米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）催化化学聚变研究中心[研究中心主任 Kazuhiko Sato] 催化剂固定化设计团队 Norihisa Fukaya，首席研究员，Choi Jun-cheol，研究组组长，化学过程研究部[研究部部长滨川聪]化学系统集团首席研究员片冈翔及其同事与三井造船株式会社（总裁兼代表董事田中隆雄）（以下简称“三井造船”）合作，对城市垃圾焚烧厂处理可燃垃圾时排放的废物进行调查熔渣作为原料高比表面积二氧化硅
所得高比表面积二氧化硅可用作各种吸附剂、轮胎和合成橡胶的添加剂等催化剂载体该技术可以通过简单的过程将人们日常活动中作为一般废物产生的可燃垃圾中的不可燃成分转化为高附加值材料。
这项研究的部分成果将于7月26日在第八届绿色与可持续化学国际会议（7月23日至27日在澳大利亚墨尔本举行）上公布。
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| 将可燃垃圾焚烧残渣熔渣转化为高附加值材料 |
在焚烧城市垃圾等一般垃圾中的所谓可燃垃圾的焚烧厂中，垃圾焚烧时会产生焚烧灰，主要被掩埋在最终处理场。目前，为了减少焚烧灰的体积，广泛采用的工艺是将焚烧灰在高温下熔化，在水中冷却，然后将其回收为称为“熔渣”的玻璃状固体。熔渣被有效地用作道路沥青骨料和混凝土骨料。另一方面，目前全国城市垃圾焚烧厂每年产生约80万吨熔渣，需要更有效的利用方式。
AIST和三井造船一直在共同开发技术，利用城市垃圾焚烧厂排出的熔渣制造高附加值材料，并比以往更有效地利用熔渣。
当城市垃圾焚烧厂排出的熔渣在一定条件下用酸性溶液进行化学处理时，熔渣中所含的二氧化硅（SiO2) 组分以不溶于处理溶液的白色固体形式沉淀。如果通过过滤收集这种白色固体，则可以轻松获得纯度超过 93-98% 的二氧化硅（图 1）。通过氮气吸附测量计算出的比表面积约为600 m2/g。该值等于或高于市售的作为高比表面积材料的合成二氧化硅材料的值。
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| 图1 以熔渣为原料（左）和采用新开发技术合成的高比表面积二氧化硅（右） |
此外，当在表面活性剂存在下进行化学处理以从熔渣中获得二氧化硅时，表面活性剂充当创建纳米尺寸孔的模板，从而获得白色固体。当这种白色固体在 550 °C 下烧制时，它具有规则的纳米尺寸孔介孔二氧化硅获得。图2显示了所获得的中孔二氧化硅的电子显微照片。由该熔渣生产的介孔二氧化硅的比表面积为 675 m2/g，平均孔径为92纳米(nm)。
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| 图2 由熔渣合成的介孔二氧化硅的电子显微照片和孔隙（右上） |
此次开发的技术可以将迄今为止用途有限的熔渣转化为基于高比表面积二氧化硅的功能材料，扩大了未来先进利用的可能性。此外，目前工业上广泛使用的高比表面积二氧化硅，如气相二氧化硅和沉淀二氧化硅，分别是由消耗大量能源的过程中产生的物质制成的，例如四氯化硅和硅酸钠。相比之下，新开发的技术可以利用可燃垃圾处理后留下的残渣作为原料，因此有望在功能材料的生产过程中节省能源，并有助于减少二氧化碳排放。
未来，我们将致力于改善反应条件和扩大生产规模，目标是在几年内实现商业化。