層状複水酸化物による水中からの環境汚染物質ホウ素の除去

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[研究目的]層状複水酸化物(Layered Double Hydroxide: LDH)は、二価金属水酸化物基本層の一部を三価金属で置換することにより、基本層に正電荷を持たせ、層間に陰イオンを取り込むことができる。一方、ホウ素は動物や植物の必須元素であるが、動物体内に高濃度で摂取されると、生殖阻害毒性を引き起こすことが知られている。このため2001年に水質汚濁防止法が改正され、ホウ素及びホウ素化合物の排水基準が新たに追加された。本研究では、Mg-Al系炭酸型LDHを合成し、このLDHを用いた再構築法による水溶液からのホウ素の除去を検討した。[研究方法]Mg-Al系炭酸型LDHの合成は、空気雰囲気下において、1mol/l MgCl_2-AlCl_3混合溶液(混合モル比Mg/Al比=2,3,4)を1mol/l Na_2CO_3水溶液に滴下することにより行った。LDHの熱分解物(LDHoxide)は500℃で5時間加熱処理した。ホウ素の除去実験は、所定濃度のホウ素水溶液にLDHまたはLDHoxideを0.1g添加して、窒素雰囲気下、25℃で所定時間振とうすることにより行った。除去実験で得られた固体生成物はXRD、FT-IRより評価を行った。ろ液については、アゾメチンH吸光光度法による呈色反応後、吸光光度計を用いてホウ素の濃度を測定した。[研究成果]LDHoxideを用いた場合、振とう時間の増加とともにホウ素除去率は増大し、Mg/Al比=3では1時間でほぼ100%の除去率になった。一方、熱分解前のLDHを用いた場合、振とう時間を増加してもほとんどホウ素は除去できなかった。XRDの結果から、ホウ素/LDHoxide複合体は層構造をもつことが確認された。FT-IRの結果から、ホウ素/LDHoxide複合体にはB-0に由来する吸収ピークが観察された。以上の結果より、Mg-Al系炭酸型LDHの熱分解物を用いれば水中の環境汚染物質ホウ素を除去できることが明らかとなった。