資源循環プロセス学講座

Sustainable Recycle Process

リサイクル化学分野

Recycling Chemistry

資源・物質循環型社会の実現を目指して
教授

Aimed on the realization of a resources-material recycling society

吉岡 敏明

Professor

Toshiaki Yoshioka

Assistant Professor

ギド・グラウゼ

Tomohito Kameda

Grause Guido

3．
層状複水酸化物（LDH）を用いた
SN2 反応による PVC の化学修飾

6．
edta 型 Cu-Al 系層状複水酸化物による
Sc、La 及び Y 混合溶液からの選択的捕捉

プラスチックの一種であるポリ塩化ビニル（PVC）は、化学的レアアースは現在の産業に必要不可欠な金属であり、安定な安定性や機械的安定性から包装材、コードの被覆材、医療用品供給を得るためには、廃棄物からの回収が必要となる。本研究でなどさまざまな用途で用いられている汎用性の高いプラスチックでは、廃棄物の処理過程で発生する廃液中のレアアースを回収すある。しかしながら、PVC は熱分解処理の際に塩化水素を発生る場合を想定し、キレート剤 edtaをインターカレートした Cu-Al 系し、装置を腐食させる問題を生じるため、事前に脱塩素処理を行

LDHを用いて、Sc、La 及び Yを含む混合水溶液中からの捕う必要がある。本研究では層状複水酸化物（LDH）を塩基触媒捉を検討している。

として用いた置換反応によって、PVC の塩素を他の官能基と置現在までに、La 及換することにより、脱塩素と同時に新たな機能を付与するアップ

び Y よりも Scを選グレードリサイク択的に捕捉すること

ルの検討を行ったがわかった（Fig.4）。

（Scheme1）。

この選択性はキレー

Scheme 1 SN2 reaction of PVC.

4．
PVCの脱塩素廃液から塩化物イオンの回収
ポリ塩化ビニル（PVC）
は加熱すると HClを生成し、配管等の腐食の原因となるため、廃棄やリサイクルの際には脱塩素処理が必要となる。本研究室の既往の研究より、NaOH/ ジオールを用いた湿式脱塩素処理により高度に脱塩素が可能であることが報告されている。その際廃液として、NaCl/ ジオールが生成

ト錯 体 の 安 定 度
定 数 の 違 い（Sc：23.1 > Y：18.1 >La：15.5）に起因すると考えられる。

Fig. 4 T ime dependence of the Sc 3+ , La 3+ , and Y 3+
uptake from a mixed solution by suspended edta・
Cu-Al LDH. (The same amounts of NO3・Cu-Al LDH
and edta・Cu-Al LDH were used.)

7. Mg-Al 酸化物スラリーを用いた酸性ガスの処理するが、この廃液から塩素成分を回収し、再び PVC の製造にMg-Al 酸化物を用いた酸性ガスの処理方法は、循環利用が利用することで塩素循環が達成される。そこで、本研究では、ゼ期待できる。これは Mg-Al 酸化物が H2O 存在下でアニオンとオライト膜を隔膜に用いた電気透析法により、NaCl/ ジオール反応し、Mg-Al 系層状複水酸化物（Mg-Al LDH）になる特性からの Cl- 回収を検討した。

を応用するものである。 本研究では、Mg-Al 酸化物スラリーを5．
化成処理スラッジを原料とした
LiFePO4 の合成と電極特性評価

用いた酸性ガス処理について、特に SO2、NO2 の吸収に伴うMg-Al LDH の形成について検討した。

8．有機修飾モンモリロナイトによる芳香族化合物の捕捉

熱分解油化はメカニカルリサイクルでは処理できない廃 PET

臭素系難燃剤を含んだプラスチックは熱処理によって臭素系製品にも適用可能な技術の一つである。 当研究室では PET有機化合物を生成するため、リサイクルの前処理として脱臭素が金属表面の塗装前処理工程で排出される化成処理スラッジに生石灰を添加して熱分解することにより、選択的にベンゼン必要となる。本研究では難燃剤としてデカブロモジフェニルエタン

はリン・鉄を主成分とする。 本研究では、このスラッジをリン源・を生成することを報告し（DDE）を含有した耐衝撃性ポリスチレン（HIPS）を、NaOH/鉄源としてリチウムイオン二次電池正極材料である LiFePO4をモニウム（DTMA）をインターカレートした TPP50- モンモリロナイトている。 本 研 究では、

