ナノ粒子の目詰まりを抑制 !
回転式セラミックフィルターの活用事例
主に研究・開発レベルにあるナノ粒子を対象に濃縮・溶媒置換・粒子洗浄などのハンドリングについて御提案します。

三菱ダイナフィルタ（D y F® ）三菱ダイナフィルタ動画 ▶

（YouTube・himac Channel）

Dynamic Crossf low Filtration
三菱ダイナフィルタは、ろ過障害となるケーキ形成を回転により抑制することができ、ナノ粒子の洗浄・濃縮ができることを特長とした、新しいフィルターです。 （ 分離技術会 2015年度技術賞受賞 ）■外観
最小細孔径5nmの回転式セラミックフィルターを格納し、ナノ粒子を捕捉各種溶媒に対応し、ドラフトに入るコンパクト卓上タイプ

超微細孔セラミックフィルター

高さ：550mm

5nmから選べる細孔径
逆洗による目詰防止

横幅：400mm

0mm

：54

奥行

■構造 /ろ過の原理
超微細セラミックフィルター

ろ過液排出

回転式フィルターの特長
セラミックフィルターが回転することで、ナノ粒子のろ過が可能になりました。

スラリー○ 高濃度化原液供給（加圧）○ 連続通液可○ 逆洗により高いろ過速度を維持

Dynamic Crossf low Filtration

濃縮液
排出01

○ ケーキ形成の抑制△ 粒子がせん断を受けやすい代表的な分離対象
電池材料
ポリマー

ファインセラミックス
シリカ

エマルジョン

酸化チタン

廃液・廃棄物

金属微粒子

医療材料
酵母

菌体

CMPスラリー

光触媒原料
藻類

ナノセルロース

顔料

飲料

化粧品

レアメタル

炭素材料

特長①：最小細孔径5nmセラミックフィルターにより、ナノ粒子のろ過/濃縮が可能
DyF®セラミック膜の細孔径と材質
平均細孔径

5nm

7nm

30nm

60nm

200nm

500nm

材質

TiO 2

MgAl 2 O

ZrO 2

Al 2 O 3

Al 2 O 3

Al 2 O 3

回転軸へ連結する
ろ液流路

ディスク構造ろ過（流路）面積を確保しつつ高い回転数・逆洗圧に耐えられる強度を維持できるようハニカム構造を採用

特長②：閉鎖系でナノ粒子スラリーの溶媒置換や粒子洗浄が可能【例】原液供給を切り替えて下のような粒子の洗浄、置換操作を連続的に行えます。

原液

ろ液の流れ
粒子

サン
プル

エタ
ノール

水（濃縮）

（洗浄）

（置換）

ろ液

02

Case 01

ナノ粒子スラリーをろ過/濃縮して回収する

目 的
近年の材料微粒化に伴い、従来のフィルター濃縮が困難になっています。
そこで、DyF®を用いシリカスラリーの濃縮がどこまで可能か検討を行いました。

結果

シリカ粒子スラリーの固形物濃度を16.0wt%から約38.0wt%に上げ、ろ過速度を一定ラインから落とすことなく濃縮することが出来ました。

ろ過速度 [kg/hr]

35.0
D y F® を使った

30.0

濃縮

25.0
20.0
15.0
10.0

従来のフィルター濃縮のイメージ

5.00.0152025303540

固形物濃度 [wt％]

←膜層

ろ過/濃縮
ディスク細孔径60nm
シリカ粒子スラリー（粒子径約700nm)

←支持層
濃縮後

ポイント
DyF®はディスクを回転させる動的クロスフローにより、ナノ粒子のフィルター表面への目詰まりを防止することが出来ます。
連続的にサンプルを注入し続けることが出来る為、従来のバッチ遠心分離では困難であった大容量処理も可能になります。

03

ディスク断面SEM像

Case 02

スラリー濃度を適度に調整して回収する

目 的
遠心分離で試料を回収する際、沈殿が固い塊になり回収できない場合があります。
後工程でのハンドリングの為、DyF®を用いることで試料濃度調整が可能か検討を行いました。

結果
三菱ダイナフィルタ（DyF®）
柔らかめ（ ～30mPa・s ）濃縮コントロール◎〔サンプル〕
シリカ粒子スラリー

硬め（ ~1,000mPa・s ）処理前（ ~10mPa・s ）ろ室内
ヘラで掻き取り従来の遠心分離法

×

遠心分離

濃縮コントロール
50,000 rpm, 1h

ガラス状に固結し、回収困難

ポイント
遠心分離では固結してしまった試料も、DyF®は分散を維持しながら脱水することが出来る為試料の濃度調整が可能で、スラリーのまま回収することが出来ます。

04

スラリーのまま溶媒置換をする

Case 03
目 的

溶媒置換をする際、遠心分離やフィルターで濃縮・ろ過を行い、新しい溶媒に再分散する方法がありますが、乾燥凝集してしまう・再分散が困難・開放系に出来ない等の理由でこの方法が使えない場合があります。DyF®でスラリーの分散状態を維持したまま溶媒置換が可能か検討を行いました。
結ポイント

