- 바카라 커뮤니티 이온은 프러시아 블루 콤플렉스로 코팅 된 전극에 전기를 전도함으로써 선택적으로 흡착되고 탈착됩니다
- 다중 처리는 바카라 커뮤니티에서 나트륨 이온의 99% 이상을 제거하고 칼륨 이온을 10 회 농축하여 회복합니다
- 이것은 일본에서 농업 작물의 성장에 필요한 바카라 커뮤니티 자원을 안정적으로 생산할 수있는 기술로 이어질 것입니다
Prussian Blue Complex의 바카라 커뮤니티에서 칼륨 자원 회수
*원본 용지의 수정 된 그림이 사용됩니다
연구원 Yamaguchi Masanori, 자재 인프라 연구 부서, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 "AIST"), Toyama Takeo, AIST의 특별 연구원, Tanaka Toshi, 연구 그룹의 수석 연구원, Seawato Toru는 POTSISUET의 기술을 발전 시켰습니다
칼륨 (k)은 질소 (N) 및 인 (P)과 함께 식물 성장에 필수적인 세 가지 주요 영양소 중 하나입니다 주요 생산 구역은 제한되어 있으며 일본에서는 대부분의 제품이 수입에 의존합니다 따라서 지정 학적 위험과 주변 응급 상황에 취약하며 안정적인 공급에 대한 우려가 있습니다 한편, 바카라 커뮤니티는 많은 양의 칼륨을 함유하지만 농도는 약 004%로 낮아 효과적으로 사용하기가 어렵습니다 현재,뻣뻣한 (nigari)에서 칼륨을 회수하는 기술이 있지만 바카라 커뮤니티에서의 소금 생산 부산물이므로 생산은 제한적입니다 풍부한 바카라 커뮤니티에서 칼륨을 직접 회수 할 수 있다면 국내 수요를 충족시키기 위해 칼륨을 제공 할 수 있습니다 그러나, 바카라 커뮤니티에서 칼륨 이온의 농도는 화학적 특성에서 유사하다경쟁사 ION인 나트륨 이온에 비해 무게 비율이 약 25 번째 낮았으므로 고순도로 회수하기가 어려웠습니다
이번에는 AIST 가이 문제에 응답했습니다Prussian Blue Type Complex9031_9070흡착・탈출에 대한 기술을 개발했습니다 이 기술을 사용하여, 바카라 커뮤니티의 나트륨 이온을 흡착시키고 시뮬레이션 된 바카라 커뮤니티에서 3 회 탈착시키고, 수용액을 10 배 이상 칼륨 이온의 양의 농축에 의해 얻었다 앞으로 칼륨 이온 수용액의 농도를 더욱 증가시킴으로써 일본 농작물의 성장에 필요한 칼륨 자원을 안정적으로 생산할 수있는 기술로 발전 할 수있을 것으로 예상됩니다
이 연구 결과에 대한 세부 사항은 2025 년 5 월 8 일에 제공 될 예정입니다물 연구"잡지에서 온라인으로 게시 됨
식물 성장에 필수적인 세 가지 주요 영양소 인 질소, 인 및 바카라 커뮤니티은 생산 지역의 편견으로 인해 일본에서 대부분 수입됩니다*19580_9750*2
이 칼륨 중에서, 우리가 일본의 바카라 커뮤니티에서 효율적으로 회복하여 바다로 둘러싸인 기술을 개발할 수 있다면, 비료의 국내 생산으로 이어질 중요한 기술이 될 수 있습니다 기존 기술에는 염화 칼륨을 생산하기 위해 바카라 커뮤니티로부터 소금을 만드는 과정에서 발생하는 쓴 주스의 사용이 포함되지만,이를 부산물로 생산하는 방법이기 때문에 생산량은 제한적입니다 바카라 커뮤니티는 나트륨 이온과 같은 유사한 화학적 특성을 갖는 다량의 경쟁 이온을 함유하고 있으며, 칼륨 이온의 농도는 낮아서 직접 회복하기가 어렵다
Prussian Blue는 18 세기에 발명 된 인공 색소입니다 AIST는 프로이센 블루와 프러시아 블루 (2019 년 1 월 23 일,2025 년 3 월 12 일에 AIST 언론의 애니메이션)
이번에는 프러시아 블루의 특성을 흡착제로 활용하고 개발하고 많은 경쟁 이온의 존재에도 불구하고 저농도로 함유 된 바카라 커뮤니티 이온을 선택적으로 복구 할 수있는 기술을 개발하는 것을 목표로했습니다 중앙 금속은 바카라 커뮤니티 이온의 흡착에 선택적인 재료를 검색하여 니켈과 철의 프로이센 블루 타입 복합체를 발견하고 전극을 사용하여 코팅 된 전극을 사용합니다전기 화학적으로 흡착되고 탈착를 반복하여 모의 바카라 커뮤니티에서 칼륨 이온을 회수하려고 시도했습니다
이 연구 및 개발은 전략적 혁신 창조 프로그램 (SIP)의 세 번째 단계, "풍부한 음식을 제공하는 지속 가능한 먹이 사슬 구축"(JPJ012287 : Research Promotion Corporation : Seiken Support Center)에 의해 지원됩니다
