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2020 年度 実績報告書

金属酸化物の熱水反応場分解を利用した先端フッ素材料の非焼却分解・再資源化システム

研究課題

研究課題/領域番号 18H03402
研究機関神奈川大学

研究代表者

堀 久男  神奈川大学, 理学部, 教授 (50357951)

研究分担者 永長 久寛  九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (90356593)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードフッ素 / ポリマー / イオン液体 / 分解 / 亜臨界水 / 再資源化 / 有機フッ素化合物
研究実績の概要

本研究は二次電池をはじめとするエネルギーデバイス等において、難燃性や耐薬品性に優れた材料として導入が進む一方で、廃棄物の分解処理方法が確立されていない先端フッ素材料、すなわちポリフッ化ビニリデン(PVDF)のような熱可塑性フッ素ポリマーや、フッ素系イオン液体、および関連した難分解性有機フッ素化合物を、比較的低温の亜臨界水中で、共存させた金属酸化物が分解して発生する酸化力あるいは還元力を持つ金属化学種を活性種としてフッ化物イオンまで完全分解し、さらに得られたフッ化物イオンにカルシウム源を作用させてフッ化カルシウム(人工蛍石)を得ることを目的としている。
令和2年度及び繰り越しした令和3年度は、エネルギーデバイス用の電解質として使用されるフッ素系イオン液体である[Me3PrN][(CF3SO2)2N]、[C3mpip][(CF3SO2)2N] (C3mpip = 1-methyl-1-propylpiperidium) や、C6F13末端基を持つ2H,3H,3H,5H,5H,6H,6H-4-thia-perfluoro(2-methyl)-1-dodecanoic acid(略称FSC)等のフッ素系界面活性剤、さらにはエチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)等のフッ素ポリマーについて、亜臨界水を用いて分解することを検討した。その結果、過マンガン酸カリウムを酸化剤として添加して300~350℃で反応させることで、高効率にフッ化物イオンが得られることを明らかにした。それらの反応機構について考察すると共に、得られた反応液に水酸化カルシウムを作用させて人工蛍石を合成した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Institut Charles Gerhardt, CNRS, ENSCM(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Institut Charles Gerhardt, CNRS, ENSCM
  • [雑誌論文] Efficient mineralization of a novel fluorotelomer surfactant, 2H,3H,3H,5H,5H,6H,6H-4-thia-perfluoro(2-methyl)-1-dodecanoic acid, in superheated water induced by a combination of potassium permanganate and dioxygen2021

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hori, Tomoki Ushio, Takuma Asai, Ryo Honma, Nadim Eid, Bruno Ameduri
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 405 ページ: 論文番号127006

    • DOI

      10.1016/j.cej.2020.127006

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Decomposition of Fluorinated Ionic Liquids to Fluoride Ions Using Superheated Water: An Efficient Approach for Recovering Fluorine from the Waste of Fluorinated Ionic Liquids2021

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hori
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 89 ページ: 75~82

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.20-65147

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient mineralization of ethylene-tetrafluoroethylene copolymer in superheated water with permanganate2021

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hori, Jin Hamaura
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 190 ページ: 109621~109621

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2021.109621

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高温高圧水を用いた有機フッ素化合物および有機ケイ素化合物の分解・無害化、再資源化反応の開発2021

    • 著者名/発表者名
      堀 久男
    • 雑誌名

      水環境学会誌

      巻: 44A ページ: 213-216

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complete Mineralization of Fluorinated Ionic Liquids in Subcritical Water in the Presence of Potassium Permanganate2020

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hori, Satomi Oishi, Ryota Kodama
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 59 ページ: 5566~5575

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.9b06198

    • 査読あり
  • [学会発表] 過マンガン酸カリウムと酸素ガスを共存させた亜臨界水を用いた フッ素テロマー化合物の高効率分解・無機化2021

    • 著者名/発表者名
      堀 久男、海潮 朋希、浅井 琢磨
    • 学会等名
      第55回日本水環境学会年会
  • [学会発表] 電解硫酸の光励起を利用した水中アルカノールアミン類の分解・無機化反応2021

    • 著者名/発表者名
      川嶋 怜、梅田紗英、岩村健太郎、堀 久男
    • 学会等名
      第55回日本水環境学会年会
  • [学会発表] 過マンガン酸カリウムを添加した亜臨界水を用いた有機フッ素化合物の高効率分解・無機化反応2021

    • 著者名/発表者名
      早川 康輝、宇野 秀明、堀 久男
    • 学会等名
      第55回日本水環境学会年会
  • [学会発表] フッ素ポリマーETFEの亜臨界水分解に及ぼすアルカリ試薬の効果2021

