水熱ナノプロセスによる固体廃棄物のリサイクルと資源回収に関する研究

2007 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 18201012
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境技術・環境材料
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 伊藤 秀章 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 名誉教授 (60109270)
• 研究分担者: 笹井 亮 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 講師 (60314051) ; 板倉 剛 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 特任助教 (20402498) ; YOSHIDA Hisao Nagoya Univ, Graduate Schcol of Eng, Associate Professor (80273267)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• キーワード: 水熱ナノプロセス / 資源回収 / 無機固体材料 / 無機系排水 / 水熱酸化 / 水熱鉱化

研究概要

今日、資源の枯渇は、世界的に大きな問題となっている。その解決のためにセラミックス等の種々の固体廃棄物からの高効率な資源循環が求められている。しかし、セラミックスに関しては、その多くが熱的・機械的に安定であるために、固体廃棄物からの有価資源の回収技術は未開発の分野である。本研究では、水熱ナノプロセスによる超硬合金、ジルコニア焼結体、焼結磁石等のセラミックスからの有価資源の高効率な回収技術を開発した。我々が提案した水熱ナノプロセス技術が今日の資源回収問題を解決するためのキーテクノロジーとなり得ることを明らかにするために、(1)水熱メカノケミカルナノプロセス、(2)水熱酸化ナノプロセス、(3)水熱鉱化ナノプロセス技術について詳細な研究を実施した。
本研究の結果、次のような廃棄物からの有価資源の回収技術の開発に成功した。
1.酸性水溶液中の水熱酸化処理により、WC-Co系超硬合金切削工具からWO_3粉末及びCoイオンを含有する水溶液を分離回収できた。
2.水熱及びメカノケミカル処理により、部分安定化ジルコニア焼結体廃材からY含有焼結用ジルコニア粉末を回収できた。
3.H_20_2を酸化剤に用いた水熱酸化処理により、廃棄トナーキャリア粉末からFe及びMnを含有するフェライト粒子を回収できた。
4.HC1とシュウ酸を添加した水熱酸化処理により、Nd-Fe-B系焼結磁石廃材からシュウ酸ネオジムを回収できた。
5.水熱酸化処理により、Liイオン二次電池の正極廃材からCo-Al複合酸化物を回収できた。
6.水酸化カルシウムや塩化カルシウムを鉱化剤とする水熱鉱化処理により、ホウ素、フッ素物、ヒ素、等のオキソアニオンを含有する排水からそれら元素からなる天然鉱物を回収できた。

研究成果

• [雑誌論文] A precipitation Method for Arsenite Ion in Aqueous Solution as Natural Mineral by Hydrothermal Mineralization (2008)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T.; Sasai, R.; Itoh, H.
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 116 ページ: 234-238
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Precipitation Method for Arsenite Ion in Aqueous Solution as Natural Mineral by Hydrothermal Mineralization (2008)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 116 ページ: 234-238
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] ホウ素・ホウ化物の基礎と応用, シーエムシー出版 (2008)
  • 著者名/発表者名: Sasai, R., Itakura, T., Itoh, H
  • 雑誌名: ホウ素流出規制と排水処理・再資源化技術 ページ: 357-365
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 使用済み電子写真用トナーキャリアの水熱処理による再生 (2007)
  • 著者名/発表者名: 笹井 亮;斉藤 剛;林 紘正;陌間元晴;岸本惣一郎;伊藤秀章
  • 雑誌名: Journal of Ceramics Society of Japan 115 ページ: 222-226
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recycling Process for Yttria-Stabilized Tetragonal Zirconia Ceramics Using A Hydrothermal Treatment (2007)
  • 著者名/発表者名: KAMIYA, M.; MORI, Y.; KOJIMA, T.; SASAI, R.; ITOH, H.
  • 雑誌名: Journal of Material Cycles and Waste Management 9 ページ: 27-33
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detoxification of Antimonic Contaminated Water and Precipitation Recovery of Antimony by Mineralization under Hydrothermal Condition (2007)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T.; Sasai, R.; Itoh, H.
  • 雑誌名: Chemistry Letters, 34 ページ: 524-525
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arsenic Recovery from Water Containing Arsenite and Arsenate Ions by Hydrothermal Mineralization (2007)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T.; Sasai, R.; Itoh, H.
  • 雑誌名: Journal of Hazardous Materials 146 ページ: 328-333
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disintegration Process of Yttria-stabilized Zirconia Ceramics Using Hydrothermal Conditions (2007)
  • 著者名/発表者名: Kojima, T.; Mori, Y.; Kamiya, M.; Sasai, R.; Itoh, H.
