Statistical optimization of nZVI chemical synthesis approach towards P and NO removal from aqueous solutions; Cost-effectiveness & parametric effects

Maamoun, I.; Eljamal, R.*; Eljamal, O.*

Chemosphere, 312, Part 1, p.137176_1 - 137176_11, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137176

This study aims to conduct statistical optimization of nZVI synthesis parameters towards the removal efficiency of phosphorus and nitrate, considering for the first time the cost-effectiveness index. The detailed statistical analysis was implemented to evaluate the main effects and interactions of eight synthesis parameters, including reductant concentration (R), reductant delivery rate (R), reductant liquid volume (R), pH, aging time (AG), mixing speed (M), temperature (T), and precursor concentration (P). Results revealed that the experimental optimization of the synthesis factors improved the removal efficiency of nitrate and phosphorus by 27 and 9%, respectively, with respect to that before the optimization. ANOVA statistical results indicated the significance of phosphorus and nitrate models with p-values of all the eight main linear effects were less than 0.05. However, most of the interaction parameters were not statistically significant (higher than 0.05) in the case of nitrate model, which is unlike phosphorus model where all interaction parameters were statistically significant (less than 0.05). The normal probability plots of factors effects provided significant evidence of the significance of the investigated parameters R had the highest positive statistically significant effect on phosphorus model followed by R, R, M and T. In case of nitrate model, R, had the highest positive significant effect, followed by A pH T MS. The cost-effective optimal constraints in this study resulted in the best economically optimized values of the nZVI synthesis parameters in terms of higher reactivity and reduced synthesis cost.

Macroscopic Separation of Dense Fluid Phase and Liquid Phase of Phosphorus

片山 芳則; 稲村 泰弘*; 水谷 剛*; 山片 正明*; 内海 渉; 下村 理*

Science, 306(5697), p.848 - 851, 2004/10

https://doi.org/10.1126/science.1102735

約1GPa, 1000Cで起きるリンの二つの液体構造の間の構造変化がX線ラジオグラフィーによるその場観察によって調べられた。低圧液体が圧縮されると、暗く丸い物体がラジオグラフの中に現れた。X線回折測定によって、これらの物体は高圧液体であることが確認された。液滴は大きくなり、最後には試料空間を埋め尽くした。減圧により逆の過程が起こった。マクロスコピックな相分離はこれが一次の液体-液体相転移であることを支持する。X線吸収測定によって、転移に伴う密度の変化が高圧液体の密度の約40%であることが明らかになった。

Rapid removal of arsenic(V) by zirconium(IV) loaded phosphoric chelate adsorbent synthesized by radiation induced graft polymerization

瀬古 典明; Basuki, F.*; 玉田 正男; 吉井 文男

Reactive and Functional Polymers, 59(3), p.235 - 241, 2004/07

https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2004.02.003

近年、ヒ素の汚染による被害が世界各国で問題になっている。われわれは、ヒ素に対して選択性の高いジルコニウム基を放射線グラフト重合法により導入し、ヒ素除去吸着材を開発した。不織布基材にリン酸基を有するモノマーをグラフト反応させ、酸性下ジルコニウムを担持させた。ジルコニウム官能基量は吸着材1kgあたり4.1molであった。ヒ素の除去に関しては、従来のイオン交換樹脂等と比較すると、130倍もの速度で処理を行うことが可能にあり、総吸着容量も6倍程度の処理能力を有することがわかった。除去したヒ素は、水酸化ナトリウムを用いて回収することが知られているが、これまでは共存イオンの影響を受けていたものの、本吸着材では、その影響を受けず、処理速度も10倍以上で行うことが可能であった。広範囲のpHにおいてもその処理ができることを確認した。

Reparability of lethal lesions produced by phosphorus photoabsorption in yeast cells

