Preparation of nano-structure controlled ion-exchange membranes by ion beams and their application to seawater concentration

重イオンビームによるイオン交換膜の微細構造制御法と海水濃縮技術への応用

八巻 徹也*; 後藤 光暁*; 澤田 真一*; 越川 博*; 喜多村 茜; 比嘉 充*

Yamaki, Tetsuya*; Goto, Mitsuaki*; Sawada, Shinichi*; Koshikawa, Hiroshi*; Kitamura, Akane; Higa, Mitsuru*

本研究では、重イオンビームグラフト重合法によりイオン交換膜を作製する手法を開発し、海水濃縮に応用した。フッ素樹脂(ETFE)の基材に対して、560MeVのXeビームをフルエンス310 110ions/smで照射し、その後、スチレンスルホン酸エチルエステルのグラフトと加水分解及び、クロロメチルスチレンのグラフトと四級化によってイオン交換膜を得た。イオン交換容量は2.02.5mmol/gに調節した。作製した膜の吸水率及び抵抗値は、従来の線照射膜に比べて低い結果を示し、海水濃縮に適することがわかった。これは、イオンビームによってナノメートルスケールの局所的かつ高密度なエネルギー付与を制御した結果である。なお、フルエンス310ions/smの場合、イオントラック径は250nmで、全体に占める体積の割合はわずか14%であった。

We prepared ion exchange membranes by a heavy-ion-track grafting method, and then used them for seawater concentration process. Both the water uptake and resistance were lower for our ion-track grafted membranes than for the conventional -ray-grafted membranes. The results would be because local and high-density energy deposition due to the ion beam enabled us to control the membrane structure in a nanometer scale. We demonstrate our membranes are suitable for this application.