2019 Fiscal Year Annual Research Report
有害金属汚染土壌の迅速処理を可能とするキレート洗浄技術の高度化
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18H03399
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
長谷川 浩 金沢大学, 物質化学系, 教授 (90253335)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 明雄 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (10324104)
眞塩 麻彩実 金沢大学, 物質化学系, 助教 (50789485)
RAHMAN Ismail 福島大学, 環境放射能研究所, 准教授 (60773067)
水谷 聡 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80283654)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 土壌浄化 / 有害金属 / 環境改善技術 / キレート剤 / 界面活性剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
汚染土壌の実試料に、生分解性キレート剤と機能性界面活性剤を様々な組成で配合した洗浄液を適用して、汚染物質の抽出率や抽出速度が速い条件を探索した。今年度は、昨年度重点的に取り組んだ鉛に加えて、ヒ素、カドミウムに対象元素を拡げて薬剤濃度・振とう法・液固比・微細気泡やミル等の併用の影響を求め、本除染技術が複数の汚染金属に効果的であることを明らかにした。特に、金属抽出率向上に対して顕著な効果を得た成果として新規機能性界面活性剤の開発が挙げられる。抗酸化能力を有する生分解性界面活性剤として、ヒスチジン、トリプトファン、チロシンに加え、タウリン、システイン、メチオニンを骨格に有するアミノ酸型界面活性剤を合成し、界面化学的特性と抗酸化能力について評価した。昨年度開発した界面活性剤と合わせてスクリーニングを行い、土壌処理プロセスの際に有効となる比較的広いpH領域で使用が可能なアミノ酸型界面活性剤を見い出すとともに土壌洗浄に対して有用性が高いことを明らかにした。
土壌洗浄の解析法開発のサブテーマについては、散弾銃由来の鉛汚染土壌や堆積物の実試料を用いて金属元素の化学形態別分析を行った。土壌中鉛の化学形態を求め、含有量や溶出量の測定と併せて汚染状態を評価する方法を確立した。一方、堆積物ではイオン交換態とFe,Mn酸化物態が多いことなどを確認できたが、全体的に値にばらつきがあり統一性もないことから、反応時間などの分画条件を厳密に制御することとした。キレート剤及び界面活性剤の生分解性試験のサブテーマでは、土壌中における生分解性試験を行い、洗浄液中化学薬剤が土壌中で1週間程度の時間スケールで分解することを確認するとともに、MGDA、HIDSなどについて低分子化合物までの分解反応を解明した。更に、As, Pb, Cdに関して洗浄後の抽出液から金属元素を定量的に除去する回収法を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本プロジェクトで開発した汚染土壌に対する環境修復技術および新しい解析手法について昨年度以上に多くの論文が国際学術誌に掲載された。また、国内外の学会における成果報告も積極的に進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究が順調に進展したことから、昨年度と同様の方策を継続することとし、有害金属汚染土壌に有用な新規キレート剤及び機能性界面活性剤の探索、洗浄効果の理論的解析と洗浄剤の改良、キレート剤及び界面活性剤の生分解性試験のテーマについて検討を続ける。次年度は最終年度になることから、実試料に対して本洗浄技術の効率化・迅速化の目標達成につなげる。
本除染技術を社会実装化するにあたり、特に抽出・洗浄処理をする方法について実験室レベルからプラントスケールの振盪技術に転換する必要がある。このような社会実装化の観点から微細気泡やミル技術に代表される物理衝撃の影響を評価するために、抽出試験における物理的条件が抽出率に及ぼす影響を評価する予定である。また、機能性界面活性剤については、生分解性アミノ酸型界面活性剤を土壌処理プロセスに利用する際には、高い水溶性と幅広いpH領域で使用できることが重要であることが分かった。これらの点を更に改善すべく、複数のアミノ酸を組み合わせたペプチド型の界面活性剤に拡張した新たな分子設計に取り組む予定である。
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