配位高分子を用いた金属イオン選択的分離回収技術の開発

Selective removal and recovery of metal ions by metal-organic-framework

南川 卓也 ; 関根 由莉奈   ; 山田 鉄兵*

Nankawa, Takuya; Sekine, Yurina; Yamada, Teppei*

有害金属や放射性元素による汚染は世界中で問題となっており、汚染物質の効率的な除去方法の確立が強く求められている。有害元素の除去方法には様々な手法があるが、大掛かりな設備を必要としない吸着剤(活性炭やゼオライト等)が良く用いられる。しかしこれら吸着剤はイオン選択性をほとんど持たないため、あらゆる金属イオンを吸着してしまい、短期間で平衡状態に達してしまうために使用済み吸着剤の廃棄物が大量に発生する問題がある。また、不可逆的な吸着であることから、分離回収が困難である。このように、既存の技術では資源循環が極めて困難である現状がある。本研究では、細孔のサイズをナノレベルで微調整を可能にする、配位子と金属からなるジャングルジム構造を持った配位高分子を活用し、イオンを選択的かつ可逆的に吸着する材料の開発を行なった。

Clean water resources are becoming increasingly limited and advances in toxic ion or radioactive ion removal technology are essential for dealing with the global water shortage crisis. Sorption using adsorbent materials, such as activated carbon, zeolites have been used to remove toxic ions from water. However, the ion selectivity and recovery of adsorbed ions still need to be improved to clean up water more effectively and sustainably. In this study, we synthesized metal-organic-frameworks (MOFs) with a jungle gym structure composed of ligands and metals, which enables fine adjustment of the pore size at the nano level. We also tested selective removal and recovery of metal ions by using the size controlled pores of MOFs.