるため採用されなかったo
つまり膜材質がどんなものであっても,何かが通る｡例えば,水や電気や電子やイオンなどが通る｡その遣り方が,ある物は通り,ある物は通らないというよう紅差があり,このような現象を膜透過とよんでいる｡

たあたりだから,プレ丁クス/t'‑から実用化までのステッ

その場合に■,膜透過の速度が違うものは,｢分離+に使えプでは,順調な方ではないかと思われる｡食塩製造に用いる事になるo これが基本的な膜分離プロセスが成り立つゆえんである｡このようVL,選択的Rl通るものを,選択透過られている電気透析法に関しても,その期間は22年程であるから,膜法R:も大体この原則が適用されると考えられとよんでいる.選択透過性を示すものの中に,大別して二る｡

つの見方がある.例えば,砂糖水溶液を膜で包む場合に,水が通る膜と砂糖の通る膜とがある｡砂糖が通る場合を透2.膜分離法

2.1.膜現象(膜と選択透過性)
膜は薄くて二次元的な広がりを持っている｡例えば家庭

析現象,溶媒である水の方が通る場合を浸透現象とよんででなじみ深いア/t'ミ箔,サランラップ,タバコの包み紙のFilmようなものがある｡また英語では,とMeI℃brane

2.2.とがあるo成立する｡ただ問題は,｢移動が起きる+ためには,駆動力(driving force)■が必要となる｡わかりやすく言えば,エFilmは,膜が単に｢ある+という感じであり,日本語ではイ箔+に近いものである｡

いる｡

.膜分離法
選択透過性という特殊な膜の現象を使って,膜分離法がそのような箔も,それで物を包むと状況が変わってくネルギーを使うということになる｡例えば,蒸留塔を考える.例えば魚占をア)L'ミホイールで包んでオーブンで焼くと,湿気が保たれてうまく焼きあがる｡つまり,ホイr‑ルてみると,蒸留塔は下部で熱を与え,上部で熱を奪うものだが,アルコ‑/I,混合液を入れると,熱エネルギーを与で包む.ことIK=よって,内と外とを｢分ける+という仕事をすることケこなる.基本的には,膜は単純VL存在するとFilmが出てくることに,f3:る｡つまり,熱というエネルギーによ

Vol.

29

No.

1(1985/3)

えた結果として,下部からは水が,上部からはアルコール

神鋼フ.アウドラー技報

のブレークスルーを成し遂げている｡
第1表
Table駆動エネ)I/辛‑と浸透現象および透析現象
I

Drivitlg

forcesvs.

osmosisand2.4.膜分離技術の市場
膜市場の規模についてほ,第2表にdialysisl)示す｡. 1970年には,全体で500万￠でDrivingForcelEnergyJos‑osis(Dialysis
PressureDifference.

DyElamic

CerltrifugalForce

ReverseOsmosis

PiezoDialysis(Ultrafiltratiorl,Microfiltration)

GasDiffllSion

GasOsmosis
Electric

Ele占troosmosis

Electrodialysis･Concentration
Difference

ChemicalOsmosis

Dialysis

Tempe;atute

Therm.o‑dynamlP

ThermoOsrrlOSis

ChemicalChemical‑Osrnosisl

PhotocLemical

PhotoDialysis
Phらtor:三0占mo毒i畠::A:･,.

Chemical,Reよction

およそ5億Sくらいであり,年間成長率は約60%となる｡同様の率で成長し(Permeate)

PotentialDifferetlCe

Differenceあったと推定されており,第2表の右端の数字ほ1981年のデータであるが,ていると仮定すれは,本年度の市場規
模は10数億￠と推定される｡
2.5.月莫構造と機能L層構造と機能にづいて第3表忙示

