栄養元素循環型の多孔質材料の開発と水質浄化システムへの応用

营养元素循环多孔材料的开发及其在水净化系统中的应用

基本信息

批准号：
22K12450
负责人：
手束聡子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Chiba Institute of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

日本の沿岸海域は豊かで多様な生態系が育まれている。沿岸海域に繁茂する海藻草類は、種々の海洋生物の餌料であるほか、魚介類の産卵場や成育の場となるとともに、富栄養化の要因である窒素やリンを体内に取りこみ、水環境を浄化する機能を有している。さらに、空気中から海に溶け込んだ二酸化炭素を吸収し、光合成により酸素として排出する二酸化炭素固定効果もある。そのため、生物多様性の効果，水質浄化の効果，炭素固定効果を維持するため、海藻草類が繁茂する水環境を修復・保全する技術の開発が重要な課題となっている。本研究は、海藻草類の栄養源となる硝酸イオンやリン酸イオンを選択的に吸着する層状複水酸化物（LDH）をポーラスコンクリートに混和した LDH 混和ポーラスコンクリート（LPOC）を介在し、海水から供給される栄養元素（N, P）を海藻草類が吸収し成長するとともに、海水から栄養元素を回収して LPOC が再生する、栄養元素の自動循環システムの構築およびその効果の検証を目的としている。本年度は、一般的なMgとAlを構成元素とするMg-Al-Cl型LDH を混和したLPOCを作製し、LPOCの陰イオン吸着特性について基礎的なデータの収集をおこなった。まず、ポーラスコンクリートとLDHとの適切な配合比について検討を行なった。さらに、LPOCの陰イオン吸着性能の評価を行った結果、LPOCはLDHと同様に硝酸イオンを選択的に吸着できることがわかった。また、LDHのイオン交換能はポーラスコンクリートに混和しても維持できるが、イオン交換速度は遅くなることが分かった。

日本的沿海水域是丰富而多样的生态系统养殖的。在沿海水域生长的海藻植物是各种海洋生物的食物，也被用作海鲜产卵和生长的地方，并具有掺入氮和磷的功能，这些因素是导致体内富营养化的因素，并净化水环境。此外，它还具有吸收二氧化碳从空气中溶于海中的碳，并通过光合作用将其作为氧气排出。因此，为了维持生物多样性，水纯化和碳固定效应的影响，修复和保护海藻植物生长的水环境的技术的发展是一个重要的问题。这项研究旨在构建一种自动营养元素循环系统并验证LPOC的有效性，其中分层的双氢氧化物（LDH）有选择地吸附硝酸盐和磷酸盐离子，它们是海藻植物的养分来源，它们与多孔的混合物和新的植物（nutrient progrientient exutrientient exuntrientions nutrientient exuntrientient exuntrientient exuntrientient exuntrienty Elementient）混合（海藻植物的元素，LPOC将其再生。今年，我们准备了混合Mg-al-CL型LDH的LPOC，该LDH由一般的Mg和Al作为组成元素制成，并收集了有关LPOC的阴离子吸附特性的基本数据。首先，我们研究了多孔混凝土和LDH之间的适当混合比。此外，对LPOC的阴离子吸附性能的评估表明，LPOC可以选择性地吸附LDH等吸附硝酸盐离子。此外，发现即使与多孔混凝土混合，也可以保持LDH的离子交换能力，但是离子汇率较慢。