2022 Fiscal Year Research-status Report
循環型社会の構築を目指した廃棄物バイオマスによる水質浄化技術の開発
| Project/Area Number |
22K06674
|
|---|
| Research Institution | Kindai University |
|---|
Principal Investigator |
緒方 文彦 近畿大学, 薬学部, 准教授 (10581754)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Keywords | 廃棄物バイオマス / 水質浄化剤 / 吸着 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，①廃棄物バイオマスの水質浄化剤への転換技術の確立および物理化学的特性評価，②有害重金属および難分解性有機化合物の吸着能評価，③廃棄物バイオマス由来水質浄化剤と水環境汚染物質との相互作用の機構解明を目的とし研究を実施した。
本年度は，廃棄物バイオマスとして小麦ふすまおよび廃竹材に着目した。廃棄物バイオマスは，その基材の特性を活かすことにより，優れた水質浄化剤へ転換することが可能であり，その処理条件を最適化することが重要である。そこで，小麦ふすまおよび廃竹材を加熱処理（磁性の担持処理）することにより，その物理化学的特性（電子顕微鏡写真，比表面積，細孔容積，表面官能基数など）の変化について評価した。
また，水環境汚染物質として有害重金属である白金（Pt）および難分解性有機化合物であるメチレンブルー（MB）をターゲットとし，吸着時に影響を及ぼす因子（温度，pH，吸着時間，共存イオンなど）の同定を試みた。さらに，廃棄物バイオマス由来水質浄化剤と水環境汚染物質との相互作用の機構解明を目指し，結合エネルギーの測定および元素分析を実施し，より詳細な検討を行った。
本年度の実績としては，小麦ふすまおよび廃竹材由来水質浄化剤の物理化学的特性を明らかとすることに成功し，処理条件の最適化に関する基礎的知見を獲得している。さらに，水環境汚染物質であるPtおよびMBの吸着能およびその吸着機構の一部を明らかとすることに成功した。これらの基礎的知見は，循環型社会の構築を目指した廃棄物バイオマスによる水質浄化技術の開発に有用であると考えられる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は，①小麦ふすま由来水質浄化剤による白金（Pt）の吸着能，②廃竹材由来磁性保持水質浄化剤によるメチレンブルー（MB）の吸着能に関する知見の獲得に成功している。
①小麦ふすま（WB）は加熱処理を行うことにより，比表面積が増大することを明らかとした。特に500℃（WB500）もしくは1000℃（WB1000）で処理したものは，WBの約132倍もしくは約1567倍の値を示した。白金の吸着量は， WB500<WB<WB1000の順に高値を示，WB1000が最も優れていることを明らかとした。さらに，WB1000による白金の吸着は，吸着開始約16時間で平衡に達し，吸着温度に依存して増大することが分かった。また，吸着時における最適pHは，強酸性領域（pH 2）であることも見出した。結合エネルギーの測定および元素分析の結果より，白金はWB1000の表面に吸着していることを明らかとしている。
②廃竹材を基材とし，硝酸鉄(II)とともに加熱処理を行うことにより，磁性を保持した水質浄化剤の開発に成功した。また，加熱温度により物理化学的特性が顕著に変化することを確認した。その中でも400℃（CB400F）もしくは600℃（CB600F）で加熱処理したものは，MBの吸着能が比較的高値を示すことが明らかとなった。さらに，CB400FおよびCB600Fは，磁性を保持できており水処理過程における固液分離を容易化することに成功している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，廃棄物バイオマスとして小麦ふすまおよび廃竹材に着目し，加熱処理条件の最適化に関する知見の獲得に成功した。さらに，新たに創製した水質浄化剤の物理化学的特性およびその水環境汚染物質（PtやMB）に対する吸着能についても明らかにすることができた。本年度得られた知見を基に，今後（来年度）は，①創製した水質浄化剤によるMBの詳細な吸着機構の解明，②コーヒー豆の内殻およびサトウキビ粕由来の新規水質浄化剤の開発，③水環境汚染物質の一つであるセシウム（Cs）の吸着除去に関する評価を実施予定である。
①CB400FおよびCB600FによるMBの吸着機構の解明および固液分離条件の最適化に関するより詳細な検討を実施予定である。
②新たな基材としてコーヒー豆の内殻およびサトウキビ粕に着目し，水質浄化剤への転換条件の最適化およびその物理化学的特性の評価を行い，廃棄物バイオマスの有用性について評価する予定である。
③水環境汚染物質の一つであるセシウム（Cs）による生態系への悪影響が懸念されていることから，その吸着除去に関する知見の獲得を目指す。
以上の検討項目に加え，本年度得られた知見を基に廃棄物バイオマスの有効的な利活用技術の開発について網羅的に評価する予定である。さらに，水環境汚染の改善を指向した循環型社会の構築に関する基礎的知見の獲得を目指す。
|
| Causes of Carryover |
本年度経費として計上していた旅費の執行が行われず，物品費に関しても十分な予算が確保できたために，当初予定していた執行額に至らなかった。なお，次年度に関しては，本年度得られた知見を基に，当初の研究実施計画に従い研究を進めるとともに，得られた研究成果を積極的に学内・学外発信していく予定である。次年度使用額に関しては，実験遂行時に掛かる物品費および旅費での執行を予定している。
|
