下水処理水からの難分解性有機物除去を目的としたナノカーボン複合吸着材の開発
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19F19055
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 学 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (30598503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ELSAMADONY MOHAMED 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2019-07-24 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 難分解性有機物 / カーボンナノチューブ / 複合材 / 吸着除去 / ナノ炭素吸着材 / 難分解有機物 / 除去技術 |
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| Outline of Research at the Start |
下排水処理水には医薬品等の難分解性の有機物が含まれる。本研究では、ナノ炭素吸着材を用いることで難分解有機物の除去技術を開発することを目的とする。ナノ材料は比表面積が非常に大きく高い吸着特性を示すため、従来の高度処理では除去できなかった難分解有機物を効率的に吸着除去できると考えられる。本研究では、具体的には、様々な水質条件における処理効率の評価や、吸着材再生技術、界面活性剤付加によるナノ材料の分散性向上などに取り組むことで、実環境で適用可能な吸着能の高いナノ炭素材料を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度の研究では、化学酸化ならびに沈殿法によりナノカーボン-金属複合材の合成を行い、難分解性有機物（代表汚染物としてカルボフランを使用）の分解効率向上を図った。炭素材としてはカーボンナノチューブを、金属としては酸化鉄ナノ粒子（磁鉄鉱）を用いて合成を行った。合成された複合材の物性に関して、各種高度分析（XRD、FTIR、BET、TEM等）により結晶構造や官能基、表面積、粒子形状等を明らかにした。合成された複合材ならびにカーボンナノチューブ単体を用いた汚染物分解試験を実施した結果、反応系のpHや複合体濃度、反応時間等の諸条件により分解程度（全有機炭素濃度の除去量）は異なったものの、複合材はカーボンナノチューブ単体より汚染物質の分解においておよそ２倍程度高効率であることが分かった。合成された複合体に含まれる鉄イオンがフェントン様反応によりヒドロキシラジカルなどの活性酸素種の生成を促進させ、この酸化作用と炭素材への吸着作用の相乗効果により効率的な分解・吸着除去が生じることが分かった。また、当該試験では、全有機炭素濃度の変化のみならず、分解過程で生じる変換物質を液体クロマトグラフィー質量分析（LC-MS）により同定した。さらに、複合材の再利用性を評価するため、同一の複合材を用いた汚染物処理試験を４連続で実施し、試験後においても分解効率は20%程度の低下にとどまることが分かった。以上の暗条件の実験に加え、明条件の試験において汚染物の分解効率が高まったことから、複合体は光触媒活性を有することが明らかとなった。複合体の持つ光触媒活性の詳細については、今後の検討課題である。以上、今年度の研究では、新たにナノカーボン-金属複合材を合成し、この複合材を水処理試験に供することで、より効率的な汚染物質除去が可能となることが分かった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
