発刊・体裁・価格
発刊 2023年2月22日 定価 63,800円 (税込(消費税10％））
体裁 B5判 348ページ ISBN 978-4-86502-244-5 →詳細、申込方法はこちらを参照
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本書のポイント
☆環境・バイオ・エネルギー分野での吸着技術の応用事例を掲載
☆活性炭・ゼオライト・MOF等の各吸着剤の特徴・合成法から産業応用時の留意点を各事例で解説
☆計算機科学・機械学習等を利用した材料の吸着予測の最新知見を掲載
◎吸着のメカニズムと吸着剤を利用する上での基本知識とは？
・複雑な溶液における吸着メカニズムと吸着材料への影響
・吸着平衡と吸着等温線の意味と吸着剤の吸着速度の求め方
・気相および液相における吸着剤の吸着量の測定方法
◎代表的な吸着剤の特徴は何か？また形態制御・合成方法にどのようなものがあるか？
・活性炭、ゼオライト、イオン交換樹脂、MOF等の吸着剤としての能力と特徴の解説
・メソポーラスシリカ・ゼオライト・MOFの合成法と形態制御の方法
◎各産業における吸着剤の応用事例と吸着剤利用の際の留意点とは？
・脱臭、排煙、排ガス、水素吸蔵、吸熱、除湿、水処理、金属リサイクル、抗体精製等の
吸着プロセスと吸着剤利用における留意点の解説
◎吸着分野における機械学習・計算機科学の応用の現状と課題
執筆者一覧（敬称略）
大久保 貴広(岡山大学)
濱本 芳徳(九州大学)
永廣 卓哉(大阪産業技術研究所)
飯山 拓(信州大学)
町田 基(千葉大学)
天野 佳正(千葉大学)
宮本 学(東海国立大学機構 岐阜大学)
伊藤 美和(オルガノ(株))
渡邉 哲(京都大学)
鈴木 孝宗(東京理科大学)
稲垣 怜史(横浜国立大学)
田中 俊輔(関西大学)
中津山 憲((株)サンテックス/(公財)におい・かおり環境協会)
足立 貴義(大陽日酸(株))
武井 宏之(大陽日酸(株))
幸村 明憲((株)ＩＨＩ)
鈴木 正哉(産業技術総合研究所)
万福 和子(産業技術総合研究所)
齋藤 寛之(量子科学技術研究開発機構)
宮脇 仁(九州大学)
廣田 潔憲(産業技術総合研究所)
本田 真也(産業技術総合研究所)
渋谷 徹((株)日本海水)
大渡 啓介(佐賀大学)
渡辺 春夫(渡辺春夫技術士事務所)
林 智広(東京工業大学)
岩崎 富生((株)日立製作所)
宮川 雅矢(工学院大学)
正部家 隼人(工学院大学)
高羽 洋充(工学院大学)
目次
第1章 液相吸着現象
1.液相吸着に関与する相互作用
1.1 溶液内でみられる相互作用
1.2 溶媒 - 吸着材間および溶質 - 吸着材間でみられる相互作用
2. 液相吸着に特徴的な概念
2.1 疎水性・親水性表面に対する吸着
2.2 電気二重層
3. 液相吸着に関連する最近の進展
3.1 イオン液体と超イオン状態
3.2 吸着材と溶媒の特異的な界面が誘起する液相吸着
第2章 吸着平衡と吸着速度
1. 吸着平衡
1.1 吸着平衡とは
1.2 吸着等温線
1.3 吸着等温式
1.3.1 Langmuir 式
1.3.2 Freundlich 式
1.3.3 BET 式
1.3.4 フィッテングによる平衡吸着量推算式
2. 吸着速度
2.1 吸着速度とは
2.1.1 吸着過程の物質移動
(1)流体境膜内の移動
(2)粒子内での移動
2.2 吸着速度の測定
2.2.1 重量法
(1)ばねや天秤を用いた測定
(2)水晶振動子マイクロバランス（Quartz Crystal Microbalance）を用いた測定
