汚染液中のセシウムの除去方法及びそれに使用する除去剤
【課題】放射性セシウムで汚染された汚染液中のセシウムを高い選択率で簡便に除去する方法とそれに使用する除去剤を提供する。
【解決手段】放射性セシウム含有水溶液を、フェロシアン化ナトリウムおよびフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄の粉末および酸化鉄の粉末から選択される少なくとも１種の鉄系粉末に接触させてセシウムを沈殿又は吸着させて、セシウムを水溶液から分離する。
【解決手段】放射性セシウム含有水溶液を、フェロシアン化ナトリウムおよびフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄の粉末および酸化鉄の粉末から選択される少なくとも１種の鉄系粉末に接触させてセシウムを沈殿又は吸着させて、セシウムを水溶液から分離する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力設備等から排出される汚染液からセシウムを除去する方法、及びそれに使用する除去剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や核燃料の再処理施設で発生する低〜高レベルの放射性廃液等の汚染液において、Ｃｓ137はその半減期が長く、放射性物質の主成分であることから、その除去が強く望まれている。また、放射性物質で汚染された海水、淡水等の汚染液についても、放射性Ｃｓの除去が望まれている。
【０００３】
放射性廃液からセシウムを除去することによって、除去後の残りの廃液の処理が容易になる。放射性物質の大部分を大量の溶液から少量の固形分として分離し、残った廃液を低レベル廃液として処理することができればコストの大幅な節減が期待される。低レベル廃液の残留放射性物質の濃度が十分に低いものとなれば、それをそのまま排出することも可能となる。可能とならない場合であっても、低レベル廃液であれば、危険度が大幅に低下するので、その処理は高レベル廃液の処理よりはるかに容易なものとなる。
【０００４】
放射性汚染液から分離されたセシウムは、固形分であれば、濃縮操作が簡便又は不要となる利点があるだけなく、固化して安定化させたり、容器中で保管等の処理をすることが容易となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０００−５１２７５９号公報
【特許文献２】特開２００１−１３３５９４号公報
【特許文献３】特開平５−２５４８２８号公報
【０００６】
汚染液からセシウムを除去する方法には、沈殿法及びイオン交換法が知られている。中でも、フェロシアン酸塩のような鉄のシアノ錯体を使用して、不溶性のフェロシアン化物を吸着剤として使用してセシウムを除去する方法は、除去効率が優れる点で注目されている。
【０００７】
特許文献１は、ＡxＭy［ＭＦｅ（ＣＮ）6］・ｚＨ2Ｏ(ここで、Ａはアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンであり、ＭはＮｉ、Ｃｏ等の２価の遷移元素である)で表わされる遷移元素のヘキサシアノ鉄酸塩を使用することを開示する。それによれば、上式において、角括弧内に記載のイオンは負の合計電荷を持つ結晶質構造を形成し、角括弧の外側に記載された正の合計電荷のイオンは結晶質構造のチャネル内にあって、そこからイオンを外部溶液のＣｓ等のイオンと交換することができるとし、ヘキサシアノ鉄酸塩を用いたセシウムのイオン交換は次式で表されるとしている。
ＡxＭy［ＭＦｅ（ＣＮ）6］＋２Ｃｓ ⇔ Ｃｓ2［ＭＦｅ（ＣＮ）6］＋ｘＡ+＋ｙＭ2+
（ここで、ｘ＋y/2＝2である）
【０００８】
更に特許文献１は、ヘキサシアノ鉄酸塩は、汚染液からセシウムを除去するための沈殿試薬として使用されてきたが、カラムはこれより高い分離度で、しかも沈殿試薬の直接使用より簡単な方法を提供することが知られているとし、分離効率を汚染除去率（処理前後の放射能の比）と減量率との積で表すと、粒状のヘキサシアノ鉄酸塩を充填したカラムでのセシウムの除去はヘキサシアノ鉄酸塩の対応量を用いた沈殿方法に比較して約100倍の効率があるとしているが、実用上の問題があって使用されなかったことを開示する。そこで、特許文献１は、非常に濃度の高い遷移金属化合物の溶液にフェロシアン化物を添加することによって生成する結晶質ヘキサシアノ鉄酸塩が遷移元素の全量の35％以下を含むようにすることによって、カラムでの使用に適した粒状化合物によって達成されるとしている。
【０００９】
特許文献２は、原子炉冷却水の浄化ラインに設けられる脱塩用イオン交換樹脂塔の上流側において、この冷却水に含まれるセシウム等の陽イオンを選択的に吸着し得る吸着剤によって、放射性核種を吸着し除去することを開示し、この吸着剤として、チタン酸塩、含水酸化チタン又はフェロシアン化物を使用することを開示する。
【００１０】
特許文献３は、吸着工程で不溶性フェロシアン化物からなる吸着体とセシウム含有水溶液を接触させてセシウムを吸着させ、脱着工程でセシウムを吸着した当該不溶性フェロシアン化物を酸化力のある脱着剤溶液と接触させて不溶性フェリシアン化物に変化させることによりセシウムを脱着、回収し、生成する不溶性フェリシアン化物を再生剤溶液と接触させることにより不溶性フェロシアン化物に転換しするセシウムの回収法を開示する。
【００１１】
上記特許文献１はフェロシアン化物として、遷移元素のヘキサシアノ鉄酸塩を使用するが、一般的な試薬等として入手が容易なフェロシアン化カリウム又はナトリウムのようなフェロシアン化塩が使用可能であれば望ましいことである。しかし、このようなフェロシアン化塩は、セシウムを吸着又は沈殿させることにより分離する能力は劣る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、入手容易な吸着際を使用して、汚染液中のセシウムを高い選択率で簡便に吸着又は沈殿させることができる放射性セシウムの除去方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、水溶液中のセシウムを効率よく回収することができ、しかも繰り返し使用できる吸着剤について種々研究を重ねた結果、一般に入手容易な水溶性フェロシアン化塩使用し、且つ鉄粉および又は酸化鉄粉と併用することによりセシウムを選択的に吸着させることができることを見出し、本発明を完成した。
【００１４】
すなわち、本発明は、セシウム含有水溶液を、フェロシアン化ナトリウム及びフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄の粉末および酸化鉄の粉末から選択される少なくとも１種の鉄系粉末とを接触させてセシウムを沈殿又は吸着させて、セシウムを水溶液から分離することを特徴とする汚染液中のセシウムの除去方法である。
【００１５】
