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論文

Freeze-crosslinked biomass-based chitosan sponge hydrogels with metal-induced mechanical enhancement for high-performance Cu$$^{2+}$$ and Pb$$^{2+}$$ adsorption

南川 卓也; 杉田 朝子; 深草 智穂子*; 山田 鉄兵*; 関根 由莉奈

Separation and Purification Technology, 378(3), p.134780_1 - 134780_9, 2025/12

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.134780

毒性のある架橋剤や合成添加物を使わずに、弱アルカリ溶液(NaOH、KOH、LiOH、またはアンモニア)を用いた凍結誘起物理架橋によりスポンジ状のキトサンハイドロゲルを製造するための持続可能で化学薬品を使用しない戦略を報告する。得られた凍結架橋バイオマスベースのキトサンスポンジハイドロゲルは、相互に連結したマクロ細孔、高い透水性、優れた圧縮性、および機械的回復性を示した。これらの特徴により、有害重金属の優れた吸着が可能になり、従来のハイドロゲルをはるかに上回るCu$$^{2+}$$で146.7mg/g、Pb$$^{2+}$$で192.3mg/gの最大容量を達成した。特に、Cu$$^{2+}$$の吸着は目に見える色の変化と機械的強度の向上を引き起こし、これはキトサンのアミノ基/ヒドロキシル基と吸着イオンとの間の金属誘起二次架橋に起因する。Cu$$^{2+}$$の吸着はまた、キトサンの官能基との配位により、ハイドロゲルのヤング率の測定可能な増加をもたらした。この剛性の向上により、環境条件下での安定した再利用が可能になる。

論文

Selective adsorption of Pd(II) over Ag(I) in nitric acid solutions using nitrogen-donor-type adsorbents

鈴木 智也*; 大坪 右京*; 尾形 剛志*; 塩飽 秀啓; 小林 徹; 矢板 毅; 松岡 光昭*; 村山 憲弘*; 成田 弘一*

Separation and Purification Technology, 308, p.122943_1 - 122943_7, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122943
 被引用回数：3 パーセンタイル：14.29(Engineering, Chemical)

主にAgを含む使用済み製品からPd金属をリサイクルするために硝酸抽出が行われており、ほとんどのPd残留物はAg(I)含有溶液から分離される。しかし、このAg(I)溶液中には少量のPd(II)が残存していることが多い。そのため、硝酸溶液中のPd(II)とAg(I)を分離することは、Pdのリサイクルを効率的に進めるために必要不可欠である。本研究では、アミン(R-Amine),イミノ二酢酸(R-IDA),ピリジン(R-Py),ビスピコリルアミン(R-BPA)で機能化した4種類の窒素ドナー型吸着材を用いて硝酸溶液中のPd(II), Ag(I)を分離する研究を実施した。R-Amine,R-IDA,R-Pyは硝酸溶液からAg(I), Cu(II), Ni(II), Fe(III)を選択的に吸着したが、R-AmineはPdの吸着効率が低いことが判明した。一方、R-BPAはPd(II), Ag(I), Cu(II)を全濃度において90%以上吸着することができた。フーリエ変換赤外分光法及び広域X線吸収微細構造法(EXAFS)による吸着金属イオンの構造解析から、窒素ドナー型吸着剤の分離機構を明らかにした。R-IDA, R-Py, R-BPAへのPd(II)吸着は官能基(それぞれイミノ二酢酸,ピリジン,ビスピコリルアミン)へのPd(II)配位を介して起こり、R-Amineへの吸着はNO$$_{3}$$$$^{-}$$と[Pd(NO$$_{3}$$)$$_{4}$$]$$^{2-}$$のアニオン交換を介して起こることがわかった。R-IDA,R-Py,R-BPAは、配位性吸着機構により、高いPd(II)吸着挙動を示すことが明らかとなった。塩酸(5.0M)およびチオ尿素(0.1M)溶離液は、それぞれR-IDAから83%およびR-Pyから95%のPd(II)を脱離させた。R-Pyは吸着選択性と脱着効率から最も効果的なPd(II)吸着剤だった。

論文

Insights into machine-learning modeling for Cr(VI) removal from contaminated water using nano-nickel hydroxide

Maamoun, I.; Rushdi, M.*; Falyouna, O.*; Eljamal, R.*; Eljamal, O.*

Separation and Purification Technology, 308, p.122863_1 - 122863_16, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122863
 被引用回数：12 パーセンタイル：49.81(Engineering, Chemical)

The aim of this study is to employ machine learning (ML) in providing high-accuracy prediction of Cr(VI) removal efficiency by nickel hydroxide ($$n$$-Ni(OH)$$_{2}$$) unconventional sorbent, towards the new era of artificial intelligence (AI) applications in (waste) water treatment. Hence, a reliable ML modeling was conducted based on the experimental investigation, considering different reaction parameters, including $$n$$-Ni(OH)$$_{2}$$ dosage, initial pH, reaction temperature, and initial Cr(VI) concentration. Linear regression model was selected as the suitable regression model with respect to the obtained reasonable correlation and the less training time and evaluation time, comparing to other considered regression techniques. The adopted linear regression model, for the time corresponding Cr(VI) removal efficiencies, exhibited satisfactory prediction accuracy. Furthermore, the importance of models coefficients was determined and implied the high importance of the dosage feature. The contributive effect of the investigated features was mainly concentrated at the early stage of the reaction (5 to 10 min), with an average range of 50 to 80 %, which was in agreement with the experimental findings of the rapid and full removal of Cr(VI) by $$n$$-Ni(OH)$$_{2}$$. The elucidated insights into the effects of different factors that influence Cr(VI) removal process by $$n$$-Ni(OH)$$_{2}$$ revealed the underlying interactions and removal pathways, which shall benefit other researchers in the preliminary design of pilot-scale applications and anticipating the predicted performance.

