| 研究課題/領域番号 |
21K14664
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| 研究機関 | 苫小牧工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
藤田 彩華 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (90782011)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | キトサン / ハイドロゲル / 金属除去 / EDTA / 球状成形 |
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| 研究実績の概要 |
重金属廃水処理やレアメタル回収における安全面の確保や資源循環問題は、持続可能な社会貢献のためにも解決しなければならない。金属吸着材の一つであるハイドロゲルは三次元網目内に溶媒（水）を取り込むため溶媒と高分子鎖との接触面積が大きく、固体吸着材に比べて金属吸着効率が高い。本研究では、多糖を骨格とした金属除去回収ゲル材料の創製を目指している。多糖由来のハイドロゲルは脆く、金属吸着と脱着を繰り返す反復使用には適さない。そこで、２種類の高分子網目構造を持ち非常に機械的強度が高いダブルネットワーク（DN）ゲルを多糖のみで合成し、高強度な金属除去回収ゲル材料の創製を行うことを目的とする。
前年度までにキレート剤であるエチレンジアミン四酢酸（EDTA）をキトサンに導入したEDTAキトサンを用いたハイドロゲルの合成が完了している。キトサンを含め多糖由来のハイドロゲルは、熱可塑性や有機溶媒への溶解性が低いため成形加工性に乏しく、一度バルク合成したものを粉末化した不規則形状のものが多い。そこで、流動パラフィン中に反応溶液（水相）を注入し、撹拌による剪断力と水／油界面の表面張力により形成された液滴内で架橋反応を行うことで、EDTAキトサンハイドロゲルの球状成形合成に成功した。球状EDTAキトサンハイドロゲルは短時間で重金属イオンを水中から除去可能であることが明らかになった。また、架橋剤としてジエポキシ化合物の使用したセルロースナノファイバーのハイドロゲル合成を検討したが、分子鎖間へ架橋構造が導入されず合成に至らなかった。今後は、架橋剤の変更、セルロースナノファイバーから別の多糖に変更し、多糖のみで構成されたDNゲルの合成を目指す。
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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
DNゲルの合成には至っていないが、球状EDTAキトサンハイドロゲルの合成を行い、これまで難しいとされていた多糖ハイドロゲルの成形加工に成功した。また、その球状EDTAキトサンハイドロゲルの物理特性と重金属に対する吸着性評価を実施できたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和４年度はEDTAキトサンハイドロゲルの球状成形合成法の検討、金属吸着性評価を主として研究を実施した。今後は金属脱着性の評価を行い、重金属やレアメタル回収への適合性を実証する。また、セルロースナノファイバー以外の多糖を検討し、研究目的である多糖のみで構成されたDNゲルの合成を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
消耗品の節約等で物品費が低減したため、次年度使用額が生じた。繰越金については試薬や器具に充当し、研究を進めていく予定である。
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