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4.2.2フィルタ構造と粒子透過率の濾過速度依存性の関係
本研究室では、これまで繊維状PTFEメンブレンフィルタ濾過機構について検討 してきたが、他の構造のPTFE製メンブレンフィルタについては行っていない。本
研究では、新たに、孔状のPTFEメンブレンフィルタ(Fig.4‑1(b))を用いること
によって、構造の違いが粒子透過率に及ぼす影響について検討した。
1）繊維状フィルタ
まず、フィルタ公称径の影響を調べるため、公称径3ILmと1ILmの疎水性繊維状
フィルタを用い、粒径と濾過速度を変えて、粒子透過率の測定を行った。その結果
を、Fig.4‑6,4‑7に示す。Fig･4‑6は公称径3ILm、Fig.4‑7は公称径1仏mのデータ
である。この2つの図より、超純水中ではフィルタ公称径に関わらず、濾過速度が 大きいほど、粒子透過率は小さくなることがわかる。また、粒径の違いにより、粒 子透過率の濾過速度依存性が異なることがわかった。しかしながら、超純水に非イ オン性界面活性剤(Tnton‑x‑100)を添加し、フィルタと粒子間の付着力をなくした 場合、粒子透過率は大きくなり、その濾過速度依存性の傾向はなくなった。つぎに、表面を親水化処理した繊維状フィルタについて同様の実験を行った。こ の親水化処理は、フィルタをアルコール蒸気雰囲気中に置き、プラズマを照射する ことにより、アルコールの−0H基をフィルタ表面に導入することによって施され
た。親水化の度合いは、フィルタの耐水圧によって評価されるが、親水化処理され たものは0･15kg/Cm2、未処理のフィルタは0．32kg/cm2と明らかにその差がわかる。
実験結果をFig.4‑8示す。フィルタの公称径は3仏mで、データは超純水中のもの
である。図より、表面に親水化処理を施しても、濾過速度に対して同様の傾向が得 られた。
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F i l t r a t i o n v e l o c i t y [ m m / s ]
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10‑1
DIwater 10‑2
10‑3
104
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F i l t r a t i o n v e l o c i t y [ m m / s ]
F i g . 4 ‑ 7 P a r t i c l e p e n e t r a t i o n O f l U m p o r e s i z e r a t e d m e m b r a n e f i l t e r a s a f u n c i o n o f f i l t r a t i o n v e l o c i t y .
1
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／ ■
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P S L p a r t i c l e
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川叩
ｅ︵画︐︑二ＲＤ
1 0 ‑ 1
I0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 0 2 ． 5 3 . O F i l t r a t i o n v e l o c i t y [ m m / s ]
F i g . 4 ‑ 8 P a r t i c l e p e n e t r a t i o n o f h y d r o p h i l i c m e m b r a n e f i l t e r
a s a f u n c t i o n o f f i l t r a t i o n v e l o c i t y .
次に､電気二重層の厚さと粒子透過率の濾過速度依存性との関係を調べるために、
PTFEメンブレンフィルタ及びPSL粒子に対して、その表面電位決定と無関係イオ ンである塩化カリウム(KCl)を添加し、同様の実験を行った。電気二重層厚さと 電解質濃度の関係は次式で表される。
I
（ 等 賓1
1
二＝
K
(4‑1）
ここで、1/Kは電気二重層厚さ、Cは対イオン濃度、Naはアボガドロ数、eは電気 素量、zはイオン価数、Eは溶液の誘電率、kはボルツマン定数、Tは絶対温度であ る。上式に示すように、電気二重層厚さは対イオン濃度の1/2乗に反比例する。次
に実験結果をFig.4‑9に示す。テストフイルタは公称径5仏mの繊維状フィルタ、
粒子は0.3ILmのPSL粒子を用いた。図より、電解質濃度が高くなるにつれて、粒
子透過率が小さくなることがわかる。また、電解質濃度が0.1mol/jのとき、粒子透 過率の濾過速度依存性は、超純水中に比べほとんどみられなくなった。1
DIwater
， ↑ / K = 1 0 n m ( 1 0 ‑ 3 m o l / / )
■ ■ ■
66台6▲合 ヲ■■
○／
1 / K 三 3 n m ( 1 0 ‑ 2 m o l / / )
Fiber‑like