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有機フッ素化合物の微粉炭吸着脱離機序の解明と浄水処理効率化によるリスク低減

Research Project

Project/Area Number 22KJ3154
Project/Area Number (Other) 21J01537 (2021-2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022)
Section国内
Review Section Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
Research InstitutionNational Institute of Public Health

Principal Investigator

中沢 禎文  国立保健医療科学院, 生活環境研究部, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords有機フッ素化合物 / 環境技術 / 活性炭 / 吸着 / 脱着 / 浄水プロセス / PFOS・PFOA / 吸着量
Outline of Research at the Start

有機フッ素化合物 (PFAS) の環境中への広がりは報道をとおして社会的注目を集めており、その無害化および生態系やヒトへの健康リスクの低減方策が求められている。本研究により明らかとなる高効率なPFASの浄水処理法は、健康リスクの低減された水道水の安定供給に貢献する。従来の研究では全く議論されてこなかった浄水プロセスにおける活性炭によるPFAS脱離性を実験によりはじめて検討する。加えて、短鎖PFASを端緒として、活性炭の表面特性の改質とPFASの物性を踏まえた吸着機序の解明および吸着除去性の改善に取り組む。これらの知見は未知の浄水処理困難物質への対処の足掛かりとなると考えられる。

Outline of Annual Research Achievements

1.粒状活性炭(GAC)に吸着した有機フッ素化合物(PFAS)の脱着速度におよぼす無機イオンの影響を調査した。浄水場で吸着処理に使用されることにより6種のカルボン酸類PFAS(C4-C9)および3種のスルホン酸類PFAS(C4、C6、C8)が負荷されたGACを用い、イオン濃度の異なる水を順に通水して各PFASの脱着濃度を経時的に測定した。GACに重炭酸Na水(TOC<0.2 mg/L、pH7.4、アルカリ度50)を通水した場合、カルボン酸類PFASはいずれも脱着した。これに対し、無機イオンが浄水場原水と同濃度となるよう調整したイオン水をGACに通水した場合、いずれのPFASも脱着濃度がより低くなり、この傾向は鎖長が長いほど顕著に見られた。さらに検討を進め、カチオン種のPFAS脱着への影響を比較すると、Naに比べCaイオンがPFAS脱着を阻害することが明らかになった。多価カチオンであるCaはPFASや活性炭表面の官能基と結合し斥力を低下させることでPFASと活性炭表面の親和力が増加し、脱着を阻害したと考えられた。
2.浄水場におけるPFOAおよびPFOSの分岐異性体の存在実態を調査した。PFOA/PFOSが高濃度で検出された日本国内7か所の浄水場水源においてPFOAおよびPFOSの異性体を分別定量した結果、PFOAは主に2種(直鎖体、イソ体)、PFOSは主に3種(直鎖体、イソ体、炭素鎖末端の1つ手前から分岐する5分岐鎖体)の異性体が検出された。PFOAは水源によりイソ体の存在割合が大幅に異なり、イソ体の割合は3-92%であった。PFOSの分岐異性体の割合は13-41%であった。また、直鎖体と分岐異性体の浄水処理過程での除去性はほぼ同じであり、凝集沈澱砂ろ過およびオゾン処理ではほとんど除去されず、GAC吸着により除去された(除去率>85%)。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Maximum desorption of perfluoroalkyl substances adsorbed on granular activated carbon used in full-scale drinking water treatment plants2024

    • Author(s)
      Nakazawa Yoshifumi、Kosaka Koji、Asami Mari、Matsui Yoshihiko
    • Journal Title

      Water Research

      Volume: 254 Pages: 121396-121396

    • DOI

      10.1016/j.watres.2024.121396

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Long-term removal of perfluoroalkyl substances via activated carbon process for general advanced treatment purposes2023

    • Author(s)
      Nakazawa Yoshifumi、Kosaka Koji、Yoshida Nobue、Asami Mari、Matsui Yoshihiko
    • Journal Title

