Polymer electrolyte membranes prepared by radiation grafting method for electrodialysis systems

放射線グラフト重合による電気透析システム用高分子電解質膜の作製

Chen, J.; 浅野 雅春; 前川 康成

Chen, J.; Asano, Masaharu; Maekawa, Yasunari

電気透析法を利用した水処理では、高分子電解質膜と電力を利用してイオン性物質を分離するプロセスが重要である。陽極及び陰極の間に、陰イオンのみを透過させるアニオン交換膜と陽イオンのみを透過させるカチオン交換膜を交互に配列させ、原水を流すことでイオン性物質が除去される。電気透析の最も重要な構成部材であるアニオン交換膜およびカチオン交換膜は、主として化学的な方法で合成されているが、特性などはほとんど明らかにされておらず、十分に実用的なものが得られているとは言い難い。そこで、本研究では、市販の高分子膜を基材として、放射線グラフト重合によるアニオン交換膜およびカチオン交換膜を合成し、電気透析用高分子電解質膜として必要な性能を評価した。更に、硝酸セシウム水溶液を模擬溶液として、セシウムイオン分離性能を評価することで、水溶液中のセシウムイオンの除去速度および除去効率に及ぼす高分子電解質膜のイオン交換容量への影響を明らかにした。

Electrodialysis is a green technology for separation of ionic species from aqueous solution and has been used in preparation of drinking water and treatment of waste water. Polymer electrolyte membranes are the most important components in the electrodialysis systems. In this study, we use the radiation grafting technology to preparate the cation and anion exchange membranes. It was found that the ion exchange capacity (IEC) increases with increasing degree of grafting, and the conductivity increases with increasing IEC. However, the conductivity for cation-type membranes is several times higher than for anion-type membranes at the same level of IEC. The cation and anion exchange membranes were tested using a simple electrodialysis cell, in which the maximum percent removal of the cesium ions can be closely reached to 100% using the prepared polymer electrolyte membranes with low IEC.