| 研究課題/領域番号 |
21K14664
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
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| 研究機関 | 苫小牧工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
藤田 彩華 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (90782011)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | キトサン / セルロースナノファイバー / 金属吸着材料 / ハイドロゲル / 金属除去 / EDTA / 球状成形 / ゲル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
重金属廃水処理やレアメタル回収における安全面の確保や資源循環問題は、持続可能な社会貢献のためにも解決しなければならない問題である。本研究では、金属と安定なキレートを形成するEDTAを導入したキトサン誘導体とセルロースナノファイバー（CNF）を骨格に持つダブルネットワーク（DN）ゲルを合成し、機械的強度の高い金属吸着ゲル材料の創製を目指す。DNゲル構造と物理特性の相関性を解明し、反復使用により材料崩壊が生じず再利用可能な材料を提供する。さらに、キトサン誘導体を変更したDNゲルを合成し、種々の金属に対応したCNF/キトサンDNゲルライブラリーを構築する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、キトサンとセルロースナノファイバーを基材とした金属除去回収材料の創製を目指した。キレート剤であるエチレンジアミン四酢酸（EDTA）を導入したキトサン誘導体の分子間架橋を行い得られたキトサンゲルは短時間で重金属イオンを水中から除去できることが示された。また、セルロースナノファイバー表層にEDTAを導入することで短時間に金属イオンを吸着するナノ繊維の合成にも成功した。金属吸着後は希酸で処理することで金属脱着が可能であり、吸着‐脱着を繰り返しても吸着性能が大きく低下せず、反復使用に耐えうる材料であることを確認した。本材料は排水処理や有用金属資源の回収などへ応用できると期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、産業活動に由来する有害化学物質による環境汚染が多発しているが、その一つに重金属による水質汚染が挙げられる。水資源の利用や環境保全の観点から、重金属を効率よく迅速に処理し、可能な限り元の安全な状態に戻す技術が必要不可欠である。重金属吸着材は通常合成高分子を支持体としたものが多い。しかし、石油資源の安定かつ持続的な供給に対する懸念や、二酸化炭素排出抑制の観点から循環型社会に向けて石油資源に依存しない吸着材の開発が必要とされる。本研究で開発した重金属吸着回収材は天然高分子で構成され、安全で環境低負荷性材料といえる。本材料は水質浄化や有用金属回収など様々な分野で応用できると期待される。
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