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 42 ページ: 6056-6061
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Site Solid/Liquid Separation Effect for High-Yield Recovery of Boron and Fluorine from Aqueous Media Containing Borate or Fluoroborate Ions (2007)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T.; Sasai, R.; Itoh, H.
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 80 ページ: 2014-2018
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] 使用済み電子写真用トナーキャリアの水熱処理による再生 (2007)
  • 著者名/発表者名: Sasai, R., Saitoh, T., Hayashi, H., Hazama, M., Kishimoto, S., Itoh, H
  • 雑誌名: Journal of Ceramics Society of Japan 115 ページ: 222-226
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Recycling Process for Yttria-Stabilized Tetragonal Zirconia Ceramics Using A Hydrothermal Treatment (2007)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, M., Mori, Y, Kojima, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 雑誌名: Journal of Materials Cycles and Waste Management 9 ページ: 27-33
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Detoxification of Antimonic Contaminated Water and Precipitation Recovery of Antimony by Mineralization under Hydrothermal Condition (2007)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 雑誌名: Chemistiy Letters 34 ページ: 524-525
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Arsenic Recovery from Water Containing Arsenite and Arsenate Ions by Hydrothermal Mineralization (2007)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 雑誌名: Journal of Hazardous Materials 146 ページ: 328-333
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Disintegration Process of Yttria-Stabilized Zirconia Ceramics Using Hydrothermal Consitions (2007)
  • 著者名/発表者名: Kojima, T., Mori, Y., Kamiya, M., Sasai, R., Itoh, H
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 42 ページ: 6056-6061
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] In Site Solid/Liquid Separation Effect for High-Yield Recovery of Boron and Fluorine from Aqueous Media Containing Borate or Fluoroborate Ions (2007)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 80 ページ: 2014-2018
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 排水・汚水処理技術集成, NTS (2007)
  • 著者名/発表者名: Sasai, R., Itakura, T., Itoh, H
  • 雑誌名: 加熱・加圧による廃水からのホウ素・フッ素およびヒ素の除去と資源回収 ページ: 619-629
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] セラミックスデータブック2007工業と製品,(株)テクノプラザ(工業製品技術協会) (2007)
  • 著者名/発表者名: Sasai, R., Itakura, T., Itoh, H
  • 雑誌名: Geo-Mimetic Technique による難処理性無機排水の処理と資源回収 ページ: 100-104
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] セラミックスのニュープロセスとナノテクノロジー4.セラミックスの再生技術 (2006)
  • 著者名/発表者名: 笹井 亮; 伊藤秀章
  • 雑誌名: 材料 55(12) ページ: 1146-1150
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resource recovery from Nd-Fe-B sintered magnet by hydrothermal treatment (2006)
  • 著者名/発表者名: ITAKURA, R.; SASAI, R.; ITOH, H.
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 408-412 ページ: 1382-1385
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] 亜臨界水熱処理による超硬合金からのWO_3の回収 (2006)
  • 著者名/発表者名: 笹井 亮, 稲垣文人, 高 寧峰, 伊藤秀章
  • 雑誌名: Journal of The Society of Materials Science Japan 55 ページ: 254-257
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lead Recovery from PBZrO_3 Using Wet Ball-Mill Technique and Hydrothermal Synthesis of α-Zirconium Phosphate from Wastewater for Resource Recovery (2006)
  • 著者名/発表者名: KAMIYA, M.; SASAI. R.; ITOH, H.
  • 雑誌名: Journal of Hazardous Materials 134 ページ: 67-73
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Recovery Method for Treating Wastewater Containing and Fluoroboric Acid (2006)
  • 著者名/発表者名: ITKURA, T.; SASAI, R.; ITOH, H.
