新しい吸着剤やイオン交換体を用いた自然水や排水中の汚染物質の捕獲法に関する研究

利用新型吸附剂和离子交换剂捕获天然水和废水中污染物的方法研究

• 批准号: 04F04753
• 负责人: 小松 優
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kanazawa Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04753/
• 关键词: MCM-41; メソポーラスケイ酸塩; カドミウムイオン; 鉛イオン; アセチルアセトン

科学技術の発展に伴い工業排水中の重金属による水質汚染が問題となっている。そこで、高選択性を有する重金属イオン捕獲材の創成を目的とし、多孔質メソポーラスケイ酸塩(MCM-41)に着目した。MCM-41の細孔径は(2〜50nm)で触媒などとして用いられている。本研究ではMCM-41の細孔径に由来する金属イオンの捕獲挙動を検討した。MCM-41は、水ガラス(ケイ酸ナトリウム溶液)と界面活性剤セチルトリメチルアンモニウム臭化物(CTAB)を原料として水熱合成反応を行い、その後窒素雰囲気で550℃1時間、さらに空気雰囲気で550℃焼成を行い合成した。金属イオンの捕獲実験は、硝酸と水酸化ナトリウムを用いて水相のpHを調整し、アセチルアセトンと金属イオン(Mn^<2+>,Co^<2+>,Ni^<2+>,Cu^<2+>,Zn^<2+>,Cd^<2+>,Pb^<2+>)を含む水相に、MCM-41を加え、固-液接触させた。固液分離後、水相中の金属イオン濃度は誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES)を用いて測定し、あわせて水相のpHも測定した。MCM-41の比表面積値は1180m^2g^<-1>で文献値と一致した結果が得られた。また吸脱着等温線は、二段構造を示し筒状メソポーラス物質であることが示唆された。金属イオン捕獲率はpHが大きくなるに従って増加する傾向があることがわかった。またそれぞれの最大金属イオン捕獲率は、Cd^<2+>およびPb^<2+>で約95%以上、その他の重金属イオンは50%〜80%程度であった。さらにpH6.0においてはCd^<2+>,Pb^<2+>はほぼ95%以上捕獲されたのに対し、他の重金属イオンは50%ほどしか捕獲されていなかった。この結果から、MCM-41はCd^<2+>,Pb^<2+>に対して特に有効な捕獲材であると考えられる。以上の結果からMCM-41は遷移金属イオン捕獲能を有し、さらにイオン半径の大きさの違いによって、重金属イオンの選択的捕獲分離へ応用できる可能性のあることが示された。

随着科学技术的发展，工业废水中的重金属污染已成为一个问题。因此，为了创建高度选择性的重金属离子诱捕材料，我们专注于多孔介孔硅酸盐（MCM-41）。 MCM-41的孔径为（2-50 nm），用作催化剂或类似物。在这项研究中，我们研究了从MCM-41的孔径衍生出的金属离子的捕获行为。通过使用水玻璃（硅酸钠溶液）和表面活性剂溴化铵（CTAB）进行水热合成反应来合成MCM-41，然后在550°C下在氮气大气中在550°C下钙化1小时，然后在空气中的550°C下进行钙化。 In the metal ion capture experiment, the pH of the aqueous phase was adjusted using nitric acid and sodium hydroxide, and MCM-41 was added to the aqueous phase containing acetylacetone and metal ions (Mn^<2+>, Co^<2+>, Ni^<2+>, Cu^<2+>, Zn^<2+>, Cd^<2+>, Pb^<2+>), and在固液中接触水相。固定液体分离后，使用电感耦合等离子体发射光谱分析仪（ICP-AES）测量水相中的金属离子的浓度，还测量了水相的pH值。 MCM-41的特定表面积值为1180m^2g^<-1>，结果与文献值一致。此外，吸附和解吸等温线显示出两阶段的结构，并被认为是圆柱介孔材料。发现金属离子捕获率随着pH的增加而趋于增加。此外，CD^<2+>和Pb^<2+>的最大金属离子捕获率约为95％或更高，其他重金属离子约为50％至80％。此外，在pH 6.0时，Cd^<2+>和Pb^<2+>的捕获速度为95％，而其他重金属离子仅捕获约50％。基于这些结果，认为MCM-41是CD^<2+>和Pb^<2+>的特别有效的捕获材料。上述结果表明，MCM-41具有捕获过渡金属离子的能力，并且由于离子半径的尺寸差异，它可能适用于选择性捕获和分离重金属离子。