上記セシウムの除去方法において、セシウム含有水溶液に、フェロシアン化塩を添加したのち、金属鉄又は酸化鉄の粉末と接触させることができる。また、上記金属鉄または酸化鉄の粉末が、鉄鋼製造工程から排出される鉄を含有するスラグであることができる。上記セシウムの除去方法において、セシウムを水溶液から分離するにあたり、比重差により、セシウムの吸着物又は沈殿物と金属鉄又は酸化鉄の粉末混合物を水溶液から分離することができる。また、上記を粉末混合物を水溶液から分離する際に、磁石を利用して分離することができる。
【００１６】
また、本発明は、フェロシアン化ナトリウム及びフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄又は酸化鉄の粉末とを混合して得られることを特徴とするセシウムの除去剤である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法によれば、入手が容易な水溶性のフェロシアン化塩と鉄粉又は酸化鉄粉から、高い効率で、汚染液中のセシウムを含むセシウムの除去が可能となる。また、セシウムの除去に使用された除去剤は水溶液から分離した後、安全に輸送又は保管する必要があるが、本発明の除去剤は放射線遮蔽能力が高いので、これを封入した容器表面から放射される放射線量が低く、後処理の安全性も向上する。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明で処理されるセシウム含有水溶液は、原子炉を始めとする原子力設備から排出される廃液等であり、放射性セシウムで汚染された海水等であってもよく、放射性セシウムを含有する汚染液であれば制限はない。また、放射能で汚染された土壌、瓦礫、構造物等を洗浄して生じる汚染液や土壌からの浸出水であってもよい。セシウムの濃度は、低〜高レベルの汚染液であることができるが、セシウムとして、０．０００１〜１００ｍｇ/ｌ程度の濃度の汚染液に適する。汚染液中にはセシウム以外の成分が含まれてもよく、特に吸着時に競合する恐れがある吸着阻害物質としてNaClを海水と同程度含む汚染液に対しても優れた効果を奏する。また、本発明のセシウムの除去剤は、汚染液だけでなく、セシウムにより汚染された土壌等に直接混合して使用してもよい。
【００１９】
本発明で使用するフェロシアン化塩は、フェロシアン化ナトリウム又はフェロシアン化カリウムである。より好ましいのは、安全性が高く食品添加物としても使用されているフェロシアン化カリウムである。これらのフェロシアン化塩は、市販品をそのまま使用できると言う利点がある。フェロシアン化塩は、汚染液中に固体のまま添加して溶解させてもよく、別に水に溶解させて水溶液として汚染液中に添加してもよい。
【００２０】
本発明で使用する鉄系粉末は、金属鉄の粉末、酸化鉄の粉末又は両者を含む粉末である。鉄系粉末としては、除去率の点では金属鉄の粉末が好ましいが、酸化鉄の粉末は安価に得られるという利点がある。鉄系粉末は平均径（Median径）が１０〜１０００μｍ程度であればよい。
【００２１】
金属鉄の粉末は、有機塩素系物質の浄化に用いられるアトマイズド鉄粉や還元鉄粉、鉄鋼製造工程から排出される鋳鉄粉であることもでき、鉄鋼を切断、穴開け、切削等をする加工工程から排出される金属鉄を含有する屑又はこれらの粉砕物等であることもできる。
【００２２】
本発明で使用する酸化鉄の粉末は、工業原料用に製造されたものでよいが、鉄鋼製造工程から排出されるミルスケールや製鋼スラグの粉末であることもできる。例えば、製鋼スラグには、転炉製鋼プロセスから発生するスラグと電気炉製鋼プロセスから発生するスラグとがあり、転炉プロセスでは、溶銑予備処理、転炉、二次製錬の各段階で発生するスラグに分けられる。転炉スラグには酸化鉄が多量に含まれているので有利である。
【００２３】
フェロシアン化塩の使用量としては、水溶液中に存在するセシウムに対し、通常、少なくとも当量、好ましくは２倍当量以上になる量で用いられる。大過剰に使用することは不利であるので、２倍当量以下の量が好ましい。
【００２４】
本発明の吸着剤は、上記フェロシアン化塩と鉄系粉末を混合して得られる。配合割合は広範囲に変化し得るが、フェロシアン化塩：鉄系粉末＝1：1000〜1：1（重量比）の範囲が好ましい。この吸着剤は粉末状の混合物であってもよく、水溶性のバインダー等で粒状等に成形した成形体であってもよい。
【００２５】
本発明の方法では、まずセシウムとフェロシアン化塩とが反応してフェロシアン化セシウム塩となり、これが、鉄粉または酸化鉄粉に吸着又は沈着するものと考えられる。そのため、汚染液にフェロシアン化塩と鉄系粉末を同時に添加して、攪拌接触せてもよく、先に汚染液にフェロシアン化塩を加えて反応させ、その後と鉄系粉末と接触させ、吸着させてもよい。鉄粉または酸化鉄粉は固体なのでこれをカラムに充填して使用すれば、捕集効率が向上する。また、鉄粉を水溶液中に分散させて使用する場合は、水溶液との分離は沈降分離も可能であるが、磁石を利用した分離も可能となる利点がある。
【００２６】
水溶液から分離した吸着剤、又は鉄粉または酸化鉄粉鉄系粉末は、放射性セシウムを高濃度で含有するので、これは容器に封入した上で、輸送又は保管することが好ましい。このような容器としては、容積１００Ｌ以上のドラム缶等が適するが、輸送性の点からは１８Ｌ缶のようなものが取り扱いやすい場合がある。水溶液から分離した吸着剤、又は鉄粉または酸化鉄粉鉄系粉末は、鉄系粉末を多量に含むため、γ線に代表される放射線の遮蔽効果が高く、容器の中心部付近からの放射線の容器表面に到達する割合が大きく減少するものと考えられる。
【００２７】
汚染液は中性であっても、弱酸性であっても、アルカリ性であっても差し支えないが、ｐH5〜12の範囲が好ましい。しかし、強酸性の場合には、フェロシアン化塩物が分解するため、酸中和能力の高い製鋼スラグを用いることがよい。
【実施例】
【００２８】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、各例中のセシウム濃度は原子吸光光度法を用いて行った。表中、ＮＤは検出されないことを意味する。
【００２９】
実施例１
モデル汚染液として、セシウム濃度が9ｍｇ/ｌとなるように市販の塩化セシウム試薬を用い、吸着競合物質としてナトリウム濃度が11000ｍｇ/ｌとなるように市販の塩化ナトリウム試薬を添加した水溶液を用意した。
この水溶液100ｍｌ中に、市販のフェロシアン化カリウム三水和物試薬１重量部と市販の水質浄化用の還元鉄粉（金属Fe：99.5％、粒度３００メッシュ）１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３０】
実施例２
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液140ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じ吸着材0.6ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３１】
実施例３
