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2010 Fiscal Year Annual Research Report

水・酸化物界面における陰イオン表面化学種(スペシエーション)のその場分光観察

Research Project

Project/Area Number 20740315
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

福士 圭介  金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 助教 (90444207)

Keywords表面化学種 / TR-FTIR / 表面錯体モデリング / フェリハイドライト / モノハイドロカルサイト / 硫酸 / リン酸 / ヨウ素酸
Research Abstract

近年有害陰イオンによる水・土壌汚染が世界的な問題となっている。東南アジア地域における井戸のヒ素汚染、アメリカ西部や中国の炭鉱付近のセレンによる土壌汚染、放射性廃棄物として地層に処分が提案されている超半減期性陰イオン種のセレンやヨウ素の移行評価などがその例である。天然水中における陰イオン種の主要な固定機構は鉱物表面への吸着反応であり、鉱物表面における陰イオンの表面化学種(結合形態)の理解は吸着状態の安定性や吸着後の長期評価にとって必須である。吸着陰イオンのその場分光測定と表面錯体モデリングを手法として、水質変化に伴う水-鉱物界面における陰イオン種表面化学種分布を系統的に明らかにすることを目指している。
フェリハイドライトは水圏環境に広く産出する酸化物であり、大きな比表面積を有するため天然における優れた陰イオンの吸着体であることが知られる。硫酸イオンは比較的高い化学的活性を持ち、かつ赤外分光に対してセンシティブな陰イオン種である。本研究ではpH、イオン強度、硫酸濃度の関数とした詳細な酸塩基滴定実験および硫酸吸着データを行い、その結果を表面錯体モデリング(Extended Triple Layer Model : ETLM)で解析することにより、硫酸の吸着化学反応式とその平衡定数を得た。またその場赤外分光分析(FTIR)における減衰全反射(ATR)法により、吸着した硫酸イオンの形態を分析したところ、ETLMにより推定された化学反応式と一致した。また本年度は酸化物によるヨウ素酸吸着予測モデルを完成し、炭酸塩鉱物モノハイドロカルサイトによるリン酸取り込み挙動に関する検討も行った。

  • Research Products

    (28 results)

All 2011 2010

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (22 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Quantification of the effects of organic and carbonate buffers on arsenate and phosphate adsorption on a goethite-based granular porous adsorbent.2011

    • Author(s)
      Kanematsu, M.Young T.M., Fukushi, K.Sverjensky, D.Green, P.G., Darby, J.L.
    • Journal Title

      Environmental Science and Technology

      Volume: 45 Pages: 561-568

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of nano-sized boehmites for optimum phosphate sorption.2011

    • Author(s)
      Watanabe, Y.Kasama, T.Fukushi, K.Ikoma, T.Komatsu, Y.Tanaka, J.Moriyoshi, Y., Yamada, H.
    • Journal Title

      Separation Science and Technology

      Volume: 46 Pages: 818-824

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iron-bentonite interactions in the Kawasaki bentonite deposit, Zao area, Japan.2010

    • Author(s)
      Fukushi, K.Sugiura, T.Morishita, T.Takahashi, Y.Hasebe, N., Ito, H.
    • Journal Title

      Applied Geochemistry

      Volume: 25 Pages: 1120-1132

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Prediction of iodate adsorption and surface speciation on oxides by surface complexation modeling.2010

    • Author(s)
      Nagata T, Fukushi, K.
    • Journal Title

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      Volume: 74 Pages: 6000-6013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 鉱物による無機陰イオン種の吸着に関する研究2010

    • Author(s)
      福士圭介
    • Journal Title

      若石鉱物科学

      Volume: 39 Pages: 19-25

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Arsenate and phosphate removal by fixed-bed adsorbers packed with a goethite-based adsorbent : Effects of water quality and operating conditions2011

    • Author(s)
      Kanematsu M, Young TM, Fukushi K, Green PG, Darby JL
    • Organizer
      241st ACS National meeting
    • Place of Presentation
      Anaheim, USA
    • Year and Date
      20110327-20110331
  • [Presentation] Extended triple layer modeling arsenate adsorption on a nanostructured goethite-based granular porous adsorbent in the presence of major co-existing ions2011

    • Author(s)
      Kanematsu M, Young TM, Fukushi K, Green PG, Darby JL
    • Organizer
      241st ACS National meeting
    • Place of Presentation
      Anaheim, USA
    • Year and Date
      20110327-20110331
  • [Presentation] Mineralogy of long drill core from Darhad Basin in Northern Mongolia2010

    • Author(s)
      Fukushi K, Fuchizaki M, Hasebe N, Kashiwaya K
    • Organizer
      The 8th international symposium on Environmental Processes of East Eurasia
    • Place of Presentation
      Kunming, China
    • Year and Date
      20101106-20101113
  • [Presentation] In situ ATR-FTIR observation of sulfate on ferrihydrite2010

    • Author(s)
      Aoyama K, Fukushi K
    • Organizer
      Present Earth Surface Processes and Histrical Environmental Changes in East Asia
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      20101006-20101010
  • [Presentation] Approaches to estimate alteration age and temperature of bentonite2010

    • Author(s)
      Yamada H, Hasebe N, Fukushi K, Hasebe A, Arai S
    • Organizer
      Present Earth Surface Processes and Histrical Environmental Changes in East Asia
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      20101006-20101010
  • [Presentation] Arsenate removal by monohydrocalcite2010

