研究概要 |
結晶格子内に水分子を含む含水酸化物(FeOOHやAlOOH)は、陽イオンおよび陰イオンに対して両性吸着を示す。この吸着はイオン交換反応によるため、吸着量は溶液pHと含水酸化物の酸性度によって決まる。本研究では、「溶液pHに依存しない優先的イオン交換吸着」を実現することを目指し、フェライト超微粒子・薄膜層などの第二相が含水酸化物粒子表面に形成したハイブリッド型水酸化鉄粒子におけるPbイオン優先吸着機能の発現とその吸着機構解析を試みた。その結果、α-FeOOHのFe^<3+>イオンサイトにMn^<n+>イオンを置換固溶したα-(Fe,Mn)OOH粒子がPb(II)イオンに対して優先吸着性を示すとともに、Mn^<n+>イオンが固溶限界以上含有する場合により高いPb(II)イオン優先吸着性を示すことを見いだした。この効果はα-FeOOH粒子とおそらくα-MnO_2が混在するためであると考察し、α-(Fe,Mn)OOH粒子表面と同じく表面プロトンを有し、配位構造が異なるλ-MnO_2に着目し、Pb(II)イオンに対する優先吸着機構の検討を行った。その結果、水溶液中における混合重金属(Cu(II)、Pb(II)、Zn(II))イオンに対してα-FeOOHと比較して高い吸着量と、Pb(II)イオンに対する優先吸着性を確認した。この優先吸着機構として、α-(Fe,Mn)OOHとその複合相における粒子表面電位が吸着に大きく影響しているモデルを提案した。本年度の研究において、下地α-FeOOHの表面電場の強さがPbイオン吸着を優先する条件を見いだし、金属水酸化物粒子を用いて、水環境中で問題となるPbイオンに対して、特に優れた選択的な吸着機能を付与できることを示した。
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