環境保全型タンニンゲル/液抽出法によるホウ素回収技術の新展開

采用环保鞣胶/液体萃取法的硼回收技术新进展

• 批准号: 13878109
• 负责人: 中野 義夫
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13878109/
• 关键词: ホウ素; ゲル; タンニン分子; 吸着; ホウ素排水処理; Boron; Tannin gel; Gel; liquid extraction; Adsorption

ホウ素化合物を含む排水処理技術として、凝集沈殿処理、イオン交換処理、溶媒抽出処理等が検討されている。しかしながら、多量の薬剤添加に伴う二次廃棄物の発生あるいは再生廃液処理等のコスト高のため、処理プロセスの実用化が困難な状況にある。申請の研究では、ホウ素化合物分離除去プロセスとして、新規な高分子吸着剤を開発し、この分離プロセスの有効性について検討し、次の様な知見を得るに至った。(1)自然界に大量に分布している天然資源の一つである天然高分子(タンニン分子)をホルムアルデヒドで架橋することにより、タンニンゲル(H型タンニンゲル、Na型タンニンゲル、NH_3型タンニンゲル)を創出した。(2)ホウ素は、酸性域では主にB(OH)_3、アルカリ域では主にB(OH)_4^-の化学形態を取ることから、水溶液中のpHが重要な操作因子であること、ホウ素化合物は、タンニン分子鎖中のカテコール基と反応すること、を明らかにした。(3)H型、Na型、NH_3型タンニンゲルのホウ素の最大吸着容量は、ホウ素初期濃度80ppmの水溶液に対して、それぞれ、0.88(pH=12.2)、1.81(pH=9.0)、2.95(pH=11.8)mg-B/g-dry gelであることを示した。カルシウム系凝集剤を使用する系(0.63mg-B/g-凝集剤)に比べて優れていることを明らかにした。イオン交換樹脂系(現在、最高の性能を有する吸着剤)と比較したところ、ホウ素初期濃度1000ppmに対して、本研究で開発したNH_3型タンニンゲルは14.2mg-B/g-dry gel(イオン交換樹脂系:5.8mg/g-イオン交換樹脂)と極めて高い吸着容量を示した。(4)ホウ素の吸着メカニズムを吸着等温線およびB固体NMRにより検討したところ、タンニンゲルへのホウ素吸着はラングミュア式で整理することが明らかとなった。ホウ素の吸着はタンニン分子鎖中のカテコール基とホウ素の縮合反応により起こること、反応の際のカテコール基:ホウ素の比は1:1または2:1であることを確認した。(5)以上の結果より、タンニンゲル/液抽出法による新規なホウ素化合物回収プロセスの成立性を示すことができ、提案のプロセスはホウ素化合物分離・回収に有効であることが判明した。

を ホ ウ element compounds containing む drainage 処 manage technology と し て, agglutination Shen Dian 処, イ オ ン 処 exchange, solvent extraction 処 and が beg さ 検 れ て い る. し か し な が ら, more quantity の 薬 tonic add に with う secondary 廃 outcast の 発 raw あ る い は renewable liquid 廃 処 and の コ ス ト high の た め, 処 プ ロ セ ス の be difficulty in turn が な condition に あ る. Application の research で は, ホ ウ element compounds separation to remove プ ロ セ ス と し て, new rules な polymer suction with tonic を open 発 し, こ の separation プ ロ セ ス の have sharper sex に つ い て beg し 検, time の others な knowledge を must る に to っ た. (1) the nature に large に distribution し て い る natural resources is の つ で あ る natural polymer (タ ン ニ ン molecule を ホ ル ム ア ル デ ヒ ド bridge で す る こ と に よ り, タ ン ニ ン ゲ ル (H タ ン ニ ン ゲ ル, Na タ ン ニ ン ゲ ル, NH_3 タ ン ニ ン ゲ ル) を hit し た. (2) ホ ウ は, acidic domain で は に B (OH) _3, Lord ア ル カ リ domain で は main に B (OH) _4 ^ - の chemical forms take る を こ と か ら, important な の in the aqueous solution pH が operation factor で あ る こ と, ホ ウ element compounds は, タ ン ニ ン molecular lock の カ テ コ ー ル base と anti 応 す る こ と, を Ming ら か に し た. (3) H, Na, NH_3 タ ン ニ ン ゲ ル の ホ ウ は の maximum sorption capacity, ホ ウ aqueous solution, initial concentration of 80 PPM の に し seaborne て, そ れ ぞ れ, 0.88 (pH = 12.2), 1.81 (pH = 9.0), 2.95 (pH = 11.8) mg - B/g - dry gelである とを とを shows た. カ ル シ ウ ム system use agglutinate tonic を す る department (0.63 mg/g B - agglutination tonic) に than べ て optimal れ て い る こ と を Ming ら か に し た. イ オ ン exchange resin (now, the highest performance を の have す る sorption tonic) と compare し た と こ ろ, ホ ウ, initial concentration of 1000 PPM に し seaborne て, this study で 発 し た NH_3 type タ ン ニ ン ゲ ル は 14.2 mg - B/g - dry gel(<s:1> <s:1> <s:1> exchange resin system :5.8mg/g- <s:1> <s:1> exchange resin)と extremely めて high <s:1> adsorption capacity を indicates <s:1> た. Element (4) ホ ウ の sorption メ カ ニ ズ ム を sorption isotherm お よ び B solid NMR に よ り beg し 検 た と こ ろ, タ ン ニ ン ゲ ル へ の ホ ウ element sorption は ラ ン グ ミ ュ ア type で finishing す る こ と が Ming ら か と な っ た. ホ ウ element の sorption は タ ン ニ ン molecular lock の カ テ コ ー ル base と ホ ウ element の condensation anti 応 に よ り up こ る こ と, anti 応 の interstate の カ テ コ ー ル base: ホ ウ element の than は 1:1 ま た は 2:1 で あ る こ と を confirm し た. (5) above の results よ り, タ ン ニ ン ゲ ル / liquid extraction method に よ る new rules な ホ ウ element compounds back 収 プ ロ セ ス の established sex を shown す こ と が で き, proposal の プ ロ セ ス は ホ ウ element compounds separation, back 収 に have sharper で あ る こ と が.at し た.

项目成果

中野義夫, 宮崎あかね: "環境保全型タンニンゲル/液抽出法によるホウ素の回収"化学工学会第34回秋季大会講演要旨集. 792 (2001)

Yoshio Nakano，Akane Miyazaki：“通过环保鞣胶/液体萃取法回收硼”化学工程师学会第 34 届秋季会议记录 792 (2001)。

中野義夫: "固液共存型ゲルマクロ反応分離システムの展望"ケミカルエンジニヤリング. 18・1. 23-28 (2003)

中野义夫：“固液共存凝胶宏观反应分离系统的展望”化学工程18・1（2003）。

中野義夫, 宮崎あかね: "環境保全型タンニンゲル/液抽出法によるホウ素の回収"化学工学会第34回秋季大会講演要旨集. R205. (2001)

Yoshio Nakano，Akane Miyazaki：“通过环保鞣胶/液体萃取法回收硼”第 34 届化学工程师学会秋季会议论文集（2001 年）。