      Water Research

      Volume: 245 Pages: 120559-120559

    • DOI

      10.1016/j.watres.2023.120559

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 有機フッ素化合物の粒状活性炭からの脱着速度と水質の影響2024

    • Author(s)
      中沢禎文, 小坂浩司, 浅見真理, 松井佳彦
    • Organizer
      第58回日本水環境学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ペルフルオロオクタン酸とペルフルオロオクタンスルホン酸の分岐鎖の分別定量による水道水源の調査2023

    • Author(s)
      中沢禎文, 小坂浩司, 吉田伸江, 浅見真理
    • Organizer
      第60回環境工学研究フォーラム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Desorption of Perfluoroalkyl Substances from Granular Activated Carbon Used at a Full-scale Drinking Water Treatment Plant2023

    • Author(s)
      Nakazawa, Y., Kosaka, K., Asami, M., and Matsui, Y.
    • Organizer
      9th IWA-ASPIRE Conference 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 粒状活性炭処理における有機フッ素化合物の破過におよぼす水質の影響2023

    • Author(s)
      中沢禎文, 小坂浩司, 吉田伸江, 浅見真理, 松井佳彦
    • Organizer
      令和5年度全国会議 (水道研究発表会)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 塩基度の異なるポリ塩化アルミニウムを用いた凝集沈澱処理による微粒子の除去性比較2023

    • Author(s)
      葛西淳也, 齋藤賢知, 上野将太郎, 中沢禎文, 浅見真理
    • Organizer
      令和5年度全国会議 (水道研究発表会)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 水源河川における有機フッ素化合物汚染とその発生源調査2023

    • Author(s)
      中沢禎文、小坂浩司、吉田伸江、浅見真理
    • Organizer
      第57回日本水環境学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 溶媒抽出と脱着実験による有機フッ素化合物の脱着性の推定―鎖長、Log Dと脱着量の関係―2022

    • Author(s)
      中沢禎文、浅見真理、小坂浩司、松井佳彦
    • Organizer
      令和4年度全国会議 (水道研究発表会)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Different Fates of Intact/Deteriorated Microplastics, Viruses, Activated Carbon, and Kaolin/Montmorillonite Clay Particles During Water Treatment Processes2022

    • Author(s)
      Yoshifumi Nakazawa, Yoshihiko Matsui, Taketo Abe, Koki Shinno, Sakiko Kobayashi, Nobutaka Shirasaki, Taku Matsushita
    • Organizer
      IWA World Water Congress & Exhibition
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estimation of the Amounts of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) Released from Spent Activated Carbon2022

    • Author(s)
      Yoshifumi Nakazawa, Mari Asami, Koji Kosaka, Yoshihiko Matsui
    • Organizer
      Water and Environment Technology Conference Online2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 全国の浄水場における有機フッ素化合物の存在実態と活性炭処理による除去性の評価2022

    • Author(s)
      小坂浩司、吉田伸江、浅見真理、中沢禎文、秋葉道宏
    • Organizer
      令和3年度全国会議 (水道研究発表会)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 脱着実験による経年活性炭のPFAS吸着量の推定2022

    • Author(s)
      中沢禎文、浅見真理、小坂浩司、松井佳彦
    • Organizer
      第56回日本水環境学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 浄水場における活性炭処理による有機フッ素化合物の除去2022

    • Author(s)
      小坂浩司、吉田伸江、中沢禎文、浅見真理、松井佳彦、秋葉道宏
    • Organizer
      第56回日本水環境学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimation of the Amounts of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) Released from Spent Activated Carbon2022

    • Author(s)
      Yoshifumi NAKAZAWA, Mari ASAMI, Koji KOSAKA, Yoshihiko MATSUI
    • Organizer
      Water and Environment Technology Conference 2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-05-27   Modified: 2024-12-25  

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