TW202446479A - 分散媒、pfas用吸附材料、土壤改良方法、土壤改良液用粉末及多孔質碳材料之分散方法 - Google Patents

Abstract

本技術係關於一種適宜地吸附流出至土壤等環境中之以PFOA/PFOS為代表之有機氟化合物(PFAS)、BTEX等有害有機化學物質、農藥物質、重金屬等之技術，其主要目的在於提供一種能夠使作為吸附材料之多孔質碳材料有效地分散於液體中之技術。 本發明人等進行了銳意研究，結果發現藉由使用離子性之生物降解性高分子作為分散劑，能夠使多孔質碳材料有效地分散於液體中。

Description

分散媒、PFAS用吸附材料、土壤改良方法、土壤改良液用粉末及多孔質碳材料之分散方法

本技術係關於一種分散媒、PFAS用吸附材料、土壤改良方法、土壤改良液用粉末及多孔質碳材料之分散方法。更詳細而言，本技術係關於一種使用離子性之生物降解性高分子使多孔質碳材料分散之方法、該分散而成之分散媒、使用該分散媒之PFAS用吸附材料、使用該液體之土壤改良方法、土壤改良液用粉末。

一直以來，由化學物質所導致之土壤污染成為社會問題。尤其是以PFOA(全氟辛酸/perfluorooctanoic acid)/PFOS(全氟辛磺酸/perfluorooctanesulfonic acid)為代表之有機氟化合物(被稱為PFAS/全氟烷基化合物及多氟烷基化合物之化學物質之總稱)係於環境中難以分解，且對生物體有害之物質，因此要求一種吸附流出至環境中之該等物質之技術(土壤修復技術)。

例如，下述專利文獻1中揭示有一種使用表面氧化物量為一定以下之比率之活性碳吸附材料之水試樣中之全氟及多氟烷基化合物吸附活性碳，但其並未使吸附材料本身分散於分散媒中。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2021-079376號公報

[發明所欲解決之問題]

本技術係關於一種吸附流出至土壤等環境中之有害化學物質之技術，其主要目的在於提供一種能夠使作為吸附材料之多孔質碳材料有效地分散於分散媒中之技術。 [解決問題之技術手段]

本發明人等進行了銳意研究，結果發現藉由使用離子性之生物降解性高分子作為分散劑，能夠使多孔質碳材料有效地分散於分散媒中。

即，本技術提供一種液體，其含有：多孔質碳材料，其利用氮BET法所得之比表面積之值為10 m ²/克以上，且利用BJH法及MP法所得之細孔之容積為0.1 cm ³/克以上；及離子性之生物降解性高分子。 於本技術之液體中，可使用具有多糖類骨架之化合物作為上述生物降解性高分子。 於本技術之液體中，上述多孔質碳材料可為經陽離子化處理之多孔質碳材料，上述多孔質碳材料之表面亦可經胺基取代。 本技術之液體可含有0.01～25 wt%之上述多孔質碳材料，進而，亦可以上述多孔質碳材料比計含有0.1～20 wt%之上述離子性之生物降解性高分子。 於本技術之液體中，上述離子性之生物降解性高分子之1%黏度可為0.1 Pa・s以上。 於本技術之液體中，上述多孔質碳材料利用壓汞法所得之0.05 μm～5 μm之累計細孔容積可為0.4 cc/g以上。 於本技術之液體中，上述多孔質碳材料之平均粒徑可為0.1～500 μm。 於本技術之液體中，上述多孔質碳材料於pH值7.0時之ζ電位可為-50～+100 mV。 於本技術之液體中，上述多孔質碳材料利用氮BET法所得之BET比表面積可為500 m ²/g以上。 本技術之液體之黏度於剪切速度10 s ^-1下可為1000 Pa・s以下。

其次，本技術提供一種使用本技術之液體之PFAS用吸附材料。其中，上述PFAS可為陰離子性有機氟化合物，該陰離子性有機氟化合物可為碳數為8以上之有機氟化合物。 進而，本技術提供一種使用本技術之液體之土壤改良方法。

本技術提供一種土壤改良液用粉末，其含有：多孔質碳材料，其利用氮BET法所得之比表面積之值為10 m ²/克以上，且利用BJH法及MP法所得之細孔之容積為0.1 cm ³/克以上；及離子性之生物降解性高分子。其中，可使用具有多糖類骨架之化合物作為上述生物降解性高分子。

本技術提供一種多孔質碳材料之分散方法，其使用離子性之生物降解性高分子使多孔質碳材料分散於液體中，該多孔質碳材料利用氮BET法所得之比表面積之值為10 m ²/克以上，且利用BJH法及MP法所得之細孔之容積為0.1 cm ³/克以上。其中，可使用具有多糖類骨架之化合物作為上述生物降解性高分子。

