JP7600746B2 - ストロンチウム吸着剤およびその製造方法 - Google Patents
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Description
得られた試料の組成分析は誘導結合プラズマ発光分析法(ICP法)により行った。すなわち、試料粉末50mgを過酸化水素水1mlと塩酸5mlで溶解し、イオン交換水で1Lに希釈することで、測定溶液を調製した。一般的な誘導結合プラズマ発光分析装置(商品名:OPTIMA3000DV、PERKIN ELMER製)を用い、得られた測定溶液を測定することで、得られた試料の化学組成を分析した。この際、得られた測定溶液のカリウムのモル濃度をCNa[mol/L]、カリウムのモル濃度をCK[mol/L]、マンガンのモル濃度をCMn[mol/L]とし、試料中のナトリウムとマンガンのモル比xとカリウムとマンガンのモル比yを算出した。
y=CK/CMn
<粉末X線回折測定>
X線回折装置(商品名:Ultima4、リガク製)を使用し、得られた試料の粉末X線回折測定を行った。線源にはCuKα線(λ=1.5405Å)を用い、測定モードはステップスキャン、スキャン条件は毎秒0.04°、計測時間は0.25秒、測定範囲は2θとして5°から70°の範囲で測定した。
BET比表面積測定装置(商品名:FlowSorbIII、Micromeritics製)を使用し、得られた試料のBET比表面積を測定した。BET比表面積測定にあたり、前処理としてBET比表面積測定装置に付属する前処理装置を用い、試料を窒素気流中にて120℃で1時間加熱し、水分の除去を行った。
粒子径分布測定装置(商品名:MT3300 EXII、マイクロトラック・ベル製)を使用し、平均粒子径D50(レーザー回折・散乱法により球状近似を用いて求めた粒度分布における、体積基準での積算値50%における試料の粒子径)を測定した。この際、標準資料循環器を用いて純水に資料を分散させ測定を行った。粒子径の計算は装置に付属の測定用ソフトに付随する機能を用いて行い、その際に計算モードはHRA、測定時間は30秒、粒子の屈折率は2.5に設定した。
ストロンチウムの濃度が10mg/Lとなるように塩化ストロンチウムをイオン交換水に溶解させ、ストロンチウム水溶液を調製した。
実施例1
内容積1Lの反応容器に純水130gを収め、これを40℃まで昇温、維持した。別に、硫酸マンガン6水和物(試薬特級、キシダ化学製)を純水に溶解し、2.0mol/Lの硫酸マンガン水溶液を調製した。加えて、別容器に40%水酸カリウム水溶液(鹿特級、関東化学)を純水で希釈し、5mol/Lの水酸化カリウム水溶液を用意した。更に、別容器にペルオキソ二硫酸ナトリウム(試薬1級、キシダ化学製)を純水に溶解し、21%ペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液を調製した。反応容器内部に外径80mmの4枚羽根のパドル翼を差し入れ、600ppmで回転させることにより攪拌しながら上記硫酸マンガン水溶液、水酸化カリウム水溶液、およびペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液を反応容器に等速で20分間かけて同時に添加した。その際の硫酸マンガン水溶液の添加速度は5.0g/min、水酸化カリウム水溶液の添加速度は7.7g/min、ペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液の添加速度は9.0g/minであった。この際のカリウム/マンガンモル比は4、ペルオキソ二硫酸ナトリウム/マンガンモル比は1であった。水溶液の添加終了後、容器温度を一定に保ちながら更に10分間攪拌を続けた。上記操作によりカリウム型層状マンガン酸化物が析出したスラリーを得た。得られたスラリーをろ過し、純水で洗浄した後、洗浄後のウェットケーキを60℃で16時間乾燥させることで、カリウム型層状マンガン酸化物の凝集体を得た。凝集体をアルミナ製乳鉢と乳棒ですり潰し、カリウム型層状マンガン酸化物の粉末(ストロンチウム吸着剤)を得た。粉末の平均粒子径D50は108μmであった。
合成時の水酸化カリウム水溶液の添加速度を12g/minに変更した以外は実施例1と同様に合成を行った。この合成時のカリウム/マンガンモル比は6であった。この合成によりカリウム型層状マンガン酸化物の粉末(ストロンチウム吸着剤)を得た。粉末の平均粒子径D50は56.4μmであった。
