JP2001164326A - Biopolymer composite cesium selective ion exchanger and method for manufacturing the same - Google Patents

Biopolymer composite cesium selective ion exchanger and method for manufacturing the same

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biopolymer composite cesium selective ion exchanger having excellent handling quality and a method for manufacturing the same which is simple and is good in reproducibility. SOLUTION: A cesium separating and recovering agent consisting of the biopolymer composite cesium selective ion exchanger is obtained by using a calcium alginate gel as a carrier and depositing an inorganic ion exchanger (excluding ammonium phosphomolybdate) thereon and the method for manufacturing the same is provided. Accordingly, the biopolymer composite cesium selective ion exchanger has the excellent handling quality and facilitates the separation of solid from liquid and is therefore usable for adsorption separation processes of both of a contact filtration method and a fixed phase adsorption method.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、資源回収及び廃水
処理あるいは分析化学などの諸分野において種々の成分
が共存する被処理溶液中から微量に溶存するセシウムを
選択的かつ効率的に分離・回収するために使用されるバ
イオポリマー複合セシウム選択性イオン交換体及びその
製造方法に関する。
The present invention relates to a method for selectively and efficiently separating and recovering a small amount of dissolved cesium from a solution to be treated in which various components coexist in various fields such as resource recovery and wastewater treatment or analytical chemistry. And a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】セシウムは、試薬、光電変換素子、光学
結晶、光学ガラス等の製造に用いられている平均価格の
かなり高い金属元素の一種であり、資源的には他のアル
カリ金属に随伴して自然界に広く分布するが、その量は
極めて少なく地核平均含有量は3g/t(“一般地球化
学”,pp.54−55,岩波書店(1979))であ
る。セシウムは、主にセシウム鉱石のポルサイトから製
造される他に、レピドライトやカーナライトからリチウ
ムやカリウムを製造するときの副産物として回収されて
いる(“希少金属データブック”,金属鉱業事業団編
(1968))。しかし、これらの鉱石資源は地球上で
かなり偏在しているため、資源確保の観点から微量では
あるがセシウムを溶存する海水や地熱水などからの選択
採取が検討されている(博士論文,工学第1603号,
東北大学)。また、放射性同位元素のセシウム−137
は放射線源として医学あるいは種々の産業分野で利用可
能なため、放射性廃液中からの当該同位元素の選択回収
は、放射性廃液の減容処理及び有効利用の観点から重要
な検討課題となっている(IAEA Technical Rep. Serie
s, No. 356, 1993 )。
2. Description of the Related Art Cesium is a kind of metal element which is used in the manufacture of reagents, photoelectric conversion elements, optical crystals, optical glasses, etc., and has a relatively high average price, and is associated with other alkali metals as a resource. Although it is widely distributed in the natural world, its amount is extremely small and the average core content is 3 g / t ("General Geochemistry", pp. 54-55, Iwanami Shoten (1979)). Cesium is mainly produced from cesium ore porcite, and is also recovered as a by-product when producing lithium and potassium from lepidolite and carnallite (“Rare Metal Data Book”, edited by Metal Mining Corporation ( 1968)). However, since these ore resources are ubiquitous on the earth, selective extraction from seawater or geothermal water that dissolves cesium, although in a trace amount, is being studied from the viewpoint of securing resources (doctoral dissertation, engineering No. 1603,
Tohoku University). In addition, the radioactive isotope cesium-137
Since isotope can be used as a radiation source in medicine or various industrial fields, the selective recovery of the isotope from radioactive liquid waste is an important issue to be studied from the viewpoint of volume reduction treatment and effective utilization of radioactive liquid waste ( IAEA Technical Rep. Serie
s, No. 356, 1993).

