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2016 年度 実施状況報告書

環境にやさしいリンおよび重金属の高効率回収法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K00599
研究機関新潟大学

研究代表者

狩野 直樹  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (00272857)

研究分担者 今泉 洋  新潟大学, 自然科学系, 教授 (80126391) [辞退]
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード吸着剤 / リン回収 / 重金属除去 / ハイドロタルサイト / 有機-無機ハイブリッド材料 / 吸着反応メカニズム
研究実績の概要

本年度は,効率の良いリンおよび重金属の除去・回収の開発に主眼を置き,主として下記のような実験を行った。
(1) 無機イオン交換体(ハイドロタルサイト)の合成:原料物質である金属2・3価(Mg, Alイオン等)の種類やモル比を変化させ,また4価(Zrイオン)の導入により,層の化学的性質・電荷密度,層間距離の異なる種々のハイドロタルサイト(LDHs)の合成を行った。重金属除去用には,EDTAおよびEDDSのキレート剤を層間挿入した材料を作製した。
(2) 合成吸着剤の特性評価:走査電子顕微鏡(SEM),X線回折 (XRD)や赤外スペクトル解析(FT-IR),元素分析(C, Nの定量),熱重量-示差熱分析(TG-DTA),比表面積測定(N2-BET)を行った。
(3)重金属・リンの回収:pH,振とう時間,温度,初期濃度,吸着剤の物質量や共存イオンの影響等の条件を変化させながら行い,吸着・捕捉に関する最適条件を決定した。得られたデータを,吸着等温モデル式や反応速度式に適応し,吸着メカニズムや速度論的考察を行った。
その結果,主として以下のことがわかった。(1)ハイドロタルサイトによるリン吸着は,Zrイオンの導入により,吸着性能が上昇した,(2)リン吸着は温度依存性が高く,35℃で最も高い吸着量を示した,(3)海水条件下でリン吸着実験を行った際,80%以上の吸着性能が見られた,(4)リン脱離実験において用いた溶媒において,0.1M NaOH溶液が最適であった,(5)EDTA-LDHは,重金属の有用な吸着剤となりうる,(6)重金属における吸着等温線は,Freundlich吸着等温線に十分に適応した,(7)重金属吸着速度は,擬二次反応に適応した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

種々のハイドロタルサイトを創製して,特性評価とともにリンや重金属等の除去・回収の基礎実験を行った。特に重金属除去については,有機-無機ハイブリッド材料として,キレート剤を層間挿入したハイドロタルサイトの他に,シリコン有機ポリマーも新たに吸着剤として使用した。
当初予定していた研究をほぼ行い,国内外の学会で複数の成果発表を行うとともに,学術論文に合計で6報発表するなど十分な成果が得られたので。

今後の研究の推進方策

本年度に得られた知見・成果に基づき,より実用化に向けた研究を行う。具体的には,ハイドロタルサイトの合成における条件などを再検討して,排水試料等中のリンおよび重金属の除去・回収における処理能力や効率を向上させることを目指している。

次年度使用額が生じた理由

購入を予定していた消耗品(試薬)の一部について,今年度は現有のもので対応できたので,若干の当該助成金が生じた。

次年度使用額の使用計画

上記の試薬は次年度早々に購入する予定である。次年度は2年目で,備品よりも消耗品(器具類・試薬など)の購入が中心になるが,年間を通してコンスタントに購入・使用する予定である。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] モンゴル科技大学(モンゴル)

    • 国名
      モンゴル
    • 外国機関名
      モンゴル科技大学
  • [雑誌論文] Recovery of Gold from Aqueous Solution Containing Au (III) by Silicon Organic Polymer2017

    • 著者名/発表者名
      Ganchimeg Yunden, .Burmaa Gunchin, Naoki Kano, Hee Joon Kim
    • 雑誌名

      J. Chem. Chem. Eng.

      巻: 11 ページ: 15-21

    • DOI

      10.17265/1934-7375/2017.01.003

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Adsorption of Cd(II) on Zn-Al LDHs (Layered Double Hydroxides) Intercalated with Chelating Agents EDTA2016

    • 著者名/発表者名
      Shuang Zhang, Naoki Kano, Hiroshi Imaizumi
    • 雑誌名

      J. Chem. Chem. Eng.

      巻: 10 ページ: 60-67

    • DOI

      10.17265/1934-7375/2016.02.002

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Combined experimental and quantum chemical study on the adsorption mechanism of phosphorous anions on the hydrotalcite surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji MISHIMA, Shuang ZHANG, Sho MINAGAWA, Naoki KANO
    • 雑誌名

      Functional Materials Letters

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.1142/S1793604716500612

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Observation of Tritium Behavior Both in Monthly Precipitation in Niigata City and in Spring Water at Top of Mt. Zao and Some Mountains in Fukushima Prefecture After the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant Accident2016

    • 著者名/発表者名
      Ying WANG, Shogo MORITA, Noriaki KATAOKA, Hiroshi IMAIZUMI, Naoki KANO
    • 雑誌名

      RADIOISOTOPES

      巻: 65 ページ: 409-414

    • DOI

      10.3769/radioisotopes.65.409

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Removal of Chromium from Aqueous Solution Using Hybrid Membrane of Chitosan and Silicon Dioxide2016