    • 著者名/発表者名
      濱浦 尋、堀 久男
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] アルカリ試薬を共存させた亜臨界水を用いたフッ素ポリマーPCTFEの高効率分解2021

    • 著者名/発表者名
      五十嵐一眞、堀 久男
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 過マンガン酸カリウムと酸素ガスを共存させた亜臨界水を用いた フッ素テロマー界面活性剤の高効率分解・無機化2021

    • 著者名/発表者名
      堀 久男
    • 学会等名
      日本フッ素化学会第2回産学連携部会
    • 招待講演
  • [学会発表] アルカリ条件下での亜臨界水反応によるフッ素ポリマーPVDFからのフッ素成分の回収2021

    • 著者名/発表者名
      本間 諒、堀 久男
    • 学会等名
      第29 回環境化学討論会
  • [学会発表] フッ素ポリマーPCTFEの亜臨界水分解処理におけるアルカリ試薬の添加効果2021

    • 著者名/発表者名
      五十嵐一眞、堀 久男
    • 学会等名
      第29 回環境化学討論会
  • [学会発表] 過マンガン酸カリウムを添加した亜臨界水を用いた有機フッ素化合物の高効率酸化分解・無機化反応2021

    • 著者名/発表者名
      早川 康輝、堀  久男
    • 学会等名
      第29 回環境化学討論会
  • [学会発表] 電解硫酸を用いたCO2吸収用水中アルカノールアミン類の光分解・無機化処理2021

    • 著者名/発表者名
      川嶋 怜、梅田 紗英、岩村 健太郎、堀 久男
    • 学会等名
      第29 回環境化学討論会
  • [学会発表] 過マンガン酸カリウムと酸素ガスを共存させた亜臨界水を用いたフッ素 テロマー界面活性剤の高効率無機化反応2021

    • 著者名/発表者名
      堀 久男,海潮朋希,浅井琢磨
    • 学会等名
      第29 回環境化学討論会
  • [学会発表] アルカリ条件下でのポリフッ化ビニリデンの亜臨界水分解2021

    • 著者名/発表者名
      本間 諒、堀 久男
    • 学会等名
      第10回 GACI/GSC シンポジウム
  • [学会発表] ETFEの亜臨界水分解に及ぼす共存ガスおよびアルカリ試薬の効果2021

    • 著者名/発表者名
      濱浦 尋、堀 久男
    • 学会等名
      第 44 回フッ素化学討論会
  • [学会発表] PVDF複合材料の亜臨界水分解2021

    • 著者名/発表者名
      本間 諒、堀 久男、前田大輔、 石井裕規
    • 学会等名
      第 44 回フッ素化学討論会
  • [学会発表] パーフルオロポリエーテルの亜臨界水分解2021

    • 著者名/発表者名
      五十嵐一眞、堀 久男
    • 学会等名
      第 44 回フッ素化学討論会
  • [学会発表] 過マンガン酸カリウムと低温の亜臨界水を用いた機能性フッ素ゴムの 完全分解・無機化反応2020

    • 著者名/発表者名
      本間 諒、堀 久男
    • 学会等名
      第9回JACI/GSCシンポジウム
  • [学会発表] ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)の亜臨界水分解におよぼすアルカリ試薬の効果2020

    • 著者名/発表者名
      五十嵐一眞、堀 久男
    • 学会等名
      第43回フッ素化学討論会
  • [学会発表] アルカリ条件下でのポリフッ化ビニリデンの亜臨界水分解2020

    • 著者名/発表者名
      本間 諒、堀 久男
    • 学会等名
      第43回フッ素化学討論会
  • [学会発表] 水酸化ナトリウムを添加した亜臨界水を用いたETFEの高効率分解2020

    • 著者名/発表者名
      濱浦 尋、堀 久男
    • 学会等名
      第43回フッ素化学討論会
  • [図書] Opportunities for Fluoropolymers: Synthesis, Characterization, Processing, Simulation and Recycling (B. Ameduri, S. Fomin Editors)2020

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hori, Ryo Honma
    • 総ページ数
      359 (執筆した第11章は28ページ)
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780128219669
  • [備考] 有機フッ素化合物「フッ素テロマー界面活性剤」の高効率な分解・無機化に成功しました

    • URL

      https://www.kanagawa-u.ac.jp/att/21275_00.pdf

  • [産業財産権] フッ素原子含有ポリマーの分解方法、及びフッ素原子含有ポリマーの分解装置2021

    • 発明者名
      堀 久男
    • 権利者名
      神奈川大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2021-177521

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公開日: 2023-12-25  

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