【0003】水溶液中に微量に溶存するセシウムの選択
分離回収法としては、陽イオン交換樹脂法(例えば、"I
on Exchangers in Analytical Chemistry. Their Prope
rties and Use in Inorganic Chemistry", 14, 170-17
3, Elsevier (1982) )、無機イオン吸着法(例えば、"
Ion Exchangers in Analytical Chemistry. Their Prop
erties and Use in Inorganic Chemistry", 14, 173-19
0, Elsevier (1982) )及び溶媒抽出法(例えば、“溶
媒抽出便覧”,202;403,テクニカ出版,キエフ
(1972))の各方法が考えられる。しかしながら、
回収コストの点で現段階では無機イオン交換体による被
処理溶液中からの選択回収法が最も実際的な方法と考え
られている(博士論文, 工学第1603号, 東北大学)。こ
れは、一般に無機イオン交換体は有機イオン交換体に比
べ、特定イオンあるいは基に対する選択性が高く(“イ
オン交換, 高度分離技術の基礎”,講談社サイエンティ
フィク(1991))、かつ耐熱・耐放射線性等の物理
化学的特性が優れているためである("Topics in Inorg
anic & General Chemistry", Elesevier, Amsterdam(19
64))。
[0003] As a method for selective separation and recovery of cesium slightly dissolved in an aqueous solution, a cation exchange resin method (for example, "I"
on Exchangers in Analytical Chemistry. Their Prope
rties and Use in Inorganic Chemistry ", 14, 170-17
3, Elsevier (1982)), inorganic ion adsorption method (eg, "
Ion Exchangers in Analytical Chemistry. Their Prop
erties and Use in Inorganic Chemistry ", 14, 173-19
0, Elsevier (1982)) and solvent extraction methods (for example, "Handbook of Solvent Extraction", 202; 403, Technica Publishing, Kiev (1972)). However,
At the present stage, in terms of recovery cost, selective recovery from the solution to be treated with an inorganic ion exchanger is considered to be the most practical method (Doctoral Dissertation, Engineering No. 1603, Tohoku University). This is because inorganic ion exchangers generally have higher selectivity for specific ions or groups than organic ion exchangers (“Ion exchange, basics of advanced separation technology”, Kodansha Scientific (1991)), and are resistant to heat and heat. This is due to its excellent physicochemical properties such as radioactivity ("Topics in Inorg
anic & General Chemistry ", Elesevier, Amsterdam (19
64)).

【0004】セシウムに対し高選択性を有する無機イオ
ン交換体としては、ゼオライト("Zeolite Molecular S
ieves-Structure, Chemistry, and Use", John Wiley &
Sons (1974))、結晶質四チタン酸(日化誌,10, 1656
(1981))、スメクタイト(Clays Clay Min., 28, 142
(1980) )、不溶性フェロシアン化物(Proc. of the Sy
mp. on Waste Management, Tucson, 2, 1687 (199
3))、りんモリブデン酸アンモニウム(Nature, 181,15
30 (1958) )、シリコチタネート(Ind. Eng. Chem.Re
s., 33, 2702 (1994) )等が知られている。
As an inorganic ion exchanger having high selectivity for cesium, zeolite (Zeolite Molecular S)
ieves-Structure, Chemistry, and Use ", John Wiley &
Sons (1974)), crystalline tetratitanic acid (Nikka Kagaku, 10, 1656)
(1981)), smectite (Clays Clay Min., 28, 142)
(1980)), insoluble ferrocyanide (Proc. Of the Sy
mp.on Waste Management, Tucson, 2, 1687 (199
3)), ammonium phosphomolybdate (Nature, 181, 15
30 (1958)), silico titanate (Ind. Eng. Chem. Re
s., 33, 2702 (1994)) and the like.

