2022 Fiscal Year Annual Research Report
塩素ドープ炭素質物質を用いる安価な水銀蒸気除去システムの開発
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21K19855
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
坪内 直人 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90333898)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 環境技術 / 環境対応 / 有害化学物質 / 表面・界面物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我が国の鉄鋼業のＨｇ排出ポテンシャルは、国内の総Ｈｇ排出量の３０～４０％を占め、その大部分はコークス炉と焼結機の運転に基因する。そのため、環境調和型製鉄プロセスの開発には、石炭と鉄鉱石の加熱過程におけるＨｇの発生挙動の解明とケミストリーに基づいたＨｇ吸着除去剤の開発が重要である。
そこで令和４年度は、排ガス中のＨｇの除去の観点から、Ｈｇ―Ｃｌ間の高い親和性に着目し、もみ殻を８００℃で熱分解したチャーとチャーを１０００℃で塩素化した塩素ドープ炭素質物質の金属水銀吸着能を調べた。チャーでは、Ｈｇ濃度は試験開始後１０ｍｉｎまでに大きく減少したものの、時間とともに上昇し４ｈで供給Ｈｇ量となった。一方、塩素ドープ炭素質物質では試験開始後の濃度の減少挙動はチャーと類似したものの、その吸着性能は４０ｈ以上も維持され、従来の硫黄担持炭素を上回ることを発見した。
Ｈｇの吸着形態を解明するため、試験後の吸着剤をＴＰＤに供した。その結果、チャーでは２００℃前後にＨｇの脱離ピークが観測された。一方、塩素ドープ炭素質物質からのＨｇの放出プロファイルは４００℃前後にピークを与え、５００℃以上でも脱離が認められた。既往の報告に依ると、２００℃付近で脱離するＨｇ種は塩化水銀である。そのためチャーへのＨｇの吸着形態としては塩化水銀が考えられる。一方、塩素ドープ炭素質物質は塩素が担持されていることから、吸着形態も塩化水銀種であると考えられたが、ＴＰＤでは異なる形態であることが示された。これは塩素ドープ炭素質物質上のＣｌ種はＣ―Ｃｌ結合で存在し、そのサイトにＨｇがＣ―Ｃｌ― Ｈｇとして強固に吸着しているためと推測される。
本成果は、鉄鋼産業のみならず環境問題として顕在化しつつある微粉炭燃焼や廃棄物焼却からのＨｇの排出量極小化技術の開発やＳＤＧｓの達成に直結すると期待され、その社会的意義は非常に大きい。
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Research Products
(3 results)
