| 研究課題/領域番号 |
14205116
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
触媒・化学プロセス
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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 |
河瀬 元明 京都大学, 工学研究科, 助教授 (60231271)
中川 浩行 京都大学, 工学研究科, 講師 (40263115)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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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 |
弱酸性のメタクリル酸型イオン交換樹脂をアンモニア水でpH調整しながら、ニッケル水溶液でイオン交換してから、窒素中で焼成(炭素化)することにより、ニッケル含有率:47wt%、ニッケル粒子径:2〜4nm、BET表面積:180m2/gのニッケル/炭素触媒の製造に成功した。製造した触媒を、水溶性の有機物の水熱ガス化に用いたところ、酢酸やスクロースを300℃程度でほぼ完全にガス化し、メタン、水素、二酸化炭素からなる生成ガスが得られた。本法は、水に可溶な有機酸や糖類のみでなく、水にあまり溶けない難分解性のベンゼンやトルエンまでも350℃でほぼ完全にガス化することができた。特にトルエンでは、水素収率が2.8mol/mol-Cと非常に高収率で水素を得られることがわかった。
実際の廃水としては、褐炭の水熱処理で排出される廃水と工業廃水について検討した結果、ともに300℃程度でほぼ完全にガス化でき、本提案法が、実廃水にも適用できることがわかった。工業廃水については、生成したガスは、可燃ガスであるメタンと水素が70〜75%もあり、非常に高カロリーなガスであることがわかった。工業廃水を用いて、ニッケル触媒の耐久試験を実施したところ、シンタリングを促進する物質が含まれていなければ、2000時間程度ほぼ完全なガス化が達成できた。これは触媒の耐久性が実用化レベルにあることを示している。最後に本提案プロセスのエネルギーバランスを計算したところ、外からのエネルギーインプットなしで自立運転が可能で、かつ廃水中の有機物の持つエネルギーの50%程度を燃料ガスとして回収できることがわかった。このことは、本プロセスが単なる高効率な廃水処理プロセスということだけでなく、廃水から効率よくエネルギーを回収するプロセスであるということが言える。
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