バイオマス炭化物による重金属イオンの除去特性に関する研究

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1.目的バイオマスは多種多様で、各成分が大きく異なるため、資源化にあたり各バイオマスの構成成分や構造等を十分に把握する必要があると考えている。その原料特性を考慮した最適な利用法を選択できるようなシステム創りが必要と思われる。今回はその第一歩として、バイオマス炭化物に着目し、重金属処理材としで利用することを想定した。そこで本研究の目的は、バイオマス原料およびその炭化物の各成分分析を行った上でカドミウムイオンの浄化処理実験を行い、含有成分や細孔構造等と処理特性との関係を検討することとした。2.実験方法バイオマス試料はイナワラ、モミガラ、コメヌカ、リンゴ剪定枝、孟宗竹とし、窒素気流中400℃と800℃でとれそれ1時間炭化して作製した。成分分析はイオンクロマト法を用いた。カドミウム処理特性は塩化カドミウム水溶液を用い、各炭化物(粒径20～100μm)に対して回分法で求めた。カドミウムイオンは比色法により測定した。その他、細孔分布、XRD、繊維分析、元素分析等を行い、各バイオマス特性を求めた。3.研究成果今回用いた5種類の炭化物すべてがカドミウム除去能を持つことが分かった。特にイナワラとコメヌカの除去能が優れていた。(最大除去量80mg/g)また炭化物中のカリウム含有量がカドミウム除去能と相関関係にあることを見出した。さらにナトリウムの依存性を確認するためカドミウム除去能が低いリンゴ枝に、塩化ナトリウムを添加した炭化物に対して同様の浄化処理を行ったところ、大きく改善できることが分かった。これは海水に浸漬した木質系バイオマスの有効利用法としても期待できる。以上のようにバイオマスには含有する成分や構造等の原料特性に応じた利用法を選択することが重要であり、簡単な処理によって高機能性材料への変換も可能となることが示唆された。