【0005】これらのうち、特に不溶性フェロシアン化
物、りんモリブデン酸アンモニウム及びシリコチタネー
トのセシウム選択性は他の無機イオン交換体のそれに比
べ著しく高いため、典型的な多成分系被処理溶液の一種
である放射性廃液処理剤としての利用が期待されている
(Radiochimica Acta, 40, 49-56 (1986) )。しかし、
不溶性フェロシアン化物の場合、セシウム選択性は高い
ものの吸着セシウムの溶離が極めて困難であることが知
られており、回収利用の観点からは大きな問題となって
いる。また、シリコチタネートの場合、低pH領域におい
て構造が不安定なためセシウム選択性が大幅に低下する
点が問題である(Ind. Eng. Chem. Res., 33, 2702 (19
94) )。さらに、りんモリブデン酸アンモニウムの場合
は、耐酸性が高く、かつセシウム選択性が著しく高いに
もかかわらず吸着セシウムはアンモニウム塩溶液で完全
に溶離回収され、同時に当該イオン交換体の再生が可能
である(Nature, 181, 1530 (1958))ことから、セシウ
ムの分離・回収用無機イオン交換体として最も実用性が
高いと期待されている(Radiochimica Acta, 40, 49 (1
986))が、従来法で合成されたりんモリブデン酸アンモ
ニウムは、微粉末状(J. Inorg. Nucl. Chem, 27, 227
(1965))であるため接液あるいは固液分離の際のハンド
リング性に問題があった。
Among them, in particular, the insoluble ferrocyanide, ammonium phosphomolybdate and silicotitanate have a remarkably higher cesium selectivity than those of other inorganic ion exchangers, and are therefore one of the typical multi-component treatment solutions. It is expected to be used as a radioactive liquid waste treatment agent (Radiochimica Acta, 40, 49-56 (1986)). But,
In the case of an insoluble ferrocyanide, it is known that elution of adsorbed cesium is extremely difficult although cesium selectivity is high, and this is a major problem from the viewpoint of recovery and utilization. In addition, in the case of silico titanate, there is a problem that the cesium selectivity is greatly reduced due to the unstable structure in a low pH region (Ind. Eng. Chem. Res., 33, 2702 (19)
94)). Furthermore, in the case of ammonium phosphomolybdate, cesium adsorbed is completely eluted and recovered with an ammonium salt solution despite high acid resistance and extremely high cesium selectivity, and at the same time, the ion exchanger can be regenerated. (Nature, 181, 1530 (1958)), it is expected to be the most practical as an inorganic ion exchanger for separation and recovery of cesium (Radiochimica Acta, 40, 49 (1
986)), but ammonium phosphomolybdate synthesized by a conventional method is in the form of a fine powder (J. Inorg. Nucl. Chem, 27, 227).
(1965)), there was a problem in handleability in liquid contact or solid-liquid separation.

【0006】このため、これまでにも、例えば、当該無
機イオン交換体のハンドリング性の改善を目的に、アス
ベスト(J. Inorg. Nucl. Chem, 12, 95 (1959) )、シ
リカゲル(J. Radioanal. Chem., 21, 381 (1974) )、
アンバーライトXAD-7 (J. Radioanal. Chem., 56, 13
(1980))、ポリアクリロニトリル(Sep. Sci. Techno
l., 32, 37 (1997) )あるいはリン酸チタン("Progres
s in Ion Exchange-Advances and Applications", pp.2
89-297, Royal Society of Chemistry (1995) )等を担
体とする複合化法が検討されてきた。
For this reason, for example, asbestos (J. Inorg. Nucl. Chem, 12, 95 (1959)) and silica gel (J. Radioanal) have been used for the purpose of improving the handleability of the inorganic ion exchanger. Chem., 21, 381 (1974)),
Amberlite XAD-7 (J. Radioanal. Chem., 56, 13
(1980)), polyacrylonitrile (Sep. Sci. Techno
l., 32, 37 (1997)) or titanium phosphate ("Progres
s in Ion Exchange-Advances and Applications ", pp.2
89-297, Royal Society of Chemistry (1995)) and the like.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の複合化
法はいずれも調製操作が繁雑、かつ生成複合体のイオン
交換特性が再現性に欠けるという問題があり(Radiochi
mica Acta, 40, 49 (1986))、実用規模での利用は全く
なされていない。このため、簡便かつ再現性に優れた当
該無機イオン交換体の新しい賦形化法の開発が急務とさ
れていた。
However, all of the above-mentioned complexing methods have the problem that the preparation operation is complicated and the ion exchange characteristics of the resulting complex lack reproducibility (Radiochi
mica Acta, 40, 49 (1986)), but there is no practical use at all. Therefore, development of a new method for shaping the inorganic ion exchanger which is simple and excellent in reproducibility has been urgently required.

