2018 Fiscal Year Annual Research Report
Metal adsorption on sulfur-impregnated carbonacious adsorbent prepared from biomass
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16K00609
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
和嶋 隆昌 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00380808)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 硫黄担持炭 / バイオマス廃棄物 / リサイクル / 重金属除去能 / 金属回収 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、バイオマスを硫化物イオン溶液に浸漬し熱分解することで得られる硫黄担持炭の特異的な重金属吸着能の発現メカニズムとその重金属吸着メカニズムを明らかにすることである。
試料としてバイオマスの主成分であるセルロース粉末とセルロース繊維であるコットン、バイオマス廃棄物である竹粉末を用いて、3種類の硫黄溶液(Na2S, K2S, NaHS)を0-1mol/Lに調製した溶液に0-24時間浸漬した。浸漬後、濾過・乾燥し各条件における浸漬物を作成し、電気炉を用いて熱分解処理を行った。熱分解処理は窒素雰囲気下において400℃で1時間加熱し、加熱後、窒素雰囲気で室温まで冷却した後に回収した炭化物を水洗・乾燥することで硫黄担持炭を作成した。
セルロース粉末とコットンは3種類の溶液に浸漬後もセルロース構造が残り、熱分解により非晶質化し吸着能が発言することがわかった。浸漬に用いる硫黄濃度の増加にともない得られた硫黄担持炭の硫黄含有量が増加し吸着能も高くなった。Na2Sに浸漬した硫黄担持炭がもっとも高い吸着能を示し、表面観察の結果、Na2Sが最も多孔質化し比表面積が高くなることを明らかにした。硫黄担持炭へのニッケル吸着前後で鉱物相の生成は確認されなかったが、窒素雰囲気下で800℃以上で加熱し還元処理した結果、Na2Sで作成した硫黄担持炭の表面には金属ニッケルが析出し、K2Sで作成した硫黄担持炭の表面には硫化ニッケルが析出した。Na2Sでの処理では硫黄担持炭表面に硫黄官能基であるS-HやS=SのみでなくCOOH,OHなどの酸素含有官能基が生成しているため、金属ニッケルまで還元されると推察される。
竹粉末は、0.75M K2S溶液に15分以上浸漬し処理することで十分な鉛除去能をもつ硫黄担持炭が得られ、鉛は硫黄担持炭表面にレッドヒライトなどの硫黄化合物として析出し除去されることがわかった。
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