JP2000308886A - 金属捕集装置 - Google Patents
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- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 海水中や河川水中或いは工場等の排水中で用
いて、最も優れた吸着効率を与える金属捕集材の構造を
与える。 【解決手段】 本発明に係る金属捕集装置は、繊維状の
金属捕集材と、該捕集材に、被処理液体を導入させるた
めのスペーサーとを少なくとも一部交互に積層すること
によって形成された金属捕集装置であって、積層端面に
おける捕集材端面とスペーサー端面との合計面積に対す
るスペーサー端面の面積が２５〜７５％であることを特
徴とする。
いて、最も優れた吸着効率を与える金属捕集材の構造を
与える。 【解決手段】 本発明に係る金属捕集装置は、繊維状の
金属捕集材と、該捕集材に、被処理液体を導入させるた
めのスペーサーとを少なくとも一部交互に積層すること
によって形成された金属捕集装置であって、積層端面に
おける捕集材端面とスペーサー端面との合計面積に対す
るスペーサー端面の面積が２５〜７５％であることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、海水や河川水のよ
うな液体媒体中の金属を捕集するために、水中に浸漬さ
せて用いるための、繊維状捕集材を用いた金属捕集装置
の構造に関する。本発明の繊維状捕集材を用いた金属捕
集装置は、例えば、海水中に含まれるウラン、バナジウ
ム、チタンなどの有用金属を捕集するためのに用いるこ
とができ、また、海水や河川水或いは工場施設等におけ
る排水からの有害重金属イオンの除去等にも用いること
ができる。
うな液体媒体中の金属を捕集するために、水中に浸漬さ
せて用いるための、繊維状捕集材を用いた金属捕集装置
の構造に関する。本発明の繊維状捕集材を用いた金属捕
集装置は、例えば、海水中に含まれるウラン、バナジウ
ム、チタンなどの有用金属を捕集するためのに用いるこ
とができ、また、海水や河川水或いは工場施設等におけ
る排水からの有害重金属イオンの除去等にも用いること
ができる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、海水や河川水などの大量の水
媒体から、微量の有害物質や有用金属を吸着除去するた
めには、イオン交換樹脂に代表される粒状吸着材をカラ
ム等に充填し、海水や河川水をこのカラムに通液するこ
とによって、有害物質や有用金属の除去を行う方法が一
般的であった。
媒体から、微量の有害物質や有用金属を吸着除去するた
めには、イオン交換樹脂に代表される粒状吸着材をカラ
ム等に充填し、海水や河川水をこのカラムに通液するこ
とによって、有害物質や有用金属の除去を行う方法が一
般的であった。
【０００３】しかし、大量の水媒体を、ポンプを用いて
カラムに通液するためには莫大なエネルギーが必要であ
り、コスト上問題であった。例えば、粒状吸着材によっ
て海水中からウランを吸着採取する場合を例にとると、
採取したウランのエネルギーの５０％以上が、採取の際
のポンプ動力に費やされているという検討結果が得られ
ている。そこで、このような分野においては、海流や水
流等の自然エネルギーを利用することが不可欠となって
いる。
カラムに通液するためには莫大なエネルギーが必要であ
り、コスト上問題であった。例えば、粒状吸着材によっ
て海水中からウランを吸着採取する場合を例にとると、
採取したウランのエネルギーの５０％以上が、採取の際
のポンプ動力に費やされているという検討結果が得られ
ている。そこで、このような分野においては、海流や水
流等の自然エネルギーを利用することが不可欠となって
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】繊維材料に金属吸着機
能を付与した繊維状金属捕集材は、表面積が大きく、海
水や河川水などの水媒体中の微量金属イオンを吸着除去
するのに有効である。しかしながら、繊維状捕集材は嵩
張るので、これを海水又は河川水などの水媒体中に支持
する方法を工夫しないと、被処理水媒体を捕集材の近傍
まで十分に導くことができない。
能を付与した繊維状金属捕集材は、表面積が大きく、海
水や河川水などの水媒体中の微量金属イオンを吸着除去
するのに有効である。しかしながら、繊維状捕集材は嵩
張るので、これを海水又は河川水などの水媒体中に支持
する方法を工夫しないと、被処理水媒体を捕集材の近傍
まで十分に導くことができない。
【０００５】海水又は河川水などの水媒体を導くため
に、金属捕集材を組み込んだ金属捕集装置内に大きな流
路を確保すると、捕集装置内に収容できる捕集材の量が
少なくなり、捕集装置全体での捕集金属量が小さくな
る。逆に、捕集装置内における捕集材の量を大きくする
と、装置内に流入する水媒体の量が低下し、この場合も
捕集装置全体での捕集金属量が小さくなる。
に、金属捕集材を組み込んだ金属捕集装置内に大きな流
路を確保すると、捕集装置内に収容できる捕集材の量が
少なくなり、捕集装置全体での捕集金属量が小さくな
る。逆に、捕集装置内における捕集材の量を大きくする
と、装置内に流入する水媒体の量が低下し、この場合も
