2019 Fiscal Year Annual Research Report
金属酸化物の熱水反応場分解を利用した先端フッ素材料の非焼却分解・再資源化システム
| Project/Area Number |
18H03402
|
|---|
| Research Institution | Kanagawa University |
|---|
Principal Investigator |
堀 久男 神奈川大学, 理学部, 教授 (50357951)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永長 久寛 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (90356593)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | フッ素 / ポリマー / イオン液体 / 分解 / 廃棄物処理 / 亜臨界水 / 再資源化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は二次電池をはじめとするエネルギーデバイス等において、難燃性や耐薬品性に優れた材料として導入が進む一方で、廃棄物の分解処理方法が確立されていない先端フッ素材料、すなわち熱可塑性フッ素ポリマーおよびフッ素系イオン液体を、比較的低温（200～250 ℃）の亜臨界水中で、共存させた金属酸化物が分解して発生する酸化力あるいは還元力を持つ金属化学種を活性種としてフッ化物イオンまで完全分解し、さらに得られたフッ化物イオンにカルシウム源を作用させてフッ化カルシウム（人工蛍石）を得ることを目的としている。令和元年度は熱可塑性フッ素ポリマーとしてフッ化ビニリデンと他のモノマーとの重合体、すなわちフッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体[Poly(VDF-co-HFP)]およびフッ化ビニリデン・パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体[Poly(VDF-co-PMVE)]を対象にして、過マンガン酸カリウム(KMnO4)を添加した反応系を検討した。その結果、250 ℃という亜臨界水としては比較的低温でフッ化物イオン(F-)を事実上100%の収率で得ることができ完全に無機化することに成功した。この場合、MnO4-イオンは反応の初期段階で二酸化マンガン(MnO2)に還元され、これがポリマーを分解する真の酸化剤として作用していることが分かった。これらの結果をまとめて論文として発表した。さらに昨年度までに代表的なフッ素系イオン液体である[Me3PrN][(CF3SO2)2N]の完全無機化を達成したが、今年度は[C3mpip]][(CF3SO2)2N](C3mpip = 1-methyl-1-propyl-piperidium ion)についてKMnO4を添加した亜臨界水中で反応させた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでにフッ素ポリマーPVDF（ポリフッ化ビニリデン）およびVDFと他のモノマーとの共重合体、さらにはフッ素系イオン液体について過マンガン酸カリウム添加した亜臨界水反応でほとんど完全な無機化を達成した。また、これらの反応機構についても解明した。ポリマーに関する研究成果をアメリカ化学会が発行する著名な学術論文誌に発表したので研究は順調に進捗していると判断している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
フッ素ポリマーについてはPVDFよりも耐熱性や耐薬品性が高いエチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)を対象に過マンガン酸カリウムを用いた亜臨界水分解を行い、PVDFと同様な分解・無機化反応が進行するか調べる。さらにフッ素系イオン液体についても今年度研究に着手した[C3mpip][(CF3SO2)2N] を対象に様々な条件で反応を行ない、LCMS測定等も実施してこれらの反応における中間生成物を検出し、反応の全容を解明する。
|
