2017 Fiscal Year Annual Research Report
Combined use of ionizing radiation and solid-phase extraction for water treatment
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15K06674
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
熊谷 友多 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (70455294)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ゼオライト / 芳香族塩素化合物 / 放射線分解 / 吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ゼオライトへの吸着を利用した固相抽出を放射線照射と組み合わせることで、環境負荷物質等の水中有機物の放射線分解反応を高効率化することを目的とする。今年度は芳香族塩素化合物の分解過程で生じる中間生成物に対する固相抽出併用の影響を明らかにするとともに、固相抽出を併用した分解反応に対して反応を阻害する物質の溶存がどのような影響を与えるのかを調べた。
固相抽出併用の中間生成物に対する影響として、溶液中の芳香族化合物の濃度が低減され、極性の高い分解物が増加することが明らかとなった。これは、ゼオライトによる吸着が疎水性相互作用によるため、低極性の分解物がゼオライトに保持され、高極性の分解物が溶出したためと説明できる。加えて、ゼオライト細孔中での拡散の制限が影響し、酸素分子との反応が促進された可能性も考えられる。酸素分子との反応は芳香環の開環に至る。ゼオライト細孔内では分子サイズの大きな芳香族は拡散が制限されるため、放射線照射によりラジカル化した芳香族化合物は相互に反応するよりも、酸素分子と反応しやすくなると考えられる。
反応を阻害する物質としては臭化物イオンの影響について調べた。水溶液中の有機物の分解ではヒドロキシルラジカルの寄与が大きい。臭化物イオンはこのヒドロキシルラジカルの反応を阻害する。そのため、臭化物イオンの添加した場合、その濃度増加により分解効率は大幅に減少した。一方で、ゼオライトによる吸着を併用した場合には、臭化物イオンの添加による分解効率の低下は10%程度に留まった。この結果から、固相抽出の併用した分解反応は臭化物イオンによる反応阻害を受けにくいことが明らかとなった。これは臭化物イオンが陰イオンであるため、ゼオライトに吸着せず、細孔中の分解反応を阻害することがなかったためと考えられる。
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