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イオン交換サイトの拡張とナノサイズ結晶化による高機能吸着材の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K12383
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

西岡 洋  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (30218119)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード吸着材 / 無機イオン交換体 / ストロンチウム / セシウム / チタノシリケート / ETS-4
研究開始時の研究の概要

ナトリウム(Na)-ケイ素(Si)-チタン(Ti)比を種々変えたチタノシリケート(TS)を合成し、CsとSrの両イオンに対して高い分配係数を示す吸着材を創製する。具体的な組成では、Csについては効果的なCSTやGTS-1 が混在する領域を探索する。SrについてはETS-4の組成を中心とした領域で合成する。ETS-4については本研究の目的であるイオン交換サイトの拡張を重点的に目指す。

研究成果の概要

本研究では、水溶液中のセシウム(Cs)イオンやストロンチウム(Sr)イオンを効率よく除去するためのチタノシリケート(TS)系吸着材を開発することを目的としている。具体的にはETS-4のイオン交換特性に着目し、その結晶成長性を制御することによりイオン吸着性向上を目指した。Srを効率よく回収するためにはa軸方向に伸長したETS-4が適していた。また、SrとCsをバランスよく回収するためにはa軸とc軸がともに伸長したETS-4が適していた。なお、ドライゲルコンバージョン(DGC)法では、ETS-4合成の最適組成であってもETS-4は生成せず、他のチタノシリケートであるNatisiteが得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本提案の合成法は我々の独創的新規提案である。安価な原料と簡易な合成経路による吸着材は高速・高吸着能特性を保持し、かつ放射性同位体の崩壊熱によって膨潤や分解を生じる恐れがないため、高濃度放射能汚染水処理への応用展開が期待できることから、原発事故後の環境浄化に大いに貢献すると期待される。また、ドライゲルコンバージョン(DGC)法を用いた合成ではNatisiteを主成分とする吸着材が得られ、これは成形体であることから機械的強度も十分に大きいため、吸着塔への使用も期待できる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (22件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] トバモライト系新規吸着材におけるセシウムイオンの局所構造2020

    • 著者名/発表者名
      西岡 洋, 井上 達央,樽磨 直希,姫路 佳孝,五百住 優太,福室 直樹
    • 雑誌名

      SPring-8/SACLA利用研究成果集

      巻: 8 号: 1 ページ: 21-24

    • DOI

      10.18957/rr.8.1.21

    • NAID

      130008024203

    • ISSN
      2187-6886
    • 年月日
      2020-01-22
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of micropillar-type multiferroic composite thin films by metal organic chemical vapor deposition using a ferroelectric microplate structure2019

    • 著者名/発表者名
      T. Migita, M. Kobune, R. Ito, T. Obayashi, T. Kikuchi, H. Fujisawa, K. Kanda, K. Maenaka, H. Nishioka, N. Fukumuro, and Shinji Yae
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 59 号: SC ページ: 1-5

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab4a98

    • NAID

      210000157266

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Solvothermal Synthesis and Characterization of Magnetic Bamboo Charcoal (BC) Nanocomposites2019

    • 著者名/発表者名
      H. Nishioka and T. K. Sen
    • 雑誌名

      Journal of The Institution of Engineers (India)

      巻: Ser. E 号: 2 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1007/s40034-019-00142-4

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 炭酸カリウムを用いたチタノシリケート系吸着剤の合成とCs+, Sr2+の吸着2022

    • 著者名/発表者名
      春川 陵, 西岡洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2022年年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] チタン酸ナトリウムとケイ酸ナトリウムを原料とした吸着剤の合成およびセシウム・ストロンチウムイオンに対する吸着特性2021

    • 著者名/発表者名
      来光理沙,西岡洋
    • 学会等名
      第21回環境技術学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] チタノシリケート系吸着剤を用いたランタノイドの除去2021

