| 研究課題/領域番号 |
22K19872
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
大渡 啓介 佐賀大学, 理工学部, 教授 (70243996)
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| 研究分担者 |
川喜田 英孝 佐賀大学, 理工学部, 教授 (30367114)
成田 貴行 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (30423560)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| キーワード | レアメタルリサイクル / アニオン除去 / イオン交換 / ジホスホン酸型吸着剤 |
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| 研究実績の概要 |
小型家電や電子基板から成る都市鉱山からのレアメタル回収のために、共存する有害アニオンの選択的除去が必要である。カチオンと異なりアニオンの選択的分離剤は限定的である。これはアニオンに有効な官能基が限定的であるためである。本研究では緻密に分子設計を行った上で、配位子は強固かつ選択的に電荷を中和せず配位数も満たさずに多価カチオンを担持してアニオンを吸着する『金属カチオン担持型アニオン吸着剤』を提案した。具体的な実績として、金属イオンに対して超強力な錯形成能を有することが期待される有機ジホスホン酸配位子を合成した。錯形成する金属イオンの電荷を完全に中和しないために、有機ジホスホン酸配位子には立体障害の高い側鎖を導入している。多価金属イオンとして３価の希土類金属イオンや第二鉄イオン、4価のイオンとしてジルコニウムイオンについての抽出挙動について、抽出速度、pH依存性、逆抽出の観点から検討した。また、研究分担者に協力いただき乳化重合法により有機ジホスホン酸配位子を組み込んだ吸着剤を新たに合成し、リン酸の導入、水への溶解性、耐久性などの各種物性を調べた。また、希土類金属イオンの吸着挙動について、吸着速度、pH依存性、飽和吸着量、脱着などの観点から検討を行った。さらに、対象有害アニオンとしてクロム酸イオンの吸着挙動について検討を行った。アニオンの選択性などについては今後検討していき予定であるが、合成した吸着剤がクロム酸アニオンの吸着に有効であることが明らかとなった。
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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
研究計画に基づき、ジホスホン酸型の抽出試薬の合成と抽出挙動の検討、さらに乳化重合法によるジホスホン酸型吸着剤の合成と物性評価、ならびに多価金属イオンの吸着挙動の検討、さらには金属担持吸着剤によるクロム酸イオンの吸着挙動について検討しており、順調である。しかし、開発したジホスホン酸配位子に多少の水溶性が見られ、含浸型樹脂と同様に作成する電界紡糸法による吸着剤の開発が遅れている。また、アニオンに対する選択性の評価などについて今後行っていく予定であり、問題点なども明確であるため、おおむね順調に進展している、と評価できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
上述のように、開発したジホスホン酸配位子に多少の水溶性が見られたため、疎水性を向上したジホスホン酸配位子を行い、電界紡糸法による吸着剤の開発を行う。また、含浸樹脂の開発も行う。開発した吸着剤により、R4年度度同様に多価金属イオンの吸着挙動について検討するとともに、さまざまなアニオンの吸着について検討し、アニオン選択性の評価を行っていく。乳化重合法による吸着剤の開発も引き続き行っていく。また、乳化重合法によって開発したジホスホン酸型吸着剤は元の抽出試薬よりも金属の錯形成能が弱いことが明らかとなった。この原因についても解明していく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍のために予定していた出張旅費の予定執行額より減額した。また、担当学生が10月-1月までドイツ・ドレスデン工科大学に留学したため、先方の経費による物品費の執行がなされたため、減額した。次年度はコロナ禍の影響が大幅に軽減すると予想され、また担当学生を複数としているため、次年度への持ち越しについて有効に使用させていただく。
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