カドミウム,亜鉛の金属硫化物および水酸化物による共沈濃縮

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(1)009，カドミワム. 亜鉛の金属硫化物. および水酸化物による共沈濃縮メ入 u. 田. 四. 良R. (昭和 37年 9月 1 日受理 ). Concentration of Cadmiumand Zine in Di Iute SoIution by Coprecipitation With Metal I Sulfde or Hydroxide.. Shir0 G0 da. Forc o n c e n t r a t i o nands e p a r a t i o no ft r a c e so fc a . dmiumandz i n c fromd i s t u r b i n gs u b s t a n c e s，c o p r e c i p i t a t i o nmethodw i t hv a r i o u smeta 1 l ics u l f i d e s (CuS，PbS.NiS，FeS， CoS，e t c . ) andf e r r i co r aluminum-hydroxide c o l l e c t o r was u s e d . C o p r e c i p i t a t i o n r e c o v e r yo fcadminmandz i n cwasmeasuredr a d i o c h e m i c a l l ybyu s eo f1 1 5 m ' C dand6 5 Z n a st r a c e r s . Cadmiumwasa l m o s tc o m p l e t e l yc o p r e c i p i t a t e dw i t hCuSo r Fe(OH)8， andt h eCadmiumr e c o v e r yi nt h e s emethodswasmoret h a n97p e rc e n tr e s p e c t i v e l y . Aluminumh y d r o x i d ei ss u i t a b l ec o l l e c t o rf o rat r a c eo fz i n c .Z i n ewasa l m o s tcomple t e l yc o p r e c i p i t a t e dwithaluminumh y d r o x i d e when c o p r e c i p i t a t i o np r o c e d u r e was. ，andtherecovery i nt h i sp r o c e d u r ewasmore madea tapHv a l u ebetween8and 1 0 t h a n97p e rc e n t .. 緒. .::.. E. 放射性同位元素の化学的分離，放射性物質の廃棄物処理，あるいは微量元素の定量の前処理として捕集剤を用いる共沈濃-縮法がしばしば用いられる。しかしてこれら捕集剤による元素-の分離濃縮においては目的元素に応じての担体の選定濃縮後の目的元素と担体との分離を適当に選択することにより簡単，迅速に元素・の濃縮分離が可能である。 -著者は天然水(主として海水〉中のカドミクムおよび亜鉛を定量する際のこれら元素の濃縮法として各種金属硫化物および水酸化物を担体とする共沈濃縮法について実験した。. -7 9一.

(2) 2. 試薬および装置. 2・1 試薬 Cd溶液:英国から輸入した 1 1 5 m C d溶液を適当に希釈して使用した。. 山間. 〔比放射能1.16mcJg の硫酸カドミクム溶液〕 6 5 Z?~. 溶液. 2・2 装. 65Z刊溶液〔比放射能 75mcJg の塩化亜鉛溶液〕を適当に希釈して使用した。. 置. 放射能の測定には G .M. カクンター (TEN端窓型 G.M.管 1 3 1型およびメトロ 6E型スケーラー〉と神戸工業シンチレ{ションカクンター STL-2型を併用した。また pHの測定には堀場製作所製ガラス電極 pH メーター M-3 型を用いた。. 3. 実験および結果. カドミクムの共沈濃縮には各種金属硫化物および水酸化鉄を担体とする捕集法を，また亜鉛については金属硫化物および水酸化アルミニクムを用いる方法を検討した。. 3・1 金属硫化物によるカドミウムの捕集 115m. Cdをトレーサーとして各種金属硫化物沈澱へのカドミクムの共沈率を求めた。すなわち. 100ml溶量の共栓付三角フラスコに人工海水 40mlをとり，各担体金属イオン 5mg ，1l5 " ' C d溶液一定量を加え，塩酸で酸濃度を調節する。これに飽和硫化水素水 1 0m1 を加えて密栓したのちょく混合し 2日開放置する。上澄液 2ml を採取して放射能を測定する。その測定値より金属硫化物と共沈したカドミクム量を求め，沈澱生成の際の酸濃度と共沈率の関係を求めたのが表 1である。. 表1.. Acidity ( N ). C o p r e c i p i t a t i o no fCadrniumWithMetals u l f i d e s . 必〉 C o p r e c i p i t a t i o n Recovery (. CuS. PbS. ZnS. NiS. FeS. 5. 21 .7 0. 一. 一. 1. 1 1 . 0 5. 一. 一. 一. 0 . 1. 9 7 . 2 8. ' " ' ' 0. 一. 0 . 0 1. 一. 9 6 . 2 0. 9 9 . 3 3. 一一. 0 . 0 0 1. 9 4 .7 8. 9 7 . 1 7. 9 9 . 7 0. 8 5 . 6 9. 9 8 . 4 9. 0 . 0 0 0 1. .9 7 91. 8 9 . 4 1. 9 9 . 2 5. .9 4 61. 9 7 . 7 3. 表 1の各硫化物へのカドミクムの共沈率の決定は各硫化物が比較的容易に生成する酸性度について行った。. - 8 0-.

