2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of monolithic high-speed adsorption filter immobilizeing nano- or micro-particles
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17K06896
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
塩盛 弘一郎 宮崎大学, 工学部, 教授 (80235506)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ヒ素吸着 / 凍結ゲル / ナノ微粒子 / 酸化水酸化鉄 / 層状複水酸化物 / カラム吸着 / ESCA / 吸着化学種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.層状復水酸化物を内包した凍結ゲルの調製とヒ素の吸着特性
マグネシウム塩とアルミニウム塩水溶液とアルカリ溶液を混合し調製して層状複水酸化物の微粒子を調製した．この微粒子をアクリルアミドモノマーと架橋剤を溶解した水溶液に分散させ，、－12～－20℃の凍結バスにて凍結し、約12時間重合反応を行いポリアクリルアミド凍結ゲルを調製した．層状複水酸化物がポリアクリルアミド凍結ゲル内に包括担持されている事を確認した。層状復水酸化物を内包した凍結ゲルを用いてヒ素の吸着実験を行った．その結果，ヒ素は数mg/g-ゲルと酸化水酸化鉄内包凍結ゲルとほぼ同等の吸着能力であった．
2.凍結ゲルフィルターを用いたヒ素の連続吸着による吸着速度の評価
酸化水酸化鉄を内包した凍結ゲルを微細に切断しカラムに充填することによりヒ素除去フィルターを調製し、ヒ素水溶液を流通させて連続吸着を行った．溶液の通液速度，凍結ゲル充填量，酸化水酸化鉄の内包量およびヒ素の濃度を変えて破過曲線の測定を行った．破過曲線の積分よりヒ素の吸着量を算出したところ，回分吸着よりも高い吸着量であることがわかった．連続的にヒ素水溶液を供給することにより，水相のヒ素濃度が回分吸着よりも高い状態が保たれたため，酸化水酸化鉄とヒ酸イオンとの反応により複合酸化物が形成されやすくなった為と考えられる．破過曲線を数種の連続吸着モデルにより解析を行い，吸着速度を評価おこなった．酸化水酸化鉄内包凍結ゲルにヒ素を最大量吸着した試料を凍結乾燥し、表面化学種をＥＳＣＡにより分析を行った．As，As-O，Fe-Oに由来するピークが得られ，凍結ゲルに酸化水酸化鉄が内包され，さらにヒ素が酸化物として吸着されている事が示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
代表者が体調を崩し，８月下旬から１１月上旬まで入退院や治療のため研究に従事できなかった．このため研究全体の進捗および予算使用について計画通りに進める事が出来なかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
1.層状復水酸化物を内包した凍結ゲルの調製とヒ素の吸着特性：吸着等温線の測定を行い層状複水酸化物によるヒ素およびクロム等の吸着特性を明らかにし，酸化水酸化鉄ナノ粒子との比較を行う．層状復水酸化物を内包した凍結ゲルによるヒ素吸着の速度を明らかにし，有効性を確認する．
2.凍結ゲルフィルターを用いたヒ素の連続吸着による吸着速度の評価：吸着化学種を明らかにするためにESCAによる分析と解析を継続すると共にラマンスペクトルおよびIRスペクトルの測定も行い解析を行う．
３．有機溶媒の凍結状態およびO/Wエマルションを利用した多孔質ゲルの調製条件の確立：これまで確立しているポリアクリルアミド，ポリビニルアルコール，PNIPAMの凍結ゲル調製条件に準じて１０℃以下の融点を有する有機溶媒を用いて固化状態で多孔質ゲルの調製を行う．またO/Wエマルションやラメラ構造となるように水相と有機相の分散状態を作り，モノマーの重合を行い多孔質ゲルの調製を行う．また，ジビニルベンゼンやレゾルシノールをモノマーとした多孔質ゲルの調製も検討する．調製した多孔質ゲルをSEM等で表面や多孔質構造を確認する．また，抽出剤マイクロ粒子を固定化した球状粒子および凍結ゲルについて重金属の抽出特性と抽出速度について解析を行う．これにより液相マイクロ粒子を固定化したゲル材料の設計指針を確立し，分離を実証をする。
4. 多孔質ゲルを用いた大型の吸着フィルターの調製と吸着特性：３で確立した多孔質ゲルの調製方法を用いて100mL以上の大容量の多孔質ゲルフィルターを調製する．ゲル内に層状複水酸化物，酸化水酸化鉄ナノ粒子，液相マイクロ粒子を内包固定化して，ヒ素および重金属の除去・分離特性を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
代表者が体調を崩し，８月下旬から１１月上旬まで入退院や治療のため研究に従事できなかった．このため予算をに計画通りに使用出来なかった．平成30年度には，各費目において平成29年度に使用出来なかった分を含めて予算の使用を進める．
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