ThermoDialysis

すo膜は大別すると,膜忙電荷のあるものと,.ないものとに分けられるoが多いと｢ふるい分け+で分離され,孔のない均質な膜では,膜中へ先ず溶ChemicalDialysisって分離がなされたことになるo.∵孔

rlJrを∴･.:㌔.秒速*;‑'p､=高一/I,(Bole)とよはれる部分を拡散して行くこと与えると物が分かれるム=それは何故かという阜,世り争?
自然現象は通常,:腐乱励ぺずれるたゆであぁ｡.rt､ゎ1Li:1うな軒.
軍書.乙雪誓言芸a;ぅ箭.子L干skノ,∫:.)現象をェン†ロゼT帝大現象とよんセいをo:?車り碍範が 膜,儀外炉過琴,.精華癖過膜を与み.ろ..それ1に対して荷電膜L増えるとエンT･ロビーは増える?
pそれを元通りの秩序に戻で一番均質な膜は,ソp‑グ電解忙使う嘩であり,これはいす(ェン†ロビーを減らす)ためには,必ずエネ)I,ギp‑がわゆLる｢ドナγ排除+を利用している膜である.

必要となる.水と砂糖の混ざった液はエントロピ‑が増大

膜分離法が現在のスケー/レにまで成長した最大の技術的しているので,それらを分離するにはエネ/レギーが必要なブレークス/レ‑は,のである｡

り発明された｢非対称膜+である.この膜構造は,膜分離に使用される土ネ)I,ギ‑の形態については,第1表に示す.この表は,膜現象と.S区動エネ/レギーとをマ7.

1)

フクスとして表わしたものである｡例えば力学的エネルギー(通常は圧力差を用いるが,遠心力でも可)を使う浸透現象が逆浸透法であり,塩分の方を透過させるものが圧透析法となる｡さら忙電気エネルギーを使うもの忙,･電気浸

1960年匠LoebとSourirajan

中こよ1[L以下の厚さのスキン層とよばれる撤密な部分と,それを支持するためのポ‑ラスな部分とから成っている.分離機能町関
してをよ,スキン層のみあれば良ヽくのだが,■ 1p以下という塩度ケこ薄いものを人間が奴扱うのは,むずかしいため,支持層がついている｡
その他,特徴のある膜構造を持つ膜としては,NtlClepore

透や電気透析があるoまた化学反応の持つエネルギーを便膜がある.

う化学透析や化学浸透もあるがiこれらほ生体膜の中セ起射線?当たうた部分がラジカp)L'になり,後でその部分を溶

Lとれは膜を作る物質に放射線を照射すると■,放こっている現象である｡例えば,人間の胃の中では,食物かし出すとノし､う方法で製膜するo均一な孔が得られるためが分解されて体の細胞の中紅栄養素としてとりこpまれる精密押通膜と･してよく使用されている｡実用的なものは,が,その時匠は化学反応を使っている｡それが=業的虹使
えるよう忙なるかどうかは,.非常紅興味のあるところであるo 現在の所,実用化されているのは,連夜適法(限外炉過法,精密炉過法を含む),電気透析法,透析法くらいである｡

は可能と考える･.

意新流行のものとしてほ複合膜があげられる｡複合膜の製膜方法は大別すると3通りあるoJ

l番最初の方法は,貢持層をあらかじめ作っておき,後で別に作成した.スキン層を貼り合わせるものセあったo

2.3.膜分野法の歴史2)
最初に現象として発見されたのは,

ポ,リカーボネー†膜であるが,無機膜もこう■して作ること

1748年にNoll6tがぶどう酒の入ったびんに,■動物め皮でふたをして次の中に浸漬した所,水がぴんめ中tこ入らでし草った∴事から始まこの方法で製膜したもの

は,実際WL̲使用すると,接着部分がはがれてしまうというトラブ/I/が続出したため,2番目忙界面重合法という方法が考え出された｡その方法でほ∴水溶性モノマーを下部る｡恐らくア′レコrlL,を分離しよう■とした.の寧ろうが,L逆に,抑由嘩チノマ∵を上部Fこ入れて接触させると,界面の部分で膜ができるが,ある一定の厚さまで成長すると,ちに水の方カ滞ったので浸透現象ということ忙なる占■∴ネ叫カモらFick･が拡散の法則を,. Grahamが透析の研究を,･p凄ら はやモ/マ･‑が通れなくなり,ある厚さ.K決̀まってしまうにVan'tL.
11offが浸透圧の研究を行なっf=1.
zsigmondy
が1900年代の初めに･精密炉過膜を,またDqnnanpp忙■よ■りことになる.この種のものは2撞類あり,スキン層と支持層の間にゲル層があるNS‑100やPA‑300と,ゲ/レ層が分配法則が,■ さらに1930年代には,ないNS‑200やPECなどである.