2.2.2 容積法
2.3 吸着速度式
2.3.1 Bangham 式
2.3.2 Langmuir 式
2.3.3 鮫島の式
2.3.4 Elovich 式
2.4 LDF 近似による吸着速度の予測
第3章 吸着量の測定
1. 気相における吸着量測定
1.1 気相における吸着量測定法
1.2 吸着量測定のための前処理およびその留意点
2. 液相における吸着量測定
2.1 液相における吸着量測定法および留意点
2.2 吸着量測定におけるベイズ統計モデルの適用
第4章 吸着に影響を与える吸着剤の因子
1. 固体表面への吸着現象
1.1 表面自由エネルギーと吸着
1.2 比表面積
1.3 吸着材の密度と空隙率（気孔率）
1.4 分子間相互作用と表面化学組成
2. 細孔径と吸着機構
2.1 吸着等温線の測定
2.2 吸着等温線の分類
2.3 平坦表面、マクロ孔
2.4 メソ孔
2.5 ミクロ孔
2.6 その他の等温線、解析法
第5章 主な吸着材の特徴と概要
第1節 活性炭
1. 活性炭とは
2. 他の吸着剤と活性炭の比較
3. 活性炭の製造方法
4. 活性炭の性能
4.1 吸着容量（adsorption capacity）
4.2 吸着速度（adsorption kinetics）
5. 活性炭の性状分析
第2節 ゼオライト
1. ゼオライトとは
1.1 ゼオライトの細孔
1.2 ゼオライトの化学組成
2. 代表的な合成ゼオライト
・A 型ゼオライト
・X 型および Y 型ゼオライト
・ZSM-5 および silicalite-1
・モルデナイト
・ベータ
3. ゼオライトの吸着特性
3.1 物理吸着
3.2 化学吸着
3.3 分子ふるい
3.4 ゲート効果
4. ゼオライトの多孔性評価
4.1 比表面積
4.2 細孔径分布およびミクロ孔容積
4.3 MFI 型ゼオライトにおける吸着等温線
第3節 イオン交換樹脂
1. イオン交換樹脂とは
1.1 イオン交換樹脂の分類
1.2 イオン交換樹脂の性質
1.2.1 選択性
1.2.2 イオン交換反応
1.2.3 イオン交換樹脂の再生・吸着物質の回収
2. イオン交換樹脂の利用
2.1 イオン交換樹脂の選定
2.2 カラム操作
2.3 イオン交換樹脂の劣化と耐久性
3. 適用例
3.1 水処理
3.2 食品・機能性商品
3.3 電子材料精製、薬液精製
3.4 環境対策への応用
第4節 ソフト多孔性錯体 ELM-11 に対する水吸着の影響
1. ELM-11 の合成と特性評価
2. 水吸着が ELM-11 の結晶構造と CO2 吸着量に及ぼす影響
3. 水分子の導入が誘起するアモルファス相の形成
4. 細孔容量の減少メカニズム
第6章 吸着材として利用可能な各材料の形態制御の考え方
第1節 メソポーラスシリカ
1. メソポーラスシリカの合成法
2. 有機修飾メソポーラスシリカの合成法
2.1 グラフィティング法
2.2 共重合法（ワンポット合成）
3. 有機修飾メソポーラスシリカを用いた吸着材の実例
3.1 共重合法によるチオール基修飾メソポーラスシリカ粒子の合成
3.2 磁性ナノ粒子の導入
第2節 ゼオライト
1. ゼオライト合成法の概略
2. ゼオライトの結晶化メカニズム
3. 有機 SDA とシリケートの疎水性相互作用
4. LTA 構造をもつゼオライトの親水性・疎水性
5. ポストシンセシス処理によるゼオライトの構造制御
5.1 ゼオライトの酸処理
5.2 ゼオライトのスチーミング処理
5.3 ゼオライトの SiCl4 処理による Al との同型置換
