| 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 |
昨年度調製に成功したイオン交換樹脂を原料とするニッケル担持炭素触媒を褐炭の水熱改質処理で生じる有機廃水の処理に用いた。褐炭の水熱改質は、含水率が高くカロリーの低い低品質な褐炭を水熱条件で処理するもので、水を乾燥させずに分離できるため、高効率な改質プロセスとして注目されているが、褐炭中の有機物が分離した水(廃水)に溶出するので、その処理が問題となっている。この褐炭からの廃水をガス化したところ、ガス化温度の上昇とともにガス化率は向上し、350℃ではほぼ100%ガス化された。この時に得られたガスは、CH4:50%、H2:30%、CO2:20%であり、可燃性ガスの割合が約80%という比較的高カロリーが燃料ガスとして回収できた。さらに実用性を検討するために、芳香族化合物であるフェノールを用いて触媒の耐久試験を実施した結果、50時間後でもガス化率の低下は見られず、耐久性が高いことがわかったが、エックス線回折でニッケルの状態を検討したところ、ニッケルのシンタリングが見られ、より長い時間使用で活性が劣化する可能性が示唆された。この点は、触媒やガス化条件の検討により改善していかなければならない問題である。
本水熱ガス化法は、水に溶解した有機物のガス化に適しているが、常温では水に溶けていなくても反応条件で溶解していれば、ガス化できるものと考えられる。この点を検討するため、常温では水に不溶なバイオマス廃棄物であるパームシェルを回分ガス化装置を用いて実施した。その結果、350℃で試料中の炭素分の70%もがガス化され、メタン、水素、二酸化炭素が生成した。触媒が存在しない場合は5%程度の二酸化炭素が生成しただけであったので、350℃で可溶化した有機物を本触媒でガス化できることがわかった。バイオマス廃棄物は水熱条件で可溶化されるものが多いので、単に廃水処理プロセスだけでなく、常温で水に不溶な固体廃棄物の処理にも応用できることが示唆された。
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