JP2013059717A - イオン吸着剤及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ナトリウムを含有する含水アルミノケイ酸塩を主成分とする吸着剤であって、カチオン及び/又はアニオンを弱酸性〜弱アルカリ性領域で吸着する吸着剤は、水溶性ケイ素化合物、水溶性アルミニウム化合物及びアルカリ原料を用いてpH6〜8.0の弱酸性から弱アルカリ性領域の水溶液中で反応させて得ることができ、前記吸着剤は、カチオン及び/又はアニオンを弱酸性及び/又は弱アルカリ性領域で脱離し、再生使用することも可能である。
【選択図】 なし
Description
本発明において重要な点は、本発明に係る吸着剤は、カチオン及び/又はアニオンを低濃度から高濃度まで広範囲にわたって、吸着できるという事実である。また本発明において重要な点は、本発明に係る吸着剤は、カチオン及び/又はアニオンを急速に吸着できるという事実である。
本発明に係る吸着剤は、アルミノケイ酸塩の組成や比表面積を制御することによって、多くの交換が可能なイオンが粒子表面に存在することに起因するものと本発明者は推定している。
内容積100lの反応容器中に、Siとして1.0mol/lの3号オルトケイ酸ナトリウム溶液28lを投入した後、Al3+0.5mol/lの塩化アルミニウム溶液40lを添加・混合し、つぎに3NのNaOH溶液をpH7.2になるまで滴下して、さらに水を加えて、溶液量95l・温度40℃に調整した。
吸着剤の生成反応におけるアルカリ水溶液の種類、濃度及び使用量、水溶性ケイ素水溶液及び水溶性アルミニウムの種類、濃度及び使用量、添加元素原料の種類、濃度、使用量などを種々変化させた以外は、実施例1と同様にして含水アルミノケイ酸塩粒子を生成した。
使用例1
特級試薬のリン酸ニ水素ナトリウムをイオン交換水に溶解して、リン濃度として115ppm、pH4.95のリン吸着試験溶液を調製した。樹脂製ボトルにリン吸着試験溶液200mlを注ぎ、実施例1で得た吸着剤を0.2g(1g/L)添加して、水平振とう機を用いて60分間振とうした後、5Cのろ紙を用いて固液分離し、液中のリン濃度を「プラズマ発光分光分析装置 SPS4000(セイコー電子工業(株))」用いて測定した結果、92ppmに低減し、本試験における吸着剤1g当りのリン吸着容量は23mgとなった。また分配係数Kdは250ml/gとなった。
吸着剤の添加量、リン濃度、水平振とう機での処理時間以外は、前記使用例1と同様にしてリン吸着試験を実施して結果を表4に示す。
使用例31
特級試薬の塩化セシウムをイオン交換水に添加・溶解してセシウム濃度として579ppm、pH7.8のセシウム吸着試験溶液を調製した。樹脂製ボトルにセシウム吸着試験溶液100mlを注ぎ、実施例1で得た吸着剤を0.2g(2g/L)添加して、水平振とう機を用いて60分間振とうした後、5Cのろ紙を用いて固液分離し、液中のセシウム濃度を「プラズマ発光分光分析装置 SPS4000(セイコー電子工業(株))」用いて測定した結果、367ppmに低減し、本試験における吸着剤1g当りのセシウム吸着容量は106mgとなった。また分配係数Kdは289ml/gとなった。
実施例及び比較例の各吸着剤について、前記使用例31と同様にしてセシウム吸着試験を実施した。その結果を表5に示す。
使用例63
特級試薬の塩化セシウム及び特級試薬の塩化ストロンチウム六水和物をイオン交換水に溶解して、セシウム210ppm、ストロンチウム130ppm、pH3.8の吸着試験溶液を調製した。樹脂製ボトルに吸着試験溶液100mlを注ぎ、実施例1で得た吸着剤を0.1g(1g/L)添加して、水平振とう機を用いて60分間振とうした後、5Cのろ紙を用いて固液分離し、液中のセシウム及びストロンチウムをICPを用いて測定した結果、140ppm及び104ppmに低減し、本試験における吸着剤1g当りのセシウム吸着容量は70mg/g、ストロンチウム吸着容量は26mg/gとなった。また分配係数はそれぞれ、KdCs500ml/g、KdSr250mg/gとなった。
