2021 Fiscal Year Annual Research Report
Academic issues to be solved for designing innovative poison removal process using heterogeneous catalysts
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18H03856
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
岸田 昌浩 九州大学, 工学研究院, 教授 (60243903)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 剛 九州大学, 工学研究院, 准教授 (20321979)
大島 一真 九州大学, 工学研究院, 助教 (60734275)
深井 潤 九州大学, 工学研究院, 教授 (20189905)
渡辺 隆行 九州大学, 工学研究院, 教授 (40191770)
梶原 稔尚 九州大学, 工学研究院, 教授 (10194747)
柘植 義文 九州大学, 工学研究院, 教授 (00179988)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 毒物除去 / 接触液相反応 / 反応機構解析 / 亜ヒ酸酸化 / セレン酸還元 / 担持貴金属触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，昨年度までに得られた反応速度式に基づいて毒物処理プラントの設計を中心に検討する予定であったが，予期していなかった結果が幾つも得られ研究計画をかなり変更した．得られた成果は次の通りである．
・昨年度までに得た亜ヒ酸酸化反応の速度式が酸素の拡散律速になっていることが判明した．これは，触媒の反応促進効果が高いことを示しているが，最終的に３つの反応条件に対する反応速度式を求めた．その速度解析から，亜ヒ酸酸化反応がLangmuir-Hinshellwood機構に従っていることを改めて確認できた．
・セレン酸の還元反応では弱い還元剤を用いることで触媒劣化を防ぐことができ，触媒再生ユニットが不要であることを確認した．一方で，犠牲剤を用いないセレン酸還元として期待されたセレン酸と亜ヒ酸との酸化還元反応では，触媒金属との反応を含む複雑な反応が起こっており，現段階ではプロセス応用が困難であることがわかった．
・鉄イオン共存下で固体触媒上での亜ヒ酸酸化を行うことで，酸化反応による亜ヒ酸酸化と生成したヒ酸の沈殿除去を同時に進行させることに成功した．しかし，触媒上で生成したヒ酸は，通常のヒ酸と全く異なる複雑な沈殿挙動を示すことが判明し，共存イオンを含むプラント設計が困難になった．
・そこで亜ヒ酸酸化に焦点を当てたプラント設計を進めた．その結果，強い還元剤を用いる現在のプロセスと比較して，空気を酸化剤に用いる本反応条件では，より大きな反応器が必要であった．しかし，大気と接している亜ヒ酸水溶液を触媒充填反応器に供給するだけで，実廃液に含まれる亜ヒ酸を法令で定められた濃度以下まで低減できることが明らかとなった．これにより現在の亜ヒ酸処理プラントよりも初期投資が大きくなるものの，犠牲剤も攪拌動力も不要となり，プラントの運転コストを大きく低減できることが明らかとなった．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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