宮脇仁 九州大学
松尾吉晃 兵庫県立大学
伊藤睦弘 富士シリシア化学(株)
遠藤明 (独)産業技術総合研究所
森貞真太郎 佐賀大学
近藤篤 東京農工大学
余語克則 (公財)地球環境産業技術研究機構
安武昭典 長菱エンジニアリング(株)
朝長成之 三菱重工業(株)
岡伸樹 三菱重工業(株)
佐藤克昭 水ing(株)
菖蒲昌平 水ing(株)
安永利幸 水ing(株)
島村祐司 オルガノ(株)
桃谷尚憲 オルガノ(株)
伊藤美和 オルガノ(株)
八木寿子 オルガノ(株)
小村幸子 オルガノ(株)
芝田隼次 関西大学
小島由継 広島大学
市川貴之 広島大学
足立貴義 大陽日酸(株)
山本拓司 兵庫県立大学
児玉昭雄 金沢大学
牧野知之 (独)農業環境技術研究所
須田碧海 (独)農業環境技術研究所
関根智一 荏原工業洗浄(株)
従来から重要な、ガスエネルギーに関連した分野や環境汚染対策に関連した分野はもちろんのこと、電気化学デバイス関連の分野はこの10年間で吸着科学・技術と深い関わりをもつと認識されるようになりました。また、これまでの物質・材料の創製と同様、新しい吸着材として多孔性配位高分子(PCP)やMetal-Organic Framework (MOF)が出現し、合成方法から特性、応用についての研究が広範に繰り広げられていることを目の当たりに見てきています。さらに東日本大震災後には原子力発電からの汚染水問題において放射性セシウム等の吸着技術が大変重要であること、また異常気象が著しくなった昨今では地球温暖化に関わる温室効果ガスの分離・回収・固定に関連する技術といった切実な環境問題克服のために吸着技術が有効であるといったことが広く認識されてきています。
このような状況を受け、本書籍ではこれら問題について積極的に取り上げ、若手の研究者にも参加いただき、最近のトピックも含め、これまでの関連分野の書籍にはなかった切り口で執筆いただいたところが多くあります。私自身、監修校として本文をすべて読ませていただいて、非常にためになる部分が多く、この書籍を世に出せることを大変嬉しく思っています。吸着分野の研究者や技術者だけではなく、ぜひ多くの方に本書籍を読んでいただき、吸着科学と吸着技術を理解していただくことを希望いたします。
(『監修のことば』より一部抜粋)
【第 I 編 吸着剤の合成・成形および改質】
序章 吸着剤の物性評価法と分類 (宮脇仁)
1 はじめに
2 吸着現象とは
3 吸着剤の物性評価法
3.1 細孔構造評価法
3.2 表面特性評価法
4 各種吸着剤の分類
4.1 炭素系吸着剤
4.2 シリカ系吸着剤
4.3 ゼオライト系吸着剤
4.4 高分子系吸着剤
4.5 金属有機構造体(MOF)
第1章 炭素系 (松尾吉晃)
1 炭素系吸着材料の分類と合成法および特徴
1.1 活性炭の合成法と特徴
1.1.1 活性炭の合成法
1.1.2 活性炭の分類と特徴
1.2 新規炭素系吸着材料の合成と特徴
1.2.1 テンプレート炭素
1.2.2 カーバイド由来炭素(Carbide derived carbon : CDC)およびポリテトラフルオロエチレンの脱フッ素化法
1.2.3 カーボンナノチューブおよびカーボンナノホーン
1.2.4 還元酸化グラフェン(Reduced graphene oxide : RGO)およびピラー化炭素
2 炭素系吸着材料の特徴と改質
3 炭素系吸着材料の応用
3.1 水素貯蔵材料としての応用
3.2 電気二重層キャパシタへの応用
4 おわりに
第2章 シリカゲルの吸着特性と応用 (伊藤睦弘)
1 はじめに
2 シリカゲルの製法と物性
2.1 シリカゲルの製法と構造
2.2 シリカゲルの物性と吸着等温線
3 シリカゲルの表面と選択吸着性
4 液体クロマトグラフィーとシリカゲル表面特性
4.1 液体クロマトグラフィーにおける表面シラノール基と吸着特性
4.2 順相クロマトグラフィーのシラノール基数の影響
4.3 逆相液体クロマトグラフィーの特長
5 有機ガスの吸着
6 タンニン複合シリカゲル
