第 5 章 磁性ゼオライトの吸着性能評価
5.12 ルビジウム吸着
第5章 磁性ゼオライトの吸着性能評価 110
5.12.2 吸着等温線確認実験
測定方法は前節と同じなので割愛する。吸着等温線については、200 ℃ アニールしたMZL を使用して実験を行った。
実験結果
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 10 20 30 40 50 60 70
Quantity adsorbed (mg/g)
Rb equilibum concentration (mg/L)
0.5 8.8 17
40.8
63.7
73.2
0 20 40 60 80 100
0 50 100 150
Recovery ratio (%)
Initial concentration of Rb (mg/L)
100
99.795.4 87.5
67.3
52.2
処理前の Rb濃度 [mg/L]
処理後の Rb濃度 [mg/L]
吸着剤1g当たりの
Rb吸着量 [mg/g] Rb回収率 [%]
0.46 0.00 0.46 100
8.82 0.03 8.79 99.69
17.82 0.82 16.99 95.39
46.69 5.85 40.84 87.47
94.70 30.96 63.73 67.30
140.29 67.07 73.21 52.19
図 5-31 ルビジウムLangmuir吸着等温式(左)とFreundlich吸着等温式(右)
図 5-31 に示す200 ℃ アニールにしたMZL におけるルビジウム吸着実験において、確認 できた最大吸着量は平衡濃度67.07 mg L⁄ に対し73.21 mg g⁄ であった。ストロンチウム吸 着と比べてみても、ルビジウムに対する吸着力が高く、今まででのイオンに対し最も吸着性 能がよかった。これに対し、ルビジウムに対し非常に高く優れた吸着性能を有しているのが わかった。
次に、Langmuir吸着等温式とFreundlich吸着等温式の結果を記載する。
図 5-32 ルビジウムLangmuir吸着等温式(左)とFreundlich吸着等温式(右)
表 5-6 ルビジウム溶液に対するLangmuir定数(左)とFreundlich定数(右)
図 5-32 の Langmuir 吸 着 等 温 線 式 直 線 プ ロ ッ ト よ り 、𝑊𝑆=0.01521 = 65.789、𝑎 =
1
0.0361×65.789= 0.421となる。これより、飽和吸着量65.789 [mg g⁄ − MZL]と推測できる。
Freundlich吸着等温式では、累乗近似曲線をとることで吸着定数 𝐾𝐹= 22.571 と1
𝑛= 0.289 が求められた。また、Freundlich吸着等温式は図 5-5より曲線Ⅰに当てはまることから一般 的な吸着傾向であると言える。
5.12.3 ルビジウム再生実験
アンモニア態窒素での再生吸着ができたように、他の陽イオンでも再生吸着ができる。そ こで、有価資源の再生吸着においてルビジウムを一例としてピックアップし再生実験を行 った。再生原理については5.7.5.2 節で記述しているので割愛する。
5.12.3.1 実験方法
① 濃度0.8 mg/Lのアンモニア態窒素溶液に1000 mg L⁄ の割合で200 ℃ で15 時間アニー ルしたMZLを投入し、5分間攪拌する。
② 撹拌後、永久磁石を用いて、MZLと溶液を分離する。
③ インドフェノール青法と分光光度計分光光度計に記録した検量線より、残留アンモニ ア態窒素濃度を測定する。
第5章 磁性ゼオライトの吸着性能評価 112
④ 溶液から分離したMZLを恒温槽で50 ℃・24時間しっかりと乾燥させる。
⑤ 乾燥させたMZLを 1 mol L⁄ のNaCl溶液中に1000 mg L⁄ の割合で投入し24時間攪拌さ せる。
⑥ MZLだけを濾紙あるいは永久磁石を用いて取り出し、再び恒温槽で50 ℃ ・24時間しっ かりと乾燥させる。
⑦ 再生MZLを用いて①から繰り返し同じ工程を繰り返し、一度目の吸着除去率の半減期 となるポイントまで吸着実験を行うことでMZLの再生実験の限界回数を評価する。
5.12.3.2 実験結果
以下に実験の結果を記載する。
図 5-33 ルビジウムにおけるMZL再生実験
図 5-33 は、縦軸をルビジウム吸着量とし横軸をMZLの再生回数としている。この図か ら、MZL再生回数4回目まで1回目と変わらない吸着量であるのがわかる。その後MZLの 再生回数の増加に連れ、徐々にルビジウム吸着量は下がっている。これらの考察は、5.7.5.3 節と同じである。なお、再生実験においては 1 回目の吸着除去率の半減期となるポイント まで実験を行ったところ、10 回までの再生を行うことができた。このことからも、作製し たMZLを使用することで経済的に運用することができると考えられる。