6. ゼオライトナノ粒子の調製
7. メソ孔とミクロ孔を併せもつゼオライトの調製
第3節 金属有機構造体（MOF）
1. 合成方法
1.1 ソルボサーマル法・水熱合成法
1.2 電気化学法
1.3 マイクロ波・超音波支援法
1.4 メカノケミカル法
1.5 フロー合成法
2. 成形加工
2.1 転動造粒
2.2 圧縮造粒
2.3 押出造粒
2.4 噴霧造粒
2.5 その他の造粒
第7章 吸着現象を利用した応用プロセス
第1節 脱臭
1. 吸着を応用した脱臭の概要
2. 脱臭の特異性と嗅覚閾値
2.1 空気中のにおい成分と嗅覚
2.2 においの嗅覚閾値問題
3. 吸着剤の種類と特徴
3.1 活性炭
3.2 特殊機能付加活性炭
3.3 その他の吸着剤
1）ゼオライト
2）シリカゲル
3）セピオライト
4）酸化鉄系吸着剤
4. 脱臭剤とにおい成分の接触方法
5. 吸着法脱臭装置の構成
6. 吸着剤のリサイクル
7. 吸着剤による臭気対策における留意点
第2節 一酸化炭素ガス分離除去方法の概要
1. 一酸化炭素の分離除去方法
1.1 化学反応（酸化）による除去
1.2 化学吸着による除去
1.3 物理吸着による除去
2. 空気中の一酸化炭素
2.1 空気中の一酸化炭素除去方法
3. 窒素ガス中の一酸化炭素
3.1 窒素ガス精製における一酸化炭素除去
3.2 窒素ガス中の一酸化炭素のみの除去
3.2.1 一酸化炭素の特異的吸着剤：CuZSM-5
3.2.2 CuZSM-5 を用いた窒素ガス精製装置
4. 加熱炉中で発生する一酸化炭素
4.1 熱処理炉のアルゴン回収精製（一酸化炭素除去方法）
4.2 高濃度一酸化炭素中の水素ガス除去方法
4.3. VPSA 法による一酸化炭素と窒素ガスの分離方法
第3節 排煙脱硝技術における触媒反応機構と NH3 吸着・脱離挙動
1. プロセスの概要
2. 脱硝触媒における反応機構
a. 外部拡散
b. 細孔内拡散
c. 表面吸着と化学反応および d. 表面脱離
e. 反応後の細孔内拡散および f. 反応後の外部拡散
3. 脱硝触媒における NH3 吸着・脱離現象を確認する簡易試験
3.1 試験概要
3.2 試験結果
第4節 施設園芸栽培用 CO2 回収における手法と課題
1. 施設園芸栽培用 CO2 回収施用技術
1.1 施設園芸栽培における CO2 施用の重要性
1.2 施設園芸栽培における CO2 施用方法
2.CO2 回収装置
2.1 CO2 回収装置の概要
2.2 CO2 回収貯留工程
2.3 CO2 脱離供給工程
2.4 NOx・SOx 除去
3. 濃度差法による CO2 回収施用の課題と今後
3.1 濃度差法による CO2 回収施用の課題
3.2 ハスクレイおよびゼオライトの CO2 の吸着性能の概要
3.3 CO2 の回収量
第5節 貴金属を使わない新しい水素化物の探索と水素吸蔵への利用
1. 水素吸蔵合金
2. 高温高圧水素化技術
2.1 高温高圧発生技術
2.2 キュービック型マルチアンビルプレスによる高温高圧水素化
2.3 放射光その場観察
3. アルミニウム ? 鉄合金水素化物
第6節 吸着式ヒートポンプ
1. 吸着現象を利用したヒートポンプ技術概要
1.1 吸着式ヒートポンプの特徴
1.2 吸着式ヒートポンプの作動原理
2. 改善のポイント
3. 研究開発動向
3.1 シリカゲル
3.2 ゼオライト
3.3 活性炭
3.4 多孔性配位高分子・金属有機構造体（PCP・MOF）
3.5 吸着材開発以外の取り組み
第7節 除湿
