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Thermodynamic model for Zr solubility in the presence of gluconic acid and isosaccharinic acid

グルコン酸およびイソサッカリン酸共存下におけるジルコニウム溶解度の熱力学モデル

小林 大志*; 手島 健志*; 佐々木 隆之*; 北村 暁  

Kobayashi, Taishi*; Teshima, Takeshi*; Sasaki, Takayuki*; Kitamura, Akira

グルコン酸およびイソサッカリン酸共存下におけるジルコニウムの溶解度について、水素イオン濃度指数(pH$$_{rm c}$$)および全グルコン酸もしくはイソサッカリン酸濃度の依存性を調査した。ジルコニウムの溶解度に及ぼすpH$$_{rm c}$$およびグルコン酸濃度依存性からは、中性水溶液中ではZr(OH)$$_{4}$$(GLU)$$_{2}$$$$^{2-}$$, pH$$_{rm c}$$が10以上のアルカリ性水溶液中ではZr(OH)$$_{4}$$(GLU)(GLU$$_{rm -H}$$)$$^{3-}$$の存在が示唆された。イソサッカリン酸共存下では、グルコン酸共存下と同様の化学形であるZr(OH)$$_{4}$$(ISA)$$_{2}$$$$^{2-}$$およびZr(OH)$$_{4}$$(ISA)(ISA$$_{rm -H}$$)$$^{3-}$$が、中性~アルカリ性水溶液中で支配的であると推定された。粉末X線回折の結果、グルコン酸およびイソサッカリン酸いずれの共存下においても、溶解度を制限する固相は非晶質ジルコニウム水酸化物(Zr(OH)$$_{4}$$(am))であると考えられた。ジルコニウムのグルコン酸およびイソサッカリン酸錯体の生成定数は、溶解度データの最小二乗解析によって決定され、既往の4価アクチニドの値と比較検討した。

Zr solubility in the presence of gluconic acid (GLU) and isosaccharinic acid (ISA) was investigated as a function of hydrogen ion concentration (pH$$_{rm c}$$) and the total concentration of GLU or ISA. The dependence of the increase in Zr solubility on the pH$$_{rm c}$$ and GLU concentration suggested the existence of Zr(OH)$$_{4}$$(GLU)$$_{2}$$$$^{2-}$$ in the neutral pH region and Zr(OH)$$_{4}$$(GLU)(GLU$$_{rm -H}$$)$$^{3-}$$ in the alkaline pH region above pH$$_{rm c}$$ 10 as the dominant species in the presence of 10$$^{-3}$$ - 10$$^{-1}$$ mol/dm$$^{3}$$ (M) GLU. In the presence of ISA, the dominant species Zr(OH)$$_{4}$$(ISA)$$_{2}$$$$^{2-}$$ and Zr(OH)$$_{4}$$(ISA)(ISA$$_{rm -H}$$)$$^{3-}$$ were proposed to occur in the neutral and alkaline pH regions, similar to those found in the presence of GLU. From X-ray diffraction analysis, the solubility-limiting solid phase in the presence of GLU and ISA was considered to be Zr(OH)$$_{4}$$(am). The formation constants of the Zr gluconate and isosaccharinate complexes were determined by least squares fitting analysis of the solubility data, and the obtained values were discussed in comparison with those of tetravalent actinides.

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分野:Nuclear Science & Technology

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