2020 Fiscal Year Annual Research Report
気液界面修飾型薬物捕捉場の創成と持続可能な水系反応分離工学の構築
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19H02752
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
齋藤 徹 北見工業大学, 工学部, 教授 (40186945)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 寛子 北見工業大学, 工学部, 助教 (60700028)
安田 啓司 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (80293645)
林 英男 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 事業化支援本部技術開発支援部計測分析技術グループ, 上席研究員 (10385536)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 気液界面 / グリーン化学 / 色素 / 薬物 / 排水処理 / 精製技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は界面活性剤を使用しないフローテーションにおいて、微量のアルコール添加により、塩基性薬物や色素が迅速かつ簡便に水面に濃縮される現象を発見した。今年度は、分離機構の解明とともに、分離系の設計指針を得ることを目的とし、以下の成果を得た。
１．薬物・色素含有排水の迅速処理： 界面活性剤を使用しないフローテーションにおいて、微量（0.1%以下）の1-ブタノールを添加すると顕著な分離促進効果が得られることを見出し、様々な薬物や色素の分離を試みた。ローダーミン、クルスタルバイオレト、マラカイトグリーン等の塩基性色素の他、様々な塩基性薬物を迅速かつ高収率で水面に濃縮できることを見出した。さらに、分離に係わる諸条件と分離効率の関係を明らかにし、分離機構解明のためのデータを得た。
２．塩基性薬物・色素の迅速精製技術の開発： 本法による迅速分離精製技術の可能性を検討した。色素や薬物とその原料成分の分離挙動を比較したところ、最終生成物である色素や薬物をそれぞれのビルデイングブロックから分離できることを明らかにした。薬物の疎水性（水-オクタノール分配係数）と回収率との関係を調べ、適用可能な薬物の要件を一部明らかにした。
３． 気液界面における薬物・色素の挙動の分子動力学シミュレーション： 実験系と併行して、分子動力学シミュレーションソフトを用いる検討を行い、気液界面における色素や薬物の挙動を予測し、分離系の設計への活用を検討した。分離回収可能な分子やイオンが気液界面に吸着する様子が再現された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新型コロナ拡大の影響により、実用性の立証に必要な研究分担者との共同実験を円滑に進めることができなかった。反面、オンライン会議システムを活用した情報共有により、研究試料の輸送やデーターの共有についての工夫が進み、提案する方法の原理の解明や可能性の開拓において大きな前進があった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は今年度の検討で遅れていた実用面での検討を重点的に実施する。
１．薬物・色素含有排水の迅速処理： 環境水や染色排水中に含有する無機および有機成分の影響とその機構を明らかにし、染色排水処理技術としての実用な可能性を検討する。特に、排水や環境水に比較的多く含まれる溶存有機物（多糖類、腐植物質）等の回収率および色素の除去率への影響を調べる。色素の除去を阻害する場合は、その対策を検討する。
２．塩基性薬物・色素の迅速精製技術の開発： 既存の方法で合成した色素や薬物の反応後の溶液から高純度色素や薬物を得ることを試み、実用的な薬物分離技術として確立させる。
３． 気液界面における薬物・色素の挙動の分子動力学シミュレーション： 気液界面における色素や薬物の挙動を予測し、分離系の設計への活用するための指針を得る。薬物の分子がビルディングブロックから構成されることに着目し、疎水性や分子のかさ高さの違いにより、分離される要件を探索する。
２と３の結果を比較し、提案する方法の適用範囲と適用性拡大の方法を検討する。
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