2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the redox mechanism of iron in scorodite crystal synthesis for the innovation of arsenic treatment technology
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19H02753
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
柴田 悦郎 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70312650)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯塚 淳 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (70451862)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | スコロダイト / ヒ素 / 非鉄製錬 / 安定固定化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非鉄製錬において、製錬副産物中に濃縮されるヒ素の安定固定化に向けた革新的技術の確立が、今後、国内で安定的に銅、鉛、亜鉛やその他マイナーメタルを供給するためには必要不可欠となっている。本研究は、代表者らが合成プロセスを開発した固体酸化鉄（III）を原料としたスコロダイト（FeAsO4・2H2O）結晶の生成・成長機構の解明を目的としている。本年度は、固体酸化鉄としてマグネタイト（Fe(II)Fe(III)2O4）を用いたスコロダイト合成における溶液pHがおよぼす影響を詳細に調査した。実験では、滴定装置を用いて反応初期を除く溶液pHを各実験で一定（pH=0.5～3）に保ってスコロダイト合成を行った。その結果、ヒ素除去速度や前駆体の残存、スコロダイト結晶の形状が溶液pHに大きく影響を受けることを明らかとした。さらに、鉄の安定同位体を用いたスコロダイト合成実験では、溶液中のFe(II)の一部をトレーサーである安定同位体鉄（54Fe）に置き換えてヘマタイト（Fe(III)2O3）添加によるスコロダイト合成を行った。これより、スコロダイト結晶中のFe(III)の由来を定量的に評価することができた。ゲル状前駆体はFe(III)とともに溶液から取り込まれたFe(II)で構成されており、そのFe(II)がヘマタイト由来のFe(III)と電子交換（Redox反応）を行うことで前駆体がスコロダイト結晶に転換することが推測された。廃液循環利用の基礎研究に関しては、改良・調整を進めた実験装置を用いて、本装置で検討した基本合成条件を元に廃液を循環利用したスコロダイト合成実験を行った。
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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
本年度は、おおむね計画通りにマグネタイトを用いたスコロダイト合成実験ならびに鉄の安定同位体を用いたスコロダイト合成実験を行うことが出来た。廃液循環利用の基礎研究に関しても、改良・調整を進めた実験装置を用いて廃液を循環利用したスコロダイト合成実験を行うことが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は本年度に引き続き、合成機構が複雑なマグネタイトを用いたスコロダイト合成実験を行い、合成機構解明に向けた詳細調査を行う。また、鉄の安定同位体を用いた実験に関しては、本年度にヘマタイトを用いた実験で、溶液中のFe(II)の一部をトレーサーである安定同位体鉄（54Fe）に置き換えることでスコロダイト結晶中のFe(III)の由来を定量的に評価したが、来年度は同様の実験方法で合成条件の影響等の調査をさらに進める予定である。廃液循環利用の基礎研究に関しては、改良・調整を進めた実験装置を用いて、本装置で検討した基本合成条件を元に引き続き具体的な廃液循環利用実験を行い、廃液循環利用プロセスの開発に向けた基礎的知見の整理を行う。
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