バイオマス廃棄物を原料とする機能性炭素材料の開発

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塩素系化合物は焼却処理される過程で有害な塩化水素ガス等の発生原因とされ,環境への影響が問題となっている。平成24年度は,製紙工程から排出されるペーパースラッジ2種類(トイレットペーパー,板紙)を用いて炭化処理を施し,メカノケミカル(MC)反応を応用したPVC(ポリ塩化ビニル)からの脱塩素法について検討した。2種類のペーパースラッジを500℃、800℃で炭化処理を行い、炭化物及びPVCの混合比を4:1でボールミルの回転数を100、200、300、400rpmとしてMC処理を施した。200rpm以下の回転数では脱塩素化反応が生じず、300rpmの回転数で段階的に脱塩素化反応が生じた。その結果、MC処理は,PVCに対する炭化物の混合比が大きいほど高い脱塩素効果があり,遊星型ボールミルの回転数が高くなるほど脱塩素効果が顕著となった。これは、回転数の高いほうが摩擦抵抗が大きくなり、混合粉末の粉砕及びMC反応が生じやすいことによると推測された。800℃で炭化して回転数400rpmで行った実験から、トイレットペーパー及び板紙とも1時間のMC処理による脱塩素率は30%以下であった。MC処理の時間を2時間にすると、炭化物及びPVCの混合比が2:1及び4:1の場合に脱塩素率が急激に上昇した。従って、1時間のMC処理では炭化物中の無機成分とPVCの混合粉末が粉砕過程にあり、MC反応にまで至っていないことが推測された。しかし、2時間のMC処理を行うと、粉砕による粒子径の減少が起こり、MC反応が進行して脱塩素反応が急激に進むことが示唆された。