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
Aim for the realization of a resources-material recycling society

教授

吉岡 敏明

助教

Professor

亀田 知人

Toshiaki Yoshioka

Assistant Professor

Tomohito Kameda

3. 塩素含有廃プラスチックの湿式脱塩素処理
1.Techniques of Chemical Recycling for the Production of Benzene and Carbon from Waste PET

Aim of the research is the recovery of chemicals from waste plastics. The pyrolysis of poly（ethylene terephthalate ）（PET）leads mainly to carbon and gases without any economic benefit. Terephthalic acid can be obtained in the presenceof steam and used again for the production of PET. When steam is used in the presence of calcium oxide, high yields ofbenzene are produced. Benzene is a feedstock for the production of important compounds as styrene and phenol.

2.Pyrolysis Behavior of High Impact Polystyrene Containing Brominated Flame Retardants

High impact polystyrene containing brominated flame retardants and antimony trioxide synergist is widely used for electronic equipment. However, since corrosive hydrogen bromide and brominated organic compounds are formed by thethermal degradation during recycling, a good knowledge about the processes involved is required. Therefore, the pyrolysis
behavior of flame retarded high impact polystyrene was investigated.

3.Wet Dechlorination Treatment of Waste Plastics Containing Chlorine

We have examined the advanced dechlorination of poly（vinyl chloride（PVC））and its chemical modification by nucleophilic substitution. PVC can be dechlorinated under milder conditions by a wet process using aqueous NaOH or NaOH/
EG solution than by common dry processes. Furthermore, we developed new polymers with new functional groups bysubstituting Cl groups in order to upgrade PVC during recycling.

プラスチックの熱分解油化などの際、ポリ塩化ビニル

Mg-Al LDHは、Mg（OH）2のMg2+の一部がAl3+で置換さた問題があるため、前処理として溶液を用いた脱塩素処れることにより生ずる正電荷八面体層をホスト層とし、その理について研究している。この湿式法による脱塩素反応層間をアニオンが補償している。Mg2+は2価金属に代替可反応によっはFig.3に示すような脱離（E2）及び置換（SN2）能で、Fe2+に代替したものはFe-AlLDHとなる。Mg-Al LDHて進行することから、塩素の一部を置換し、新たな機能を仮焼するとMg-Al酸化物が生成する。このMg-Al酸化物を持たせるアップグレードリサイクルについても検討していはアニオンとH2O存在下でLDH構造を再生するが、これをる。ポリ塩化ビニルの塩素部分をチオシアネート基で一一般に構造再生反応という。Mg-Al LDHはアニオン交換、部置換させることで、抗菌性を付与することができる。また、

Mg-Al酸化物は構造再生反応によりアニオンを除去する。

2価の含硫黄求核体を用い、PVC主鎖間に架橋構造を形5-1. 重金属イオン、芳香族有機化合物およびアンチモ成することによる機能付与を検討している。

ン（Sb）含有排水の処理
Mg-Al LDHはオキソ酸イオンの形態を取らない正電荷を有する重金属イオンは除去できない。そこで重金属イオンとIn order to achieve a higher energy efficiency in the treatment of biomasses, hydrogen production by fermentation isconsidered as an alternative method for disposing organic waste. We have investigated the improvement of the hydrogenrecovery efficiency, and have developed a stable process design for the fermentation of organic wastes.

キレート形成能を有するクエン酸、リンゴ酸、および酒石酸でMg-Al LDHを化学修飾し、それらを排水中の重金属イ5.Application of Mg-Al Layered Double Hydroxide（Mg-Al LDH）and its Calcination Product（Mg-Al oxide）
for the Waste Water and Waste Gas Treatment

オンの除去に応用する研究を行った。その結果、いずれのMg-Al LDH and Mg-Al oxide can treat various inorganic and organic anions. We modified Mg-Al LDH with organic anions, in order to take up heavy metals and hazardous organic materials from aqueous solutions. We treated also aqueoussolutions containing antimony and waste gases containing hydrogen chloride using Mg-Al oxide.

