石炭灰を原料とするゼオライトを用いた高性能水質浄化材の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760618
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: 村山 憲弘 関西大学, 工学部, 助手 (90340653)
• Keywords: 石炭灰 / フライアッシュ / ゼオライト / 陽イオン交換 / 水質浄化 / 富栄養化 / 同時除去 / リサイクル

Research Abstract

石炭灰フライアッシュを原料としてゼオライトの水熱合成を行った。得られたゼオライトをカルシウム置換することによって、水質浄化材として用いるカルシウム型ゼオライトを調製した。このゼオライトを用いて、アンモニウムイオンおよびリン酸イオンを含む混合溶液からの両イオンに対する同時除去実験を行った。併せて、両イオンの同時除去の機構について考察した。
石炭灰から合成されたゼオライトは、300meq/100gの陽イオン交換容量をもつP型ゼオライトであった。得られたゼオライトとカルシウムイオンを含む水溶液とを接触させてカルシウム置換反応を行うと、約94%の置換率を有するカルシウム型ゼオライトが生成した。このゼオライトを用いてアンモニウムイオンおよびリン酸イオンを様々な濃度で含む混合溶液から両イオンを同時に除去するための検討を行った。その結果、リン酸イオンの除去率をさらに高めることが望ましいものの、両イオンを水溶液中から同時に除去できることを確認した。カルシウム型ゼオライトによるアンモニウムイオンおよびリン酸イオンの同時除去の機構を考察した。アンモニウムイオンは、カルシウム型ゼオライトとの陽イオン交換反応によって水溶液中から除去され、同時に水溶液中にカルシウムイオンが放出される。このとき、水溶液中にリン酸イオンが多量に存在すると、リン酸水素カルシウムやヒドロキシアパタイトのような難溶性塩が形成されることによって、リン酸イオンが水溶液中から沈殿除去されると考えられる。本研究で得られた両イオンの同時除去方法は、従来法のように2種以上の薬剤を用いることなくカルシウム型ゼオライトのみを用いるだけでチャージの異なる両イオンの同時に除去することが出来る点で優れている。

Research Products

• [Publications] N.Murayama, J.Shibata et al.: "Reaction, Mechanism and Application of Various Zeolite Syntheses from Coal Fly Ash"Materials Transactions. 44,12. 2745-2480 (2003)