ナノ材料(光触媒等)を用いた新規水処理技術の開発 / Development of Novel water treatment technology using nanomaterials such as photocatalysis

現代社会では１０万種を超える化学物質が使用され、毎年数千種が新たに開発されている。このような化学物質の多くは新興微量汚染物質として下廃水に流入し、医薬品や殺虫剤等の難分解物は生物分解作用を受けずに環境中に放流される。従って、気候変動下における持続可能な水利用や健全な生態系保全の観点から、新興汚染物の適切な処理は重要な課題である。本研究では、光触媒法や電気化学法、吸着法など多彩なアプローチにより、難分解物の効率的処理法を開発する。例えば、量子ドットとランタノイドが量子力学的制約状態で発揮する光ルミネッセンス効果等により、量子収率を改善することで強酸化作用をもつ光触媒を開発する。反応機構の解明や効率化という学術的観点のみならず、流体力学に基づく反応槽の設計やライフサイクルアセスメントによる環境影響評価など社会実装を見据えた研究を推進する。

More than 100,000 chemicals are used in modern society, with thousands of new ones being developed each year. Many of these chemicals enter wastewater as emerging trace pollutants, while persistent substances such as pharmaceuticals and pesticides are released into the environment without undergoing biodegradation during the wastewater treatment process. Therefore, appropriate treatment of emerging pollutants is an important issue from the viewpoint of sustainable water use and healthy ecosystem conservation under climate change. In this study, we will develop efficient treatment methods for persistent pollutants using various approaches such as photocatalytic, electrochemical and adsorption methods. For example, we will develop photocatalysts with strong oxidizing effects by improving the quantum yield of quantum dots and lanthanides under quantum mechanical constraints, such as photoluminescence effect. In addition to the academic viewpoints of elucidating the reaction mechanism and improving efficiency, we will also work on the design of reactor based on fluid mechanics and life cycle assessment of environmental effects for social implementation.

関連文献 / Reference

• 科研費挑戦的研究(萌芽) 2019-20年度「量子化学計算による高度処理での有機微量汚染物質の反応経路解析、等.