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じフェロシアン化カリウム三水和物試薬0.5ｇと、実施例１で使用したと同じ還元鉄粉１重量部0.5ｇを別々に添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３２】
実施例４
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、市販のフェロシアン化カリウム三水和物試薬１重量部と市販の水質浄化用の鋳鉄粉（T-Fe:94％、金属Fe：90％、C：3％、粒径：2mmアンダー品）１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３３】
実施例５
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、市販のフェロシアン化カリウム三水和物試薬１重量部と市販の酸化鉄粉（T-Fe:70％、Fe2O3：34％、FeO：60％、金属Fe：0.4％、粒径：2mmアンダー品）１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３４】
実施例６
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、市販のフェロシアン化カリウム三水和物試薬１重量部と、化学組成がＴ−Ｆｅ:２０％、ＣａＯ：３９％、ＳｉＯ2：１７％でＳｉＯ2／ＣａＯが０．４である農業肥料用の製鋼スラグ粉末１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３５】
実施例７
モデル汚染液として、セシウム濃度が5ｍｇ/ｌとなるように塩化セシウム及び、吸着阻害物質としてナトリウム濃度が12000ｍｇ/ｌとなるように塩化ナトリウムを添加した水溶液を用意した。この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じ吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００３６】
実施例８
実施例７で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じフェロシアン化カリウム三水和物試薬３重量部と実施例１で使用したと同じ還元鉄粉５重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００３７】
実施例９
実施例７で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じフェロシアン化カリウム三水和物試薬１重量部と実施例１で使用したと同じ還元鉄粉５重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００３８】
実施例１０
モデル汚染液として、セシウム濃度が65ｍｇ/ｌとなるように塩化セシウム及び、吸着阻害物質としてナトリウム濃度が12000ｍｇ/ｌとなるように塩化ナトリウムを添加した水溶液を用意した。この水溶液100ｍｌ中に、実施例６で使用したと同じ吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００３９】
実施例１１
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、市販のフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部と市販の水質浄化用の還元鉄粉（粒度３００メッシュ）１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００４０】
実施例１２
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じ市販のフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部と、化学組成がＴ−Ｆｅが２０％、ＣａＯが３９％、ＳｉＯ2が１７％で、ＳｉＯ2／ＣａＯが０．４である農業肥料用の製鋼スラグ粉末１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００４１】
実施例１３
モデル汚染液として、セシウム濃度が2.2ｍｇ/ｌとなるように市販の塩化セシウム試薬を用い、吸着競合物質としてナトリウム濃度が5900ｍｇ/ｌとなるように市販の塩化ナトリウム試薬を添加した水溶液を用意した。
この水溶液500ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部と、実施例４で使用したと同じ水質浄化用の鋳鉄粉３重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤0.4ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表３に示す。
【００４２】
実施例1４
実施例１３で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部と、実施例４で使用したと同じ水質浄化用の鋳鉄粉10重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表３に示す。
【００４３】
実施例1５
実施例１３で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部と、実施例４で使用したと同じ水質浄化用の鋳鉄粉20重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表３に示す。
【００４４】
実施例1６
実施例１３で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部、実施例４で使用したと同じ水質浄化用の鋳鉄粉10重量部、実施例５で使用したと同じ酸化鉄粉10重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表３に示す。
【００４５】
比較例１
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じフェロシアン化カリウム三水和物試薬０．５ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表４に示す。
【００４６】
比較例２
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じ金属鉄粉０．５ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表４に示す。
【００４７】
比較例３
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例５で使用したと同じ酸化鉄粉０．５ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表４に示す。