Meyerらにより膜電3番目紅プラズマ重合膜があげられるpo.これは,多孔質の支持体の上で7oラズ位の研究か1姦きれたここれらの研究は特に,バイふ.≠ッ.プなどの生体膜関連で重要な基礎理論といえる｡また1944
年忙 Kolffが血液透析の最初の実験をしている｡さらにマ重合させ製膜したものである｡
その他,髪の毛くらいの太さの中空糸膜がある｡これは1950‑1960年VLかけて内側が多孔質で外側にチキン層が形成されてし.､るものであLoebやSourirajanが逆浸透膜

神鋼ファウドラー技報

Vol.

29 No.

1(1985/8)@:)

第2表る｡

世界め膜分離技術の市場競模

Table

2

Marketin the worlds)

proc阜SSeS

size of membrane
Materials

PassedDriving

Water

alld

Pressure.

Process/Concept

Force

2.6.

Material

MarketSizea

Retained(S niuion/yr)

Microfi

1tration●●F(･c(/●D issolved

Difference

SPeCies

typically 10etc.).

psi

particle･size･｡.●･:●ware,.

Material

Suspended/cnD/)OI'OL(S 1)1ellLb)･o7IC

150(silica.bacteria,Ions and Low̲Concentration

Dissolved

molecular‑Difference

pendedPLLl所dFeed

sb,ealル

Iwlf?1mltt'e.<Dj,,I)5･q/e /eed

る必要がある｡例えば海水から真水を得る事が,逆浸透法の本来の目的であDI'w[)blLIs7DeJ))bJ711Le

Sus･andwitb

Organics

weight200の壊度匠比例し七浸透圧が上昇し,そ1000(urea. etc.)
Ior)sElectrodialysis

Vo 1taleAll,

1

typically

Ndnionic

35andMacro‑moliarecu

2V/cellpJ‑0(I/化･/a

ることケこなる.･通常それは拡散という現象により戻るのだが,zk中での拡散係数は非常に遅いため,撹搾匠より速

species

pa ir◎(》◎(ラ度を速める事が必要となる｡ただ傷つFL!L･(/Reverse
SbLL'1Le

OsmosisWater

tlA2/('rVirtually

Pressure
D ifference

CtHTCL･)I/J･(Ilo/e?享宇,

typicallyr,V(I/el･r･･････イ■

S(･lnE'/lOO

auSus･

100

pendedandDis･

solvedMaterial

800

toのp間を薄くし速い'スピードでミ夜を流すものである.こうすると膜の上面に生.J爪YJll[L･NIZJ'))]bJrlnL'

Water

Ultrafiltration
coPressureandSaltscc,〟,D/i,.

FL･L･dar)a Macromole.

ica Ily

ctユ1es.Variable

lO to71teJ)Ib/y(JIL･psGas

Separation

Gasss
Lt,,

F(,L･(I(Biologicals,Colloids,Difference,typ,,I(L･,･1001を取り除いてくれることになる｡このMembrane･imper‑

回っているoto100

10‑15

Gases

meableVaporsandーラン社の平膜モジュール,さら忙電
気透析法で用いられるモジュ‑ルも薄@atm

R'((i例えば連夜透用モジュー

ルと.して代表的な,スパイラル型(別名のり巻き塾)早,DDS杜の円板塾
平膜モS}■ユ‑ル,あるいは,ローヌプ

Co)LCL･JILr＋J/(AH!t,JJL[))‑(meじる速度勾配カ;,膜面KL̲たまったもの

種類に属するモシュールが最も多く出

cutoffs

Differen?e,g(lS50rriolecularweightiPressureandVapors

きやすい廟のことだから,撹拝するのにもー工夫が必要となる｡

L
こ一番考え･やすいモジュールとしては;.薄層流塾がある｡これは,膜と膜

psi

LIFのうち水が通らなくなるということになる.そこで膜面上忙たまった塩を,本流の方‑戻す事が必要になり,そのための工夫が辛ジュールに組み込まれC()JL(:i,)Lh･(I(eto

