| 研究概要 |
鉄鋼製錬の際に副次産物として大量に発生する鉄鋼スラグの新規資源素材化を目的として、鉄鋼スラグから各種の高機能性ケイ酸塩を単純工程かつ高収率に転換するプロセスを探索してきた。そのうち,昨年度の研究でアロフェン-イモゴライト系の高機能性マクロモレキュル含水珪酸塩の合成を高濃度で合成するためには,阻害因子となるカルシウムを出発物質から完全に除去したモノマークラスターを作成することが,主条件の1つであることを明らかにした。すなわち、高炉水砕スラグに室温にて濃塩酸を適当な速度で滴下,反応させることにより高純度のシリカゲルを調製し、これを水酸化ナトリウム溶液および硝酸アルミニウム溶液と反応させた後、さらにアンモニアを滴下することで適当な出発物質であるアルミノオルトシリカゲルが得られる。この出発物質ゲルを開放系で水熱処理することにより、一連のSi/Al比を有するアロフェン-イモゴライトが合成された。これら合成粘土鉱物に,Ni,Cu,Ag,Zn等の重金属イオンをドープして,熱安定性を始めとする各種の物理化学的特性を調べた。本年度はさらに水熱処理条件を詳細に検討した結果,得られた最も高結晶性イモゴライトは,長さ10μm以上の繊維状形態をなしていた。また,比較的カルシウムの少ないスラグからは,直接に水酸化ナトリウム溶液中で水熱処理して得られるケイ酸ソーダゲルを用いて,アロフェン-イモゴライトが合成できることを見出した。これらの各マクロモレキュル珪酸塩試料は、低温DSC(示差走査熱量計)により得られる温度領域,室温〜-150℃での相変化挙動により評価され,試料のSi/Al比、構造(アロフェン型,イモゴライト型,不定形)と結晶度、形状などを制御することにより,分子分離・吸着特性など様々な物性が制御できることを明らかにした。
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