【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、特に、無機イオン交換体の新しい賦形化法、具体的
には、各種溶液中からのセシウムの効率的な吸着・分離
プロセスに応用可能な新規のバイオポリマー複合セシウ
ム選択性イオン交換体及びその簡便かつ再現性に優れた
製造法、の提供を目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is particularly directed to a new method for shaping an inorganic ion exchanger, specifically, to an efficient adsorption / separation process of cesium from various solutions. It is an object of the present invention to provide a novel biopolymer composite cesium-selective ion exchanger which can be applied and a method for producing the same, which is simple and excellent in reproducibility.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するべく鋭意研究を重ねた結果、アルギン酸カル
シウムゲル中にセシウム選択性の高い無機イオン交換体
(但し、りんモリブデン酸アンモニウムを除く)を分
散、担持したハンドリング性の良い複合イオン交換体を
得、これを充填したカラムを用いて共存塩濃度の高い各
種溶液中から微量セシウムの選択的吸着分離・回収が可
能であることを見いだし、本発明を完成させた。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that an inorganic ion exchanger having high cesium selectivity (however, ammonium phosphate molybdate is added to calcium alginate gel). Except for the above, a composite ion exchanger with good handleability, in which cesium is dispersed and supported, can be used to selectively adsorb, separate, and recover trace amounts of cesium from various solutions with high coexisting salt concentrations using columns packed with this. Have found and completed the present invention.

【0010】本発明は、以下の技術的手段から構成され
る。 (1)アルギン酸カルシウムゲルを担体とし、これに無
機イオン交換体(但し、りんモリブデン酸アンモニウム
を除く)を担持して得られるセシウム選択性複合イオン
交換体からなることを特徴とするセシウム分離・回収
剤。 (2)無機イオン交換体が、タングストリン酸アンモニ
ウム、ヘキサシアノ鉄(II)酸銅(II)カリウムか
ら選択される1種である前記(1)記載のセシウム分離
・回収剤。 (3)前記(1)記載の複合イオン交換体を製造する方
法であって、無機イオン交換体の粉末を、アルギン酸ナ
トリウム溶液中に分散させて調製したスラリーをカルシ
ウム塩溶液と接触させることによりアルギン酸カルシウ
ムゲルの担体内に無機イオン交換体を分散、担持するこ
とを特徴とする製造方法。 (4)スラリーとカルシウム塩溶液との接触法として、
前者を後者の溶液中に滴下して粒状の複合イオン交換体
とすることを特徴とする前記(3)記載の製造方法。 (5)スラリーとカルシウム塩溶液との接触法として、
前者を後者の溶液中に押出し成形して繊維状の複合イオ
ン交換体とすることを特徴とする前記(3)記載の製造
方法。 (6)スラリーを成膜化したのちカルシウム塩溶液と接
触させて膜状の複合イオン交換体とすることを特徴とす
る前記(3)記載の製造方法。
The present invention comprises the following technical means. (1) Cesium separation / recovery characterized by comprising a cesium-selective complex ion exchanger obtained by using a calcium alginate gel as a carrier and carrying an inorganic ion exchanger (excluding ammonium phosphomolybdate) on the carrier. Agent. (2) The cesium separation / recovery agent according to the above (1), wherein the inorganic ion exchanger is one selected from ammonium tungstophosphate and potassium hexacyanoferrate (II) copper (II). (3) The method for producing a composite ion exchanger according to the above (1), wherein a slurry prepared by dispersing a powder of the inorganic ion exchanger in a sodium alginate solution is brought into contact with a calcium salt solution to thereby form alginate. A production method comprising dispersing and supporting an inorganic ion exchanger in a calcium gel carrier. (4) As a contact method between the slurry and the calcium salt solution,
The production method according to (3), wherein the former is dropped into the latter solution to form a granular composite ion exchanger. (5) As a contact method between the slurry and the calcium salt solution,
The method according to (3), wherein the former is extruded into the latter solution to form a fibrous composite ion exchanger. (6) The production method according to the above (3), wherein the slurry is formed into a film and then contacted with a calcium salt solution to form a film-like composite ion exchanger.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。即ち、本発明の第1の態様は、アルギン酸カルシ
ウムゲル内に無機イオン交換体(但し、りんモリブデン
酸アンモニウムを除く)が担持、複合化されてなるバイ
オポリマー複合セシウム選択性イオン交換体からなるこ
とを特徴とするセシウム分離・回収剤である。当該複合
セシウム選択性イオン交換体の生成は、複合化試料の粉
末X線回折測定により、その粉末X線回折パターン上に
無機イオン交換体に帰属される回折ピークの出現により
容易に確認される。なお、担体となるアルギン酸カルシ
ウムゲル自体は、X線的に非晶質であり何ら回折ピーク
を示さない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. That is, the first aspect of the present invention comprises a biopolymer composite cesium-selective ion exchanger in which an inorganic ion exchanger (excluding ammonium phosphomolybdate) is supported and complexed in a calcium alginate gel. It is a cesium separation / recovery agent characterized by the following. The formation of the composite cesium-selective ion exchanger is easily confirmed by the powder X-ray diffraction measurement of the composite sample by the appearance of a diffraction peak attributed to the inorganic ion exchanger on the powder X-ray diffraction pattern. The calcium alginate gel itself serving as a carrier is X-ray amorphous and does not show any diffraction peak.

