| 研究課題/領域番号 |
17H03503
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
廣吉 直樹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50250486)
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| 研究分担者 |
伊藤 真由美 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10339690)
タベリン カーリット 北海道大学, 工学研究院, 助教 (60626125)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 黄鉄鉱 / 鉱山酸性廃水 / カテコール / 金属イオン / 錯体 |
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| 研究実績の概要 |
複数の金属イオンのカテコール錯体を用いたCME処理による被膜形成について、電気化学実験と表面分析（SEM－EDX観察）などにより検討した。
フェライト系被膜の生成を目指して、Fe3+と2価金属イオンのカテコール錯体を組み合わせた系について検討した。2価金属としてCu2+、Ni2+を用い、白金回転電極上で金属錯体をアノード分解して被膜を形成させた。Cｕ2+とFe3+のカテコール錯体を用いた実験、Ni2+ とFe3+ のカテコール錯体を用いた実験のいずれの場合でも電極上に被膜が生成した。SEM-EDXで被膜の性状を詳細に観察したところ、Cu2+とFe3+を組み合わせた場合には均質な被膜が形成され、Cu、Feおよび酸素が同一個所に析出していたが、Ni2＋とFe3+ を組み合わせた場合にはNiとFeの析出場所が異なっていた。サイクリックボルタンメトリーの結果によると、Cu2+カテコール錯体とFe3+カテコール錯体の酸化分解電位は比較的近いので、これらの錯体の組み合わせでは電極上での析出がほぼ同時に起こって均質な膜が生成するが、Ni2+ カテコール錯体の酸化分解電位はFe3+カテコール錯体の酸化分解電位よりもはるかに高いので、Fe３＋の水酸化物の析出がNi2+の水酸化物の析出に先立ち、膜が不均質になったものと推定した。
Fe3+とTi4＋のカテコール錯体を含む溶液に黄鉄鉱を懸濁して、溶存FeとTi濃度の経時変化を調べたところ、双方の錯体が共存すると、いずれか一方のみを含む場合よりもFeやTiの濃度の低下速度が速くなり、黄鉄鉱の表面にはTiとFeが均質に分布した被膜が生成した。白金電極上にアノード分解で被膜を形成させてインピーダンスを測定したところ、Ti4+とFe3+のカテコール錯体を共存させた系では、どちらか一方のみが存在する場合に比べて高抵抗の被膜が生成することが確かめられた。
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| 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
研究計画に従い、複数金属のカテコール錯体を含む系における被膜生成について検討し、Fe3+とCu2+を組み合わせた系や、Fe3+とTi4+ を組み合わせた系では均質な被膜が形成される場合のあること、Ni2+とFe3+を組み合わた系のように不均質な被膜が形成される場合のあることが確認できた。また、Ti4+とFe3+のカテコール錯体を組み合わせた系では、どちらか単独の系よりも迅速に被膜が形成されたことから、複数金属イオンのカテコール錯体の組み合わると、単独金属イオン錯体を用いる従来のCMEよりも速度論的に優れた結果が得られる可能性があることを見出せた。以上のことから、研究はおおむね計画通りに順調に進展しているものと判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
複数金属のカテコール錯体を組み合わせ場合に生成する被膜には、均質な場合と不均質な場合があることが分かったが、この生成メカニズムの差異について引き続き検討する。迅速な被膜生成が確認された、また特に、Ti4+とFe3+ のカテコール錯体を組み合わせた場合について、その生成メカニズムを詳細に検討する。
複数金属イオンのカテコール錯体を用いたCME処理の効果について、選別実験や浸出実験で評価する。
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