| 研究課題/領域番号 |
26410249
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| 研究機関 | 独立行政法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
槇田 洋二 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (80357988)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | イオン交換体 / 無機イオン交換体 / セシウム |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、イオン鋳型反応法を利用して、セシウムイオンに対して極めて高い選択性を示す新規な無機イオン交換体を開発するとともに、各種陽イオンに対する交換特性や、イオン交換サイトの結晶構造とイオン選択性の関連性を明らかにする。また、開発した無機イオン交換体の成形技術を確立し、放射能汚染土壌の除染廃液中に含まれる放射性セシウムの捕捉技術への応用について検討する。
平成26年度は、「新規なセシウムイオン鋳型無機イオン交換体の合成条件の検討」を行った。無機イオン交換体の基本構造として、耐酸性に優れた既知のニオブ酸化物系無機イオン交換体を選定した。この既知のニオブ酸化物系無機イオン交換体は、酸化ニオブと炭酸ルビジウムの混合物を焼成した後、酸処理して得られるが、カリウムやルビジウムイオンに対して高選択性を示す。本研究では、セシウムイオン鋳型無機イオン交換体を合成するために炭酸ルビジウムの代わりに炭酸セシウムを用いて焼成し、その酸処理物の1 mM MeCl（Me:Li,Na、K,Rb,Cs)混合溶液におけるセシウムイオンの分配係数を調べてセシウム選択性を評価した。その結果、セシウムイオンに対する分配係数は約400 mL/gとなり、比較的高い値ではあるが極めて高い値ではなかった。そこで、原料に炭酸ルビジウムを用いることは変わらないが、酸化ニオブの一部を他の酸化物に換えて合成し同様の実験を行ったところ、分配係数が4,000 mL/g以上の値を示すサンプルが多数見つかり、ニオブを他元素に置換することがセシウム選択性の向上に有効であることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究において最も重要な技術課題は極めて高いセシウム選択性を持つ新規無機イオン交換体の開発であり、平成27年度までに開発する予定である。今年度、セシウムのイオンサイズに近いルビジウムを用いたイオン鋳型反応法に加えて、多孔体の骨格となるニオブの一部を他元素に置換することで、細孔サイズを変化させてセシウム選択性を向上できることがわかった。この知見をもとに原料の組成比を含めた合成条件をより詳細に検討することで極めて高いセシウム選択性を持つ無機イオン交換体の開発が期待できる。以上の理由により、おおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度は、当初の計画通り「セシウムイオン選択性捕捉剤の開発」について検討する。極めて高いセシウム選択性を示す無機イオン交換体（粉体）を開発するとともに、粉体の造粒条件を検討し、平成28年度に予定している「模擬除染廃液からのセシウムイオンの低減」において、カラムクロマトグラフィー法でセシウムイオンの低減効果を評価するために用いる造粒体（セシウムイオン選択性捕捉剤）を合成する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
セシウム吸着速度は粒子サイズに依存するため、平成26年度に合成した無機イオン交換体の粒度分布を依頼分析し、粒子サイズを考慮したうえで吸着速度を評価する予定であったが、当初予定していた方法で合成した無機イオン交換体のセシウムイオンに対する選択性が極めて高いものではなかったため、計画を変更して合成条件を再検討したため、未使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
合成条件の再検討により、極めて高いセシウム選択性を持つ無機イオン交換体が合成できたので、未使用額は粒度分布の依頼分析費に充てることとしたい。
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