Separation of impurities by electrochemical reaction: Toward versatile recycling of waste glass materials

通过电化学反应分离杂质：实现废玻璃材料的多功能回收

• 批准号: 22K19881
• 负责人: 明本 靖広
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Hokkaido Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19881/
• 关键词: ガラス廃材; 酸化還元; 溶融塩; 不純物分離; 電気泳動; 酸化還元反応; 多用途リサイクル

本研究は、様々なガラス廃材のリサイクルを促進するために、着色成分である金属や溶融リサイクルにおいて障害となる可能性のある不純物を、電気化学反応を利用して取り除くことを目指している。予備試験では、セラミック管に発熱体として白金線を巻いた簡易的な電気炉内に、酸化銅を含む青色のガラス試料を充填した燃焼ボートを入れ、この燃焼ボートの両端に白金線を電極として挿しこむことで、ガラス試料に電位を印加しながらセラミック管を約1000℃まで昇温させて試験を行った。陽極付近で青味が薄くなったが、成分分析等が難しい試料量であるため、るつぼでの同試験が可能な実験環境整備の必要がわかった。今年度は1000℃以上に高温状態を維持しつつ、ガラス試料に電位を印加することのできる電気炉の製作に取り組んだ。このような装置は市販されていないため、耐火レンガやセラミックボード、発熱体などを組み合わせて自作した。炉内温度を計測するための電熱線を炉内に配置し、データロガーで計測しながら一定の速度での昇温、および維持が可能なシステムを作った。電気炉上部はセラミックボードで作製し、アルミナ絶縁管を通すことで電極となる白金線の通路を設けた。作製した電気炉は1300℃まで昇温可能であると同時に、ガラス試料にも電位を印加して通電を確認した。予備試験で用いたガラス試料と同じ酸化銅を含む青色のガラス試料を対象に試験を行った。試料量が多くなったことで脱色の状況までは目視で確認できなかったが、陰極近傍では褐色の沈殿が生成しており、銅イオンが陰極で還元されて金属銅になったと考えられる。今年度溶融状態で電位を印加可能な電気炉が完成したため、次年度以降は電位の印加前後におけるガラス試料の元素分析や金属の化学形態といったより詳細な分析・評価を進めていく。

为了促进各种玻璃废料的回收利用，本研究旨在利用电化学反应去除可能阻碍熔融回收的着色成分金属和杂质。在初步测试中，将装有含有氧化铜的蓝色玻璃样品的燃烧舟放入简易电炉中，用铂丝缠绕在陶瓷管上作为加热元件，铂丝在燃烧两端用作电极通过将陶瓷管插入陶瓷管中，对玻璃样品施加电势并且将温度升高到约1000℃。阳极附近的蓝色色调变浅，但由于样品的量难以分析，因此发现有必要创建一个实验环境，允许在坩埚中进行相同的测试。今年，我们致力于制造一种电炉，可以对玻璃样品施加电势，同时保持超过 1000℃ 的高温。由于此类设备无法在市场上买到，因此他们使用耐火砖、陶瓷板、加热元件和其他材料自行制作。将电热丝放置在炉内以测量炉内的温度，并创建了一个系统，该系统可以在使用数据记录器测量的同时以恒定的速率升高和维持温度。电炉的上部由陶瓷板制成，氧化铝绝缘管穿过其中，为充当电极的铂丝提供通道。制作的电炉能够加热至1300℃，同时对玻璃样品施加电势以确认其已通电。该测试在含有与初步测试中使用的玻璃样品相同的氧化铜的蓝色玻璃样品上进行。由于样品量较大，无法目视确认脱色状态，但在阴极附近形成棕色沉淀，表明铜离子在阴极被还原为金属铜。今年建成了能够施加电势至熔融状态的电炉，因此从明年开始我们将进行更详细的分析和评估，包括施加电势前后玻璃样品的元素分析以及化学形态金属。

项目成果

電気泳動現象を用いた土壌環境修復の試み

利用电泳现象修复土壤环境的尝试

• 发表时间: 2022
• 作者: Jose Lilian;Lee Wanyi;Hanya Goro;Tuuga Augustine;Goossens Benoit;Tangah Joseph;Matsuda Ikki;Subbiah Vijay Kumar;明本靖広
• 通讯作者: 明本靖広