以下對本技術之較佳實施方式進行說明。但是，以下所示之實施方式示出了本技術之代表性實施方式之一例，本技術不僅限於以下較佳實施方式，可於本技術之範圍內自由變更。

本技術之液體含有：多孔質碳材料，其利用氮BET法所得之比表面積之值為10 m ²/克以上，且利用BJH法及MP法所得之細孔之容積為0.1 cm ³/克以上；及離子性之生物降解性高分子。藉由含有離子性之生物降解性高分子，可使多孔質碳材料有效地分散於分散媒中。

＜生物降解性高分子＞ 於本技術中，「生物降解性高分子」係指可藉由生物作用而分解之高分子，只要係可藉由該生物作用而分解者，則並無特別限制。作為該生物，例如可例舉各種微生物。

作為「生物降解性高分子」之具體例，存在一種或複數種結構單元(單體)藉由作為醚鍵之一形態之糖苷鍵、或酯鍵等之脫水縮合而鍵結之高分子，作為該高分子之例，例如可例舉具有多糖類骨架之化合物、或具有聚乙烯醇結構之化合物、具有聚乙二醇結構之化合物等，於本技術中，其中可適宜地使用具有多糖類骨架之化合物。

又，離子性之生物降解性高分子中之「離子性」係指高分子具有複數個離子性解離基之性質，該離子性之生物降解性高分子於水溶液中解離為高電荷離子(polyion)、及具有相反符號之小電荷之複數個相對離子(counter ion)。

本技術之液體所含有之離子性之生物降解性高分子附著於多孔質碳材料之表面，可期待藉由離子性解離基之電荷之斥力，使該多孔質碳材料適宜地分散於液體中。本技術之液體可使該多孔質碳材料適宜地分散於液體中，因此可期待使用該液體有效地吸附流出至土壤等中之有害化學物質。又，本技術之液體所含有之生物降解性高分子藉由生物作用而分解，因此長期存在於環境中而污染環境之風險較低。

本技術之液體所含有之離子性之生物降解性高分子所具有之電荷之正負任意，可適宜地使用陰離子性、陽離子性兩者。於使用陰離子性之生物降解性高分子之情形時，尤其可期待使具有正表面電荷之多孔質碳材料少量且有效地分散。於使用陽離子性之生物降解性高分子之情形時，尤其可期待使具有負表面電荷之多孔質碳材料少量且有效地分散。

於本技術之液體含有具有多糖類骨架之化合物作為生物降解性高分子之情形時，「具有多糖類骨架之化合物」較佳為具有1種或複數種單糖類藉由糖苷鍵而鍵結之主鏈之化合物。其中，「主鏈」係指於構成聚合物之高分子中，共價鍵結之原子之最長之重複結構。

作為本技術之液體可含有之具有多糖類骨架之化合物，例如可例舉纖維素、瓜爾膠、角叉菜膠、果膠、阿拉伯膠、三仙膠、結冷膠、瓊脂、黃耆膠、聚葡萄胺糖等。亦可使用該等經取代基修飾者。又，該等可單獨或組合使用。

作為將上述具有多糖類骨架之化合物製成陰離子性化合物之方法，例如可例舉將該化合物合成為與鹼金屬、鹼土金屬等之鹽之方法。作為將上述具有多糖類骨架之化合物製成陽離子性化合物之方法，例如可例舉將該化合物鹵化、胺化之方法。

本技術之液體所含有之離子性之生物降解性高分子之1%黏度於25度、剪切速度10 s ^-1下較佳為0.1 Pa・s以上，進而較佳為0.5 Pa・s以上，尤佳為1.0 Pa・s以上，藉此可抑制多孔質碳材料之沉澱速度，並可期待較長地維持該多孔質碳材料之分散狀態。該1%黏度可藉由離子性之生物降解性高分子之聚合度等來適宜調整。其中，「1%黏度」係指含有1質量%之該生物降解性高分子之水溶液之黏度。該黏度可依據JISZ8803：2011(液體之黏度測定方法)來適宜地測定。

＜多孔質碳材料＞ 於本技術中，「多孔質碳材料」係指具有不同大小之細孔之固體物質，且含有碳之材料。多孔質碳材料之比表面積例如可藉由氮BET法來適宜地測定。又，多孔質碳材料中之細孔之容積例如可藉由BJH法及MP法來測定。

本技術之多孔質碳材料之原料並無特別限制，例如可適宜地使用沸石、MOF(金屬-有機結構體/metal organic framework)、離子交換樹脂、中孔二氧化矽、活性碳、來自植物之材料等，就減少環境負荷之觀點而言，可適宜地使用來自植物之材料。進而，亦可使用於該等材料中含有任意微生物之微生物材料。