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 79 ページ: 1303-1307
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arsenic Recovery from Water Containing Arsenite Ions by Hydrothermal Mineral ization (2006)
  • 著者名/発表者名: ITAKURA, T.; SASAI, R.; ITOH, H
  • 雑誌名: Chemistry Letters 35 ページ: 2-3
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] セラミックスのニュープロセスとナノテクノロジー4.セラミックスの再生技術 (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasai, R., Itoh, H
  • 雑誌名: Journal of The Society of Matprisle Science, Japan 55(12) ページ: 1146-1150
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Resource Recovery from Nd-Fe-B Sintered Magnet by Hydrothermal Treatment (2006)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds ページ: 408-412, 1382-1385
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 亜臨界水熱処理による超合金からのWO_3の回収 (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasai, R., Inagaki, F., Gao, N-E., Itoh, H
  • 雑誌名: Journal of The Society of Materials Science Japan 55 ページ: 254-257
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Lead Recovery from PbZrO_3 Using Wet Ball-Mill Technique and Hydrothermal Synthesis of α-Zirconium Phosphate from Wastewater for Resource Recovery (2006)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, M., Sasai, R., Itoh, H
  • 雑誌名: Journal of Hazardous Materials 134 ページ: 67-73
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Novel Recovery Method for Treating Wastewater Containing Fluoride and Fluoroboric Acid (2006)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 79 ページ: 1303-1307
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Arsenic Recovery from Water Containing Arsenite Ions by Hydrothermal Mineralization (2006)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 雑誌名: Chemistry Letters 35 ページ: 2-3
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Detoxification of Wastewater Containing As and Sb by Hydrothermal Mineralization (2007)
  • 著者名/発表者名: ITAKURA, T.; SASAI, R.; ITOH, H.
  • 学会等名: International Symposium on EcoTopia Science 2007(ISETS07)
  • 発表場所: Nagoya, JAPAN
  • 年月日: 20071123-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Phosphorous Mineralization for Resource Recovery from Wastewater using Hydrothermal Treatment (2007)
  • 著者名/発表者名: IMAIZUMI, H.; ITAKURA, T.; SASAI, R.; ITOH, H.
  • 学会等名: International Symposium on EcoTopia Science 2007(ISETS07)
  • 発表場所: Nagoya, JAPAN
  • 年月日: 20071123-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Detoxification of Wastewater Containing As and Sb by Hydrothermal Mineralization (2007)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 学会等名: International Symposium on Eco Topia Science 2007 (ISETS07)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20071123-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Phosphorous Mineralization for Resource Recovery from Wastewater (2007)
  • 著者名/発表者名: Imaizumi, H., Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 学会等名: International Symposium on Eco Topia Science 2007 (ISETS07)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20071123-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Resource Recovery of Rare Metals from Cemented Carbide by Hydrothermal Nano-Process (2007)
  • 著者名/発表者名: ITOH, H.; KOJIMA, T.; GAO, N-F.; SASAI, R.
  • 学会等名: R'07 World Congress: Recovery of Materials and Energy for Resource Efficiency
  • 発表場所: Davos, SWITERLAND
  • 年月日: 20070903-05
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Resource Recovery and Detoxification of Wastewater Containing Hazardous Oxoanions by Hydrothermal Mineralization (2007)
  • 著者名/発表者名: ITAKURA, T.; SASAI, R.; ITOH, H.
  • 学会等名: R'07 World Congress: Recovery of Materials and Energy for Resource Efficiency
  • 発表場所: Davos, SWITERLAND
  • 年月日: 20070903-05
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Resource Recovery of Phosphorous from Wastewater by Hydrothermal Mineralization (2007)
  • 著者名/発表者名: IMAIZUMI, H.; ITAKURA, T.; SASAI, R.; ITOH, H.
  • 学会等名: R'07 World Congress: Recovery of Materials and Energy for Resource Efficiency
  • 発表場所: Davos, SWITERLAND
  • 年月日: 20070903-05
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Resource Recovery of Rare Metals from Cemented Carbide by Hydrothermal Nano-Process (2007)
  • 著者名/発表者名: Itoh, H., Kojima, T., Gao, N-F., Sasai, R
  • 学会等名: R'07 World Congress : Recovery of Materials and Energy for Resource Efficiency
  • 発表場所: Davos, Switzerland
  • 年月日: 20070903-05
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Resource Recovery and Detoxification of Wastewater Containing Hazardous Oxoanions by Hydrothermal Mineralization (2007)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 学会等名: R'07 World Congress : Recovery of Materials and Energy for Resource Efficiency
  • 発表場所: Davos, Switzerland
  • 年月日: 20070903-05
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Resource Recovery of Phosphorous from Wastewater by Hydrothermal Mineralization (2007)
  • 著者名/発表者名: Imaizumi, H., Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 学会等名: R'07 World Congress : Recovery of Materials and Energy for Resource Efficiency
  • 発表場所: Davos, Switzerland
  • 年月日: 20070903-05
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Resource Recovery from Advanced Ceramics by Hydrothermal Treatment (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasai, R.; Shimizu, T.; Inagaki, F.; Miyanaga, H.; Itakura, T.; Kamiya, M.; Kojima, T.; Itoh, H.
