研究者は高度な技術を開発します

2023 年 5 月 4 日

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釜山大学による

原子力エネルギーはよりクリーンなエネルギーを生み出すために不可欠ですが、それに伴う放射性汚染には戦略的な解決策が必要です。 セシウム (Cs+) は原子力発電所から生成される有毒な放射性核種であり、環境汚染を防ぐために固定化と高吸着方法が必要です。

リン酸塩ベースの吸着剤はクリーンアップの優れた候補ですが、イオン交換効率が低いため、吸着能力が制限されます。 リン酸塩吸着剤の理論上の高い吸着力は、実験的な吸着容量と一致しません。

放射性廃水から有害な Cs+ を除去するために、環境工学科の Kuk Cho 教授率いる釜山大学の研究者らは、容易なイオン交換に最適な層状構造を持つジットマライト型リン酸塩を合成しました。

研究チームは、同社のリン酸マグネシウムが Cs+ に対して記録的な高い吸着能力を持ち、交換可能なイオンと溶解沈殿により標準的な吸着剤を上回っていることを発見しました。 チョ教授は、「交換可能なイオンの存在と溶解・析出により、標準的な吸着剤を上回る記録的なCs+吸着能力が得られた」と語る。

この研究はJournal of Hazardous Materialsに掲載されました。 チームは、ワンポット水熱法を使用して、KMgPO4・H2O (KMP) と NH4MgPO4・H2O (NMP) を合成しました。これらは両方ともディットマリン型化合物であり、754 mg g-1 および 856 mg g-1 という高い理論吸着容量を持っています。 Cs+ の場合はそれぞれ - 1。

合成された KMP と NMP は、それぞれ 630 mg g-1 と 711 mg g-1 という顕著な吸着容量を持ち、理論吸着容量の 84% でした。 これらの実験的に測定された吸着容量値は、報告されているすべての Cs+ 吸着剤の中で最高です。

次に、チームはリン酸塩の物理的および化学的特性を特徴付け、分析しました。 KMP および NMP の Cs+ 吸着性能に基づいて、これらのリン酸塩は二価イオン濃度が高い水中での使用には最適ではないことが示されました。 ただし、Cs+ を濃縮して廃棄物量を削減するために、脱着プロセスに続く Cs+ 再吸着プロセスで引き続き使用できます。

チョ教授は、「Cs+は原子力発電所から発生する一般的な放射性核種であり、その廃棄物の処分には体積を最小限に抑える必要がある。体積を最小限にするには、吸着能力の高い吸着剤が有利である」と述べた。

この研究では、新しいリン酸塩が Cs+ を効率的に吸着し、放射性廃棄物処分に費用対効果の高い方法を提供することがわかりました。 これは、原子力発電所の数が増加すると予想される世界では特に重要であり、適切な吸着剤を使用した適切な保管が持続可能性のために重要になります。

結論として、合成されたリン酸塩は高い吸着能力と安定性を備えているため、放射性廃棄物処分の課題に対処する有望な候補となっています。

詳しくは： Zeqiu Li et al、Cs+ の高効率捕捉のための Dittmarite 型リン酸マグネシウム、Journal of Hazardous Materials (2023)。 DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.131385

雑誌情報:危険物ジャーナル