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公開番号2025153461
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024055954
出願日2024-03-29
発明の名称リン酸吸着剤およびその製造方法
出願人学校法人梅村学園
代理人個人,個人,個人
主分類B01J 20/10 20060101AFI20251002BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】より優れたリン酸吸着能を有するリン酸吸着剤を提供する。
【解決手段】CaO・MgO・2SiO₂と、MgO、CaO・MgO・SiO₂、2CaO・MgO・2SiO₂、2MgO・SiO₂および2CaO・SiO₂からなる群より選択される少なくとも1種とを含んで成る、リン酸吸着剤。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ
２
と、
ＭｇＯ、ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ
２
、２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ
２
、２ＭｇО・ＳｉＯ
２
および２ＣａО・ＳｉＯ
２
からなる群より選択される少なくとも１種と
を含んで成る、リン酸吸着剤。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ
２
と、
ＭｇＯと、
ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ
２
、２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ
２
、２ＭｇО・ＳｉＯ
２
および２ＣａО・ＳｉＯ
２
からなる群より選択される少なくとも１種と
を含んで成る、請求項１に記載のリン酸除去剤。
【請求項３】
ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ
２
と、
ＭｇＯと、
ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ
２
および／または２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ
２
と
を含んで成る、請求項１または２に記載のリン酸除去剤。
【請求項４】
さらに、炭化成分および／またはＳｉＯ
２
を含んで成る、請求項１または２に記載のリン酸吸着剤。
【請求項５】
前記ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ
２
は、ディオプサイド結晶相を含んで成る、請求項１または２に記載のリン酸吸着剤。
【請求項６】
サンプリング幅０．１０、回折角３°～９０°およびＸ線源ＣｕＫαの条件下で粉体Ｘ線回折装置で測定されたＸ線回折スペクトルにおいて、
回折角２θ＝２９．９°付近における基準ピーク強度Ｉ
０
に対するピーク強度Ｉの比率Ｉ／Ｉ
０
が２％以下であり、
前記基準ピーク強度Ｉ
０
に帰属されるリン酸吸着剤は、ＣａＣＯ
３
、ＭｇＯおよびＳｉＯ
２
をモル比１：１：１で混合した混合物を焼成温度１１００℃および焼成時間２時間で仮焼成し、次いで焼成温度１３００℃および焼成時間２時間で焼成されて固相反応法により調製される、請求項１または２に記載のリン酸吸着剤。
【請求項７】
前記ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ
２
の含有率は、リン酸吸着剤の物質量に対して８．８～６０．７モル％である、請求項１または２に記載のリン酸吸着剤。
【請求項８】
前記ＭｇＯが含まれ、
前記ＭｇＯの含有率は、リン酸吸着剤の物質量に対して、１０．７～５９．６モル％である、請求項１または２に記載のリン酸吸着剤。
【請求項９】
前記ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ
２
が含まれ、
前記ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ
２
の含有率は、リン酸吸着剤の物質量に対して、５．６～２６．５モル％である、請求項１または２に記載のリン酸吸着剤。
【請求項１０】
前記２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ
２
が含まれ、
前記２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ
２
の含有率は、リン酸吸着剤の物質量に対して、５．３～２３．１モル％である、請求項１または２に記載のリン酸吸着剤。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、リン酸吸着剤およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