【0012】また、本発明の第2の態様は、担体内に上
記無機イオン交換体を複合化する手法として、担体の前
駆体として水溶性のアルギン酸ナトリウムを用いること
を特徴とする上記複合セシウム選択性イオン交換体の製
造方法である。
A second aspect of the present invention provides a method of forming a composite of the above-mentioned inorganic ion exchanger in a carrier, wherein a water-soluble sodium alginate is used as a precursor of the carrier. This is a method for producing a neutral ion exchanger.

【0013】さらに、本発明は、複合イオン交換体の形
状を種々の使用形態に適合させるため、上記のスラリー
とカルシウム塩溶液との接液方法をとることを実施態様
としている。
Further, the present invention has an embodiment in which a method of contacting the above-mentioned slurry with a calcium salt solution is adopted in order to adapt the shape of the composite ion exchanger to various use forms.

【0014】本発明のバイオポリマー複合セシウム選択
性イオン交換体は、第1段階としてアルギン酸ナトリウ
ムの溶液中に上記無機イオン交換体を添加、撹拌して両
者のスラリーを得たのち、第2段階としてこのスラリー
をカルシウム塩溶液と接触させてアルギン酸ナトリウム
中の交換性のナトリウムイオンをカルシウムイオンでイ
オン交換してアルギン酸カルシウムゲルとし、その内部
に当該無機イオン交換体を分散担持させて得られる有機
−無機複合体である。
In the biopolymer composite cesium-selective ion exchanger of the present invention, the first step is to add the above-mentioned inorganic ion exchanger to a solution of sodium alginate and agitate to obtain a slurry of both. This slurry is brought into contact with a calcium salt solution to exchange exchangeable sodium ions in sodium alginate with calcium ions to form a calcium alginate gel, and an organic-inorganic material obtained by dispersing and supporting the inorganic ion exchanger therein. Complex.