捕集装置全体での捕集金属量が小さくなる。
【０００６】本発明は、このような課題に鑑み、海水中
や河川水中或いは工場等の排水中で用いて、最も優れた
吸着効率を与える金属捕集材の構造を見出すべく鋭意研
究を重ねた結果、完成するに至ったものである。
や河川水中或いは工場等の排水中で用いて、最も優れた
吸着効率を与える金属捕集材の構造を見出すべく鋭意研
究を重ねた結果、完成するに至ったものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る金属捕集装
置は、繊維状の金属捕集材と、該捕集材に被処理液体を
導入させるためのスペーサーとを少なくとも一部交互に
積層することによって形成され、且つ、積層端面におけ
る捕集材端面とスペーサー端面との合計面積に対するス
ペーサー端面の面積が２５〜７５％であることを特徴と
する。
置は、繊維状の金属捕集材と、該捕集材に被処理液体を
導入させるためのスペーサーとを少なくとも一部交互に
積層することによって形成され、且つ、積層端面におけ
る捕集材端面とスペーサー端面との合計面積に対するス
ペーサー端面の面積が２５〜７５％であることを特徴と
する。
【０００８】繊維状捕集材の形状は、織布又は不織布に
代表されるシート状の形状であることが好ましい。これ
らのシート状繊維捕集材を積層し、積層された各繊維捕
集材の間、又は一定の間隔で、スペーサーを設置し、水
媒体をこのスペーサーを通して装置内に導入して捕集材
と接触させることが好ましい。即ち、本発明に係る金属
捕集装置は、水媒体の流れが金属捕集装置の積層端面に
当たって、液流が、スペーサー端面から装置内に導入さ
れて、スペーサーに沿って装置内を流れるような配置、
即ち平行流で、被処理液流中に配置させることが、水媒
体を装置内に多量に導入することができるので好まし
い。
代表されるシート状の形状であることが好ましい。これ
らのシート状繊維捕集材を積層し、積層された各繊維捕
集材の間、又は一定の間隔で、スペーサーを設置し、水
媒体をこのスペーサーを通して装置内に導入して捕集材
と接触させることが好ましい。即ち、本発明に係る金属
捕集装置は、水媒体の流れが金属捕集装置の積層端面に
当たって、液流が、スペーサー端面から装置内に導入さ
れて、スペーサーに沿って装置内を流れるような配置、
即ち平行流で、被処理液流中に配置させることが、水媒
体を装置内に多量に導入することができるので好まし
い。
【０００９】本発明に係る金属捕集装置においては、捕
集材とスペーサーとを積層した構造体の積層端面におけ
る捕集材端面とスペーサー端面との合計面積に対するス
ペーサー端面の面積の比率（以下、「開口面積比率」と
称する）が２５〜７５％であることを更に特徴としてい
る。本発明者らは、捕集材とスペーサーとを積層して一
定の大きさの金属捕集装置を構成した場合、開口面積比
率を大きくする、即ち、捕集材の厚さに対するスペーサ
ーの厚さの比を大きくすると、装置内に大きな流路が確
保され、より多くの水媒体を装置内に導入することがで
きるが、捕集装置全体における捕集材の量が少なくな
り、装置全体での捕集金属量が小さくなる一方、逆に、
開口面積比率を小さくする、即ち、捕集材の厚さに対す
るスペーサーの厚さの比を小さくすると、装置内におけ
る捕集材の量が大きくなるが、装置内に流入する水媒体
の量が低下し、捕集装置全体での捕集金属量が小さくな
るということに着目し、最適の開口面積比率を求めるべ
く、実験を重ねた結果、開口面積比率を２５〜７５％と
することによって、金属捕集装置全体での捕集材の量を
少なくしつつ、装置全体での捕集金属量をピーク的に著
しく大きくすることができることを見出し、本発明を完
成するに至ったのである。
集材とスペーサーとを積層した構造体の積層端面におけ
る捕集材端面とスペーサー端面との合計面積に対するス
ペーサー端面の面積の比率（以下、「開口面積比率」と
称する）が２５〜７５％であることを更に特徴としてい
る。本発明者らは、捕集材とスペーサーとを積層して一
定の大きさの金属捕集装置を構成した場合、開口面積比
率を大きくする、即ち、捕集材の厚さに対するスペーサ
ーの厚さの比を大きくすると、装置内に大きな流路が確
保され、より多くの水媒体を装置内に導入することがで
きるが、捕集装置全体における捕集材の量が少なくな
り、装置全体での捕集金属量が小さくなる一方、逆に、
開口面積比率を小さくする、即ち、捕集材の厚さに対す
るスペーサーの厚さの比を小さくすると、装置内におけ
る捕集材の量が大きくなるが、装置内に流入する水媒体
の量が低下し、捕集装置全体での捕集金属量が小さくな
るということに着目し、最適の開口面積比率を求めるべ
く、実験を重ねた結果、開口面積比率を２５〜７５％と
することによって、金属捕集装置全体での捕集材の量を
少なくしつつ、装置全体での捕集金属量をピーク的に著
しく大きくすることができることを見出し、本発明を完
成するに至ったのである。
【００１０】本発明に係る金属捕集装置においては、開
口面積比率は、４０〜６０％であることが更に好まし
い。本発明に係る金属捕集装置において用いられる繊維
状捕集材の形態としては、繊維の特徴である表面積の大
きさを維持し、且つ操作性を考慮すると、織布及び／又
は不織布の形態が好ましい。特に不織布の形態のものを
用いる場合には、繊維を熱融着法で不織布状に形成した
