イオン交換体を用いた相互分離技術に関する研究

チーム紹介

イオン交換は、砂糖の精製や純水の製造、分析分野などに用いられており、私達の生活に欠かせない技術となっています。イオン交換とは、イオン交換樹脂と呼ばれる固体中のイオンと溶液中の同符号のイオンが交換され、目的のイオンが固体中に捕捉される現象です。このようなイオン交換作用を示すイオン交換樹脂をカラムに充填し、上端より分離対象となる溶液を通液し樹脂へと吸着させた後、上端から溶離液を通液させることで下端より目的の成分のみを分離することができます。このような方法はイオン交換クロマトグラフィーと呼ばれています。我々はこのようなイオン交換樹脂を研究室内で合成し、イオン交換クロマトグラフィーにより、貴金属やレアメタルの分離・回収及び、低レベル放射性廃液の分析能の向上を目指し日々研究しております。

研究内容

貴金属やレアメタルの分離・回収

貴金属やレアメタルは、我が国の産業に欠かせないものとなっております。その中でも金めっきは、その高い耐食性、導電性を有していることからプリント基板の電気接点などに広く用いられております。しかし、めっき後の金めっき浴中には金以外にニッケル、銅、コバルトなどが存在し、これらの金属元素はメッキ不良の要因と成り得ます。また、厳しくなる環境規制や資源問題の解決のために、めっき後のめっき浴の処理やリサイクル技術の開発は急務であります。現在、使用済みめっき浴の処理には陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を組み合わせたイオン交換塔が用いられていますが、このイオン交換塔は設備が大きく、設置の手間がかかる等の問題点を有しています。そこで本研究では、陽イオン交換基及び陰イオン交換基を樹脂内に持つ両性イオン交換樹脂に着目し、めっき浴中からの金とその他の金属元素との相互分離プロセスの開発を検討しております。

低レベル放射性廃液の分析能の向上

東京電力福島第一原子力発電所の事故に伴い発生した放射性廃液は、多核種除去設備(ALPS)により処理され、循環冷却を続けております。ALPSの処理性能の評価は、その処理水を放射能測定が実施され、核種の移行挙動について評価されています。ALPSの除去対象である62核種の放射性核種の一つに151Smが挙げられます。また、151Smは汚染水及び処理水の評価対象核種である38 核種の一つとしても選定されていますが、現在分析手法開発中であると報告されています。151Smはβ線を99.0%放出するβ線放出核種であり、透過力が弱く、固有のエネルギーを持っていません 。そのため、151Smのみのβ線を測定し、151Smの情報を得るには、化学的に分離精製する必要があります。そこで本研究ではSmと化学的特性の類似した他の希土類元素との相互分離を目的とし、物質の精製や元素の分離、濃縮に用いられるイオン交換法を用いた分離プロセスの検討を行っております。