2017 Fiscal Year Annual Research Report

Study of novel anionic adsorbents of layered double hydroxides synthesized inside polymer hydrogels

Research Project

Project/Area Number	15K00611
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	日比野俊行国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究グループ長 (70357846)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	層状複水酸化物 / ハイドロタルサイト / ハイブリッドゲル / イオン交換 / 吸着
Outline of Annual Research Achievements	ゲル中でLDH を合成した複合物でも、粉体LDHでの結果同様、Mg/Al比によって陰イオン選択性が変化することを昨年度において確認していた。昨年度は、ゲル複合物作製のための沈殿剤は水酸化ナトリウム水溶液のみであったが、今年度は、2種類の沈殿剤（水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液）を用いて合成を行った。Mg/Al比を2から5の範囲で変化させて生成物の比較を系統的に行った結果、水酸化ナトリウム水溶液では、多少のずれはあっても仕込み比に応じて、生成物中のMg/Al比が変化したが、アンモニア水溶液では仕込みのMg/Al比を2から5に変化させても、生成物では1.85-2.76とMg/Al比の変化が小さいものしか得られなかった。そのため、沈殿剤に水酸化ナトリウム水溶液を用いたときほどには明瞭な陰イオン選択性の変化を示さなかった。従って、Mg/Al比を変化させて陰イオン選択性を変化させる目的においては、沈殿剤には水酸化ナトリウム水溶液を用いるほうがよいことが分かった。また、複合体の合成及び乾燥過程で混入した炭酸イオンは、LDHにおいて選択性が高いので、吸着性能を実質的に低下させる。そこで、塩酸をエチルアルコールで希釈した液に複合体を浸して脱炭酸処理を行った。若干の効果はみられたが、吸着性能を大きく改善するには至らなかった。結局、乾燥での影響も評価したところ、速やかに乾燥させて保管するほうが、炭酸イオン混入対策では有効であることが示唆された。最後に、アガロースゲル以外の高分子ゲルおよび基材を用いた複合材合成への展開の検討では、アルギン酸ゲルやκ-カラギーナンゲル中でもLDH作製が可能であることを実証した。さらに、ポーラスな基材であるポリウレタンフォームの中にアガロースゲルを入れ、そのアガロースゲル中でLDH合成を行い、この複合体も吸着剤として使用可能であることを実証した。