ものが好ましい。このような熱融着による不織布は、接
点において各繊維が互いに接合しているため、繊維の脱
落や強度の低下が少ない。
口面積比率は、４０〜６０％であることが更に好まし
い。本発明に係る金属捕集装置において用いられる繊維
状捕集材の形態としては、繊維の特徴である表面積の大
きさを維持し、且つ操作性を考慮すると、織布及び／又
は不織布の形態が好ましい。特に不織布の形態のものを
用いる場合には、繊維を熱融着法で不織布状に形成した
ものが好ましい。このような熱融着による不織布は、接
点において各繊維が互いに接合しているため、繊維の脱
落や強度の低下が少ない。
【００１１】本発明に係る金属捕集装置において用いる
繊維状金属捕集材は、不織布などの繊維状材料に、金属
吸着機能を持たせたものである。このような金属吸着機
能を有する材料としては、例えば、ウラン、バナジウム
及びチタン等の有用金属を吸着する能力を有するアミド
キシム基やイミドジオキシム基を有する高分子材料、
鉄、銅、コバルト、ニッケルなどを吸着する能力を有す
るイミノ二酢酸基を有する高分子材料、水銀を吸着する
能力を有するチオール基を有する高分子材料などを挙げ
ることができる。
繊維状金属捕集材は、不織布などの繊維状材料に、金属
吸着機能を持たせたものである。このような金属吸着機
能を有する材料としては、例えば、ウラン、バナジウム
及びチタン等の有用金属を吸着する能力を有するアミド
キシム基やイミドジオキシム基を有する高分子材料、
鉄、銅、コバルト、ニッケルなどを吸着する能力を有す
るイミノ二酢酸基を有する高分子材料、水銀を吸着する
能力を有するチオール基を有する高分子材料などを挙げ
ることができる。
【００１２】アミドキシム基やイミドジオキシム基は、
海水中のウラン、バナジウム及びチタン等の有用金属に
対する錯安定度定数が大きく、本発明に係る金属捕集装
置内に収容する捕集材に導入する官能基として極めて好
ましい。アミドキシム基というキレート官能基は、脱ア
ンモニア化してイミドジオキシム基に容易に移行すると
言われているが、本発明に係る捕集材においては、いず
れの官能基も用いることができる。
海水中のウラン、バナジウム及びチタン等の有用金属に
対する錯安定度定数が大きく、本発明に係る金属捕集装
置内に収容する捕集材に導入する官能基として極めて好
ましい。アミドキシム基というキレート官能基は、脱ア
ンモニア化してイミドジオキシム基に容易に移行すると
言われているが、本発明に係る捕集材においては、いず
れの官能基も用いることができる。
【００１３】また、高性能捕集材の性能は、基材の高分
子鎖の構造も大きな影響を与える。例えば、ポリスチレ
ンを架橋させた樹脂に代表される三次元網目構造を骨格
とする高分子基材に、上記のような官能基を導入するこ
ともできる。しかしながら、吸着速度及び拡散速度等を
考慮すると、高分子基材の主鎖上に所期の官能基を有す
る重合性単量体をグラフト重合したグラフト重合材料が
捕集材として好ましい。このように、基材主鎖上に官能
基を有する重合性単量体（グラフトモノマー）をグラフ
トすると、グラフト鎖が架橋していないため、運動性が
極めて高くなり、大きな吸着速度及び拡散速度を得るこ
とが可能になる。したがって、例えば、アミドキシム基
やイミドジオキシム基をグラフト重合によって高分子基
材主鎖上に導入した材料は、海水という高塩濃度の溶液
中に存在する３ｐｐｂという微量のウランや他の有用金
属イオンを効率よく吸着し、また、高効率で分別溶離す
るのに特に優れている。
子鎖の構造も大きな影響を与える。例えば、ポリスチレ
ンを架橋させた樹脂に代表される三次元網目構造を骨格
とする高分子基材に、上記のような官能基を導入するこ
ともできる。しかしながら、吸着速度及び拡散速度等を
考慮すると、高分子基材の主鎖上に所期の官能基を有す
る重合性単量体をグラフト重合したグラフト重合材料が
捕集材として好ましい。このように、基材主鎖上に官能
基を有する重合性単量体（グラフトモノマー）をグラフ
トすると、グラフト鎖が架橋していないため、運動性が
極めて高くなり、大きな吸着速度及び拡散速度を得るこ
とが可能になる。したがって、例えば、アミドキシム基
やイミドジオキシム基をグラフト重合によって高分子基
材主鎖上に導入した材料は、海水という高塩濃度の溶液
中に存在する３ｐｐｂという微量のウランや他の有用金
属イオンを効率よく吸着し、また、高効率で分別溶離す
るのに特に優れている。
【００１４】本発明において、高分子基材に所期の官能
基を有する重合性単量体をグラフト重合するのに用いる
方法としては、放射線グラフト重合法が好ましく用いら
れる。放射線グラフト重合法は、ポリマー基材に放射線
を照射してラジカルを生成させ、それにグラフトモノマ
ーを反応させることによって、所望のグラフト重合体側
鎖を基材に導入することのできる方法であり、グラフト
鎖の数や長さを比較的自由にコントロールすることがで
きる。また、各種形状の既存の高分子材料に重合体側鎖
を導入することができるので、基材として本発明に最も
好ましい織布や不織布を利用することができ、本発明の
目的のために用いるのに最適である。
基を有する重合性単量体をグラフト重合するのに用いる
方法としては、放射線グラフト重合法が好ましく用いら
れる。放射線グラフト重合法は、ポリマー基材に放射線
