Abstract
The mineralogical, physicochemical and thermal properties of the Myogi bentonite occurring in Japan were measured. A adsorption properties of U, Th, Ce and Eu ions on the Myogi bentonite were also investigated in different solution concentrations and pH conditions. The Myogi bentonite showed a strong alkaline character (pH 10.4), very high swelling, viscosity property and CEC, and a slow flocculation behavior due to the strong hydrophilic property. By the thermal analysis, the dehydroxylation of crystal water in bulk and clay fractions of the Myogi bentonite occur at $591^{\circ}C$ and $658^{\circ}C$, respectively, The adsorption experiments of ions such as U, Th, Ce and Eu were conducted for 0.2 g bentonites with 20mL solutions of various concentrations and different pH conditions with pH 3, 5, 7, 9, and 11. As a result, the Myogi bentonite showed excellent adsorption capacities for Ce, Th and Eu ions, whereas U ion showed very low adsorption capacity. Generally, Ce, Th and Eu ions showed the similar adsorption properties for the different concentrated solutions and pH conditions. These adsorption properties seem to be affected by the formation of various forms of chemical species and precipitation as well as ionic exchange reaction and surface adsorptions on smectite. Some associated zeolite minerals perhaps have some effects on the adsorption of U, Th, Ce and Eu on Myogi bentonite.
일본의 묘기 광상에서 산출되는 벤토나이트를 대상하여 광물학적, 물리화학적 성질 및 열적성질을 측정하였으며, 이 연구의 주목적은 악틴족 원소인 U, Th과 란탄족 원소인 Ce, Eu에 대해 천연산 Na-형 벤토나이트의 흡착특성을 파악하기 위함이다 묘기 벤토나이트는 pH 10.4 정도로 높은 알카리성을 나타낸다. 또한 높은 점도, 팽윤도, CEC 값을 나타내고, 수용액과의 반응에서 짧은 시간에 안정화되어 균질한 상태를 유지하였다. 화학성분 분석결과 $Na_2O$가 CaO에 비해 상대적으로 높은 함량비를 보이는 것으로 보아 묘기 벤토나이트를 구성하는 스멕타이트는 Na-형에 속한다. 열분석 결과 벤토나이트의 전암시료와 점토입자 이하 시료는 각각 $591^{\circ}C$와 $658^{\circ}C$에서 분해됨이 확인되었다. 점토입자 시료 0.2g을 U. Th, Ce그리고 Eu의 각 여러 농도별, pH별 용액 20mL와 반응시킨 흡착실험을 행하였다. 그 결과, 농도 및 pH변화에 따른 흡착량의 변화는 Ce, Th과 Eu용액의 경우 비교적 일정한 흡착량의 감소를 보이나, U용액은 농도가 높아질수록, pH가 증가될수록 급격한 흡착량의 감소를 나타내었다. 흡착능력은 Ce, Th, Eu, U 순으로 나타난다. 벤토나이트의 Ce, Eu, Th, U 흡착은 스멕타이트의 양이온교환반응과 표면흡착반응 이외에도 수용액에 존재하는 이온들이 다양한 화학종의 형성과 침전물 형성이 흡착에 큰 영향을 끼치는 것으로 판단된다. 또한 수반되는 제올라이트가 이들 원소들의 흡착에 영향을 끼쳤을 것이다.
