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2012 Fiscal Year Annual Research Report

超音波によるナノエマルションを利用したレアメタル回収の新技術への挑戦

Research Project

Project/Area Number 23656569
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

安田 啓司  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80293645)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 香田 忍  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10126857)
Keywordsレアメタル / 超音波 / 溶媒抽出 / リサイクル
Research Abstract

23年度の成果を踏まえ、24年度は水中における有機物質の液滴分散はホーン型振動子から20kHzの超音波を試料に直接照射し、液滴の凝集は平板型振動子から5MHzの定在波の超音波をガラス容器内のエマルションに間接照射して実施した。
まず、エマルションの凝集で用いるガラス容器の最適化を行い、内径が15mm、振動子からの距離が30mmで、5°に傾けることによって凝集時間が最短となった。これは、超音波が容器全体に照射され、かつ、傾けることによって音響ストリーミングによる油滴の再分散を防ぐ効果があることが音響シミュレーションから明らかとなった。5種類(1,2-ジブロモエタン、ブロモベンゼン、p-ブロモベンゼン、1,2-ジクロロエタン、クロロホルム)の有機物質を検討した結果、クロロホルムの液滴が最も凝集しやすかった。これは、油滴のゼータ電位が0に近く、静電的に不安定であるためである。さらに、pHが低いほど、油滴のゼータ電位が0に近づくため、凝集時間が短くなった。
レアメタルにガリウム、金属抽出剤には8-キノリノールを用いて、水相から有機相へのガリウム抽出実験を行った。pHが5-7のとき抽出率がほぼ100%となった。また、撹拌・静置操作と比較したところ、本操作は抽出時間の大幅削減に有効であることが実証された。これは、20kHzの超音波照射により撹拌よりの液滴が微細化さることと、5MHzの超音波照射によって、第1次ビヨクネス力が働き、静置よりも液滴凝集が促進されるためであることが明らかとなった。
本研究によりで水中のガリウムの抽出が、クロロホルムを有機溶媒として、20kHzの超音波の分散効果と5MHzの凝集効果を利用することによってによって、効率化できた。

  • Research Products

    (5 results)

All 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Numerical Simulation of Liquid Velocity Distribution in a Sonochemical Reactor2013

    • Author(s)
      Zheng Xu, Keiji Yasuda, Shinobu Koda
    • Journal Title

      Ultrasonics Sonochemistry

      Volume: 20 Pages: 452-459

    • DOI

      10.1016/j.ultsonch.2012.04.011

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characteristics of Nanoemulsion Prepared by Tandem Acoustic Emulsification at a High Frequency2012

    • Author(s)
      Keiji Yasuda, Shingo Nakayama, Yoshiyuki Asakura
    • Journal Title

      Journal of Chemical Engineering of Japan

      Volume: 45 Pages: 734-736

    • DOI

      10.1252/jcej.12we057

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Recovery of Rare Metal by Microextraction Technique with an Aid of Ultrasound2013

    • Author(s)
      Keiji Yasuda, Risa Okura, Shingo Nakayama, Yoshiyuki Asakura, Jiye Jin
    • Organizer
      1st Meeting of Asia-Oceania Sonochemical Society
    • Place of Presentation
      メルボルン大学・オーストラリア
    • Year and Date
      20130710-20130712
  • [Presentation] 超音波による油滴の分散・凝集とレアメタルへの応用2012

    • Author(s)
      安田啓司、大蔵理佐、朝倉義幸、金継業
    • Organizer
      第21回ソノケミストリー討論会
    • Place of Presentation
      明治大学・川崎
    • Year and Date
      20121109-20121110
  • [Presentation] 超音波による油滴の分散・凝集を利用したレアメタルの回収2012

    • Author(s)
      大蔵理佐、 安田啓司、朝倉義幸、金継業
    • Organizer
      化学工学会第44秋季大会
    • Place of Presentation
      東北大学・仙台
    • Year and Date
      20120919-20120921

URL: 

Published: 2014-07-24  

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