1. 吸着剤を用いた除湿方法
1.1 除湿方式の特徴
1.2 吸着現象を応用した除湿の原理
2. 用いられる吸着剤の種類と特性
2.1 種々の吸着剤とそれらの平衡吸着量
2.2 再生温度と除湿能力の関係
3. 高性能化の課題と研究例
3.1 温度と湿度の独立制御と省エネルギー性
3.2 研究例と応用システム
3.2.1 アルミ板上に製膜されたシリカゲル
3.2.2 ヒートポンプと組み合わせた吸着式除湿システム
3.2.3 低露点空気供給用の吸着式除湿システム
第8節 抗体医薬品の精製と吸着剤の活用
1. 抗体医薬品の生産プロセス
1.1 生産株の樹立
1.2 セルバンクの構築
1.3 培養工程
1.4 精製工程
1.5 ウイルス不活化工程およびウイルス除去工程
1.6 製剤工程
2. バイオ医薬品の特徴と精製工程の目的
3. クロマトグラフィーによる抗体医薬品の精製
3.1 プロテイン A アフィニティークロマトグラフィー
3.2 プロテイン A アフィニティークロマトグラフィーで用いる吸着剤
3.3 イオン交換クロマトグラフィー
3.4 イオン交換クロマトグラフィーで用いる吸着剤
3.5 疎水性相互作用クロマトグラフィー
3.6 疎水性相互作用クロマトグラフィーで用いる吸着剤
3.7 ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー
3.8 ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィーで用いる吸着剤
3.9 マルチモード（ミックスモード）クロマトグラフィー
3.10 マルチモード（ミックスモード）クロマトグラフィーで用いる吸着剤
3.11 疎水性電荷誘導クロマトグラフィー
3.12 疎水性電荷誘導クロマトグラフィーで用いる吸着剤
4. 抗体医薬品の精製技術の開発動向
4.1 周期的向流クロマトグラフィー
4.2 疑似移動床式クロマトグラフィー
4.3 吸着流動床（膨張床吸着）クロマトグラフィー
4.4 メンブレンクロマトグラフィー
第9節 抗体医薬品製造における凝集体の除去と抑制
1. バイオ医薬品の凝集
1.1 規制当局の警鐘と推奨
2. 凝集体の発生成長と原因
2.1 凝集体の発生成長の原因となりうる培養工程の操作と関連因子
2.2 凝集体の発生成長の原因となりうる精製工程の操作と関連因子
2.3 凝集体の発生成長の原因となりうる製剤工程の操作と関連因子
2.4 凝集体の発生成長の原因となりうるその他の操作と関連因子
3. 凝集体の除去技術
3.1 クロマトグラフィーによる除去
3.1.1 疎水性相互作用クロマトグラフィー
3.1.2 陽イオン交換クロマトグラフィー
3.1.3 収率と純度のトレードオフ
3.1.4 スケーラビリティ
3.1.5 吸着 / 溶出モード、フロースルーモード
3.1.6 ステップワイズ溶出
3.1.7 クロマトグラフィーの課題
3.2 膜分離による除去
3.2.1 ノーマルフローとタンジェンシャルフロー
3.2.2 目詰まり対策
3.2.3 スケーラビリティ
3.2.4 膜分離の活用
3.2.5 膜分離の課題
3.3 小括
4. 凝集化の抑制技術
4.1 配列の改善
4.2 翻訳後修飾
4.3 生産細胞株の改善
4.4 培養法の改善
4.5 精製法の改善
4.6 製剤法の改善
4.7 添加剤によるタンパク質の安定化
4.7.1 主な添加剤
4.7.1.1 緩衝剤
4.7.1.2 糖およびポリオール
4.7.1.3 界面活性剤
4.7.1.4 塩