リン元素Ｐは、例えば、農作物の肥料、界面活性剤、および家畜飼料の添加剤のような様々な用途で利用されており、生活に欠かかせない物質を構成する元素として用いられている。特に、リン元素Ｐは、肥料の三要素（窒素、リン酸およびカリ）の一つであるリン酸を構成している。また、例えば、世界人口の増加や発展途上国の生活水準の改善のような食糧需要の増加等により、リンの生産量が増加している。リンは主としてリン鉱石として採取される。このようなリン需要の拡大の影響により、リン資源が減少しており、資源の枯渇が危惧されている。
【０００３】
リン資源の再利用の観点から、現在、下水処理施設および尿処理施設でリン成分は回収されている。例えば、特許文献１は、リン吸着剤充填カラムを備える浄化装置により、尿排水からリン成分を回収するシステムおよび方法が開示する。また、特許文献２は、下水汚泥の熱加水分解および乾燥により、リン成分を回収する排水処理方法が開示する。
【０００４】
一方、日本では年間、約７５０万トンのコメが生産されており、そのうち５分の１にあたる約１５０万トンの籾殻が発生する。この籾殻のうち、６５％は再利用されるが、残りの３５％は廃棄物として処分される。再利用の方法としては、例えば、堆肥および敷料があるが、そのほとんどが焼却処分される。焼却処分は、野焼きが行われてきたが、発生する有毒ガス等が環境汚染の原因となるため、現在は規制されている。そのため、有効な利用方法の模索や適切な処理方法が必要とされている。
【０００５】
リン成分を回収しつつ、かつ籾殻を有効利用するとの観点から、特許文献３には、籾殻にカルシウムを担持した炭化物からなるリン回収材、およびその製造方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１４－０５４５９２号公報
特開２０２０－１５７２９９号公報
特開２００７－０７５７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、本発明者が検討したところ、特許文献３に記載のリン回収材およびその製造方法をさらに改善する余地があることが分かった。本開示はかかる課題に鑑みて為されてものである。すなわち、本開示の主たる目的は、より低コストで製造可能であり、かつより優れたリン成分回収能（リン酸吸着能）を有するリン酸吸着剤を提供することである。これにより、籾殻の排気量削減とリン資源の維持を達成できる。また、本開示の別の目的は、そのようなリン酸吸着剤の製造方法を提供することである。
【０００８】
すなわち、本開示の一実施形態に係るリン酸吸着剤は、
ＭｇＯ・ＣａＯ・２ＳｉＯ
２
と、
ＭｇＯ、ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ
２
、２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ
２
、２ＭｇＯ・ＳｉＯ
２
および２ＣａО・ＳｉＯ
２
からなる群より選択される少なくとも１種と
を含んで成る。
また、本開示の一実施形態に係るリン酸吸着剤の製造方法は、
上記リン酸吸着剤を製造する方法であって、
水溶性カルシウム化合物およびマグネシウム塩を含む混合水溶液に籾殻を浸漬させることと、
浸漬させた籾殻を焼成することと
を含んで成る。
【発明の効果】
【０００９】
本開示は、より低コストで製造可能であり、かつより優れたリン酸吸着能を有するリン酸吸着剤、ならびにそのようなリン酸吸着剤を製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、実施例１～４のリン酸吸着剤のＸＲＤスペクトルを示す。
図２は、実施例５～８のリン酸吸着剤のＸＲＤスペクトルを示す。
図３は、実施例９～１２のリン酸吸着剤のＸＲＤスペクトルを示す。
図４は、実施例１３～１６のリン酸吸着剤のＸＲＤスペクトルを示す。
図５は、実施例１～４のリン酸吸着剤の比表面積と焼成温度との関係を示す。
図６は、実施例５～８のリン酸吸着剤の比表面積と焼成温度との関係を示す。
図７は、実施例９～１２のリン酸吸着剤の比表面積と焼成温度との関係を示す。
図８は、実施例１３～１６のリン酸吸着剤の比表面積と焼成温度との関係を示す。
図９は、焼成温度６００℃で調製された実施例１～４のリン酸吸着剤のリン酸除去率を示す。
図１０は、焼成温度８００℃で調製された実施例５～８のリン酸吸着剤のリン酸除去率を示す。
図１１は、焼成温度１０００℃で調製された実施例９～１２のリン酸吸着剤のリン酸除去率を示す。
図１２は、焼成温度１３００℃で調製された実施例１３～１６のリン酸吸着剤のリン酸除去率を示す。
図１３は、水溶液濃度０．２５ｍｏｌ／Ｌで調製された実施例１～４のリン酸吸着剤のリン酸除去率を示す。
図１４は、水溶液濃度０．５０ｍｏｌ／Ｌで調製された実施例５～８のリン酸吸着剤のリン酸除去率を示す。
図１５は、水溶液濃度１．０ｍｏｌ／Ｌで調製された実施例９～１２のリン酸吸着剤のリン酸除去率を示す。
図１６は、水溶液濃度２．０ｍｏｌ／Ｌで調製された実施例１３～１６のリン酸吸着剤のリン酸除去率を示す。
図１７は、実施例９～１２、参考例１、および比較例１～２のリン酸吸着剤の比表面積を示す。
図１８は、実施例９～１２、参考例１、および比較例１～２のリン酸吸着剤の比表面積を示す。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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