容器上部に抜き出し口を持つ内容積1Lの反応容器に純水800gを収め、これを60℃まで昇温、維持した。別に、硫酸マンガンを純水に溶解し、0.90mol/Lの硫酸マンガン水溶液を調製した。加えて、別容器に40%水酸カリウム水溶液を純水で希釈し、2.3mol/Lの水酸化カリウム水溶液を用意した。更に、別容器にペルオキソ二硫酸ナトリウムを純水に溶解し、10%ペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液を調製した。反応容器内部に外径80mmの4枚羽根のパドル翼を差し入れ、600ppmで回転させることにより攪拌しながら上記硫酸マンガン水溶液、水酸化カリウム水溶液及びペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液を反応容器に等速で同時に添加した。その際の硫酸マンガン水溶液の添加速度は10g/min、水酸化カリウム水溶液の添加速度は19g/min、ペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液の添加速度は18g/minであった。この際のカリウム/マンガンモル比は5、ペルオキソ二硫酸ナトリウム/マンガンモル比は1であった。上記操作を4時間にわたり連続的に行った。層状マンガン酸化物が析出したスラリーが容器上部の抜き出し口から連続的に流れ出た。合成開始から120分から160分の間に流れ出たスラリーを回収し、ろ過した後純水で洗浄を行った。洗浄後のウェットケーキを60℃で16時間乾燥させることで、カリウム型層状マンガン酸化物の凝集体を得た。凝集体をアルミナ製乳鉢と乳棒ですり潰し、カリウム型層状マンガン酸化物の粉末(ストロンチウム吸着剤)を得た。粉末の平均粒子径D50は73.5μmであった。
内容積1Lの反応容器に純水200gを収め、これを40℃まで昇温、維持した。別に、硫酸マンガン6水和物(試薬特級、キシダ化学製)を純水に溶解し、2.0mol/Lの硫酸マンガン水溶液を調製した。加えて、別容器に40%水酸カリウム水溶液(鹿特級、関東化学)を純水で希釈し、5mol/Lの水酸化カリウム水溶液を用意した。更に、別容器に35%過酸化水素水(試薬1級、キシダ化学)を用意した。反応容器内部に外径80mmの4枚羽根のパドル翼を差し入れ、600ppmで回転させることにより攪拌しながら上記硫酸マンガン水溶液、水酸化カリウム水溶液、および過酸化水素水を反応容器に等速で30分間かけて同時に添加した。その際の硫酸マンガン水溶液の添加速度は5.0g/min、水酸化カリウム水溶液の添加速度は5.8g/min、過酸化水素水の添加速度は1.6g/minであった。この際のカリウム/マンガンモル比は3、過酸化水素/マンガンモル比は2であった。水溶液の添加終了後、容器温度を一定に保ちながら更に10分間攪拌を続けた。上記操作によりカリウム型層状マンガン酸化物が析出したスラリーを得た。得られたスラリーをろ過し、純水で洗浄した後、洗浄後のウェットケーキを60℃で16時間乾燥させることで、カリウム型層状マンガン酸化物の凝集体を得た。凝集体をアルミナ製乳鉢と乳棒ですり潰し、カリウム型層状マンガン酸化物の粉末(ストロンチウム吸着剤)を得た。粉末の平均粒子径D50は77.0μmであった。
合成温度を60℃に変更した以外は比較例1と同様に行い、カリウム型層状マンガン酸化物(ストロンチウム吸着剤)を得た。粉末の平均粒子径D50は139μmであった。
合成温度を80℃に変更し、水酸化カリウム水溶液の添加速度を12g/minに変更した以外は比較例1と同様に行い、カリウム型層状マンガン酸化物(ストロンチウム吸着剤)を得た。粉末の平均粒子径D50は95.5μmであった。
Claims (8)
- 少なくともナトリウム、カリウム及びマンガンを含む層状マンガン酸化物から構成されており、組成式NaxKyMnO2(式中、0.05≦x、0.05≦y、及び0.31≦x+y≦0.60を満たす)で表され、結晶子径が20Å以上250Å以下、BET比表面積が1m2/g以上10m2/g以下、層間距離が7.0Å以上7.6Å以下である層状マンガン酸化物を含み、平均粒子径D50が50μm以上200μm未満の粉末であることを特徴とするストロンチウム吸着剤。
- 組成式の式中、0.1≦x、0.1≦y及び0.31≦x+y≦0.60を満たすことを特徴とする請求項1に記載のストロンチウム吸着剤。
- BET比表面積が1m2/g以上5m2/g以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のストロンチウム吸着剤。
- 結晶子径が30Å以上100Å以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれかの項に記載のストロンチウム吸着剤。
- 層間距離が7.1Å以上7.5Å以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれかの項に記載のストロンチウム吸着剤。
- 平均粒子径D50が50μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項1~5のいずれかの項に記載のストロンチウム吸着剤。
- 少なくともマンガンを含む金属塩水溶液、水酸化カリウム水溶液及びペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液をカリウム/マンガンモル比が3以上10以下、ペルオキソ二硫酸ナトリウム/マンガンモル比が0.5以上4以下、温度0℃以上100℃以下で混合し、析出物質を乾燥させた後粉末状になるまで粉砕することを特徴とする請求項1~6のいずれかの項に記載のストロンチウム吸着剤の製造方法。
- 金属塩水溶液が硫酸マンガンまたは硝酸マンガン水溶液であることを特徴とする請求項7に記載のストロンチウム吸着剤の製造方法。
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