    • 著者名/発表者名
      松岡雄大,西岡洋,塚本泰介,柿木浩一
    • 学会等名
      第21回環境技術学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] セシウムイオン及びストロンチウムイオン除去を目的としたETS-4の合成と特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      来光理沙,西岡洋
    • 学会等名
      第15回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] チタン酸ナトリウムを用いたランタノイドイオンの除去2021

    • 著者名/発表者名
      松岡雄大,西岡洋
    • 学会等名
      第15回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 無機イオン交換体の合成とストロンチウムに対する吸着特性2021

    • 著者名/発表者名
      松岡雄大, 西岡洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Cs, Srイオン除去を目的としたETS-4の合成と特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      来光理沙, 西岡洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ランタノイドの除去を目指した吸着剤の開発2021

    • 著者名/発表者名
      松岡雄大, 西岡洋, 塚本泰介,柿木浩一
    • 学会等名
      日本イオン交換学会第35回研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] チタノシリケートを用いたランタノイドイオンの除去2021

    • 著者名/発表者名
      松岡雄大, 西岡洋, 塚本泰介,柿木浩一
    • 学会等名
      日本ゼオライト学会第37回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] セシウム及びストロンチウムに対するETS-4の吸着機構と特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      来光理沙, 西岡洋
    • 学会等名
      日本ゼオライト学会第37回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 乾式合成したチタン酸ナトリウムによるランタノイドイオンの除去性2021

    • 著者名/発表者名
      松岡雄大, 西岡洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2021年年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] チタン酸ナトリウムとケイ酸ナトリウムを原料とした吸着剤の合成およびCs, Srイオンに対する吸着特性2021

    • 著者名/発表者名
      西岡 洋, 渡邉 涼介
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2021年年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] チタンダストを利用した無機イオン交換体の開発2020

    • 著者名/発表者名
      松岡雄大, 西岡洋
    • 学会等名
      第20回環境技術学会年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ストロンチウムイオンの除去を目的としたチタン酸ナトリウムの合成2020

    • 著者名/発表者名
      松岡雄大, 西岡洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第33回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] チタンダストを用いた無機イオン交換体の開発2020

    • 著者名/発表者名
      松岡雄大, 西岡洋
    • 学会等名
      第36 回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 海水中のストロンチウムイオンの除去を目指したチタン酸ナトリウムの合成2020

    • 著者名/発表者名
      松岡雄大, 西岡洋
    • 学会等名
      第36回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 二酸化チタンを原料としたチタノシリケート吸着剤の合成およびCs, Srイオンに対する吸着特性2020

    • 著者名/発表者名
      西岡 洋, 島田 祐太朗
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 種々の合成条件で合成したETS-4によるSr2+イオンの吸着特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉 涼介, 西岡 洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 海水中からのストロンチウムイオンの除去を目的としたチタン酸ナトリウムの合成2020

    • 著者名/発表者名
      松岡 雄大, 西岡 洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 種々の合成条件で合成したチタノシリケ‐トによるSrイオンの吸着特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      渡邉 涼介, 西岡 洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関西支部第14回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] チタン酸ナトリウム吸着剤を用いたSrの除去2019

    • 著者名/発表者名
      伍々仁志, 西岡洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関西支部第14回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] TiO2を用いたチタノシリケートの合成とCs, Srの吸着2019

    • 著者名/発表者名
      島田祐太朗, 西岡洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関西支部第14回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] ランタノイド又は/及びマイナーアクチノイドを吸着した無機吸着剤の処理方法2021

    • 発明者名
      西岡洋, 塚本泰介,小川尚樹,垣谷健太,柿木浩一,島田 隆
    • 権利者名
      三菱重工業株式会社,兵庫県立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-144089
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] マイナーアクチノイドの分離方法及び無機吸着剤の製造方法2020

    • 発明者名
      西岡洋, 塚本泰介, 小川尚樹, 垣谷健太, 柿木浩一, 島田隆
    • 権利者名
      西岡洋, 塚本泰介, 小川尚樹, 垣谷健太, 柿木浩一, 島田隆
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-143601
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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