エネルギーデバイス用フッ素系イオン液体の非焼却分解・再資源化反応システムの開発

• 研究課題/領域番号: 24310061
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境技術・環境材料
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 堀 久男 神奈川大学, 理学部, 教授 (50357951)
• 研究分担者: 永長 久寛 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (90356593)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2012年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
• キーワード: イオン液体 / 分解 / フッ素 / 亜臨界水 / 超臨界水 / 熱水

研究成果の概要

フッ素系イオン液体は様々なエネルギーデバイスへの導入が進んでいるが、廃棄物の分解処理方法が確立されていない。高温での焼却は可能であるが、高エネルギーが必要なだけでなく、発生するフッ化水素ガスが焼却炉材を損傷する問題がある。以上の背景から本研究では焼却によらない、低エネルギー的な手法でこれらをフッ化物イオンまで分解する方法の開発を目指した。代表的な化学種であるビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド類について、亜臨界水および超臨界水中で種々の還元剤あるいは酸化剤を添加した反応を検討した。その結果、375℃の超臨界水状態で還元剤としてFeOを用いることで最も効果的に分解できることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient-oxygen induced mineralization of melt-processable fluoropolymers in subcritical and supercritical Water (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisao Hori, Takehiko Sakamoto, Kenta Ohmura, Haruka Yoshikawa, Tomohisa Seita, Tomoyuki Fujita, Yoshitomi Morizawa
  • 雑誌名: Industrial & Engineering Chemistry Research 巻: 53 号: 17 ページ: 6934-6940
  • DOI: 10.1021/ie500446s
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Decomposition of perfluorinated ionic liquid anions to fluoride ions in subcritical and supercritical water with iron-based reducing agents (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisao Hori, Yoshinari Noda, Akihiro Takahashi, Takehiko Sakamoto
  • 雑誌名: Industrial & Engineering Chemistry Research 巻: 52 号: 38 ページ: 13622-13628
  • DOI: 10.1021/ie4017573
  • 査読あり
• [雑誌論文] First radical homopolymerisation of 2-trifluoromethacrylic acid in water and study of the degradation of the resulting homopolymers (2013)
  • 著者名/発表者名: Yogesh Patil, Hisao Hori, Hirotaka Tanaka, Takehiko Sakamoto, Bruno Ameduri
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 49 号: 59 ページ: 6662-6664
  • DOI: 10.1039/c3cc42395f
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有機フッ素化合物をはじめとする環境負荷物質の分解・無害化反応の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀 久男
  • 雑誌名: 水環境学会誌 巻: 36 ページ: 331-334
  • 査読あり
• [雑誌論文] Iron-induced efficient mineralization of a cyclic perfluoroalkyl surfactant in subcritical and supercritical water (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀久男
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 196 号: 1 ページ: 132-136
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2012.02.032
  • 査読あり
• [学会発表] 有機カチオンを持つ新規フッ素系界面活性剤の亜臨界水分解反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横田弘明、堀 久男
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 2015-03-29
• [学会発表] Efficient decomposition of perfluorinated ionic liquid anions using subcritical and supercritical water (2015)
  • 著者名/発表者名: Hisao Hori, Akihiro Takahashi, Yoshinari Noda, Takehiko Sakamoto
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] Efficient decomposition of perfluorinated ionic liquid anions in subcritical and supercritical water (2014)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Takahashi, Yoshinari Noda, Takehiko Sakamoto, Hisao Hori
  • 学会等名: International Conference of Asian Environmental Chemistry 2014
  • 発表場所: Bangkok
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] Efficient decomposition of a new fluorochemical surfactant: perfluoroalkane disulfonate to fluoride ions in subcritical and supercritical water (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisao Hori, Hiroki Saito, Hidenori Sakai, Toshiyuki Kitahara, Takehiko Sakamoto
  • 学会等名: International Conference of Asian Environmental Chemistry 2014
  • 発表場所: Bangkok
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] 超臨界水を用いたフッ素ポリマーＦＥＰの酸化分解処理の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清田 倫央，堀 久男，Abdellatif Mansei，Bruno Ameduri
  • 学会等名: 第37回フッ素化学討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-10-30
• [学会発表] 過酸化水素と亜臨界水を用いたPVDF関連物質の高効率分解 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中浩貴, 堀 久男, Abdellatif Mansei, Bruno Ameduri