作為可用於本技術之多孔質碳材料之來自植物之材料，只要係來自植物之材料，則並無特別限制，例如可適宜地使用含有矽成分之植物(稱為「矽酸植物」或「矽聚積植物」)。其中，作為植物所含有之矽成分，可例舉二氧化矽或氧化矽、氧化矽鹽等矽氧化物。

作為矽酸植物，可例舉米(稻)、大麥、小麥、稞麥、稗、粟等之穀殼或篙、或蘆葦、裙帶菜莖、咖啡豆、茶葉篙、甘蔗渣、竹子等，但並不限定於該等，此外，例如可例舉生長於陸地上之維管束植物、蕨類植物、苔蘚植物、藻類、海草。再者，可將該等材料作為原料單獨使用，亦可混合複數種來使用。又，來自植物之材料之形狀或形態亦無特別限定，例如可為穀殼或篙本身，或者亦可為其乾燥處理品。進而，亦可使用於啤酒或洋酒等飲食品加工中，經實施醱酵處理、烘烤處理、提取處理等各種處理者。尤其是就實現產業廢棄物之資源化之觀點而言，較佳為使用脫穀等加工後之篙或穀殼。該等加工後之篙或穀殼例如可自農業協同組合或酒類製造公司、食品公司等大量且容易地獲取。

本技術之多孔質碳材料可藉由任意製造方法來適宜地製造。例如，於將來自植物之材料作為原料來製造之情形時，關於該原料，可視用途任意組合粉碎、成形、碳化、去除二氧化矽、活化、洗淨、篩分之步驟來製造。上述各步驟可適宜地使用公知之條件。

於本技術中適宜地使用之多孔質碳材料利用氮BET法所得之比表面積之值(以下，僅稱為「比表面積之值」)為10 m ²/克以上，且利用BJH法及MP法所得之細孔之容積為0.1 cm ³/克以上。

本技術之多孔質碳材料之比表面積之值較佳為10 m ²/克以上，更佳為50 m ²/克以上，進而較佳為100 m ²/克以上，尤佳為500 m ²/克以上。多孔質碳材料之比表面積越大，則可期待更優異之功能性。再者，上述比表面積係指多孔質碳材料本身之比表面積，並非指該多孔質碳材料於吸附有有害有機化合物等吸附對象之化合物之狀態下之比表面積。

氮BET法係藉由使氮作為吸附分子吸附於多孔質碳材料及自其脫附來測定吸附等溫線，並基於式(1)所表示之BET式來解析所測定之資料之方法，基於該方法，可計算出比表面積及細孔容積等。

具體而言，於藉由氮BET法計算比表面積之值之情形時，首先，藉由使氮作為吸附分子吸附脫附於多孔質碳材料來求出吸附等溫線。然後，根據所獲得之吸附等溫線，基於式(1)或式(1)之變形式(1')計算[p/{V _a(p ₀－p)}]，並對平衡相對壓力(p/p ₀)進行繪圖。然後，將該繪圖視作直線，基於最小平方法，計算斜率s(＝[(C－1)/(C・V _m)])及截距i(＝[1/(C・V _m)])。然後，根據所求出之斜率s及截距i，基於式(2-1)、式(2-2)計算V _m及C。進而，根據V _m，基於式(3)計算比表面積a _sBET(參照NIPPON BEL股份有限公司製造BELSORP-mini及BELSORP解析軟體之指南，第62頁～第66頁)。

再者，該氮BET法係依據JIS R 1626-1996「精密陶瓷粉末之利用氣體吸附BET法所得之比表面積之測定方法」之測定方法。

V _a＝(V _m・C・p)/[(p ₀－p){1＋(C－1)(p/p ₀)}] (1) [p/{V _a(p ₀－p)}]＝[(C－1)/(C・V _m)](p/p ₀)＋[1/(C・V _m)]     (1') V _m＝1/(s＋i)                    (2-1) C ＝(s/i)＋1                     (2-2) a _sBET＝(V _m・L・σ)/22414  (3)

其中， V _a：吸附量 V _m：單分子層之吸附量 p：氮之平衡時之壓力 p ₀：氮之飽和蒸氣壓 L：亞佛加厥數 σ：氮之吸附截面面積。

於藉由氮BET法計算細孔容積Vp之情形時，例如對所求出之吸附等溫線之吸附資料進行線性插補，求出於以細孔容積計算相對壓力所設定之相對壓力下之吸附量V。根據該吸附量V，可基於式(4)計算細孔容積V _p(參照NIPPON BEL股份有限公司製造BELSORP-mini及BELSORP解析軟體之指南，第62頁～第65頁)。再者，以下有時將基於氮BET法之細孔容積僅稱為『細孔容積』。

V _p＝(V/22414)×(M _g/ρ _g)     (4)

