成果報告書詳細
管理番号20130000000209
タイトル*平成24年度中間年報
省水型・環境調和型水循環プロジェクト/水循環要素技術開発/有用金属・有害物質の分離・回収技術の開発うちほう素吸着・回収・再利用システムの研究開発(H24-H25)
公開日2013/5/25
報告書年度2012 - 2012
委託先名日本電工株式会社
プロジェクト番号P09011
部署名環境部
和文要約 本開発項目において、産総研が開発・改良した新規ほう素吸着剤を活用し、事業化に向けたシステム開発を行った。これまで、ポリアリルアミン(PAA)ベースの高分子にグルコースを付けた形の吸着剤(PAA-Glu)を開発し、市販剤の3倍の吸着量を示す剤を得ている。しかしながら開発した剤の事業展開を考えた場合、特に充填塔に充填し使用する場合には通液抗があり、直ちに使える剤とは言えない。従って、事業性の検討の前に、まず吸着剤の改良を進める必要がある。今年度は、産総研で主に吸着剤の改良開発を行い、日本電工で主に通液試験を行った。その詳細を以下に述べる。
 今年度は、合成条件として1架橋剤の種類、2PAAの分子量の検討を行った。
1.これまでの吸着剤は、架橋剤としてエポキシ基を両端に2つ持つエチレングリコールジグリシジルエーテルを用いていたが、膨潤を抑えるために、エポキシ基を3つ持つグリセロールトリグリシジルエーテルを用いた。架橋剤を変えた新規吸着剤は、乾燥状態・湿潤状態ともに高い嵩比重を示したが、ほう素吸着性能は低下した。
2.またPAAの分子量については、5千、1万5千、15万の3種類の出発物質を用いて合成した。分子量が異なることは、ほう素吸着容量には影響を及ぼさなかったが、分子量が高くなるほどPAAビーズの密度が高くなる傾向が見られた。
 さらに吸着剤の耐久性についても検討を行った。ほう素吸着、溶離、回収の工程を3回繰り返し、各々の段階におけるほう素吸着量を測定した。合成直後の吸着剤は再生を行った吸着剤より低い吸着量を示したが、再生工程を経た吸着剤は、3回の再生工程を経た後も、ほぼ一定の吸着容量を示した。このことから実験室スケールでの再生処理においては、吸着剤の耐久性が確認できた。
 開発してきた吸着剤のほう素吸着容量を質量ベースで評価すると既存の吸着剤より高い吸着性能を示すが、湿潤体積あたりに換算すると、市販剤を超える結果は得られなかった。これは吸着剤の膨潤に由来することから、まずは膨潤を抑える検討が必要と思われる。
英文要約In this project, we developed the boron recycling system using our newly prepared adsorbent to minimize the boron concentration in wastewater. In the previous project, we synthesized polyallylamine (PAA)-base polymer modified with α-D-Glucose (PAA-Glu), resulting in three times higher adsorption capacity compared to conventional adsorbents. However, the adsorbent cannot be used as it is for practical use especially in a flowing system. In advance of the process design of the boron recycling system, our adsorbent had to be improved in the current fiscal year.
We investigated the synthesis conditions, such as some kind of cross-linking agent, the molecular weight of the original reagent of PAA to form the polymer beads. In the previous project, we used ethylene glycol diglycidyl ether, which has an epoxy group at both ends, as a cross-linking agent. We changed it to glycerol triglycidyl ether, which has three epoxy groups, in order to prevent the adsorbent swelling by water. The newly prepared adsorbent has higher density of both a dry and a wet condition than the former adsorbent, but the boron adsorption amount decreased. As regards the molecular weight of PAA, we synthesized PAA-beads from three kinds of PAA (Mw = 5000, 15000, 150000). The molecular weight of PAA had an effect on the density of the PAA beads; however they did not affect the boron adsorption amount. The larger the molecular weight of PAA we used, the higher their density of PAA beads became.
We also investigated the durability of our adsorbent. We recycled our adsorbent more than three times and measured their each boron adsorption amount. The boron adsorption amount of fresh adsorbent right after synthesis was lower than that of the other recycled adsorbents. The each recycled adsorbent showed the adsorption amount almost the same whenever it is recycled, and was confirmed to be stable in the laboratory scale treatment.
When we focus on the boron adsorption capacity measured on a mass basis, our newly prepared PAA-Glu shows higher performance than that of a conventional agent. However, the boron adsorption amount based on its wet volume does not exceed that of the commercial agent. The reason comes from swelling of the adsorbent and therefore the adsorbent needs to be improved in its wet volume.
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