宇佐美 徳子*; 横谷 明徳; 石坂 昭三*; 小林 克己*

Journal of Radiation Research, 42(3), p.317 - 331, 2001/09

https://doi.org/10.1269/jrr.42.317

リン原子のX線吸収により酵母細胞中に生じるDNA損傷の特性を、リンK殻のX線共鳴吸収波長(2153eV)及びこれよりも低エネルギー(2147eV)の単色化した放射光軟X線を用いて調べた。DNAの2重鎖切断(dsb)の相対修復率は、温度感受性dsb修復欠損突然変異株()及び野生株を用いて測定した。に生じた損傷のうち修復された割合、すなわち経路により修復され得るdsbの相対収率は、リンK殻X線共鳴吸収により影響を受けなかった。野生株に生じた損傷の修復に関しても、照射後ただちに培養した細胞と非栄養培地中で80時間保持した後に培養した細胞のそれぞれの生存率を比較することで調べた。液体保持回復処理を行った細胞の生存率の回復は、照射したX線のエネルギーに依存した。これらの結果は、リンの内殻X線吸収によりDNA中に修復され難い損傷が生じるが、その割合は小さいことを示してる。

Resonant Auger electron spectroscopy for analysis of the chemical state of phosphorus segregated at SiO/Si Interfaces

尾嶋 正治*; 吉村 裕介*; 小野 寛太*; 藤岡 洋*; 佐藤 芳之*; 馬場 祐治; 吉井 賢資; 佐々木 貞吉

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 88-91, p.603 - 607, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0368-2048(97)00169-2

P-型Si(100)にリンを300keVでイオン注入した後、800Cに加熱することによりSiO/Si界面に析出したリン原子の存在状態を共鳴オージェ電子分光法により調べた。絶縁体における共鳴オージェ電子スペクトルは、ノーマルオージェとスペクテータオージェに分裂するとともに、スペクテータオージェピークのエネルギーシフトが観測される。しかしSiO/Si界面に析出したリンでは、スペクテータオージェピークは観測されなかった。このことからリン原子はSiOサイトではなく、Siサイトに存在していることが明らかとなった。

P-KLL resonant Auger spectra in solid phosphorus compounds

吉井 賢資; 馬場 祐治; 佐々木 貞吉

Journal of Physics; Condensed Matter, 9(13), p.2839 - 2847, 1997/00

https://doi.org/10.1088/0953-8984/9/13/023

いくつかの固体リン化合物において、リンK殻共鳴励起によるP-KLLオージェスペクトルを測定し、次の結果を得た。(1)ノーマルオージェピークは励起光エネルギーによらず一定のエネルギーであるのに対し、共鳴励起に由来するスペクテータオージェピークは励起光エネルギーに対しほぼ比例したエネルギー変化をする。(2)スペクテータピークの巾が共鳴吸収最大の励起光エネルギー付近でせまくなる。(3)絶縁体化合物においてのみオージェピークがノーマルとスペクテータの2本に分裂する。(1),(2)は共鳴ラマン散乱における類似現象との関連で、また(3)は絶縁体では伝導電子がいないため、内殻正孔のしゃへいがないことによるとして説明した。

Assessment of the chemical form of gaseous S species produced during the production of HPO

遠藤 章; 松井 智明*; 大貫 孝哉; 梶本 与一; 神永 博史

Health Physics, 65(1), p.92 - 95, 1993/07

https://doi.org/10.1097/00004032-199307000-00012

RI製造棟では、医療用P標識化合物の合成に用いられるP標識リン酸(HPO)を製造、頒布している。これはイオウを照射し、S(n,p)反応で生成したPを減圧蒸留でイオウから分離した後、各種の化学操作を経て製造されるが、この製造プロセスにおいてS(n,)反応で生成したSの一部が気体となりスタックから排出される。本研究では、Sの排出を低減するために、ガスクロマトグラフ法でSの化学形を分析し、その生成反応に対する平衡定数の計算から生成量を支配する因子を検討した。その結果、Sの化学形はSOであり、ターゲットの溶出及び減圧蒸留時に、イオウ蒸気中のイオウ分子(Sn:n=2~8)と製造装置内の残留酸素との反応から生成することが明らかになった。これより、ターゲットの溶出及びイオウの蒸留を真空または不活性ガス雰囲気中で行うことによって、SOの生成量を著しく低減できることが示唆された。

