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2017 年度 実績報告書

不純物を活用した未利用リン資源からの新規機能性材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K00610
研究機関富山高等専門学校

研究代表者

高松 さおり  富山高等専門学校, 物質化学工学科, 講師 (10547855)

研究分担者 中里 勉  鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (30323330)
丁子 哲治  鹿児島工業高等専門学校, その他, 校長 (80092790)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード未利用リン資源の回収 / 下水汚泥焼却灰 / 水酸化アルミニウムゲル / リン酸カルシウム / ハイドロキシアパタイト
研究実績の概要

本研究では,未利用リンリサイクルの障壁となっていたアルミニウム等の金属成分に着目し,アルミニウムをリン回収の「反応場」に,鉄等を高機能化の「助剤」として逆に利用することを着想した。これにより,未利用リンを工業的付加価値の高い機能性材料とすることを目指している。
初年度は,アルミニウム源として硝酸アルミニウム及び硫酸アルミニウムを用いた場合のリン酸カルシウム合成の最適条件の検討を行い,種々のpH条件にてリン酸カルシウムを合成した。その結果,pH5~9の広い範囲でリンをアルミニウムゲル中に固定化でき,pH6~7付近ではほぼ100%濃縮・固定化できた。カルシウムイオン水溶液を加えることでリン酸カルシウムの一種であるリン酸二水素カルシウム(DCPD)及びヒドロキシアパタイト(HA)として回収できた。最終的なリン酸回収率は,通常の石灰添加によるリン回収と比較して18%向上した。平成28年度は,鉄含有リン酸カルシウムの合成について検討した。リン酸濃度2000mg/L,アルミニウムイオン濃度1000mg/L,鉄イオン50mg/Lを含むリン酸抽出模擬溶液をpH7に調製し,アルミニウムゲル中でカルシウムイオンと反応させてHAを合成すると液相中のリン及び鉄はほぼ固相へ移行した。鉄が共存した場合のリン酸回収率は70%以上であった。さらに,合成HA は水溶液中のフッ素処理材として活用できることが見出された。
最終年度では,実試料である下水汚泥焼却灰と炭化汚泥から酸処理により未利用リン酸を抽出し,HAを合成した。リン回収率は炭化汚泥では88%,下水汚泥焼却灰では90%と高い値を示した。また,実試料中の未利用リン資源から合成したHAについても水溶液中のフッ素を除去できることを確認した。以上のことから,アルミニウムゲルを利用したリン酸カルシウム合成法が実試料にも適用できることが確認できた。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] アルミニウムゲルを用いた下水汚泥焼却灰中未利用リン資源からリン酸カルシウム合成2017

    • 著者名/発表者名
      高松さおり,袋布昌幹,丁子哲治
    • 雑誌名

      土木学会論文集G

      巻: 73 ページ: Ⅲ_385-Ⅲ_395

    • DOI

      https://doi.org/10.2208/jscejer.73.III_385

    • 査読あり
  • [学会発表] アルミニウムゲルを用いた下水汚泥焼却灰中未利用リン資源からのリン酸カルシウム合成2017

    • 著者名/発表者名
      高松さおり,袋布昌幹,丁子哲治
    • 学会等名
      第52回土木学会環境工学研究フォーラム
  • [学会発表] 高松さおり,袋布昌幹,丁子哲治2017

    • 著者名/発表者名
      アルミニウムゲルによる下水汚泥由来未利用リンの回収
    • 学会等名
      平成29年度水環境学会中部支部研究発表会

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公開日: 2018-12-17  

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