    • 著者名/発表者名
      Yanling DENG, Naoki KANO, Hiroshi IMAIZUMI
    • 雑誌名

      J. Chem. Chem. Eng.

      巻: 10 ページ: 199-206

    • DOI

      10.17265/1934-7375/2016.05.001

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Characterization of LDHs (Layered Double Hydroxides) Intercalated with EDTA (Ethylenediaminetetraacetic Acid) or EDDS (N, N'-1, 2-Ethanediylbis-1-Aspartic Acid)2016

    • 著者名/発表者名
      Zhang, S., Kano, N., Imaizumi, H.
    • 雑誌名

      J. Environ. Sci. Eng. A

      巻: 5 ページ: 549-558

    • DOI

      10.17265/2162-5298/2016.11.001

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Removal of Cr(VI) from Aqueous Solution Using Hybrid Membrane of Chitosan and Silicon Dioxide2016

    • 著者名/発表者名
      Yanling Deng, Meiling Pang, Shunsuke Sekiguchi, Ryo Yoshida, Naoki Kano, Hiroshi Imaizumi
    • 学会等名
      KAAB International Symposium 2016
    • 発表場所
      Niigata University (Niigata City)
    • 年月日
      2016-09-28 – 2016-09-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Phytoremediation on the uptake of arsenite by Eichhornia crassipes and Salvinia molesta2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Kusano, Miyuki Wakabayashi, Shuang Zhang, Shinichi Kado, Naoki Kano, Hiroshi Imaizumi
    • 学会等名
      KAAB International Symposium 2016
    • 発表場所
      Niigata University (Niigata City)
    • 年月日
      2016-09-28 – 2016-09-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Adsorption of heavy metallic ions on layered double hydroxides (LDHs) intercalated with chelating agents EDTA or EDDS2016

    • 著者名/発表者名
      Shuang Zhang, Syo Minagawa, Yanling Deng, Naoki Kano, Hiroshi Imaizumi
    • 学会等名
      KAAB International Symposium 2016
    • 発表場所
      Niigata University (Niigata City)
    • 年月日
      2016-09-28 – 2016-09-28
    • 国際学会
  • [学会発表] 無機吸着剤を用いた環境水からのリン回収及び肥料資源化の検討2016

    • 著者名/発表者名
      皆川 翔,Zhang Shuang,狩野直樹,今泉 洋
    • 学会等名
      日本分析化学会第65年会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [学会発表] 修飾キトサンを用いた重金属吸着の検討および特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      関口俊介,吉田 涼,Pang Meiling,Deng Yanling,狩野直樹,今泉 洋
    • 学会等名
      日本分析化学会第65年会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [学会発表] 生分解性キレートを用いた西洋タンポポおよびガザニアによる土壌中からのカドミウム(Cd)と亜鉛(Zn)の除去2016

    • 著者名/発表者名
      堀 拓未,Zhang Shuang,大河原悠真,狩野直樹,今泉 洋
    • 学会等名
      日本分析化学会第65年会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [学会発表] 河川底質土および耕作土壌中の希土類元素,ウラン,トリウムの存在形態別分析とバイオ界面活性剤(サポニンおよびタンニン酸)による金属除去2016

    • 著者名/発表者名
      堀 拓未,金澤有希久,Adiljiang Tiemuer,加藤江里子,佐野健大,山本弘樹,狩野直樹,今泉 洋
    • 学会等名
      第53回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-07-06 – 2016-07-06
  • [学会発表] 酸素安定同位体比および栄養塩濃度から見た新潟県湖沼および周辺河川水の化学的特徴2016

    • 著者名/発表者名
      Adiljiang Tiemuer,佐々木麻衣子,安達 峻,角 真一,杉田典子,狩野直樹,今泉 洋,渡部直喜
    • 学会等名
      第53回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-07-06 – 2016-07-06
  • [学会発表] 硫酸ナトリウムを用いたHTO水からのT濃縮手法ヘのアプローチ2016

    • 著者名/発表者名
      亀井一磨,今野 勇,中嶋周平,今泉 洋,狩野直樹
    • 学会等名
      第53回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-07-06 – 2016-07-06
  • [学会発表] ベンゼンスルホンアミド誘導体を用いた環境中へのT移行についての評価2016

    • 著者名/発表者名
      小川崇宏,今泉 洋,狩野直樹
    • 学会等名
      第53回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-07-06 – 2016-07-06
  • [学会発表] 表面修飾をした雪椿炭を用いた水溶液中クロムの吸着・除去の検討2016

    • 著者名/発表者名
      松下周平,中森 翔,Xu Liang,押田 美沙,狩野直樹,今泉 洋
    • 学会等名
      第25回環境化学討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-06-10 – 2016-06-10
  • [学会発表] アルギン酸―ゼオライトハイブリッド材料による水溶液中のクロム吸着2016

    • 著者名/発表者名
      吉田 涼,関口俊介,Pang Meiling, Deng Yanling,狩野直樹,今泉 洋
    • 学会等名
      第25回環境化学討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-06-09 – 2016-06-09
  • [学会発表] 西洋タンポポとガザニアを用いた土壌中のカドミウム(Cd)および亜鉛(Zn)の吸収2016

    • 著者名/発表者名
      堀 拓未,Zhang Shuang,大河原悠真,狩野直樹,今泉 洋
    • 学会等名
      第25回環境化学討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-06-09 – 2016-06-09

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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