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廃棄金属のアルカリ処理による水素および有価物製造

通过碱处理废金属生产氢气和贵重物品

基本信息

批准号：
06J04470
负责人：
平木岳人
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J04470/
关键词：
廃棄Al 廃棄Si X型ゼオライト水素製造ポピュレーションバランス循環利用速度論的解析コプロダクション廃棄アルミニウム廃棄シリコンシステム解析エクセルギーゼオライト高圧水素製造高圧水素アルカリ水溶液水酸化アルミニウム亜臨界

项目摘要

廃棄Al、Siから水素とX型ゼオライトを同時製造するプロセスを提案した。廃棄Al、Siを個別に処理して得られる有価物(Al:Al(OH)_3、Si:Na_2SiO_3)は、いずれも安価(数十円/kg)であり、実用化にはより高い付加価値の製品が求められる。そこで吸着剤などに利用され、市場価格が1000円/kg程度のX型ゼオライト(Na_<86>Al_<86>Si_<106>O_<384>・xH_2O)の合成を試みた。実験結果は、廃棄Al、Siを原料とした場合においても、市販品と同等な比表面積(500m^2/g以上)およびSiAl比(1.23)のX型ゼオライトを合成できることを明らかにした。さらにゼオライト合成時に得られた残渣溶液を原料として循環利用したところ、その繰り返し利用回数はX型ゼオライト製品の特性に影響を及ぼさないこと明らかにした。このプロセスの確立により、廃棄金属の有効利用率を上昇させ、残渣溶液処理における費用と環境負荷の大幅削減が期待できる。ゼオライト合成における反応機構解明の研究は少なく、その多くはX型ゼオライトが対象であり、付加価値の高いX型ゼオライトの報告は極めて少ない。そこでX型ゼオライトの合成プロセスを速度論的に解析した。合成時の水溶液温度が合成速度に与える影響を体系的に調査し、その現象説明にポピュレーションバランスモデルを適用した。その結果、反応におけるゲル相の溶解速度定数および析出速度定数、X型ゼオライトの核発生頻度因子およびX型ゼオライト粒子の成長速度定数の温度依存性を明らかにした。またモデルにより推定した粒径分布は、実験結果と傾向的によく一致し、ゼオライト製造プロセスに広く有用であることを示唆した。

Al-Si alloy is a new type of alloy. Al and Si were treated separately and the products (Al:Al(OH)_3, Si:Na_2SiO_3) were obtained. The synthesis of X-type (Na_<86>Al_<86>Si_<106>O_<384>·xH_2O) was studied at the market level of 1000/kg. As a result, Al and Si are not used as raw materials, and the specific surface area of commercial products is more than 500 m2/g. The ratio of Si to Al is 1.23. The X-type synthesis of Al and Si is not easy. The residual solution obtained during the synthesis process is recycled, and the product characteristics are affected. The establishment of such a system, the increase in the effective utilization rate of waste metals, the significant reduction in the cost of residue solution treatment and the environmental load are expected. The research on the mechanism of anti-vibration synthesis has been studied in detail. A theoretical analysis of the X-ray diffraction pattern The temperature of the aqueous solution during synthesis affects the synthesis speed. The investigation and explanation of the phenomenon are applicable. The results show that the dissolution rate and precipitation rate of the reaction phase, the nuclear generation frequency factor and the temperature dependence of the growth rate of the X-type particles are different. The estimated particle size distribution is consistent with the trend of production.