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2017 年度 実施状況報告書

有機溶液中クリティカルメタルの分離回収における親水性高分子配位子導入樹脂の有用性

研究課題

研究課題/領域番号 16K00611
研究機関富山大学

研究代表者

加賀谷 重浩  富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (50272894)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード環境技術 / 環境材料 / 廃棄物再資源化
研究実績の概要

懸濁重合法により調製した親水性メタクリレート樹脂を基材とし,分子量146,約600,約10000のポリエチレンイミンを導入した。また,ポリエチレンイミンを導入した後,エピクロロヒドリンを介してポリエチレンイミンを再導入し,これを最大5回繰り返した樹脂も調製した。これらの樹脂の元素分析結果より,窒素含有量は,導入するポリエチレンイミンの分子量が大きいほど大きくなる傾向にあり,また導入回数の増加とともに増大することが明らかとなった。
ポリエチレンイミン樹脂のアミノ基をチオアミド化,ホスホメチル化,カルボキシメチル化,アセチル化した修飾樹脂をそれぞれ調製した。チオアミド化樹脂においては,元素分析装置の不調により硫黄含有量を求めることができず,以後の検討を断念した。
各樹脂を固相抽出カートリッジに充填し,21種の元素を含む水溶液を用いた流通式実験により各樹脂の元素捕捉の基本能力を確認した。ポリエチレンイミンを複数回導入した樹脂は,他の樹脂に比べ元素捕捉迅速性に劣ることが明らかとなったため,以後の検討を行わないことにした。また回分式実験を通じて各樹脂のパラジウム捕捉について検討したところ,捕捉量は,未修飾 > カルボキシメチル化・ホスホメチル化 > アセチル化の順に小さくなること,またポリエチレンイミン分子量により大きな影響を受けないこと,が明らかとなった。
これらの樹脂の水保持能力について検討したところ,各樹脂はいずれも60%前後の含水率を示し,大差は見られなかった。そこで,疎水性スチレン樹脂を基材とする複数のイオン交換樹脂,親水性メタクリレート樹脂を基材とする複数のイミノ二酢酸樹脂についても同様の検討を行ったところ,前者は43~47%,後者は69%の含水率を示した。このことから,樹脂の含水率は基材の種類により大きく影響を受けることが明らかとなった。

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

交付申請書に記載した,チオアミド化ポリエチレンイミン樹脂を用いた検討については元素分析装置の不調により断念したものの,代わりにアセチル化ポリエチレンイミン樹脂を検討に加えており,それ以外については平成29年度の研究実施計画におおむね従い研究が進んでいるため。

今後の研究の推進方策

各樹脂の有機溶液からのパラジウム補足について,保持水量の影響,保持水のpH,塩添加などの効果を検証する。また,実際の有機合成工程において触媒として用いられているパラジウム触媒を用いた分離回収実験も行う。なお,検討に用いる有機溶媒は,酢酸パラジウムの溶解が容易なキシレンとする。そのため,当初予定していた流通式操作による実験は,作業環境と安全との観点から行わないこととする。
また,水溶液,有機溶液からの各種検討結果を踏まえ,疎水性有機溶媒からなる有機溶液に水のみを添加し元素の分配,回収率を調べる。得られた結果に基づき,水の保持により分離回収が改善される機構を液-液抽出における平衡論を参考に考察する。

  • 研究成果

    (5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 (4件)

  • [雑誌論文] Applicability of InertSep ME-2 to Solid-Phase Extraction of Trace Elements2017

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Kagaya, Yukari Aoki, Yumi Saeki, Taro Goto, Mayu Ohki, Issei Obata, Masaya Saito, Riko Shirota, Makoto Gemmei-Ide
    • 雑誌名

      Bull. Soc. Sea Water Sci., Jpn.

      巻: 71 ページ: 282-290

    • 査読あり
  • [学会発表] 有機溶液中パラジウムの含水アミン型樹脂による回収2017

    • 著者名/発表者名
      小幡一誠, 宇田貴尋, 源明誠, 井上嘉則, 加賀谷重浩
    • 学会等名
      日本分析化学会第77回分析化学討論会
  • [学会発表] カルボキシメチル化ポリエチレンイミン型キレート樹脂を用いた微量元素の高速固相抽出分離に及ぼす基材樹脂の多孔性の影響2017

    • 著者名/発表者名
      加賀谷重浩, 前優也, 源明誠, 井上嘉則
    • 学会等名
      日本分析化学会第77回分析化学討論会
  • [学会発表] 修飾ポリエチレンイミン型含水樹脂を用いたキシレン溶液からのパラジウム回収2017

    • 著者名/発表者名
      小幡一誠,宇田貴尋,源明誠,井上嘉則,加賀谷重浩
    • 学会等名
      日本分析化学会第66年会
  • [学会発表] 含水アミン型樹脂による有機溶液からのパラジウム回収2017

    • 著者名/発表者名
      小幡一誠,源明誠,井上嘉則,加賀谷重浩
    • 学会等名
      Toyama Academic GALA 2017

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公開日: 2018-12-17  

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