(3) 表 1よりわかるように各硫化物によってカドミクムが共沈される酸性度がことなる。硫化銅が他の硫化物より高酸性度からカドミクムを共沈し， 95~ぢ以上捕集濃縮される。しかし亜鉛，ニッケ Jレ，鉄はカドミクムの定量的に共沈される塩酸酸性 O ，lN溶液では共沈しない。したがって O.lN 塩酸酸性溶液より硫化銅を担体としてカドミクムを共沈させると，カドミクムを他金属イオンから分離することができる。. 3・2 金属硫化物による亜鉛の捕集 3・1 項と同様の方法により. 65Znをトレーサーとして各種硫化物沈澱への亜鉛の共沈率を求めた。. この場合，表 1から推定できるように高い酸性度ではニッケル，鉄などの金属硫化物が沈澱し難いので，できるだけ低い酸性度から沈澱を生成させた。結果を表 2に示す。. . 表 2 Acidity (N). C o p r e c i p i t a t i o no fZincwithMetalS u l f i d e s C o p r e c i p i t a t i o nRecovery (%) CuS. CdS. 0 . 0 1. 9 .7 3. 7 5 .7 9. 0 . 0 0 1. 1 8 . 2 2. 0 . 0 0 0 1. CoS. NiS. 2 8 . 9 5. 8 7 . 0 2. FeS. 9 4 . 4 3. 表 2よりわかるように亜鉛は酸性度をカドミクムの場合に比し極度に低くしなければ金属硫化物への共沈率がわるい。表 1においてカドミクムは硫化鋼氏 O.lNの酸性度で 97%共沈したが，亜鉛は. O.lN以上の塩酸酸性ではまったく共沈ぜず， O.OOlN酸性の場合わずかに 10%程度共沈されるに過ぎない。すなわち硫化銅を担体として O.lN塩酸酸性よりカドミクムを共沈濃縮すれば亜鉛との分離が可能である。. 3・3 水酸化鉄によるカドミウムの捕集第二鉄アルミニクムおよびマンガンの水酸化物は微量金属イオンの捕集にしばしば用いられる。したがってカドミクムの濃縮分離の目的で水酸鉄を担体とするカドミクムの共沈率を検討した。. ml，人工海水 50ml に濃塩酸 1. 3 "Cd溶液一定量および Fe(N03)2 として Fe +10mgを加え，. 1l5. アンモニア水で pH を調節した後一夜放置する。東洋漉紙 No.5A で櫨過し，漉液 2ml を採取して放射能を測定する。その結果から水酸化鉄と共沈したカドミクム量を求め，共沈率と pHとの関係. i g . 1 に示した。を F. - 8 1-.

