2017 Fiscal Year Annual Research Report
High-efficient separation and recovery of harmful metal ions using magnetic electroactive ion exchange particles
| Project/Area Number |
15K06532
|
|---|
| Research Institution | Hirosaki University |
|---|
Principal Investigator |
官 国清 弘前大学, 北日本新エネルギー研究所, 教授 (90573618)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿布 里提 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (70565374)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 磁性電気活性粒子 / イオン分離 / 吸着 / 脱着 / 連続分離回収システム |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
H28年度に試作した小型金属イオン連続分離・回収実験装置を用い、セシウムイオンを含有する模擬汚染水（共存イオン：Li+,Na+,K+,Cl-,NO3-)に対して、連続イオン分離・回収実験を行った。特に、ヘキサシアノ鉄(II)酸ニッケルベースの磁性電気活性粒子（Fe3O4@NiHCF)を用い、セシウムイオンへの分離効率に及ぼすセシウムイオンの濃度、共存イオン濃度、磁性粒子の量、印加電圧及び電極距離の影響などを調べ、連続吸着・脱着に関する各実験条件を最適化した。また、磁性電気活性粒子の長時間安定性を調べ、本研究に得られた磁性電気活性粒子を20回以上繰り返す使用してもセシウムイオンへの選択的な吸着容量が変わらなかったことが分かった。更に、セシウムイオンの吸収動力学特性の調べ及び平衡等温線モデリングなどを行い、磁性電気活性粒子の吸着・脱着機構を明らかにした。30-300ppmのセシウムイオンを含有する１Ｌの模擬汚染水に１ｇの磁性電気活性粒子を投入した後、5分以内の吸着速度が速く、10分間内に96％以上のセシウムイオンが吸着され、１ｇの磁性電気活性粒子は最大の吸着容量が204mgに達した。長時間安定性を調べた後の磁性電気活性粒子を用い、模擬汚染水にLi+,Na+,K+を共存した場合、磁性電気活性粒子のセシウムイオンへの選択吸着能力は変わらなかったことも分かった。更に、電圧印加の方法で磁性電気活性粒子に吸着したイオンの連続脱着特性も調べた。吸着したセシウムイオンは98％以上が脱着した。量子化学計算を用い、セシウムイオンを磁性電気活性粒子に吸着前後粒子の導電性の変化を明らかにした。セシウムイオンの吸着により粒子の導電性を増強したため、低電圧印加により脱着しやすくなることが分かった。最後に、これまでの実験結果に基づき、実用化可能な金属イオン連続分離回収システムを理論的に構築した。
|
