層状混合酸化物を用いた陰イオンで溶存する放射性核種の効率的除去法の開発

开发使用层状混合氧化物的阴离子有效去除溶解放射性核素的方法

• 批准号: 17F17084
• 负责人: 高橋 嘉夫
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17084/
• 关键词: 放射性核種; 陰イオン; 層状混合酸化物

放射性廃棄物や鉱山廃水などに含まれる放射性核種や有害元素の除去は、人間が様々な資源の開発や先端産業の育成を進める上で避けられない課題である。本研究では、放射性核種や鉱山廃水中で陰イオンを形成し、有害元素として重要なヨウ素（ヨウ化物）、ヒ素（ヒ酸）、アンチモン（アンチモン酸）の効率的な除去に関する研究やその除去機構の解明を行った。ヨウ化物については、これまでも陰イオンの除去に有効とされてきた層状水酸化物（LDH）について、ヨウ化物と親和性の高いビスマスを担持・燒結したMg/Al/Bi系LDHを開発し、生成したBi2O3ナノ粒子への吸着によるヨウ化物の除去について研究を進めた。Mg/Al LDH、Mg/Al/Bi LDH、Bi2O3に対するヨウ化物イオンの等温吸着線および吸着率の時間変化を調べたところ、最大吸着量および吸着速度定数はそれぞれ161、202、57 mg/gおよび0.036、0.0290、0.0032 min-1となり、Mg/Al/Bi LDHが最も多量のヨウ化物イオンを吸着することが分かった。EXAFS解析から、Mg/Al/Bi LDHに吸着されたヨウ化物は、Bi2O3に吸着されたヨウ化物と同様の構造を示すことが分かった。これらは、ヨウ化物除去剤として、今回開発したMg/Al/Bi LDHが有効であることを示す。一方、ヒ酸とアンチモン酸については、鉱山廃水から得られた水酸化物にでんぷんを添加し燒結させた鉄酸化物を用いた除去法を開発した。XAFS解析からこの物質はferrihydriteとmagnetiteの混合物であり、これらイオンの吸着は前者が担うのに対して、magnetiteが共存することで、懸濁溶液からこの吸着媒を磁石で容易に集められ、有害元素の最終的な除去に必要であるが時間がかかり目詰りなど問題の多いろ過作業が、不要ないし効率的に行える点に特徴がある。

去除放射性废物和矿山废水中含有的放射性核素和有害元素，是人类开发各种资源、培育尖端产业不可回避的任务。在本研究中，我们将研究有效去除放射性核素和矿山废水中形成阴离子的重要有害元素碘（碘化物）、砷（砷酸）和锑（锑酸），并阐明其去除机制。这。关于碘化物，对于被认为能有效去除阴离子的层状氢氧化物（LDH），我们开发了一种负载并烧结与碘化物具有高亲和力的铋的Mg/Al/Bi系LDH，并对其进行了研究。通过吸附到生成的 Bi2O3 纳米粒子上去除碘化物。研究了Mg/Al LDH、Mg/Al/Bi LDH和Bi2O3对碘离子的等温吸附曲线和吸附速率，最大吸附量和吸附速率常数分别为161、202和57 mg/g。 0.036、0.0290 和 0.0032 min-1，发现 Mg/Al/Bi LDH 吸附的碘离子量最多。 EXAFS分析表明，Mg/Al/Bi LDH上吸附的碘化物表现出与Bi2O3上吸附的碘化物相似的结构。这些结果表明新开发的 Mg/Al/Bi LDH 作为碘化物去除剂是有效的。另一方面，对于砷酸和锑酸，我们开发了一种利用氧化铁的去除方法，氧化铁是通过向从矿山废水中获得的氢氧化物中添加淀粉并对其进行烧结而获得的。 XAFS 分析表明，这种物质是水铁矿和磁铁矿的混合物，虽然前者负责吸附这些离子，但磁铁矿的共存使得这种吸附剂很容易用磁铁从悬浮溶液中收集起来，这是有害的。其特征在于，过滤工作是最终去除元素所必需的，但耗时且存在诸如堵塞等许多问题，而过滤工作是不必要的或可以有效地完成。

项目成果

Effect of membrane property and feed water organic matter quality on long-term performance of the gravity-driven membrane filtration process

