安定同位体顕微鏡による吸着分布イメージングと超微粉炭吸着機構の解明

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25550049
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 松井 佳彦 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00173790)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松下 拓 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30283401)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 環境技術 / 環境材料 / 土木環境システム / 反応・分離工学 / 水資源

Research Abstract

本研究では，吸着剤をコロイド領域(粒径1 μm以下)に超微粒度化することによって発現する吸着容量の増加のメカニズムを，安定同位元素電子顕微鏡イメージング技術を用いて解明する．そのために，安定同位体をドープしたジェオスミン，2-メチルイソボルネオール，ポリスチレンスルホン酸などを調整し，活性炭粒子内部におけるそれらの吸着量分布を，同位体顕微鏡システムを用いて同位元素の３次元分布イメージングとして「ありのまま」に可視化・定量し，さらにShell Adsorption Modelで解析し，吸着量分布により結果の妥当性を評価する．本年度は，2-メチルイソボルネオールとジェオスミンを吸着質として，それらが吸着した活性炭粒子を，同位体顕微鏡システムを用いて観察した．粒子の前処理を簡素化し，計測時間を短縮することで，これまで以上のクリアーに d / H同位体比を指標にした吸着量分布図が得られた．ジェオスミンは活性炭粒子外表面に主に吸着している画像が得られ，Shell Adsorption Modelの解析による予測とほぼ一致していることが分かった．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

活性炭サンプルの調整方法などを試行錯誤し，これまで以上にクリアーな観察が可能になり，Shell Adsorption Modelの解析による予測とほぼ一致したジェオスミンの吸着量分布が得られた．研究はおおむね順調に進んでいる．

Strategy for Future Research Activity

観察回数を増やし，再現性を確認する．さらに，ジェオスミン，2-メチルイソボルネオールは揮発性があり，同位体顕微鏡システムによる真空での観察中に揮発していることも解析結果ことが若干の不一致の原因であることが予想されたので，揮発性のないと思われるポリスチレンスルホン酸を用いた観察を試みる．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

d体サンプルを節約したこと，オーバーホールや他粒子の測定により計測時間が限られた中で，集中的に連続計測を実施することで効率性を上げたことなどで大学共通設備である同位体顕微鏡システムの使用時間が予測より少なかったことによる．
次年度のPSS計測に充当する予定である．

Research Products

• [Presentation] Enhanced removal of 2-MIB and geosmin by super-fine PAC: Evidence of shell adsorption. (2013)
  • Author(s): 1.Matsui, Y., Nakao, S., Taniguchi, T., Sakamoto, A., Shirasaki, N. and Matsushita, T.
  • Organizer: The Tenth IWA Symposium on Off-Flavours in the Aquatic Environment
  • Place of Presentation: National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan
  • Year and Date: 20131027-20131101