有機分子内包ガラスを利用した持続的水質浄化プロセスの開発

使用含有有机分子的玻璃开发可持续水净化工艺

• 批准号: 09J07752
• 负责人: 上村 佳大
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J07752/
• 关键词: 多孔質材料; 吸着; 化学工学; 結晶; グリーンケミストリー; 触媒; 低環境負荷; 材料プロセス; 廃水処理; シリカ材料; ゾルーゲル法; 非晶質材料; 有機-無機ハイブリッドガラス; 単位操作; 固液抽出

ゼオライトは結晶性多孔質アルミノシリケートであり、その高い安定性、吸着特性、細孔容積から、有価物回収や汚染物質除去プロセスに応用できると考え、今回は主にゼオライトの合成及び物性評価、そして低コスト・低環境負荷でのゼオライト合成プロセスの確立を対象としたものを報告する。ゼオライトはシリカ源、アルミ源、アルカリ源、水及び有機構造規定剤(organic structure-directing agent;OSDA)を混合して反応混合物を調製し、これをオートクレープ内で高温・高圧下で水熱反応させて合成される。この時、OSDAの種類、反応混合物組成、反応条件及び反応操作を変化させることにより生成結晶相が制御され、これまでにbeta、ZSM-11、ZSM-12をはじめとする工業的価値の高いゼオライトが合成されてきた。これらのゼオライトを合成するためにはOSDAが必須であり、同時に新しいOSDAを用いた新規構造ゼオライト合成の試みも継続的に行われている。しかしながら、現状ではOSDAの構造はより複雑化し高価なものへと変化しているばかりでなく、OSDAを用いる従来方法は有機物含有廃液の処理や焼成時の排ガス処理などが不可避であるという欠点があり、ゼオライトの大量生産においてプロセスの煩雑化と高い環境負荷の主要因となっている。このような背景から、本研究では種結晶添加法によってOSDAを用いずに種々のゼオライトを合成することを試みた。種結晶添加法はOSDAを含まない反応混合物に予めOSDAを用いて合成したゼオライト種結晶(焼成品)を少量添加して水熱合成を行い、種結晶と同一構造を有するゼオライトをOSDA-freeで合成する新しいアプローチである。種結晶添加法によってこれまでにbeta、ZSM-11、ZSM-12ゼオライトの合成を行い、さらにこれらの生成物をそれぞれ種結晶として利用し、反応混合物に再度添加することで、種結晶と同一構造を有したゼオライト(グリーンゼオライト)を結晶化させることに初めて成功した。また実用化の面から、合成プロセスにおける種結晶の組成と添加量、反応混合物組成と生成物の関係の詳細な検討を行い、種々のゼオライトにおける最適合成条件を見出した。以上の結果は、グリーンケミストリーに基づいたゼオライトのOSDA-free合成プロセス確立のための重要な知見になると考え、国際学術雑誌への投稿を行った後、国際及び国内学会においてその成果を報告した。種結晶添加・OSDA無添加法の最大の魅力は優れた特性を有し、工業的価値の高いゼオライトを低コスト・低環境負荷で合成できる点である。しかしながら、betaは前記した条件では収率向上が課題である。また、ZSM-12については細孔特性の改善が必要である。さらに、得られるゼオライトの応用範囲を拡大するためには、構造破壊を伴わずにSi/Al比を増大させる方法の検討も必要である。今後はこれらの課題について検討していく予定である。

