Research on development of new porous carbon adsorbent materials using argillaceous soils and minerals as templates

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多孔性炭素材料は軽量性・安定性・安全性において他の材料より優れ、吸着能力も大きいことから今後も環境管理技術における価値が見込まれる。多孔性物質の吸着能力を大きく左右するのはナノスケールサイズの細孔発達であり、これを制御することができれば、吸着の対象となる各種化学物質に適した吸着材料を開発することにつながり、環境中への有害物質の拡散をより効果的かつ効率的に抑制することが可能となることが期待される。本研究は上記の目的のために、テンプレート法により天然粘土質土壌・鉱産物を基にした多孔性炭素材料の合成を行い、より高い比表面積の試料を得るための合成条件に関する知見を得た。ここでは、特に炭素原料へのテンプレートの浸漬時間が合成試料の比表面積並びに試料収率に大きな影響を持つことを明らかとした。これらの結果は、試料の合成並びにそのプロセスの改善に今後役立つものと期待できる。また、得られた多孔性炭素試料のうち有効な性能が見込まれるものは、主要な有機ガスの一つであるシクロヘキサンの吸着容量において従来の椰子殻活性炭と比べて優位である一方、水蒸気の吸着が起こりにくいことが分かった。これは本研究で得られた多孔性炭素試料からは、保管中の吸湿の影響を心配しなくとも良く、さらに有機ガス吸着能力のより高い吸着材料が実現できる可能性を示している。また、多孔性炭素材料のガス吸着能の把握に関連して、まず日本国内で現在流通している椰子殻活性炭製品を対象として、Wheeler-Jonas式の拡張による温度・湿度までを考慮に入れた有機溶剤ガス破過時間の推算モデルを用いたシミュレーションを行い、これらの演算、特に各種定数の決定に関する知見を得た。さらに、産業衛生向け活性炭製品の例として、日本国内で近年流通する呼吸保護具用吸収製品11種類に使用されるものの比表面積とそれらの室温付近での吸湿等温線の測定を行った。これより、それらの室温付近での吸湿の程度とその挙動を明らかとした。本研究で合成した多孔性炭素試料への上記推算モデルの適用への検討は、なお進行中である。