論文

Chromium(VI) adsorption-reduction using a fibrous amidoxime-grafted adsorbent

林 菜月*; 松村 大樹; 保科 宏行*; 植木 悠二*; 辻 卓也; Chen, J.*; 瀬古 典明*

Separation and Purification Technology, 277, p.119536_1 - 119536_8, 2021/12

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119536
 被引用回数：26 パーセンタイル：69.99(Engineering, Chemical)

To develop a safe and simple method for the reduction of toxic chromium(VI) to the less harmful chromium(III), we proposed using radiation-induced graft polymerization. This method allows for any functional group to be introduced into conventional polymeric materials. Herein, we synthesized a fibrous adsorbent with amidoxime functional groups that have a high affinity for chromium, and investigated the changes in the chromium valence state over time in the amidoxime-grafted adsorbent. In situ X-ray absorption fine structure analysis revealed that most of the chromium(VI) was reduced to chromium(III) relatively early during the adsorption process, followed by gradual changes in the bonding structure of the amidoxime-chromium complex. It is expected to contribute to the development of practical technologies for wastewater treatment.

論文

Effective extraction of Pt(IV) as [PtCl$$_{6}$$]$$^{2-}$$ from hydrochloric acid using a simple urea extractant

上田 祐生; 森貞 真太郎*; 川喜田 英孝*; Wenzel, M.*; Weigand, J. J.*; 大渡 啓介*

Separation and Purification Technology, 277, p.119456_1 - 119456_8, 2021/12

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119456
 被引用回数：9 パーセンタイル：33.18(Engineering, Chemical)

本研究では、白金族金属の一種である白金(Pt)に関する新規ウレア型抽出剤(L)を開発し、その抽出分離能力を評価し、紫外可視分光法(UV-Vis),白金核磁気共鳴法($$^{195}$$Pt-NMR),プロトンNMR($$^{1}$$H-NMR)、および赤外分光法(IR)により詳細な抽出機構を検討した。興味深いことに、本研究で開発した抽出剤は、プロトン化した抽出剤(HL$$^{+}$$)と[PtCl$$_{6}$$]$$^{2-}$$間のクーロン相互作用に加え、ウレア基N-H部位と[PtCl$$_{6}$$]$$^{2-}$$による水素結合相互作用が寄与することで、Ptを抽出していた。本研究で得られたアニオンに対する抽出剤設計に関する知見は、将来的に高レベル放射性廃液中の陰イオン形化学種の分離剤開発に応用可能であると考えられる。

論文

Separation of palladium by solvent extraction with methylamino-bis-$$N,N$$-dioctylacetamide and direct electrodeposition from loaded organic phase

松宮 正彦*; Song, Y.*; 土田 裕介*; 佐々木 祐二

Separation and Purification Technology, 234, p.115841_1 - 115841_8, 2020/03

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.115841
 被引用回数：20 パーセンタイル：54.05(Engineering, Chemical)

溶媒抽出と沈殿回収の開発は2次廃棄物低減に重要である。ここでは、メチルイミノ-ジオクチルアセトアミドを用いてアセトフェノン,ジクロロエタン,オクタノール中に抽出したPdの有機溶媒からの直接沈殿を調べた。その結果、Pdは-2.38から-3.4Vの間での0価への還元が見られ、黒色沈殿として回収できた。

論文

Selective extraction of Pt(IV) over Fe(III) from HCl with an amide-containing tertiary amine compound

前田 泰生*; 成田 弘一*; 所 千晴*; 田中 幹也*; 元川 竜平; 塩飽 秀啓; 矢板 毅

Separation and Purification Technology, 177, p.176 - 181, 2017/04

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.01.002
 被引用回数：22 パーセンタイル：54.57(Engineering, Chemical)

The separation properties of Pt(IV) over Fe(III) in HCl solutions using $$N$$-2-ethylhexyl-bis($$N$$-di-2-ethylhexyl-ethylamide)amine (EHBAA) were investigated and then compared with those using the conventional extractant tri-$$n$$-octylamine (TOA). Also, the structural analyses of Pt(IV) in both of the aqueous (HCl solution) and organic (EHBAA in $$n$$-dodecane-2-ethylhexanol solution) phases were performed with EXAFS spectroscopy. The extractability of Pt(IV) was much higher with EHBAA than with TOA in the studied HCl concentration range (0.2-0.8 M HCl); additionally, EHBAA selectively extracted Pt(IV) over Fe(III) under the condition of [EHBAA] $$leq$$ 0.1 M and [HCl] $$leq$$ 1 M. The Pt(IV) loading capacity of 0.1 M EHBAA was about 9.2 g/L (about 0.05 M). Most of the Pt(IV) extracted with 0.1 M EHBAA from 1 M HCl was stripped with 0.1 M NaOH; the co-extracted Fe(III) was selectively scrubbed with distilled water. The structural studies indicated that the Pt(IV) extracted with EHBAA from 1 M HCl formed an ion-pair complex, [PtCl$$_{6}$$]$$cdot$$(EHBAA$$cdot$$H)$$_{2}$$.

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