放射性廃棄物処分地におけるアメリシウムの吸着材としての生物源燐酸塩に関する研究

放射性废物处置场生物磷酸盐作为镅吸附剂的研究

基本信息

批准号：
08878075
负责人：
豊田和弘
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1997
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、現在問題になっている放射性廃棄物中のアクチノイドの除去材としての生物源リン酸塩の有用性について検討している。ただし、現段階ではアクチノイドと化学的性質が類似している希土類元素を用いている。堆積物中の生物源リン酸塩にはしばしば希土類元素を濃縮しているが、これは堆積物中で有機物が分解後、リン酸塩中のカルシウムが希土類元素に置換されて濃縮されていると考えられる。そこで、本研究では食用の魚の骨片を水酸化カリウム溶液、エチレンジアミン溶液または次亜塩素酸ナトリウム溶液という3つの試薬で処理して有機物を除去した後、吸着剤として使用した。これらの試料片約10〜20mgをそれぞれ0.015〜1.5ppmの希土類元素を含んだ人工海水溶液3mlに3〜7日間室温にて液浸した。各試料を純水中で超音波洗浄後、25℃で乾燥させ、中性子放射化分析を行い、吸着された希土類元素の量を測定した。吸着量はどの吸着剤においても液浸日数に対して増加する傾向にあった。これらの試料はユーロピウム以外の希土類元素についても同様の強い吸着能力を示した。太平化学社製の合成リン酸カルシウム(球形HAP)も生物源リン酸塩と同様に希土類元素に対して強い吸着能力を示し、粒径が小さな試料がより高い吸着能力を示す傾向のあることがわかった。次に、ネオジムについて、球形HAPと球形FAP(合成フロロリン酸カルシウム)の吸着速度と吸着容量を比較すると、前者のほうがはるかに速度や容量ともに早い。球形HAP1gあたりネオジムの吸着容量は131mgと大変大きい。また、溶液中のネオジムが吸着されて濃度が低くなるのと反対に溶液中のカルシウムの濃度が増加し、ネオジムと置換する様子が観察された。ネオジムとカルシウムの比は2対3ではなく、1対2であることから、水酸基や溶液中のナトリウムなどの陽イオンも置換反応に関与していることが示唆された。

这项研究探讨了生物来源的磷酸盐作为放射性废物中锕系元素去除剂的有用性，这是目前存在的一个问题。然而，现阶段使用的是稀土元素，其化学性质与锕系元素相似。沉积物中的生物来源磷酸盐通常富含稀土元素。因此，本研究采用氢氧化钾溶液、乙二胺溶液或次氯酸钠溶液三种试剂处理可食用鱼骨碎片，去除有机物，然后用作吸附剂。将约10至20mg的这些样品片在室温下浸入3ml含有0.015至1.5ppm稀土元素的人造海水溶液中3至7天。将每个样品在纯水中进行超声波清洗，在25℃下干燥，并进行中子活化分析以测量吸附的稀土元素的量。吸附量往往随着在任何吸附剂中浸泡的天数而增加。这些样品对铕以外的稀土元素表现出类似的强吸附能力。研究发现，太平化学株式会社生产的合成磷酸钙（球形HAP）对稀土元素也表现出很强的吸附能力，与生物来源的磷酸盐相似，并且粒径较小的样品往往表现出较高的吸附能力。其次，对于钕，当比较球形HAP和球形FAP（合成氟磷酸钙）的吸附速度和容量时，前者的速度和容量要快得多。每1g球形HAP的钕吸附量为131mg，非常大。此外，观察到，虽然溶液中的钕被吸附并且其浓度降低，但溶液中的钙的浓度增加并被钕取代。钕与钙的比例为1:2，而不是2:3，表明溶液中的羟基和钠等阳离子也参与了取代反应。