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Development of a chelating resin immobilizing different types of ligands for efficient recovery of valuable elements

Research Project

Project/Area Number 23K11488
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 InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

加賀谷 重浩  富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (50272894)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 堀野 良和  公立千歳科学技術大学, 理工学部, 教授 (30447651)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsキレート樹脂 / イミノ二酢酸 / イミノ二メチルホスホン酸 / 有価元素 / 捕捉挙動 / 固相抽出分離
Outline of Research at the Start

水中有価元素の抽出・回収などに用いられるキレート樹脂の捕捉能力,溶出能力を向上させるための研究を行う。研究代表者は,2種の配位基を固定化したキレート樹脂が,それぞれの基が協働した能力を発現し,優れた捕捉能力をもつことを見出している。また,低分子配位子固定化樹脂と高分子配位子固定化樹脂における元素捕捉迅速性が,流れ式,回分式の各操作での評価で真逆の結果を与えることも見出している。本研究では,汎用されているイミノ二酢酸基と,有価元素の捕捉に有効なイミノ二メチルホスホン酸基とを比率を変えて固定化した樹脂を調製し,2種の配位基が協働した能力を発現するか明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は,これまで実績のあるエポキシ基を有する樹脂を基材とし,イミノ二酢酸(IDA),イミノ二メチルホスホン酸(IDMP)を固定化した樹脂を調製し,有価元素に対する捕捉・溶出の能力を明らかにするとともに,協働効果,元素捕捉迅速性について検討するものである。令和5年度は,IDA樹脂の調製条件について詳細に検討した。また,IDMP樹脂の調製についても基礎的な検討を行った。
IDA樹脂の調製について,より多くのIDAを固定化するための条件について詳細に検討した。まず,グリシジルメタクリレート(GMA)とエチレングリコールジメタクリレートとを共重合した基材樹脂(GMA樹脂)を調製した。GMA樹脂へのIDAの固定化にはpH 11.0が適しており,IDA濃度を37 wt%とし,50 °C,120 rpmで加熱撹拌しながら20時間反応させることで最大Cu(II)捕捉容量(0.54 mmol/g)及びイミノ二酢酸固定化量(0.48 mmol/g)の樹脂を調製可能であった。また,IDA固定化の際,液量50 mLに対し,少なくともGMA樹脂10 gまでの添加は,得られるIDA樹脂のCu(II)捕捉容量に影響を及ぼさなかった。得られた樹脂について,有価元素を含む20種以上の元素の捕捉挙動を詳細に検討し,IDAによる錯形成挙動に類似した結果が得られることを明らかにした。
得られたIDA固定化条件を踏まえ,IDMP樹脂の調製条件についても検討した。同様の条件でIDMP樹脂が調製できることを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和5年度は,基材樹脂へのIDAの固定化条件の詳細検討を行い,これらについて学会発表を行うとともに論文を執筆し採択されている。また,IDMPの固定化条件についても基礎的な検討を行い,成果を挙げている。

Strategy for Future Research Activity

IDMP樹脂の調製条件について詳細に検討する。得られたIDMP樹脂の有価元素を含む多種の元素の捕捉挙動について詳細に評価する。
本研究により得られた調製条件をもとに,IDAとIDMPの両者を固定化した樹脂を調製する。IDAとIDMPとの固定化量を変化させ,多種の元素の捕捉挙動について詳細に検討することにより,IDA基とIDMP基との協働効果の発現について検証する。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2023

All Presentation (4 results)

  • [Presentation] イミノ二酢酸固定化樹脂の調製:イミノ二酢酸固定化条件の検討2023

    • Author(s)
      浦野恵悟,源明誠,井上嘉則,堀野良和,加賀谷重浩
    • Organizer
      日本分析化学会第83回分析化学討論会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ポリアミン型キレート樹脂における樹脂表面配位子の分子量および密度と捕捉迅速性との関係2023

    • Author(s)
      横田優貴,中稜太朗,眞田明佳,菅原豊,源明誠,井上嘉則,加賀谷重浩
    • Organizer
      日本分析化学会第83回分析化学討論会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] イミノ二(メチルホスホン酸)固定化樹脂の調製条件の検討とその元素捕捉 特性の評価2023

    • Author(s)
      浦野恵悟,源明誠,井上嘉則,堀野良和,加賀谷重浩
    • Organizer
      日本分析化学会第72年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 分子量および固定化密度の異なるポリアミン型キレート樹脂の回分式および流れ式によるCu(II)捕捉迅速性の評価2023

    • Author(s)
      横田優貴,中稜太朗,眞田明佳,菅原豊,源明誠,井上嘉則,加賀谷重浩
    • Organizer
      日本分析化学会第72年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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