2017 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
17H03130
|
|---|
| Research Institution | National Institute for Materials Science |
|---|
Principal Investigator |
田村 堅志 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (80370310)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐久間 博 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (20400426)
小暮 敏博 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50282728)
佐藤 久子 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (20500359)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | イオン交換体 / 粘土鉱物 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
粘土化学的な立場から吸着セシウム（Cs）イオンのミクロ構造を調べるため、天然バーミキュライトに吸着させたCsイオンの吸着状態を高分解能電子顕微鏡観察によって原子レベルで調べた。また、バーミキュライトから高濃度マグネシウム（Mg）イオンを用いてCsイオンの脱離が可能であることを確認した。これらの基礎検討を踏まえて、Csイオンを最も強く吸着すると報告されている風化黒雲母へのCs吸着実験を実施した。
(1)フレイドエッジサイトを有する風化黒雲母の調製：Hydroxy-interlayered vermiculite（HIV）のくさび型空間が、フレイドエッジサイトと同等と考えられていることから、人工的なHIV様風化黒雲母の調製を試みた。原料はカリウム（K）型天然黒雲母（KBio）の粉末を使用した。まず、KBioをイオン交換処理によって層間イオンをナトリウム（Na）イオンに完全置換した変質黒雲母（NaBio）を調製した。次に柱材として、層間でヒドロキシ金属イオンになりやすい多価カチオン（アルミニウム（Al）と鉄（Fe）イオン）をイオン交換により層間に部分置換した。その後さらにKイオン処理することでHIV様風化黒雲母が調製できた。リーチング試験、粉末X線回折の結果から層間のAlイオンやFeイオンはヒドロキシ金属イオンとなって安定な架橋体を形成していると推測された。
(2)Cs吸着特性：Csイオン低濃度域（0.01～100 ppm）の分配係数（Kd値）を調べた。Al-K置換系、Fe-K置換系Bioは、0.1～1ppmの濃度領域にKd最大値を示し、NaBioと比べ一桁高いKd値を示す。特にAl-K置換系は高いCsイオン選択性を示した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
福島に産出する風化黒雲母に近い性質の試料を得る為、その化学的変質手法について検討した。本年度は、この手法を確立し、フレイドエッジサイト様サイトを持つ変質黒雲母をつくることに成功し、その成果の一部を学会発表した。一方、黒雲母層間にCsイオンが吸着した時の構造緩和を表面X線CTR散乱で解析する試みについては、黒雲母単結晶のブラッグ反射が予想以上にブロードであったため、目的を達成できなかった。次はリートベルト解析で検討する予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
Cs安定化過程の機構解明については、１）Csイオン吸着による粘土鉱物の3次元構造緩和を評価するため、リートベルト法によるCsイオン層間吸着体の結晶構造を調べ、Cs安定化現象を有無が識別可能か明らかにする。また、133CsMAS NMR測定によるCsイオン安定性のエージングによる変化を比較検討していく。また、2)粘土鉱物のエッジ部へのCsイオン吸着性及び安定性の解析については、アルミニウム水酸化物イオンおよび鉄水酸化物イオンを導入した試料を調製し、Csイオンの吸着挙動について詳細に調べる予定である。
|
