Synthesis of novel adsorbents for cesium ion and development of a process for treating polluted water

セシウムイオン(Cs+)に対して優れた吸着性能を有するレゾルシノール・ホルムアルデヒド湿潤ゲルビーズ(RFGBs)の合成条件を引き続き検討し，2021年度に得られた【課題① セシウムイオンの高速拡散に適したRFGBの細孔構造設計】に関する知見をもとに，【課題② 均一粒子径を有するRFGBの新規合成方法の開発】および【課題③ RFGBのセシウムイオン吸着性能の圧力応答性の解明】をそれぞれ実施した。以下，課題②および③の2022年度の研究実績の概要を順に記載する。【課題②】（山本・田口）逆相乳化重合法（方法A），ならびに均一粒子径の多孔質セルロースビーズを支持体として用いる方法（方法B）を用いて，固定層吸着への充填に最適な形状である均一粒子径のRFGBを合成した。方法Aで合成したRFGBsを固定層に充填し，固定層吸着破過曲線を測定した。RFGB粒子内部におけるCs+の粒子内有効拡散係数として，バッチ吸着実験の結果に基づく推算値を用いると，破過曲線の計算結果と実験結果の傾きも概ね一致した。このことから，吸着速度に関する物質移動パラメーターを決定できれば，送液流量・吸着剤充填量などを変化させた場合の固定層吸着破過曲線も計算可能であるため，装置をスケールアップする際の設計に本方法を活用できる。方法BではセルロースビーズRFゲルの原料水溶液を均一に含浸するため，含浸の際の種々の操作条件を検討することで，均一な粒子径を維持したままセルロースビーズとRF湿潤ゲルの複合化に成功した。【課題③】（山本）RF湿潤ゲルの架橋構造に対する圧力の影響を検討するため，現有設備である最大4000気圧まで加圧可能な高圧装置を改造した。精密な温度操作に使用するためプログラム機能付きの恒温水槽を本科研費で購入した。

セシウムイオン(Cs+)に対して優れた吸着性能を有するレゾルシノール・ホルムアルデヒド湿潤ゲルビーズ(RFGBs)の合成条件を引き続き検討し，2021年度に得られた【課題① セシウムイオンの高速拡散に適したRFGBの細孔構造設計】に関する知見をもとに，【課題② 均一粒子径を有するRFGBの新規合成方法の開発】および【課題③ RFGBのセシウムイオン吸着性能の圧力応答性の解明】をそれぞれ実施した。以下，課題②および③の2022年度の研究実績の概要を順に記載する。【課題②】（山本・田口）逆相乳化重合法（方法A），ならびに均一粒子径の多孔質セルロースビーズを支持体として用いる方法（方法B）を用いて，固定層吸着への充填に最適な形状である均一粒子径のRFGBを合成した。方法Aで合成したRFGBsを固定層に充填し，固定層吸着破過曲線を測定した。RFGB粒子内部におけるCs+の粒子内有効拡散係数として，バッチ吸着実験の結果に基づく推算値を用いると，破過曲線の計算結果と実験結果の傾きも概ね一致した。このことから，吸着速度に関する物質移動パラメーターを決定できれば，送液流量・吸着剤充填量などを変化させた場合の固定層吸着破過曲線も計算可能であるため，装置をスケールアップする際の設計に本方法を活用できる。方法BではセルロースビーズRFゲルの原料水溶液を均一に含浸するため，含浸の際の種々の操作条件を検討することで，均一な粒子径を維持したままセルロースビーズとRF湿潤ゲルの複合化に成功した。【課題③】（山本）RF湿潤ゲルの架橋構造に対する圧力の影響を検討するため，現有設備である最大4000気圧まで加圧可能な高圧装置を改造した。精密な温度操作に使用するためプログラム機能付きの恒温水槽を本科研費で購入した。