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Monte Carlo simulation studies of cation selectivity in ion exchange of zeolites

ゼオライトのイオン交換における陽イオン選択性のモンテカルロ・シミュレーション

中村 博樹; 奥村 雅彦; 町田 昌彦

Nakamura, Hiroki; Okumura, Masahiko; Machida, Masahiko

福島の原子力発電所事故を受けて、汚染水の除染などのために放射性物質の吸着材としてゼオライトが注目されている。Csなどの放射性物質の吸着の選択性はゼオライトの種類によって差があることが知られている。しかし、その種類が多すぎるため、すべての種類に対して、Cs選択性を実験で評価するのは困難である。そこで、本研究では、数値シミュレーションによって、Csの選択性を評価する方法を確立することを目的とした。具体的には、モンテカルロ法によるイオン交換等温曲線を評価する手法を確立し、実験結果との比較によって、その有効性を探った。今回、開発した手法を応用することにより、より効率的なCs吸着物質としてのゼオライトの開発に貢献することが期待される。

In order to evaluate the selectivity for specific cations in ion-exchange of zeolites, we calculate the ion-exchange isotherms in various zeolites using Monte Carlo simulation techniques. The calculation results agree well with experiments. Furthermore, we examine the Si/Al-ratio dependence on the cation selectivity and find that the Cs selectivity once increases with the Si/Al ratiobut saturates above a certain value. These results reveal that the selectivity for Cs is enhanced cooperatively by microporous structure and the Si/Al ratio of the zeolite framework. The present simulation scheme is promising in selecting useful materials for Cs decontamination in waste treatments.

Access

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InCites™

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パーセンタイル:90.27

分野:Chemistry, Multidisciplinary

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