Understanding of Stabilization Mechanism of Toxic Metal by Geopolymer Solidification and Its Practical Application
| Project/Area Number |
23K25026
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| Project/Area Number (Other) |
22H03772 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高岡 昌輝 京都大学, 工学研究科, 教授 (80252485)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日下部 武敏 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (40462585)
塩田 憲司 京都大学, 工学研究科, 技術職員 (50536563)
大下 和徹 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90346081)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
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| Keywords | ジオポリマー / 有害重金属 / 固定 / 熱分析 / オキソアニオン / 微小熱量 / 有害金属 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、ジオポリマー固化による有害金属の固定機構の解明と本技術の実用化を目的とする。特に、様々な実験・分析と理論計算を組み合わせて有害金属の固定機構を明らかにし、オキソアニオンを形成する有害金属の固定法を開発する。その知見を活かし、固化物の長期安定性、ライフルサイクルコスト、CO2排出量を評価し、産業副産物を材料にジオポリマー固化法により有害金属を固定する条件を定めて実用化する。また、微小熱量変化を調べることでジオポリマーの反応過程に基づいた知見を得て、製造過程の可視化を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ジオポリマー反応に基づいたジオポリマー製法の確立のため、新たに微小熱量計（TA instruments TAM-air）を導入し、初期性能を確認し、いくつかの反応系について試行した。溶解に関する反応過程についてはとらえられたと考えられたが、そのピークの大きさから次の縮重合のピークがあまり認められず、ジオポリマー反応の検出に向けて最適化が必要であった。
オキソアニオン金属を含む有害金属の固定法の開発と機構の解明については、セレン及びヒ素といったオキソアニオン金属に対して吸着効果の高いハイドロタルサイトを使用し、基本的な吸着実験を行い、ハイドロタルサイトの効果をまず確認した。このハイドロタルサイトとジオポリマー反応を組み合わせ系について実験を行い、オキソアニオン金属の不溶化の程度を調査した。しかし、現時点で組み合わせでは、不溶・固定効果は限定的であった。また、その固化体中のセレン及びヒ素の化学種についてＸ線吸収微細構造分析も実施したが、現時点では不溶化の程度との関係性が明らかではなかった。次年度は別の手法を検討する予定である。
有害金属固定化法の実用化に向けた産業副産物利用と評価については、産業副産物として木質バイオマス燃焼灰を選び、その組成や重金属濃度を分析した。木質バイオマス発電の炉形式や燃料種により、飛灰中の重金属濃度が影響を受け、多くの場合は埋め立て判定基準はクリアすることができるが、土壌環境基準を遵守することは難しいことがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
微小熱量計に対する習熟が必要ではあるが、当初予定した計画どおり進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
微小熱量計については、試薬ベースでこれまで実績のある反応系についてトレースをしながら最適化を行い、ジオポリマー反応をとらえられるように習熟する予定である。
オキソアニオン金属を含む有害金属の固定法の開発と機構の解明については、オキソアニオン金属に対して、価数を変化させる手法及び物理的な固定を目指した手法について今年度は試行し、Ｘ線回折分析やＸ線吸収微細構造分析などを実施することで不溶化・固定化機構を明らかにすることを目指す。また、有害金属固定化法の実用化に向けた産業副産物利用と評価については、木質バイオマス燃焼灰の組成などを広く明らかにしていくとともに、ジオポリマー材料として適用可能性を追求する。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