リサイクル技術2. 臭素系難燃剤含有ポリスチレンの熱分解挙動

場合も重金属イオンの除去に有効であることが示された。
水溶液からの芳香族有機化合物の選択的捕集能を有するMg-Al LDHの開発にも取り組んでいる。ナフタレンジス
Fig.3 Mechanism of dechlorination of PVC.

ルホン酸イオンを層間にインターカレートしたMg-Al LDHを4. 種菌を接種しない生ゴミの水素発酵用いたところ、水溶液中から芳香族有機化合物を選択的家電製品などに用いられる対衝撃性ポリスチレンには、デある種の嫌気性細菌は有機物を分解し、水素を生成す

廃プラスチックの熱分解油化は、資源循環利用法の一

カブロモジフェニルオキサイド（DDO）などの臭素系難燃剤がる（Fig.4）。この反応を利用し、生ゴミの発酵処理におけまた、Fe-Al LDHおよびMg-Al酸化物を用いて水溶液中つとして注目を集めている。現在までに、PETとCaO及び含まれている場合が多い。この臭素系難燃剤含有ポリスチレる効率的水素生成を検討している。当研究分野では、生からSbを吸着除去する研究も行っている。Fe-Al LDHおよに捕集可能であることがわかった。

Ca（OH）
2の混合熱分解によりベンゼンの高選択的回収がンを再資源化のために熱分解すると、配管腐食物質であるゴミの初期pHを7 ～ 9にするだけで、特別な種菌の添加なびMg-Al酸化物ともに既往のSb処理方法である水酸化第可能であり、混合プラスチック（ポリエチレン、ポリプロピ

臭化水素や臭素系有機化合物が生成するため、その分解挙しでも生ごみ付着細菌群による水素生成反応が起こるこ二鉄を用いたものよりも良好な結果が得られた。

レン、ポリスチレン、PET）中においても効果があることを動を詳細に把握する必要がある。本研究では、熱重量-質量とを見出した。さらに、pHを制御することで水素収率を5-2. 排ガス中からの塩化水素処理報告した。本研究では、流動層反応器を用いて混合プラス同時分析（TG-MS）
によって、DDOと難燃助剤の三酸化アン約4倍まで増加させることに成功した。

チックの熱分解生成物に及ぼす水蒸気添加及び流動媒体のチモンを含む耐衝撃性ポリスチレン（HIPS/DDO-Sb2O3 ）ごみ焼却場から発生する塩化水素の処理方法として、Mg-Al酸化物を用いた循環型プロセスの構築を目的としたにCaOを用いた影響を検討した（Fig.1）。流動媒体にCaO熱分解を観察した（Fig.2）。その結果、分解が二段階で進行研究を行っている（Fig.5）。現在までに量論量2倍のMg-を用いることで、PETの油化だけではなくポリエチレン、ポし、どちらの分解もポリスチレンの分解が主反応であること

Al酸化物スラリーが10000ppmの塩化水素を99%処理し、解も促進され高い

また、 前段で再生利用ガス収率が得られのみ臭化水素が可 能 であた。さらに水蒸気生 成することかることがわ

添加によりPETのら、各段階においかった。

油化が促進され高て分解の開始反いベンゼン収率が応に違いがあるこ

Fig.1 Effect of water steam andCaO on pyrolysis products from 3P+PET（600℃）. 得られた。

Coexistence Activity Report 2008

かつ循環・が分かった。

リプロピレンの分32LDH）
およびMg-Al酸化物を用いた環境浄化への研究（PVC）を含んでいると、塩酸生成による装置の腐食といっ

4.Fermentative Hydrogen Production from Food Waste without Inocula

1. 廃棄PETからのベンゼン、カーボン生成ケミカル

5. Mg-Al(Fe-Al)系層状複水酸化物（Mg-Al LDH,Fe-Al

Fig.2 TG-MS profiles of HIPS/DDO-Sb2O3.とが示唆された。

Fig.4 Simplified biochemical pathways in Clostridium butyricum .

Fig.5 New treatment process of hydrogen chloride.

アクティビティレポート 200833