2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel functional materials from unused phosphate resources utilizing impurities.
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15K00610
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
高松 さおり 富山高等専門学校, 物質化学工学科, 講師 (10547855)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中里 勉 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (30323330)
丁子 哲治 鹿児島工業高等専門学校, その他, 校長 (80092790)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 未利用リン資源の回収 / 下水汚泥焼却灰 / 水酸化アルミニウムゲル / リン酸カルシウム / ハイドロキシアパタイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，未利用リンリサイクルの障壁となっていたアルミニウム等の金属成分に着目し，アルミニウムをリン回収の「反応場」に，鉄等を高機能化の「助剤」として逆に利用することを着想した。これにより，未利用リンを工業的付加価値の高い機能性材料とすることを目指している。
初年度は，アルミニウム源として硝酸アルミニウム及び硫酸アルミニウムを用いた場合のリン酸カルシウム合成の最適条件の検討を行い，種々のpH条件にてリン酸カルシウムを合成した。その結果，pH5～9の広い範囲でリンをアルミニウムゲル中に固定化でき，pH6～7付近ではほぼ100％濃縮・固定化できた。カルシウムイオン水溶液を加えることでリン酸カルシウムの一種であるリン酸二水素カルシウム（DCPD）及びヒドロキシアパタイト（HA）として回収できた。最終的なリン酸回収率は，通常の石灰添加によるリン回収と比較して18％向上した。平成28年度は，鉄含有リン酸カルシウムの合成について検討した。リン酸濃度2000mg/L，アルミニウムイオン濃度1000mg/L，鉄イオン50mg/Lを含むリン酸抽出模擬溶液をpH7に調製し，アルミニウムゲル中でカルシウムイオンと反応させてHAを合成すると液相中のリン及び鉄はほぼ固相へ移行した。鉄が共存した場合のリン酸回収率は70％以上であった。さらに，合成HA は水溶液中のフッ素処理材として活用できることが見出された。
最終年度では，実試料である下水汚泥焼却灰と炭化汚泥から酸処理により未利用リン酸を抽出し，HAを合成した。リン回収率は炭化汚泥では88％，下水汚泥焼却灰では90％と高い値を示した。また，実試料中の未利用リン資源から合成したHAについても水溶液中のフッ素を除去できることを確認した。以上のことから，アルミニウムゲルを利用したリン酸カルシウム合成法が実試料にも適用できることが確認できた。
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