Sorption of Eu on montmorillonite studied by time-resolved laser fluorescence spectroscopy and surface complexation modeling

時間分解型レーザー誘起蛍光分光法と表面錯体モデルによるモンモリロナイトへのEuの収着研究

佐々木 隆之*; 上田 健揚*; 斉藤 拓巳*; 青柳 登   ; 小林 大志*; 高木 郁二*; 木村 貴海 ; 舘 幸男  

Sasaki, Takayuki*; Ueda, Kenyo*; Saito, Takumi*; Aoyagi, Noboru; Kobayashi, Taishi*; Takagi, Ikuji*; Kimura, Takaumi; Tachi, Yukio

ナトリウム型モンモリロナイトに対するEu(III)の収着に対するpH, イオン強度, Eu濃度, 硝酸塩濃度の影響をバッチ試験によって取得した。分配係数(Kd)は、低イオン強度下では、pH4-7の範囲でイオン交換反応が支配的で、一方、高イオン強度下のpH依存性からは表面錯体形成が示唆された。Eu表面化学種を時間分解型レーザー誘起蛍光分光(TRLFS)とパラレル因子分析法(PARAFAC)により評価した。PARAFAC解析結果は、2つの表面化学種、外圏錯体(ファクターA)と内圏錯体(ファクターB)を示唆した。ファクターBは高pH, 高イオン強度条件で支配的であり、高Eu濃度条件下ではEuコロイドと関連づけられた。TRLFS-PARAFACの表面化学種の分析結果を活用しつつ、陽イオン交換モデルと1サイトの静電補正を考慮しない表面錯体モデルを組み合せたモデルによってKdデータが解釈された。

The influence of pH, ionic strength, and the concentrations of Eu and nitrate salts on the sorption of Eu on Na-montmorillonite was investigated by batch sorption measurements. The distribution coefficient (Kd) indicated that the cation exchange reaction is significant in pH 4-7 at low ionic strength, and the formation of surface complexation is related to the pH dependence of Kd at high ionic strength. The Eu surface species were investigated using time-resolved laser fluorescence spectroscopy (TRLFS) with parallel factor analysis (PARAFAC). The PARAFAC modeling indicated two surface species, the outer-sphere (factor A) and inner-sphere (factor B) Eu complexes. Factor B was dominant at high pH and ionic strength, which was determined to be a Eu colloidal species formed at high Eu concentrations. A cation exchange model combined with a one-site non-electrostatic surface complexation model was applied to the measured Kd data, using the results of the TRLFS-PARAFAC analyses.