2013 Fiscal Year Annual Research Report
セシウムの選択分離が可能な固体酸の開発とそのモルフォロジー制御による分離の高速化
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24360324
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
向井 紳 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70243045)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荻野 勲 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60625581)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 化学工学 / 反応・分離工学 / 環境技術 / 環境材料 / セラミックス |
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| Research Abstract |
本年度はモルフォロジー制御によって分離の高速化が可能となった固体酸の活性点設計、固定化技術・成型技術開発について検討を行った。
活性点設計については、昨年度から利用している12モリブドリン酸のアンモニウム塩に加え、プルシアンブルー類似物質の利用についても検討を行った。プルシアンブルー類似物質は実質的にフェロシアン化アニオンを2価の金属カチオンで不溶化させたものである。銅、鉄、亜鉛、ニッケルの2価カチオンを利用してシリカマイクロハニカム製造時に、その構造内にフェロシアン化アニオン分散固定化したところ、セシウム容量が非常に大きい分離材を得ることに成功した。得られた材料を分離に利用した際の応答は非常に早く、流通系で利用した時の吸着圏長さが非常に短いことが確認できた。また流体に対する抵抗が非常に低く、セシウムの高速分離が達成可能であることも確認できた。さらにナトリウム等のカチオンが共存するような状況でも選択的にセシウムを除去可能であることも実証した。一方でセシウムイオンの捕捉能があるレゾルシノール－ホルムアルデヒドゲルをマイクロハニカム状に成型することにも成功し、その高いセシウム捕捉能を確認した。これら一連の材料を利用することにより、非常に広いpH範囲におけるセシウムの分離が可能となった。
固定化技術・成型技術の開発については、12モリブドリン酸アンモニウム塩包含シリカをラジアルフローが誘導可能な円筒状モノリスに成型することに成功した。得られたモノリスの中心に処理対象液を導入するだけで、セシウムの高速分離が可能であり、さらに複数のモノリスを利用すれば、高いスループットが要求されるような分離も容易に達成可能である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
開発技術により開発を予定していた材料は当初は無機系のもののみであったが、技術は有機系材料の開発にも応用できることが分かったため。さらに得られた一連の材料を使い分けることにより、当初予定していたよりもかなり広いpH領域でのセシウム分離が可能となったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の最終ステージとなる平成26年度は、開発した材料、技術の応用展開について検討する予定である。開発を目指すCs分離材は実質的には固体酸であり、水中でも活性を維持できるというほとんどの固体酸にはない特性も持ち合わせている。従って、環境負荷が高いながらも広く利用されている硫酸等の液体酸の代替として利用できる可能性もある。そこでエステル化反応等の液相反応をモデル反応に、この可能性を実証する予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額は2,995円となっているが、この金額の物品は平成25年度内に発注し、既に同年度内に納品されている。支払が平成25年度に入って行われているために計上されている金額である。
発注、納品ベースでは研究費は計画通り使用されており、平成25年度も当初の計画通りに研究費を使用する予定である。
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