新規窒素ドープ炭素材料を活用した新興汚染物質の促進酸化処理技術の開発

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本研究では、新規炭素材の合成とそれを活用した新興汚染物質の促進酸化処理技術の開発に主眼を置いている。前年度の研究では、木材加工産業における廃棄物であるクラフトリグニンを主材料とし、触媒存在下での熱分解処理等を経て多孔性炭素質材料の合成を行った。研究２年目では、カーボンフォームなどの新たな多孔性炭素材の開発を行うとともに、実環境への適用を見据えた反応槽の設計や実用化において重要とされる資源・エネルギー効率の良い促進酸化処理技術の開発を行った。例えば、従来より開発されてきた促進酸化処理のフェントン法は、鉄イオンの沈殿により汚泥が大量に発生してしまうことや、反応に必要な過酸化水素などの試薬を添加しなければならないという欠点があった。そこで、上記で開発した炭素材を陰極として使用し、電気化学反応とフェントン反応を融合した電気フェントン反応の開発を行った。さらに、実用化に向けて本手法をスケールアップすることを見据え、効率的な電子移動を可能とするスイスロール電極やスムーズな酸素供給を可能とする多孔質アルミナ板を活用することにより円筒型の電気フェントン反応器を新たに作製した。新興汚染物質（カルボフラン）を用いて、除去性能を検討した結果、電極距離の短い反応槽（SR1）が最も効果的であり、陰極における電気フェントン反応ならびに陽極での酸化反応により、新興汚染物質の除去が比較的短時間で達成されることが明らかとなった。また、実環境への適用という観点から水質（pHや天然有機物）が汚染物質分解に及ぼす影響についても検討された。例えば、pHの影響に関して、酸性域においては効率的除去が達成されたものの、中性pHにおいては分解効率の低下が見られたことから、中性pHにおける本技術の活用にはラジカル生成などを維持可能な補助剤の開発など更なる検討が重要であることが示された。