2012 Fiscal Year Research-status Report

廃ゼオライトから放射性セシウムを回収して減容する再生型の高分子分離試薬の開発

Research Project

Project/Area Number	24760720
Research Institution	Japan Atomic Energy Agency
Principal Investigator	元川竜平独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (50414579)
Project Period (FY)	2012-04-01 – 2014-03-31
Keywords	分離化学
Research Abstract	ナトリウムイオンやカリウムイオンが共存する水溶液においても、セシウムイオンを選択的に認識することのできるクラウンエーテル化合物の合成を行うと同時に、シリカゲル粒子との複合材料の開発を行った。クラウンエーテルの環サイズと環内に配置されるベンゼン環の位置を最適化することによって、セシウムイオンがクラウンエーテルの環内に効果的に取り込まれることを見出した。このとき、ベンゼン環とセシウムイオンが特異的な相互作用状態を形成することも明らかになり、セシウムを選択認識するための鍵となる相互作用が関与していることが明らかになった。このクラウンエーテルをシリカゲルやゼオライトの細孔内に分散させた分離試薬を開発したところ、ナトリウムやカリウムと比較して約10倍の分離効果（錯生成定数）を示すことがわかった。さらに、中性子散乱法を用いてこの分離試薬のミクロ構造を分析したところ、クラウンエーテルが細孔内で析出することで3ナノメートル程度のドメインを形成することが示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason クラウンエーテル化合物とセシウムイオンによる特異的な相互作用が明らかになったため、新規なクラウンエーテルの開発に明確な指針が得られている。また、無機系微粒子（シリカゲル、ゼオライト）との複合化による高機能化も成功しているため、この技術を有機系の高分子微粒子へ適応する段階にある。
Strategy for Future Research Activity	クラウンエーテル化合物の高度化をすすめることによって、アルカリ金属イオン中におけるセシウムイオンへの選択性がさらに向上した化合物を開発することを目指す。また、シリカゲル粒子の代替物質として有機系の高分子微粒子を用いたクラウンエーテルとの複合材料を開発する。平成24年度までの研究において、シリカゲルとクラウンエーテルによってつくられる複合粒子のミクロ構造が明らかになっているため、これに類似するミクロ構造を有機系の高分子微粒子を利用することで作成することを目指す。このための方法として、中性子散乱法などの分光学的な手法を利用しながら高分子微粒子の表面・内部構造を制御した研究を推進する。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	化学合成実験や分離試験を行うための消耗品、中性子散乱実験用の重水素化溶媒とセルを購入するために80万円を計上している。また、研究成果を発信することを目的とした学会参加や国外において中性子散乱実験を実施するための旅費として30万円を計上している。