其中， V：於相對壓力下之吸附量 M _g：氮之分子量 ρ _g：氮之密度。

本技術之多孔質碳材料之利用BJH法及MP法所得之細孔之容積較佳為0.1 cm ³/克以上，更佳為0.15 cm ³/克以上，進而較佳為0.2 cm ³/克以上。多孔質碳材料之利用BJH法及MP法所得之細孔之容積越大，則可期待更優異之功能性。再者，上述細孔之容積係指多孔質碳材料本身之細孔之容積，並非指該多孔質碳材料於吸附有有害有機化合物等吸附對象之化合物之狀態下之細孔之容積。

多孔質碳材料之細孔之孔徑例如可基於BJH法，根據相對於其孔徑之細孔容積變化率計算為細孔之分佈。BJH法係廣泛用作細孔分佈解析法之方法。

於基於BJH法進行細孔分佈解析之情形時，首先，藉由使氮作為吸附分子吸附脫附於多孔質碳材料來求出脫附等溫線。然後，基於所求出之脫附等溫線，求出細孔自被吸附分子(例如氮)充滿之狀態至吸附分子階段性地脫附時之吸附層之厚度、及此時產生孔之內徑(芯半徑之2倍)，並基於式(5)計算細孔半徑r _p，基於式(6)計算細孔容積。然後，根據細孔半徑及細孔容積，對相對於細孔徑(2r _p)之細孔容積變化率(dV _p/dr _p)進行繪圖，藉此獲得細孔分佈曲線(參照NIPPON BEL股份有限公司製造BELSORP-mini及BELSORP解析軟體之指南，第85頁～第88頁)。

r _p＝t＋r _k(5) V _pn＝R _n・dV _n－R _n・dt _n・c・ΣA _pj(6) 其中， R _n＝r _pn ²/(rkn－1＋dt _n) ²(7)

其中， r _p：細孔半徑 r _k：細孔半徑rp之細孔之內壁於該壓力下吸附有厚度t之吸附層時之芯半徑(內徑/2) V _pn：產生氮之第n次脫附時之細孔容積 dV _n：此時之變化量 dt _n：產生氮之第n次脫附時之吸附層之厚度tn之變化量 r _kn：此時之芯半徑 c：固定值 r _pn：產生氮之第n次脫附時之細孔半徑。 又，ΣA _pj表示自j＝1至j＝n－1之細孔之壁表面之面積之累計值。

細孔之孔徑例如可基於MP法，根據相對於其孔徑之細孔容積變化率計算為細孔之分佈。於藉由MP法進行細孔分佈解析之情形時，首先，藉由使氮吸附於多孔質碳材料來求出吸附等溫線。然後，將該吸附等溫線轉換為相對於吸附層之厚度t之細孔容積(進行t繪圖)。然後，基於該繪圖之曲率(相對於吸附層之厚度t之變化量之細孔容積之變化量)，可獲得細孔分佈曲線(參照NIPPON BEL股份有限公司製造BELSORP-mini及BELSORP解析軟體之指南，第72頁～第73頁、第82頁)。

本技術之液體所含有之多孔質碳材料之利用壓汞法所得之0.05 μm～5 μm之累計細孔容積較佳為0.4 cc/g以上，進而較佳為0.5 cc/g以上，尤佳為0.7 cc/g以上。細孔之容積越大，則可期待更優異之功能性。該壓汞法可依據JIS R 1655：2003來適宜地測定。

本技術之液體所含有之多孔質碳材料之平均粒徑之上限例如較佳為500 μm以下，更佳為50 μm以下，進而較佳為5 μm以下。藉由將平均粒徑調整為該範圍以下，可期待多孔質碳材料之沉澱速度下降，從而更長地維持液體中之該多孔質碳材料之分散狀態。進而，藉由將平均粒徑設為該範圍以下，可期待於使用本技術之液體進行土壤改良等之情形時多孔質碳材料向土壤中之擴散性提昇。

本技術之液體所含有之多孔質碳材料之平均粒徑之下限並無特別限制，就製造之容易性之觀點而言，例如可藉由設為較佳為0.1 μm以上，更佳為0.5 μm以上，進而較佳為1.0 μm以上來適宜地製造。

再者，多孔質碳材料之平均粒徑可藉由於多孔質碳材料之製造步驟之任意時點進行之篩分等來統一大小而適宜地調整。

本技術之液體所含有之多孔質碳材料藉由利用陽離子化處理增加存在於該多孔質碳材料之表面之陽離子之量，可期待有效率地吸附以PFOA/PFOS為代表之有機氟化合物(PFAS)。

本技術之液體所含有之多孔質碳材料之表面所存在之陽離子可藉由多孔質碳材料之表面經陽離子基取代(陽離子基與多孔質碳材料藉由共價鍵而鍵結)來使該多孔質碳材料作為一分子而陽離子化，亦可藉由多孔質碳材料被與該多孔質碳材料不同之陽離子性物質被覆而陽離子化。

