Synthesis of novel adsorbents for cesium ion and development of a process for treating polluted water
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21K04755
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
山本 拓司 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30358288)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田口 翔悟 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (40844270)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | セシウムイオン / 吸着 / 固定層吸着破過曲線 / レゾルシノール・ホルムアルデヒド湿潤ゲル / 固定層吸着 |
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| Outline of Research at the Start |
原発事故によって放出された半減期の長い放射性セシウムによる環境汚染は解決への目途が立っていない。セシウムイオンを含む土壌や焼却灰の洗浄水の処理には固定層吸着が最も効率的な手法の一つだが，吸着剤へのセシウムイオンの吸着速度の向上が課題となっている。本研究では，セシウムイオンに対して高い吸着容量を示すイオン交換樹脂レゾルシノール・ホルムアルデヒド湿潤ゲル(以下，RFゲル)を均一なビーズ状に成型したRFゲルビーズ(以下，RFGB)を合成し，当該吸着剤を用いて汚染土壌の洗浄水中のセシウムイオンを高効率で吸着回収するためのプロセスを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
セシウムイオン(Cs+)に対して優れた吸着性能を有するレゾルシノール・ホルムアルデヒド湿潤ゲルビーズ(RFGBs)を用いてCs+への吸着性能をさらに向上させるため，前年度までに得られた【課題① セシウムイオンの高速拡散に適したRFGBの細孔構造設計】，および【課題② 均一粒子径を有するRFGBの新規合成方法の開発】に関する成果に基づいて，【課題③ RFGBのセシウムイオン吸着性能の圧力応答性の解明】に取り組んだ。
最終年度は，RF湿潤ゲルの架橋構造に対する圧力などの外場の影響を検討すべく，最大4000気圧まで加圧可能な高圧装置の改造を試みたが，試料溶液を攪拌するための機構を高圧セル内に導入できなかった。そこで，疑似高圧力場として，RF水溶液に超音波を直接照射しながらRF湿潤ゲルを合成する方法を検討した。その結果，RF水溶液のゲル化反応は超音波照射によって加速され，より緻密なRF湿潤ゲルの架橋構造が形成されることを確認した。RF湿潤ゲルのCs+に対する吸着性能への超音波照射の影響は確認されなかったことから，超音波照射はCs+への吸着性能を維持したまま，RF湿潤ゲルの架橋構造を緻密化可能であると結論付けられた。
研究期間全体を通じて以下の成果が得られた。(i) 逆相乳化重合法と，市販の多孔質セルロースビーズを支持体として用いる方法によって，Cs+に対する高い吸着性能を示すRFGBsの合成に成功した。(ii) RFGBsを固定層に充填し，固定層吸着破過曲線を測定し，RFGBs内でのCs+の粒子内有効拡散係数を1.0*10^12 [m2/s]と決定し、装置をスケールアップするための設計指針を作成した。(iii) 超音波照射がRF湿潤ゲルの合成反応やCs+への吸着性能に及ぼす影響を明らかにした。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
