環境保全のための構造敏感性多孔性物質の設計

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本研究は、環境破壊の要因である化学的物質を気圏・水圏併せて除去する新しい物質の開発を目指すものである。物質としてはナノメータ細孔を有するゼオライトおよび活性炭素繊維を用い、その表面を種々の手法で修飾して選択反応性・選択吸着性をもたせる。同じ課題での研究は本科学研究費により平成5年度に開始しており、本年度はその継続且つ延長上にある。本年度は、主として、1)疎水性ゼオライトの調製条件の最適化、および2)水蒸気存在下での気相クロロホルムの吸着・除去への利用、を行った。ゼオライトの親水性の原因となるA1原子を四塩化珪素処理によるSi置換反応で骨格から除いて疎水性とした。調製条件の検討から以下の最適条件を明らかにした。1)出発原料のNa-Y型ホ-ジャサイトは先ず珪酸存在下での酸処理などによりSi/A1比を5程度にまで高める。2)これを十分に加熱脱水した後、四塩化珪素蒸気と接触させて反応させる。3)十分な洗浄をおこなう。こうして得られたゼオライトは、骨格内アルミニウムが最大で薬物療法98%除去・置換され著しく疎水化されている。平成5年度に水中からのクロロホルム吸着に修飾・疎水化ホ-ジャサイトが著しい効果を有すことを示したが、トリクロロエチレンでも同様であった。また、本年度は気体クロロホルム(低濃度)/水蒸気(高濃度)の混合気体を用いた動的吸着能を流通系で解析した。アルミニウム含量の多いゼオライトでも接触初期にはクロロホルムの吸着が起こるが、共存する水蒸気によりその後大部分脱離する。Si/A1比の大きい試料では、水蒸気共存下でもクロロホルムの優先吸着が起こり水蒸気による脱離は無い。その飽和吸着量はゼオライトの細孔空間を完全に充填する量である。高Siゼオライトは、耐酸・耐熱性にも優れ再生という点でも有利である。