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溶融塩処理法用いた粘土鉱物からのセシウム脱離とその構造解析

A Cesium detachment from the clay minerals using molten salt treatment and structure analysis

本田 充紀; 下山 巖; 小暮 敏博*; 岡本 芳浩; 鈴木 伸一; 矢板 毅

Honda, Mitsunori; Shimoyama, Iwao; Kogure, Toshihiro*; Okamoto, Yoshihiro; Suzuki, Shinichi; Yaita, Tsuyoshi

熱処理は効果的な土壌からのセシウム除去法の一つであるが完全な脱離には1300$$^{circ}$$Cが必要とされる。より低温化が実現すれば低コストでセシウム除去後の土壌がリサイクル可能となり減容化が大きく推進すると考えられる。そこで本研究では溶融塩(NaCl・CaCl$$_{2}$$混合塩)を用いた低圧昇華法による粘土鉱物からのセシウム脱離とその機構解析を行った。セシウムを飽和させた風化黒雲母に対して、NaCl・CaCl$$_{2}$$混合(混合比1:1)塩を重量比1:1で混合し、低圧環境下(14Pa)において、400, 500, 600, 700$$^{circ}$$Cの温度で2時間保持した後、蒸留水で超音波処理を行い、その後遠心分離処理を行った。上澄みを除去してから沈殿物を乾燥させた後、X線蛍光分析による試料組成の変化、X線回折及び透過型電子顕微鏡(TEM)下でのEDS組成分析と制限視野電子回折(SAED)により結晶相の同定を行った。その結果混合塩を添加して加熱すると、同じ温度圧力条件で100%を達成した。XRD分析の結果、混合塩を添加した場合では、昇温とともに方解石(CaCO$$_{3}$$), 赤鉄鉱(Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$), 普通輝石((Ca, Mg, Fe, Al)(Si, Al)O$$_{3}$$), ワダライト((Ca, Mg)$$_{6}$$(Al, Fe$$^{3+}$$)$$_{4}$$((Si, Al)O$$_{4}$$)$$_{3}$$O$$_{4}$$Cl$$_{3}$$)が形成されることが明らかとなった。溶融塩からのCa供給によって風化黒雲母がより安定な普通輝石とワダライトに転移し、風化黒雲母の構造内に保持されていたセシウムは普通輝石等に取り込まれないため、減圧下の雰囲気中に放出されるという機構が考えられた。

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