彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救っ
たと伝えられる "招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え。
（戦国時代の軍団編成の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした部隊編
のこと）の兜（かぶと）を合体させて生まれたキャラクタ。愛称「ひ
こにゃん」
１．ハルニレ ２．アキニレ ３．ケヤキ ４．エノキ ５．ムクノキ
ハルニレ（春楡、学名：Ulmus davidiana var.japonica）は、日本産
ニレ科の落葉高木。別名ニレ。通称として、英語名に由来するエルム
も使われ。春楡、これは春に花が咲くことからとされる。 もっとも、
ニレ属の花は世界中で3種類の例外を除いて春に花を咲かせる。 英名
はJapanese elm, 中国名は春楡、日本楡、基変種は黒楡などと呼ばれ、
一般にニレと呼ばれるのは、このハルニレのことである。ニレ属は身
近で関心が高く、また地域差も大きいためか、非常にシノニム（学名
の異名）が多い種類が多い。落葉広葉樹の高木で、樹高は30～35メー
トル、直径は１メートルに達し、日本産のニレ属(Ulmus)樹木としては
最大である。樹形は下枝が少なく 比較的太い位置から幹を分岐させ、
同科のケヤキ（Zelkova serrata、 ニレ科ケヤキ属）によく似樹皮は
灰色っぽい褐色、ケヤキやアキニレ. parvifolia )の樹皮が平滑なの
に対し、本種は縦に深く裂ける。枝は左右にジグザグに伸び（仮軸分
枝）、若枝には軟毛が生える。葉は表面に微毛が生え、ザラザラした
触り心地、葉縁には明確な二重鋸歯を持ち、葉脈は１本の明確な主脈
から側脈が左右に分岐する（羽状脈）。オヒョウに比べると葉柄も長
く目立つ。開花時期は 4 - 5月。葉に先立って黄緑色の小さな花を密
につける。果実は五角形に近い、大陸産の基変種は果実に毛を持つの
に対し、本種は無毛。 via Wikipedia 
２０２２年は寅の年 
出所：明山窯
【ポストエネルギー革命序論 389: アフターコロナ時代 199】
現代社会のリスク、エネルギー以外も「分散時代」 
今夜はクリスマス・イブの邪魔にならないように、「黒の革命」は「
択透過性酸化グラフェン膜」の最新技術事例を掲載。
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❏ 酸化グラフェン膜の脱塩性能とエッジ官能基の関係：
Relationship between Desalination Performance of Graphene
Oxide Membranes and Edge Functional Groups
【概要】原則として、高い脱塩効率は、層ごとの酸化グラフェン（GO）
膜によって達成できる。これは、エッジ機能化GOナノシートによって
組み立てられた入口機能化チャネルの恩恵を受ける。ただし、これら
のエッジ官能基が淡水化に及ぼす影響はまだ完全には理解されていな
い。３つの典型的なエッジ官能基、すなわち、カルボキシル（-COOH）、
ヒドロキシル（-OH）、および水素 （-H）の孤立した影響を研究する
ために、分子動力学シミュレーションをこの作業で使用した。
結果は、G-H> G-OH> G-COOH膜で イオン透過性をもたらすエッジ体積
閉塞効果が、７Åの中間層チャネルを備えたGO膜内の主要な機械的効
果であることを明らかにしました。 OH エッジは、独自の「イオンプ
ル」効果により、NaCl / 水の選択性においてHエッジと同じ効果があ
る。さらに、７Åの中間層チャネルを備えたOHおよび Hエッジ官能化
膜は、それぞれ優先的なNa +およびCl-除去を示した。
この種の選好は、ろ過プロセス全体を通して浸透探傷試験所での充填
