Development of anion exchanger containing gold nanoparticles to enable rapid purification of groundwater contaminated with nitrate
| Project/Area Number |
21H01709
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27030:Catalyst and resource chemical process-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
神谷 裕一 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (10374638)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大友 亮一 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (10776462)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
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| Keywords | 硝酸態窒素 / アニオン交換体 / 4級アンモニウム / 金ナノ粒子 / 汚染地下水 / イオン交換体 / 金微粒子 / 還元反応 / 地下水汚染 / アニオン交換樹脂 / 硝酸イオン還元 / 金属微粒子 / 汚染地下水浄化 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、アニオン交換体と金属触媒の利点を併せ持つ金属微粒子を内包したアニオン交換体を開発し、硝酸イオンで汚染された地下水の浄化を試みる。 この金属微粒子内包アニオン交換体を使った地下水浄化システムは、オンサイト（家庭や井水取水場など）での汚染地下水からの硝酸イオン迅速除去と、オフサイト（再生工場）での二次廃水を生じないアニオン交換体の再生を可能にする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに、Auナノ粒子を導入したアニオン交換樹脂（Au-AER）による、水中NO3-の二段階除去分解を達成している。しかし、Au-AERの調製条件やAu-AERに取り込んだNO3-の分解条件を詳細に検討しても、取り込んだNO3-の40%程度しか分解できていない。この問題を解決するために、Auナノ粒子の上にアニオン交換サイトを作り、アニオン交換サイトがAuサイトに近接する材料の開発を試みた
具体的には、プロピルチオール基を有する4級アンモニウム塩（メルカプトプロピルトリメチルアンモニウム）を合成し、Al2O3上に固定したAuナノ粒子（Au/Al2O3）の表面と反応させた。メルカプトプロピルトリメチルアンモニウムは多段階で合成し、構造を1H NMR等で確認した。Au/Al2O3はHAuCl4を原料に用いて、含浸法で調製した。Au/Al2O3とメルカプトプロピルトリメチルアンモニウムとの反応は、溶媒中で室温で行った。
予想通り得られた材料はイオン交換反応によって水中のNO3-を効率的に取り込んだ。NO3-を取り込んだ材料を、80℃、1気圧のH2と接触させたところ、NO3-が分解されることを確認した。Au/Al2O3へのメルカプトプロピルトリメチルアンモニウムの導入量、NO3-分解条件の最適化を継続して検討している。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
