2012 Fiscal Year Annual Research Report
粘土質(層状珪酸塩)土壌中セシウムのマイクロ波加熱除去に関する物質工学的基礎研究
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24360285
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉川 昇 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (70166924)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | マイクロ波 / セシウム / 粘土土壌 / 層状珪酸塩 / 誘電率 / 物質工学 / 浸透深さ / ナノ構造 |
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| Research Abstract |
本研究を遂行するにあたり、実験室的なシミュラント粘土質土壌としてバーミキュライトを選択した。バーミキュライトは2:1型層状珪酸塩鉱物として知られており、入手が容易であると共に国内に存在する基本的な粘土化合物である。CsはICP(誘導結合プラズマ)発光分光分析用の標準試料を用い、バーミキュライトに導入した。実験試料に関しては良好な実験系を構築する事ができた。
バーミキュライトは層間に水を含んでおり、これが強固に結びついている。TG-DTA測定によると700℃以上においても完全に除去できない事が分かった。誘電挙動には含有イオンとの間に深い相関関係があると考えられる。
バーミキュライトをCs溶液(例えば1000ppb)に浸漬し、撹拌すると5分以下で十分吸着される事が分かり、吸着したものを再度水に投入してもCsは溶出しない事がICP-MS分析により判明した。
マイクロ波照射は、5.8GHzのシングルモード装置を用いて行った。バーミキュライトの珪酸塩層には鉄が含まれている事もあり、マイクロ波印加により1000℃以上に加熱を行える事が分かった。しかしながらマイクロ波照射による水分の蒸発だけではCsの除去は十分ではない事が判明した。このため、カチオンを置換してCsを除去する事を考えた。Ca,Kの塩化物や炭酸塩などの添加によりマイクロ波で加熱する事によりCsの置換が進行する事が分かった。電気炉加熱に比較し有効である事が確かめられた。本プロセスにおいては水を添加していないが、層間水との関連においてそのメカニズムが解明されるべきであろうと考えられる。
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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
本研究の遂行に必要な実験系を構築する事ができ、層状珪酸塩からのCs除去の手法をある程度見出す事ができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
Csを含有させたシュミラント土壌の誘電/導電的性質やそのナノ構造解析等に関し、詳細に調べると共にイオン置換など基礎的な考察を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
マイクロ波領域の誘電率を、低周波域でのインピーダンス測定等を行うため必要となる計測器の購入を検討している。
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