  • 学会等名: 第37回フッ素化学討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-10-30
• [学会発表] Decomposition of perfluorinated ionic liquid anions using subcritical and supercritical water (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisao Hori, Yoshinari Noda, Akihiro Takahashi, Takehiko Sakamoto
  • 学会等名: 7th Green Solvents Conference
  • 発表場所: Dresden
  • 年月日: 2014-10-20
• [学会発表] Decomposition of perfluorinated ionic liquid anions using subcritical and supercritical water (2014)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Takahashi, Yoshinari Noda, Takehiko Sakamoto, Hisao Hori
  • 学会等名: International Conference on Fluorine Chemistry 2014 Tokyo
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2014-05-29
• [学会発表] 有機カチオンを持つフッ素系界面活性剤の亜臨界水分解処理の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横田弘明，石田恭子，堀 久男
  • 学会等名: 第23回環境化学討論会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-05-14 – 2014-05-15
• [学会発表] 高温高圧水を用いたフッ素ポリマーPVDFおよび関連物質の高効率分解・無機化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀久男
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学(滋賀県)
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] フッ素系イオン液体の亜臨界水分解 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀久男
  • 学会等名: 第47回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 大阪工業大学(大阪府)
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] 高橋明弘、野田佳成、坂本峻彦、堀 久男 (2013)
  • 著者名/発表者名: フッ素系イオン液体の亜臨界水分解処理の検討
  • 学会等名: 第22回環境化学討論会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京）
• [学会発表] Decomposition of fluorinated ionic liquids to fluoride ions in subcritical and supercritical water (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀久男
  • 学会等名: Green Solvents for Synthesis 2012
  • 発表場所: Boppard (Germany)
  • 年月日: 2012-10-08
• [学会発表] Efficient mineralization of a cyclic perfluoroalkyl surfactant in subcritical and supercritical water (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀久男
  • 学会等名: 20th International Symposium on Fluorine Chemistry
  • 発表場所: 京都テルサ(京都府)
  • 年月日: 2012-07-24
• [学会発表] Efficient mineralization of fluorinated lonic liquid anions using subcritical and supercritical water
  • 著者名/発表者名: Hisao Hori, Akihiro Takahashi, Yoshinari Noda, Takehiko Sakamoto
  • 学会等名: 17th International Symposium on Fluorine Chemistry
  • 発表場所: Paris (France)
• [学会発表] Mineralization of 2-trifluoromethacrylic acid polymers by use of pressurized hot water
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Tanaka, Hisao Hori, Takehiko Sakamoto, Yogesh Patil, Bruno Ameduri
  • 学会等名: 17th International Symposium on Fluorine Chemistry
  • 発表場所: Paris (France)
• [学会発表] 高温高圧水を用いた機能性フッ素ポリマーの高効率分解・無害化反応の開発
  • 著者名/発表者名: 堀 久男、坂本峻彦、吉川 遥、大村健太、藤田智行、森澤義富
  • 学会等名: 第22回環境化学討論会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京）
• [学会発表] Efficient Decomposition of Perfluorinated Ionic Liquid Anions Using Hot Water with Iron: An Essential Step in Recover of Fluorine Component from the Ionic Liquid Waste
  • 著者名/発表者名: Hisao Hori, Yoshinari Noda, Akihiro Takahashi, Takehiko Sakamoto
  • 学会等名: 6th International Conference on Green and Sustainable Chemistry
  • 発表場所: Nottingham （UK)
• [学会発表] フッ素系イオン液体の亜臨界水分解反応
  • 著者名/発表者名: 堀 久男、野田佳成、高橋明弘、坂本峻彦
  • 学会等名: 第36回フッ素化学討論会
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば）
• [学会発表] ペルフルオロアルキルジスルホン酸類の亜臨界水分解
  • 著者名/発表者名: 齋藤寛記、酒井秀永、北原聡之、堀 久男
  • 学会等名: 第36回フッ素化学討論会
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば）
• [学会発表] 超臨界水を用いたナフィオン膜の酸化分解処理の検討
  • 著者名/発表者名: 清田倫央、堀 久男
  • 学会等名: 第36回フッ素化学討論会
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば）
• [学会発表] 有機カチオンを持つフッ素系界面活性剤の亜臨界水分解
  • 著者名/発表者名: 横田弘明、石田恭子、堀 久男
  • 学会等名: 第48回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
• [学会発表] 鉄鋼スラグと亜臨界水を用いた フッ素系イオン液体の分解処理の検討
  • 著者名/発表者名: 高橋明弘、坂本峻彦、永長久寛、堀 久男
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋）
• [学会発表] 過酸化水素を用いたフッ素ポリマーPVDFの亜臨界水分解処理の検討
  • 著者名/発表者名: 田中浩貴、堀 久男
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋）
• [図書] 排水・汚水処理技術集成 vol.2（分担執筆） (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀 久男
  • 総ページ数: 397
  • 出版者: ㈱エヌ・ティー・エス