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2019 年度 実績報告書

プロトン化高分子ゲルの特性解析と新しい反応分離プロセスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K06892
研究機関広島大学

研究代表者

後藤 健彦  広島大学, 工学研究科, 助教 (10274127)

研究分担者 飯澤 孝司  広島大学, 工学研究科, 准教授 (60130902) [辞退]
中井 智司  広島大学, 工学研究科, 教授 (80313295)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード高分子ゲル / レアメタル / 金属水酸化物 / 系統分離
研究実績の概要

本研究では近年注目されている希少金属の廃水からの分離回収方法として、側鎖に第三級アミンを持つ高分子ゲルを用い、水中の金属イオンをゲル中で反応させる新規な金属回収法を検討した。3級のアミノ基が水中でプロトン化する際に水酸化物イオンを放出する性質を利用し、このゲルを重金属イオン水溶液に浸漬し金属イオンを水酸化物として回収した。合成時のモノマー濃度が高くなるほど内部pHが高くなることを明らかにし、非イオン性のゲルと共重合することで内部pHの異なるゲルを合成できることを明らかにした。そこで、内部pHの異なるゲルを用いて金属イオン混合溶液から、特定の金属を選択的に回収する方法を検討し、金属水酸化物の溶解度積の小さな金属を内部pHの低いゲルを用いる事で選択的に回収可能であることを明らかにした。しかし、水酸化物だけでは沈殿特性が類似した金属イオンが多く、pHの違いだけでは、選択的回収に限界があったため、4級アミンを持つ高分子ゲルを用い、このゲルに様々なアニオンを吸着させることによって金属を水酸化物以外の様々な金属塩として回収する方法を検討した。まず、4級アミン塩酸塩モノマーを用いてゲルを合成し、合成後ゲルのアミノ基に吸着させた塩化物イオン、硫化物イオン、リン酸イオンをゲル内で各種金属イオンと反応させて4種類のゲルを合成した。次に銀イオン、銅イオン、亜鉛イオン、カルシウムイオンの混合溶液に塩化物吸着イオンゲル、硫化物吸着イオンゲル、水酸化物イオン吸着ゲル、リン酸イオン吸着ゲルを順番に投入し、各金属イオンの系統的分離回収を試みた。ゲルのモノマー濃度や反応時の水温を調整することで各金属塩形成反応を促進し、選択率を向上させられることが明らかになった。従って、それぞれの金属イオンに合わせて適切な対イオンを担持したゲルを用いることで金属イオンの系統分離が可能であることが示唆された。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 9件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Correlating properties between sulfobetaine hydrogels and polymers with different carbon spacer lengths2020

    • 著者名/発表者名
      Ningrum Eva Oktavia、Sakohara Shuji、Gotoh Takehiko、Suprapto、Humaidah Nurlaili
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 186 ページ: 122013~122013

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.polymer.2019.122013

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Selective Recovery of Metal Ion by Using Hydrogel With Different Inner pH2019

    • 著者名/発表者名
      Gotoh Takehiko、Sano Masahide、Nakai Satoshi
    • 雑誌名

      Macromolecular Symposia

      巻: 385 ページ: 1800163~1800163

    • DOI

      doi.org/10.1002/masy.201800163

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of γ-FeOOH on enhancing arsenic adsorption from groundwater with DMAPAAQ+FeOOH gel composite2019

    • 著者名/発表者名
      Safi Syed Ragib、Senmoto Kiyotaka、Gotoh Takehiko、Iizawa Takashi、Nakai Satoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 119019

    • DOI

      doi.org/10.1038/s41598-019-48233-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Effect of Cation and Anion Species on the Transition and Adsorption Behaviors of Thermosensitive Sulfobetaine Gel-based Adsorbent2019

    • 著者名/発表者名
      Ningrum Eva Oktavia、Sakohara Shuji、Gotoh Takehiko、Suprapto Suprapto、Humaidah Nurlaili
    • 雑誌名

      International Journal of Technology

      巻: 10 ページ: 443~443

    • DOI

      doi.org/10.14716/ijtech.v10i3.2899

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Removal of Arsenic Using a Cationic Polymer Gel Impregnated with Iron Hydroxide2019

    • 著者名/発表者名
      Safi, S. R., Gotoh, T., Iizawa, T., Nakai, S.
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiment

      巻: 148 ページ: 59728

    • DOI

      doi:10.3791/59728 (2019)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高分子ゲルを使った水中金属イオンの新しい除去・回収プロセス2019

