ナノジオサイエンスに基づく環境材料の探索と創出

基于纳米地球科学的环境材料探索与创造

• 批准号: 22246117
• 负责人: 笹木 圭子
• 金额: $ 25.29万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22246117/
• 关键词: ナノジオサイエンス; 環境材料; 生体鉱物; 焼成; 金属酸化物; 固体塩基; 結晶性

ターゲットイオンを新興汚染物質および放射性核種スロゲートに絞り、フッ素(F^-)、ホウ素(H_3BO_3)、Sr^<2+>についての活性物質として、Geo-Mimetic Materialsからそれぞれ、動物骨材由来のハイドロキシアパタイト、マグネサイト由来の酸化マグネシウム、微生物が合成したマンガン酸化物を選定した。まず、改質条件によってそれぞれの活性物質のキャラクタリゼーションをXRD、XAFS/EXAFS、SEM-EDX、XPS、TEM、CO_2-TPD、比表面積測定、Raman、FTIRなどの組み合わせによりおこなった。フッ素(F^-)、ホウ素(H_3BO_3)の捕捉材として選定したマグネサイト由来の酸化マグネシウムでは、焼成条件によって、固体塩基特性が変化し、水圏におけるフッ素(F^-)、ホウ素(H_3BO_3)の捕捉容量に影響を与えていることが分かった。フッ素(F^-)、ホウ素(H_3BO_3)の酸化マグネシウムによる捕捉機構が崩壊的収着であることから、固体の表面積の大きさよりも、固体塩基特性が重要なファクターとなっていることを見出した。また、Sr^<2+>の捕捉材として選定した動物骨材由来のハイドロキシアパタイトでは、やはり焼成条件によって、純度および結晶性が向上し、これらによって単位表面積当たりのイオン交換容量が増大することを見出した。これらの結果から、ミクロ領域の特性ではなく、ナノ領域特性が、水圏での稀元素との反応に影響を及ぼしていることを複数の事例にもとづき明らかにしたといえる。微生物が合成したマンガン酸化物それ自身は低結晶性層状バーネサイトに近く、自然界では生物酸化の過程で、種々の重金属を取り込み、バーネサイトに対する単純な吸着ではなく、共沈や共吸着に近い。それにより、単純な吸着以上の重金属取り込み量が得られており、微生物が合成した低結晶性層状バーネサイト中の空隙のサイト数が多く、Mn(III)含有率が低いほど、重金属取り込み量が大きくなることをEXAFS解析より明らかにした。

タ ー ゲ ッ ト イ オ ン を emerging pollutants お よ び radioactive nuclide ス ロ ゲ ー ト stranded に り, フ ッ element (F ^ -), ホ ウ element (H_3BO_3), Sr ^ 2 + < > に つ い て の active substances と し て, Geo - Mimetic Materials か ら そ れ ぞ れ aggregate, animal origin の ハ イ ド ロ キ シ ア パ タ イ ト, マ グ ネ サ イ ト origin の acidification マ グ ネ シ ウ ム, microbial が synthetic し た マ ン ガ ン acidification content を selected し た. ま ず, modified conditions に よ っ て そ れ ぞ れ の active substances の キ ャ ラ ク タ リ ゼ ー シ ョ ン を XRD, XAFS/EXAFS, SEM, EDX, XPS, TEM, CO_2 - TPD, determination of specific surface area, Raman and FTIR な ど の group み close わ せ に よ り お こ な っ た. フ ッ element (F ^ -), ホ ウ element (H_3BO_3) の capture material と し て selected し た マ グ ネ サ イ ト origin の acidification マ グ ネ シ ウ ム で は, 焼 into condition に よ っ て, solid salt base features が - し, water sha-lu に お け る フ ッ element (F ^ -), ホ ウ element (H_3BO_3) の に influence を and capture capacity え て い る こ と が points か っ た . フ ッ element (F ^ -), ホ ウ element (H_3BO_3) の acidification マ グ ネ シ ウ ム に よ る capture institutions が collapse 壊 収 the で あ る こ と か ら, solid の large surface area の き さ よ り も, solid salt base features が important な フ ァ ク タ ー と な っ て い る こ と を shows し た. ま た, Sr ^ 2 + > < の capture material と し て し selected aggregate た animal origin の ハ イ ド ロ キ シ ア パ タ イ ト で は, や は り 焼 into conditions に よ っ て and purity お よ び crystalline が し upward, こ れ ら に よ っ て 単 a surface area when た り の イ オ ン exchange capacity が raised large す る こ と を shows し た. こ れ ら の results か ら, ミ ク の ロ field features で は な く, ナ ノ field features が, water sha-lu で の rare element と の anti 応 に influence を and ぼ し て い る こ と を plural の examples に も と づ き Ming ら か に し た と い え る. Microbial が synthetic し た マ ン ガ ン acidification content そ れ itself は low crystalline layered バ ー ネ サ イ ト に nearly く, nature で は biological acidification process of の で, kind of 々 の heavy metal を take り 込 み, バ ー ネ サ イ ト に す seaborne る 単 pure な sorption で は な く sharing, shen や sorption に い near. そ れ に よ り, 単 pure な sorption の above heavy metal take り 込 が み quantity to ら れ て お り, microbial が synthetic し た low crystalline layered バ ー ネ サ イ ト の gap in の サ イ ト が much く, low Mn (III) contains rate が い ほ ど, heavy metals in り 込 quantities み が き く な る こ と を EXAFS parsing よ り Ming ら か に し た.

项目成果

Sorption Characteristics of Co2+ on Biogenic Birnessite and Other Chemically Synthesized Manganese Oxides

生物水钠锰矿和其他化学合成锰氧化物对 Co2 的吸附特性

• 发表时间: 2010
• 作者: Qianqian YU;Takuya KASEYAMA;Keiko SASAKI;Tsuyoshi HIRAJIMA
• 通讯作者: Tsuyoshi HIRAJIMA

Bacterial and Fungal Community Structure in Manganese Oxide Deposits in Sanbe Hot Spring in Shimane, Japan

日本岛根县三部温泉氧化锰沉积物中的细菌和真菌群落结构

• 发表时间: 2010
• 期刊: Proceedings of International Symposium on Earth Science and Technology 2010
• 作者: Yoshitaka UEJIMA;Atsushi SAKAMOTO;Keiko SASAKI;Tsuyoshi HIRAJIMA;Junichiro ISHIBASHI
• 通讯作者: Junichiro ISHIBASHI

好熱性鉄酸化細菌を用いた砒素の酸化方法

使用嗜热铁氧化细菌的砷氧化方法

• 发表时间: 2011

Spectroscopic Study on Oxidative Dissolution of Chalcopyrite, Enargite and Tennantite at Different pHs

不同pH值下黄铜矿、硫铜矿和铁锰矿氧化溶解的光谱研究

• 发表时间: 2010
• 期刊: Hydrometallurgy
• 影响因子: 4.7
• 作者: Keiko SASAKI;Koichiro TAKATSUGI;Kazuhiro ISHIKURA;Tsuyoshi HIRAJIMA
• 通讯作者: Tsuyoshi HIRAJIMA

Arsenic Immobilization by Zero Valent Iron : Numerical Modeling and Experimental Study

零价铁固定砷：数值模拟和实验研究

• 发表时间: 2010
• 作者: Osama Eljamal;Keiko SASAKI;Tsuyoshi HIRAJIMA
• 通讯作者: Tsuyoshi HIRAJIMA