4.7.1.5 キレート剤
4.7.1.6 アミノ酸
4.7.2 凝集体の低減効果が確認されている添加剤
4.8 小括
5. 抗体医薬品の凝集体を特異的に捕捉する吸着剤の開発
5.1 人工タンパク質を用いた抗体医薬品の凝集体除去と凝集化抑制
5.2 非天然型構造抗体を認識する人工タンパク質
5.3 人工タンパク質を固定化したビーズによる凝集体の選択的除去
5.4 さまざまなストレスによって生じた凝集体の除去
5.5 人工タンパク質固定ビーズによる除去処理後の凝集体の成長
5.6 凝集前駆体の除去による長期間の保管中の凝集化抑制
5.7 小括
第10節 排水処理
1. 排水中のフッ素・ホウ素処理における概要
1.1 フッ素・ホウ素処理技術の種類
1.2 吸着処理技術の特徴
2. 排水処理における吸着剤の選択
2.1 pH 依存性
2.2 吸着等温線
2.3 吸着処理挙動
2.4 再生脱離挙動
2.5 吸着処理の設計
第11節 レアメタル回収
1. 大環状化合物を利用した抽出試薬の分子設計と抽出特性
1.1 大環状化合物とは
1.2 溶媒抽出試薬としての分子設計と合成
1.3 溶媒抽出試薬による金属イオンの抽出特性
2. 大環状化合物を利用した吸着剤による金属の吸着特性
2.1 吸着剤の分類と分子設計
2.2 カリックス［4］アレーンテトラ酢酸誘導体を組み込んだ吸着剤の調製と物性
2.3 カリックス［4］アレーンテトラ酢酸誘導体を組み込んだ吸着剤による金属イオンの吸着挙動
3. バイオマス廃棄物を利用した吸着剤による金属の吸着
3.1 バイオマスとバイオマス廃棄物に含まれる有効成分
3.2 毛髪による金の吸着
3.3 微細藻類による金の吸着
3.4 ジチオカルバミン酸型キトサンによるカドミウムの吸着
第12節 金属酸化物の吸着水と帯電 -同質多形酸化鉄の検討-
1. 水分の吸脱着
1.1 化学吸着水（表面水酸基）と物理吸着水
1.2 表面化学種の密度と数的関係
1.3 水の吸着熱
2. 水素イオンの吸脱着
2.1 水素イオンの吸脱着挙動
2.2 吸着等温線と表面の帯電
2.3 IEP（等電点）と PZC（電荷零点）
3. 吸着水と下地金属酸化物
3.1 バルク下地結晶の表面水酸基への影響
3.2 PZC に影響する因子
3.3 PZC と仕事関数
第8章 吸着分野における計算機科学・機械学習等の適用
第1節 材料表面への生体分子の吸着と機械学習を用いた吸着の予測
1. 生体分子と材料の相互作用
2. 機械学習を用いた単分子膜へのタンパク質吸着の予測
3. 高分子薄膜への血清成分の吸着量の予測
第2節 マテリアルズ・インフォマティクスによるバイオ由来材料との吸着性に優れた無機材料の設計
1.DNA との吸着性に優れたセラミックス材料を設計する解析モデル
2. 吸着性（密着強度）の高い材料の設計方法
2.1 分子動力学による密着強度（吸着性）解析手法
2.2 直交表による支配パラメータ選定方法
2.3 応答曲面法による最適材料設計方法
3. 最適設計の結果および考察
3.1 吸着性（密着強度）の支配パラメータの選定結果
3.2 最適設計の指針および結果の考察
第3節 分子シミュレーションと機械学習による有機粘土の吸着特性の探究
1. 層状粘土鉱物と有機修飾による機能化
1.1 実験による有機粘土の吸着特性の探究
1.2 シミュレーション・機械学習によるアプローチ
2. 分子動力学シミュレーションによる層間構造の理解
2.1 層間構造の不均一性
2.2 吸着の駆動力
3. 機械学習による吸着量予測