果

■ナノ粒子スラリーに溶媒Aを供給し、溶媒Bから置換しました。
化学分析により溶媒の置換率を求めました。
99.25%

99.95%

100%

100%

置換率

80%
60%

原液溶媒 B40%

置換溶媒 Aろ室の5倍量の溶媒供給により、密閉状態を維持したまま溶媒置換が可能でした。分散及び湿式状態を維持したままの連続的な作業である為、再懸濁の工程が省略でき乾燥凝集の発生を抑えることができます。また、pH調整などにも応用することが可能です。

20%
0.001.4

2.94.35.77.1

溶媒量（ろ室容量比）

効率的/効果的な粒子洗浄をする

Case 04
目 的

従来の粒子洗浄では、ろ過・再分散の繰り返しが必要であったり、大量の洗浄液が必要になります。DyF®を用い、NaClを含むアルミナスラリーを洗浄し、NaClが除去可能か検討を行いました。
結ポイント

果■アルミナスラリーを洗浄し、NaClを除去しました。電気伝導度測定より、スラリー中のNaCl残存率を求めました。
1070.7ppm

1000.080.0

７倍量の洗浄液で1%まで減少！

60.0

600.0

40.0

400.0

20.0

200.0
5.8ppm
0.00.0012345

洗浄液量 [ろ室容量比]

05

800.0

678

NaCl残存濃度 (ppm)

NaCl残存率 (%)

100.0

ろ室容量の7倍量の洗浄液でNaClを十分に除去することが出来ました。粒子
スラリー中に存在する未反応の修飾剤・表面処理剤の除去についても、同様に効率良く行うことが出来ます。
§ダイアフィルトレーション法＊洗浄液1ℓ＊) 特許取得（特開2015-66495）
洗浄濃縮液
1ℓ

濃縮液1ℓ

技 術 相 談・デ モ ご 依 頼・お 問 い 合 わ せ
専門の技術スタッフが、お客様の分離目的に応じて、フレキシブルにサポートします。
●最適な分離条件・ろ過条件の算出 ●貸出機によるパイロットテスト、立会テストに対応いたします。
⇒下記データシートをご記載いただき、お気軽にご依頼ください。

固液分離（ろ過・濃縮・分離）
データシート
ご照会に際して、下記事項をお知らせ下さい。

ご記入日

年月日

キリトリ線
エッペンドルフ・ハイマック・テクノロジーズ株式会社
デモテストの実施、アフターサービスの提供、本データシートにご記載いただきました情報は、三菱化工機 ㈱ 及び エッペンドルフ・ハイマック・テクノロジーズ㈱ において、本件に関するお客様へのご連絡、また、今後の「商品・カタログ等の郵送物の発送」 「新製品のご案内」等のために使用させていただきます。なお、個人情報につきましては、個人情報保護ポリシーに基づき取り扱わせていただきます。
詳細につきましては、右記をご覧ください。 三菱化工機㈱ http://www.kakoki.co.jp/csr/privacy.html
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06

三菱ダイナフィルタ動画 ▶

三菱ダイナフィルタ DyF152/S（YouTube・himac Channel）

Dynamic Crossf low Filtration

■仕様
項目型

番

DyF152 / S型

形式

ろ過面積 / ディスク径

ダイナミッククロスフロー・セラミックフィルター₂0.034m /∅152mm

ディスク細孔径5、7、30、60、200、500nm

ろ室内容量 / ろ過圧

0.24L/0.2MPa仕様

ディスク回転速度0～1,000rpm

電動機出力0.4kW×200/220V×50/60Hz

外形寸法 / 重量

W300×D430×H390mm/35kg

洗浄方式

パルス逆洗、ろ液逆洗、薬液洗浄

DyF152 / S※生産向けスケールUPへの対応もご相談ください。

DyF®セラミックフィルターの細孔径と材質
分類

Ultrafiltration

Microfiltration

用途

微粒子分離
酵素などの高分子分離

酵母や細菌の分離
不溶性固形成分の分離

平均細孔径

5nm

7nm

30nm

60nm

200nm

500nm

材質

TiO 2

MgAl 2 O

ZrO 2

Al 2 O 3

Al 2 O 3

Al 2 O 3● 正しく安全にご使用いただくため、製品のご使用前に「取扱説明書」をよくお読みください。

安全上のご注意● 取扱説明書および製品に表示の「危険 」「警告 」「注意 」などの項目に従って、正しく安全にお使いください。

● 有害物質、放射性物質、病原性物質、あるいは感染性が否定できない試料等を当製品で処理する場合には、必要な安全対策を講じた上で行ってください。
● 引火性の試料等を処理する場合には、DyF®本体をドラフト等の中に設置して、十分な換気を行い、爆発性雰囲気を生成しない環境で作業を行ってください。
● 別紙 耐溶剤/耐薬品表に記載のない溶剤や薬品をご使用の場合には、事前に膨潤試験、耐食試験等を実施し、安全を確認してからご使用ください。
● 試料はpH３～pH12の範囲でご使用ください。
その他、使用する試料に関してご不明な点は、最寄りの営業所までご確認ください。

工機ホールディングス(株)は2020年 7月より、に社名変更しました。

これからもよろしくお願い致します♪
【製造・保守】【販売】

大阪府大阪市東淀川区東中島1-19-4 新大阪NLCビル12F

https://www.himac-science.jp

TEL.06-6795-9200

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EHTD-dyfA

2020.06