2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of grafted fibrous adsorbent having high metal ion recognition ability under super strong alkaline condition
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17K14138
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
植木 悠二 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員(定常) (50446415)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 量子ビーム / 放射線グラフト重合 / 金属吸着材 / 官能基 / 重金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、放射線グラフト重合技術を駆使することにより、pH 15以上の超強塩基性水溶液中に含まれる極微量の金属イオンを吸着可能な新規金属吸着材の開発を目的としている。昨年度は、金属吸着機能を有する硫黄系配位子をポリエチレン製不織布基材上に固定化することにより目的とする金属吸着材の作製に成功した。しかし、検討したピペラジンを介する吸着材合成経路では、ピペラジンの自己架橋が起こるため硫黄系配位子の導入効率が10%以下と低く、実用的に十分な金属吸着容量を得ることができなかった。本年度（H30年度）は、ピペラジンの自己架橋を抑制可能な新規合成経路の探索を進めた。その結果、(1) ポリエチレン製不織布基材へのメタクリル酸グリシジル（GMA）のグラフト重合、(2) GMAグラフト鎖へのN-Boc-ピペラジン基の導入、(3) N-Boc基の脱保護化、及び、(4) 脱保護処理したグラフト重合体の硫黄系化合物による化学処理といった4段階の反応により、ピペラジンの自己架橋を完全抑制することに成功した。作製した金属吸着材の鉛吸着容量は、1.06 mmol-Pb/g-吸着材となり、前年度作製した金属吸着材の約6倍の性能を示した（前年度：0.18 mmol-Pb/g-吸着材）。また、バッチ式吸着試験により金属吸着特性を評価したところ、Na < Mg、Ca、Co、Cd < Pb < Cuとなり、鉛や銅に対して特異的に選択性を有していることが確認された。
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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
N-Boc-ピペラジンを介する吸着材合成反応により、ピペラジンの自己架橋を完全抑制することに成功し、実用的な金属吸着容量を有する金属吸着材を作製することに成功した。また、各種金属イオンに対する選択性評価試験を実施したところ、本吸着材がナトリウムのような軽金属イオン存在下において、選択的に重金属イオンを吸着することを確認したことから、概ね順調に研究は進んでいると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
超強塩基性領域下における金属イオンの溶存形態、並びに、吸着材中における吸着形態を解析し、超強塩基性領域下における金属イオンの吸着機構の解明を図る予定である。
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| Causes of Carryover |
【理由】研究室で既に所有していた物品（試薬等）を有効活用することにより、当初の予算から減額することができたため、次年度使用額が生じた。
【使用計画】モノマー、合成用試薬、溶媒などの試薬類、金属吸着試験用器具などの消耗品類の購入、及び、学会参加のための旅費などに充当する予定である。
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