【００４８】
比較例４
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例６で使用したと同じ製鋼スラグ粉末０．５ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表４に示す。
【００４９】
比較例５
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じ市販のフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬０．５ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表４に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【表３】
【００５３】
【表４】
【００５４】
実施例１７
放射線源としてウラン鉱石、放射線測定装置としてガイガーミュラー計数管式サーベイメータ、遮蔽材充填用容器として、外寸90mm×90mm×25mmの紙製容器を準備し、放射線源と放射線測定装置の間に遮蔽材充填用容器を設置した。放射線源と放射線測定装置間の距離は25mmとし、紙製容器の厚み25mmを通過させるように配置した。なお、紙製容器を配置しない場合の測定値は930カウント/分であり、空の紙製容器を配置した場合の測定値とほぼ同じである。
【００５５】
実施例４で使用したと同じ吸着剤を資材として紙製容器に充填して、放射線源と放射線測定装置の中間に設置し、その時のガンマー線強度を測定した。その時の資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００５６】
実施例１８
実施例１７で使用したと同じ測定方法を用いて、実施例１４で使用したと同じ吸着剤のガンマー線強度を測定した。その時の、資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００５７】
実施例１９
実施例１７で使用したと同じ測定方法を用いて、実施例１５で使用したと同じ吸着剤のガンマー線強度を測定した。その時の、資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００５８】
実施例２０
実施例１７で使用したと同じ測定方法を用いて、実施例１６で使用したと同じ吸着剤のガンマー線強度を測定した。その時の、資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００５９】
比較例６
実施例１７で使用したと同じ測定方法を用いて、市販の土木試験用標準砂（豊浦産）のガンマー線強度を測定した。その時の、資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００６０】
比較例７
実施例１３で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、比較例６で使用したと同じ土木試験用標準砂１ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウムの濃度は2.2ｍｇ/ｌ、セシウムの吸着率は０％であった。
【００６１】
比較例８
実施例１７で使用したと同じ測定方法を用いて、市販の地学実習用オリビンサンド（岩本鉱産物商会（有）製、ハワイ産）のガンマー線強度を測定した。その時の、資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００６２】
比較例９
実施例１３で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、比較例８で使用したと同じ地学実習用オリビンサンド１ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウムの濃度は2.2ｍｇ/ｌ、セシウムの吸着率は０％であった。
【００６３】
【表５】
【００６４】
表1〜表４から、本発明の除去方法、吸着剤により、セシウムの除去が良好に行われることが分かる。また、表５から、本発明の吸着剤により、オリビンサンド等の重砂と同等以上の放射線の遮蔽が行われることが分かる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力設備等から排出される汚染液からセシウムを除去する方法、及びそれに使用する除去剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や核燃料の再処理施設で発生する低〜高レベルの放射性廃液等の汚染液において、Ｃｓ137はその半減期が長く、放射性物質の主成分であることから、その除去が強く望まれている。また、放射性物質で汚染された海水、淡水等の汚染液についても、放射性Ｃｓの除去が望まれている。
【０００３】
放射性廃液からセシウムを除去することによって、除去後の残りの廃液の処理が容易になる。放射性物質の大部分を大量の溶液から少量の固形分として分離し、残った廃液を低レベル廃液として処理することができればコストの大幅な節減が期待される。低レベル廃液の残留放射性物質の濃度が十分に低いものとなれば、それをそのまま排出することも可能となる。可能とならない場合であっても、低レベル廃液であれば、危険度が大幅に低下するので、その処理は高レベル廃液の処理よりはるかに容易なものとなる。
【０００４】
放射性汚染液から分離されたセシウムは、固形分であれば、濃縮操作が簡便又は不要となる利点があるだけなく、固化して安定化させたり、容器中で保管等の処理をすることが容易となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０００−５１２７５９号公報
【特許文献２】特開２００１−１３３５９４号公報
【特許文献３】特開平５−２５４８２８号公報
【０００６】
汚染液からセシウムを除去する方法には、沈殿法及びイオン交換法が知られている。中でも、フェロシアン酸塩のような鉄のシアノ錯体を使用して、不溶性のフェロシアン化物を吸着剤として使用してセシウムを除去する方法は、除去効率が優れる点で注目されている。
【０００７】
特許文献１は、ＡxＭy［ＭＦｅ（ＣＮ）6］・ｚＨ2Ｏ(ここで、Ａはアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンであり、ＭはＮｉ、Ｃｏ等の２価の遷移元素である)で表わされる遷移元素のヘキサシアノ鉄酸塩を使用することを開示する。それによれば、上式において、角括弧内に記載のイオンは負の合計電荷を持つ結晶質構造を形成し、角括弧の外側に記載された正の合計電荷のイオンは結晶質構造のチャネル内にあって、そこからイオンを外部溶液のＣｓ等のイオンと交換することができるとし、ヘキサシアノ鉄酸塩を用いたセシウムのイオン交換は次式で表されるとしている。