るが,海水から真水を取ると膜面上匠埴が残る.この塩を放っ.ておくと,堤molecular>あり,その工夫された･ものをモジューる場合,もう一つ重要な事柄を考慮す

MaterialWeight

取扱いが容易な格好に仕上げる必要がルとよんでいるo膜をモジュール化す

Variablep

cutoffs
Dialysis

モジュール.

膜は薄く'破れる可能性があるため,層流型である｡
UseofL membranes
release devices atain苧19C!ro4e?i.sestimatedmoreth血L$100血illion

at

S.10

arlnually.

and irl COntrOlled‑a. Lonsdale

mi11ionSource: H.

次紅,流路が円管状のモジュールとI/て,I.チエ‑ブラー型があるo̲これは

第3表
Table

チ･ユ丁ブの中を乱流状7諒FL‑させ,その各種の膜の構造と機能
3

Structure

andStructure
PorousUrlCbarged
Me皿bran･† I

le

Non

乱涜のかきまぜ作用を利用して,膜面

ftユnCtion of rnernbrarleS4)
Usage
MicrofMechani1tration

Sieve.

UltTafiltration↓Re∇eTSe

OsmosisPorousBarrier(for wrapp■ing)

PorousFiltration

Ul traf iItratiop

withmater･ials andsoltlteS

membranesolvents

SolutionDifftlSion

Sieve

JandFiltration＋Exclusion

Donnan† ･宝fvley,ssies｡sm｡sisー塾とよんで区別しているoor

最後に少し変わったモジュ‑ルとして中空糸塑とよはれるものがある｡これは髪の毛くらいの太さの中空糸の外側から内側へ水を透過させるものであるから,膜面上へのたまりが,大きな間琴となる.但し他のモジュ‑/t'型式

cha;g&de‑bra°e
Non

皿m￠前後の細いものを,キャピラリ†

Affinity

Dialysis

匠たまったものを除去しようp2:するものであるo
特むこチューブの内径が1

ism

J藁gn?;?e.yb,:an,ee‑:roarne
PorousElectrolysis

DonnanJ

E芙ChlSionと比較すると,単位体積当りの膜面横が最大であり,コンパク十にまと亘っているととが,大きな特徴である｡

Vol.A 29No.

1 (1985/3)

神鋼プア･ウドラー技報

いる｡その他,アニオン交換膜だけを便?た電気透析装置

3.膜分･離技術

により,オVンジジュースからクエン酸を除去することも可能である｡

3.1.■ 精密辞退法l

人工軌こ最初に便t'れた膜は,セルロイドから作られた

3.4.逆浸透法

こT･ロセ/レロ‑スを材料としたコロジオン膜である.性能があまり良くなく･,実験室レベ)i,での使用に限られてい逆浸透法は最初海水淡水化を目標として登場したもので1952年に原理としての投棄があり, 1960年には膜がある｡

たo

その後,Zsigmondyが酢酸セ)I,ロースとニトロセルロ
Sartrius社から発売されースを混ぜたものから膜を作り,あらわれ,1970年代からは実用化むこ入り,急速忙成長してるよう紅なったo第二次世界大戦後,東国がこの技術を基 いる｡しかしながら当初の目標であった海水淡水化ではな(特K電子工業用の超純水
く,きれいな水を造るプラン†にして細菌兵器対策のため,水中の細菌分析用虹橋密う戸過製造プランll)で広く使用されているo膜を開発し,現在Millipore社がその技術を受け継いでいTexas

struments杜であり,それ以前の複雑なプロセスが大幅

Nucleporeノ膜やCelgard膜のよう匠,製法紅特に簡略化され,逆浸透装置t.仕上げのプロセスだけで良いln‑

る.このように精密炉過膜は水中の細菌の分析には,なくてはならないものとなっているo
その他新しい精密炉過膜として,徴を持つものや,.