を照射してラジカルを生成させ、それにグラフトモノマ
ーを反応させることによって、所望のグラフト重合体側
鎖を基材に導入することのできる方法であり、グラフト
鎖の数や長さを比較的自由にコントロールすることがで
きる。また、各種形状の既存の高分子材料に重合体側鎖
を導入することができるので、基材として本発明に最も
好ましい織布や不織布を利用することができ、本発明の
目的のために用いるのに最適である。
【００１５】本発明の目的のために好適に用いることの
できる放射線グラフト重合法において、用いることので
きる放射線としては、α線、β線、γ線、電子線、紫外
線などを挙げることができるが、本発明において用いる
のにはγ線や電子線が適している。放射線グラフト重合
法には、グラフト用基材に予め放射線を照射した後、重
合性単量体（グラフトモノマー）と接触させて反応させ
る前照射グラフト重合法と、基材とモノマーの共存下に
放射線を照射する同時照射グラフト重合法とがあるが、
いずれの方法も本発明において用いることができる。ま
た、モノマーと基材との接触方法により、モノマー溶液
に基材を浸漬させたまま重合を行う液相グラフト重合
法、モノマーの蒸気に基材を接触させて重合を行う気相
グラフト重合法、基材をモノマー溶液に浸漬した後、モ
ノマー溶液から取り出して気相中で反応を行わせる含浸
気相グラフト重合法などが挙げられるが、いずれの方法
も本発明において用いることができる。
できる放射線グラフト重合法において、用いることので
きる放射線としては、α線、β線、γ線、電子線、紫外
線などを挙げることができるが、本発明において用いる
のにはγ線や電子線が適している。放射線グラフト重合
法には、グラフト用基材に予め放射線を照射した後、重
合性単量体（グラフトモノマー）と接触させて反応させ
る前照射グラフト重合法と、基材とモノマーの共存下に
放射線を照射する同時照射グラフト重合法とがあるが、
いずれの方法も本発明において用いることができる。ま
た、モノマーと基材との接触方法により、モノマー溶液
に基材を浸漬させたまま重合を行う液相グラフト重合
法、モノマーの蒸気に基材を接触させて重合を行う気相
グラフト重合法、基材をモノマー溶液に浸漬した後、モ
ノマー溶液から取り出して気相中で反応を行わせる含浸
気相グラフト重合法などが挙げられるが、いずれの方法
も本発明において用いることができる。
【００１６】上述したように、織布／不織布は、本発明
において捕集材用の基材として用いるのに最も適した素
材であるが、これはモノマー溶液を保持し易いので、含
浸気相グラフト重合法において用いるのに適している。
において捕集材用の基材として用いるのに最も適した素
材であるが、これはモノマー溶液を保持し易いので、含
浸気相グラフト重合法において用いるのに適している。
【００１７】例えば、放射線グラフト重合法によって、
アミドキシム基又はイミドジオキシム基を有する重合性
単量体を基材にグラフト重合して本発明に係る捕集材を
得るためには、例えば、ニトリル基を有する重合性単量
体をグラフトモノマーとしてグラフト重合を行い、次
に、ヒドロキシルアミンを反応させることによって、ニ
トリル基をアミドキシム基又はイミドジオキシム基に変
換することができる。
アミドキシム基又はイミドジオキシム基を有する重合性
単量体を基材にグラフト重合して本発明に係る捕集材を
得るためには、例えば、ニトリル基を有する重合性単量
体をグラフトモノマーとしてグラフト重合を行い、次
に、ヒドロキシルアミンを反応させることによって、ニ
トリル基をアミドキシム基又はイミドジオキシム基に変
換することができる。
【００１８】本発明の金属捕集装置において、捕集材と
積層して用いるスペーサーとしては、水流がスペーサー
の端面から捕集装置内に導入されて、スペーサーに沿っ
て捕集材と接触しながら流れることができるような形状
であれば任意の形状のものを用いることができるが、流
動抵抗及び水流の分散性などを考慮すると、図３に示す
ような斜交網状のネットが好ましく用いられる。スペー
サーの材質としては、ポリオレフィン系高分子、例えば
ポリエチレンやポリプロピレン、ポリエステルなどが挙
げらるが、これらに限定されない。
積層して用いるスペーサーとしては、水流がスペーサー
の端面から捕集装置内に導入されて、スペーサーに沿っ
て捕集材と接触しながら流れることができるような形状
であれば任意の形状のものを用いることができるが、流
動抵抗及び水流の分散性などを考慮すると、図３に示す
ような斜交網状のネットが好ましく用いられる。スペー
サーの材質としては、ポリオレフィン系高分子、例えば
ポリエチレンやポリプロピレン、ポリエステルなどが挙
げらるが、これらに限定されない。
【００１９】本発明の一態様に係る金属捕集装置の構造
を図１及び図２を参照しながら説明する。図１に示す態
様の金属捕集装置は、金属捕集材である不織布１と、ス
ペーサ２とを、１枚ずつ交互に積層し、積層体を締着部
材３で固定することによって構成されている。この装置
を、積層端面が左右方向に位置するように、例えば海流
のある海域に係留すると、装置の上下方向からの海水の
流入は少ないが、積層端面、即ち装置の前後左右いずれ
の方向からも海水がスペーサに沿って装置内に導入され
る。装置内に導入された海水は、スペーサによって拡散
されながら隣接する捕集材と接触し、これにより、海水
