2023 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of novel adsorbents for cesium ion and development of a process for treating polluted water
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21K04755
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
山本 拓司 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30358288)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田口 翔悟 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (40844270)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | セシウムイオン / 吸着 / 固定層吸着破過曲線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
セシウムイオン(Cs+)に対して優れた吸着性能を有するレゾルシノール・ホルムアルデヒド湿潤ゲルビーズ(RFGBs)を用いてCs+への吸着性能をさらに向上させるため，前年度までに得られた【課題① セシウムイオンの高速拡散に適したRFGBの細孔構造設計】，および【課題② 均一粒子径を有するRFGBの新規合成方法の開発】に関する成果に基づいて，【課題③ RFGBのセシウムイオン吸着性能の圧力応答性の解明】に取り組んだ。
最終年度は，RF湿潤ゲルの架橋構造に対する圧力などの外場の影響を検討すべく，最大4000気圧まで加圧可能な高圧装置の改造を試みたが，試料溶液を攪拌するための機構を高圧セル内に導入できなかった。そこで，疑似高圧力場として，RF水溶液に超音波を直接照射しながらRF湿潤ゲルを合成する方法を検討した。その結果，RF水溶液のゲル化反応は超音波照射によって加速され，より緻密なRF湿潤ゲルの架橋構造が形成されることを確認した。RF湿潤ゲルのCs+に対する吸着性能への超音波照射の影響は確認されなかったことから，超音波照射はCs+への吸着性能を維持したまま，RF湿潤ゲルの架橋構造を緻密化可能であると結論付けられた。
研究期間全体を通じて以下の成果が得られた。(i) 逆相乳化重合法と，市販の多孔質セルロースビーズを支持体として用いる方法によって，Cs+に対する高い吸着性能を示すRFGBsの合成に成功した。(ii) RFGBsを固定層に充填し，固定層吸着破過曲線を測定し，RFGBs内でのCs+の粒子内有効拡散係数を1.0*10^12 [m2/s]と決定し、装置をスケールアップするための設計指針を作成した。(iii) 超音波照射がRF湿潤ゲルの合成反応やCs+への吸着性能に及ぼす影響を明らかにした。
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