Design of materials for selective separation of halogen elements and construction of recycling technology

2023 Fiscal Year Annual Research 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 – 2024-03-31
• Keywords: 無機イオン / 吸着剤 / ハロゲン元素 / 層状複水酸化物 / 環境材料 / 資源回収 / 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、広い範囲のLi/Al モル比率の単斜晶系Li-Al LDHの合成に成功し、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。さらに、Li-Al LDHおよびMg-Al LDHとケイ素化合物とが高分散した多孔質イオン交換体の合成をおこなった。ハロゲン化物イオンの 吸着特性の評価を行った結果、高い吸着容量を有していることがわかった。本年度は、論文の執筆のために不足している分析を行い、論文作成を進めた。