ＡxＭy［ＭＦｅ（ＣＮ）6］＋２Ｃｓ ⇔ Ｃｓ2［ＭＦｅ（ＣＮ）6］＋ｘＡ+＋ｙＭ2+
（ここで、ｘ＋y/2＝2である）
【０００８】
更に特許文献１は、ヘキサシアノ鉄酸塩は、汚染液からセシウムを除去するための沈殿試薬として使用されてきたが、カラムはこれより高い分離度で、しかも沈殿試薬の直接使用より簡単な方法を提供することが知られているとし、分離効率を汚染除去率（処理前後の放射能の比）と減量率との積で表すと、粒状のヘキサシアノ鉄酸塩を充填したカラムでのセシウムの除去はヘキサシアノ鉄酸塩の対応量を用いた沈殿方法に比較して約100倍の効率があるとしているが、実用上の問題があって使用されなかったことを開示する。そこで、特許文献１は、非常に濃度の高い遷移金属化合物の溶液にフェロシアン化物を添加することによって生成する結晶質ヘキサシアノ鉄酸塩が遷移元素の全量の35％以下を含むようにすることによって、カラムでの使用に適した粒状化合物によって達成されるとしている。
【０００９】
特許文献２は、原子炉冷却水の浄化ラインに設けられる脱塩用イオン交換樹脂塔の上流側において、この冷却水に含まれるセシウム等の陽イオンを選択的に吸着し得る吸着剤によって、放射性核種を吸着し除去することを開示し、この吸着剤として、チタン酸塩、含水酸化チタン又はフェロシアン化物を使用することを開示する。
【００１０】
特許文献３は、吸着工程で不溶性フェロシアン化物からなる吸着体とセシウム含有水溶液を接触させてセシウムを吸着させ、脱着工程でセシウムを吸着した当該不溶性フェロシアン化物を酸化力のある脱着剤溶液と接触させて不溶性フェリシアン化物に変化させることによりセシウムを脱着、回収し、生成する不溶性フェリシアン化物を再生剤溶液と接触させることにより不溶性フェロシアン化物に転換しするセシウムの回収法を開示する。
【００１１】
上記特許文献１はフェロシアン化物として、遷移元素のヘキサシアノ鉄酸塩を使用するが、一般的な試薬等として入手が容易なフェロシアン化カリウム又はナトリウムのようなフェロシアン化塩が使用可能であれば望ましいことである。しかし、このようなフェロシアン化塩は、セシウムを吸着又は沈殿させることにより分離する能力は劣る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、入手容易な吸着際を使用して、汚染液中のセシウムを高い選択率で簡便に吸着又は沈殿させることができる放射性セシウムの除去方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、水溶液中のセシウムを効率よく回収することができ、しかも繰り返し使用できる吸着剤について種々研究を重ねた結果、一般に入手容易な水溶性フェロシアン化塩使用し、且つ鉄粉および又は酸化鉄粉と併用することによりセシウムを選択的に吸着させることができることを見出し、本発明を完成した。
【００１４】
すなわち、本発明は、セシウム含有水溶液を、フェロシアン化ナトリウム及びフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄の粉末および酸化鉄の粉末から選択される少なくとも１種の鉄系粉末とを接触させてセシウムを沈殿又は吸着させて、セシウムを水溶液から分離することを特徴とする汚染液中のセシウムの除去方法である。
【００１５】
上記セシウムの除去方法において、セシウム含有水溶液に、フェロシアン化塩を添加したのち、金属鉄又は酸化鉄の粉末と接触させることができる。また、上記金属鉄または酸化鉄の粉末が、鉄鋼製造工程から排出される鉄を含有するスラグであることができる。上記セシウムの除去方法において、セシウムを水溶液から分離するにあたり、比重差により、セシウムの吸着物又は沈殿物と金属鉄又は酸化鉄の粉末混合物を水溶液から分離することができる。また、上記を粉末混合物を水溶液から分離する際に、磁石を利用して分離することができる。
【００１６】
また、本発明は、フェロシアン化ナトリウム及びフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄又は酸化鉄の粉末とを混合して得られることを特徴とするセシウムの除去剤である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法によれば、入手が容易な水溶性のフェロシアン化塩と鉄粉又は酸化鉄粉から、高い効率で、汚染液中のセシウムを含むセシウムの除去が可能となる。また、セシウムの除去に使用された除去剤は水溶液から分離した後、安全に輸送又は保管する必要があるが、本発明の除去剤は放射線遮蔽能力が高いので、これを封入した容器表面から放射される放射線量が低く、後処理の安全性も向上する。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明で処理されるセシウム含有水溶液は、原子炉を始めとする原子力設備から排出される廃液等であり、放射性セシウムで汚染された海水等であってもよく、放射性セシウムを含有する汚染液であれば制限はない。また、放射能で汚染された土壌、瓦礫、構造物等を洗浄して生じる汚染液や土壌からの浸出水であってもよい。セシウムの濃度は、低〜高レベルの汚染液であることができるが、セシウムとして、０．０００１〜１００ｍｇ/ｌ程度の濃度の汚染液に適する。汚染液中にはセシウム以外の成分が含まれてもよく、特に吸着時に競合する恐れがある吸着阻害物質としてNaClを海水と同程度含む汚染液に対しても優れた効果を奏する。また、本発明のセシウムの除去剤は、汚染液だけでなく、セシウムにより汚染された土壌等に直接混合して使用してもよい。
【００１９】
本発明で使用するフェロシアン化塩は、フェロシアン化ナトリウム又はフェロシアン化カリウムである。より好ましいのは、安全性が高く食品添加物としても使用されているフェロシアン化カリウムである。これらのフェロシアン化塩は、市販品をそのまま使用できると言う利点がある。フェロシアン化塩は、汚染液中に固体のまま添加して溶解させてもよく、別に水に溶解させて水溶液として汚染液中に添加してもよい。
【００２０】
本発明で使用する鉄系粉末は、金属鉄の粉末、酸化鉄の粉末又は両者を含む粉末である。鉄系粉末としては、除去率の点では金属鉄の粉末が好ましいが、酸化鉄の粉末は安価に得られるという利点がある。鉄系粉末は平均径（Median径）が１０〜１０００μｍ程度であればよい。
【００２１】
金属鉄の粉末は、有機塩素系物質の浄化に用いられるアトマイズド鉄粉や還元鉄粉、鉄鋼製造工程から排出される鋳鉄粉であることもでき、鉄鋼を切断、穴開け、切削等をする加工工程から排出される金属鉄を含有する屑又はこれらの粉砕物等であることもできる。
【００２２】
本発明で使用する酸化鉄の粉末は、工業原料用に製造されたものでよいが、鉄鋼製造工程から排出されるミルスケールや製鋼スラグの粉末であることもできる。例えば、製鋼スラグには、転炉製鋼プロセスから発生するスラグと電気炉製鋼プロセスから発生するスラグとがあり、転炉プロセスでは、溶銑予備処理、転炉、二次製錬の各段階で発生するスラグに分けられる。転炉スラグには酸化鉄が多量に含まれているので有利である。
