機能性マグネタイト微粒子の調製と砒素汚染浄化システムへの応用

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18510077
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 大栄 薫 宮崎大学, 工学部, 助手 (00315350)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 馬場 由成 宮崎大学, 工学部, 教授 (20039291) ; 大島 達也 宮崎大学, 工学部, 助教授 (00343335)
• Keywords: マグネタイト / フェライト / 砒素 / 吸着除去 / 環境浄化 / 地下水汚染

Research Abstract

本研究は、地下水など環境水からの砒素除去を目的として、環境低負荷型のマグネタイト微粒子を共沈殿法により調製し、微粒子のもつ細孔および表面構造(高等電位点、多孔質性など)と砒素に対する吸着特性の関係を解明し、砒素吸着材としての最適化を行うことにある。本年度はMgなどのアルカリ土類金属、Co, Zrなどの遷移元素および希土類元素を含むマグネタイト微粒子の調製し砒素の吸着挙動を検討した。等電位点が高くかつ高比表面積を示すマグネタイト微粒子を調製することができた。次に得られた微粒子を用いてAs(III)およびAs(V)の吸着実験を行った。その結果、As(III)およびAs(V)の吸着率は地下水のpHである中性領域でいずれの微粒子もAs(III)およびAs(V)に対して高い吸着能力を示し、地下水中の砒素除去材として有効であることが明らかにされた。微粒子を用いた吸着等温線からLangmuir型であることが示され、特にCo含有微粒子を用いたAs(III)の吸着は高い値を示し、その飽和吸着量は、0.84mol/kgであった。次に、焼成温度を変えて得られたマグネシウム含有微粒子の比表面積は焼成温度の上昇に伴って減少し、As(III)の飽和吸着量も減少した。この結果から、砒素の吸着には微粒子の比表面積が大きく影響することが明らかとなった。次年度は、本年度で得られた結果に基づき、さらに調製方法(沈殿試薬、添加試薬、多孔質材料との複合化など)を工夫し、砒素吸着材としての最適化を行い、砒素の吸着機構を解明する。得られた結果は論文発表するとともに2007年10月に開催されるイオン交換学会の国際学会(ICIEO7)発表予定である。