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2017 年度 実績報告書

磁性体内包活性炭の作製

研究課題

研究課題/領域番号 16K14448
研究機関名古屋大学

研究代表者

市野 良一  名古屋大学, 未来社会創造機構, 教授 (70223104)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード活性炭 / エポキシ樹脂 / 磁性体 / 複合体 / 賦活処理 / 磁気分離
研究実績の概要

吸着材による微小汚染物質の吸着容量は比表面積の増加により高くなるが、その一方で吸着材の微細化により固液分離能が低下する。そこで、磁気で分離できる磁性体と活性炭の複合化を実施した。さらに、磁性体を活性炭に内包させることにより、比表面積の減少と磁性体の脱落を克服できると考えた。
活性炭原料には熱硬化性のエポキシ樹脂、磁性体にはマグネタイト(Fe3O4)を用い、室温で硬化させた。硬化した樹脂は粉砕後、Arガス雰囲気下で炭化処理を行った。この炭化物にKOH水溶液を含浸させ、真空乾燥後に再びArガス雰囲気下で賦活処理を施した。得られた試料は蒸留水で洗浄し、蒸留水中で磁気分離を行い、磁性活性炭(MAC)とした。炭化温度500~700℃、Fe複合率4.0~20.4mass%、賦活温度600~900℃の条件でMACを作製した。
XRD測定結果より、MACは賦活段階でFe3O4がFeに還元された。また、一部のMACは表面のFeが洗浄-乾燥段階で酸化され、マグへマイトのピークが確認された。T-成分が確認された700℃の炭化MACを除き、他の炭化条件で作製したMACは比表面積、比細孔容積、メチレンブルー(MB)吸着能において大きな違いはなかった。
Fe複合率14.8mass%以上のMACの濁度はいずれも、2分以内に目標の15mg/Lを下回り、高磁気分離能を有した。一方、鉄複合率が増加するとMB吸着能が低下した。これは、鉄複合率の増加に伴い細孔壁面に存在するFeが増加し吸着サイトを占有することや、一粒子当たりのFeの重量増加による活性炭の減少が考えられる。孔径1.0nm以上の細孔の積算比表面積とMB吸着能には相関がなかったが、活性炭のみの質量に換算した場合、MAC中の活性炭1g当たりの飽和吸着量にFe複合率の影響はなかった。賦活温度とKOH含浸率はMACの細孔特性に大きな影響を及ぼした。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件)

  • [学会発表] Preparation and characterization of magnetic activated carbon derived from a magnetite-epoxy resin system2018

    • 著者名/発表者名
      S. Nijpanich、森橋諒、萩尾健史、神本祐樹、市野良一
    • 学会等名
      学際・国際的高度人材育成ライフイノベーションマテリアル創製共同研究プロジェクト (6大学連携プロジェクト) 第2回公開討論会
  • [学会発表] Synthesized Magnetic Activated Carbon from Thermoset Resin2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kamimoto、R. Morhashi、T. Hagio、R. Ichino
    • 学会等名
      International Conference on Frontiers in Materials Processing, Applications, Research & Technology
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation on adsorption performance of magnetic activated carbon synthesized from magnetite-embedded epoxy resin2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nijpanich, R. Morihashi, T. Hagio, Y. Kamimoto, R. Ichino
    • 学会等名
      The 14th International symposium on Persistent Toxic Substances
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Magnetite Incorporated Epoxy Resin-Derived Magnetic Activated Carbon2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nijpanich, R. Morihashi, T. Hagio, Y. Kamimoto, R. Ichino
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Hybrid Materials and Processing
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of magnetic activated carbon based on the magnetic particle-embedded epoxy resin for Wastewater Treatment2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nijpanich, R. Morihashi, T. Hagio, Y. Kamimoto, R. Ichino
    • 学会等名
      The Third Seminar on JSPS Core-to-Core Program (B. Asia-Africa Science Platforms)
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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