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Contribution of the surface diffusion on mass transfer of Ba$$^{2+}$$ in granite matrix

花崗岩マトリクス内におけるBa$$^{2+}$$の拡散に対する表面拡散の寄与

山口 徹治 ; 中山 真一 ; 川田 千はる*

Yamaguchi, Tetsuji; Nakayama, Shinichi; Kawada, Chiharu*

稲田花崗岩についてBa$$^{2+}$$イオンの透過拡散実験を行い、有効拡散係数(${it D}$$$_{e}$$)と分配係数(${it K}$$$_{d}$$)を取得した。実験は、溶液として10$$^{-1}$$, 1, 10 mol m$$^{-3}$$ BaCl$$_{2}$$溶液を用い、25$$^{circ}$$Cにおいてそれぞれ3ランを行った。10 mol m$$^{-3}$$ BaCl$$_{2}$$溶液を用いた実験で得られた有効拡散係数は細孔拡散モデルから予想される値と一致していた。これに対して塩化バリウムの濃度が低い場合ほど、分配係数が高く、有効拡散係数も高くなった。バリウムの溶存形態は同じであり、同時に拡散させたI$$^{-}$$の挙動から花崗岩試料による間隙構造にも差がないことが明らかになった。それにもかかわらず、有効拡散係数が分配係数に対して正の相関を持っていることは、表面拡散(吸着状態での拡散)の寄与を強く示すものである。

The effective diffusivity (${it D}$$$_{e}$$) and distribution ratio (${it K}$$$_{d}$$) of $$^{133}$$Ba$$^{2+}$$ in Inada granite have been determined by the through-diffusion method. Experiments were performed in triplicate for 10$$^{-1}$$, 1 and 10 mol m$$^{-3}$$ BaCl$$_{2}$$ solutions at 25$$^{circ}$$C. The ${it D}$$$_{e}$$ value obtained at a BaCl$$_{2}$$ concentration of 10 mol m$$^{-3}$$, agreed to the estimated value based on the pore diffusion model. The lower BaCl$$_{2}$$ concentrations yielded higher ${it D}$$$_{e}$$ values and higher ${it K}$$$_{d}$$ values. The variation in ${it D}$$$_{e}$$ was neither due to the speciation of barium in the solutions nor due to variation in physical properties of the pore structure in the rock. Contribution of diffusion in sorbed state should be responsible for the variation in ${it D}$$$_{e}$$.

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