一般炭による廃液中重金属回収,廃プラスチック脱塩素,並びに高発熱量発電燃料の創製

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20560760
• Research Institution: Nihon University Junior College
• Principal Investigator: 菅野 元行 日本大学, 理工学部, 准教授 (70256808)
• Keywords: 発電燃料 / 廃プラスチック / 重金属回収 / 一般炭 / 脱塩素 / 銅交換炭 / ポリ塩化ビニル / 有機塩素化合物

Research Abstract

Morwell褐炭を硝酸水溶液中で撹拌後,純水でろ過,真空乾燥したものを脱灰炭とした.脱灰炭を硫酸銅(II),または硝酸鉛(II)水溶液中で撹拌後,純水でろ過,真空乾燥したものをそれぞれ,Cu交換炭,Pb交換炭とした.内容積100mlのオートクレープに溶媒として純水を11.1ml,反応試料としてポリ塩化ビニル(PVC)及び交換炭を,交換炭中の金属量とPVC中の塩素のモル比が1:2となる量でそれぞれ装入し,窒素ガスを置換した後,2.0MPaまで加圧した.外部電気炉にて300℃まで昇温させ,300℃で所定時間保持して反応させた.反応終了後は直ちに空冷した.生成物に対して純水抽出を行い,水不溶分(改質燃料)と水可溶分を得た.水可溶分の塩素含有率は硝酸銀滴定による塩化銀生成量から,改質燃料の塩素含有率は高温燃焼イオンクロマトグラフ法により求めた.前者は交換炭中の金属により塩として安定化された無機塩素,後者は有機塩素とし,その割合を塩素残存率(%)とした.また,改質燃料の灰分測定から金属残存率(%)を求めた.
保持時間の延長(0～60min.)にともないCu交換炭では金属および塩素残存率が増加,Pb交換炭では減少した.また,Cu交換炭を用いた反応では保持時間の延長によりCO_2の収率が増加した.これは,保持時間の延長にともない交換炭の脱炭酸反応が進行し,金属カチオンの脱離が促進され,金属残存率が減少したためと考えられる.しかし,Cu交換炭を用いた反応では脱離したCu^<2+>が溶媒中に溶存したCO_2と反応し水不溶性のCuCO_3を生成したため,Cu^<2+>による塩素捕捉が抑制され,残存塩素率が増加したためと考えられる.以上より,Cu交換炭では保持時間を短縮,Pb交換炭では延長することで金属および塩素残存率を低減できると考えられる.