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2016 年度 実施状況報告書

磁性電気活性イオン交換粒子を用いた有害金属イオンの高効率な分離回収システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 15K06532
研究機関弘前大学

研究代表者

官 国清  弘前大学, 北日本新エネルギー研究所, 教授 (90573618)

研究分担者 阿布 里提  弘前大学, 理工学研究科, 教授 (70565374)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード磁性電気活性粒子 / 金属イオン / 電気化学特性 / 吸着 / 脱着 / 分離効率 / 分離回収システム / 電磁石制御
研究実績の概要

H27年度に得られた均一サイズの磁性電気活性粒子の電気化学特性を測定した。磁性電気活性粒子は金属イオンの吸着・脱着に応じる酸化・還元特性を明らかにした。粒子が小さいほど、金属イオンの吸着・脱着特性を強化できることが分かった。そのため、400nm以下の均一の磁性電気活性粒子も調製した。しかし、本研究では磁性電気活性粒子の電気化学特性、溶液からの分離特性及び流動特性によって、最適な磁性電気活性粒子の大きさは300~400nm範囲を選んだ。また、電磁場制御と電気化学的制御を一体化する小型の金属イオン連続分離・回収装置を試作し、装置内磁性電気活性粒子の流動特性、溶液からの分離特性及び電磁場制御と電気化学的制御特性を調べた。現在、この装置を用いて、目標イオン(セシウムイオンまたは鉛イオン)を含有する模擬汚染水の連続分離・回収試験を行い、分離効率に及ぼす目標イオンの濃度、共存イオンの濃度、磁性粒子の量、印加電圧等の影響を調べている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

1.ソルボサーマル法を改良し、200nm~900nm範囲内の均一磁性粒子を簡単な大量合成に成功した。
2.電気活性材料(プルシアンブルー、ヘキサシアノ鉄酸ニッケル等)を磁性粒子に均一被覆方法も開発した。
3.磁性電気活性粒子の電気化学測定方法も開発し、磁性電気活性粒子の電気化学特性を正確に把握することができた。また、最適な磁性電気活性粒子サイズを明らかにした。
4.金属イオン連続分離・回収装置を試作し、磁性電気活性粒子の分散特性、溶液からの分離特性及び溶液の流動特性を明らかにした。また、相互影響がないの電磁石制御と電気化学制御を実現した。また、国際共同研究により、新たな電気活性材料と分離システムを開発した。

今後の研究の推進方策

1.連続吸着・脱着に関する各実験条件を最適化した上、装置を改良し、最適な磁性電気活性粒子の目標イオンへの選択性と長時間安定性などを評価する。
2.実用化可能な金属イオン連続分離回収システムを理論的に構築する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 太原理工大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      太原理工大学
  • [雑誌論文] A potential-controlled ion pump based on a three-dimensional PPy@GO membrane for separating dilute lead ions from wastewater2017

    • 著者名/発表者名
      Fengfeng Gao, Xiao Du, Xiaogang Hao, Shasha Li, Junlan Zheng, Yanyan Yang, Nianchen Han, Guoqing Guan
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2017.03.187

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Novel Electroactive λ-MnO2/PPy/PSS Core-Shell Nanorods Coated Electrode for Selective Recovery of Lithium Ions with Low Concentration2016

    • 著者名/発表者名
      Xiao Du, Guoqing Guan, Xiumin Li, Ajay D Jagadale, Xuli Ma, Zhongde Wang, Xiaogang Hao, Abuliti Abudula
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 4 ページ: 13989-13996

    • DOI

      10.1039/C6TA05985F

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Controlled Self-Assembly of Oligomers-Grafted Fibrous Polyaniline/Single Zirconium Phosphate Nanosheet Hybrids with Potential-Responsive Ion Exchange Properties2016

    • 著者名/発表者名
      Xiao Du, Quan Zhang, Wenlei Qiao, Xiaolong Sun, Xuli Ma, Xiaogang Hao, Zhongde Wang, Abuliti Abudula, Guoqing Guan
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 302 ページ: 516ー525

    • DOI

      10.1016/j.cej.2016.05.066

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reaction kinetics study of all cis-polyaniline nanotube film modified electrode for fast ascorbic acid detecting2016

    • 著者名/発表者名
      Xuli Ma, Lianxi Si, Xiumin Li, Haiyan Du, Xiaogang Hao, Zhongde Wang, Abuliti Abudula, Guoqing Guan
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Engineering of Japan

      巻: 49 ページ: 937-942

    • DOI

      10.1252/jcej.15we314

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An in Situ Potential-Enhanced Ion Transport System Based on FeHCF/PPy/PSS Membrane for the Removal of Ca2+ and Mg2+ from Dilute Aqueous Solution2016

    • 著者名/発表者名
      Pengle Zhang, Junlan Zheng, Zhongde Wang, Xiao Du, Fengfeng Gao, Xiaogang Hao, Guoqing Guan, Chuncheng Li, Shibin Liu
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 55 ページ: 6198-6203

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.6b00597

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Superparamagnetic Spherical Prussian Blue Particles for Effective Cesium Removal form Aqueous Solution2017

    • 著者名/発表者名
      Junlan Zheng, Xiumin Li, Xiaogang Hao, Abuliti Abudula and Guoqing Guan
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学(東京都江東区)
    • 年月日
      2017-03-06 – 2017-03-08
  • [学会発表] 磁性電活性イオン交換粒子を用いた水中有害イオンの除去2016

    • 著者名/発表者名
      官国清、鄭君蘭、王忠徳、Xiaogang Hao、阿布里提
    • 学会等名
      化学工学会第48回秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島市)
    • 年月日
      2016-09-05 – 2016-09-08
  • [備考]

    • URL

      https://sites.google.com/site/energyconversionengineering/home/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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