粘土鉱物へのCd(カドミウム)吸着挙動に関する微視的研究

粘土矿物对Cd（镉）吸附行为的微观研究

• 批准号: 13760173
• 负责人: 高松 利恵子
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kitasato University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13760173/
• 关键词: カドミウム; 粘土鉱物; 吸着反応; 表面錯体; 吸着のpH依存性; EXAFS; TPD; pH依存性

粘土鉱物へのカドミウムの吸着挙動を明らかにすることは土壌汚染機構の解明に必要不可欠である。筆者らは昨年度の研究において粘土鉱物へのカドミウム吸着挙動がpHに依存することに着目し,特に層状ケイ酸塩鉱物である2:1型粘土のモンモリロナイトへの異なるCd吸着形態を示すpHを吸着実験結果から3つの範囲に区分した。そこで本年度はミクロな研究手法である広域X線吸収微細構造(EXAFS)および熱脱離法(TPD)を用いて,区分したpHでのモンモリロナイトへのCd吸着構造を解析および検討した。以前に測定したモンモリロナイトに吸着させたCdのEXAFSの解析を進めた結果,以下の事がわかった。1)pH3(pH4.5以下)で吸着させたCdは最近接酸素原子が6配位している溶液中のイオン状態と同様である。2)pH7(pH4.5-7)ではCdイオンとCd(OH)_2に似た構造のCdが混在する。また3)pH10(pH8以上)ではCd(OH)_2様の構造のCdが主要であることがわかった。さらにTPDを用いてpH7で吸着させたCd粘土試料における各イオン(Cd, O_2,H_2,Al, Si)の脱離スペクトル(200〜900℃)を観測した結果,2つの異なるCd脱離エネルギーが存在する事がわかった。さらにモンモリロナイトの結晶内の構造水と共に構造元素であるSi, Alの脱離も観測し,pH3よりpH7でその脱離温度が高かった。このことからpH7で吸着したCdはSi, Alの脱離を含めたモンモリロナイトの結晶破壊を抑制すると考えた。すなわち破壊を生じやすい結晶端面にCdがCd(OH)_2様の構造で吸着していると推察した。

The adsorption mechanism of clay particles must be clarified. In the past year, the author has studied the pH dependence of the adsorption behavior of clay compounds, especially the 2:1 type clay, which shows the pH dependence of the adsorption behavior. This year's research methods include domain X-ray absorption microstructure (EXAFS) and thermal desorption method (TPD) to distinguish between pH and Cd adsorption structure. The analysis of Cd and EXAFS in the previous measurement was carried out as follows 1)pH3(pH 4.5 or less) 2)pH7(pH 4.5 -7): Cd(OH)_2: Cd(OH)_2 Cd(OH)_2 is the main constituent of Cd(OH)_2. In addition, TPD was used to determine the desorption of Cd (Cd, O_2, H_2, Al, Si) from clay samples at pH7. The results showed that there was no difference in the desorption of Cd (Cd, O_2, Al, Si) from clay samples at pH 7. In addition, the structural water in the crystal and the separation temperature of the structural elements Si and Al are measured at pH3 and pH7. For example, if the pH of the solution is 7, the adsorption of Cd and Si, and the desorption of Al, the crystallization of Cd and Si will be suppressed. The structure of Cd(OH)_2 in the crystal face was studied.

项目成果

高松 利恵子: "分光分析によるモンモリロナイトのCd吸着サイトの判別"農業土木学会大会講演会要旨集. 204-205 (2001)

Rieko Takamatsu：“通过光谱分析识别蒙脱土中的镉吸附位点”日本农业和土木工程师学会会议摘要 204-205（2001 年）。