Project/Area Number |
20K12249
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
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Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
Principal Investigator |
Kenji Kiyohara 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (30344188)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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Keywords | 多孔質電極 / イオン種選択的吸着 / 分子シミュレーション / 脱塩 / 選択的イオン吸着 / イオン篩 / 電気化学 / 水処理 |
Outline of Research at the Start |
海水、鉱山水、工業排水などのさまざまな「水」を利用するためには、それらから有害な元素を除去しなければなりません。一方で、それらには再利用可能な有用な元素が含まれていることがあります。本研究では、さまざまな「水」から有害な元素と有用な元素を選択的に回収するためのナノ多孔質電極を用いた手法の実効性を、理論的および実験的に検証します。
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Outline of Final Research Achievements |
To assess the possibility of separating ionic species from multi-component electrolytes by utilizing the characteristic thermodynamic behaviors of ions that are electrochemically adsorbed in porous electrodes, we made theoretical analyses by using molecular simulation and experimental analyses by using electrochemical and ion-concentration measurements. The theoretical analyses showed that the potential barrier that an ion needs to overcome in the process of being adsorbed in the porous electrodes strongly depends on the ion species, pore size of the electrode, and applied voltage. Specifically, it was shown that mono-valent and multi-valent ions could be separated by this method. The experimental analyses showed results consistent with the theoretical analyses, including that the potential barriers for a porous electrode with pores of sizes comparable to the ion size strongly depend on the applied voltage.
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
現在、海水、鉱山水、工業排水を含むさまざまな「水」や電子廃棄物の溶出液などから特定のイオン種を選択的に回収する方法としては沈殿法などが用いられているが、使用する薬品や生成する二次的な廃棄物の量をより削減できる手法が求められている。本研究で検討している多孔質電極によるイオン種選択的吸着の手法は、省エネルギーで薬品を使わず、また廃棄物の減容も期待できることから、さまざまな多成分電解質から有害イオンの除去や有価イオンの再利用を行うための新しい技術になる可能性がある。
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