Desorption of cesium from Fukushima soils using a mechanochemical method

メカノケミカル法を用いた福島土壌からのセシウムの脱離

金田 結依 ; 小林 徹 ; 辻 卓也  ; 本田 充紀   ; 横山 啓一  ; 万福 裕蔵*; 矢板 毅*

Kaneta, Yui; Kobayashi, Toru; Tsuji, Takuya; Honda, Mitsunori; Yokoyama, Keiichi; Mampuku, Yuzo*; Yaita, Tsuyoshi*

福島の土壌に豊富に含まれる粘土鉱物である風化黒雲母(WB)に収着した安定セシウム(Cs)の脱着挙動を、ボールの衝突による物理的粉砕と化学反応を促進する湿式プロセスを組み合わせたメカノケミカル(MC)法を用いて調査した。その結果、シュウ酸溶液を用いた場合、粘土鉱物の層状構造に大きな影響を与えることなく、ある程度Csを脱着した。一方、塩化アンモニウム溶液では層状構造の剥離が確認され、安定的なCsの脱着をもたらした。福島で採取された実土壌試料においては、塩化アンモニウム溶液を用いたMC法によりCsの80%が脱着された。対照的に、シュウ酸溶液ではすべての試料で放射性Csを十分に脱着できるとは限らなかった。これらの結果から、塩化アンモニウム溶液を用いたMC法は、層状構造の剥離と化学的相互作用による相乗効果によって、粘土鉱物の層間から放射性Csの脱着を効果的に促進することが示唆された。

The desorption behavior of stable Cs adsorbed onto weathered biotite (WB), a clay mineral abundant in Fukushima soils, was investigated using a mechanochemical (MC) method that combines physical grinding by ball impact with a wet process promoting chemical reactions. The results, oxalic acid desorbed Cs to some extent without significantly affecting the layered structure of the clay minerals; ammonium chloride, showed an exfoliation of the layer structure, resulting in a stable desorption of Cs independent of samples. Regarding the real soil samples collected in Fukushima, the MC method using ammonium chloride solution desorbed 80% of Cs. In contrast, oxalic acid did not always result in radioactive Cs made sufficiently desorbed for all the samples. Based on these findings, the MC method with ammonium chloride effectively promotes radioactive Cs desorption from interlayers due to synergistic effects from the layered structure's exfoliation and chemical interaction.