Development of process for water environment improvement using mesoporous nanocarbon filaments toward low environmental

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K12274
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64050:Sound material-cycle social systems-related
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: Nakagawa kiyoharu 関西大学, 環境都市工学部, 教授 (50421409)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 水処理 / 電気二重層 / マリモナノカーボン / メソ孔 / 希薄イオン

Outline of Final Research Achievements

Water treatment technology based on electric double-layer adsorption is capable of removing ions from water because of its reversible charge-discharge capability and long lifetime due to the physical storage of electric charge. Microporous materials such as activated carbon have been used, however in dilute solutions, the removal performance of microporous materials decreases due to the increase in the thickness of the diffusion double layer of the electric double layer. Therefore, we synthesized Marimo nanocarbon (MNC), an aggregate of nanocarbon filaments with meso-sized voids between the filaments, and attempted to apply it as a novel electrode material. The mesoporous material is superior to the microporous material in adsorption and desorption of dilute ions, suggesting that the mesoporous material is more effective for the removal of dilute ions.

Free Research Field

ナノ炭素材料合成

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水資源の確保は、世界的に社会生活や地球環境保全にとって重要な問題である。今までこれらの除去対策として、イオン交換、逆浸透膜、活性炭素吸着法などが採用されている。しかし、これらは再生処理が必要で除去作業やコストを使用エネルギーを低減する必要がある。電気二重層の原理を用いた水処理技術は、電極の再生利用が容易であり、上述の従来の技術と比較すると特に希薄溶液の処理において優れたエネルギー効率を示す。希薄イオンを吸脱着する上では、マイクロ孔性材料よりもメソ孔性材料が優れており、電極に用いたメソ孔性マリモナノカーボンの表面改質による電気容量の増加は、 特にメソ孔性材料に対して有効であることが示唆された。