【0015】上記無機イオン交換体として、例えば、タ
ングストリン酸アンモニウム(NH43 PO4 ・12
(WO3 )・3H2 O、一般式K2-x Cux/2 〔CuF
e(CN)6 〕・ nH2 O(式中のnはモル数を表し、
nはxの値により異なる)で表されるヘキサシアノ鉄
(II)酸銅(II)カリウム、ハイドロタルサイト等
の塩基性塩、リン酸ジルコニウム等の酸性塩、各種の水
酸化物や含水酸化物が例示されるが、これらに限らず、
他の適宜の無機イオン交換体(但し、りんモリブデン酸
アンモニウムを除く)が使用される。また、カルシウム
塩溶液として、硝酸カルシウムや塩化カルシウム溶液が
挙げられるが、溶液中で解離してカルシウムイオンを放
出する化合物であれば、有機化合物、無機化合物を問わ
ずそれらの塩溶液が使用できる。
As the inorganic ion exchanger, for example, ammonium tungstophosphate (NH 4 ) 3 PO 4 .12
(WO 3 ) · 3H 2 O, general formula K 2-x Cu x / 2 [CuF
e (CN) 6 ] · nH 2 O (where n represents the number of moles,
n is different depending on the value of x) potassium hexacyanoferrate (II), basic salts such as hydrotalcite, acid salts such as zirconium phosphate, various hydroxides and hydrated oxides Is exemplified, but not limited to these,
Other suitable inorganic ion exchangers (excluding ammonium phosphomolybdate) are used. Examples of the calcium salt solution include calcium nitrate and calcium chloride solutions. As long as the compound dissociates in the solution to release calcium ions, a salt solution thereof can be used regardless of an organic compound or an inorganic compound.

【0016】上記スラリーとカルシウム塩溶液との接液
方法を変えることにより、複合イオン交換体の形状を種
々の使用形態に適合させることができる。上記スラリー
とカルシウム塩溶液との接触法として、当該スラリーを
カルシウム塩溶液中に滴下して粒状の複合イオン交換体
とする方法、当該スラリーをカルシウム塩溶液中に注射
器等により押出し成形して繊維状の複合イオン交換体と
する方法、当該スラリーを平板上に薄く均一に塗布する
ことにより成膜化したのちカルシウム塩溶液と接触させ
て膜状の複合イオン交換体とする方法、が好適なものと
して例示される。
By changing the method of contacting the slurry with the calcium salt solution, the shape of the composite ion exchanger can be adapted to various use forms. As a method for contacting the slurry with the calcium salt solution, a method in which the slurry is dropped into a calcium salt solution to form a granular composite ion exchanger, and the slurry is extruded into a calcium salt solution by a syringe or the like and formed into a fibrous form. A method of forming a composite ion exchanger of the present invention, a method of forming a film by applying the slurry thinly and uniformly on a flat plate, and then contacting with a calcium salt solution to form a film-like composite ion exchanger; Is exemplified.

【0017】この有機−無機複合体中に微粒子状で分散
担持された無機イオン交換体のセシウムイオンに対する
高選択吸着性によりセシウムが被処理溶液中より吸着分
離される。また、当該複合セシウム選択性イオン交換体
により被処理溶液中より吸着分離されたセシウムはアン
モニウム塩溶液と種々の酸溶液との混合溶液を溶離剤と
して容易に溶離回収され、同時に当該複合セシウム選択
性イオン交換体の再生が可能であることから、本発明の
バイオポリマー複合セシウム選択性イオン交換体は、共
存塩濃度の高い各種被処理溶液中の微量セシウムに対し
高い分離・回収効果を有している。従って、本発明に係
わる複合セシウム選択性イオン交換体を用いることによ
り、簡単にしかも高効率で各種被処理溶液中からセシウ
ムの選択的分離・回収を行うことができる。
Cesium is adsorbed and separated from the solution to be treated by the highly selective adsorption of cesium ions of the inorganic ion exchanger dispersed and supported in fine particles in the organic-inorganic composite. Cesium adsorbed and separated from the solution to be treated by the composite cesium-selective ion exchanger is easily eluted and recovered using a mixed solution of an ammonium salt solution and various acid solutions as an eluent, and at the same time, the composite cesium-selective ion exchanger is used. Since the ion exchanger can be regenerated, the biopolymer composite cesium-selective ion exchanger of the present invention has a high separation / recovery effect on trace amounts of cesium in various treatment solutions having a high coexisting salt concentration. I have. Therefore, by using the composite cesium-selective ion exchanger according to the present invention, it is possible to easily and efficiently separate and recover cesium from various solutions to be treated.

