課題の解決方法を提案します★弱塩基性アニオン交換樹脂によるCO2捕集効率を左右する水分・湿度の条件

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弱塩基性アニオン交換樹脂を用いたCO2の捕集

様々な理由から脱炭素化の機運が高まり、排気ガスや大気中の二酸化炭素(CO2)を直接捕集して再利用する様々な技術が提案されています。

低級アミンを官能基にもつ弱塩基性アニオン交換樹脂を吸着剤に用いる技術はその一つであり、その操作の簡便性や高いCO2捕集効率が評価され、大気中のCO2を直接捕集する装置(DAC:Direct Air Capture)に組み込まれ、実用化されています。

弱塩基性アニオン交換樹脂のCO2捕集効率は、樹脂そのもの物性や、通気するガスの条件を変えることで大きく変化します。中でも特に水の影響は大きく、通気する大気の湿度と、樹脂が保持する水分率(重量比)の最適条件がわかれば、CO2捕集効率を最大化することができます。

 

Purolite® A110のCO2捕集効率への水分の影響

ピュロライトの弱塩基性アニオン交換樹脂Purolite® A110は、重量比で58-66%の水分を保持していますが、事前にある程度乾燥処理をした樹脂を吸着剤としてDACに適用させると、CO2捕集効率が向上することが知られています。しかし、空気の湿度変化と樹脂の水分率の違いでどの程度CO2捕集効率が変化するかについては、個別の吸着剤サンプルをラボ試験で評価し、最適条件を確認することが必要です。

Purolite® A110の水分率(%)と、CO2濃度400ppmvに調製した標準空気の相対湿度(%)を、それぞれ異なる条件で通気試験を実施し、CO2捕集量がどの程度変化するか確認しました。

図1に示す結果の通り、Purolite® A110のCO2捕集量は、樹脂の水分率を10%以下に乾燥させると最大になり、また通気する空気の相対湿度が高いほど顕著に増加することが明らかになりました。この結果から、Purolite® A110をCO2吸着剤として使う場合には、水分率5%まであらかじめ乾燥させた樹脂に、湿度90%以上に加湿した空気を通気させることで、1.5mol- CO2/kg-resin以上の高い捕集量が期待できることがわかりました。

 

図1 CO2捕集量:空気の相対湿度と吸着剤(Purolite® A110)の水分率との相関
(CO2濃度400ppmに調製した標準空気を室温22-23℃で通気、処理ガスのCO2濃度が200ppmを終点とした)

 

表1 Purolite® A110 一般物性

ポリマー種別・母体 マクロポーラス型・スチレン系
外観 球状ビード
官能基 1級アミン
イオン形(出荷時) 遊離塩基(FB)形
総交換容量(FB形) 2.0 eq/L 以上
水分含有率(Cl形) 58 – 66%
粒度範囲 300 – 1,200μm
均一係数 1.7以下
最大膨潤率 FB→Cl 60%以下
湿潤ビード比重 1.07
見掛密度 630 – 670g/L

 


 

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キレート樹脂Puromet™ MTS9850

Puromet™ MTS9850 は、ポリアミンタイプの官能基を保持するポリアクリル系を母材とする弱塩基アニオン交換樹脂です。母材は高い耐久性を持つマクロポーラス・アクリル系であり、廃水から微量の重金属を除去・回収するための優れた交換速度を示し、強固かつ弾力性があるため、高い機械的強度と浸透圧耐性を示します。また特殊な官能基であるポリアミン基は、特に有機物や錯体化合物を含む廃水の重金属や白金族に対して高い交換容量を持ちます。 Read more

課題の解決方法を提案します★弱酸性カチオン交換樹脂による脱アルカリ条件と軟水装置への適用

アルカリ度と硬度

水のアルカリ度は、中和するために添加する酸の消費量です。水のpHが中性領域の場合は、炭酸イオン(CO32-)や重炭酸イオン(HCO3)の総量を表したもので、一般にMアルカリと呼ばれます。 Read more

課題の解決方法を提案します★技術資料「飲料水用PFAS選択的シングルユースイオン交換樹脂」を公開しました

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飲料水用PFAS選択的シングルユースイオン交換樹脂

 

有機フッ素化合物(PFAS)

最近、各種報道で飲料水の有機フッ素化合物(PFAS)が取り上げられ、問題になっています。

有機フッ素化合物の中で、ペルフルオロアルキル化合物及びポリフルオロアルキル化合物を総称して「PFAS」と呼んでいます。PFASには、ニュースなどで目にするPFOS(ペルフルオロオクタンスルホン酸)やPFOA(ペルフルオロオクタン酸)が含まれ、1万種類以上の物質があるとされています。

これらの物質は、活性炭や一般的な陰イオン交換樹脂である程度除去できますが、選択性が低いため除去しきれないPFASが残留する傾向があります。 Read more

課題の解決方法を提案します★合成吸着剤を使用してコーヒー抽出液からカフェインを除去

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人気が高まる「デカフェ」コーヒー

コーヒーにはカフェインが含まれており、毎日大量に摂取すると不安、動悸、不眠などの症状を引き起こす可能性があります。また一般に睡眠を妨げると言われているため、カフェイン抜きのコーヒーを求める消費者が増えてきました。 Read more

課題の解決方法を提案します★鉄汚染を受けたカチオン交換樹脂のクエン酸による洗浄

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鉄汚染を受けたカチオン交換樹脂のクエン酸による洗浄

弱酸性および強酸性カチオン交換樹脂の鉄およびカルシウムによる汚染は、樹脂をクエン酸で定期的に処理することで防止できます。

市販のクエン酸溶液(50%)は食品グレードの形で入手可能で、飲料水の軟化や食品および飲料関連の用途に使われる樹脂の洗浄に使用でき、またオンラインおよびオフラインのいずれの洗浄手順にも使用できます。酸性物質を扱う場合は、製品の安全データシート(SDS)に記載されているすべての注意事項に従ってください。 Read more