2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of oil-containing wastewater treatment using self-assembling organic molecules
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17K00609
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
小木曽 真樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10356975)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 吸着 / 重金属 / 排水処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、含油排水処理用の吸着剤として一定の成果を示した自己集積性の低分子有機物を実用化に繋げるため、『分散→吸着→分離→有価物の回収→再生』までの各処理操作における要素技術を抽出し、個々あるいは相互に関連させながら基礎研究を行うことで、高機能化と低コスト化を両立し、既存吸着剤を代替しうる競争力を持つ排水浄化技術を開発することを目的とするものである。2年目は、1年目に引き続き、浄化システム全体の最適化を考える以前に、吸着剤そのものの高機能化を目的として研究を進めた。特に、浄化システム全体の低コスト化の鍵となる「有価物の回収」と「再生」に注力して研究を進めた。
排水中の重金属類に特異的に吸着し、アルカリ金属やアルカリ土類金属には弱い吸着力しか持たない低分子有機物を設計をした。これらの分子を組み合わせて自己集積させたナノ構造体を繰り返し使用することで、排水中に存在する極微量の重金属を濃縮させることに成功した。吸着させた重金属はリン酸など試薬による刺激に応答して脱着させることが可能であった。また、重金属以外にも有機物質を吸着していた場合、刺激応答によって生じる自己集積性分子の再組織化に伴い、取り込んだ有機物質が放出されることも確認した。これにより、重金属の回収、有機物質の放出による低分子有機物の再生が可能になると期待できる。ただし、濃縮量は全吸着量の50%程度が限界であること、脱着には高濃度の試薬が必要であることから、引き続き改良を行っていく予定である。
これらの結果をまとめて、査読論文1報、解説記事2報、研究発表2件を行った。
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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
2年目は、特に浄化システム全体の低コスト化の鍵となる「有価物の回収」と「再生」に注力して研究を進めた。排水中の重金属類に特異的に吸着し、アルカリ金属やアルカリ土類金属には弱い吸着力しか持たない低分子有機物を組み合わせて使用することで、極微量の重金属の繰り返し吸着により濃縮させることに成功した。吸着させた重金属をリン酸など試薬による刺激に応答して脱着させることに成功した。この際に、低分子有機物が再組織化することで重金属以外の有機物質を放出させることも可能となった。これにより「有価物の回収」と「再生」の新規プロセスを創出することに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、要素技術としては『分離』の複合化と磁気分離に関して研究を行う。同時に、全ての技術要素を総括して、高機能かつ低コストの排水浄化技術を完成させることを目的として研究を推進する。「複合化」は、分離性と吸着能力向上のため、他吸着材料などとの複合化を検討する。「磁気分離」は、磁性マイクロ粒子上に自己集積性低分子を組織化させることを検討する。これら3年間の基礎から応用までの研究をまとめて、高い吸着能力などの高機能化を目指すと共に、優れた再利用性などシステム全体でコスト競争力をもつ処理技術の構築を行う。
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| Causes of Carryover |
研究はおおよそ計画通り進行している。年度末に予算が若干残っていたが当初予算の10%未満であり、無理に年度内に消化せず最終年度に回した。サンプルの依頼分析などの頻度を増やし、研究計画の完遂に努める予定である。
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