於多孔質碳材料被與該多孔質碳材料不同之陽離子性物質被覆之情形時，該多孔質碳材料之表面與該陽離子性物質之表面藉由界面之鍵結力而鍵結。其中，「界面之鍵結力」依賴於兩者之表面分子間之化學相互作用及/或機械鍵結。

本技術之液體所含有之多孔質碳材料之陽離子化處理中之陽離子基只要係陽離子基，則並無特別限制，例如可例舉胺基、亞胺基、銨基等，尤其可適宜地使用胺基。

對本技術之液體所含有之多孔質碳材料進行陽離子化處理之方法並無限制，可藉由任意方法進行。於藉由多孔質碳材料被陽離子性物質被覆來進行陽離子化處理之情形時，作為該陽離子性物質，例如可適宜地使用3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-8-胺基辛基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基乙基三甲氧基矽烷等。於此情形時，可藉由將該多孔質碳材料與上述陽離子性物質於加熱條件下混合來適宜地用陽離子性物質被覆該多孔質碳材料。

本技術之液體所含有之多孔質碳材料之陽離子化處理之程度可藉由XPS表面分析(XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy/X射線光電子光譜法)來確認。該XPS表面分析可依據JIS K 0162：2010來適宜地測定。

本技術之液體所含有之多孔質碳材料於pH值7.0時之ζ電位之下限較佳為-50 mV以上，更佳為-20 mV以上，進而較佳為10 mV以上，且上限為+100 mV以下，更佳為70 mV以下，進而較佳為50 mV以下，可藉由將陽離子化處理之程度控制為該範圍內來適宜調整。再者，藉由根據作為吸附對象之有害有機化合物來適宜調整ζ電位之範圍，可期待提昇吸附性能。該ζ電位可依據JIS Z 8836：2017來適宜地測定。

＜液體＞ 本技術之液體使多孔質碳材料及離子性之生物降解性高分子之成分溶解或分散於水等溶劑中。其中，「溶解」係指溶質與溶劑混合形成均勻相之狀態。又，「分散」係指於成為一個相之物質(溶劑)中，成分以微粒子之狀態分佈之狀態。

於本技術之液體中，多孔質碳材料之含量之上限並無特別限制，例如較佳為25 wt%以下，更佳為15 wt%以下，進而較佳為10 wt%以下。多孔質碳材料之含量之下限並無特別限制，例如可設為較佳為0.01 wt%以上，更佳為0.1 wt%以上，進而較佳為1.0 wt%以上。

於本技術之液體中，相對於多孔質碳材料100 wt%，以該多孔質碳材料比計含有0.1 wt%以上，更佳為0.5 wt%以上，進而較佳為1 wt%以上之離子性之生物降解性高分子，藉此可使該多孔質碳材料適宜地分散於該液體中。該離子性之生物降解性高分子之含量之上限並無特別限制，相對於多孔質碳材料100 wt%，可以該多孔質碳材料比計含有20 wt%以下，更佳為15 wt%以下，進而較佳為10 wt%以下。

本技術之液體於剪切速度10 s ^-1下之黏度較佳為1000 Pa・s以下，進而較佳為100 Pa・s以下，尤佳為10 Pa・s以下。藉由將於剪切速度10 s ^-1下之黏度設為上述範圍，可期待將該液體適宜地用於後述土壤改良等用途，因此於操作性方面優異。

＜其他成分＞ 關於本技術之液體，只要不顯著地損害所需之各種物性，則可視需要含有除上述成分以外之其他成分。作為其他成分，例如可例舉低分子量之界面活性劑等。該等成分可含有1種，亦可以任意組合及比率含有2種以上。

＜吸附材料＞ 本技術之液體使多孔質碳材料適宜地分散於液體中，因此可期待使用該液體有效地吸附流出至土壤等環境中之有害化學物質。

本技術之液體所吸附之化學物質並無特別限制，例如可期待適宜地吸附以PFOA/PFOS為代表之有機氟化合物(PFAS)、BTEX(苯(benzene)-甲苯(toluene)-乙苯(ethylbenzene)-二甲苯(xylene))等有害有機化合物、農藥物質、重金屬等。尤其是，本技術之液體可期待適宜地吸附於環境中難以分解且對生物體有害之物質PFAS，因此可用作PFAS用吸附材料。

本技術之液體之吸附目標之PFAS並無特別限制，例如可期待適宜地吸附陰離子性有機氟化合物等，作為該陰離子性有機氟化合物，例如可期待吸附碳數為8以上、較佳為碳數為9以上、進而較佳為碳數為10以上之有機氟化合物。