【0018】本発明のバイオポリマー複合セシウム選択
性イオン交換体は、アルギン酸カルシウムゲル担体内に
無機イオン交換体を担持、複合化してなる任意の形状を
とり得る新規複合無機イオン交換体であり、出発原料と
なるアルギン酸ナトリウム及び無機イオン交換体は、市
販品が容易に入手でき、かつ利用可能である。当該複合
セシウム選択性イオン交換体の化学組成は、用いるアル
ギン酸ナトリウムの組成及び無機イオン交換体の複合化
率により異なるため一般式では表せないが、複合化試料
の粉末X線回折測定により、無機イオン交換体に帰属さ
れる主要回折ピークが明瞭に認められることからその生
成が、また、同一試料の赤外吸収スペクトル、X線マイ
クロアナライザーによるライン分析及びエネルギー分散
スペクトル測定により、無機イオン交換体が担体ゲル内
に均一に分散担持されていることが、それぞれ容易に確
認される。
The biopolymer composite cesium-selective ion exchanger of the present invention is a novel composite inorganic ion exchanger which can take any shape formed by supporting and complexing an inorganic ion exchanger in a calcium alginate gel carrier. As the raw materials, sodium alginate and inorganic ion exchangers are readily available and commercially available. The chemical composition of the composite cesium-selective ion exchanger cannot be represented by the general formula because it differs depending on the composition of the sodium alginate used and the composite ratio of the inorganic ion exchanger, but the inorganic ion is determined by powder X-ray diffraction measurement of the composite sample. The main diffraction peak attributed to the exchanger is clearly seen, and its generation is also confirmed. The infrared absorption spectrum of the same sample, line analysis with an X-ray microanalyzer, and energy dispersive spectrum measurement indicate that the inorganic ion exchanger is It is easily confirmed that the particles are uniformly dispersed and supported in the gel.

【0019】[0019]

【作用】本発明の複合イオン交換体をセシウムを含む種
々の被処理溶液と接触させると、これらの複合イオン交
換体の表面特性、即ち、複合イオン交換体中に微粒子状
で分散担持されている無機陽イオン交換体のイオンふる
い作用によりセシウムイオンのみが溶液中より選択的に
吸着分離される。また、当該複合イオン交換体に吸着さ
れたセシウムイオンはアンモニウム塩溶液と種々の酸溶
液の混合溶液を溶離剤として容易に溶離回収でき、同時
に複合イオン交換体の再生が可能である。従って、本発
明の複合イオン交換体を用いることにより、簡単にしか
も効率的に海水、地熱水、放射性廃液等のセシウムイオ
ンを含む各種溶液中からセシウムの選択的分離・回収が
可能となる。
When the composite ion exchanger of the present invention is brought into contact with various solutions to be treated containing cesium, the surface characteristics of these composite ion exchangers, that is, they are dispersed and supported in fine particles in the composite ion exchanger. Due to the ion sieving action of the inorganic cation exchanger, only cesium ions are selectively adsorbed and separated from the solution. Further, the cesium ions adsorbed on the composite ion exchanger can be easily eluted and recovered using a mixed solution of an ammonium salt solution and various acid solutions as an eluent, and the composite ion exchanger can be regenerated at the same time. Therefore, by using the composite ion exchanger of the present invention, it is possible to simply and efficiently separate and recover cesium from various solutions containing cesium ions such as seawater, geothermal water, and radioactive waste liquid.

