安価な原料で水を高速浄化

Dec 07, 2023

DGIST（理事長：國楊）エネルギー理工学部パク・チヨン教授チームの開発に成功した水中のフェノール系有機汚染物質を超高速で完全除去できる「異型多孔質高分子材料」。 今回開発した多孔質材料は、光熱効果を利用して水中のマイクロプラスチックだけでなく、非常に小さなサイズのVOCも効率的に除去することができます。 同時に、原料ベースのコスト競争力や太陽光発電による浄水プロセスも可能となることから、将来の実用化が可能な高効率吸着材としての活用が期待されています。

化学工業の急速な発展に伴う水質汚染は環境汚染の代表的な問題である。 この問題を解決するために、さまざまな浄水技術や材料が開発されてきました。 既存の吸着機構を用いた炭素系多孔質材料では、吸着速度が遅く、リサイクルするには高い熱エネルギーが必要となるという限界がありました。 汚染物質の除去効率を向上させるために様々な材料が開発されてきましたが、優れたリサイクル性、高効率、原料の経済性、工業化の可能性を同時に満たす材料の開発は困難でした。

Chi-Young のチームは、安価で効果的な前駆体を反応させることにより、優れた吸着性能と光熱特性を備えた多孔質ポリマーの合成に成功しました。 また、ポリマーに対して追加の酸化反応が実験され、その結果に基づいて親水性官能基が導入され、水生環境中の微量汚染物質を迅速に吸着できるようになりました。

さらに、研究チームが開発したポリマーはリサイクルに高い熱エネルギーを必要とせず、性能を損なうことなく何度でも使用できることが実験により確認された。 研究チームは、開発したポリマーの広範囲に光を吸収し、吸収した光を熱に変換する能力を利用して、太陽エネルギーを駆動力として水を蒸発させることができる水処理膜を作製した。 その結果、酸化ポリマーをコーティングした水処理膜が太陽光によりフェノール系汚染物質を浄化できることが確認されました。

Chi-Young 氏は、「私たちがここで開発した技術は、水中のフェノール系マイクロプラスチックと VOC 汚染物質を超高速で 99.9% 以上除去する、世界最高の浄化効率を誇る比類のない浄水技術です。 電源のない地域でも汚染水を浄化し、飲料水を供給できる、経済性の高い普遍的な技術になると期待していました。」

なお、本研究は国立研究財団の韓国一流研究者支援事業及びナノ・材料技術開発事業とDGISTエネルギー理工学部のチョ・ワンス氏、修士課程のチェ・ギョンヒョン氏の支援を受けて実施されました。 -博士課程複合プログラム、修士課程のイ・ドンジュンが筆頭著者として参加しました。 この研究成果は、材料分野で最も権威のある学術雑誌「アドバンスト・マテリアルズ」の2022年第50号の表紙論文として選ばれ、掲載されました。

- このプレスリリースは大邱慶北科学技術院から提供されました