2016 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of new environmental purification materials with ordered nano-sized pores from silicate waste and unused resources
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26420845
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
山崎 淳司 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70200649)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ジオポリマー / アルミノケイ酸塩ポリマー / マイクロ・メソ細孔質 / フライアッシュ / メタカオリン / 陽イオン吸着・固定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
国内３カ所の石炭火力発電所から供給された性状の大きく異なるフライアッシュ（石炭灰）および産地・グレードの異なるメタカオリンを出発物質として調製条件を変えてナノ細孔質ジオポリマーを作製し、そのアルミノケイ酸塩ネットワークによる細孔構造・組織の形成機序を明らかにした。また、ジオポリマーの調製プロセスによって500℃以上の高温領域での熱的安定性と相変化機構へ与える影響についても明らかにした。同じJIS２種相当であっても活性が大きく異なるフライアッシュは、その主要因が表面被覆カーボンの性状にようものであり、適当な酸・アルカリ処理、ポッドミル粉砕等により事前に表面改質処理を施すことによって反応活性の向上と安定化が図れることを見出した。また、有害イオンの交換・固定剤への応用として、400 meq/100g以上の陽イオン交換容量を発現する調製条件を見出し、その応用例として海水相当の溶液中におけるストロンチウムイオン交換・収着特性が、103オーダーの分配係数に達する条件を見出すことができた。また、さらに酸処理等の２次処理を施すことによって、無機ポリマー構造を維持したまま交換性陽イオンをH+型とすることによって、1～2 nmに特徴的な細孔径を示すマイクロ孔が形成し、かつ比表面積が500 m2/g 以上の多孔質構造を形成できることがわかった。本研究の目的である、廃棄物および未利用資源鉱物を出発物質とするナノ細孔質ジオポリマーの調製プロセスと、基本的物性発現の関係が明らかにできたことで、本研究の目標をほぼ達成できたと判断している。しかし、目的とする様々な有害イオンの交換・固定や固体酸活性などの機能性の発現機構の解明とより精密な制御方法、有害化合物の分解・不溶化やVOCガスの触媒分解素材としての利用、環境浄化システムへの応用可能性についての検討は、まだ十分とは言えず、研究を継続する予定である。
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