2022 Fiscal Year Annual Research Report
水中希薄汚染物質の高効率分解を目指した多孔性錯体結晶による濃縮電解酸化技術の開発
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20K12225
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
井関 正博 東邦大学, 理学部, 教授 (90780908)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今野 大輝 東邦大学, 理学部, 准教授 (40825832)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 難分解性物質 / 有機フッ素化合物 / 電気分解 / 吸着 / 多孔性錯体結晶 / 濃縮分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水質浄化技術の一つである電解酸化法は、様々な汚染物質に対して有効な分解技術であることが既に多くの研究者によって報告されているが、その水溶液中の汚染物質が希薄な場合、この手法は投入エネルギーの多くが水の分解に消費されてしまうため、エネルギー効率の点で改善の余地がある。そこで本研究課題では、希薄な水中汚染物質をまず吸着材によって濃縮し、その濃縮された汚染物質をその後の電解酸化によって分解するという新たな高エネルギー効率の分解手法を確立することを目的としている。吸着剤としては、近年その高い選択性と高い吸着性能で注目されている多孔性錯体結晶を用いた。
令和2年度の研究実施計画では、まず吸着分解を実証することにした。対象物質としては、超難分解性物質で発がん性が指摘されているペルフルオロオクタン酸(PFOA)とした。吸着材としては、PFOAに対する高い吸着力を有するZIF-8を用いた。結果として、吸着分解を実証することに成功したが、吸着材であるZIF-8自身の分解にエネルギーが使われるためにPFOAの無機化率が低下するという課題が明らかとなった。そこで、吸着後のZIF-8を酸によって予め壊し、塩基による中和を経て電解を行うという新たな酸→塩基処理によって、PFOAの無機化率を向上させることに成功した。
令和3年度の研究実施計画では、次の段階として、まずこのZIF-8を用いてPFOAの濃縮を行い、その後の電解による高効率な濃縮分解技術の可能性を追求した。その結果、無機化エネルギー効率は濃縮率の5倍に対して約2倍弱向上することが明らかとなった。
令和4年度では、ZIF-8よりもさらに強固な吸着剤としてUiO-66を用いて同様の濃縮分解を試みた。その結果、ZIF-8の時に必要だった酸→塩基処理を行うことなく濃縮分解が可能であり、その無機化エネルギー効率は約2.5倍向上することを実証できた。
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