新規酸化グラフェン/γ-アルミナハイブリッドナノ吸着材をポリウレタンフォームに組み込み、廃水中の産業汚染物質を吸着
A Novel Graphene Oxide/γ-Alumina Hybrid Nano-Adsorbent Integrated into Polyurethane Foam for Adsorption of Industrial Pollutants from Wastewater
本研究では、酸化グラフェン(GO)とγ-アルミナ(γ-Al2O3)をベースとしたハイブリッドナノコンポジットの合成、特性評価、および廃水処理性能について報告する。GOとγ-Al2O3はそれぞれGPTMSとAPTESを用いてシラン化され、エポキシ-アミン結合を介して共有結合された。FTIR分析により、Si-O-Si伸縮およびエポキシ環振動の減少が確認され、グラフト化が成功したことが示された。BET分析では、GO/γ-Al2O3ハイブリッド(ALGO)は比表面積(198.08 m2/g)を維持し、これは市販のγ-Al2O3と同等であり、GOが細孔を阻害しなかったことを示している。ALGOをポリウレタンフォームに1~5%(ALGO@PUフォーム)の負荷量で組み込み、廃水処理に適用した。UV-Vis分光法は、AlGO含有量の増加に伴うAgNO3の吸光度(約430~600 nm)の減少により、銀イオンに対する強い親和性を示した。実際の産業廃水処理では、化学的酸素要求量(COD)、生物学的酸素要求量(BOD)、および濁度が大幅に削減された。5%負荷量では、CODとBODはそれぞれ1162 mg/Lと480 mg/Lから64 mg/Lと11 mg/Lに減少し、濁度は>1100 NTUから1.62 NTUに低下した。これらの結果は、ALGOがイオン性金属を除去し、水質を改善できる機能性吸着材であり、産業廃水処理への応用可能性を示唆している。
- 酸化グラフェン(GO)とγ-アルミナ(γ-Al2O3)をGPTMS/APTESでシラン化しエポキシ-アミン結合で共有結合させたハイブリッドナノコンポジット(ALGO)を合成・特性評価した
- BET分析でALGOは比表面積198.08 m2/gを維持し、市販γ-Al2O3と同等でGOが細孔を阻害しないことを確認した
- ALGOをポリウレタンフォームに1~5%の負荷量で組み込んだALGO@PUフォームを廃水処理に適用した
- UV-Vis分光法でAlGO含有量の増加に伴いAgNO3の吸光度(約430~600 nm)が減少し、銀イオンへの強い親和性を示した
- 実産業廃水処理で5%負荷時にCODが1162 mg/Lから64 mg/L、BODが480 mg/Lから11 mg/Lに減少、濁度は>1100 NTUから1.62 NTUへ低下した
酸化グラフェンとγ-アルミナを複合化した新規ナノ吸着材をポリウレタンフォームに担持させ、実廃水でCODを1162→64 mg/L、BODを480→11 mg/L、濁度を>1100→1.62 NTUまで低減した点は、水処理向け素材としての実用性能を示す具体的成果。比表面積198 m2/gを維持しつつ1~5%の低負荷で効果を出す設計は、既存の吸着材・膜処理に対するコスト競争力や置換可能性を占う材料側の切り口になる。ただし現段階は学術的な合成・評価段階であり、量産性・コスト・特許・事業化主体が不明なため、投資判断にはスケールアップや企業ライセンスの続報待ちが妥当。