    • Author(s)
      Fukushi K, Sakai M., Munenoto T
    • Organizer
      Present Earth Surface Processes and Histrical Environmental Changes in East Asia
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      20101006-20101010
  • [Presentation] モノハイドロカルサイトによるリン酸の取り込み2010

    • Author(s)
      八木新大朗・福士圭介
    • Organizer
      日本鉱物科学会2010年年会
    • Place of Presentation
      島根大学
    • Year and Date
      20100923-20100925
  • [Presentation] ATR-FTIRによるフェリハイドライト表面における硫酸吸着反応のその場観察2010

    • Author(s)
      青山和樹・福士圭介
    • Organizer
      日本鉱物科学会2010年年会
    • Place of Presentation
      島根大学
    • Year and Date
      20100923-20100925
  • [Presentation] 酸化物へのモリブデン酸吸着の表面錯体モデリング2010

    • Author(s)
      福士圭介・Dimitri A.Sverjensky
    • Organizer
      日本鉱物科学会2010年年会
    • Place of Presentation
      島根大学
    • Year and Date
      20100923-20100925
  • [Presentation] Extended Triple Layer Modelによるフェリハイドライトへの硫酸吸着挙動の解析2010

    • Author(s)
      青山和樹・福士圭介
    • Organizer
      日本地球化学会第57回年会
    • Place of Presentation
      立正大学
    • Year and Date
      20100907-20100909
  • [Presentation] 先進的表面錯体モデリングによる酸化物への陰イオン吸着挙動の予測(奨励賞受賞講演)2010

    • Author(s)
      福士圭介
    • Organizer
      日本地球化学会第57回年会
    • Place of Presentation
      立正大学(招待講演)
    • Year and Date
      20100907-20100909
  • [Presentation] 水溶液中における酸化マグネシウムの相変化挙動2010

    • Author(s)
      矢部太章・福士圭介・伊藤弘志
    • Organizer
      第54回粘土科学討論会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      20100906-20100908
  • [Presentation] 鉄を含む溶液によるベントナイト変質2010

    • Author(s)
      長谷川優介・杉浦朋典・福士圭介・森下知晃・大橋竜太郎
    • Organizer
      第54回粘土科学討論会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      20100906-20100908
  • [Presentation] ベントナイトの変質年代決定の試み2010

    • Author(s)
      山田浩史・長谷部徳子・福士圭介・田村明弘
    • Organizer
      第54回粘土科学討論会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      20100906-20100908
  • [Presentation] シュベルトマナイトによるヒ素吸着に及ぼす腐植物質の影響2010

    • Author(s)
      岡道隆・木戸良介・高松裕美・福士圭介・汲田幹夫・川西琢也
    • Organizer
      化学工学会第42回秋季大会
    • Place of Presentation
      同志社大学
    • Year and Date
      20100906-20100908
  • [Presentation] Surface Speciation of Sulfate at Mineral-Water Interfaces2010

    • Author(s)
      Aoyama K., Fukushi K.
    • Organizer
      Goldschmidt2010
    • Place of Presentation
      Knoxville, USA
    • Year and Date
      20100613-20100618
  • [Presentation] Prediction of Iodine (I- and IO3-) Adsorption and Surface Speciation on Oxides by Surface Complexation Modeling2010

    • Author(s)
      Fukushi K.Nagata T., Takahashi Y
    • Organizer
      Goldschmidt2010
    • Place of Presentation
      Knoxville, USA
    • Year and Date
      20100613-20100618
  • [Presentation] Formation and Stability of Monohydrocalcite2010

    • Author(s)
      Munemoto T., Fukushi K.
    • Organizer
      Goldschmidt2010
    • Place of Presentation
      Knoxville, USA
    • Year and Date
      20100613-20100618
  • [Presentation] モノハイドロカルサイトによるリン酸の取り込み2010

    • Author(s)
      八木新大朗・福士圭介
    • Organizer
      地球惑星科学連合2010年大会
    • Place of Presentation
      千葉幕張メッセ
    • Year and Date
      2010-05-23
  • [Presentation] 水溶液中における酸化マグネシウムの相変化挙動2010

    • Author(s)
      矢部太章・福士圭介・伊藤弘志
    • Organizer
      地球惑星科学連合2010年大会
    • Place of Presentation
      千葉幕張メッセ
    • Year and Date
      2010-05-23
  • [Presentation] 鉄を含む溶液によるベントナイト変質2010

    • Author(s)
      長谷川優介・杉浦朋典・福士圭介・森下知晃
    • Organizer
      地球惑星科学連合2010年大会
    • Place of Presentation
      千葉幕張メッセ
    • Year and Date
      2010-05-23
  • [Presentation] 瑞浪超深地層研究所における地球化学的研究-地下施設建設が周辺環境へ与える影響の把握-2010

    • Author(s)
      水野崇・福士圭介・Abdelgawad M.bdelrahaman・竹内真司・渡辺邦夫
    • Organizer
      地球惑星科学連合2010年大会
    • Place of Presentation
      千葉幕張メッセ
    • Year and Date
      2010-05-23
  • [Patent(Industrial Property Rights)] リン回収剤及びそれを用いた排水の浄化方法2010

    • Inventor(s)
      福士圭介・八木新大朗
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人金沢大学
    • Industrial Property Number
      特許,特願2010-174259
    • Filing Date
      2010-08-03

URL: 

Published: 2012-07-19  

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