EXAFS investigation of strontium adsorption onto weathered biotite

EXAFSによる風化黒雲母へのストロンチウム吸着現象の解明

本田 充紀   ; 金田 結依 ; 矢板 毅

Honda, Mitsunori; Kaneta, Yui; Yaita, Tsuyoshi

粘土鉱物の一種である風化黒雲母に対するSrの収着効率について検討した。放射性廃棄物処理問題の一つである福島第一原子力発電所事故による汚染水処理において、SrとCsの除去は重要である。そこで、福島に多く存在する風化黒雲母を用いたSrイオンの吸着方法の開発に着目した。溶融塩処理を施し、塩化ストロンチウム(SrCl)の添加質量比が1:1, 1:5, 1:10とそれぞれ1倍,5倍,10倍と増加するにつれ、収着Sr量は単純に増加した。次に、風化黒雲母の結晶構造をX線回折(XRD)分析により評価した。その結果、WBはSrを吸着した後も元の結晶構造を保持していることを確認した。WB中のSrの局所的な吸着構造を調べるために、広域X線吸収微細構造(EXAFS)分析を実施した。その結果、Srが低吸着の場合はSiO層とAlO層に優先的に収着し、高吸着の場合はSiO層に主に収着することを明らかした。

The efficiency of the sorption of Sr on weathered biotite, a type of clay minerals was investigated. Removal of Sr and Cs is important in the treatment of contaminated water from the 1F accident, which is one of the radionuclide waste treatment problems. We focused on developing an adsorption method for Sr ions using weathered biotite, which are abundant in Fukushima. Applying a molten salt treatment, the amount of sorbed Sr simply increased as the added mass ratio of strontium chloride (SrCl) increased from 1:1, 1:5, and 1:10 for the one-fold, five-fold, and ten-fold additions of SrCl, respectively. Then, the crystal structure of weathered biotite as an adsorbent was evaluated by X-ray diffraction (XRD) analysis. Thus, it was observed that the WB retained its original crystal structure even after the sorption of Sr. Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) analysis was performed to investigate the local sorption structure of Sr in the WB. The results revealed that Sr was preferentially sorbed into the SiO and AlO layers when Sr was in the low mass ratio, while, it was mainly sorbed into the SiO layer when the ratio was high.