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循環型社会の構築を目指した廃棄物バイオマスによる水質浄化技術の開発

Research Project

Project/Area Number 22K06674
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 47050:Environmental and natural pharmaceutical resources-related
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

緒方 文彦  近畿大学, 薬学部, 准教授 (10581754)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords廃棄物バイオマス / 水質浄化剤 / 吸着 / バイオマス
Outline of Research at the Start

本申請課題では,日本のみならず諸外国への適用可能技術を目指した植物バイオマスの水質浄化剤への転換およびそれらを用いた水環境中に存在する有害重金属および難分解性有機化合物除去技術の開発に関する基礎的検討を実施する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では,①廃棄物バイオマスの水質浄化剤への転換技術の確立および物理化学的特性評価,②有害重金属および難分解性有機化合物の吸着能評価,③廃棄物バイオマス由来水質浄化剤と水環境汚染物質との相互作用の機構解明を目的とし研究を実施している。
本年度は,廃棄物バイオマスとしてマンゴスチンの果皮に着目した。マンゴスチン果皮を加熱処理することにより,その物理化学的特性(電子顕微鏡写真,熱重量・示差熱分析,比表面積,細孔容積,表面官能基数など)の変化について評価した。
また,水環境汚染物質として有害重金属であるカドミウムイオン(Cd2+)をターゲットとし,吸着時に影響を及ぼす因子(温度,pH,吸着時間,共存イオンなどの影響)の同定を試みた。さらに,廃棄物バイオマス由来水質浄化剤と水環境汚染物質との相互作用の機構解明を目指し,結合エネルギーの測定および元素分析を実施し,より詳細な検討を行った。
本年度の実績としては,マンゴスチン果皮由来水質浄化剤の物理化学的特性を明らかとすることに成功し,処理条件の最適化に関する基礎的知見を獲得している。さらに,水環境汚染物質であるカドミウムイオンの吸着能およびその吸着機構の一部を明らかとすることに成功した。これらの基礎的知見は,循環型社会の構築を目指した廃棄物バイオマスによる水質浄化技術の開発に有用であると考えられる。さらに,本研究成果については,学術論文への掲載,学会での発表を実施済である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本年度は,マンゴスチン果皮由来水質浄化剤によるカドミウムイオン(Cd2+)の吸着能に関する知見の獲得に成功している。
マンゴスチン果皮(MG)を500℃(MG500)もしくは1000℃(MG1000)で加熱処理した。その結果,MGと比較し,MG1000の比表面積は約14倍高値を示した。また,ゼロ電荷点(pHpzc)の値は,MG(4.6)<MG500(9.7)< MG1000(9.9)の順に高値を示した。カドミウムイオンの吸着量は,MG<MG500< MG1000の順に高値を示し,吸着時の最適pHは5であることを明らかとした。さらに,カドミウムイオンの吸着時における温度,吸着時間,共存イオンの影響に関する知見の獲得にも成功し,MG1000を用いたカドミウムイオンの吸着時における条件の最適化にも成功した。また,結合エネルギーの測定および元素分析の結果より,カドミウムイオンはMG1000の表面に吸着していることを明らかとしている。最後に,MG1000に吸着したカドミウムイオンの脱着能を評価した結果,硝酸を用いた場合に約99%カドミウムイオンを回収できることを明らかとし,MG1000の繰り返し使用の可能性を示すことに成功した。

Strategy for Future Research Activity

本年度は,廃棄物バイオマスとしてマンゴスチンの果皮に着目し,加熱処理条件の最適化に関する知見の獲得に成功した。さらに,新たに創製した水質浄化剤の物理化学的特性およびその水環境汚染物質の一つであるカドミウムイオン(Cd2+)に対する吸着能についても明らかにすることができた。来年度は本研究課題の最終年度にあるために,これまで得られた知見を基に,包括的な研究を進める予定である。
具体的には,これまで得られた基礎的知見を基に,実用化を指向した研究を展開する予定である。さらに,廃棄物バイオマスの物理化学的特性を網羅的に評価することにより,水環境汚染物質との相互作用の有無およびその詳細な機構解明に関する研究に着手する。ここで得られる研究成果は,開発途上国を中心に水処理システムの構築に寄与でき,廃棄物バイオマスのリサイクル技術の確立に貢献できることから,循環型社会の構築にもつながると考えられる。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (10 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Adsorption efficiency of crystal violet from the aqueous phase onto a carbonaceous material prepared from waste cotton and polyester2024

    • Author(s)
      Ogata Fumihiko、Sugimura Kazuki、Nagai Noriaki、Saenjum Chalermpong、Nishiwaki Keiji、Kawasaki Naohito
    • Journal Title

