Stabilization of lead with amorphous solids synthesized from aluminosilicate gel

アルミノシリケートゲルから合成した非晶質硬化体中への鉛の安定化

佐藤 淳也 ; 塩田 憲司*; 高岡 昌輝*

Sato, Junya; Shiota, Kenji*; Takaoka, Masaki*

アルミノシリケート硬化体は、有害な重金属を構造中に固定化することが報告されているが、固定化のメカニズムは未だ不明瞭である。この原因は、アルミノシリケート硬化体を構成する、結晶相及び非晶質相への各相への鉛の取り込まれ方を分けて評価できていないためである。そのため本研究では、アルミノシリケート硬化体の非晶質相に着目し、鉛の固定化のメカニズムを調査した。試薬から合成したSi-Alゲルを材料として、鉛の添加量を変えたアルミノシリケート硬化体を作製した。ラマン分光分析の結果、鉛の添加量に伴い、Si-O振動に由来するバンドが低波数側へシフトした。このラマンシフトは、鉛とSi-O由来の酸素が共有結合していることを示唆した。加えて、逐次抽出法の結果から、硬化体に加えた鉛のうち75-90%の鉛が難溶性であることを示した。これらの結果から、アルミノシリケート硬化体の非晶質相への鉛の固定化は、主に非晶質相との共有結合によることが示唆された。

Lead is a hazardous heavy metal that can be stabilized by incorporation into the matrix of aluminosilicate bearing phases as they solidify. The actual mechanism by which lead is stabilized, however, continues to be unclear because the individual mechanisms of Pb incorporation into crystalline and amorphous aluminosilicate phases have not yet been studied separately. A detailed investigation of the incorporation of Pb into the amorphous phase of aluminosilicate solids was therefore performed. Amorphous aluminosilicate solids were synthesized with 0.7, 1.5, and 3.7 wt% of Pb from aluminosilicate gel produced from chemical reagents. Based on Raman spectroscopy, the Si-O stretching vibration bond shifted to lower wavenumbers with increasing Pb concentration. This shift suggested that covalent bonding between Pb and O in the matrix of the aluminosilicate solids increased. In addition, sequential extraction revealed that most of the Pb (75-90%) in the aluminosilicate solids was in a poorly soluble form (i.e. reducible, oxidizable, and residual fractions). These findings indicate that most of Pb is bonded covalently to the amorphous phase in aluminosilicate solids.