2014 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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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉川 昇 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (70166924)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | マイクロ波 / 加熱 / セシウム / 層状珪酸塩 / イオン置換 / 微量分析 / 誘電加熱 / 除去 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粘土土壌の主成分である層状珪酸塩の１例として、バーミキュライトを選び、その中に強固に吸着したセシウムの除去についてマイクロ波印加効果を調べた。ICP用セシウム標準溶液数100-数1000ppm程度を水に懸濁したバーミキュライトに添加した後、これを濾過分離、乾燥後させる。これを再度水に入れてもセシウムは溶解して来ない。 昨年までの研究に引き続き、セシウムのイオン置換を行なう事を検討して実験を行なった。これまで検討した結果、KClやCaCl2を粉末状でバーミキュライトに添加し、マイクロ波加熱を行なう事により、Csが層間から脱離し、水に可溶となる事が分かった。このような手法によりセシウムの除去率を定量的に測定して行った。
これまでの結果、KClやCaCl2の添加に加え、CaCO3を複合添加する事により除去率が向上する事が判明した。この原因に関し系統的に調べたところ、CaCO3の600~800℃の温度域において生じる解離反応と関連があるのではないかと考えられる。TG-DTAの測定結果によれば、CaCO3単独解離の場合に比較し、バーミキュライトにドープされた状態のCaCO3の解離温度が低くなる事が分かった。これはKClに対しても、CaCl2に対しても適応できる事である。この原因としては解離反応に伴って種々のイオンの移動が促進されるためではないかと考えており、イオンの移動に関し詳しく調べる必要があると考えている。一方、CaCO3の誘電率の測定を行なったが、虚部(誘電損率)の値は小さい事が分かった。CaCO3の添加は、セシウム除去には効果があるがマイクロ波加熱処理を行なう上で障害となる事も分かった。最適な添加量を検討する必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
現在までに層状珪酸塩中のセシウム除去に関するイオン置換による効果に関してある程度の見通しをつける事ができ、現在添加物の効果に関して、大まかな議論を行なう事ができたと考えられる。しかしながら、これらの最適添加量等に関する検討は今後の課題であり、イオン置換反応に及ぼす高周波印加効果に関しては解明すべき問題が残っていると言わざるを得ない。このように研究が遅れてしまった理由としては、震災により立て替えを行なった新研究棟への実験装置の移設やその立ち上げにおいて、予想外に時間がかかってしまった事があげられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，イオン置換反応に及ぼす高周波印加効果に関し、詳細に調べて行く事を第一の目標とする。これを解明する事により、添加物量の最適化を行なうと共に、実用的な除去法の開発という側面に発展させたいと考えている。
上記検討事項について実験研究を行った上で、本課題に関する総括を行なう予定である。
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| Causes of Carryover |
前記したように、震災のために新築された新棟への実験装置移設と装置立ち上げにおいて予想以上に時間が経過してしまったことが主な理由であるが、イオン置換反応に対する高周波印加への影響に関する基礎について調べるという新たな課題が出てきたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度においては，これまでに設備、購入した装置機材を援用し、イオン置換反応に対する高周波印加への影響及び、KCl,CaCl2,CaCO3などの最適添加量に関し調べる予定で薬剤等消耗品を購入する。また研究成果発表等の旅費にも使用する予定である。
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