| 研究課題/領域番号 |
14205116
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
三浦 孝一 京都大学, 工学研究科, 教授 (40111942)
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| 研究分担者 |
中川 浩行 京都大学, 工学研究科, 助手 (40263115)
河瀬 元明 京都大学, 工学研究科, 助教授 (60231271)
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| キーワード | 廃水処理 / ニッケル担持炭素触媒 / 水熱ガス化 / エネルギー回収 / イオン交換樹脂 |
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| 研究概要 |
メタクリル酸型の陽イオン交換樹脂を硫酸ニッケル水溶液にアンモニア水を加えて調製したニッケルアンモニウム錯イオン水溶液中で一昼夜撹拌しながら処理することで、ニッケル型の樹脂を調製し、乾燥後に窒素中で炭化してニッケル担持炭素触媒を調製した。触媒のニッケル粒子径、ニッケル含有量およびBET表面積を測定したところ、約2nmという非常に小さいニッケル粒子が47wt%も含まれており、BET表面積も170m^2/gにもおよんでいた。このイオン交換-炭化というシンプルな方法で、多量のニッケルを高い分散状態で多孔質炭素上に担持できる方法であることがわかった。
調製したニッケル担持炭素触媒を充填した耐圧仕様の固定層型流通反応器を試作し、水溶性の有機物であるショ糖と酢酸が溶解した水を連続的に供給したところ、300℃で水中の有機物が完全にガス化され、メタンと水素と二酸化炭素を含む可燃性のガスが得られた。また、難分解性のフェノールを含む水についても水熱ガス化を試みたところ、350℃でショ糖や酢酸と同様に完全にガス化され、メタンと水素と二酸化炭素からなる可燃性のガスが得られた。ガス化温度と圧力が生成するガスの組成に及ぼす影響を検討したところ、得られるガス組成は反応温度ではあまり変わらず、反応圧力に対しては大きく変化することがわかった。350℃においては10MPaでは主に水素と二酸化炭素が生成していたのに対し、20MPaではメタンと水素と二酸化炭素が生成した。これは、10MPaでは水が水蒸気で存在しているのに対し20MPaでは液体の水として存在しているためと考えられた。すなわち、水蒸気下の場合は気相に水蒸気が大過剰となるために水蒸気によるガス化が進行し、水素と二酸化炭素を生成すると考えられた。
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