6.1 タンニン複合シリカによる金属回収 (タンニンシリカ : MRシリカ)
6.2 タンニン複合シリカゲルの製造
6.3 金属回収特性
7 チタニア複合シリカゲル
7.1 チタニア複合光触媒シリカゲル(Hi-CARiACT)
7.2 チタニア複合光触媒調整法と光触媒活性
8 鉄複合シリカゲル
8.1 鉄複合シリカゲルによるヒ素吸着
8.2 鉄複合シリカゲル調製とヒ素吸着
9 まとめ
第3章 「ゼオライト」および「メソポーラスシリカ」 (遠藤明)
1 ゼオライト
1.1 ゼオライトの構造
1.2 ゼオライトのイオン交換能
1.3 ゼオライトの吸着能、細孔径、表面化学特性
1.4 酸素PSA用吸着剤
1.5 水素PSA用吸着剤
1.6 CO2分離回収用吸着剤
1.7 除湿および吸着ヒートポンプ用吸着剤
1.8 VOC回収
2 メソポーラスシリカ
2.1 メソポーラスシリカの構造と名称
2.2 水蒸気吸着剤
2.3 CO2吸着剤
第4章 高分子系 (森貞真太郎)
1 はじめに
2 高分子吸着剤の分類
2.1 構造による分類
2.2 原料による分類
3 高分子吸着剤の調整
4 感温性高分子ゲル吸着剤
4.1 NIPA-DMAEMAゲルによるタンパク質の温度スイング吸着
4.2 SSS-VBTAゲルによるビスフェノールAの温度スイング吸着
5 タンニンゲルによる貴金属の吸着
5.1 タンニンゲルによる貴金属吸着メカニズム
5.2 タンニンゲルへのアミノ基の導入
5.3 アミン改質タンニンゲルによる貴金属イオンの吸着
6 おわりに
第5章 金属有機構造体(MOF) (近藤篤)
1 はじめに
2 MOFの分類
3 合成
3.1 溶液合成
3.2 水熱合成
3.3 マイクロ波合成
3.4 固相反応法
3.5 スプレー合成法
4 MOFの物性とその評価法
5 MOFの応用
5.1 水素貯蔵
5.2 二酸化炭素分離
6 おわりに
【第 II 編 吸着プロセスと課題】
第1章 排ガス処理
1 CO2 (余語克則)
1.1 はじめに
1.2 CO2の排出状況
1.3 CO2分離回収技術
1.3.1 吸収法
1.3.2 吸着法
1.3.3 膜分離法
1.3.4 深冷分離
1.4 現行の吸着分離法の課題
1.5 吸着分離法開発の国際動向
1.5.1 ULCOSプロジェクト
1.5.2 COURSE50プロジェクト
1.5.3 韓国Dry Sorbentプロジェクト
1.5.4 米国NETL固体吸収材プロジェクト
1.6 まとめと今後の課題
2 VOC処理プロセスと課題 (安武昭典、朝長成之、岡伸樹)
2.1 はじめに
2.2 溶剤回収用吸着材
2.2.1 活性炭吸着材
2.2.2 活性炭素繊維吸着材
2.2.3 ゼオライト等無機系吸着材
2.2.4 吸着材の各種特性
2.3 吸着装置の分類
2.3.1 活性炭による溶剤回収装置
2.3.2 活性炭素繊維を用いた溶剤処理装置
2.3.3 ゼオライトを用いた溶剤処理装置
2.4 溶剤回収における各種課題の整理
2.4.1 省エネルギー
2.4.2 回収溶剤の品質
2.4.3 回収溶剤の脱水精製
2.5 課題の対策例
2.6 まとめ
3 脱臭 (佐藤克昭)
3.1 はじめに
3.2 各種脱臭技術(吸着法を用いた脱臭技術との比較)
3.3 吸着法を用いた脱臭技術
3.3.1 吸着剤
3.3.2 脱臭装置
3.3.3 下水処理施設の脱臭装置の事例
3.4 吸着法を用いた脱臭技術の開発動向
3.4.1 開発ニーズ(課題)と開発手法(解決手段)
3.4.2 特許情報
3.5 おわりに
第2章 水処理
1 排水 (菖蒲昌平、安永利幸)
1.1 上水
1.1.1 はじめに
1.1.2 活性炭の種類
1.1.3 開発動向
1.2 下水
1.2.1 はじめに
1.2.2 下水の高度処理
1.2.3 開発動向
1.3 し尿
1.3.1 はじめに
1.3.2 活性炭による吸着処理方法
1.4 最終処分場浸出水
1.4.1 はじめに
1.4.2 活性炭による吸着処理方法
1.5 ごみ焼却排水
1.5.1 はじめに
1.5.2 処理フロー