  • 学会等名: Asian Young Ceramist Conference on Tokai(AYCeCT)
  • 発表場所: Ogaki, Japan
  • 年月日: 20061026-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Resource Recovery from Advanced Ceramics by Hydrothermal Treatment (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasai, R., Shimizu, T., Inagaki, F., Miyanaga, H., Itakura, T., Kamiya, M., Kojima, T., Itoh, H
  • 学会等名: Asian Young Ceramist Conference on Tokai (AYCeCT)
  • 発表場所: Ogaki, Japan
  • 年月日: 20061026-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Recovery of Rare Metals from Spent Lithium Ion Cells by Hydrothermal Treatment and Its Technology Assessments(INVITED) (2006)
  • 著者名/発表者名: Itoh, H.; Miyanaga, H.; Kamiya, M.; Sasai, R.
  • 学会等名: 3rd International Conference on Waste Management and the Environment(Waste Management 2006)
  • 発表場所: Malta, Malta
  • 年月日: 20060621-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Resource Recovery from Wastewater Containing Hazardous Oxoanions (2006)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T.; Sasai, R.; Itoh, H.
  • 学会等名: 3rd International Conference on Waste Management and the Environment(Waste Management 2006)
  • 発表場所: Malta, Malta
  • 年月日: 20060621-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Decomposition and Detoxification of DXNs Adsorbed on Various Solid Wastes by Microwave Plasma Treatmen (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasai, R.; Jin-no, M.; Satoh, A.; Imai, Y.; Itoh, H.
  • 学会等名: 3rd International Conference on Waste Management and the Environment(Waste Management 2006)
  • 発表場所: Malta, Malta
  • 年月日: 20060621-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Recovery of Rare Metals from Spent Lithium Ion Cells by Hydrothermal Treatment and Its Technology Assessments (INVITED) (2006)
  • 著者名/発表者名: Itoh, H., Miyanaga, H., Kamiya, M., Sasai, R
  • 学会等名: 3rd International Conference on Waste Management and the Environment (Waste Management 2006)
  • 発表場所: Malta, Malta
  • 年月日: 20060621-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Resource Recovery from Wastewater Containing Hazardous Oxoanions (2006)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T., Sasai, R., Itoh, H
  • 学会等名: 3rd International Conference on Waste Management and the Environment (Waste Management 2006)
  • 発表場所: Malta, Malta
  • 年月日: 20060621-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Decomposition and Detoxification of DXNs Adsorbed on Various Solid Wastes by Microwave Plasma Treatment (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasai, R., Jin-no, M., Satoh, A., Imai, Y., Itoh, H
  • 学会等名: 3rd International Conference on Waste Management and the Environment (Waste Management 2006)
  • 発表場所: Malta, Malta
  • 年月日: 20060621-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] ホウ素・ホウ化物の基礎と応用(シーエムシー出版) (2008)
  • 著者名/発表者名: 笹井亮, 板倉剛, 伊藤秀章
  • 総ページ数: 357-365
  • 出版者: ホウ素流出規制と排水処理・再資源化技術
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] 排水・汚水処理技術集成(NTS) (2007)
  • 著者名/発表者名: 笹井亮, 板倉剛, 伊藤秀章
  • 総ページ数: 616-629
  • 出版者: 加熱・加圧による廃水からのホウ素,フッ素およびヒ素の除去と資源回収
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] セラミックデータブック2007工業と製品((株)テクノプラザ(工業製品技術協会)) (2007)
  • 著者名/発表者名: 笹井亮, 板倉剛, 伊藤秀章
  • 総ページ数: 100-104
  • 出版者: Geo-Mimetic Techniqueによる難処理性無機排水の処理と資源回収
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] イオン液体の分解処理方法 (2007)
  • 発明者名: 平田和正, 伊藤秀章, 吉田寿雄, 笹井 亮, 板倉 剛, 青木正矩
  • 権利者名: 日本合成化学工業株式会社
  • 産業財産権番号: 特願2007-060371
  • 出願年月日: 2007-03-09
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] イオン液体の分解処理方法 (2007)
  • 発明者名: 平田和正, 伊藤秀章, 吉田寿雄, 笹井 亮, 板倉 剛, 青木正矩
  • 権利者名: 日本合成化学工業株式会社
  • 産業財産権番号: 特願2007-060372
  • 出願年月日: 2007-03-09
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より