光刺激応答機能性高分子材料の水処理システムへの応用

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555195
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 久場 隆広 九州大学, 工学研究科, 助教授 (60284527)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大石 京子 九州大学, 工学研究科, 助手 (20110835) ; 入江 正浩 九州大学, 工学研究科, 教授 (30001986) ; 楠田 哲也 九州大学, 工学研究科, 教授 (50037967) ; 山西 博幸 九州大学, 工学研究科, 助手 (20240062)
• Keywords: 機能性高分子ゲル / 水質 / 水処理 / 感温性 / 富栄養化 / 光刺激 / フォトクロミズム / フォトクロミックフィルム

Research Abstract

環境からくる光・電気・磁気・熱・化学的刺激等に応答して相転移し、体積変化、あるいは、光学特性変化する機能性高分子材料が注目を集めている。本研究では、光刺激応答機能性高分子材料を水処理システムへ応用することを試みた。フォトクロミック(PC)フィルムあるいは光刺激応答性ゲルを用いて実験を行った。
(1)PCフィルムの光学特性と植物性プランクトン過剰増殖の抑制効果:現時点では、紫外光に反応し、可視光透過率を変化させるフォトクロミック分子としてスピロナフトオキサジン(SNO)が最良であった。SNOを導入したPCフィルムは太陽光に対しても良好なフォトクロミズムを示した。600nm付近で最大の分光吸収率が得られ、75%〜90%の光遮蔽が可能であった。PC分子濃度が分光吸収率に及ぼす影響はほとんど認められなかった。ポリマー(PMMA)質量に対してSNOを1%程度添加すれば、最大のフォトクロミズム能が十分に発揮された。そのPCフィルムの植物性プランクトンの過剰増殖の抑制効果も確認された。
(2)光刺激応答性ゲルの物性と硝化促進:クロロフィリン(CH)を導入たイソプロピルアクリルアミド(NiPAAm)を光刺激応答性ゲルとして検討した。光刺激に応じたCHによる局所熱生成により、NiPAAm-CHゲルの膨潤・収縮現象が観察された。5CHのCH濃度条件下で、また、体積相転移温度に近い34℃の温度条件下で非常に大きな体積変化がおきることが確認され、この条件下において、連続光刺激により3倍程度の膨潤率が繰り返し期待できた。硝化活性の促進も確認されたものの、しかしながら、その活性化の理由としては、体積相転移による効果よりも、CH導入にともなう化学的影響や熱力学的影響によるものであると推察された。

Research Products

• [Publications] 衣川 圭: "フォトクロミズムを用いた光遮蔽による藻類過剰増殖の抑制"水環境学会誌. 22・11. 932-937 (1999)
• [Publications] 進藤 健治: "機能性ゲルの膨潤・収縮が硝化活性にもたらす効果"土木学会西部支部研究発表会. 816-817 (1999)
• [Publications] 衛藤学: "AGP試験によるフォトクロミックフィルムの藻類増殖抑制効果の評価"土木学会西部支部研究発表会. 806-807 (1999)
• [Publications] 西山大策: "機能性物資クロロフィリンを導入した硝化促進型包括固定化担体の開発"第36回下水道研究発表会講演集. 36. 574-576 (1999)
• [Publications] 衛藤学: "光量制御による植物性プランクトン過剰増殖の抑制の試み"土木学会第54回年次学術講演会. 54. 70-71 (1999)
• [Publications] 進藤健治: "機能性ゲルの体積相転移が硝化活性にもたらす効果"土木学会第54回年次学術講演会. 54. 334-335 (1999)