･最初にこの分野で逆浸透法を採用したのは,という結果レこなり‑,当然の結果として,超純水製造コスT.
も大幅な低下を見ることとなった｡現在では,半導体製造

GoreJrex膜のよう中こ,水ははじくが蒸気ほ通すといJ5.･性質を利鳳して;･レイ･ン≠一代応用され業の設備投資額の数%が超純水製造7oランllに向けられてる膿も出現したoいずれVLせよ精密炉過膜は,ふるい効果いると推定されている｡それ忙対して中近東での海水淡水によって分けるものであり,最近では滅菌炉過法として食品工業や製薬工業で使われている｡,
3.L2こ 透析法軒･芸諾･K言,u諾≡三t5冨芸孟孟蒜雷が実用化o)面で先行しているのは,1861年GraIlamは,人工膜を使って稜々の水溶液の膜透過英験を行ない,膜を透過したものをクリスタロイド,透過しなかったものをコロイドと区別した｡その後この透析プロセスは,潰度差だけで物の移動をさせるため,非常に速度の遅いプロセスであり工業化は進まなかったo
し最近医療用の分野での血事変透析として脚光を浴びていMS

Fの方は機械の組み合せ技術であり(ハード塾),逆浸透法の方はCbe血istryが絡むことや,膜そのものの取扱いがむずかしいため,ソフト面の開発に時間が必要となったためである｡しかし近年逆浸透法による大型プランT.が採用されており,今年は46,000m3/日のプラン†が運転を開始した.このような大しかる｡モジュールの型式も以前は,薄層流型(コイル型)が主流であったが,現在はホロファイパー型(中空系塾)ヘ型海水淡水化プラントが逆浸透法で順調V‑稼動するならば,今後海水淡水化プランT･は,なだれを打ってMSFか移行しつつある｡現在は,使い捨てで使用するため,市場も巨大なものとなっており,1981年の日本国内だけでも教ら逆浸透法‑移行すると考える｡中近東での逆浸透法の市場は,現在1,OQO万m8/日の造水量であるが,.それが全て官億円といわれているo
しかし繰り返し使用可能なものになれは,市場は急激VL縮/J＼することVLなる.その他,米国

連夜透法VL置き替わると仮定し,膜の寿命を3′‑5年とす

では人工透析の使用基準が厳しく,年令制限などz)ミあるた

れば,I)プレ‑大による市場規模は,約1,000‑2,000億円/年と計算される｡よって次の市場としてほ,海水淡水化

め,日本でもやがてそのような規制がなされれは,市場V‑大きな影響がでるであろう｡それで人工透析は,もはや成長が止まったと考えられ,今後はもう少し違ったものを透

限外炉過勤よ夷鹸窒規模では古くから使われていた｡し6:)
bllIL≡警賢覧芸芙笠,a乞う孟?h

過させるような透析膜が開発されるであろう｡
3.3.電気透析法
電気透析の特許は既をこ1800年代忙現われるのだが,工業的に使える膜がなかったため,であろう｡
3.5.限外炉過法

1950年に至るまで実用化はし,彼が独立してAmicoil社を創設してからである.pしかし実用化の段階で,分離された高分子物質が膜面に付着進まなかった｡しかし第二次世界大戦中むこ開発されたイオ

しゲ/レ層を形成するため性能が嘩下するという′大間琴が蒔

ン交換樹脂を,膜忙し.ようとのアイデア■が1950年に実り,実用化への通が開けたo原理的紅は,アニオン交換膜とカこり,その解決方法の開発紅10年くらい要しているoチオン交換膜を交互にならべて,通電すると液中のイオンが移動し,その途中で交換膜の特性VLより∴選択分離がなさ

その手法としては,膜ヤこ付帯写せない方韓と,付着したものを除去する方法の2通り‑がある｡.前者の例としては,コロイド物質が帯びている電荷に反発することを狙った荷電膜がれ,洩度?濃い液と薄い液とができるものであるJo.米国であり,後者の例では,･･･'ポr‑ル洗浄のような物理的除去法･は薄い液の方忙注目し,脱塩装置として便用されたが,早早,薬品を使うて化学的に洗浄する方法がある｡そのため

