ナノ細孔特性制御カーボンゲルを利用した微量環境汚染物質の高効率吸着分離技術の開発

利用纳米孔性质控制的碳凝胶开发微量环境污染物高效吸附分离技术

基本信息

批准号：
16710060
负责人：
山本拓司
金额：
$ 2.43万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、新規ナノ細孔カーボンであるカーボンゲル微粒子を、微量環境汚染物質の高機能吸着剤として用いるための基盤技術を開発した。第1に、カーボンゲル微粒子の細孔構造制御手法を構築し、水中の微量有機物に対する優れた吸着特性を明らかにした。第2に、カーボンゲル微粒子の合成過程に新規手法を導入することで、従来に無く均一な粒子径を有するカーボンゲル微粒子の合成に成功した。第3に、モデル吸着質を用いた液相吸着実験の結果、カーボンゲル微粒子の細孔径の調節により、モデル吸着質の吸着量を制御可能であることを示した。以下、成果の内容を具体的に説明する。まず、カーボンゲル微粒子の細孔構造に及ぼす、レゾルシノール・ホルムアルデヒド(RF)水溶液中のアルカリ触媒の濃度の影響をサーモポロメトリーで検討した結果、微粒子の細孔径、細孔容積および比表面積の高度制御方法を確立した。また高解像度電子顕微鏡撮影によりカーボンゲル微粒子の内部構造を観察した結果、細孔表面が極めて特異な層状炭素構造を有することを見出し、水中の有機物に対して適した表面特性を有することを示した。また、従来の逆相乳化重合法では変動係数(粒子径の標準偏差/平均粒子径×100)が50%以上だったのに対し、本研究中で開発した方法により変動係数が15%以下と極めて小さい単分散カーボンゲル微粒子の開発に成功した。さらに、色素(Black5およびReactive Red E)をモデル吸着質としてカーボンゲル微粒子への吸着等温線を測定することで、吸着量と細孔構造との相関関係を明らかにした。本研究期間内には、微量環境汚染物質の高効率吸着分離システム開発には至らなかったが、単分散カーボンゲル微粒子の製造方法の確立は本技術開発における鍵となるものであり、微量環境汚染物質の高効率分離システムを開発する上で重要な指針が得られた。

在这项研究中，我们开发了一种基本技术，用于使用新的纳米碳碳凝胶作为微观污染物的高功能吸附剂。首先，构建了碳凝胶细颗粒的孔结构控制方法，以阐明水中有机物质的出色吸附特性。其次，通过在碳凝胶颗粒的合成过程中引入一种新方法，已经成功合成了具有均匀颗粒直径的碳凝胶的合成。第三，由于使用模型吸附的液相吸附实验，可以通过调整碳凝胶的孔来控制模型吸附的吸附剂。以下是对结果内容的具体解释。首先，由于检查了溶酶溶液中碱催化剂的密度，因此在检查毛孔孔的孔，孔孔孔的孔，孔的毛孔，孔的孔，孔，孔，孔的孔，孔的孔，孔的孔，孔的孔，孔的孔，孔的孔，孔孔的孔，孔的毛孔，孔孔，孔孔的，孔FF）的毛孔的孔，孔的孔，毛孔的孔，孔，毛孔的，是孔的毛孔的孔，孔，毛孔的孔，孔不足，孔的孔，孔，毛孔的，和细粒子的比率 - 表面区域。此外，由于通过高分辨率电子显微镜射击观察碳凝胶细颗粒的内部结构，因此发现多孔表面具有极为独特的碳结构层，表明它具有适合水下有机物的表面特征。此外，在常规的反相乳化聚合方法中，波动系数（标准的颗粒直径/平均颗粒直径x 100）为50％或更高，而波动系数为15％或更少成功地开发了极小的单一尺寸的碳凝胶细颗粒。此外，通过测量热线（黑色5和反应性红E）作为模型吸附剂来阐明吸附量与极点结构之间的相关性。在这一研究期间，未达到痕量环境污染物的高效率吸附分离系统，但是建立一种生产单个分配的碳凝胶细粒的方法是该技术开发的关键在开发高效分离系统的物质中获得了指南。