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2015 年度 実績報告書

余剰汚泥の資源化と熱処理操作の最適化による新規プロピレン合成触媒の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25340093
研究機関鹿児島大学

研究代表者

中里 勉  鹿児島大学, 学術研究院理工学域工学系, 准教授 (30323330)

研究分担者 袋布 昌幹  富山高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (50270244)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードプロピレン / プロパン酸化脱水素 / 不均一触媒 / 水酸アパタイト / リン資源回収
研究実績の概要

本研究の目的は,余剰汚泥の資源化と熱処理操作の最適化により,プロパンからプロピレンを得る触媒を開発することである。本研究では,触媒母材として水酸アパタイトを採用している。水酸アパタイトの合成にはカルシウムとリンが必要であり,リン源には余剰汚泥からの抽出物を活用する。本研究では,国内の未利用リン資源として廃棄物(余剰汚泥)に着目し,触媒用途として活用するための条件の検討を行う。
最終年度は,研究代表者において,余剰汚泥の活用を想定した鉄を微量含む水酸アパタイト触媒の合成とその触媒活性について,その合成方法や鉄含有の手順,鉄含有量,熱処理温度,熱処理雰囲気,熱処理方法を変えて調査した。熱処理方法については電気炉のほか,一部の条件では流動層滴下熱処理についても検討した。
550℃における触媒活性(プロピレン収率)を比較した結果,鉄含有量の最適値は0.5~1.5%の範囲にあり,触媒合成条件に依存するものの余剰汚泥のリンを活用する際に混入する鉄分に相当することが分かった。プロピレン収率は触媒の熱処理温度や熱処理雰囲気,熱処理方法に影響し,還元性雰囲気での熱処理は酸化雰囲気に比べより触媒活性が高くなる傾向が示された。本研究では,実施期間内において電気炉熱処理を上回る流動層滴下熱処理の条件の特定には至らなかった。合成した鉄含有水酸アパタイト触媒のプロピレン収率は最大4.7%であった。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] プロパン酸化脱水素における金属含有水酸アパタイトの触媒性能2016

    • 著者名/発表者名
      中里勉,吉永浩士,甲斐敬美,袋布昌幹,高松さおり
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
  • [学会発表] Investigation of catalytic performance in propane oxidative dehydrogenation over iron-containing hydroxyapatite catalysts for utilization of unused phosphorous resources2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yoshinaga, Tsutomu Nakazato, Takami Kai, Saori Takamatsu, Masamoto Tafu
    • 学会等名
      10th International Forum on Ecotechnology
    • 発表場所
      屋久島環境文化村センター(鹿児島県熊毛郡屋久島町))
    • 年月日
      2015-12-19 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Ferric ion addition to hydroxyapatite for use as catalyst in oxidative dehydrogenation of propane2015

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Nakazato, Hiroshi Yoshinaga, Takami Kai, Saori Takamatsu, Masamoto Tafu
    • 学会等名
      2015 Taiwan/Korea/Japan Joint Meeting on Chemical Engineering
    • 発表場所
      E-DA Royal Hotel (高尾市,台湾)
    • 年月日
      2015-11-05 – 2015-11-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体鉱物カルシウムを原料とした水酸アパタイト触媒によるプロパン酸化脱水素2015

    • 著者名/発表者名
      吉永浩士, 中里勉, 甲斐敬美
    • 学会等名
      第52回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2015-06-27 – 2015-06-27

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公開日: 2017-01-06  

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