【００２３】
フェロシアン化塩の使用量としては、水溶液中に存在するセシウムに対し、通常、少なくとも当量、好ましくは２倍当量以上になる量で用いられる。大過剰に使用することは不利であるので、２倍当量以下の量が好ましい。
【００２４】
本発明の吸着剤は、上記フェロシアン化塩と鉄系粉末を混合して得られる。配合割合は広範囲に変化し得るが、フェロシアン化塩：鉄系粉末＝1：1000〜1：1（重量比）の範囲が好ましい。この吸着剤は粉末状の混合物であってもよく、水溶性のバインダー等で粒状等に成形した成形体であってもよい。
【００２５】
本発明の方法では、まずセシウムとフェロシアン化塩とが反応してフェロシアン化セシウム塩となり、これが、鉄粉または酸化鉄粉に吸着又は沈着するものと考えられる。そのため、汚染液にフェロシアン化塩と鉄系粉末を同時に添加して、攪拌接触せてもよく、先に汚染液にフェロシアン化塩を加えて反応させ、その後と鉄系粉末と接触させ、吸着させてもよい。鉄粉または酸化鉄粉は固体なのでこれをカラムに充填して使用すれば、捕集効率が向上する。また、鉄粉を水溶液中に分散させて使用する場合は、水溶液との分離は沈降分離も可能であるが、磁石を利用した分離も可能となる利点がある。
【００２６】
水溶液から分離した吸着剤、又は鉄粉または酸化鉄粉鉄系粉末は、放射性セシウムを高濃度で含有するので、これは容器に封入した上で、輸送又は保管することが好ましい。このような容器としては、容積１００Ｌ以上のドラム缶等が適するが、輸送性の点からは１８Ｌ缶のようなものが取り扱いやすい場合がある。水溶液から分離した吸着剤、又は鉄粉または酸化鉄粉鉄系粉末は、鉄系粉末を多量に含むため、γ線に代表される放射線の遮蔽効果が高く、容器の中心部付近からの放射線の容器表面に到達する割合が大きく減少するものと考えられる。
【００２７】
汚染液は中性であっても、弱酸性であっても、アルカリ性であっても差し支えないが、ｐH5〜12の範囲が好ましい。しかし、強酸性の場合には、フェロシアン化塩物が分解するため、酸中和能力の高い製鋼スラグを用いることがよい。
【実施例】
【００２８】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、各例中のセシウム濃度は原子吸光光度法を用いて行った。表中、ＮＤは検出されないことを意味する。
【００２９】
実施例１
モデル汚染液として、セシウム濃度が9ｍｇ/ｌとなるように市販の塩化セシウム試薬を用い、吸着競合物質としてナトリウム濃度が11000ｍｇ/ｌとなるように市販の塩化ナトリウム試薬を添加した水溶液を用意した。
この水溶液100ｍｌ中に、市販のフェロシアン化カリウム三水和物試薬１重量部と市販の水質浄化用の還元鉄粉（金属Fe：99.5％、粒度３００メッシュ）１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３０】
実施例２
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液140ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じ吸着材0.6ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３１】
実施例３
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じフェロシアン化カリウム三水和物試薬0.5ｇと、実施例１で使用したと同じ還元鉄粉１重量部0.5ｇを別々に添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３２】
実施例４
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、市販のフェロシアン化カリウム三水和物試薬１重量部と市販の水質浄化用の鋳鉄粉（T-Fe:94％、金属Fe：90％、C：3％、粒径：2mmアンダー品）１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３３】
実施例５
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、市販のフェロシアン化カリウム三水和物試薬１重量部と市販の酸化鉄粉（T-Fe:70％、Fe2O3：34％、FeO：60％、金属Fe：0.4％、粒径：2mmアンダー品）１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３４】
実施例６
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、市販のフェロシアン化カリウム三水和物試薬１重量部と、化学組成がＴ−Ｆｅ:２０％、ＣａＯ：３９％、ＳｉＯ2：１７％でＳｉＯ2／ＣａＯが０．４である農業肥料用の製鋼スラグ粉末１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表１に示す。
【００３５】
実施例７
モデル汚染液として、セシウム濃度が5ｍｇ/ｌとなるように塩化セシウム及び、吸着阻害物質としてナトリウム濃度が12000ｍｇ/ｌとなるように塩化ナトリウムを添加した水溶液を用意した。この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じ吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００３６】
実施例８
実施例７で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じフェロシアン化カリウム三水和物試薬３重量部と実施例１で使用したと同じ還元鉄粉５重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００３７】
実施例９
実施例７で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じフェロシアン化カリウム三水和物試薬１重量部と実施例１で使用したと同じ還元鉄粉５重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００３８】
実施例１０
モデル汚染液として、セシウム濃度が65ｍｇ/ｌとなるように塩化セシウム及び、吸着阻害物質としてナトリウム濃度が12000ｍｇ/ｌとなるように塩化ナトリウムを添加した水溶液を用意した。この水溶液100ｍｌ中に、実施例６で使用したと同じ吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００３９】
実施例１１
