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。

卤素是希望将其作为宝贵资源分开和回收的元素。溶解在水环境中的卤素和废物液体主要作为负电荷的卤离子存在，被认为可以通过吸附方法分离和恢复。另一方面，现有的吸附剂存在一个问题，即它们的吸附能力在存在共存离子的溶液中降低，因此，需要高选择性的吸附剂才能恢复特定的卤化物离子。通常，与有机吸附剂相比，无机的吸附剂的优势是，它们可以针对特定离子具有高离子选择性可吸附性。分层双氢氧化物（LDH）是由由二价和三价金属和层间阴离子组成的基本层组成的无机离子交换器，并且可以与其他阴离子交换中间层阴离子。这项研究旨在开发具有高选择性吸附的分离材料以卤化离子，并将研究不同晶体系统和金属物种的LDH的合成，分离这些LDH的分离材料的合成以及卤化物离子吸附的机理。到目前为止，我们已经成功合成了具有广泛LI/Al摩尔比的单斜液LI-AL LDH，并揭示了它与六角形LDH相比具有很高的阴离子吸附能力。此外，将LI-AL LDH的一种新型合成方法应用于合成MG-AL LDH（MG-AL LDH），该方法是LDH的最一般成分元素，用于合成MG-AL LDH，其具有与六角形LDH不同的XRD模式。此外，合成了一种多孔离子交换剂，其中Li-Al LDH，Mg-Al LDH和硅化合物被高度分散。通过评估卤化物离子的吸附特性，发现它们具有较高的吸附能力。