2014 Fiscal Year Research-status Report
余剰汚泥の資源化と熱処理操作の最適化による新規プロピレン合成触媒の開発
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25340093
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
中里 勉 鹿児島大学, 理工学研究科, 准教授 (30323330)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
袋布 昌幹 富山高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (50270244)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | プロピレン / プロパン酸化脱水素 / 不均一触媒 / 水酸アパタイト / リン資源回収 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，余剰汚泥の資源化と熱処理操作の最適化により，プロパンからプロピレンを得る触媒を開発することである。本研究では，触媒母材として水酸アパタイトを採用している。水酸アパタイトの合成にはカルシウムとリンが必要であり，リン源には余剰汚泥からの抽出物を活用する。現在リン資源は世界的に枯渇の危機にあるほか，我が国では全量輸入に頼っているのが現状である。本研究では，国内の未利用リン資源として廃棄物（余剰汚泥）に着目し，触媒用途として活用することにより，新しいリン資源リサイクルモデルを構築することを提案している。
今年度は，研究代表者において，触媒の合成方法についての検討を前年度に引き続いて行った。予定を一部変更し，カルシウム原料として試薬以外に生体鉱物炭酸カルシウムについても検討した。従来の液相沈殿法により水酸アパタイトを合成し，得られた触媒の化学形態や結晶性が及ぼす触媒活性への影響，ならびに報告例のある鉄分含有の影響を調査した。試薬を用いた検討では，一部熱処理条件の影響についても調査した。その結果，鉄含有量が同じであっても熱処理条件が異なる場合に触媒活性に違いが生じることが分かった。現在，原料の種類や合成条件，熱処理条件が触媒活性に影響する因子について更に調査中である。
また，研究分担者において，触媒用途に向けた鉄と硫酸塩を含むリン酸溶液からの水酸アパタイトの合成について検討した。未利用リン資源として期待できる炭化汚泥からの酸によるリン抽出では，安価な硫酸を用いてもリン抽出液にカルシウム原料を添加して水酸アパタイトを合成できること，また抽出液中に含有する鉄分は全量水酸アパタイトに捕捉されることを確認した。
今年度に得られた成果の一部（研究分担者分）は国内の学会で発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究では次の４つの研究課題を挙げている。すなわち，（１）水酸アパタイト(HAp)の結晶性や微細構造が及ぼす触媒活性への影響，（２）未利用リンを用いた触媒原料の出発形態の違いと触媒活性との関係，（３）HApと金属(M)との相互作用を熱処理方法で変化させた場合の触媒活性への影響，（４）触媒粒子の実用化に向けた展開，である。
当初（１）（２）を平成25年度，（３）を平成26年度，（４）を平成27年度にて行うこととしていた。平成25年度でガス分析手法の確立に相当な時間を要したため，当初計画に遅れが生じたことから，現在までの達成度は次の通りである。（１）は大方終えたが，微細構造の分析は未着手である。（２）は一部検討を終えたが，出発形態の違いについては着手できる状態になかったことから，予定を一部変更し生体鉱物由来未利用炭酸カルシウムを用いた場合を追加項目として実施した。（３）は報告例の鉄を用いた場合の熱処理条件出しまでは大方終了したが，熱処理操作の違いの検討までは進んでいない。（４）については１年前倒しして展示会にて研究紹介を行い，廃棄物の利活用についての現状調査を先行して行った。
全体として，当初の今年度までの計画のおおよそ６割程度の実施で終えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記に示した４つの研究課題の未着手の検討項目について進めていくが，来年度が最終年度となるため，特に（２）と（３）について重点的に行う。標準となる熱処理条件についてはおおよそ確定しているので，熱処理操作の方法に視点を向けた検討を行う。また，（４）については，実用化を意識した触媒粒子設計についての検討を開始する予定である。
また実際の余剰汚泥から抽出したリンを用いた場合との比較を行うため，触媒合成時の混入微量金属として鉄以外の金属成分についても予算の範囲内で可能な限り調査し，未利用リン資源のリサイクルモデルへ展開できるかの判断材料とする。検討項目が多岐に渡るため，触媒活性向上が期待できない因子については割愛し，触媒活性の向上が期待できる因子を中心に検討を行い，触媒活性が高まる要因について表面分析等を行い明らかにしていく予定である。
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| Causes of Carryover |
前倒し支払い請求（10万円）を行ったが，年度末の成果発表を見送った。その結果，旅費相当額が余り，必要な消耗品の購入等に使用したがそれでも使い切れずに48,311円残る結果となってしまったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
少額のため，次年度の物品費へ計上する予定である。
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