広範な親水性有機汚染物質の高効率除去を追求する複数吸着剤ブレンド浄水処理法の開発

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22760403
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 大野 浩一 北海道大学, 工学研究科, 准教授 (00322834)
• Keywords: 粉末活性炭 / 浄水処理 / 吸着 / 医薬品 / 臭気物質

Research Abstract

浄水処理における微量汚染物質の除去において、粉末活性炭処理は重要な役割を果たしている。また、沈でん池や砂ろ過池における藻類の増殖抑制などの目的で行われることのある前塩素処理において、粉末活性炭との複合処理となる場合に活性炭からの脱着現象が見られることがある。本研究では、医薬品および臭気物質の粉末活性炭吸着性能、また、粉末活性炭処理と塩素添加の複合処理による、活性炭に吸着した物質の脱着について検討を行った。臭気物質の吸着についてはジェオスミンと2-MIBを用い、吸着速度および平衡吸着量について調べた。その結果、吸着速度・平衡吸着量ともにジェオスミンの方が2-MIBよりも大きい結果となった。理由の一つとして、2-MIBの方が親水性が高いため吸着能が低いことが推測された。また、塩素添加による脱着現象については、同等の条件下においてジェオスミンの脱着率が1割弱に対して、2-MIBは5割程度の脱着率を示した。吸着能が低い物質の方が脱着しやすい傾向が示された。医薬品については、酸性医薬品(スルファメメトキサゾール、イブプロフェン)と塩基性医薬品(トリメトプリン、メトクロミラミド)について、pHを変化させて吸着・脱着現象について検討した。吸着と脱着の傾向は臭気物質と同様であった。pHによる吸着性能は酸性医薬品についてはpHが上がるにつれて吸着能が低下する傾向があった。この主な原因として、pHを上げるにつれpKa前後で物質の解離状態が非解離からアニオンに変化することが推定された。一方、塩基性医薬品では、トリメトプリンの場合、pH4から7の範囲で吸着量が増加していった。一方、メトクロプラミドの場合は、pH4から10の範囲で吸着速度が減少する傾向があった。この傾向の違いは、使用した活性炭の違いに由来しており、被吸着物質のpKaに加えて、活性炭表面の荷電状態も影響していることが推測された。

Research Products

• [Journal Article] Direct observation of solid-phase adsorbate concentration profile in powdered activated carbon particle to elucidate mechanism of high adsorption capacity on super-powdered activated carbon (2011)
  • Author(s): Ando, N., Matsui, Y., Matsushita, T. and Ohno, K.
  • Journal Title: Water Research Volume: 45 Pages: 761-767
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Geosmin and 2-methylisoborneol adsorption on super-powdered activated carbon in the presence of natural organic matter (2010)
  • Author(s): Matsui, Y., Nakano, Y., Ando, N., Sasaki, H., Ohno, K. and Matsushita, T.
  • Journal Title: Water Science and Technology Volume: 62(11) Pages: 2664-2668
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of natural organic matter adsorption capacities of super-powdered activated carbon and powdered activated carbon (2010)
  • Author(s): Ando, N., Matsui, Y., Kurotobi, R., Nakano, Y., Matsushita, T. and Ohno, K.
  • Journal Title: Water Research Volume: 44 Pages: 4127-4136
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 粉末活性炭に吸着させた医薬品や臭気物質の塩素との接触による脱着 (2011)
  • Author(s): 大野浩一, 白鳥良樹, 前田達矢, 松井佳彦, 松下拓
  • Organizer: 第45回日本水環境学会年会
  • Place of Presentation: 札幌(講演集)
  • Year and Date: 2011-03-20
• [Presentation] Removal of natural organic matter and trace organic pollutants by superfine powdered activated carbon (2010)
  • Author(s): Dunn, S., Deng, Q., Ohno, K., Matsui, Y., Knappe, D.R.U.
  • Organizer: 2010 AWWA Water Quality Technology Conference and Exposition
  • Place of Presentation: Savannah International Trade & Convention Center, Savannah, GA (USA)
  • Year and Date: 2010-11-16
• [Presentation] Super-powdered activated carbon : optimizing adsorbent particle size for enhancing taste and odor removal (2010)
  • Author(s): Matsui, Y., Ando, N., Sasaki, H., Yoshida, T., Matsushita, T., Ohno, K.
  • Organizer: IWA World Water Congress and Exhibition
  • Place of Presentation: Palais de congres de Montreal (Canada)
  • Year and Date: 2010-09-22
• [Presentation] Mechanism of natural organic matter adsorption on super-powdered activated carbon : observation of internal adsorbed-phase concentration distribution (2010)
  • Author(s): Ando, N., Matsui, Y., Nakano, Y., Yoshida, T., Matsushita, T., Ohno, K.
  • Organizer: IWA World Water Congress and Exhibition
  • Place of Presentation: Palais de congres de Montreal (Canada)
  • Year and Date: 2010-09-22
• [Presentation] 超微粉末活性炭が示す天然有機物質の高い吸着容量のメカニズムの解明 (2010)
  • Author(s): 安藤直哉, 松井佳彦, 松下拓, 大野浩一
  • Organizer: 第13回水環境学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学(京都市)
  • Year and Date: 2010-09-08