安定同位体顕微鏡による吸着分布イメージングと超微粉炭吸着機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25550049
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境技術・環境負荷低減
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 松井 佳彦 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00173790)
• 研究分担者: 松下 拓 北海道大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30283401)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 用排水システム / 環境技術 / 環境材料 / 土木環境システム / 反応・分離工学 / 水資源

研究成果の概要

粉末活性炭を微粒度化すると平衡吸着容量が増加することがジェオスミンなどいくつかの物質で見られるが，これは活性炭粒子内の吸着量の偏在を仮定したShell Adsorption Model（SAM）で説明されてきた．本研究では，同位体顕微鏡と重水素標識した吸着質を用い，活性炭粒子内の吸着分布を直接観察した．その結果，吸着容量が増加する場合は，吸着量指標の重水素／水素比が活性炭内部よりも外表面付近で高いことが分かった．吸着等温線をSAMで解析して予測した活性炭内部の吸着量分布は，重水素／水素比から求めた分布と概ね一致した．活性炭粒子内の吸着量の偏在を直接観察し，吸着容量増加のメカニズムを検証した．

研究成果

• [雑誌論文] Isotope microscopy visualization of the adsorption profile of 2-methylisoborneol and geosmin in powdered activated carbon (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsui, Y., Sakamoto, A., Nakao, S., Taniguchi, T., Matsushita, T., Shirasaki, N., Sakamoto, N. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 48 号: 18 ページ: 10897-10903
  • DOI: 10.1021/es5024515
  • 査読あり
• [学会発表] 2-メチルイソボルネオールとジェオスミンは活性炭のどこに吸着するのか：同位体顕微鏡を用いた直接観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 坂本明日香, 松井佳彦, 中尾聡一, 谷口琢磨, 松下拓, 白崎伸隆
  • 学会等名: 第49回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Where in an activated carbon particle MIB and geosmin adsorb: isotope micro-mapping (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, A., *Matsui, Y., Nakao, S., Taniguchi, T., Shirasaki, N. and Matsushita, T.
  • 学会等名: International Water Association World Water Congress
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-26
• [学会発表] Enhanced removal of 2-MIB and geosmin by super-fine PAC: Evidence of shell adsorption. (2013)
  • 著者名/発表者名: 1.Matsui, Y., Nakao, S., Taniguchi, T., Sakamoto, A., Shirasaki, N. and Matsushita, T.
  • 学会等名: The Tenth IWA Symposium on Off-Flavours in the Aquatic Environment
  • 発表場所: National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan