2019 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of nanofiber with ion recognition and reduction functions and development of innovative separation method
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17K20067
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
馬場 由成 宮崎大学, 工学部, 特任教授 (20039291)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大榮 薫 宮崎大学, 工学部, 准教授 (00315350)
岩熊 美奈子 都城工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (00342593)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | ナイロンファイバー / 濃縮・還元機能 / スペーサー / 金・パラジウムの回収 / セルロースナノファイバー / 金ナノ粒子 / パラジウムナノ粒子 / バイオマス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では高比表面積のナイロンナノファイバー(NNF)とセルロースナノファイバー(CNF)を基体として、密着性の高い自己組織型ポリマーをコーティング・化学修飾し、キレート形成・還元能力のある配位子を付与した。ファイバー上の微小空間に「濃縮・還元・脱離」の3機能を集積した今までにない反応場を創出し、「イオンを固体のナノ粒子」として回収できる高い省エネ性で、高選択的な貴金属のリサイクルシステムを構築した。
１．濃縮・還元機能を発現するNNFの分子設計・合成と金属のナノ粒子の形成反応：NNFを基体に「キトサン誘導体」、「ポリエチレンアミン」、および自らがキレート形成と還元機能を有している天然素材の「タンニン」をNNFにコーティングし、「濃縮・還元機能」を有する高比表面積のNNFを創出した。特にキトサン誘導体、タンニンをコーティングしたものは貴金属の中でも、「金」と「パラジウム」を大量のベースメタル共存下から選択的に吸着・還元し、溶液中にナノ微粒子が形成された。
２．濃縮・還元機能を有するCNFによりイオンを貴金属ナノ粒子として分離・回収：室温で金イオンを含む酸溶液中に、濃縮・還元機能を有する硫黄原子(ジチオカーバメート、チオール)を含むCNF(不織布)を加えてかき混ぜると、ファイバー上に金が濃縮され、徐々に金ナノ粒子が形成され、その後水中に分散する。その溶液をろ過し、金のナノ粒子として回収することができた。
３．CNFを用いた分離回収システムの実廃液への応用：本研究で得られた基礎データをもとに、貴金属イオンの分離回収システムを構築するために、実サンプルとしてメッキ廃液や廃電子機器に含有する貴金属の分離・回収を行った。特に貴金属イオンの非常に希薄な濃度領域での「濃縮⇒還元⇒ナノ粒子形成」機能が、24時間の振盪時間で極希薄溶液にも適用できることがわかった。
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