Sorption properties of aluminum hexacyanoferrate for platinum group elements

白金族元素に対するフェロシアン化アルミニウムの収着特性

三島 理愛 ; 稲葉 優介*; 立岡 壮太郎*; 針貝 美樹*; 渡邊 真太*; 尾上 順*; 中瀬 正彦*; 松村 達郎  ; 竹下 健二*

Mishima, Ria; Inaba, Yusuke*; Tachioka, Sotaro*; Harigai, Miki*; Watanabe, Shinta*; Onoe, Jun*; Nakase, Masahiko*; Matsumura, Tatsuro; Takeshita, Kenji*

使用済燃料の再処理で生じる高レベル放射性廃液を最終処分するにあたり質の良いガラス固化体に成型するためには、白金族元素(PGM)を分離することが重要である。新たな収着材としてフェロシアン化アルミニウム(AlHCF)を合成し、濃硝酸中におけるPGM収着挙動を調べた。その結果、硝酸によりAlHCFが顕著な溶出をすることがわかった。同様にPGMであるRhの単成分溶液においてもAlHCFが溶出しRh収着が確認されなかった。しかしPd単成分溶液においてはPd収着が確認でき、AlHCFは大きく溶出せず構造が安定化した。そこでPdとRhが共在する二成分系溶液での収着試験を行ったところPd収着によりAlHCFの構造が保たれRhは収着された。また、Pd収着量とAlとFeの溶出量について、AlとFeの溶出比はAlHCF中の元素比と一致しなかったがその理由としてFeの再収着が考えられ新しい構造の形成が示唆された。AlHCFによるPGMの収着メカニズムは、単純なイオン交換だけでなく酸化還元反応と収着速度論も重要な法則である。この収着と溶出の挙動を理解することがAlHCFのPGM収着性能向上に役立つ。

Separation of platinum group metals (PGMs) from high-level liquid waste generated from the reprocessing of spent nuclear fuels is important to produce good quality vitrified glass for final disposal. A new sorbent, Aluminum hexacyanoferrate (AlHCF), was synthesized and the general sorption behavior of PGMs from concentrated nitric acid was examined. Nitric acid caused substantial elution of AlHCF but the sorption of Pd stabilized the structure. Consequently, Rh was sorbed in the presence of Pd, whereas single Rh sorption caused complete dissolution of AlHCF. Relation between sorbed mount of Pd vs eluted Al and Fe revealed that the elution ratio of Al and Fe was not the same as molar ratio of synthesized AlHCF, indicating the re-sorption of Fe resulted in formation of new structure. The sorption mechanism of PGMs by this new sorbent, AlHCF, not only the simple ion exchange, but also oxidation reduction reaction as well as kinetics play important rule. Understanding the general sorption and dissolution behavior will help improve the sorption performance of PGMs by AlHCF.