酸化チタン担持触媒による可視光駆動型環境浄化プロセスの研究

二氧化钛负载催化剂可见光驱动环境净化工艺研究

• 批准号: 17710070
• 负责人: 小島 隆志
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: National Maritime Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17710070/
• 关键词: 有機スズ化合物; 酸化チタン; 海洋環境; 光触媒反応; 誘導体化; GC; MS分析; 半経験的分子軌道計算; ラジカル中間体

船舶に用いられる防汚塗料は、付着生物に対する毒性を有する防汚成分を塗料中に配合させ、塗膜表面からこれらの防汚成分が溶出することで汚損を防止する。防汚成分の中で、高い防汚活性を示す有機スズ化合物(OTCs)や重金属化合物が広く用いられてきたが、それらの生物への毒性が高いこと、中でもOTCsの問題が近年明らかとなり、世界的にも船舶塗料への使用が禁止となりつつある。しかしながら、環境中に残留した有機スズ化合物による海洋環境は、依然として続いており、OTCsの除去・分解に関する研究が、各国において精力的に行われている。OTCsの分解では、環境中において紫外線による分解が知られている。しかしながら、OTCsの分解反応は長い時間を必要とし、さらにその分解副生成物である、二置換スズ化合物および一置換スズ化合物は依然として環境毒性を有している。そこで、本研究では、酸化チタンをシリカゲルに担持させた触媒を用いた環境浄化プロセス装置を作成し、光触媒によるOTCs分解実験の検討を行った。標的のOTCsとして、トリブチルスズ(TBT)およびトリフェニルスズ(TPT)が調査された。超純水にOTCsを溶解させ、所定の濃度に調製したOTCs溶液を装置に流し、所定の期間UV照射した。GC/MS-SIM分析を行うため、サンプリング溶液に塩化ナトリウム飽和溶液、酢酸-酢酸ナトリウム緩衝液(pH5)を添加し、Et_4BNaによりエチル誘導体化を行った後、n-hexで抽出し硫酸ナトリウムで脱水した。OTCsのサロゲートおよびそれぞれの内部標準化合物(テトラブチルスズ、テトラフェニルスズ)により、OTCsの分解評価はGC/MS-SIMモニターイオンにより定量した。光照射に対する装置内OTCsの濃度の経時変化は、TBTの場合照射時間とともにTBT濃度は減少し、反応開始から24時間でほぼ定常となった。さらに反応開始から72時間では、TBTは90%消失した濃度に低下した。TBTの分解に伴うDBTおよびMBTの生成は、GC/MS-SIMモニターイオンから追跡したが確認できなかった。一方TPTでは、光照射160時間で分解反応を確認したが、槽内にTPTの残留が確認できた。半経験的分子軌道計算(Semi-empirical MOPAC)を用いてラジカル中間体の生成熱について計算した結果、OHラジカルより攻撃を受けたTBTおよびTPTから発生するラジカルの安定性によって、光触媒分解反応を決定することがわかった。

Anti-fouling coatings used in ships are toxic to organisms, anti-fouling components are mixed in coatings, and anti-fouling components are dissolved from coating surfaces to prevent fouling. Organic compounds (OTCs) and heavy metal compounds have been used in marine coatings for a long time. Organic compounds remain in the marine environment, and research on the removal and decomposition of OTCs continues to be conducted in various countries. OTCs are decomposed in the environment by ultraviolet radiation. The decomposition reaction of OTCs is necessary for a long time, and the decomposition by-products are still environmentally toxic. In this study, the decomposition of OTCs was studied by using an environmental catalyst. The OTCs of the standard are investigated. Ultra-pure water is used to dissolve OTCs, modulate OTCs at a given concentration, and irradiate the solution with UV light for a given period of time. GC/MS-SIM analysis is carried out by adding Et_4BNa to saturated solution, acetic acid-acetic acid buffer solution (pH5), and extracting n-hex sulfuric acid to dehydrate. OTCs are classified into two groups: GC/MS-SIM, GC/MS-SIM, GC/MS-SIM and GC/MS-SIM. The concentration of OTCs in the device changes with time, and the concentration of TBT decreases with time, and the concentration of TBT decreases with time. The concentration of TBT decreased by 90% after 72 days of reverse reaction. TBT decomposition is accompanied by DBT generation, GC/MS-SIM tracking is confirmed. TPT in one direction, light irradiation for 160 hours, decomposition and reflection, and TPT residue in the groove. Semi-empirical MOPAC calculations are used to calculate the heat of formation of intermediates, the stability of OH molecules, the stability of OH molecules, and the determination of photocatalyst decomposition reactions.

项目成果

光触媒を利用した水中有害物質の分解挙動

利用光催化剂分解水中有害物质的行为

• 发表时间: 2007
• 期刊: 第7回海上技術安全研究所講演会講演要旨集 (投稿中)
• 作者: 石田 聡;土原健雄;今泉眞之;Ryuji KOJIMA;小島 隆志
• 通讯作者: 小島 隆志

環境浄化触媒を利用した海洋環境中の有害物質の分解挙動

利用环境净化催化剂分解海洋环境中有害物质的行为

• 发表时间: 2006
• 期刊: 2006年 日本化学会西日本大会講演 (予稿集)
• 作者: 石田 聡;土原健雄;今泉眞之;Ryuji KOJIMA;小島 隆志;小島 隆志
• 通讯作者: 小島 隆志

PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF TRIBUTYLTIN CHLORIDE IN WATER

光催化降解水中三丁基氯化锡

• 发表时间: 2007
• 期刊: The proceedings of the 13^<th> International Symposium on Toxicity Assessment (投稿中)
• 作者: 石田 聡;土原健雄;今泉眞之;Ryuji KOJIMA
• 通讯作者: Ryuji KOJIMA