未利用低品位炭の改質によるエネルギー利用の効率化と環境負荷低減化

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450409
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 平島 剛 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00175556)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笹木 圭子 小樽商科大学, 商学部(環境科学), 助教授 (30311525) ; 広吉 直樹 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50250486) ; 恒川 昌美 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40002026) ; 福嶋 正巳 産業技術総合研究所, つくば西事業所・環境管理研究部門, 主任研究員 (40344113)
• Keywords: 低品位炭 / 改質 / 熱水乾燥法 / サイクリックボルタンメントリー / 六価クロム / 改質液 / 還元作用 / カテコール類

Research Abstract

低品位炭であるBeluga炭をHWD法で処理して、低灰分で疎水性の石炭に改質する際に生ずる溶液(改質液)について、GC/MS, HPLC、GPC、サイクリックボルタンメトリー、を用いてキャラクタリゼーションを行った。また、この改質液中に有機還元物質が含まれていることに着目し、そのCr(VI)還元能について実験、蛍光分析により調べた。その結果、以下のようなことを明らかにするとともに、本研究の総括を行った。
1.改質温度を270℃,300℃および330℃としてHWD処理して得た改質液のTOC濃度は,それぞれ650,2240,7200ppmであり,改質温度の上昇に伴い急激に増大した。
2.270℃改質液には,酢酸と分子量1600〜3400程度のオリゴマーが共存しており,オリゴマーを構成している物質は主に脂肪族有機酸エステルであった。
3.300℃改質液には,メタノール・カテコールやフェノールなどが含まれており,HPLC分析によるカテコール濃度は約10ppmであった。
4.330℃改質液には,メタノール,アセトン,酢酸,フェノール,カテコールなど含まれているが,主成分はカテコール類・フェノール類であり,カテコールにメチル基,エチル基などのアルキル基を付加した,多くの種類の物質が含まれていた。このカテコール濃度は約1300ppmであり,他の改質液に比べて極めて高かった。
5.サイクリックボルタンメトリーにより,300℃および330℃改質液中に還元能を有するカテコール類が含まれていることを確かめた。
6.いずれの改質液もCr(VI)還元能力を有しており,その還元能力は低pH領域でより強くなった。
7.330℃改質液は高濃度Cr(VI)溶液に対しても優れたCr(VI)還元能力を示し,pH2で2.7x10^<-2>mol/dm^3Cr(VI)溶液中のCr(VI)を水質の環境基準以下まで24時間以内に低下させた。
8.Cr(VI)を含む改質液についての蛍光分光分析から,各改質液にはCr(VI)還元に関与する物質が含まれていること,330℃および300℃改質液にはその還元に有効に作用する物質としてカテコールがあることを示した。

Research Products

• [Publications] Masami Fukushima: "Facilitation of pentachlorophenol degradation by the addition of ascorbic acid to aqueous mixtures of tetrakis (sulfonatophenyl) porphyrin and iron (II)"Journal of Molecular Catalysis A : Chemical. 187. 201-213 (2002)
• [Publications] 平島 剛: "風力選別のオンラインモニタリングに関する研究"資源と素材. 118. 681-686 (2002)
• [Publications] 湯川健太郎: "低品位炭の改質および高度脱灰に関する研究"資源と素材. 118. 695-700 (2002)
• [Publications] Masami Fukushima: "Effects of humic substances on the pattern of oxidation products of pentachlorophenol induced by a biomimetic catalytic system using tetra (p-sulfophenyl) porphineiron (III) and KHSO5"Environmental Science & Technology. 37. 386-394 (2003)
• [Publications] 笹木圭子: "Acidithiobacillus ferrooxidansよる硫ヒ鉄鉱の溶解と有機酸による抑制に関する研究"資源と素材. 119. 61-65 (2003)