ゼ オ ラ イ ト は crystalline porous ア ル ミ ノ シ リ ケ ー ト で あ り, そ の い stability, high sorption properties, pore volume か ら, content having 価 収 や pollutants removal プ ロ セ ス に 応 with で き る と え test, today back to は に ゼ オ ラ イ ト の synthesis and review 価 び property, そ し て low コ ス ト, low environment load で の ゼ オ ラ イ ト synthetic プ ロ セ ス の established Youdaoplaceholder0 reports する to と た た を を を. ゼ オ ラ イ ト は シ リ カ source, ア ル ミ source, ア ル カ リ sources, water and organic structure び tonic (organic structure - directing agent; OSDA) を mixed し て を modulation し 応 mixture, こ れ を オ ー ト ク レ ー プ within で で hot water under high temperature, high 圧 anti 応 さ せ て synthetic さ れ る. こ の, OSDA の kinds, against 応 mixture composition, against 応 conditions and び anti 応 を operation - the さ せ る こ と に よ り generate crystalline phase が suppression さ れ, こ れ ま で に beta, ZSM - 11, ZSM - 12 を は じ め と す る industrial 価 high numerical の い ゼ オ ラ イ ト が synthetic さ れ て き た. こ れ ら の ゼ オ ラ イ ト を synthetic す る た め に は OSDA が must で あ り, at the same time new し に い OSDA を with い た new rules structure ゼ オ ラ イ ト synthetic の try み も 継 続 に line わ れ て い る. し か し な が ら, status で は OSDA の tectonic は よ り after high 雑 change し 価 な も の へ と variations change し て い る ば か り で な く, OSDA を with い る 従 method to は organic liquid containing 廃 の 処 Richard や 焼 in の when row ガ ス 処 Richard な ど が cannot avoid で あ る と い う points less が あ り, ゼ オ ラ イ ト の mass-produced に お い て プ ロ セ ス の vexed 雑 と high The environmental load of となって is mainly due to となって る る. こ の よ う な background か ら, this study で は crystallization add method に よ っ て OSDA を with い ず に kind 々 の ゼ オ ラ イ ト を synthetic す る こ と を try み た. Crystallization add method は OSDA を containing ま な い anti に 応 mixture to め OSDA を with い て synthetic し た ゼ オ ラ イ ト kind of crystallization (焼 finished product) を small add し て hydrothermal synthesis を い, crystallization と the same tectonic を with す る ゼ オ ラ イ ト を OSDA - free で す synthesis る new し い ア プ ロ ー チ で あ る. Crystallization add method に よ っ て こ れ ま で に beta, ZSM - 11, ZSM - 12 ゼ オ ラ イ ト の synthetic を い, さ ら に こ れ ら の products を そ れ ぞ れ kind of crystallization と し て, using し 応 mixture に again add す る こ と で, kind of crystallization と the same tectonic を し た ゼ オ ラ イ ト (グ リ ー ン ゼ オ ラ イ ト) を crystallization さ せ Youdaoplaceholder0 る とに initial めて success た. ま た be used chemical の surface か ら, synthetic プ ロ セ ス に お け る kind of crystallization of の と addition amount, anti 応 mixture composition と products の masato is の detailed な beg を 検 い, kind of 々 の ゼ オ ラ イ ト に お け る out the most suitable conditions into を し た. の above results は, グ リ ー ン ケ ミ ス ト リ ー に base づ い た ゼ オ ラ イ ト の OSDA - free synthetic プ ロ セ ス establish の た め の important な knowledge に な る と え test, international academic 雑 tzu へ contribute の を line っ た after, international and domestic society に び お い て そ の results を report し た. Kind of crystallization, add の OSDA without adding method, maximum の charm は れ た を し, industrial features 価 high numerical の い ゼ オ ラ イ ト を low コ ス ト で synthesis, low environmental load で き る point で あ る. <s:1> が ながら, beta presupposition た conditions で で yield rate upward が topic である. Youdaoplaceholder0, ZSM-12に また て て また the fine pore characteristics <s:1> improvement が is necessary である. さ ら に, ら れ る ゼ オ ラ イ ト の 応 with van 囲 を company, big す る た め に は, tectonic broken 壊 を with わ ず に Si/Al ratio を raised large さ せ る method の beg も 検 necessary で あ る. In the future, the に である れら れら <s:1> will discuss the に て検 て検 て検 て検 て検 て検 て検 く く く く て検 to discuss <s:1> て く く である to determine である.

项目成果

種結晶添加法によるAl-rich betaゼオライト及びgreen betaゼオライトの合成プロセスの開発

晶种添加法合成富铝β沸石和绿β沸石工艺的开发

• 发表时间: 2009
• 作者: Yoshihiro Kamimura;Watcharop Chaikittisilp;Keiji Itabashi;Atsushi Shimojima;Tatsuya Okubo;上村佳大・Watcharop Chaikittisilp・棚橋紳也・板橋慶治・下嶋敦・大久保達也;上村佳大・Watcharop Chaikittisilp・板橋慶治・干川康人・下嶋敦・大久保達也
• 通讯作者: 上村佳大・Watcharop Chaikittisilp・板橋慶治・干川康人・下嶋敦・大久保達也

Seed-assisted, OSDA-free synthesis of MTW-type zeolite and "Green MTW" from sodium aluminosilicate gel systems

• DOI: 10.1016/j.micromeso.2011.05.038
• 发表时间: 2012-01-01
• 期刊: MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS
• 影响因子: 5.2
• 作者: Kamimura, Yoshihiro;Itabashi, Keiji;Okubo, Tatsuya
• 通讯作者: Okubo, Tatsuya

Seed-assisted synthesis of zeolite beta and "Green Beta" in OSDA-free Na+-aluminosilicate gels

在无 OSDA 的钠铝硅酸盐凝胶中种子辅助合成沸石 β 和“Green Beta”

• 发表时间: 2010
• 作者: Yoshihiro Kamimura;Watcharop Chaikittisilp;Keiji Itabashi;Atsushi Shimojima;Tatsuya Okubo
• 通讯作者: Tatsuya Okubo

種結晶添加法によるOSDA-free MTW型ゼオライトの合成とその特性

晶种添加法合成无OSDA MTW型沸石及其性能

• 发表时间: 2010
• 作者: 上村佳大;板橋慶治;下嶋敦;大久保達也
• 通讯作者: 大久保達也

Synthesis of Zeolite Beta and Green Beta in OSDA-Free and Seeding System

无 OSDA 和晶种系统中 Beta 沸石和 Green Beta 沸石的合成

• 发表时间: 2010
• 作者: Yoshihiro Kamimura;Watcharop Chaikittisilp;Keiji Itabashi;Atsushi Shimojima;Tatsuya Okubo
• 通讯作者: Tatsuya Okubo