吸着剤の添加量、セシウム・ストロンチウム濃度、水平振とう機での処理時間以外は、前記使用例63と同様にしてセシウム・ストロンチウム吸着試験を実施して結果を表6に示す。
使用例95
特級試薬の塩化セシウム及び特級試薬の塩化ストロンチウム六水和物をイオン交換水に添加して溶解したのち、ろ過済み海水に添加してセシウム12ppm、ストロンチウム11ppmに調整した。その溶液100mlに実施例1の吸着剤0.4gを投入し、60分間水平振とう機で振とうした後、5Cのろ紙を用いて固液分離し、液中のセシウム濃度を原子吸光分光計で、ストロンチウム濃度をICPを用いて測定し、その溶液中のセシウム及びストロンチウム濃度はそれぞれ5.9ppm、9.8ppmとなり、分配係数Kdはそれぞれ258ml/g、30.6ml/gとなった。
各吸着剤について、前記使用例95と同様にしてセシウム及びストロンチウムの海水組成の吸着試験を実施した。その結果を表7に示す。
使用例127
特級試薬の塩化バリウム六水和物、特級試薬の塩化セシウム、特級試薬の塩化ストロンチウム六水和物及び特級試薬の塩化カルシウム六水和物をイオン交換水に溶解して、濃度バリウム212ppm、セシウム211ppm、ストロンチウム136ppm及びカルシウム71.3ppmのpH7.2の溶液を調整した。実施例1の吸着剤0.15gをこの調整した溶液150mlに添加し、60分間水平振とう機で振とうした後、5Cのろ紙を用いて固液分離し、液中のバリウム、セシウム、ストロンチウム及びカルシウム濃度をICPを用いて測定し、その溶液中の各イオンの濃度から吸着剤1gからの吸着量を計算した結果それぞれ30、32、7、5.4となった。また吸着イオンのそれぞれのモル比率は0.97/1/0.34/0.58となった。
各吸着剤について、前記使用例127と同様にしてバリウム、セシウム、ストロンチウム及びカルシウムの吸着試験を実施した。その結果を表8に示す。
使用例145
特級試薬の塩化セシウムをイオン交換水に添加・溶解してセシウム濃度として210ppm、pH7.7のセシウム吸着試験溶液を調製した。樹脂製ボトルにセシウム吸着試験溶液100mlを注ぎ、実施例4−2で得た吸着剤を0.1g(1g/L)添加して、水平振とう機を用いて5分間振とうした後、5Cのろ紙を用いて固液分離し、液中のセシウム濃度をICPを用いて測定した結果、73ppmに低減し、本試験における吸着剤1g当りのセシウム吸着容量は137mg/gとなった。また分配係数Kdは1877ml/gとなった。
実施例及び比較例の各吸着剤について、吸着時間を変化させた以外は前記使用例145と同様にしてセシウムイオン吸着試験を実施した。その結果を表9に示す。
Claims (4)
- イオンを吸着する吸着剤であって、前記吸着剤はSiとAlとの合計量に対するナトリウム含有量のモル比(Na/(Si+Al))が0.1〜0.5である含水アルミノケイ酸塩粒子であることを特徴とする吸着剤。
- 含水アルミノケイ酸塩粒子が非晶質であり、Si/Alモル比が1.3〜5であり、かつ、BET比表面積が300〜700m2/gであることを特徴とする請求項1記載の吸着剤。
- 水溶性ケイ素原料、水溶性アルミニウム原料及びアルカリ原料を混合し、反応溶液のpHが6.0〜8.0の領域で反応温度85〜110℃で合成した含水アルミノケイ酸塩粒子であることを特徴とする請求項1又は2記載の吸着剤の製造方法。
- 請求項3の製造方法において、反応終了後に反応温度10〜70℃で、pH8.0〜9.5で熟成反応をすることを特徴とする請求項1又は2に記載の吸着剤の製造方法。
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