| 研究課題/領域番号 |
20K05586
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
青野 宏通 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (00184052)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ゼオライト / ゲーサイト / 陰イオン / リン酸 / ヒ酸 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、ゼオライトに簡便なFe処理を施すことにより陰イオン交換能力を発現させ、優れた陽イオン交換能力と陰イオン交換能力も有している新規かつ安価なハイブリッドゼオライトを開発することである。陰イオン交換については、有害な放射性同位体、リン酸およびヒ酸などの陰イオン選択吸着特性に着目し、合成方法の確立、およびイオン交換の機能性やメカニズムの明確化を実施する。
ゼオライトとしてNa-P1型ゼオライトとモルデナイトの２種を選択したが、後者はFe吸着を得ることができなかったため、Na-P1型ゼオライトについて検討を行った。このNa-P1型ゼオライトについてFe吸着後のリン酸およびヒ酸の吸着能力の検討を行ない、Langmuir型吸着等温線から、各試料の最大吸着容量を求めることができた。また、Fe吸着後に表面水酸基濃度の増大を目的としてpH12のアルカリ処理をすることにより陰イオン吸着能力が増大することがわかった。今年度は吸着試験の再現性についての検討を行った。
また、ゼオライトだけではなく、ゲーサイト(FeOOH)を物理的粉砕または化学的合成により表面積を増大させ、陰イオン吸着能力についても検討を行なった。その結果、物理的粉砕についてはゲーサイトの表面積の増大に比例してリン酸イオンの最大吸着容量が増大した。化学的合成法によりゲーサイト微粒子を合成することにも成功し、化学的合成における熟成時間が大きいほど粒子が成長し最大吸着容量が低下することがわかった。現時点では最も短い８時間で、XRDにてゲーサイトのピークが検出されないものの最大の吸着容量が得られており、さらに短縮した実験を行う予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究により明らかにする点として以下を申請書に挙げている。
①母体となるゼオライトの種類の検討、②Feイオン吸着条件の検討、③陰イオン選択能力の検討、④合成方法の検討、⑤水酸化鉄以外の表面水酸化物の検討
概要で述べたように、①②③④については、細かい条件まで検討しているとは言い難いが、昨年度よりも進展している。しかし、陰イオン測定に用いるイオンクロマトグラフの調子が悪く、昨年の冬頃に調整を行ったため、イオン吸着性能の再実験をおこなったため少し実験の進展に遅れを生じた。また、コロナにより学生の研究が制限された時期が多く、これも遅れを生じた原因となる。⑤については、①②③④が完了したうえでの発展的な研究であると考えられるため、１年目からの実施は困難であると考えられる。
以上のことより、「やや遅れている」とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の推進方策について、申請書に挙げた項目別に述べる。
①母体となるゼオライトの種類の検討については、Na-P1型ゼオライトが良好であったことより、このゼオライトに定めて研究を行う。②Feイオン吸着条件の検討について、吸着 条件はFe濃度を変化させて検討を行い、陰イオン吸着能力が最適となる条件を得ている。母体となるゼオライトの陽イオンに対する性能についても検討を行う予定である。③陰イオン選択能力の検討は、陰イオンとしてリン酸およびヒ酸の２種について検討を行っている。最大吸着容量についての算出は行なったが、諸条件における検討は十分ではない。また、陰イオン測定に用いるイオンクロマトグラフの調子が悪く、昨年の冬頃に調整を行った。その後、全ての試料についての再現性試験を行なっており、再現性についても十分検討を行う。④合成方法の検討について、特にゲーサイトによる化学的合成は、非常に優れた吸着容量が得られている。課題であった再現性も装置の調整後は改善されているため、さらに短い熟成時間での吸着性能を検討する。⑤水酸化鉄以外の表面水酸化物の検討は、これ①②③④の研究において、十分完了した時点で行う。現在とのところ水酸化物を形成しやすいCoなどが考えられるが、今後検討をしていきたい。
以上のように今後の研究を進めていく予定で会う。
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