2009 Fiscal Year Annual Research Report
感温性高分子複合化磁性ナノ粒子の合成と排水中の有用物質分離回収への応用
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20560704
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
後藤 健彦 Hiroshima University, 大学院・工学研究科, 助教 (10274127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
館澤 孝司 広島大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60130902)
迫原 修治 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80108232)
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| Keywords | 感温性ゲル微粒子 / 疎水性相互作用 / 吸脱着速度 / 磁性粒子 / ネットワーク密度 / 反応性界面活性剤 / N-イソプロピルアクリルアミド |
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| Research Abstract |
直径50nmの磁性微粒子を感温性のポリN-イソプロピルアクリルアミド(pNIPA)ゲルと複合化して直径150nmの感温性磁性ゲル微粒子を作製した。その際、末端にビニル基を持つ反応性界面活性剤を微粒子表面に重合することで、高温で疎水性物質を吸着する際に、疎水性相互作用による粒子同士の凝集を防ぎ、粒子の比表面積の低下を抑制することが可能になった。
次に合成時のモノマー濃度、界面活性剤濃度が、NIPA複合化率および疎水性物質の吸着特性に及ぼす影響を検討した。疎水性物質にはビスフェノールA(BPA)を用いた。モノマー濃度が高いほどNIPA複合化率が高まり、BPAの吸着量も増加することが判った。また、界面活性剤濃度が低いほどNIPA複合化率が高まり、温度スイング時の親疎水転移が顕著になるため、低温時、高温時のBPA吸着量の差が大きく吸着分離に適した感温性ゲル微粒子が合成できることが判った。
さらに、吸着濃度、吸着温度等の操作条件がBPA吸着量に与える影響を検討した。吸着量は溶液濃度が増えるほど高くなり、Langmuir型の吸着等温線を示すが、0.04ppm以下の低濃度では、吸着量が著しく低下することが判った。また、NIPA単位重量あたりの吸着量は、多孔質ゲルと比較して同程度であった。一方、吸着平衡に達する時間は、ゲルの場合は12~24時間であるに対し、複合化微粒子の場合は0.5~2時間であり、吸着速度が著しく改善されることが判った。
最後に粒径5μmの磁性粒子をイオン交換水に0.1g/mlの濃度で入れた試験管を内径5cm、長さ4cm、のコイル中に設置し、1113.56Hzの交流電流を印加した。試験管内の水温変化を測定した結果、コイル自身の発熱による水温上昇を除いた磁性粒子の発熱は、150W印加時で約2W/g, 50W印加時で約0.1W/gであり、親疎水転移に必要な発熱が得られることが判った。
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