2 工場排水 (島村祐司、桃谷尚憲、伊藤美和、八木寿子、小村幸子)
2.1 活性炭
2.1.1 排水処理における活性炭の用途
2.1.2 活性炭の評価方法
2.1.3 活性炭吸着装置の方式
2.1.4 活性炭処理の課題
2.2 重金属吸着剤
2.3 フッ素吸着剤
2.3.1 フッ素処理の概要
2.3.2 フッ素吸着剤の種類と性質
2.4 ホウ素吸着剤
2.5 ヒ素吸着剤
2.5.1 ヒ素除去の概要
2.5.2 ヒ素吸着剤
3 有価物回収 (芝田隼次)
3.1 はじめに
3.2 イオン交換樹脂による分離
3.3 陽イオン・陰イオン交換樹脂によるリン酸廃液の再生技術
3.4 陽イオン交換樹脂(PK—216)によるリン酸石膏からのレアアースの回収
3.5 イオン交換樹脂の装置
3.6 おわりに
第3章 エネルギー精製・貯蔵
1 天然ガス・シェールガスの製造と貯蔵 (安武昭典)
1.1 はじめに
1.2 天然ガス精製工程
1.3 天然ガスの脱炭酸、脱水、脱水銀
1.3.1 脱炭酸、脱硫
1.3.2 脱水
1.3.3 脱水銀
1.4 天然ガス吸着貯蔵の応用展開
1.4.1 天然ガス自動車とエコステーション
1.4.2 中高圧ガスホルダー
1.4.3 下水などからの消化ガスの利用
1.5 多岐に渡る天然ガスの利用法
1.5.1 ガスタービンコンバインドサイクル発電
1.5.2 天然ガス燃料船
1.5.3 燃料電池
2 炭素系水素貯蔵材料 (小島由継、市川貴之)
2.1 はじめに
2.2 活性炭
2.3 カーボン単層ナノチューブ(SWNT)とグラファイトナノファイバー(GNF)
2.4 フラーレン(C60)
2.5 カリウムドープ炭素
2.6 水素化グラファイト
2.7 まとめ
3 バイオガス (足立貴義)
3.1 はじめに
3.2 バイオガスの組成
3.3 バイオガスの精製技術
3.4 PSA式バイオガス精製装置(メタンPSA装置)
3.5 TSA式シロキサン除去装置
3.5.1 シロキサン除去用吸着剤の検討
3.5.2 吸着剤再生方法の検討
3.5.3 多種シロキサンの共吸着の影響
3.5.4 消化ガスによる実証試験
3.6 二酸化炭素回収型バイオガス精製技術の開発
3.6.1 二酸化炭素回収型PSAプロセスの開発
3.6.2 二酸化炭素回収型PSAプロセスの実験結果
3.7 まとめ
4 バイオエタノール (山本拓司)
4.1 緒言
4.2 バイオエタノールの利用の現状
4.2.1 輸送用燃料としての用途
4.2.2 化成品原料としての用途
4.3 バイオエタノールに関連する吸着技術
4.3.1 バイオエタノール中の不純物
4.3.2 バイオエタノールの吸着脱水
4.3.3 バイオエタノール由来のプロピレンの吸着脱硫
4.4 結言
第4章 空調
1 デシカント空調システム (児玉昭雄)
1.1 はじめに
1.2 吸着材ロータ
1.3 ロータ回転式除湿機
1.4 吸着式デシカント空調プロセス
1.4.1 基本原理
1.4.2 システム開発
1.4.3 断熱除湿から等温除湿へ
1.5 吸着材の開発
1.5.1 汎用吸着材
1.5.2 新規吸着材
1.6 新たな取り組みと適用範囲の拡大
第5章 環境汚染対策
1 土壌汚染 (牧野知之、須田碧海)
1.1 はじめに
1.2 土壌の構造と構成成分
1.3 土壌における重金属の存在状態
1.4 土壌汚染対策に用いられる吸着剤とその特性
1.4.1 金属酸化物系吸着剤
1.4.2 酸化マグネシウム
1.4.3 層状複水酸化物
1.4.4 その他
1.5 重金属汚染における吸着剤を用いた工法
2 放射性物質 (関根智一)
2.1 はじめに
2.2 2011年3月の放射性核種の環境中への移行
2.3 放射性Csの吸着剤
2.3.1 ゼオライト
2.3.2 粘土鉱物
2.3.3 フェロシアン化物
2.3.4 クラウンエーテル
2.3.5 その他のCs吸着剤
2.4 Cs吸着剤のまとめ
2.5 Cs吸着における留意点
2.6 吸着法以外の手法
2.6.1 蒸発濃縮法
2.6.2 イオン交換法
2.6.3 RO(逆浸透)濃縮法
2.7 まとめ
