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ヒ素インプリント磁性体の表面設計と地熱発電排水処理への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17651050
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 環境技術・環境材料
研究機関宮崎大学

研究代表者

馬場 由成  宮崎大学, 工学部, 教授 (20039291)

研究分担者 大島 達也  宮崎大学, 工学部, 助教授 (00343335)
大栄 薫  宮崎大学, 工学部, 助手 (00315350)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2006年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2005年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワードヒ素 / マグネタイト / ナノ材料 / 水質源循環 / 有害化学物質 / 吸着 / 分離機能材料 / キトサン / 多孔性マグネタイト / ヒ素鋳型マグネタイト / ヒ素の除去 / 共存イオン / 地熱発電排水 / 界面活性剤
研究概要

今年度は、多孔性マグネタイト(PMAG)合成の最適化、およびヒ素吸着除去のためのマグネタイトの最適な細孔構造設計を行った。さらに、地熱発電廃水への実用化を考慮して、真球状体のマグネタイト吸着材の調製法の開発を行い、その評価(温度安定性、吸着速度、吸着容量等)を実施した。
1)PMAGの合成とその球状体の開発 界面活性剤の種類、Fe^<2+>とFe^<3+>の組成割合、アルカリの種類および合成温度によってその細孔構造および吸着特性は大きく変化する。その調製を、(1)尿素均一沈殿法、(2)界面活性剤鋳型法の方法により、それぞれ行った。その結果、(1)では多孔性ではなく、結晶性の高いマグネタイトが得られた。一方、(2)の方法では、(i)陰イオン性界面活性剤、(ii)陽イオン界面活性剤、(iii)中性の界面活性剤を用いて行った結果、(ii)と(iii)を用いた方が高比表面積のマグネタイト微粒子(PMAG)を得ることができた。PMAGは粉末であるためにバッチ法での使用になるが、磁石により容易に固液分離が可能であり、一度に大量処理するには最適である。さらにカラムに利用するために、W/Oエマルション法によるマグネタイト/キトサン球状化法を確立した。この方法は粒径を自由に制御でき、数十μ〜数百μの多孔性マグネタイトビーズ(PMAGB)の調製が可能であった。
2)PMAGおよびPMAGBの吸着性能評価 実用的な吸着プロセスでは、吸着・洗浄・溶離などの各ステップの最適条件の設定が重要である。本研究では、粉末状とビーズ状の2種類について検討した。PMAGはバッチ法で用いたが、各ステップの固液分離に磁石を利用すれば迅速・簡単に行え、大量のサンプルも一度に効率よく処理することができた。一方、PMAGBではミニカラムによる吸着を行い、カラムにも十分に利用できることを明らかにした。地熱発電排水を対象としているため、アルカリ金属、土類金属、遷移金属等の共存下におけるヒ素(III,V)の吸着選択性および吸着容量について吸着温度も考慮して検討した。吸着速度は粉末状のPMAGと比較すると若干遅くなるが、その吸着選択性、吸着能力とも十分であった。さらに、PMAGとPMAGBの両者について、吸着・溶離実験を繰り返し(5回)行ったが、ヒ素の吸着能力および選択性とも十分に維持されることが明らかとなった。

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (5件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Adsorptive Removal of Arsenic from Contaminated Aqueous Solution Using Ferrites2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ohe, R.Tomimatsu, T.Ohshima, Y.Baba
    • 雑誌名

      The Proc.of Internation Symposium on Ion Exchange in Korea(2006) and 22nd annual Meeting of JAIE,(2006)

      ページ: 79-80

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Adsorptive Removal of Arsenic Using Ferrites.2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ohe, R.Tomimatsu, Y.Tagai, T.Ohshima, Y.Baba
    • 雑誌名

      Proc.of International Symposiun on Health Hazards of Arsenic Contamination of Groundwater and its Countermeasures from Toroku to Asia,(2006)

      ページ: 158-161

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Removal of Arsenic from Contaminated Growndwater by Iron Oxides2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ohe, R., T.Ohshima, Y.Baba, M.Shimizu, Y.Miyaqke, T.Horikawa, H.Yokota
    • 雑誌名

      Proc.of International Symposiun on Health Hazards of Arsenic Contamination of Groundwater and its Countermeasures from Toroku to Asia,(2006)

      ページ: 162-165

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Adsorption Behavior of Arsenic(III) and Arsenic(IV) Using Magnetite2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ohe, Y.Tagai, S.Nakamura, T.Ohshima, Y.Baba
    • 雑誌名

      J.Chem.Eng.Japan 38

      ページ: 671-676

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Adsorption Behavior of Arsenic(III) and Arsenic(V) Using Magnetite2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ohe, Y.Tagai, S.Nakamura, T.Oshima, Y.Baba
    • 雑誌名

      J.Chem, Eng, Jpn. 38

      ページ: 671-676

    • NAID

      10019037372

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] マグネタイトを利用したヒ素の吸着材とその除去2006

    • 発明者名
      馬場由成
    • 権利者名
      みやざき TLO
    • 産業財産権番号
      2006-203801
    • 出願年月日
      2006-07-26
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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