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

2020 Fiscal Year Research-status Report

• 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 – 2022-03-31
• 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が分散した分離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う。
これまでに、Li、Alを構成元素とする単斜晶系LDH（Li-Al LDH）の新規合成手法を確立し、広い範囲のLi/Al モル比率で単斜晶系LDHを合成することに成功した。また、Li-Al LDHは六方晶系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。さらに、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。本年度は、Li-Al LDHおよびMg-Al LDHのナノシート化を行うとともに、多孔質なケイ素化合物との複合化を試みた。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

2020年の社会状況の変化にともない、大学業務に多くの時間を費し研究時間が大幅に減少したため、計画した合成および分析を十分に行うことができなかった。また、合成した材料の評価を行うための分析装置に不具合が生じたため、長期間、研究の進捗に影響を及ぼし研究計画に遅れが生じた。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、これまでに得られた知見・成果に基づき、LDHのナノシート化および無機化合物との複合化を進めるとともに、合成した吸着材の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。特に、吸着材の分析評価が遅れていることから、学外での分析を行い研究を進める計画である。

Causes of Carryover

コロナ感染症の蔓延により大学内外での研究活動が制限されたため、当初の計画に沿った研究を行うことができなかった。また、合成した材料の評価を行うための分析装置の不具合が生じたため、長期間、研究の進捗に影響を及ぼしていた。次年度、社会状況を見ながら、外部での分析を進める計画である。