と中和のサイクルにつながる。この研究の結果は、COOHおよびHエッジ
官能基を維持し、エッジ官能基の効果を刺激するために中間層チャネ
ルのサイズを維持することが戦略的であることを示唆した。より高い
脱塩効率のGO膜を設計するために膜の多孔性を高める。
【鍵語】酸化グラフェン膜／機能的先端基／COOH先端基／H先端基／
淡水化性能／優先的イオン除去
図 酸化グラフェン膜の脱塩性能とエッジ官能基の関係
図１．（a-c）G-COOH、G-OHおよび（d-f）の電荷密度および構成
及びG-Hナノシート。
図２．（a）Na +およびCl-の動径分布関数（RDF）（b-e）調整。
（b、c）Na +および（d、e）Cl-の数と水和サイズ。（f）SPC水モデ
ル。これらは、NVT中の0.45mol/L NaClSPC水溶液で20ps、NPTで300
でシミュレートK 1 atm、1ns。 原子の位置は、RDF計算のために2ps
ごとに記録。
図３． （a）LP膜と呼ばれる低気孔率と狭い層間チャネル、（b）HP膜
と呼ばれる高気孔率と狭い層間チャネルを持つ3種類の膜構造 （c）
多孔性が低く、層間チャネルが広いWLPメンブレン。（d-f）純水ろ
過プロセスの透水性（元のデータは表２に要約）および（g-i）NaCl
ろ過プロセスの浸透性Na+ / Cl-の比率。
図４．LP-G-OHおよびHP-G-Hの疑似充電モデルのスクリーンショット膜。
青いビーズは、浸透性の高いイオンの位置を表す。
表１．シミュレーションに使用されるLJパラメーター
表２．膜ろ過特性と透水性
図５．純水に水圧を加えたときのエッジ機能化膜内の水の分布。
（a-c）WLP、（d-f）LP、および（g-i）HPメンブレンは、それぞれ
（a、d、g）COOH、（b、e、h）OH、および（c、f、i）Hによってエ
ッジ機能化されている。（d、e、g、およびh）の赤い矢印は、エッ
ジ官能基によって引き起こされる幾何学的閉塞の位置を示しす。
図６．LP膜とHP膜を通過する際のイオン振動
凍結振動部分はイオンが0.5Å/ ps（紺色）で移動した場所から要約
され、低振動部分はから要約される。イオンが0.7Å/ ps（水色）で
移動した場所。この部分は、単一イオン輸送分析でシミュレートさ
れた。
図７．Cl-が輸送されている間のCl-の水和殻の配位数
LPおよびHPメンブレンを介して。 この部分は、単一イオン輸送でシ
ミュレートした分析結果。
図８．Na+がLPおよびHPメンブレンを介した輸送。この部分は、単一イ
オン輸送分析でシミュレートした。
❏ HPおよびLP膜の脱水分析イオン除去の好み
従来の理論的理解に基づくと、イオンが膜を通過するときに必要な イ
オン脱水の程度は、イオン透過挙動に影響を与える1つの潜在的な要因
です。脱水の程度は、 ２つの方法でイオン透過挙動に影響を与えるこ
とが文献で報告されている。一方では、脱水度が高いほど、 水和サイ
ズが小さくなり、輸送速度が速くなる可能性があります。 サイズが小
さいためです。一方でより高度な脱水はまた、 イオンを横切る輸送の
ためのより強い障壁を提供し得る。
文献のいくつかの報告には、イオン水和シェルからより多くの 水和水
分子を除去するためにより多くのエネルギーを 必要とするため、この
線に沿って、 脱水イオンがイオン間の相互作用距離を潜在的に低下さ
せる可能性があることを示唆する。そして GO膜は膜へのより強い吸着
につながる。
したがって、膜内の脱水度の影響を特定するには、Na+ およびCl- の水
和S-9マップは、LPおよびHPメンブレンの他の周囲のイオンの影響を受
けずにシングルイオントランスポート分析で取得された（図6、図7、
および図8）。HP-およびLP-G-COOH膜は、絶対的なイオン除去性能を示
した（図1g、h、j、およびk）。 LP-G-COOH中間層チャネルの入口で、
Cl-は高い脱水エネルギー障壁によって停止された。外側の水和シェル
