粘土鉱物／アパタイト複合体によるCsとSrの同時回収・安定化に向けた基盤構築

为使用粘土矿物/磷灰石复合物同时回收和稳定 Cs 和 Sr 奠定基础

• 批准号: 20K12226
• 负责人: 渡辺 雄二郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Hosei University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12226/
• 关键词: セシウム; ストロンチウム; ゼオライト; 雲母; アパタイト; 複合体; 吸着; 放射性物質; 粘土鉱物

本研究では、137Csと90Srに対して高選択性を有する粘土鉱物/アパタイト複合体を作製し、燃料デブリ由来の汚染水中の137Csと90Sr同時回収・安定化法の検討を行っている。本年度は2021年度までの雲母/アパタイト複合体によるセシウムイオンとストロンチウムイオンの吸着性能の結果を踏まえて、アパタイトを介した黒雲母とゼオライトの複合体（黒雲母/アパタイト/ゼオライト複合体）をリン酸アンモニウム処理に加えてリン酸水素二ナトリウムでの処理により作製すると共に、セシウムイオンとストロンチウムイオンの同時吸着実験を行い、吸着性能と選択性について評価した。その結果、リン酸アンモニウムを用いた時と同様に、リン酸水素二ナトリウムを用いて、黒雲母/アパタイト/ゼオライト（モルデナイト）複合体を作製できることが明らかになった。また、リン酸水素二ナトリウム処理により得られた複合体は、リン酸アンモニウム処理時の複合体と比較して、ストロンチウムイオンを選択的に吸着できており、アパタイトのストロンチウムイオン吸着能を保持したまま、セシウムイオンに対しても高い選択性を示すことが明らかになった。この結果は、リン酸水素二ナトリウムの処理によりナトリウムイオンが雲母層間やモルデナイト細孔内に取り込まれたためと考えられる。さらに、リン酸水素二ナトリウム処理により得られた複合体は、セシウムイオンが過剰に含まれる溶液中においても、ストロンチウムイオンを選択的に吸着できることが分かり、アパタイトの高いストロンチウムイオン選択性も明らかにできた。

在这项研究中，我们创建了一种对 137Cs 和 90Sr 具有高选择性的粘土矿物/磷灰石复合材料，并研究了一种同时回收和稳定来自燃料碎片的污染水中的 137Cs 和 90Sr 的方法。今年，基于截至2021财年云母/磷灰石复合材料对铯离子和锶离子的吸附性能结果，我们将开发通过磷灰石实现黑云母和沸石的复合材料（黑云母/磷灰石/沸石复合材料）。采用磷酸铵和磷酸氢二钠处理制备轻络合物，并进行铯离子和锶离子同时吸附实验，评价吸附性能和选择性。结果表明，可以使用磷酸氢二钠以与使用磷酸铵相同的方式生产黑云母/磷灰石/沸石（丝光沸石）复合材料。此外，与磷酸铵处理的复合材料相比，经磷酸氢二钠处理获得的复合材料能够选择性地吸附锶离子，保留了磷灰石的锶离子吸附能力，表明其对铯离子也表现出较高的选择性。该结果被认为是由于钠离子通过磷酸氢二钠处理而进入云母层之间并进入丝光沸石孔中的事实。此外，发现通过磷酸氢二钠处理获得的复合物即使在含有过量铯离子的溶液中也能够选择性地吸附锶离子，并且还显示出磷灰石的高锶离子选择性。

项目成果

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