流動化が可能な繊維状吸着剤を用いる海水ウラン採取プロセス

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海水からのランを採取するプロセスの効率を向上させるためには、性能の良い吸着剤を開発するとともに、吸着剤と海水の接触操作を画期的に改善する必要がある。本研究では、アミドキシム繊維吸着剤の最適調製法を確立し、得られた繊維をマット状に成形し流動層吸着操作を可能とした。研究成果は以下の通りである。1.市販のアクリル繊維をメタノ-ル溶媒中でヒドロキシルアミンと反応させ、反応後アルカリ処理を行った。最適反応条件で製造したアミドキシム繊維吸着剤の吸着速度は3デニ-ルでは約360μg-U/(g-fiber・day)、15デニ-ルでは約170μg-U/(g-fiber・day)となった。2.かさ高い繊維のハンドリング性を向上させるため、繊維層をプラスチック網で挟み、四角なマットレス状とした。本研究では一辺が20mmとしたマットレスを数万個作製し、直径190mmおよび390mmの流動層において流動化試験を行なった。液が円周方向に吹き出すようにした分散器を用いたところ、粒状体と同様にマットレスを安定に流動化することができた。分散器の圧力損失は、安定な流動層となる5-7cm・s^<-1>の液流速範囲で、500Pa以下であり、海流によって流動化することが可能である。3.マットレスの吸着速度を繊維径、液流速、およびアミドキシム繊維のマットレス内の充填密度の関数として測定した。その結果、マットレス内の空間1リットル当たりの繊維密度が乾燥繊維として0.15kg以下であれば、流動化したマットレス内の繊維の吸着速度は、液側物質移動抵抗が無いときの本来の吸着速度の50%以上であると推定された。4.吸着繊維をマリモ状に成形して、海水と接触させる方式を想定した場合、吸着効率は成形体の内部を海水がどれだけ通過するかによって支配される。そこで、限界電流を測定する電気化学的方法によって海水の通過流量を測定し、有効吸着速度を定量化した。