      RSC Sustainability

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 179-186

    • DOI

      10.1039/d3su00342f

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Potential of waste mangosteen shell in the removal of cadmium ions: Effects of pH, contact time, and temperature2023

    • Author(s)
      Ogata Fumihiko、Uematsu Yugo、Nagai Noriaki、Kobata Ibuki、Tabuchi Ayako、Saenjum Chalermpong、Nakamura Takehiro、Kawasaki Naohito
    • Journal Title

      Heliyon

      Volume: 9 Issue: 3 Pages: e14503-e14503

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2023.e14503

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Characteristics of 21 Types of Tea Waste for Adsorbance of Ionic Dyes from Aqueous Solutions2022

    • Author(s)
      Takehiro Nakamura, Sayuri Mishima, Fumihiko Ogata, Naohito Kawasaki
    • Journal Title

      Chemical and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 70 Issue: 4 Pages: 254-260

    • DOI

      10.1248/cpb.c21-00973

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • Year and Date
      2022-04-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Wheat brans as waste biomass based on a potential bio-adsorbent for removing platinum(IV) ions from aqueous phase2022

    • Author(s)
      Fumihiko Ogata, Yugo Uematsu, Noriaki Nagai, Misaki Nakamura, Ayako Tabuchi, Chalermpong Saenjum, Takehiro Nakamura, Naohito Kawasaki
    • Journal Title

      Bioresource Technology Reports

      Volume: 20 Pages: 101238-101238

    • DOI

      10.1016/j.biteb.2022.101238

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Potential of Virgin and Calcined Gibbsite for the Removal of Dyes from Aqueous Media2022

    • Author(s)
      Fumihiko Ogata, Yugo Uematsu, Ayako Tabuchi, Takehiro Nakamura, Naohito Kawasaki
    • Journal Title

      BPB Reports

      Volume: 5 Issue: 3 Pages: 42-44

    • DOI

      10.1248/bpbreports.5.3_42

    • ISSN
      2434-432X
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 廃竹材を基材とした水質浄化剤の調製およびそのセシウムイオン吸 着能に関する基礎研究2023

    • Author(s)
      緒方文彦,小川泰輝,田淵絢子,中村武浩,川﨑直人
    • Organizer
      第57回日本水環境学会年会(愛媛)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 茶粕の水質浄化剤利用における吸着特性およびそのメカニズム解析2023

    • Author(s)
      中村武浩,藤本月音,緒方文彦,川﨑 直人
    • Organizer
      日本薬学会 第143年会(北海道)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 綿由来炭素材料の創製およびCrystal violteに対する吸着能評価2023

    • Author(s)
      緒方文彦,杉村和紀,川﨑直人
    • Organizer
      フォーラム2023 衛生薬学・環境トキシコロジー
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 水環境の改善を指向したマンゴスチン果皮による有害重金属の吸着に関する基礎検討2023

    • Author(s)
      植松勇伍,小畑伊吹,緒方文彦,川﨑直人
    • Organizer
      フォーラム2023 衛生薬学・環境トキシコロジー
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 廃棄物であるフライアッシュの利活用を指向した鉛イオンの吸着除去2023

    • Author(s)
      緒方文彦,植松勇伍,川﨑直人
    • Organizer
      第82回日本公衆衛生学会総会(筑波)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 磁性を担持させた廃竹材由来吸着剤の創製とそのメチレンブルー吸着能に関する研究2022

    • Author(s)
      氏田 和哉、小川 泰輝、植松 勇伍、田淵 絢子、緒方 文彦、中村 武浩、川﨑 直人
    • Organizer
      第72回 日本薬学会関西支部総会・大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 水系環境保全のための廃棄物バイオマスを用いた有害重金属の除去技術2022

    • Author(s)
      緒方 文彦、植松 勇伍、中村 武浩、川﨑直人
    • Organizer
      第81回日本公衆衛生学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 白金製剤の除去を指向した小麦ふすま由来吸着剤による水系環境中からの白金吸着に関する基礎研究2022

    • Author(s)
      植松 勇伍,中村 美咲,緒方 文彦,中村 武浩,川﨑 直人
    • Organizer
      フォーラム2022 衛生薬学・環境トキシコロジー
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 環境毒性の低減に寄与する茶粕廃棄物の新規活用方法について2022

    • Author(s)
      中村武浩,藤本月音,緒方文彦,川﨑直人
    • Organizer
      第49回日本毒性学会学術年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 茶粕によるカドミウムイオンの吸着除去特性2022

    • Author(s)
      藤本 月音,中村 武浩,緒方 文彦,川﨑 直人
    • Organizer
      フォーラム2022 衛生薬学・環境トキシコロジー
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 近畿大学 薬学部 公衆衛生学研究室

    • URL

      http://www.cubee.info/

    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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