2019 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization of protonated hydrogel and its application to novel reaction separation process
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17K06892
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
後藤 健彦 広島大学, 工学研究科, 助教 (10274127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯澤 孝司 広島大学, 工学研究科, 准教授 (60130902) [Withdrawn]
中井 智司 広島大学, 工学研究科, 教授 (80313295)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高分子ゲル / レアメタル / 金属水酸化物 / 系統分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では近年注目されている希少金属の廃水からの分離回収方法として、側鎖に第三級アミンを持つ高分子ゲルを用い、水中の金属イオンをゲル中で反応させる新規な金属回収法を検討した。３級のアミノ基が水中でプロトン化する際に水酸化物イオンを放出する性質を利用し、このゲルを重金属イオン水溶液に浸漬し金属イオンを水酸化物として回収した。合成時のモノマー濃度が高くなるほど内部pHが高くなることを明らかにし、非イオン性のゲルと共重合することで内部pHの異なるゲルを合成できることを明らかにした。そこで、内部pHの異なるゲルを用いて金属イオン混合溶液から、特定の金属を選択的に回収する方法を検討し、金属水酸化物の溶解度積の小さな金属を内部pHの低いゲルを用いる事で選択的に回収可能であることを明らかにした。しかし、水酸化物だけでは沈殿特性が類似した金属イオンが多く、pHの違いだけでは、選択的回収に限界があったため、4級アミンを持つ高分子ゲルを用い、このゲルに様々なアニオンを吸着させることによって金属を水酸化物以外の様々な金属塩として回収する方法を検討した。まず、4級アミン塩酸塩モノマーを用いてゲルを合成し、合成後ゲルのアミノ基に吸着させた塩化物イオン、硫化物イオン、リン酸イオンをゲル内で各種金属イオンと反応させて４種類のゲルを合成した。次に銀イオン、銅イオン、亜鉛イオン、カルシウムイオンの混合溶液に塩化物吸着イオンゲル、硫化物吸着イオンゲル、水酸化物イオン吸着ゲル、リン酸イオン吸着ゲルを順番に投入し、各金属イオンの系統的分離回収を試みた。ゲルのモノマー濃度や反応時の水温を調整することで各金属塩形成反応を促進し、選択率を向上させられることが明らかになった。従って、それぞれの金属イオンに合わせて適切な対イオンを担持したゲルを用いることで金属イオンの系統分離が可能であることが示唆された。
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