＜土壤改良方法＞ 使用本技術之液體之土壤改良方法並無特別限制，可將本技術之液體適宜地用於任意土壤改良方法中。作為任意土壤改良方法，可例舉於不自具有目標土壤之場所移動土壤之情況下進行土壤改良之原位淨化(On site)、及自具有目標土壤之場所移動土壤來進行土壤改良之場內處理(In site)。

再者，其中，「土壤」係指混合有包含岩石之碎片之無機成分及動植物之遺體分解而產生之有機成分之地殼最表層之產物，其亦包含土壤中所含有之地下水。又，「土壤改良」係指對目標土壤之性質進行改良之全部技術，其亦包含使污染土壤接近原始狀態之污染修復等。

作為原位淨化之土壤改良方法，例如可例舉：於污染土壤中散布處理液，並藉由鏟斗機等進行攪拌之原位攪拌法；及設置井(注入井)並注入處理液之原位注入法等。作為場內處理之土壤改良方法，例如可例舉：對污染土壤進行挖掘後，將其移動到規定場所，一面添加並混合處理液一面攪拌之攪拌混合法；及將污染土壤堆積成土堆狀，自埋沒於其中之配管注入處理液之方法等。本技術之液體可作為上述處理液，或與其他藥劑等混合來適宜地使用。進而，亦可調整將含有本技術之多孔質碳材料及離子性之生物降解性高分子之土壤改良液用粉末與任意溶劑混合而成之處理液來使用。

本技術之土壤改良液用粉末可含有與上述本技術之液體相同之成分。

於藉由使用本技術之土壤改良液體用粉末或液體之處理液來進行土壤改良之情形時，例如可藉由下述方法確認有無使用本技術之土壤改良液體用粉末或液體。

首先，藉由對該土壤進行減壓過濾來回收含有多孔質碳材料等之粒子。其後，將所回收之多孔質碳材料裝入HPLC管柱，將UV檢測器連接於下游側。一面使用管柱烘箱加熱至150度，一面通入超純水，進行洗淨直至UV檢測器之數值接近0。此時之超純水之通水條件例如可以壓力：3 MPa、液量：2 mL/min等進行適宜地洗淨，但並不限定於該條件。其後，取出上述粒子，於150度下進行充分乾燥直至無重量變化後，可藉由利用上述方法測定利用氮BET法所得之比表面積及利用BJH法、MP法所得之細孔之容積來確認。

又，關於離子性之生物降解性高分子，可自過濾後之濾液中乾燥去除溶劑後，藉由組合紅外光譜法、電位差滴定法、及以JIS K 6953-1：2011為代表之常見生物降解性評估方法來確認。 [實施例]

以下，使用實施例進而具體地說明本技術。再者，本技術並不受以下所示之實施例之內容任何限定。

＜準備多孔質碳材料＞ 作為用於實施例之來自植物之材料，使用米(稻)之稻殼(印度產，秈稻之稻殼)調整如下所示之碳材料1至3。

將上述稻殼10克放入氧化鋁製坩堝，於氮氣流中(10升/分鐘)中以5℃/分鐘之升溫速度升溫至500℃，於該碳化溫度下碳化6小時轉換為碳質物質(多孔質碳材料前驅物)後，冷卻至室溫，藉此獲得多孔質碳材料前驅物。

針對上述多孔質碳材料前驅物，使用瑪瑙研缽，以相對於各樣品100重量%，溴化鉀(KBr)成為約5重量%之方式進行粉碎混合來調整樣品。

其後，將多孔質碳材料前驅物於105℃、1.0 MPa之條件下，浸漬於18 mol/L之濃度之氫氧化鈉水溶液中，保持10小時，藉此獲得多孔質碳材料。再者，於碳化材料浸漬於氫氧化鈉水溶液之過程中，藉由攪拌氫氧化鈉水溶液，而將氫氧化鈉水溶液之濃度及溫度調整為實質上均勻之狀態。

使用藉由逆滲透膜(RO膜：Reverse Osmosis)進行了過濾之RO水，將上述所獲得之多孔質碳材料洗淨至中性後，於120℃下乾燥24小時。

對進行過上述鹼處理之多孔質碳材料進行基於氣體活化法之活化處理，具體而言，係使用800～950℃、2小時之氧氣/水蒸氣進行活化處理。

＜多孔質碳材料之陽離子被覆＞ 藉由篩分將進行過上述活化處理之多孔質碳材料統一為下述表1所示之平均粒徑之大小。其後，將該多孔質碳材料及相對於該多孔質碳材料100 wt%為4 wt%之3-胺基丙基三乙氧基矽烷一面於110度下加熱，一面藉由亨舍爾混合機(製品名FM300/製造公司Nippon Coke & Engineering Co., Ltd.)進行混合，以進行陽離子被覆。其後，藉由XPS表面分析裝置(製品名Quantum2000/製造公司PHI)，依據JIS K 0162：2010確認該多孔質碳材料表面之陽離子性官能基之存在，藉此確認已適宜地進行了陽離子化處理。關於各者之材料，將藉由上述方法所計算出之利用氮BET法所得之比表面積及利用BJH法所得之細孔之容積示於表1。再者，利用氮BET法所得之比表面積及細孔容積之測定係藉由比表面積/細孔分佈測定裝置(製品名BELSORP mini/製造公司NIPPON BEL)進行。又，表1中之參考材料1及2係作為參考之椰殼活性碳之資料。

