Magnetite stoichiometry (Fe(II)/Fe(III)) controls on trivalent chromium surface speciation

マグネタイトの化学量論(Fe(II)/Fe(III))による3価クロム表面化学種の制御

Scaria, J.*; Pdrot, M.*; Fablet, L.*; 蓬田 匠   ; Nguyen, T. T.*; Sivry, Y.*; Catrouillet, C.*; Pradas del Real, A. E.*; Choueikani, F.*; Vantelon, D.*; Dia, A.*; Groleau, A.*; Marsac, R.*

Scaria, J.*; Pdrot, M.*; Fablet, L.*; Yomogida, Takumi; Nguyen, T. T.*; Sivry, Y.*; Catrouillet, C.*; Pradas del Real, A. E.*; Choueikani, F.*; Vantelon, D.*; Dia, A.*; Groleau, A.*; Marsac, R.*

クロム(Cr)とマグネタイトの相互作用メカニズムを理解し予測することは、環境中のCrの物地球化学的挙動を解明し、最適な土壌浄化および水処理戦略を開発する上で特に重要である。最も毒性の高いCr(VI)がCr(III)に還元されて除去されることは広く報告されているが、Cr(III)のマグネタイトへの吸着に関わる正確なメカニズムは解明されていなかった。本研究では、Cr(III)溶液と10nmサイズのマグネタイトの相互作用を調べた。本研究では、pHとマグネタイトの化学量論の双方がCr(III)吸着メカニズムに及ぼす複合的な影響を調べることで、Cr(III)-(hydr)Oxide沈殿の生成が必ずしも溶液からのCr(III)の除去を駆動するプロセスではないことが明らかになった。これらの結果は、環境中のCrの輸送と終着点の予測、およびマグネタイトを用いたCr浄化プロセスの開発に役立つと期待される。

Understanding and predicting the interaction mechanisms between chromium and magnetite is of particular interest to elucidate the biogeochemical behavior of Cr in the environment and to develop optimal soil remediation and water treatment strategies. However, while the elimination of the most toxic form of (Cr(VI)) by its reduction to Cr(III) has widely been documented, elucidating the exact mechanism involved in Cr(III) sorption to magnetite has attracted less attention. This study examined the interaction of Cr(III) solution with 10 nm-sized magnetites, whose stoichiometries were carefully defined and preserved in anaerobic conditions. This study reveals the joint effects of pH and magnetite stoichiometry on Cr(III) sorption mechanism, and that Cr(III)-(hydr)oxide precipitation is not necessarily the driving process of Cr(III) elimination from solutions. These results will help predict the fate and transport of chromium, as well as developing magnetite-based chromium remediation processes.