本では潰い液の方忙注目し,製塩装置として採用されてし',耐薬品性の強い膜や‑,耐熱性のすぐれた膜などの開発もなるo現奄国内では,年間100万tonくらいの食塩を製造し■てされ,現在実用化忙至って■いるo
3.6.ガス分離いるが,食塩の消費量が急KL.増えるわけではないので,この用途は頭打ちとなり,淡水化の方へ向かわぎZ,を得ない

n4:onsallt杜のPrism‑sf!ParatOrとよはれるH2

分離のだが,国内では･かん水が多くないため,さらむこ別の用途膜があらわれ,ガス分離膜も急速に進んでいる｡今後の用へ向かう必要がある｡実際には,電気透析法の今後の市場途としてほ,石油の三界回収用の超臨界圧抽出法に使用さは,食品工業分野が有望と思われる｡例えば人工母乳製造

れるCO2プラントでは,牛乳中の灰分を除去するのた広く使われてが考えられている｡

神鋼ファウドラー技報

ガスを純化させることに膜分離を適用すること′これもうまく行けば巨大な市場忙なろ
Vol. 29Nb.

1 (1985/3)

うかと考える｡日本では02富化膿の研究が進んでおり,4.2.

将来の一つの市場と考えられる｡■

21世紀の有人宇宙活動を経済的匠行なうため,スペ‑

4.将来の膜分離応用プJ=セえス･ステーション内で,食糧生産,水再生処理･代謝ガス処理,緋鯉物処理などを組み合わせた閉鎖環境内における4.1.将来の膜分離技術完全リサイク)t'システムの研究開発が行なわれようとして逆浸透膜VL関しては,超薄膜化が進み膜材質の選択の暗が広がり,r新しい用途が開けてくると考えられる｡特に有いるo機物水溶液の分離回収の分野での発展が期待される｡通産省の来年度の大型プロジェクトのアクアルネサンスの中でLife

CELSS
ここで御紹介する(Closed EcologicalSystemの略称)は,米国のNASAに対して日本側のプロポーザルとして提出しているものであSupportCELSSモジュールの概要が理解さ膜が主役と考えられており,これに適当な膿も今後必ず開る｡第1図を見れば,発されるものと確信している.さらにパーベーパレーショれる.このモジュールは,ンなどの熱と膜の絡んだプロセスが実用化に入ってくると思われる｡変わった膜として液体膜とよばれるものがある宇宙船であり,内部ほ人工的に0.1G‑0.3Gの重力揚が作が,現在は希土類の分離用として盛んに研究されており,マ

太陽光から勲電素子R=より電気エネ/レギ‑を作り,それを使って人間の排継物から肥料を回収し藻を栽培するs,ス

ALgae

I

cultivationequipment

Mo7dfo?7 ng
TV/ VTIfRotating

テムである｡1そわ藻はCO2を02に戻すガスリサイクルの役割を果たし,さmanagement
Worknlroller/avbenchl

1.all
Sio r[lgeSlo?･a9el ▲JShomalとすることもできる.第2図P'fL̲は,rec)･cle

Bl'oreactore彪cte rial

l'OtaLillg

facility

環処理され,横縞水ば廃水処理システ
Enviro7Vnentcoldrol system

CIptical fl'ber

ムへ送られ,そとで尿等の汚水と共にEbmp

限外辞退処理,さらに連夜透処理のFungusSolutioll

cHllivaEor

Filter㌔calh6cultivato

級,電気分解を施しガス状のE2と02

lankを燃焼させ飲料水を得ようとするシス

Pump,iG lo uebox

テムである.･塩分の方はどのよう忙処理するのが良いのか検討中であるが,Fllsh breeding

equ砂ment

CIElture solution
supply tank

一応いまの所蒸留操作の後,湿式酸化法による廃棄物処理システムの方へ送C.E.LS.S.モジュール概鶴
Generalviewof C.E.L.S.S.

