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2011 年度 実績報告書

反応性官能基含有刺激感応性高分子を用いる高効率排水浄化システムの実用化

研究課題

研究課題/領域番号 23310054
研究機関名古屋大学

研究代表者

齋藤 徹  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40186945)

研究分担者 上原 伸夫  宇都宮大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50203469)
高貝 慶隆  福島大学, 共生システム理工学類, 准教授 (70399773)
キーワード温度感応性高分子 / 反応性官能基 / 界面活性剤 / 凝集沈殿 / 薬物 / 排水浄化 / 金ナノ粒子 / 金属イオン
研究概要

反応性官能基導入温度感応性高分子の調製と汚染物質除去
本年度はキトサンよりもさらに高密度にアミノ基を含有するポリアリルアミンを結合させた温度感応性高分子を調製し、汚染物質除去能を調べた。キトサンを結合させた温度感応性高分子に比べて、フェノール除去の容量は大幅に増加した。さらに、酸化酵素系についても検討したところ、チロシナーゼに比べてペルオキシダーゼー過酸化水素系において迅速な処理が可能となるばかりでなく、従来の排水浄化技術では除去が困難であった広範なフェノール系薬物やホルモン剤をほぼ完全に除去することができた。活性炭法と比較して分離媒体の添加量も少なく、高分子は小さな塊として水面に浮かび、容易に水から分離回収できた。また、アミノ基を起点とする誘導体化反応により、金属イオンに対する強い捕捉能を有する温度感応性高分子の調製が可能となった。
高分子電解質-界面活性剤凝集系の設計と有機汚染物質の迅速除去
新たに見出された高分子電解質-界面活性剤凝集系について、最適な凝集条件と有機汚染物質除去への適用性を検討した。高分子電解質の分子量、界面活性剤の種類、両者の混合比の検討により、ポリアリルアミンとアニオン界面活性剤の混合による析出物を凝集させ、水から完全に分離することができた。これにより、加温を必要としない反応性官能基含有高分子の凝集系が実現した。アミノ基との反応性を有するアルデヒド類の他、添加した界面活性剤の働きにより、様々な有機汚染物質の一斉除去の可能性が見出された。
有機汚染物質簡易高感度モニタリング技術の開発
微量であっても生態系への影響が大きな水中有機汚染物質につき、簡便かつ高感度な計測技術を検討した。チオール化合物については金コロイドー温度感応性高分子系によるセンシングシステム、抗菌剤については蛍光消光現象の利用、極微量抗生物質についてはカスケード分離濃縮法の適用により、高感度計測が可能となった。

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

反応性官能基を有する高分子の凝集系を設計し、従来の排水処理技術では効果的に除去されてこなかったフェノール類やアルデヒド類を迅速かつ高効率に除去できるようになった。さらに、界面活性剤の添加による凝集系の適用を新たに行い、様々な有機汚染物質除去への適用の可能性が示された。加えて、水中汚染物質の新規モニタリング技術も確立された。

今後の研究の推進方策

1.適用性の拡大生態系への影響が強く懸念されている有機汚染物質として、抗生物質や合成抗菌剤、ホルモン剤、鎮痛剤、抗鬱剤、抗癌剤等の薬物への適用性を明らかにする。併せて、金属イオン等、無機汚染物質について高分子を設計・調製し、高効率捕集の可能性を検討する。
2.連続的排水浄化システムの設計本法の実用化のために、実験室レベルの連結槽を試作し、連続的に排水を処理できる仕組みを検討する。最終廃棄物の減容化や高分子分離媒体の再利用についても検討する。
3.有害成分モニタリング法の開発上記環境汚染物質を中心にさらなるモニタリング技術の確立を推進する。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (13件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Polyallylamine-conjugated thermo-responsive polymers for the rapid removal of phenolic compounds from water2012

    • 著者名/発表者名
      T. Saitoh, K. Asano, M. Hiraide
    • 雑誌名

      Reactive and Functional Polymers

      巻: 72 ページ: 317-322

    • DOI

      10.1016/j.reactfunctpolym.2012.03.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 熱応答性金ナノ複合体を用いるチオール化合物のセンシング2012

    • 著者名/発表者名
      上原伸夫
    • 雑誌名

      分析化学

      巻: 61 ページ: 535-545

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ドデシル硫酸ナトリウム-アルミナアドミセルにおける蛍光消光現象を用いる塩化セチルピリジニウムの定量2012

    • 著者名/発表者名
      的矢大輝, 齋藤徹, 平出正孝
    • 雑誌名

      分析化学

      巻: 61 ページ: 727-730

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of metal-isolable polymer-gel sorbent for mutual separation of Ti, V, Zr, Nb, Mo, Ta and W2012

    • 著者名/発表者名
      T.Kato, S.Igarashi, T.Horiguchi, Y.Takagai, O.Ohno, M.Butsugan, H.Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of MMIJ

      巻: (印刷中)(in press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal-induced growth of gold nanoparticles conjugated with thermo-responsive polymer without chemical reduction2011