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、市販のフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部と市販の水質浄化用の還元鉄粉（粒度３００メッシュ）１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００４０】
実施例１２
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じ市販のフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部と、化学組成がＴ−Ｆｅが２０％、ＣａＯが３９％、ＳｉＯ2が１７％で、ＳｉＯ2／ＣａＯが０．４である農業肥料用の製鋼スラグ粉末１重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表２に示す。
【００４１】
実施例１３
モデル汚染液として、セシウム濃度が2.2ｍｇ/ｌとなるように市販の塩化セシウム試薬を用い、吸着競合物質としてナトリウム濃度が5900ｍｇ/ｌとなるように市販の塩化ナトリウム試薬を添加した水溶液を用意した。
この水溶液500ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部と、実施例４で使用したと同じ水質浄化用の鋳鉄粉３重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤0.4ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表３に示す。
【００４２】
実施例1４
実施例１３で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部と、実施例４で使用したと同じ水質浄化用の鋳鉄粉10重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表３に示す。
【００４３】
実施例1５
実施例１３で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部と、実施例４で使用したと同じ水質浄化用の鋳鉄粉20重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表３に示す。
【００４４】
実施例1６
実施例１３で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬１重量部、実施例４で使用したと同じ水質浄化用の鋳鉄粉10重量部、実施例５で使用したと同じ酸化鉄粉10重量部をスーパーミキサーにて30秒混合して作成した吸着剤1ｇを添加し、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液を５Ａのろ紙でろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表３に示す。
【００４５】
比較例１
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じフェロシアン化カリウム三水和物試薬０．５ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表４に示す。
【００４６】
比較例２
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１で使用したと同じ金属鉄粉０．５ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表４に示す。
【００４７】
比較例３
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例５で使用したと同じ酸化鉄粉０．５ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表４に示す。
【００４８】
比較例４
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例６で使用したと同じ製鋼スラグ粉末０．５ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表４に示す。
【００４９】
比較例５
実施例１で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、実施例１１で使用したと同じ市販のフェロシアン化ナトリウム十水和物試薬０．５ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウム吸着率及びセシウム吸着量を計算した結果を表４に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【表３】
【００５３】
【表４】
【００５４】
実施例１７
放射線源としてウラン鉱石、放射線測定装置としてガイガーミュラー計数管式サーベイメータ、遮蔽材充填用容器として、外寸90mm×90mm×25mmの紙製容器を準備し、放射線源と放射線測定装置の間に遮蔽材充填用容器を設置した。放射線源と放射線測定装置間の距離は25mmとし、紙製容器の厚み25mmを通過させるように配置した。なお、紙製容器を配置しない場合の測定値は930カウント/分であり、空の紙製容器を配置した場合の測定値とほぼ同じである。
【００５５】
実施例４で使用したと同じ吸着剤を資材として紙製容器に充填して、放射線源と放射線測定装置の中間に設置し、その時のガンマー線強度を測定した。その時の資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００５６】
実施例１８
実施例１７で使用したと同じ測定方法を用いて、実施例１４で使用したと同じ吸着剤のガンマー線強度を測定した。その時の、資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００５７】
実施例１９
実施例１７で使用したと同じ測定方法を用いて、実施例１５で使用したと同じ吸着剤のガンマー線強度を測定した。その時の、資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００５８】
実施例２０
実施例１７で使用したと同じ測定方法を用いて、実施例１６で使用したと同じ吸着剤のガンマー線強度を測定した。その時の、資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００５９】
比較例６
実施例１７で使用したと同じ測定方法を用いて、市販の土木試験用標準砂（豊浦産）のガンマー線強度を測定した。その時の、資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００６０】
比較例７
実施例１３で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、比較例６で使用したと同じ土木試験用標準砂１ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウムの濃度は2.2ｍｇ/ｌ、セシウムの吸着率は０％であった。