(4) F i g . 1に示すようにカドミクムは pH1 0近傍より. F i g .1 C o p r e c i p i t a t i o nRecoveryo f Cd. 水酸化鉄を沈澱させると完全に共沈するが，それ以下の pH では pH の低下とともに共沈率が低くなる。. . . . .1 0 0 ぎミ. pHI0附近においてはカドミクムの捕集は完全である. " '. が，海水中のカドミクムを共沈させるときは多量の水. b 。，コ 3 L . J. 酸化マグネシクムの生成を引きおこし，以後の定量操. C ピ t ら J. J. 作を困難とする。したがって本法は微量カドミクムの定量の前処理としての濃縮法には利用しがたく，むしろ前述の硫化銅を担体とする共沈法の方がカドミクムの定量には都合がよい。なお硫化銅を担体としてカド三クムを捕集した場合担体その他妨害元素からのカドミクムの分離には陽イオン交換樹脂 Dowex50Wx8を用い， 0.5N塩酸を. 。0. ・川円. ?. 4. f o. O. 溶離液としてカドミクムを交換分離し定量できる。し. 1 0. かしながらこの水酸化鉄を担体とするカドミクムの捕. 02) は極めて簡便かっ完全で、あり集法は放射性カドミクム廃液よりのカドミクムの捕集(除染係数 1 推奨できる。. 3・4 水酸化アルミニウムによる亜鉛の捕集 3・ 2項に述べたように一般民硫化物への亜鉛の共沈率は低く，比較的共沈率の高い 1 0 -4N 塩酸酸性溶液から硫化鉄を担体として共沈させる方法では他の金属イオンが同時に共沈 L亜鉛の定量を困難にする。亜鉛の共沈率が高く，かっ担体との分離が比較的容易である点を考慮して，水酸化アルミニクムを担体とする亜鉛の共沈法について検討した。人工海水 40ml に濃塩酸 1 ml， 6 5 Z n 溶液一定量および A12(S04)8 として AP+I0mgを加え，ア . . ， 1 0 に調節し一夜放置する。これを東洋諸紙 No.5A で憶過，漉液 2mlをンモニア水で pH を 6，. 採取し放射能を測定して亜鉛の共沈率を求めた。その結果を Fig.2 に示す。. Fig.2 よりわかるように亜鉛は pH8. r--I. 1 0 の範囲において水酸化アルミニクムにより定量的に. 共沈し，その共沈率は 97~ぢ以上であった。. 水酸化アノレミニクムに共沈濃縮された亜鉛は陰イオン交換樹脂 Dowex-1( C l形)を用い， 1 0 -3N の塩酸で溶離すればアルミニクムと容易に分離できる。. - 8 2一.

(5) F i g .2 . C o p r e c i p i t a t i o nRecoveryo fZn. 戸一一一一一φ一一一一-0-. U 内. ドhd. ハ求﹀ Fg3ωNFt。以持一色一υEFQU. 1 0 0 1 -. O. 6. 7. え H. ヲ. 10. 水酸化アノレミニクムによる亜鉛の捕集法は海水中の亜鉛のみならず，放射性廃棄物よりの亜鉛の除染(除染係数10~) にも有効に利用できる。. なお本研究を遂行するにあたり御指導いただいた京大化研重松恒信教授ならび近畿大学西川泰治助教授に，また終始協力していただいた近畿大学平木敬三氏に深く感謝いたします。. 1 ) 費藤信房編，放射化学実験技術， P 7 9( 19 5 7 )，地人書館. 2 ) 重松恒信，大塩敏樹，同位体と放射線， 1 1 ( 19 5 8 ) 3 ) 石橋雅義，重松恒信，田伏正之，西川泰治，合田四郎，日化， 8 3 2 9 5( 1 9 6 2 ). 4 ) KeizoHiraki，Proc，S c i，I n s t . KinkiUniversity， No. 2 ，3 7( 1961 ). - 8 3一.

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