Electrolytic control of oxidation state and removal of neptunium ion based on reduction and adsorption on the carbon fiber electrode

Npの酸化状態の電解調整とカーボン繊維電極への吸着に基づく回収法

北辻 章浩  ; 木村 貴海 ; 木原 壯林*

Kitatsuji, Yoshihiro; Kimura, Takaumi; Kihara, Sorin*

Npの5価から4価あるいは3価への還元は電気化学的に非可逆な反応であり、通常のボルタンメトリーでは還元波を観測することができない。しかし、カラム電極を用いるフロークーロメトリーによると、迅速にNp(V)からNp(III)へ還元することができる。バルク電解法によるNpの還元実験の結果から、このNp(V)の還元には、Np(III)/(IV)の酸化還元対が関与し、電極とNp(V)との間の電子授受を仲介する作用を持つことを明らかにした。一方、カラム電極の前処理として、電解酸化処理を行うと、作用電極として用いるグラッシーカーボン繊維が3価や6価のアクチノイドイオンに対して吸着能を示すことを明らかにした。これらの電解還元法と吸着作用を組合せ、弱酸性溶液からNpを効率よく回収できる電解還元-吸着分離法を開発した。

It is elucidated from bulk electrolysis method that the reduction of Np(V) proceeds by a mediator of Np(III)/Np(IV) redox couple. In addition, authors found that electrolytic pretreatment of GC fiber resulting in an adsorption of An ions in weak acid solution on the GC surface. For example, concentration of An(III), An(V) and An(VI) ions in effluent solution of pH 3 through column electrode after pretreatment was decreased to about 0, 30 and 0 %, respectively. These results show that Np(V) is hardly expected to be remove completely without control the oxidation state. However, the Np can be removed by flowing through the column electrode of pretreated GC fiber with applying potential at -0.25V vs SSE to reduce to Np(III). The developed method is very simply and high efficiently and no need the addition of some chemical reagent.