中に含まれる金属が捕集材に吸着される。
を図１及び図２を参照しながら説明する。図１に示す態
様の金属捕集装置は、金属捕集材である不織布１と、ス
ペーサ２とを、１枚ずつ交互に積層し、積層体を締着部
材３で固定することによって構成されている。この装置
を、積層端面が左右方向に位置するように、例えば海流
のある海域に係留すると、装置の上下方向からの海水の
流入は少ないが、積層端面、即ち装置の前後左右いずれ
の方向からも海水がスペーサに沿って装置内に導入され
る。装置内に導入された海水は、スペーサによって拡散
されながら隣接する捕集材と接触し、これにより、海水
中に含まれる金属が捕集材に吸着される。
【００２０】なお、本発明に係る金属捕集装置は、例え
ば、金網製のかごに収容して、海水や河川水中に係留す
ることができる。捕集材の積層枚数、捕集材の大きさや
形状、捕集材１枚あたりの厚さ、スペーサの厚さ等は、
装置の係留日数、金属捕集量の目標値、捕集された金属
の溶離方法、海流の速度、水温、操作性等を考慮して決
定される。
ば、金網製のかごに収容して、海水や河川水中に係留す
ることができる。捕集材の積層枚数、捕集材の大きさや
形状、捕集材１枚あたりの厚さ、スペーサの厚さ等は、
装置の係留日数、金属捕集量の目標値、捕集された金属
の溶離方法、海流の速度、水温、操作性等を考慮して決
定される。
【００２１】本発明の金属捕集装置を浸漬する場所にお
いては、ある程度の水流の流速が必要である。本発明に
係る金属捕集装置は、この水流の中に、好ましくは数日
〜数十日間浸漬することになるので、その間の捕集材の
形状維持、生物の付着、捕集材を回収する際の洗浄によ
る付着生物の脱着、溶離工程など、種々の工程での形状
維持や操作性を考慮して、捕集材の厚さ等を決定しなけ
ればならない。また、捕集装置内部への水流の拡散も考
慮する必要がある。これらの点で、一般に、捕集材の１
枚あたりの厚さは０．５〜３．０ｍｍ程度、スペーサの
厚さは０．５〜５．０ｍｍ程度であることが好ましい。
もちろん、これらの材料の好ましい厚さは、捕集装置の
形状（縦、横の寸法）と関連して変動することは明らか
である。捕集材１枚あたりの厚さが３．０ｍｍ以上厚く
なると、捕集材への水媒体の浸透が十分でなく、内部の
官能基が有効に利用されず、捕集材の単位重量あたりの
金属捕集量が小さくなる可能性がある。なお、薄い捕集
材を重ね合わせて集成材とし、この集成材とスペーサと
を交互に積層してもよい。即ち、捕集材とスペーサと
は、少なくとも一部交互に積層されていればよい。この
場合には、薄い捕集材を重ね合わせた集成材の厚さが、
上記の範囲であることが好ましい。
いては、ある程度の水流の流速が必要である。本発明に
係る金属捕集装置は、この水流の中に、好ましくは数日
〜数十日間浸漬することになるので、その間の捕集材の
形状維持、生物の付着、捕集材を回収する際の洗浄によ
る付着生物の脱着、溶離工程など、種々の工程での形状
維持や操作性を考慮して、捕集材の厚さ等を決定しなけ
ればならない。また、捕集装置内部への水流の拡散も考
慮する必要がある。これらの点で、一般に、捕集材の１
枚あたりの厚さは０．５〜３．０ｍｍ程度、スペーサの
厚さは０．５〜５．０ｍｍ程度であることが好ましい。
もちろん、これらの材料の好ましい厚さは、捕集装置の
形状（縦、横の寸法）と関連して変動することは明らか
である。捕集材１枚あたりの厚さが３．０ｍｍ以上厚く
なると、捕集材への水媒体の浸透が十分でなく、内部の
官能基が有効に利用されず、捕集材の単位重量あたりの
金属捕集量が小さくなる可能性がある。なお、薄い捕集
材を重ね合わせて集成材とし、この集成材とスペーサと
を交互に積層してもよい。即ち、捕集材とスペーサと
は、少なくとも一部交互に積層されていればよい。この
場合には、薄い捕集材を重ね合わせた集成材の厚さが、
上記の範囲であることが好ましい。
【００２２】本発明に係る金属捕集装置は、例えば、海
流中に配置して、海水中のウラン、バナジウム、チタン
等の有用金属を捕集したり、河川流中に配置して、河川
流中のカドミウム、鉛、銅等の有害金属を捕集除去した
り、或いは工場の排水路中に配置して水銀等の有害金属
を捕集除去したり、或いはニッケルメッキ工程の排液か
らニッケルを除去したりするために用いることができ
る。
流中に配置して、海水中のウラン、バナジウム、チタン
等の有用金属を捕集したり、河川流中に配置して、河川
流中のカドミウム、鉛、銅等の有害金属を捕集除去した
り、或いは工場の排水路中に配置して水銀等の有害金属
を捕集除去したり、或いはニッケルメッキ工程の排液か
らニッケルを除去したりするために用いることができ
る。
【００２３】
【実施例】以下、実施例により、本発明をより詳細に説
明する。以下の実施例は、本発明の例示であり、本発明
を限定するものではない。 実施例１ 金属捕集材の製造 繊維径１０〜２０μｍのポリエチレン繊維よりなる目付
６０ｇ／ｍ2の不織布に、窒素雰囲気下でγ線を１５０
ｋＧｙ照射した後、アクリロニトリルとメタクリル酸と
の混合モノマー溶液に浸漬し、５０℃で６時間反応させ
てグラフト重合を行った。次に、ジメチルホルムアミド
に浸漬し、５０℃で３時間洗浄した後、重量を測定した
ところ、グラフト率１３２％が得られた。
明する。以下の実施例は、本発明の例示であり、本発明
