水中の内分泌攪乱化学物質を除去する球状発泡担体の合成と除去プロセスの開発

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1.研究目的水中の環境ホルモンを除去する機能を有し、再生が可能で、使用済み・廃棄の際には生分解性を有する高分子担体の合成法を確立することと、本担体を充填したリアクターを開発することが本研究の目的である。2.原理シクロデキストリン(CyD)は、水中では内分泌攪乱化学物質(環境ホルモン)を化学的包接作用により分子内に取り込み、アルコール中では取り込んだ環境ホルモンを放出する。水に溶けないようCyDを高分子化した担体は、環境ホルモンを効率よく分離し、アルコールでの担体の再生を経て、再利用することが可能である。3.研究成果実験触媒の存在下、CyDをジイソシアナート化合物によって架橋した担体をφ75μm未満にまで粉砕した。この微粉末とアルギン酸ナトリウム水溶液からなるペースト状混合物を塩化カルシウム水溶液上に滴下し、球状に成形した。この球体を凍結乾燥後、更にジイソシアナート化合物との再架橋反応を施し、CyD成分からなる球状発泡担体(球状造粒子体)を調製した。環境ホルモンを含んだモデル水溶液として、8.9wt%高濃度フェノール水溶液5mLに対し、1gの球状造粒子体を添加した際のフェノール除去能力を評価した。結果調製した球状造粒子体は、直径φ3mm前後の大きさ、優れた圧縮強度1.65MPa、高い気孔率47%、大きな比表面積3.48m^2/gを有していた。三角フラスコ中におけるバッチ試験では、2時間後のフェノール除去率は58%(残留フェノール濃度は3.8wt%)であり、アルコール中で再生した担体を用いても、担体性能に低下は認められなかった。本担体を流動相カラムに用いたリアクター(内径φ70mm,実容量129mL)を作製し、性能評価した。約30分で50%に達する迅速なフェノール分離率を示し、更に2時間後では58%、1日後では72%の分離率を示し、リアクター性能はバッチ試験とほぼ同程度の性能を発揮することがわかった。また、同一の処理水に対し、常に新しい球状造粒子体を充填したリアクターによる処理を繰り返した際のフェノール分離率を検討した。7回目の処理で、残留フェノール濃度を490ppmにまで減ずることができた。