2021 Fiscal Year Annual Research Report
金属酸化物の酸化特性を利用しためっき廃液処理と肥料製造プロセスの開発
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20K21866
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
永長 久寛 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (90356593)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 触媒 / リン資源 / 酸化還元特性 / ホスフィン酸イオン / 遷移金属酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無電解ニッケルめっき工程ではホスフィン酸イオン（H2PO2-）が金属還元剤として用いられ、ホスフィン酸イオンを含む廃液の量は年間120,000トンに及び、リン成分は産業廃棄物として処理される。めっき廃液中のホスフィン酸イオンは数％程度の濃度になるため、これらを効率よく亜リン酸に酸化できればCaCO3との反応により亜リン酸カルシウムとして沈殿、分離回収し、肥料として再利用することができるため、廃液処理および枯渇性のリン資源の回収・再利用を両立できる。本研究では、安価な遷移金属を触媒活性成分として、温水中でホスフィン酸を亜リン酸に酸化する触媒酸化プロセスの構築を目標として、優れた酸化・還元特性を示す触媒材料を開発する。
初年度は、銅の酸化特性の向上を目指し、異種元素の添加による酸化還元特性の向上を図った。前駆体調製時に硝酸アルミニウム、硝酸亜鉛を含む水溶液に炭酸ナトリウムを滴下することで、三元系酸化物触媒を合成した。水素気流中での昇温還元プロファイル（H2-TPR）について比較検討し、酸化銅の水素還元反応の温度域が変化することを見出した。さらに、Cuの水素還元、酸化過程について酸素パルス試験を行い、Znの添加により酸化・還元特性が向上することを見出した。
2年目は、銅、亜鉛、アルミニウムの酸化物系材料の調製法について検討し、水酸化テトラエチルアンモニウムを沈殿剤とすることで、水素還元特性が向上すること、亜鉛が共存することにより酸化銅の粒径が増大することを見出した。in situ EXAFSスペクトル測定より、酸化物中の酸化銅の還元・再酸化過程を追跡し、酸化銅-酸化亜鉛-酸化アルミニウムの三元系酸化物材料では、調製時の沈殿剤の種類や亜鉛添加の有無により酸化還元特性を制御できることを明らかにした。
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Research Products
(3 results)
