The Behavior of deposition following the valence change of uranium in weak acid solution

弱酸性溶液中でのウランの原子価変化に伴う析出反応挙動

大内 和希  ; 音部 治幹  ; 北辻 章浩  

Ouchi, Kazuki; Otobe, Haruyoshi; Kitatsuji, Yoshihiro

本研究では、ウランの原子価変化に伴う4価ウラン析出反応の挙動や反応スキームに関する知見を得るために電気化学水晶子マイクロバランス(EQCM)測定により様々な溶液条件での6価から4価への電解還元と電極表面の重量変化を調査した。還元挙動と析出速度の変化から、析出過程は、凝集開始までの誘導過程、一時的に速い速度を示す成長過程、一定の速度になる状態変化過程の3段階に分けられることが分かった。析出反応のイオン強度( = 0.051.5)とpH(24)依存性を調査したところ、とpHが高いほど、第1過程の時間が短くなり、第2、3過程の析出速度が大きくなった。また、電解還元の電気量と析出量の関係から、反応は析出開始後2段階で進行し、第2過程ではウラン水酸化物(U(OH))、第3過程ではウラン酸化物(UO)が析出していることが分かった。よって、この析出反応は、中間体として水酸化物が形成し脱水により酸化物へ状態変化する機構が示唆される。

We investigated the electrolytic reduction of U(VI) to U(IV) and the deposition on the electrode surface by measuring electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) of U(IV) deposits in various solution conditions, and presumed the deposition scheme following the reduction. We found that the deposition can be divided into the three phases according to reduction behavior and deposition rates. The dependence of the deposition rate on ionic strength ( = 0.051.5) and pH (24) was investigated. When the and pH were higher, the period of 1st phase was shorter, and deposition rates of the 2nd and 3rd phases were higher. We estimated species of deposits in the 2nd and 3rd phases from slopes between the quantity of electricity and deposition amount. In the case of the solution of pH 3.98, the slopes indicate that the species of deposits in 2nd and 3rd phase are highly likely to be U(IV) hydroxide (U(OH)) and U(IV) oxide (UO), respectively.