2018 Fiscal Year Research-status Report
固体触媒と磁気分離を利用した添加薬剤フリーの重金属イオン分別回収法の開発
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17K00598
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
秋山 庸子 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50452470)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 固体触媒 / 重金属イオン / マグネタイト / 磁気分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、固体触媒を用いた酸化反応によって水中の重金属イオンを水酸化物や酸化物として析出させ、析出物の磁気的特性・析出条件・溶解条件の違いを利用し、重金属の種類ごとに分別回収して再利用を可能にする技術を開発する。
平成30年度は、以下の2点について検討を行った。
①固体触媒の再利用条件と回収法の検討
②複数金属イオン共存下での回収法の検討
前者に関しては、水酸化鉄の自触媒反応による鉄イオンの除去に関して、固体触媒の回収と再利用法について検討した。再利用を可能とするため、固体触媒修飾マグネタイトを調製した。これを用いた鉄の除去率を調査したところ、純粋な固体触媒とほぼ変わらない鉄除去率が得られた。この結果に基づき、修飾マグネタイトを用いた空気酸化法（析出部）と重力沈降法・磁気分離法を組み合わせた手法（分離部）から構成される重金属処理システムを検討した。ビーカースケールの実験により、固体触媒の回収と再利用が可能であることを確認し、試算によって、ドラム型永久磁石を利用することで実用的な連続処理が可能であることが示された。
また後者に関しては、複数の金属イオンの共存下での回収の可能性を検討した。当初は自触媒反応の利用を想定していたが、後段での分離回収が困難となることが判明したため、吸着剤の利用を検討した。銅、マンガン、亜鉛イオンの共存下でコロイダルシリカを吸着剤として用いることにより、90％以上の高率で除去できることが分かった。さらに、磁性を付与して再利用するために磁化活性炭とコロイダルシリカを複合化し、吸着剤の分離回収を行うことができた。これらの結果から、持続可能な重金属イオン除去方法を行うための基礎的知見を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H30年度以降の研究計画においては、固体触媒の再利用と回収条件の検討を行い、実排水を想定した重金属除去手法の検討を行うこと、および複数イオン共存下での除去手法を確立することが重要な課題であった。
これに対し、前者については、固体触媒に磁性を付与したものを合成し、回収・再利用が可能であることを確かめることができた。また後者については、当初の固体触媒を使用する方法とは若干異なる手法ではあるが、酸性から中性の幅広いｐＨで表面が負帯電であるコロイダルシリカを利用して、それに磁性を付与することによって複数イオン共存下での回収を可能にした。
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| Strategy for Future Research Activity |
単一の回収対象に対しては、固体触媒修飾マグネタイトを用いた手法で実用への道筋を得ることができた。今後は、複数種類の金属イオンが共存する場合に、回収した重金属をそれぞれの種類に分離する方法の検討である。Ｈ30年度の検討により、磁性吸着剤の利用により、対象としたすべての重金属イオンについて高い回収率を得られたため、この状態から各重金属イオンを分離回収するために、ｐＨ制御を検討している。また共存イオンの中にアニオンが含まれる場合についても、表面電荷の異なる吸着剤を用いた検討を開始したところである。
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| Causes of Carryover |
国際会議での発表が比較的近場の釜山であったため、国外旅費が予定より安価であったことと、吸着剤や磁性薬剤に関してサンプルとして無償提供を受けることができたためである。2019年度は、実用に向けた分離手法の検討が必要であるため、そのための物品費が必要であり、また最終年度のため成果を多くの学会で報告する予定である。
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Research Products
(4 results)