で5つの水分子を失った（図７）。これは、この研究で使用した水圧で
は克服するには高すぎる可能性があります（表２）。 一方、 大きな
COOHエッジは、 その複雑で巨大な立体構造によってイオンをトラップ
する可能性もある（図1d）。このトラップ効果により、HP-G-COOHメン
ブレンの除去性能が向上したが、HP-G-OHメンブレンの内側よりも外殻
の水分分子の脱水が少ないため、全体的なNa +パーミアンス(電流のつ
くる磁束の量の尺度)が向上したようである（図８）。
(a)外側の水和シェルのイオン配位数↓ (b)イオン脱水度↓
図９（a）外側のイオン水和シェルの配位数と（b）４種類のHP-および
LP-G-OHおよびG-H膜内のそれらの脱水度。元のデータを図７と 図８に
示し、それらの比較を表３に示す。G-OHおよびG-H膜の内部、膜の端、
Na +とCl-の両方は、層間チャネルへの入り口の近くでわずかに異なる
配位数を持っていました（図９a）。それにもかかわらず、主要な原稿
で議論されているように、それがイオンへの「制限」であると推測。
層間チャネルを横切る移動中、これは選択的イオンパーミアンスHP-お
よびLP-G-OHメンブレンの場合、Cl-内部でより高い脱水を経験。
LP-G-OH膜、Na +はHP-G-OH内でより高い脱水を経験膜（図9b）。HP-お
よび LP-G-H膜の内部でも、２つのレベルの膜多孔性の間で同様の競合
が発生した。HP-およびLP-G-Hメンブレンの場合、Na+ はLP-G-H内でよ
り高い脱水を経験たが、ClはHP-G-H膜内でより高い脱水を経験。さら
に、脱水度は、HP膜とLP膜の内部の状態を比較したときに、Na+とCl-
のどちらも同じ傾向を示さなった。したがって、これらの対照的な傾
向に基づいて、イオンが水平方向の狭い層間チャネルを横切る動きの
有無にかかわらず、脱水程度を単独解釈しイオン透過性を判断できな
い。
表３ HP-およびLP-G-OHおよびG-Hメンブレン内の層間チャネルに入
る前後のイオン外殻の配位数と脱水度の変化
エッジ官能化膜内のNa +と比較した場合にCl-が全体的に高い振動を示
す理由イオンの変動運動量を考慮して、Cl-がNa +よりも高い振動を示
す現象を説明しようとしています。外部の影響がない場合の熱平衡で
は、Na+とCl-の両方が、温度によって決定される同じブラウン運動の
運動エネルギーを持つ。ここで、kはボルツマン定数。
Ek = 3kT/2
イオンの運動エネルギーもその質量と変動速度の関数であるため、
Ek = 0.5mv2
これは、熱平衡では、両方のイオンが異なる変動を示す可能性がある
ことを意味しますその質量の違いによる速度。 その場合、それらの相
対速度は次のようになる。
として計算
vNa+/vCl-=(mCl-/mNa+) 0.5
Cl-の原子量が23.0DaのNa +と比較して35.5Daと大きいことを考慮する
と、Clイオンは、引力または反発力に打ち勝つために、より大きな運
動量を持つ。観察されたより高い全体的な振動につながる外部の影響
によって作用された
❏ 効果的な染料/塩の分離と脱塩のための調整可能な酸化グラフェン
ナノ濾過膜：Tunable Graphene Oxide Nanofiltration Membrane
for Effective Dye/Salt Separation and Desalination
【概要】効果的な染料の分離と脱塩は、染料混合物で高塩分繊維廃水
を処理するために重要です。この研究では、調整可能な層間距離（d）
を持つ酸化グラフェン（GO）膜を製造して、染料/塩の分離と脱塩の２
段階のろ過によってきれいな水を生成した。第一段階では、低圧（例
えば、0.3 MPa）の下で、d値が約１の膜。 7.60Åは塩水廃水から染料
を除去するのに適していました。染料と塩（すなわち、Na2SO4）の除
去率はそれぞれ、＞99％と＜6.5％であり、高塩分染料廃水から染料を
