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ハロゲン元素を選択的に分離する材料の設計とリサイクル技術の構築

选择性分离卤素元素的材料设计及回收技术构建

基本信息

批准号：
18K11714
负责人：
手束聡子
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Chiba Institute of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ハロゲンは有価資源として分離・回収が望まれている元素である。水環境や廃液に溶存するハロゲンは、主にマイナス電荷を持つハロゲン化物イオンとして存在しているため、吸着法による分離・回収が可能であると考えられる。その一方で、既存の吸着材は共存イオンが存在する溶液において吸着能が低下する問題があるため、特定のハロゲン化物イオンを回収するためには高い選択性を有する吸着材が必要となる。一般に、無機系の吸着材は有機系の吸着材と比べて特定のイオンに対して高いイオン選択吸着性を発現できる利点がある。層状複水酸化物（LDH）は、二価と三価の金属からなる基本層と層間のアニオンで構成され、層間のアニオンが他のアニオンと交換できる無機のイオン交換体である。本研究は、ハロゲン化物イオンに対して選択吸着性が高い分離材の開発を目的に、異なる結晶系や異なる金属種のLDHの合成，これらのLDHが分散した分離材の合成およびそのハロゲン化物イオン吸着メカニズムの解明を行う。これまでに、広い範囲のLi/Al モル比率の単斜晶系Li-Al LDHの合成に成功し、六方晶系LDHと比べて非常に高いアニオン吸着容量を有することを明らかにした。さらに、Li-Al LDHの新規合成方法を応用し、LDHの中で最も汎用的なMgとAlを構成元素とするLDH(Mg-Al LDH)について六方晶系LDHと異なるXRDパターンを有するMg-Al LDHを合成した。さらに、Li-Al LDHおよびMg-Al LDHとケイ素化合物とが高分散した多孔質イオン交換体の合成をおこなった。ハロゲン化物イオンの吸着特性の評価を行った結果、高い吸着容量を有していることがわかった。

There are resources, separation, and recovery. If the substance is dissolved in the water environment and the liquid, the main charge of the substance can be maintained and the substance compound can exist, and separation and recovery by the adsorption method are possible. A solution with low sorption energy is needed for a solution with high selectivity. Generally speaking, inorganic sorbents and organic sorbents have different advantages than specific sorbents. Layered double hydrate (LDH) is composed of two or three layers of metal, one base layer, one interlayer, one exchange layer, one inorganic exchange layer, and one interlayer. In this paper, the synthesis of LDH from crystalline system and heterogeneous metal species was studied for the purpose of developing high adsorption and separation materials, and the synthesis of LDH from dispersed and separated materials was studied. The synthesis of monoclinic Li-Al LDH with high Li/Al ratio and hexagonal LDH with high Li/Al adsorption capacity was successfully carried out. In addition, the new synthesis method of Li-Al LDH is used, and the most commonly used constituent elements of LDH are Mg and Al (Mg-Al LDH), hexagonal LDH and heterogeneous XRD. Li-Al LDH and Mg-Al LDH are highly dispersed and highly porous. The adsorption characteristics of the compound were evaluated. The results showed that the adsorption capacity of the compound was high.