2018 Fiscal Year Annual Research Report
高レベル放射性廃液からの白金族元素・モリブデンのバイオ分離・資源化技術の創出
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17H06232
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
小西 康裕 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90167403)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 高レベル放射性廃液 / ガラス固化妨害金属イオン / 分離技術 / 白金族元素 / モリブデン / バイオ分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）高レベル放射性廃液（HLLW）の4種金属系模擬液（初期濃度5.0 mol/m3のPd(II), Ru(III), Rh(III), Mo(VI)を含む2000 mol/m3硝酸溶液）を対象に、安価に大量入手できる「パン酵母の乾燥細胞（顆粒状の市販品）」は、60Coガンマ線照射（< 線量 3000 Gy）の影響を受けずに放射線抵抗性を示すとともに、Pd(II)イオンを選択的かつ高効率に吸着分離できることを見出した。なお、線量 3000 Gy以下のCo60ガンマ線を照射した乾燥パン酵母を、模擬液に直接接種して各種金属イオの分離機能を調べることによって、バイオ分離剤であるパン酵母の放射線抵抗性を判定した。
（２）Pd(II)イオン分離後の3種金属系HLLW模擬液（初期濃度5.0 mol/m3のRu(III), Rh(III), Mo(VI)を含む2000 mol/m3硝酸溶液）に対して、乾燥パン酵母は模擬液中のMo(VI)イオンだけを迅速に効率よく吸着分離できることを明らかにした。
（３）Pd(II)・Mo(VI)イオン吸着前後のパン酵母細胞に対してFT-IR分析を行い、これら金属イオンの吸着に関与する官能基を同定した。その結果、Pd(II)イオン吸着には酵母表層のアミノ基およびカルボキシル基が寄与していること、またPd(II)イオン吸着とは異なる官能基がMo(VI)イオン吸着には関与していることがわかった。
（４）Pd(II)・Mo(VI)イオン吸着分離後の操作として、微小なパン酵母（細胞径5 μm）の固液分離操作は必要不可欠である。そこで、残液からのパン酵母の固液分離を簡便にするツールとして、放射線抵抗性（< 線量 3000 Gy）を有する不織布を用いて、新鮮な乾燥酵母を予め封入した不織布バッグを開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
順調に研究が進み、高レベル放射性廃液（HLLW）中のガラス固化妨害金属イオン（Pd(II), Mo(VI)）のバイオ分離剤として、安価に大量入手できる「パン酵母の乾燥細胞（顆粒状の市販品）」の有用性を見出すことができた。さらに、ガラス固化妨害金属イオン分離剤である乾燥パン酵母を不織布バッグに封入することにより、HLLW発生現場やガラス固化現場ではパン酵母のハンドリングが簡便になるとともに，微生物細胞の固液分離装置が不要になるため、バイオ分離プロセスの実用性が高くなる。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）【PGMsイオン（Rh(III)、Ru(III)）の分離能に優れた放射線耐性微生物の探索】 高レベル放射性廃液（HLLW）の模擬液からPd(II)イオンやMo(VI)イオンを分離・除去した後の残液を対象に、Rh(III)イオンやRu(III)イオンのバイオ分離剤として優れた放射線耐性微生物を探索する。
（２）【パン酵母によるPd(II)イオン、Mo(VI)イオンの吸着分離の平衡論的解析】 バイオ分離剤パン酵母による酸性溶液中Mo(VI)イオンの吸着分離における分配比に及ぼす各種操作条件の影響を定量的に明らかにし、得られた吸着平衡データを固液間分配平衡理論に基づいて解析することにより、HLLW模擬液 中のPd(II)イオン、Mo(VI)の吸着機構を解明するとともに、飽和吸着量および分配平衡定数を定量的に把握する。
（３）【HLLW模擬液の大量処理システムの開発】 実用化操業におけるHLLWの大量処理を想定し、固液膜分離モジュールを装備した連続槽型バイオ分離装置を連続運転することにより、連続方式（HLLW模擬液を連続的に供給・排出）によるPGMs・Moバイオ分離性能を評価する。この結果を踏まえて、HLLW発生現場やガラス固化現場に持込み可能なモバイル型PGMs・Mo分離装置の概略設計を行う。
（４）【研究成果の情報発信】 上記の（１）～（３）において得られた研究結果を取りまとめ、学会発表を行うとともに、研究論文を投稿する。
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Research Products
(2 results)