リサイクルする大きな可能性を示す。第二段階では、より高い圧力（
0.8 MPaなど）の下で、d値が約1に減少し。 7.15Å、膜に脱塩機能を付
与する。単一のろ過プロセスの脱塩率は、1.0 g/Lの生理食塩水（つま
り、Na2SO4）水から最大51.8％に達する可能性がある。調製されたま
まの膜はまた、超高透過性、有意な防汚（染料に対する）性能、およ
び優れた安定性を含む、優れた実用上の利点を示した。さらに、多段
ろ過システムを積み重ねることで、提案された膜技術は染料を再生し、
きれいな水を生成することができる。
【関連特許事例】
❏ 特開2020-203285 選択透過性酸化グラフェン膜 日東電工株式会社
【概要】地球上の限られた淡水資源に加えて人口および水消費量の増
加のため、安全な淡水を提供するための技術、例えば、海水脱塩およ
び水処理、例えば水の再生利用は、我々の社会にとってより重要にな
ってきている。今日、逆浸透（ＲＯ）膜を使用する脱塩法は、塩水か
ら淡水を生産する先端技術である。現在の市販ＲＯ膜の大部分は、典
型的には不織ポリエステル上のポリスルホン膜である、ミクロ多孔質
支持層の上の薄い芳香族ポリアミド選択層からなる複合薄膜（ＴＦＣ）
構造をとっている。これらのＲＯ膜は、優れた脱塩率および高い水透
過流束を提供することができるが、ＲＯプロセスのエネルギー効率を
さらに向上させるために、より薄い、より親水性の高い膜が今もなお
望まれている。したがって、望ましい特性を実現するためのより良好
な新規膜材料および合成方法の需要は高い。
本開示は、高水透過流束用途に好適な、酸化グラフェン（ＧＯ）系多
層膜に関する。ＧＯ膜は、１つ以上の水溶性架橋剤により架橋された
ものであってもよい。これらのＧＯ膜組成物を効率的かつ経済的に製
造する方法も記載する。これらのＧＯ膜組成物を調製する際の溶媒と
して水を使用することができ、このことが、この膜調製法をより環境
に優しい、より対費用効果の高いものにする。一部の実施形態は、多
孔質支持体と、該多孔質支持体と流体連通しており架橋酸化グラフェ
ン（ＧＯ）複合層を含む複合材とを含む、透水膜であって、前記ＧＯ
複合層が、式１の化合物、式２の化合物、式３Ａの化合物、式３Ｂの
化合物、式４の化合物、もしくはこれらの任意の組合せ：
【化１】
またはその塩（これらの式中、破線は、共有結合の存在または非存在
を表し；Ｒ１およびＲ２は、独立して、ＮＨ２、ＮＨＲ、またはＯＨで
あり；Ｒ５は、ＨまたはＲであり；Ｒ６およびＲ７は、独立して、Ｈ、
ＣＯ２Ｈ、またはＳＯ３Ｈであり；Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１は、独
立して、【化２】
またはその塩であり；Ｒ１２は、ＯＨ、ＮＨ２、－ＮＨＲ、ＣＯ２Ｈ、
またはＳＯ３Ｈであり；Ｒは、場合により置換されているＣ１～６アル
キルであり；ｋは、０または１であり；ｍは、０、１、２、３、４、
５、６、７、８、９、または１０であり；ならびにｎは、０、１、２、
３、４、５、６、７、８、９、または１０である）
－中略－
下図７のごとく、多孔質支持体１２０と、多孔質支持体１２０と流体
連通している架橋酸化グラフェン（ＧＯ）複合層１１３を含む複合材
を含み、ＧＯ複合膜が４，４’，４’’－（エタン－１，１，１－ト
リイル）トリフェノール化合物、９Ｈ－カルバゾール化合物、ビス（
４－アミノフェニル）アミンおよびＮ，Ｎ’－ビス（４－アミノフェ
ニル）－１，３－ベンゼンジアミン化合物より選択される架橋剤によ
り架橋された透水膜で、有機化合物透過性が低く、機械的および化学
的安定性が高い水分離膜を提供する。
【符号の説明】１００ 膜 １１０ 濾過層 １１３ 架橋ＧＯ層
１１４ 架橋シリカナノ粒子層 １１５ 脱塩層 １２０ 支持体
１４０ 保護コーティング
風蕭々と碧い時代
● 今夜の寸評：沸騰する欲望と対峙する知恵