2013 Fiscal Year Research-status Report
水中バブル放電プラズマを用いた官能基修飾磁気微粒子による放射性セシウム回収技術
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25600120
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Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
永津 雅章 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (20155948)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / プラズマ加工 / 水質汚濁・土壌汚染防止 ・浄化 |
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| Research Abstract |
本研究では、比表面積の大きい特長を生かした磁気ナノ微粒子を用いて、放射性セシウムイオンの選択的除去技術の原理検証を行うことを目的として研究を実施した。
平成２５年度では、アーク放電法により作製したグラフェン外包磁気ナノ微粒子のプラズマ表面修飾を行い、多孔質セラミックを用いたバブル自己生成機能を有する平行平板型電極を用いて、セシウムイオンの溶融した液中での磁気微粒子によるセシウムイオンの回収率を調べる研究を行う。以下に平成25年度に実施する具体的な実験項目を列記する。
(1)グラフェン外包磁気ナノ微粒子のプラズマ表面修飾と官能基数の定量的評価：Ar/NH3プラズマによるアミノ基修飾のほか、Ar/O2プラズマおよびAr/H2Oプラズマを用いてカルボキシ基およびハイドロキシ基の導入の可能性についても調べた。また、それぞれの場合の官能基数の絶対評価は誘導体化法を用いて行った。
(2)グラフェン外包磁気ナノ微粒子を用いたセシウムイオン回収実験：上記で得られた各種官能基修飾を施した磁気微粒子を用い、水溶液中に溶融させたセシウムイオンの回収率を比較する実験を行った。
(3)複数の正イオンが混在する溶液中でのセシウム吸着選択性の確認：種々のアルカリ一価イオンを用いて、セシウムイオンの吸着特性を調べるとともに、一価正イオンが混在したときに、セシウムが優先的に結合することを実験的に検証した。
得られた成果を、国際的に評価の高い学術論文に4編、国際会議で3件、国内学会で15件の発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
磁気微粒子のプラズマ表面修飾により、アミノ基修飾およびカルボキシ基修飾に成功した。特にカルボキシル基修飾磁気微粒子を用いたセシウムイオン吸着の原理検証に成功した。これらの成果は2編の学術論文に発表し、また、ベントナイトおよびカーボンナノチューブを吸着材として用いたセシウムイオン吸着特性に関する研究について、学術論文に2編掲載済みであり、概ね当初の研究計画に即した成果を収めたと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度に実施した研究項目の進展状況を踏まえ、平成26年度では主に微粒子のセシウム回収率、選択性を改善するため、官能基修飾した微粒子にキトサンなどの多糖類等を固定化した場合について、セシウムの選択的かつ高効率回収の可能性を調べる。以下に、平成26年度に実施する実験項目を列記する。
(1)複数のイオンが混在する溶液中でのセシウム吸着選択性の確認：昨年度に引き続き、複数のイオンが混在する溶液中でのセシウム吸着選択性の確認実験を継続し、期間内での目標の達成に努力する。
(2)官能基修飾した微粒子に多糖類等を固定化した場合の選択的かつ高効率セシウム収：磁気ナノ微粒子表面にポリエチレングリコール（PEG）誘導体や種々の糖鎖分子などを固定化させ、セシウムイオンの吸着特性を調べ、新規吸着材料の可能性を探る。
(3)福島地域での土壌を用いたセシウム回収実験：上記の研究項目が良好であれば、実際の放射性セシウムを含んだ土壌を用いたセシウム回収実験にもチャレンジする計画である。得られた研究成果が実用化に展開できる場合には、セシウム吸着した磁気ナノ微粒子からのセシウム分離や高濃度セシウムの遮蔽モールド技術などについて検討を行う予定である。
(4)研究成果の発表およびその後の展開：2年間の研究期間に得られた成果を、国際的に評価の高い学術論文あるいは主要な国内学会や国際会議で発表を行う。また、特許性のある内容については、積極的に特許出願等を行っ
ていく予定である。
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