[表1]

	碳材料1	碳材料2	碳材料3	參考材料1	參考材料2
原料	米(稻)之稻殼	米(稻)之稻殼	米(稻)之稻殼	椰殼活性碳	椰殼活性碳
利用BJH法所得之細孔之容積(cm 3/g)	0.39	0.43	0.45	0.08	0.08
利用MP法所得之細孔之容積(cm 3/g)	0.28	0.31	0.31	0.47	0.50
利用氮BET法所得之比表面積(m 2/g)	790	876	840	1092	1150
平均粒徑(D50)粒徑範圍(μm)	27.2	200-500	2.7	36.0	200-500

＜分散穩定性評估＞ 使用表2所示之離子性之生物降解性高分子等分散劑，製備0.1 wt%分散材料水溶液6 mL，添加60 mg之表1所示之經陽離子被覆之碳材料3，輕輕振盪，藉此調整液體(該液體以多孔質碳材料比計含有10 wt%之該分散劑)。

其後，藉由超音波洗淨機(製品名W-113/製造公司本多電子)對該液體進行15分鐘分散處理，藉由目視觀察分散6天後及分散1個月後之分散狀態，以下述基準進行評估。

[評估基準] A. 未見明顯濃度梯度者 B. 開始可見濃度梯度者 C. 可見明顯濃度梯度者

[表2]

	實施例1	實施例2	比較例1	比較例2	比較例3	比較例4
分散材料 (以多孔質碳材料比計含有10 wt%)	羧甲基纖維素鈉	陽離子化瓜爾膠	無	瓜爾膠	羥丙基纖維素	聚乙亞胺
離子性	有	有	-	無	無	有
分散穩定性(分散6天後)	A	A	C	B	C	A
分散穩定性(分散1個月後)	A	B				C
生物降解性 (環境污染風險)	有	有	-	有	有	無

＜吸附特性評估＞ 使用作為陰離子性色素之Alizarin Cyanin Green(1,4-N,N'-雙(4-甲基-2-磺苯基)胺基蒽醌二鈉鹽/富士膠片和光純藥(股))作為對生物體有害之物質之陰離子性PFAS之代替物質進行吸附特性評估。

將表1所示之多孔質碳材料60 mg添加至0.1 wt%之羧甲基纖維素鈉水溶液6 mL中，將藉由與上述分散穩定性評估之試驗同樣之方法進行調整之溶液1 mL與Alizarin Cyanin Green(濃度75 mg/L)20 mL於容器內且室溫下攪拌6小時。其後，藉由使用過濾器之過濾除去上述多孔質碳材料，使用吸光度測定裝置(製品名U-3900/製造公司日立高新技術)，測定濾液對於611 nm之波長之吸光度，藉此計算吸附量。將結果示於表3。

[表3]

	實施例3	實施例4	實施例5	比較例5	比較例6
多孔質碳材料	碳材料1	碳材料2	碳材料3	參考材料1	參考材料2
吸附量(mg)	0.97	0.67	1.44	0.34	0.22