【００６１】
比較例８
実施例１７で使用したと同じ測定方法を用いて、市販の地学実習用オリビンサンド（岩本鉱産物商会（有）製、ハワイ産）のガンマー線強度を測定した。その時の、資材の充填密度、資材を充填せずに紙容器のみを設置して測定した場合の放射線強度を100とした時の放射線の測定強度比、ガンマー線遮蔽能力を表５に示す。
【００６２】
比較例９
実施例１３で使用したと同じモデル汚染液を使用し、この水溶液100ｍｌ中に、比較例８で使用したと同じ地学実習用オリビンサンド１ｇを添加し、実施例１と同じ方法で、25℃で６ｈ攪拌し、接触させた。その後、水溶液をろ過し、ろ液中のセシウム濃度を測定した。この時のセシウムの濃度は2.2ｍｇ/ｌ、セシウムの吸着率は０％であった。
【００６３】
【表５】
【００６４】
表1〜表４から、本発明の除去方法、吸着剤により、セシウムの除去が良好に行われることが分かる。また、表５から、本発明の吸着剤により、オリビンサンド等の重砂と同等以上の放射線の遮蔽が行われることが分かる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セシウム含有水溶液を、フェロシアン化ナトリウムおよびフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄の粉末および酸化鉄の粉末から選択される少なくとも１種の鉄系粉末に接触させてセシウムを沈殿又は吸着させて、セシウムを水溶液から分離することを特徴とする汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項２】
セシウム含有水溶液に、フェロシアン化塩を添加したのち、鉄系粉末と接触させる請求項１に記載の汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項３】
セシウム含有水溶液に、フェロシアン化塩と鉄系粉末を添加接触させる請求項１に記載の汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項４】
鉄系粉末の一部または全部が、鉄鋼製造工程から排出される鉄を含有するスラグである請求項１、２又は３に記載の汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項５】
セシウム含有水溶液を、フェロシアン化ナトリウム及びフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄の粉末および酸化鉄の粉末から選択される少なくとも１種の鉄系粉末を含む除去剤と接触させてセシウムを沈殿又は吸着させて、セシウムを含有した除去剤を水溶液から分離することを特徴とする汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項６】
セシウムを含有した除去剤を水溶液から分離する際に、磁石を利用して分離することを特徴とする請求項４に記載の汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項７】
セシウムを含有した除去剤を水溶液から分離した後、分離されたセシウムを含有した除去剤を容器に入れて輸送又は保管することを特徴とする請求項４に記載の汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項８】
フェロシアン化ナトリウム及びフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄の粉末および酸化鉄の粉末から選択される少なくとも１種の鉄系粉末とを混合して得られることを特徴とするセシウムの除去剤。
【請求項１】
セシウム含有水溶液を、フェロシアン化ナトリウムおよびフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄の粉末および酸化鉄の粉末から選択される少なくとも１種の鉄系粉末に接触させてセシウムを沈殿又は吸着させて、セシウムを水溶液から分離することを特徴とする汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項２】
セシウム含有水溶液に、フェロシアン化塩を添加したのち、鉄系粉末と接触させる請求項１に記載の汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項３】
セシウム含有水溶液に、フェロシアン化塩と鉄系粉末を添加接触させる請求項１に記載の汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項４】
鉄系粉末の一部または全部が、鉄鋼製造工程から排出される鉄を含有するスラグである請求項１、２又は３に記載の汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項５】
セシウム含有水溶液を、フェロシアン化ナトリウム及びフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄の粉末および酸化鉄の粉末から選択される少なくとも１種の鉄系粉末を含む除去剤と接触させてセシウムを沈殿又は吸着させて、セシウムを含有した除去剤を水溶液から分離することを特徴とする汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項６】
セシウムを含有した除去剤を水溶液から分離する際に、磁石を利用して分離することを特徴とする請求項４に記載の汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項７】
セシウムを含有した除去剤を水溶液から分離した後、分離されたセシウムを含有した除去剤を容器に入れて輸送又は保管することを特徴とする請求項４に記載の汚染液中のセシウムの除去方法。
【請求項８】
フェロシアン化ナトリウム及びフェロシアン化カリウムから選択される少なくとも１種のフェロシアン化塩と、金属鉄の粉末および酸化鉄の粉末から選択される少なくとも１種の鉄系粉末とを混合して得られることを特徴とするセシウムの除去剤。
【公開番号】特開２０１３−３６９７０（Ｐ２０１３−３６９７０Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７９２５（Ｐ２０１１−１９７９２５）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００１５６５８１）日鉄住金環境株式会社 (67)
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００１５６５８１）日鉄住金環境株式会社 (67)
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