2016 Fiscal Year Annual Research Report
Local strucuture analysis of Cr(VI) ion dispersed in compound phases of Cr-containing slag
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26420755
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
鈴木 賢紀 大阪大学, 工学研究科, 講師 (20610728)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 敏宏 大阪大学, 工学研究科, 教授 (10179773)
岡島 敏浩 公益財団法人佐賀県地域産業支援センター九州シンクロトロン光研究センター, ビームライングループ, 主任研究員 (20450950)
梅咲 則正 大阪大学, 工学研究科, 特任研究員 (70127190)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 六価クロム / スラグ / X線吸収微細構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、Cr含有スラグにおけるCr(VI)イオンの形成および溶出メカニズム解明のために、スラグを構成する主要な化合物相におけるCrイオンの固溶形態を、大型放射光施設におけるX線吸収スペクトル測定による分光学的手法と第一原理計算を複合的に用いた高度な構造解析によって明らかにすることである。
H28年度の研究では、Cr含有スラグ構成化合物相の中で、Cr(VI)を固溶する可能性があり、Cr(VI)溶出量増加に関係していると考えられるMerwinite（3CaO・MgO・2SiO2）に焦点を絞り、同化合物を含むCr含有スラグが高温で排滓されてから、空気雰囲気で徐々に冷却され、常温に至るまでの冷却過程を想定した、様々な熱処理条件でMerwinite母相へCrイオンを固溶させ、Crイオン化学形態の解析を行った。
H27年度の研究から、Merwinite母相へ空気雰囲気、1400℃で固溶したCrイオンは概ね3価であるが、一方850℃で固溶したCrイオンは6価で存在することを見出した。そこでH28年度の研究では、空気雰囲気、1400℃でMerwinite中にCrイオンを固溶させた後、連続して850℃で熱処理した試料を作製し、Cr K吸収端のX線吸収スペクトルにより化学状態を分析することによって、Merwinite中へ固溶したCrイオンがその後の熱処理で自発的に酸化されて6価の状態に変化する可能性について検討を行った。
上記研究の結果、まず空気雰囲気、1400℃の条件でMerwinite中に固溶したCrイオンのX線吸収スペクトルから、Crイオンは概ね3価であるが、同時に4～6価のCrイオンの共存を示すピークが微小ながら認められた。また、1400℃の熱処理後さらに850℃で熱処理を施した試料について、6価Crの存在比率が増加する、つまりCrイオンの酸化が促進される可能性を見出した。
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