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韓国化学研、均質系陽イオン陰イオン交換膜を開発

廃水の浄化や資源回収に寄与の見込み


韓国化学研究院(キム・ソンス院長)は同研究院のキム・ジョンフン博士、チャン・ボンジュン博士研究チームが海水・廃水の浄化や高付加価値資源の回収に有用な電気透析工程の核心技術である「均質系陽イオン・陰イオン交換膜」を日本に次いで世界で2番目に開発したと7月4日に発表した。

電気透析工程は海水中の塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウムなどを除去し食塩製造、海水の淡水化と海洋深層水の製造などに活用されている。また工業廃水に含まれるカドミウム、銅、鉛などの重金属や砒素、塩素、弗素などの有害な陰イオン物質を浄化して再活用するのに使用されている。

最近ではバイオ分野の主要資源であるシルクアミノ酸、酪酸などの有機酸を回収したり新再生エネルギー分野の核心素材であるリチウム、マグネシウムなどの稀少金属資源の回収にも活用されている。

電気透析工程に使用されるイオン交換膜には不均質系膜と均質系膜がある。不均質系イオン交換膜は米国のGEとチェコのMEGAで数十年前に開発された第1世代の製品で不透明で厚く電気抵抗が大きい。したがって不均質膜を使用するとイオンが選択的に通過できないため分離効率が低く多くの電気エネルギーを消耗しプラントのコストが高くなる。イオン濃度の低い不純物が含まれた廃水や河川水の浄化、低塩度海水浄化に使用される。

均質系イオン交換膜は不均質膜より性能が画期的に改善された素材で最近日本のASTOM社とAGCエンジニアリング社が開発、均質膜製造技術を独占している。透明で薄いうえ電気抵抗が低く陽イオンと陰イオンの分離効率が高い。既存の廃水、河川水、海水の浄化だけでなく塩の生産、有機酸、アミノ酸、稀少金属の回収などに広く使用されている。

研究チームはスチレンモノマーに架橋剤、可塑剤、開始剤、添加剤などを混合してポリオレフィン系支持体にコーティングしたのち高温の高分子重合を経て前駆体フィルムにし、スルホン化反応を経て陽イオン交換膜を製造した。陰イオン交換膜はビニルベンジルクロライドモノマーに架橋剤、可塑剤、開始剤、添加剤を混合して高温で高分子重合を経て前駆体フィルムに成形したのちアミノ化反応を経て製造した。

開発された交換膜は薄く透明で機械的強度が高い。電気抵抗も低く陽イオンと陰イオンをよく分離できる。イオン交換膜を実際の電気透析プラントで使用したところ日本の製品と同等以上の結果を示した。

研究チームは15余件の国内外特許を登録し、商業化を推進している。電気透析工程用のイオン交換膜市場は韓国国内が約200億ウォン、世界では2000億ウォン規模で、毎年5%程度成長するものと予想される。






[2018-07-09]

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