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Establishment of production and evaluation system of high-performance environmental purification materials from unused resource minerals

Research Project

Project/Area Number 20K12241
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

Yamazaki Atsushi  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70200649)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords未活用資源鉱物 / 環境浄化素材 / ゼオライト / ジオポリマー / マテリアルズ・インフォマティックス / ハイパースペクトルカメラ / サーモグラフィー / 画像解析 / 無SDA合成 / イオン交換 / VOC吸着 / 加熱挙動 / 時分割画像解析 / 粘土鉱物 / スペクトルカメラ / 無機環境浄化素材 / イオン交換・固定 / 時系列迅速評価
Outline of Research at the Start

未活用原料であるが我が国内に十分な鉱量で産出する火山灰等の天然資源鉱物から、特異なイオン吸着固定特性や触媒活性を有する新規の無機環境浄化素材を探索してその調製プロセスを確立し、その効果の実用的評価法を構築する。そのために、未知の無機環境浄化素材についてマテリアルズ・インフォマティックスを駆使した探索システムを構築することを目指す。さらに、目標とすることができた無機環境浄化素材を、未活用の天然資源鉱物を原料として化学工学的に最適な調製プロセスを確立する。さらに、本研究で試作される無機環境浄化素材の物性および汚染モデル場の浄化効果を、可視的に時系列で迅速評価するシステムを構築することを目指す。

Outline of Final Research Achievements

Optimal conditions for single-phase synthesis of LTA, FER, CHA-type zeolite and geopolymer hardened materials as nanoporous alumina silicate materials using SDA-free, seed crystals as starting materials from domestically pure, highly active, resource minerals with sufficient ore content and easy mining. Simultaneous hyperspectral camera and thermographic images were collected on the hardened samples to measure and analyze the adsorption and diffusion behavior of heavy metal ions in a time-resolved manner, and the migration of water and heavy metal ions mainly in the pores and morphological changes in the bulk samples from room temperature to 550 °C in a time-resolved manner.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、AI・機械学習、マテリアルズ・インフォマティックスの探索技術を統合して、新規かつ最適な原料資源鉱床の探索を行うシステムと、素材物性の迅速評価と新規グリーン合成方法の確立、加熱昇温下などで時系列で物性変化を評価するシステムの基礎を築いたと考えられる。これにより、従来、試行錯誤的で新規材料の研究開発に限界のあった目標性能を超える機能性吸着材の探索・開発が革新的に進む可能性がある。また、基本物性変化の時分割での速度論的評価や、ドローン等を用いたハイパースペクトル画像の解析により環境浄化作業現場の地勢的・地質的な評価の迅速化や、多次元時系列評価が可能となることが期待できる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] TG-DTA-MS を用いる蛇紋石系アスベストの定性分析の検討2021

    • Author(s)
      澤木大介、古谷泰英、山崎淳司
    • Journal Title

      分析化学

      Volume: 70 Pages: 385-395

    • NAID

      130008068560

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Catalytic activity of manganese oxide type raney catalyst prepared by alkali treatment of metal silicide2020

    • Author(s)
      M. KINOSHITA, T. HONGO, Y. MATSUI, A. YAMAZAKI
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 128 Issue: 7 Pages: 424-426

    • DOI

      10.2109/jcersj2.20078

    • NAID

      130007868175

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Year and Date
      2020-07-01
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 粘土鉱物の構造と化学2020

    • Author(s)
      山崎淳司
    • Journal Title

      化学と教育

      Volume: 68巻 Pages: 356-359

    • NAID

      130008082064

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ジオポリマーモルタル吹き付けプラスチックフォームの 作成と物性2022

    • Author(s)
      佐藤杏香、安井万奈、上原元樹、山崎淳司
    • Organizer
      第65回粘土科学討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] スペクトルカメラおよびサーモグラフィカメラ法によるセメントモルタルの 加熱変化挙動の解析2022

    • Author(s)
      上奥あや、岡村和奏、山﨑淳司
    • Organizer
      第58回熱測定討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 火山灰(軽石)を主原料としたCHA,FAU,FER型 ゼオライト合成と物性2022

    • Author(s)
      山崎真也、野村大翔、安井万奈、山崎淳司
    • Organizer
      第38回ゼオライト研究発表会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 層状でない粘土鉱物、数話2021

    • Author(s)
      山崎淳司
    • Organizer
      第64回粘土科学討論会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 早稲田大学山崎研究室

    • URL

      http://www.yamazaki.env.waseda.ac.jp/

    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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