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Uehara, Maki Fujita, Tokuo Shimizu
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 359 ページ: 142-147

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2011.03.078

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gas chromatography-mass spectrometric determination of ivermectin following trimethylsilylation with application to residue analysis in biological meat tissue samples2011

    • 著者名/発表者名
      Aya Sanbonsuge, Tsugiko Takase, Den-ichiro Shiho, Yoshitaka Takagai
    • 雑誌名

      Analytical Methods

      巻: 3 ページ: 2160-2164

    • DOI

      10.1039/clay05236e

    • 査読あり
  • [学会発表] 界面活性剤を用いる高効率水酸化アルミニウム凝集沈殿系の設計と水中薬物の迅速除去2012

    • 著者名/発表者名
      齋藤徹, 齋藤誠, 平出正孝
    • 学会等名
      化学工学会第77年会
    • 発表場所
      工学院大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-16
  • [学会発表] 温度感応性高分子を用いる環境水中微量金属イオンの高度濃縮2011

    • 著者名/発表者名
      齋藤徹, 荒川哲大, 平出正孝
    • 学会等名
      2011年日本化学会西日本大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      2011-11-13
  • [学会発表] 界面活性剤-高分子電解質凝集系を用いる医療排水処理技術の設計2011

    • 著者名/発表者名
      三輪明日香, 齋藤徹, 平出正孝
    • 学会等名
      2011年日本化学会西日本大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      2011-11-12
  • [学会発表] ポリアリルアミン結合温度感応性高分子を用いる排水中フタルアルデヒドの簡便・迅速除去2011

    • 著者名/発表者名
      福島皓太郎, 齋藤徹, 平出正孝
    • 学会等名
      2011年日本化学会西日本大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      2011-11-12
  • [学会発表] 熱応答性高分子が形成する疎水性場における蛍光プローブのエキシマー発光2011

    • 著者名/発表者名
      小川陽, 上原伸夫, 清水得夫
    • 学会等名
      日本分析化学会第60年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] Thermo-responsive polymer-mediated extraction of antibacterial agents from water2011

    • 著者名/発表者名
      Tohru Saitoh, Kotaro Asano, Masataka Hiraide
    • 学会等名
      EUEOAnalysis16
    • 発表場所
      Belgrade (Servia)
    • 年月日
      2011-09-14
  • [学会発表] カスケード型高倍率濃縮分離システムの構築と分析化学的応用2011

    • 著者名/発表者名
      高貝慶隆
    • 学会等名
      日本分析化学会第60年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)(受賞)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-14
  • [学会発表] 熱応答性高分子を被覆した金ナノ粒子の熱刺激による形態制御2011

    • 著者名/発表者名
      吉田蔵, 上原伸夫, 清水得夫
    • 学会等名
      日本分析化学会第60年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011-09-14
  • [学会発表] Surfactant-assisted sorption and coprecipitation for the collection of pollutants in water2011

    • 著者名/発表者名
      Masataka Hiraide, Tohru Saitoh, Makoto Saitoh
    • 学会等名
      13th EuCheMS International Conference on Chemistry and the Environment (ICCE 2011)
    • 発表場所
      Zurich (Switzerland)
    • 年月日
      2011-09-12
  • [学会発表] ナノプロセッシングを用いる金ナノロッドの形態制御およびチオールセンシング2011

    • 著者名/発表者名
      吉田蔵, 清水得夫, 上原伸夫
    • 学会等名
      Separation Sciences 2011
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県)
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] Effective collection of hydrophobic organic pollutants in water with aluminum hydroxide and hydrophobically modified polyacrylic acid2011

    • 著者名/発表者名
      Tohru Saitoh, Naoki Ohno, Masataka Hiraide
    • 学会等名
      International Conference on Environmental Pollution andRemediation (ICEPR 2011)
    • 発表場所
      Ottawa (Canada)
    • 年月日
      2011-08-17
  • [学会発表] カスケード型濃縮法を用いる生体試料中のマクロライド系医薬品の液体クロマトグラフィー質量分析法2011

    • 著者名/発表者名
      高貝慶隆, 三本菅文, 高瀬つぎ子, 志甫伝一朗
    • 学会等名
      みちのく分析科学シンポジウム2011
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-07-23
  • [学会発表] Thermal-Induced Growth of Gold Nanoparticles Conjugated with Therm oresponsive Polymers2011

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Uehara, Maki Fujita, Osamu Yoshida, Tokuo Shimizu
    • 学会等名
      International Congress of Analytical Sciences
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      2011-05-23
  • [図書] 環境水中の変異原性物質の微量計測法の開発in"阿武隈川流域の環境学",福島大学自然共生・再生研究プロジェクト2011

    • 著者名/発表者名
      高貝慶隆
    • 総ページ数
      123-136
    • 出版者
      福島民報社
  • [図書] 分析化学用語辞典2011

    • 著者名/発表者名
      上原伸夫, 高貝慶隆
    • 総ページ数
      451
    • 出版者
      オーム社

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公開日: 2013-06-26  

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