    • 著者名/発表者名
      後藤健彦
    • 雑誌名

      クリーンテクノロジー

      巻: 29 ページ: 23~26

  • [学会発表] 高分子ゲル固定化硝化細菌による部分硝化反応2020

    • 著者名/発表者名
      後藤健彦、松本理沙、金田一智規、中井智司
    • 学会等名
      第54回水環境学会年会
  • [学会発表] イオン性高分子ゲルを用いた重金属含有建設汚泥のリサイクル2020

    • 著者名/発表者名
      後藤健彦、笹谷 晃洋、中井智司
    • 学会等名
      化学工学会第85年会
  • [学会発表] Effective removal of arsenate from groundwater by polymer gel impregnated with iron hydroxide2019

    • 著者名/発表者名
      Syed Ragib SAFI, Takehiko GOTOH, Satoshi NAKAI
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Adsorption of Arsenite by Polymer gel impregnated with Iron hydroxide2019

    • 著者名/発表者名
      Syed Ragib SAFI, Takehiko GOTOH, Satoshi NAKAI
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and characterization of a novel heteropoly acid/hydrogel composite2019

    • 著者名/発表者名
      Junjie ZHU, Takehiko GOTOH, Masahiro SADAKANE, Satoshi NAKAI
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Dehydration and heavy metal ion removal from contaminated sludge by hydrogel2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro SASAYA, Takehiko GOTOH, Satoshi NAKAI
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] New simple lithium recovery method using cationic polymer gel2019

    • 著者名/発表者名
      Risa MATSUMOTO, Takehiko GOTOH, Satoshi NAKAI
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective recovery of metal ion by cationic hydrogel with various anions2019

    • 著者名/発表者名
      Takehiko GOTOH, Masahide SANO, Satoshi NAKAI
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous Adsorption of Heavy Metal Ions by Thermosensitive Ionic Hydrogel2019

    • 著者名/発表者名
      Toni Suharto,Takehiko GOTO, Masahide SANO, Satoshi NAKAI
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of cationic polymer gel for cultivation of nitrifying bacteria2019

    • 著者名/発表者名
      Risa Matsumoto, Takehiko Gotoh, Tomonori Kindaichi, Satoshi Nakai
    • 学会等名
      第 1 回日韓水環境若手研究者シンポジウム
    • 国際学会
  • [学会発表] Removal of Arsenic using Cationic Gel and Impregnated with Iron Hydroxide2019

    • 著者名/発表者名
      Syed Ragib SAFI, Takehiko GOTOH, Satoshi NAKAI
    • 学会等名
      9th International Colloids Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] イオン性高分子ゲルを用いたレアメタル・レアアースの回収2019

    • 著者名/発表者名
      花井 健祥, 後藤 健彦, 中井 智司
    • 学会等名
      第13回中四国若手CE合宿
  • [学会発表] イオン性高分子ゲルを用いたレアメタル・レアアースの回収2019

    • 著者名/発表者名
      花井 健祥, 後藤 健彦, 中井 智司
    • 学会等名
      化学工学会姫路大会2019
  • [学会発表] リンタングステン酸ナノ粒子と高分子ゲルの複合体作製と酸触媒特性の検討2019

    • 著者名/発表者名
      祝 俊傑, 後藤 健彦, 中井 智司, 定金 正洋
    • 学会等名
      第13回中四国若手CE合宿
  • [学会発表] アニオン吸着高分子ゲルによる重金属イオンの選択的分離2019

    • 著者名/発表者名
      後藤 健彦,佐野雅英,中井 智司
    • 学会等名
      分離技術会年会20193
  • [学会発表] イオン性高分子ゲルを用いたレアメタル・レアアースの回収2019

    • 著者名/発表者名
      花井 健祥, 後藤 健彦, 中井 智司
    • 学会等名
      学会等名 分離技術会年会2019
  • [図書] ラジカル重合を中心とした ポリマー・微粒子・コーティング材の 合成,応用,トラブル対策2020

    • 著者名/発表者名
      後藤健彦
    • 総ページ数
      658
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-776-3
  • [産業財産権] 亜硝酸菌固定化高分子ゲル、亜硝酸菌固定化高分子ゲルの製造方法及び水処理方法2019

    • 発明者名
      後藤健彦、金田一智規、中井智司
    • 権利者名
      広島大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-193931
  • [産業財産権] 吸着剤の使用方法2019

    • 発明者名
      後藤健彦
    • 権利者名
      広島大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-171201

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公開日: 2021-01-27  

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