2019 Fiscal Year Research-status Report

ハロゲン元素を選択的に分離する材料の設計とリサイクル技術の構築

Research Project

Project/Area Number	18K11714
Research Institution	Chiba Institute of Science
Principal Investigator	手束聡子千葉科学大学, 危機管理学部, 准教授 (70435759)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	無機イオン吸着材 / ハロゲン元素 / 層状化合物 / 環境材料 / 資源回収 / 吸着 / 分離 / リサイクル
Outline of Annual Research Achievements	ハロゲンは有価資源として分離・回収が望まれている元素である。水環境や廃液に溶存するハロゲンは、主にマイナス電荷を持つハロゲン化物イオンとして存在しているため、吸着法による分離・回収が可能であると考えられる。その一方で、既存の吸着材は共存イオンが存在する溶液において吸着能が低下する問題があるため、特定のハロゲン化物イオンを回収するためには高い選択性を有する吸着材が必要となる。一般に、無機系の吸着材は有機系の吸着材と比べて特定のイオンに対して高いイオン選択吸着性を発現できる利点がある。層状複水酸化物（LDH）は二価と三価の金属からなる基本層と層間のアニオンで構成され、層間のアニオンが他のアニオンと交換できる無機のイオン交換体である。本研究は、ハロゲン化物イオンに対して選択吸着性が高い分離材の開発を目的に、異なる結晶系や異なる金属種のLDHの合成，これらのLDHのナノシートが分散した吸着材の合成、およびそのハロゲン化物イオン吸着メカニズムの解明を行なう。本年度は、昨年度に合成方法を確立したLi, Alを構成元素とする単斜晶系LDH(Li-Al LDH)が六方晶系LDHと比べて非常に高いアニオン吸着容量を有することを明らかにした。また、Li-Al LDHの新規合成方法を応用し、LDHの中で最も汎用的なMgとAlを構成元素とするLDH(Mg-Al LDH)について六方晶系LDHと異なるXRDパターンを有するMg-Al LDHを合成した。さらに、Alを含むLDHのナノシート化および無機化合物との高分散化を試みた。これらの研究結果は、国際学会２件、国内学会１件において報告した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 計画した検討実験に基づき、結晶構造および構成金属が異なるLDHの合成およびナノシート化を行い、それらについては概ね順調に研究は進んでいると判断される。その一方で、年度末に予定をしていた外部での分析評価を行うことができなかったことから、LDHナノシートと無機化合物を高分散化した吸着材の合成および評価にれが生じている。
Strategy for Future Research Activity	次年度は、本年度に得られた知見・成果に基づき、新規合成法により合成したMg-Al LDHの結晶構造解析を行い、六方晶系LDHとの違いについて明確にする。また、Mg-Al LDHおよびCa-Al LDHのナノシートと無機化合物との複合化を行った吸着材の評価を行い、これらのアニオン選択吸着特性について検討を行う。特に、塩化物イオンおよびヨウ化物イオンの吸着特性について詳細に検討を行う。外部での分析が可能となり次第、合成した吸着材およびアニオンの吸着状態についての分析評価を進める計画である。
Causes of Carryover	COVID-19の影響により大学からの学外活動の自粛要請があったため、2020年3月に予定をしていた学会発表および外部での分析評価を実施できなかった。次年度に持ち越した助成金は、学会発表および分析評価に使用する計画である。