2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a volumetric reduction process for contaminated water by use of electrodialysis process with symmetric cation exchange membranes having three charged layers
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18K04804
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
高橋 博 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (70197169)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | electrodialysis reversal / tripolar membrane / bipolar electrode |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原発汚染水処理対策の一環として三菱重工（株）により開発されたゼオライト吸脱着システムにおいて,溶離剤として用いるEDTAの再生を行うプロセスの開発を目的とし，今年度は，特に海水を処理した溶液の模擬溶液を調製し分離挙動に関して膜透過挙動をはじめとする各種実験データの蓄積に努めた。
はじめに，海水由来の成分を含むモデル水溶液を調製し，電気透析槽内で銅との金属置換反応を生じることで各種金蔵イオンの分離を試みた。
モデル溶液の調製では，海水中にはCaイオンやMgイオンなどが存在していることから，これらの金属イオンを含む溶液を調製すると共に，各種金属イオンの膜透過挙動について追跡を行った。その結果，MgイオンはCuイオンとの金属置換反応による分離の効果の他，溶液のpHの低下によってもEDTAからの解離を促進することができることが明らかとなり，条件によってはCoとCaを含む群とSrとMgを含む群に分けることが可能となる結果を得た。
次いで，実際の処理液を想定し，前述の各種金属を含むEDTA過剰のアルカリ水溶液を用いて金属の分離を試みたところ，溶液中のEDTAがすべて錯体を形成するするまでは，分離対象となる金属イオンはほとんど膜を透過しないものの，EDTAに対して全金属量か過剰に達すると徐々に溶液のｐHが低下し始めると共に，各金属イオンが膜を透過し始める傾向を示した。
この現象を解明するために，溶液内におけるEDTAの解離平衡，Srをモデル金属とした際のSrとEDTAとの錯イオン平衡，水の解離，溶液の電気的中性条件を考慮に入れた数学的モデルを構築すると共に，液中に存在する水素イオン濃度と金属イオンの濃度の関係について推算を行った。その結果，計算結果は観測値の傾向とほぼ一致し，この系におけるおおよその分離のメカニズムが明らかとなった。
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Research Products
(2 results)
