蛍光分光XAFSによる環境中クロム・ヒ素・鉛等微量有毒元素の研究

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14年度に引き続き、層間FeO(OH)ナノ粒子による微量ヒ素吸着除去の研究を行なった。水溶液中FeO(OH)ナノ粒子を0-25重量%鉄相当でモンモリロナイト層間に導入した場合、高比表面積α-FeO(OH)による飽和ヒ素吸着量(文献)に依然劣った(吸着剤重量あたりで比較)。イオン交換Fe-モンモリロナイトは最大鉄重量%が2.8[Fe^<3+>/(Na^++2Ca^<2+>)=1/2.9]と低いため、やはり文献値に劣った。そこで、過剰量のFe^<3+>をモンモリロナイト層間に分散させた状態で水酸化ナトリウム処理する(HIPI法:Hydrolysis of Inserted Positive Ions)と、イオン交換サイト(原子状)〜ナノ粒子挿入の場合との中庸サイズのナノ粒子を形成できた。鉄重量14.0%まで安定に含浸された。このFe-モンモリロナイトヘのAs^V飽和吸着量はα-FeO(OH)についての文献値ベストの6倍となった。As^<III>飽和吸着量は文献値ベストの半分であったが、吸着平衡定数が比較的大きく、環境規制の点で実際に問題になるppbレベル濃度での吸着においては逆に文献値に優った。このHIPI法によるFe-モンモリロナイトをFe K端X線吸収微細構造(EXAFS)で調べると、上記FeO(OH)ナノ粒子を挿入した場合に見られた、比較的遠いFe…Fe結合が観察されなかった。これはナノ粒子の配位不飽和度の高さを示しており、極度に大きい飽和吸着ヒ素量の主要因と考えられる。上記それぞれのFe-モンモリロナイトについて50ppb-16ppmのAs^<III>,As^V吸着状態をAs K端蛍光分光XAFSで観察すると、いずれもAsO_2(O_<surface>)_2種と帰属された。