自然環境中の鉄のサイクルにおける人為的空中飛散過程に関するモデル実験

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1.研究目的 最近の雨滴、霧滴中の異常に高い鉄濃度の原因の一つとして、鉄や鉄化合物を含む莫大な量の廃棄物の焼却処理過程における鉄成分の空中飛散に注目する。これを一つの仮説として提起し、モデル実験で証明するのが本研究の目的である。2.実験 燃焼試料として、セルロース粉末の鉄(III)錯体(以下、錯体系と呼ぶ)と、セルロース粉末とマグネタイト粉末の混合系(以下、混合系と呼ぶ)を調製した。ただし、試料中のセルロースと鉄の量比Rについては、セルロースをモノマーのグルコース単位で求め、R=15が本実験では最適であることを明示した上で、このR値の試料に関する結果のみを以下に示した。試料の燃焼方法としては、電気炉法とるつぼ法を採用した。電気炉法は燃焼温度と昇温速度を変化できる横型管状炉を使用し、空気または窒素ガス流通下で、飛散鉄を塩酸溶液中に捕捉した。燃焼は主に1000℃で行った。一方、るつぼ法は白金るつぼとブンゼンバーナ-を用い、燃焼残渣を濃塩酸で溶解させて残留鉄分を決定した。なお、鉄の定量はすべて原子吸光光度計で行った。3.結果と考察 以下、燃焼過程における空中飛散に基づく鉄の減量%を示す。電気炉法では、錯体系は窒素下で0.22±0.06、空気下で0.08±0.03であり、混合系は窒素下で0.027±0.004、空気下で0.022±0.012であった。一方、るつぼ法では、錯体系は20.0±3.0、混合系は23.0±1.6であった。以上の結果から、結論として、両試料系とも燃焼過程でかなりの鉄が空中飛散する事実が明らかになり、上記の仮説は証明されたことになる。なお、飛散鉄の形態は、るつぼ法ではダストが主であり、電気炉法では分子状のものと推定される。飛散鉄の生成機構の詳細は、今後の重要な研究課題である。