ハイドロゲルを用いた含有機酸廃水の淨化法の開発

• 研究課題/領域番号: 17686066
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 化工物性・移動操作・単位操作
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 車田 研一 横浜国立大学, 大学院・環境情報研究院, 准教授 (80273473)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円); 2007年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2006年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2005年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: hydrogel / amorphous solid media / diffusive kinetics / stable immobilization / mechanical durability / reinforcement coating / equilibrium partition coefficient / removal of organic toxic acids / adsorption / distribution coefficient / diffusion / thin layer coating / alginate gel / diffusion equiation / diffusion coefficient / removal of toxic phenol / extraction using tributyl phosphate / adsorption using gel medium / immobilization of extractant TBP / distribution ratio / compatibility to liquid-liquid extraction / stripping process by immersion in base solution / required durability of gel in base

研究概要

フェノールに代表される有機酸は比較的水中溶解度が大きく、深刻な水汚染の原因になりやすい。すなわち、一度溶解すると分離しづらい。さらに生体毒性もあるため生分解も遅い。このため、水に溶解した有機酸は人工的な手段(何らかの工程)で除去される必要がある。申請者らはこれら有機酸と特異的に相互作用する種をハイドロゲルやガラス(アモルファス固体媒体)などのハンドリングが容易な媒体に固定化することにより、取扱いが容易な廃水処理材の開発を行っている。ここでは相互作用種の安定な固定化と、拡散操作の最適化による本方法のフィージビリティー改善が研究の目的であった。
平成19年度は本若手研究(A)の量終年度にあたった。そこで申請者らはハイドロゲルもしくはその類似媒体の拡散操作における迅速化と機械的強度の大幅な改善を行い、これらを実際に使用できる系へレベルアップすることを企図した。まず第一に被固定化種の更なる安定化が必要である。島津製作所製フーリエ変換赤外分光光度計IR PRESTAGE-21を用いて被固定化種の長期間の安定化の実験的検討を行い、これを実証した。更に、ハイドロゲルは膨潤環境で使用されるにせよ、乾燥した環境で用いられるにせよ、実用上充分な磯械的強度を有することが大切である。この点を検証しながら研究を進めるために、島津製作所製微小硬度計HMV1Tを用いて強度の検討を行った。実用に供せられる十分な強度を持つハイドロゲル/ガラス媒体を作製し、本手法が廃水からの溶解有機酸種の除去に有効であることを示した。これまでに論文等での外部発表に到っている。また続報も引き続き化学工学関係の学会で発表する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] An application of transparent mesoporous bulk silica to a titanium dioxide photocatalyst with adsorption and decomposition functions (2008)
  • 著者名/発表者名: E. Otsuka
  • 雑誌名: Journal of Sol-Gel Science and Technology 46 ページ: 71-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybrid Gel Reinforced with Coating Layer for Removal of Phenol from Aqueous Solution (2008)
  • 著者名/発表者名: G. Pan
  • 雑誌名: Chemical Engineering Journal 138 ページ: 194-199
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of Hydrogel for Removal of Pollutant Phenol in Water (2008)
  • 著者名/発表者名: G. Pan
  • 雑誌名: Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dye coloration of silica with completely incompatible organic dye using stably coexiting organic solbvent (2007)
  • 著者名/発表者名: Kurumada, Kamimura et al.
  • 雑誌名: Dyes and Pigments 74 ページ: 433-438
• [雑誌論文] Method of fabrication of submicron composite microparticles of hydroxapatite and ferromagnetic nanoparticles for a protein drug carrier (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamada, Kurumada et al.
  • 雑誌名: Advanced Powder Technology (in press)
• [雑誌論文] Organic Gel Media for Removal of Phenolic Water Pollutant (2005)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Kurumada, Yutaka Yamada, Keiji Igarashi, Gaogeng Pan, Naoki Umeda
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN 38(10) ページ: 657-663
  • NAID: 10019037336
• [雑誌論文] The Effect of Surfactants on Liquid-Liquid Extraction of Ceria Nanoparticles (2005)
  • 著者名/発表者名: Masato Yoshida, Masao Suzuki, Kenzo Susa, Kenichi Kurumada
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN 38(9) ページ: 718-721
  • NAID: 130000019318
• [学会発表] Fabrication of Composite Particles of Magnetite and Hydroxyapatite by Microemulsion Technique (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Kurumada
  • 学会等名: The 2nd Asian Symposium on Emulsion Polymerization and Functional Polymeric Microspheres BE-JING
  • 発表場所: 北京
  • 年月日: 2007-09-15