再者，本技術採用以下構成。 (1) 一種液體，其含有： 多孔質碳材料，其利用氮BET法所得之比表面積之值為10 m ²/克以上，且 利用BJH法及MP法所得之細孔之容積為0.1 cm ³/克以上；及 離子性之生物降解性高分子。 (2) 如(1)所記載之液體，其中上述生物降解性高分子係具有多糖類骨架之化合物。 (3) 如(1)或(2)所記載之液體，其中上述多孔質碳材料係經陽離子化處理之多孔質碳材料。 (4) 如(1)至(3)中任一項所記載之液體，其中上述多孔質碳材料之表面經胺基取代。 (5) 如(1)至(4)中任一項所記載之液體，其含有0.01～25 wt%之上述多孔質碳材料。 (6) 如(1)至(5)中任一項所記載之液體，其以上述多孔質碳材料比計含有0.1～20 wt%之上述離子性之生物降解性高分子。 (7) 如(1)至(6)中任一項所記載之液體，其中上述離子性之生物降解性高分子之1%黏度為0.1 Pa・s以上。 (8) 如(1)至(7)中任一項所記載之液體，其中上述多孔質碳材料利用壓汞法所得之0.05 μm～5 μm之累計細孔容積為0.4 cc/g以上。 (9) 如(1)至(8)中任一項所記載之液體，其中上述多孔質碳材料之平均粒徑為0.1～500 μm。 (10) 如(1)至(9)中任一項所記載之液體，其中上述多孔質碳材料於pH值7.0時之ζ電位為-50～+100 mV。 (11) 如(1)至(10)中任一項所記載之液體，其中上述多孔質碳材料利用氮BET法所得之BET比表面積為500 m ²/g以上。 (12) 如(1)至(11)中任一項所記載之液體，其黏度於剪切速度10 s ^-1下為1000 Pa・s以下。 (13) 一種PFAS用吸附材料，其使用如(1)至(12)中任一項所記載之液體。 (14) 如(13)所記載之PFAS用吸附材料，其中上述PFAS係陰離子性有機氟化合物。 (15) 如(14)所記載之PFAS用吸附材料，其中上述陰離子性有機氟化合物係碳數為8以上之有機氟化合物。 (16) 一種土壤改良方法，其使用如(1)至(12)中任一項所記載之液體。 (17) 一種土壤改良液用粉末，其含有： 多孔質碳材料，其利用氮BET法所得之比表面積之值為10 m ²/克以上，且 利用BJH法及MP法所得之細孔之容積為0.1 cm ³/克以上；及 離子性之生物降解性高分子。 (18) 如(17)所記載之土壤改良液用粉末，其中上述生物降解性高分子係具有多糖類骨架之化合物。 (19) 一種多孔質碳材料之分散方法，其使用離子性之生物降解性高分子使多孔質碳材料分散於液體中， 該多孔質碳材料利用氮BET法所得之比表面積之值為10 m ²/克以上，且 利用BJH法及MP法所得之細孔之容積為0.1 cm ³/克以上。 (20) 如(19)所記載之多孔質碳材料之分散方法，其中上述生物降解性高分子係具有多糖類骨架之化合物。

Claims (20)

1. 一種分散媒，其含有： 多孔質碳材料，其利用氮BET法所得之比表面積之值為10 m ²/克以上，且 利用BJH法及MP法所得之細孔之容積為0.1 cm ³/克以上；及 離子性之生物降解性高分子。
2. 如請求項1之分散媒，其中上述生物降解性高分子係具有多糖類骨架之化合物。
3. 如請求項1之分散媒，其中上述多孔質碳材料係經陽離子化處理之多孔質碳材料。
4. 如請求項1之分散媒，其中上述多孔質碳材料之表面經胺基取代。
5. 如請求項1之分散媒，其含有0.01～25 wt%之上述多孔質碳材料。
6. 如請求項5之分散媒，其以上述多孔質碳材料比計含有0.1～20 wt%之上述離子性之生物降解性高分子。
7. 如請求項1之分散媒，其中上述離子性之生物降解性高分子之1%黏度為0.1 Pa・s以上。
8. 如請求項1之分散媒，其中上述多孔質碳材料利用壓汞法所得之0.05 μm～5 μm之累計細孔容積為0.4 cc/g以上。
9. 如請求項1之分散媒，其中上述多孔質碳材料之平均粒徑為0.1～500 μm。
10. 如請求項1之分散媒，其中上述多孔質碳材料於pH值7.0時之ζ電位為-50～+100 mV。
11. 如請求項1之分散媒，其中上述多孔質碳材料利用氮BET法所得之BET比表面積為500 m ²/g以上。
12. 如請求項1之分散媒，其黏度於剪切速度10 s ^-1下為1000 Pa・s以下。
13. 一種PFAS用吸附材料，其使用如請求項1至12中任一項之液體來吸附PFAS。
14. 如請求項13之PFAS用吸附材料，其中上述PFAS係陰離子性有機氟化合物。
15. 如請求項14之PFAS用吸附材料，其中上述陰離子性有機氟化合物係碳數為8以上之有機氟化合物。
16. 一種土壤改良方法，其使用如請求項1至12中任一項之液體。
17. 一種土壤改良液用粉末，其含有： 多孔質碳材料，其利用氮BET法所得之比表面積之值為10 m ²/克以上，且 利用BJH法及MP法所得之細孔之容積為0.1 cm ³/克以上；及 離子性之生物降解性高分子。
18. 如請求項17之土壤改良液用粉末，其中上述生物降解性高分子係具有多糖類骨架之化合物。
19. 一種多孔質碳材料之分散方法，其使用離子性之生物降解性高分子使多孔質碳材料分散於液體中， 該多孔質碳材料利用氮BET法所得之比表面積之值為10 m ²/克以上，且 利用BJH法及MP法所得之細孔之容積為0.1 cm ³/克以上。
20. 如請求項19之多孔質碳材料之分散方法，其中上述生物降解性高分子係具有多糖類骨架之化合物。