• DOI: 10.1007/s11356-017-9627-8
• 发表时间: 2019-01-01
• 期刊: ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH
• 影响因子: 5.8
• 作者: Lee, Dongwhi;Lee, Yuri;Lee, Yunho
• 通讯作者: Lee, Yunho

Removal of iodide in water by bismuth-based adsorbents

铋基吸附剂去除水中碘化物

• 发表时间: 2017
• 作者: ITO;Lisa;and Yoshio TAKAHASHI;高橋嘉夫;高橋嘉夫;高橋嘉夫;栗栖美菜子・高橋嘉夫;高橋嘉夫・山口瑛子;丹秀也・関根康人・渋谷岳造・宮本千尋・高橋嘉夫;高橋嘉夫・秦海波・武市泰男・,仁谷浩明・寺田靖子;伊藤理彩・大森貴之・米田穣・高橋嘉夫;徳永紘平・高橋嘉夫・香西直文;福士圭介・鈴木雄真・松宮春奈・川野 潤・大野 剛・小川雅裕・,家路豊成・高橋 嘉夫;山口瑛子・,高橋嘉夫・田中雅人;宮下駿・福士圭介・諸留章二・高橋嘉夫;稲垣純平・坂口 綾・井上美南・羽場宏光・柏原輝彦・山﨑信哉・菊池早希子・金子政志・小谷弘明・高橋嘉夫・臼井 朗・末木啓介;田中雅人・有賀大輔・,柏原輝彦・高橋 嘉夫;高橋修也・鍵裕之・篠崎彩子・菅 大暉・,坂田昂平 ・高橋嘉夫・宮本千尋・野口高明・武市泰男;宮本千尋・飯塚芳徳・坂田昂平・高橋 嘉夫;栗栖美菜子・坂田昂平・高橋嘉夫;坂田昂平・,栗栖美菜子・坂口綾・谷本浩志・高橋 嘉夫;三浦輝・栗原雄一・坂口綾・長尾誠也・田中万也・桧垣正吾・高橋嘉夫;栗原雄一・三浦輝・坂口綾・長尾誠也・山 政儀・桧垣正吾・田中万也・高橋 嘉夫;田中万也・山崎信哉・高橋嘉夫・鈴木勝彦;Sang-Ho Lee・高橋嘉夫
• 通讯作者: Sang-Ho Lee・高橋嘉夫

Removal of As(V) and Sb(V) in water using magnetic nanoparticle-supported layered double hydroxide nanocomposites

• DOI: 10.1016/j.gexplo.2016.11.015
• 发表时间: 2018
• 期刊: Journal of Geochemical Exploration
• 影响因子: 3.9
• 作者: Sang-Ho Lee;Heechul Choi;Kyoung-Woong Kim

Removal of As(V) and Sb(V) in aqueous solution by Mg/Al-layered double hydroxide-incorporated polyethersulfone polymer beads (PES-LDH)

• DOI: 10.1007/s10653-018-0087-y
• 发表时间: 2018-03
• 期刊: Environmental Geochemistry and Health
• 影响因子: 4.2
• 作者: Sang-Ho Lee;Heechul Choi;Kyoung-Woong Kim

Facile Carbothermal Transformation of Ferrihydrite-rich Mining Waste to Magnetic Responsible Adsorbent for Recovery of Arsenic and Antimony in Water

将富含水铁矿的采矿废料轻松碳热转化为磁性吸附剂以回收水中的砷和锑

• 发表时间: 2018
• 作者: Tomohiro Toki;Michihiro Itoh;Daigo Iwata;Shogo Ohshima;Ryuichi Shinjo;Jun-ichiro Ishibashi;Urumu Tsunogai;Naoto Takahata;Yuji Sano;Toshiro Yamanaka;Akira Ijiri;Nobuaki Okabe;Toshitaka Gamo;Yasuyuki Muramatsu;Yuichiro Ueno;Shinsuke Kawagucci;山口瑛子・栗原雄一・田中万也・桧垣正吾・小原義之・香西直文・高橋嘉夫;Sang-Ho Lee・高橋嘉夫
• 通讯作者: Sang-Ho Lee・高橋嘉夫