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Highly efficient separation of actinides using porous polymer sheet with anion-exchange group

陰イオン交換基を持つ多孔性高分子膜によるアクチノイドの高効率分離

浅井 志保; 間柄 正明 ; 篠原 伸夫 ; 山田 伸介*; 永井 正則*; 三好 和義*; 斎藤 恭一*

Asai, Shiho; Magara, Masaaki; Shinohara, Nobuo; Yamada, Shinsuke*; Nagai, Masanori*; Miyoshi, Kazuyoshi*; Saito, Kyoichi*

ウラン及びプルトニウムを迅速に分離することを目的とし、陰イオン交換性を示すジエチルアミノ(DEA)基を導入した多孔性シートを作製した。まず、エポキシ基を有するモノマーであるグリシジルメタクリレート(GMA)を多孔性高分子シートの細孔表面へグラフト重合し、さらにDEA基をエポキシ基と反応させた。DEA基導入量はエポキシ基との反応時間とともに増大し、最大3.4mol/kg-DEA sheetとなった。モデル金属溶液である鉄(1g-Fe(III)/L in 10 M HCl)溶液をDEAシートへ20mL/minで透過させた。このときのFeCl$$_{4}$$$$^{-}$$の平衡吸着容量は、1.1mol-Fe/kg-DEA sheetであり、市販の陰イオン交換樹脂と同等以上の容量を示すことがわかった。また、純水がシートを透過するのに要する時間は陰イオン交換樹脂カラムにおける純水の透過時間の1/9まで短縮できた。ウラン(38.16pg)及びプルトニウム(0.34pg)を含む試料溶液を用いて、極微量のウラン及びプルトニウムの相互分離性能を評価した。陰イオン交換樹脂を用いる従来法による分析結果と一致したことから、本材料は極微量のウラン及びプルトニウムの分離の迅速化に有効であることがわかった。

A porous sheet with a diethylamino (DEA) group as anion-exchange group was prepared for achieving rapid separation of U and Pu. The epoxy group containing monomer, glycidyl methacrylate was grafted onto the surface of the porous sheet. The epoxy group of the poly-GMA graft polymer chain was converted into a DEA group. The amount of the DEA group was increased with increasing reaction time and leveled off at 3.4 mol/kg of the sheet. An iron solution as a model metal ion solution was forced to permeate through the pores of the DEA-introduced sheet (DEA sheet) at a permeation rate of 20 mL/min. The equilibrium adsorption capacity of the DEA sheet for Fe ions (FeCl$$_{4}$$$$^{-}$$) was calculated as 1.1 mol-Fe/kg-DEA sheet. This value is comparable to or higher than those of conventional anion-exchange resins. U and Pu in the sample solution were separated using the DEA sheet. Trace amounts of U (38.16 pg) and Pu (0.34 pg) were found to be successfully separated with the DEA sheet.

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