EG 溶液中でボールミル反応器を用いて脱臭素した（Fig.2）。

合成し、電極特性を評価した。結果、放電容量は少ないものの（MT）及 び DTMA50-MT、PET をベースとした金

また、DDE の他に難燃助剤である Sb2O3を含有した樹脂も処繰り返し充放電が可能な正極材の合成に成功した（Fig.3）。

また2,7- ナフタレンジスルホ

属 複 合 材 料として、X理し、その影響を調LiFePO4 の放電容量 143 mAh/g に対してスラッジをリン源としン酸イオン（NDS）型 LDH に線フィルムの熱分解を査した。その結果、た正 極 材よる6 種芳香族化合物単一行った。その結果、平

Sb2O3を含有してい料の放 電水溶液からの捕捉率の結果を均で95%以上の銀を金る場合、脱臭素率

容量は73Fig.5に示す。TPP50-MT は属銀として回収すると同は減少するが50%mAh/g でπ-πスタッキング相互作用に時に、選択的にベンゼ以上脱臭素可能だあった。

より、芳香環電子密度の大きンを生成することを明らかにした（Fig.1）。

362．臭素系難燃剤含有プラスチックの湿式脱臭素

Associate Professor

Fig. 1 D istribution of oil products from thepyrolysis of PET bottles and X-ray film.

CoexistenceActivityReport2011

Act̲05資源循環-七.indd 36-37ということが示唆された。

Fig. 2 Ball mill apparatus.

Fig. 3 Charge/discharge curve of a) pure-LiFePO4, b) cathodeaterial synthesized from sludge.

Sustainable Recycle Process

1．X 線フィルムからの銀とベンゼンの同時回収

助教

亀田 知人

資源循環プロセス学講座

1. Simultaneous silver and benzene recovery from X-ray film
From the previous research in our laboratory, it is known that the formation of sublimating substances during the pyrolysis of
PET can be avoided and mainly benzene is produced in the presence of calcium oxide (CaO) and steam. In this study, X-ray film, mainlycontaining silver and PET, was degraded in the presence of CaO, and more than 95% silver and 42% benzene with a purity of 78%
were recovered.
2. Debromination of flame retarded high impact polystyrene
Plastics containing brominated flame retardants produce brominated organic compounds during their thermal treatment, making
debromination necessary prior to recycling of these plastics. We investigated the debromination of high impact polystyrene containing
decabromodiphenyl ethane as the brominated flame retardant and Sb2O3 as a synergist, using a wet process bases on NaOH/ethylene
glycol solutions.
3. Chemical modification of PVC by the SN2 reaction using layered double hydroxides as a catalyst
The advanced dechlorination of poly(vinyl chloride) (PVC) and its chemical modification by nucleophilic substitution was examined.
Cl was substituted in solution by alkyl thiols. The product is expected to act as plasticizer-free flexible PVC.
4. Removal of chloride from organic waste fluids , derived from the dechlorination of PVC
The dechlorination of PVC in NaOH/diol solutions results in an enrichment of chloride in the solution. In this study, we investigated
the removal of Cl- and the regeneration of the diol by electrodialysis using a NaA type zeolite membrane.
5. Synthesis of LiFePO4 by the conversion of coating sludge and its performance as rechargeable lithium batteries
During the coating of metal surfaces with corrosion resistant nonmetals, a sludge rich FePO4 is accumulated. In this study, LiFePO4
was prepared using this conversion treatment waste sludge as a raw material. This material can be repeatedly charged and discharged,and therefore, it is suitable as a material for rechargeable batteries.
6. Selective uptake of rare earth metals (Sc, La, Y) from mixed solution using Cu-Al layered double hydroxides intercalated with edta
(edta・Cu-Al LDHs)
Since rare earth metals (REM) are essential for many high-tech applications, measures have to be taken for securing resources. Inorder to maintain the supply with REM, it is necessary to recover this materials from waste water. In this study, we investigated theselective uptake of REM (Sc, La, Y) from mixed solutions using edta・Cu-Al LDHs.
7. Treatment of acid gas using magnesium-aluminium oxide (Mg-Al oxide) slurries
Mg-Al oxide reacts with anions in aqueous solution, and forms Mg-Al layered double hydroxides (Mg-Al LDH). In this study, we
researched the formation of Mg-Al LDH associated with the absorption of NO2 and SO2 gas by Mg-Al oxide slurries.
8. Adsorption of aromatic compounds by organically modified montmorillonite
Montmorillonite (MT) modified with tetraphenylphosphonium (TPP-MT) has a specific uptake behavior for aromatics from aqueoussolutions. This is attributed to the extent of π–π stacking interactions between the benzene rings of intercalated TPP+ and the benzene
rings of aromatics, which is strongly related to the different electronic states of the aromatic compounds.

准教授

テトラフェニルホスホニウム（TPP）、及びドデシルトリメチルアン

い芳香族化合物を選択的に捕捉できることが分かった。

Fig. 5 Absorption rates of six aromatics
by organoclay.

アクティビティレポート2011

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12.3.21 5:01:52 PM