を限定するものではない。 実施例１ 金属捕集材の製造 繊維径１０〜２０μｍのポリエチレン繊維よりなる目付
６０ｇ／ｍ2の不織布に、窒素雰囲気下でγ線を１５０
ｋＧｙ照射した後、アクリロニトリルとメタクリル酸と
の混合モノマー溶液に浸漬し、５０℃で６時間反応させ
てグラフト重合を行った。次に、ジメチルホルムアミド
に浸漬し、５０℃で３時間洗浄した後、重量を測定した
ところ、グラフト率１３２％が得られた。
【００２４】メタノール５０％、水５０％の混合液に、
塩酸ヒドロキシルアミンを濃度３％となるように加え、
この液に、上記で得られたグラフト不織布を浸漬し、８
０℃で１時間加熱して、アミドキシム化を行った。次
に、水酸化カリウム２％溶液に浸漬し、８０℃で１時間
アルカリ処理を行った。この不織布を純粋で十分に洗浄
した。得られた金属捕集材の厚さは１．０５ｍｍであっ
た。 金属捕集装置の形成 上記で得られた厚さ１．０５ｍｍの金属捕集材と、表１
に示す種々の厚さを有するポリエチレン製の斜交網スペ
ーサ（図３に示すような構造を有する）とを交互に積層
して締着部材で固定することによって、図１に示す構造
の２９０ｍｍ×１５０ｍｍ×厚さ２７５．４ｍｍのウラ
ン捕集装置を形成した。 海水中のウランの捕集及び回収 上記で形成されたウラン捕集装置を、ステンレス製の金
網かごに収容し、海流速約１ｍ／秒の海域（海面下約３
ｍ）に２０日間浸漬した。この海域の海水中ウラン濃度
は、３．１ｐｐｂであった。
塩酸ヒドロキシルアミンを濃度３％となるように加え、
この液に、上記で得られたグラフト不織布を浸漬し、８
０℃で１時間加熱して、アミドキシム化を行った。次
に、水酸化カリウム２％溶液に浸漬し、８０℃で１時間
アルカリ処理を行った。この不織布を純粋で十分に洗浄
した。得られた金属捕集材の厚さは１．０５ｍｍであっ
た。 金属捕集装置の形成 上記で得られた厚さ１．０５ｍｍの金属捕集材と、表１
に示す種々の厚さを有するポリエチレン製の斜交網スペ
ーサ（図３に示すような構造を有する）とを交互に積層
して締着部材で固定することによって、図１に示す構造
の２９０ｍｍ×１５０ｍｍ×厚さ２７５．４ｍｍのウラ
ン捕集装置を形成した。 海水中のウランの捕集及び回収 上記で形成されたウラン捕集装置を、ステンレス製の金
網かごに収容し、海流速約１ｍ／秒の海域（海面下約３
ｍ）に２０日間浸漬した。この海域の海水中ウラン濃度
は、３．１ｐｐｂであった。
【００２５】２０日の浸漬後、ウラン捕集装置を海中か
ら引き上げ、捕集材を純粋で洗浄した。次に、捕集装置
を溶離用カラムに充填した。溶離液として、０．５規定
の塩酸１００リットルを通液し、捕集したウランを溶離
回収した。なお、溶離回収後、捕集装置を分解して捕集
材を取り出し、０．５規定で溶離できなかったウランを
測定したところ、捕集したウランの９５％以上が脱離し
ていることが確認された。
ら引き上げ、捕集材を純粋で洗浄した。次に、捕集装置
を溶離用カラムに充填した。溶離液として、０．５規定
の塩酸１００リットルを通液し、捕集したウランを溶離
回収した。なお、溶離回収後、捕集装置を分解して捕集
材を取り出し、０．５規定で溶離できなかったウランを
測定したところ、捕集したウランの９５％以上が脱離し
ていることが確認された。
【００２６】このようにして回収されたウランの量を表
１に示す。また、捕集装置当たりのウランの捕集量を図
４に示す。図４より、開口面積の比率が２５〜７５％の
本発明の範囲において、捕集装置当たりのウランの捕集
量が、ピーク的に著しく大きいことが分かった。
１に示す。また、捕集装置当たりのウランの捕集量を図
４に示す。図４より、開口面積の比率が２５〜７５％の
本発明の範囲において、捕集装置当たりのウランの捕集
量が、ピーク的に著しく大きいことが分かった。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】本発明に係る金属捕集装置によれば、海
水中の有用金属や、河川水中の重金属イオン等を、自然
の力を利用して効率よく捕集できるようになった。した
がって、本発明に係る金属捕集装置は、将来のエネルギ
ー、資源、環境問題に資すること大である。
水中の有用金属や、河川水中の重金属イオン等を、自然
の力を利用して効率よく捕集できるようになった。した
がって、本発明に係る金属捕集装置は、将来のエネルギ
ー、資源、環境問題に資すること大である。
【図１】本発明の一態様に係る金属捕集装置の概要を示
す図である。
す図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】本発明に係る金属捕集装置において用いること
ができるスペーサの一例の形状を示す図である。
ができるスペーサの一例の形状を示す図である。
【図４】本発明の実施例における、捕集装置あたりのウ
ラン捕集量と、開口面積比率との関係を示すグラフであ
る。
ラン捕集量と、開口面積比率との関係を示すグラフであ
る。