전극이 전극에 사용하여 나트륨 이온이 과도한 용액으로부터 바카라 커뮤니티 이온을 선택적으로 회수 할 수있는 흡착제를 검색하기 위해 다양한 프로이센 블루 형 복합체가 사용되었다물 전기 분해 전압흡착 또는 탈착이 둘 이상의 시간에 발생하면 부작용이 발생하여 전기 에너지 손실 및 재료의 불안정화와 같은 문제가 발생하여 흡착제로 부적합합니다 탐구 된 재료 중에서, 우리는 중앙 금속, 니켈 및 철의 프러시아 블루 복합체 (NIHCF)가 물의 전기 분해 전압 아래에서 바카라 커뮤니티 이온을 선택적으로 회수 할 수있는 적절한 흡착제임을 발견했다 또한,이 흡착제는입니다전도성 보조ya바인더전기가 흐르도록 혼합금속 전류 수집기우리는 상단에 적용하여 전기 화학 흡착 및 탈착에 사용할 수있는 전극을 개발했습니다 (Electrode = Metal Current Collector + (흡착제 + 전도성 AID + 바인더))
우리는 또한 전극을 고려했습니다 칼륨 이온이 다량의 경쟁 이온과 얇은 칼륨 이온을 함유 한 바카라 커뮤니티에서 선택적으로 회수 할 때, 프로이센 블루 복합체가 수십 마이크로 미터의 두께로 적용될 때 전극 영역 당 흡착량은 작고 넓은 면적 전극이 흡착 용량을 증가시키기 위해 필요합니다 한편, 전극 영역 당 흡착량을 증가시키기 위해 프러시아 블루 복합체가 적용될 때, 전극 내의 액체 확산은 불충분 해지고 전극 내부의 액체 내의 칼륨 이온의 비율은 전극 표면에서 칼륨 이온을 흡착함에 따라 감소하여 전극으로서의 흡착제의 원래 선택성을 이용할 수 없게한다 이러한 흡착 용량 및 선택성 문제를 해결하기 위해 볼륨 당 비 표면적이 넓은 금속 전류 수집기를 사용한다는 아이디어를 제시했습니다 이번에 사용 된 금속 전류 수집기는 메쉬와 같은 금속이었고, 구멍 크기와 다공성은 흡착제를 적용 할 때 선택성을 유지하는 동안 사용될 수 있도록 최적화되었습니다 이 현재 수집기는 표면 처리를 받고 흡착제를 적용합니다분산농도를 제어함으로써 흡착제는 전류 수집기의 표면에 얇게 적용될 수 있습니다
그림 1 금속 전류 수집기에 적용되는 프러시아 블루 복합체가있는 전극
*원본 용지의 수정 된 그림이 사용됩니다
이 전류 수집기 전극을 사용한 결과, 수십 마이크로 미터의 프러시아 블루 복합체로 코팅 된 전극의 10 배의 흡착량을 수십 마이크로 미터의 프로이센 블루 복합체로 10 배를 흡수하는 양의 흡착량을 얻을 수 있었지만 높은 바카라 커뮤니티 이온 선택성을 유지할 수있었습니다 또한, 전기 화학적 세포는 프러시아 블루 복합체로 코팅 된 전극으로 전극 사이에 샌드위치 된 음이온 교환 막으로 구성되었다 (도 2) 바카라 커뮤니티 이온과 같은 양이온을 통과하지 않고 염화물 이온과 같은 음이온만이 동시 흡착 및 탈착과 같은 교환 막을 샌드위치함으로써 필요한 양의 전기를 줄였습니다
그림 2 전기 화학 셀 개요 다이어그램
이 전기 화학 세포는 경쟁 이온으로서 다량의 나트륨 이온을 포함하는 시뮬레이션 된 바카라 커뮤니티 (칼륨 이온/나트륨 이온 중량 비율 : 0035)를 흡착하고 탈착시키는 데 사용되었으며, 얇은 양의 칼륨 이온을 함유하는 반면, 여전히 얇은 칼륨 이온을 함유하고 있으며, 탈 이루는 용액은 다른 전자체를 포함하고 있으며, 전기적으로 전기적으로 사용되었다 여러 단계로 수행됩니다 결과적으로, 우리는 나트륨 이온의 99% 이상을 제거하고 모의 바카라 커뮤니티에 비해 칼륨 이온 농도의 10 배 이상으로 칼륨 이온 농도를 증가시켰다 (도 3) 현재 칼륨 이온/나트륨 이온의 중량 비율은 약 788이었으며, 이는 모의 바카라 커뮤니티보다 2,000 배 이상 정제되었음을 의미합니다
그림 3 다중 처리 중에 각각 수집 된 액체의 농도
*이것은 원래 종이 데이터의 그림입니다
지금까지 바카라 커뮤니티에서 칼륨 이온을 회수하는 간접적 인 기술은 칼륨 이온을 부산물로 회수하는 데 사용되었으므로 칼륨 염의 생산은 제한적 이었지만이 기술을 사용함으로써 칼륨 자원을 바카라 커뮤니티에서 직접 회수 할 수 있음을 보여주었습니다
우리는 회수 된 칼륨 용액을 액체 비료 등에 사용할 수있는 농도에 집중시키는 기술을 계속 개발할 것입니다 또한 저렴한 비용으로 비료의 고정화를 가능하게하는 기술을 개발하는 것을 목표로 할 것입니다 또한 실제 사용을 목표로하는 처리 과정을 단순화하고 실제 바카라 커뮤니티 사용을 고려할 것입니다
게시 된 잡지 :물 연구
종이 제목 : 니켈 헥시 아노 오퍼 레이트 폼 전극 및 영향 요인의 흡착 선택성 : 의사 상자에서 98% 바카라 커뮤니티 분획 용액의 추출
저자 : Takeo Tomiyama, Masakuni Yamaguchi, Yuta Shudo, Tohru Kawamoto, Hisashi Tanaka
doi : 101016/jwatres2025123796