ることを考えている｡

moduleSolid22/min㊨ROlSi)il,a

Waste

Urine

lB 1/M.d

Erpiratl'on

12 i/M. d

S7wuJer
Waste
water
DolZ/M.awaste

1 i/M･dmesticukder

Y‑90%
Tu blar/d45ud｢Tota1 7 / /c])‡′‑33%
150%)

ROー℃

ta 71de∫/♂ノi/d)芸皇3//♂
(3.5 ud)
Nacl,UreaゝQ≡[S7wwerj

C>%局

Vol･29No.

Ch;idation

Nacl,

‑第2囲

水再生システムフローチャ‑I(日本側提案)

Fig･.'2

Flow

1(1985/3)

1.5qdSJ)1'ralq)

Wetof waterreusesystemOthersOddaiion

‑

t/F
5/

1 j'/batch

Wate7二Wet

0.5 dd

batch

20dM･

lLILlt占r

chartの一つのリサクイクS/ステム

である水再生s/ステムの7ローを示すo先ずジャア丁用水は連夜適法で循

血teク2Sible
bedI

CELSS

ferme ,dor

10er

@
Fig.

Gas

i Valてt(7nRefrl'gerator

syste桝

ら紅直接人間の食糧ともなり,また小動物のえさとして間接的に人間の食糧〜

coldroller

Sl.mallclean

Gお,'ecycle

第1国

A trlocksystemMo nitoring
TV can2era

Facilityは50m岳の耕作面積を有し,

Dwlt.TI私lefacil劫,co

4m卓×10mLの大きさの一つのPlantation

られるoンガンノジュールの最終処理R=利用しようと考えている.

㊨Cl江一SS

11/a(by Japan)

神鋼ファウドラー技報

2〃♂

Fl(elCell

H2ElectroO=,

lysITs.ぎゝ責嘗Thermoelectric

Mom

byane

regeneraiorド‑‑.

Waste‑WaterinDC‑⊥｢

14Tasteuh2ter
heat excha7qer

Hollowme

Multiblethermo electn'cPower

heatuder∂αJ∫ I

Co ndenser

Li

I
伽duct

TVasteatent

elemenLs

Hea

fiber
mb71aneL;

I+water

1‑

第3国Fig.

第3図は,

水再生s/ステムフロ‑チャ‑
3FlowchartofwaterretlSe･イ‑I‑釦

I. (NASA提案)(by NASA)

System

NASA側から提案されている水再生システ

む

5.

すび

ムである.この提案Iでは,サーモ･パ‑ベーパレ‑S'ヨy(Thermo‑Pervaporation)が中心となってS/ステムが構成

膜分離法全般にわたり,原理及び歴史的背景から現在の問題点まで概観したo
さらに将来の動向についても若干言されてし.､る.先ず汚水が系内で回収される熱エネ/レギ一に及したが,本文が膜研究開発に携わっておられる方々の御参考になれは望外の喜びであり,益々膜分離技術の発展をより加温され,Membrane

Evaporatorの部分で多孔質膜を介して真空吸引され,水が蒸気となって膜を透過するも期待するものである｡のである｡

普通の蒸発と異なり,膜を介して蒸発するため細菌やピド/レス類が全く通らず,きれいな水が得られるr.さらK:慕気はコ3'プレッサー紅より再圧縮され,コンデンサ‑部分で凝縮するてとR=なり,その時の凝縮熱は熱交換器で原液を加温することに使われるものであるo
この技術はコンタ〔参考文献〕
γol. 421)大矢晴彦;化学工学,
It
K.
Lonsdale:Membratle
J.
2)
News,Nov.
3) J. L. Fox: C&E(1978), P. 4弧
Sci.‑, vol. 10(1982),
8(1982), P. 7.

P.

81.

4)木村尚史:物質の分離と分析,上,大木･田中席,現代化学
11,(1979),岩波書店

ミがないという利点を有しており,注射用水や医療用水への応用が期待される｡

軒,I

神鋼ファウドラー技報

Vol. 29

No.

1(1985/3)