１ 捕集材 ２ スペーサ ３ 締着部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｂ Ｃ０９Ｋ 3/00 １０８ Ｃ０９Ｋ 3/00 １０８Ａ Ｃ２２Ｂ 3/24 Ｇ２１Ｆ 9/12 ５０１Ｋ Ｇ２１Ｆ 9/12 ５０１ ５０１Ａ Ｃ２２Ｂ 34/12 // Ｃ２２Ｂ 34/12 34/22 34/22 3/00 Ｌ (72)発明者 片貝 秋雄 群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子力 研究所高崎研究所内 (72)発明者 瀬古 典明 群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子力 研究所高崎研究所内 (72)発明者 長谷川 伸 群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子力 研究所高崎研究所内 (72)発明者 三沢 秀行 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 赤堀 晶二 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 藤原 邦夫 神奈川県藤沢市本藤沢４−２−１ 株式会 社荏原総合研究所内 (72)発明者 武田 収功 神奈川県藤沢市本藤沢４−２−１ 株式会 社荏原総合研究所内 (72)発明者 川上 尚志 神奈川県藤沢市本藤沢４−２−１ 株式会 社荏原総合研究所内 (72)発明者 河津 秀雄 神奈川県藤沢市本藤沢４−２−１ 株式会 社荏原総合研究所内 (72)発明者 小西 聡史 神奈川県藤沢市本藤沢４−２−１ 株式会 社荏原総合研究所内 (72)発明者 菅野 淳一 神奈川県藤沢市本藤沢４−２−１ 株式会 社荏原総合研究所内 (72)発明者 永井 弘 神奈川県藤沢市本藤沢４−２−１ 株式会 社荏原総合研究所内 (72)発明者 長谷川 啓司 神奈川県藤沢市本藤沢４−２−１ 株式会 社荏原総合研究所内 Ｆターム(参考） 4D017 AA01 BA12 BA13 CA13 CB03 EA05 4D024 AA04 AA05 AB16 BA17 BB03 4D025 AA01 AB21 AB31 AB33 BA17 DA04 4G066 AA10D AA13D AA34D AB09A AB13D AC13B AC13C AC26B AC27B BA05 BA16 BA20 BA36 BA38 CA46 CA49 DA07 FA07 FA31 4K001 AA27 AA28 AA33 BA21 BA24 DB35
Claims (8)
- 【請求項１】 繊維状の金属捕集材と、該捕集材に被処
理液体を導入させるためのスペーサーとを少なくとも一
部交互に積層することによって形成された金属捕集装置
であって、積層端面における捕集材端面とスペーサー端
面との合計面積に対するスペーサー端面の面積の比率が
２５〜７５％であることを特徴とする金属捕集装置。 - 【請求項２】 該捕集材が、繊維の集合体である織布及
び／又は不織布の形状である請求項１に記載の金属捕集
装置。 - 【請求項３】 該捕集材が、放射線グラフト重合法を利
用して、繊維基材に金属吸着性官能基を導入したもので
ある請求項１又は２に記載の金属捕集装置。 - 【請求項４】 該捕集材が、アミドキシム基及び／又は
イミドジオキシム基を含む金属吸着性官能基を有するも
のである請求項１〜３のいずれかに記載の金属捕集装
置。 - 【請求項５】 捕集材の厚さが０．５〜３．０ｍｍであ
る請求項１〜４のいずれかに記載の金属捕集装置。 - 【請求項６】 捕集する対象の金属が、ウラン、バナジ
ウム又はチタンである請求項４に記載の金属捕集装置。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の金属捕
集装置を水流中に配置することを特徴とする、水流中の
金属を捕集する方法。 - 【請求項８】 水流が海流であり、捕集する対象の金属
が、ウラン、バナジウム又はチタンである請求項７に記
載の方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11918199A JP4099543B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 金属捕集装置 |
| US09/926,382 US6852233B1 (en) | 1999-04-27 | 2000-04-25 | Metal-collecting apparatus and method for elution and recovery of metal from metal-collecting material |
| PCT/JP2000/002699 WO2000065107A1 (fr) | 1999-04-27 | 2000-04-25 | Appareil de collecte de metal et procede d'elution et de recuperation de metal a partir d'une matiere de collecte de metal |
| DE60040288T DE60040288D1 (de) | 1999-04-27 | 2000-04-25 | Metallgewinnungsvorrichtung und verfahren zur eluierung und wiedergewinnung von metall aus metallaufnehmenden materialien |
