成果報告書詳細
管理番号20100000002095
タイトル平成21年度成果報告書 平成20年度第1回採択産業技術研究助成事業 08C46218d ラン藻由来超巨大糖鎖ゲルを用いた高性能レアアースメタル回収システムの構築 平成21年度中間
公開日2011/1/25
報告書年度2009 - 2009
委託先名国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学金子達雄
プロジェクト番号P00041
部署名研究開発推進部
和文要約サクランはランタノイド系列の金属イオンと複合化しゲルを形成する超巨大多糖類である。その臨界ゲル化濃度は非常に低濃度(10-3M-10-4M)であるが、それより低濃度でも繊維状の複合体を形成することが分かった。その繊維はサクランと金属イオンの相互作用によりサクラン分子鎖が束となり、強い複屈折を示す配向繊維として形成された。サクランと三価金属イオンであるネオジムイオンの吸着比率は1:3であり一般のイオン性吸着と同様のメカニズムで吸着することが分かった。さらに、臨界ゲル化濃度以上ではこの複合繊維は複雑な網目状の組織体となり、複合ゲルを支持する役割を持つことが判明した。このサクラン/ネオジム複合ゲルの弾性率はアルギン酸/ネオジム複合ゲルよりも低く柔らかいゲルを形成することが分かった。つまり、サクランとネオジムが連続的にイオン結合することで繊維状の剛直な繊維複合体を形成し、それが所々で散発的に分岐することで編み目を形成するので、全体としては架橋密度の低い変形しやすいゲルとなったと考えた。次に、サクランを含有するPVAゲルを用いて金属吸着性を調べた結果、ネオジムイオンを高度に吸収し吸着する現象が見出された。最後に吸着したネオジムを電気的に析出させる方法を見出した。ネオジムが析出するとともに、ゲルは再膨潤しイオン結合を切ることによる電析が進むことが分かった。
英文要約Sacran is a supergiant macromolecule capable of adsorbing the lantanoid metal ions to form the gels. The critical gelation concentration, Cg, was extremely low (10-3M-10-4M) but below Cg the highly-oriented microfibers were formed. The microfibers composed of the aligned sacran chains to form bundles with metal ions showed a high birefringence. The complexation ratio of trivalent metal ions to sacran anions was 1:3, which is a mechanism similar with general ionic adsorption. Above Cg, the microfibers got assemble to form a complicated network which supported the gel structure. These sacan/Nd complex gels showed mechanical moduli lower than those of alginate/Nd gels. The reason for this phenomenon is that metal cations were consumed to make continuous ionic binding of sacran anions and a small amount of residual cations made the microfibers branching to form low-density networks. As a result of metal-binding study using the hetero gel containing sacran chains, the hetero gels highly adsorbed and absorbed the Nd ions. Finally we found the method of electrodeposition of Nd from the gel-metal complexes. Accompanying with Nd electrodeposition, the gel volume was increased presumably by cutting the ionic binding cites.
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