Electrochemical evaluation of thermal aging embrittlement of 21/4Cr-1Mo steel for a nuclear pressure vessel

西山 裕孝; 深谷 清; 鈴木 雅秀; 衛藤 基邦; 庄子 哲雄*

Small Specimen Test Techniques; ASTM STP 1204, p.16 - 26, 1993/00

400C~550Cの範囲で最長5万時間まで熱時効を行った原子炉圧力容器用21/4Cr-1Mo鋼について、30Cの硝酸カルシウム溶液中で計測したアノード分極曲線を用いることにより、粒界脆化度の非破壊評価手法の開発を行った。不働態域中に得られる2次ピーク電流密度値(mA/m)とシャルピー延性-脆性遷移温度移行量との相関を考察し、本法のサーベイランス試験法としての適用可能性を示した。得られた主な結果は以下のとおりである。(1).アノード分極曲線中の2次ピーク電流密度の上昇量と粒界脆化度は時効温度に依存した一義的な相関が得られた。これにより共用期間中の21/4Cr-1Mo鋼の遷移温度の上昇を、アノード分極曲線測定により非破壊的に推測できる。(2).(1)の機関においては、低温側の時効ほど同じ粒界脆化度に対する2次ピーク電流密度値の上昇が著しく、これは高濃度に偏析したリンの存在を敏感に反映した結果であることを示した。

硫黄-35 およびその標識無機化合物製造技術の開発

四方 英治

JAERI 1273, 60 Pages, 1981/12

JAERI-1273.pdf:4.48MB

原子炉で照射した塩化カリウムからキュリー量のSを定常的に製造するための技術を開発した。最初に原子炉照射により生成するSとPの量的関係にを求めた。ついで、Sの分離回収のために、陰イオン交換法と陽イオン交換法を研究した。前者では、水ータノール系から大部分の塩化カリウムを沈殿除去する前処理法を導入した。陽イオン交換法では、Fe-型陽イオン交換樹脂カラムにより選択的にPを吸着除去する方法を開発した。定常生産には陽イオン交換法を採用し、グローブボックスを主体とする施設を建設してキュリー量のSの生産を開始した。標識化合物の製造研究では、原子炉照射した塩化カリウムから直接硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、元素状硫黄などを製造する簡便で安全な技術を開発した。またターゲットを厳重に管理した状態で取扱うことにより、Sの60%をチオ硫酸塩として回収するという特異な結果を得た。

Determination of oxidation states of uranium in uranium dioxide pellets by two-step flow-coulometry

木原 壮林; 吉田 善行; 武藤 博; 青柳 寿夫; 馬場 祐治; 橋谷 博

Anal. Chem., 52(11), p.1601 - 1606, 1980/00

https://doi.org/10.1021/ac50061a016

電子あるいはX線分光法や起電力測定法などの物理的手段による状態分析法に対する参照分析法として化学的手段による状態分析法を開発した。鉄酸化物やウラン酸化物を回転する溶解室に置き、流れている強リン酸でこれらの酸化物を表層から内層に向って溶解する。溶液に移ったイオンの酸化状態を二段階フロークーロメトリーで逐次定量して、溶解面での元素の酸化状態を知る。強リン酸によると固体中での元素の酸化状態を変えずに溶解できる。UOペレット(5.8mm8mm)はこの方法によってきわめて均等に溶解し、その表層のU(VI)皮膜の厚さは約18と推定された。このペレットを空気中300Cで10時間加熱すると皮膜は400に成長する。又、平均半径0.5mのUO粉末上のU(VI)皮膜の厚さは約40であった。