| EP00917459A EP1191113B1 (en) | 1999-04-27 | 2000-04-25 | Metal-collecting apparatus and method for elution and recovery of metal from metal-collecting material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11918199A JP4099543B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 金属捕集装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000308886A true JP2000308886A (ja) | 2000-11-07 |
| JP4099543B2 JP4099543B2 (ja) | 2008-06-11 |
Family
ID=14754923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11918199A Expired - Lifetime JP4099543B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 金属捕集装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4099543B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002159952A (ja) * | 2000-11-28 | 2002-06-04 | Japan Atom Energy Res Inst | ホタテ貝のうろから有害金属を除去する方法 |
| JP2002336818A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-26 | Tamura Kagaku Kenkyusho:Kk | 軟体動物食品加工残滓の処理方法、処理プロセス及びそれに用いる処理装置 |
| JP2010022987A (ja) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | Daiichi Techno:Kk | 水中の金属成分の除去方法とその装置 |
| JP2014014782A (ja) * | 2012-07-10 | 2014-01-30 | Nippon Filcon Co Ltd | 吸着材、その製法及び吸着法 |
| CN113072207A (zh) * | 2021-03-27 | 2021-07-06 | 河南林峰建设集团有限公司 | 一种城市河道生态治理系统及方法 |
| CN117116520A (zh) * | 2023-08-16 | 2023-11-24 | 西南科技大学 | 一种强碱性高氟铀废水深度净化及铀资源回收的方法 |
-
1999
- 1999-04-27 JP JP11918199A patent/JP4099543B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002159952A (ja) * | 2000-11-28 | 2002-06-04 | Japan Atom Energy Res Inst | ホタテ貝のうろから有害金属を除去する方法 |
| JP4547516B2 (ja) * | 2000-11-28 | 2010-09-22 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | ホタテ貝のうろから有害金属を除去する方法 |
| JP2002336818A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-26 | Tamura Kagaku Kenkyusho:Kk | 軟体動物食品加工残滓の処理方法、処理プロセス及びそれに用いる処理装置 |
| JP2010022987A (ja) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | Daiichi Techno:Kk | 水中の金属成分の除去方法とその装置 |
| JP2014014782A (ja) * | 2012-07-10 | 2014-01-30 | Nippon Filcon Co Ltd | 吸着材、その製法及び吸着法 |
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| CN113072207B (zh) * | 2021-03-27 | 2023-05-26 | 中设设计集团中原建设工程有限公司 | 一种城市河道生态治理系统及方法 |
| CN117116520A (zh) * | 2023-08-16 | 2023-11-24 | 西南科技大学 | 一种强碱性高氟铀废水深度净化及铀资源回收的方法 |
| CN117116520B (zh) * | 2023-08-16 | 2024-02-06 | 西南科技大学 | 一种强碱性高氟铀废水深度净化及铀资源回收的方法 |
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