【0020】[0020]

【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、本発明は、当該実施例によって何ら限定され
るものではない。 実施例 本実施例では、アルギン酸カルシウムゲルに無機イオン
交換体としてタングストリン酸アンモニウム(WP)、
ヘキサシアノ鉄(II)酸銅(II)カリウム(CuF
C)を担持、複合化後の粒状ゲル試料について、作製し
た2種類の粒状バイオポリマー複合セシウム選択性イオ
ン交換体の分離・回収能力を市販WP、合成CuFC、
及び担体のアルギン酸カルシウムのそれと比較して測定
した。
Next, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to the examples. Example In this example, ammonium tungstophosphate (WP) was used as an inorganic ion exchanger on a calcium alginate gel.
Potassium copper (II) hexacyanoferrate (II) (CuF
For the granular gel sample supporting and complexing C), the separation / recovery capacities of the two types of prepared granular biopolymer composite cesium-selective ion exchangers were measured using commercially available WP, synthetic CuFC,
And that of the carrier calcium alginate.

【0021】1.粒状バイオポリマー複合セシウム選択
性イオン交換体試料の作製 本発明のバイオポリマー複合セシウム選択性イオン交換
体試料は、次のようにして作製される。即ち、市販のア
ルギン酸ナトリウム粉末の適量を蒸留水に溶解し適度の
粘性を有する水溶液を得る。次に、このアルギン酸ナト
リウム水溶液に市販WP、合成CuFC粉末の適量を添
加、撹拌して均一なスラリーとする。このスラリーをカ
ルシウム塩溶液中に滴下してアルギン酸ナトリウム中の
ナトリウムイオンをカルシウムイオンでイオン交換して
上記無機イオン交換体を分散、担持した粒状のアルギン
酸カルシウムゲルを得る。ここで得た粒状のアルギン酸
カルシウムゲルを乾燥して、本発明の粒状バイオポリマ
ー複合セシウム選択性イオン交換体が作製される。以下
に、2種類の粒状バイオポリマー複合セシウム選択性イ
オン交換体の作製例について述べる。
1. Preparation of granular biopolymer composite cesium selective ion exchanger sample The biopolymer composite cesium selective ion exchanger sample of the present invention is prepared as follows. That is, an appropriate amount of commercially available sodium alginate powder is dissolved in distilled water to obtain an aqueous solution having an appropriate viscosity. Next, an appropriate amount of commercially available WP and synthetic CuFC powder is added to the aqueous sodium alginate solution and stirred to form a uniform slurry. This slurry is dropped into a calcium salt solution, and sodium ions in sodium alginate are ion-exchanged with calcium ions to obtain a particulate calcium alginate gel in which the inorganic ion exchanger is dispersed and supported. The granular calcium alginate gel obtained here is dried to produce the granular biopolymer composite cesium-selective ion exchanger of the present invention. Hereinafter, examples of producing two types of granular biopolymer composite cesium-selective ion exchangers will be described.

【0022】1.1 方法 (1)アルギン酸カルシウム−タングストリン酸アンモ
ニウム複合体の調製 アルギン酸ナトリウム粉末(小宗化学製)10gと市販
のタングストリン酸アンモニウム((NH43 PO4
・12(WO3 )・3H2 O;和光純薬製)10gを1
Lの蒸留水に添加後、それらを良く混練し、均一なスラ
リーを得た。一方、400mLの蒸留水に市販の塩化カ
ルシウム(和光純薬製)28gを添加、撹拌して溶解さ
せたのち、さらに全液量が500mLとなるように蒸留
水を加えて0.5M(M=mol/L、以下、Mと略
記)の塩化カルシウム水溶液を得た。
1.1 Method (1) Preparation of calcium alginate-ammonium tungstophosphate complex 10 g of sodium alginate powder (manufactured by Komune Chemical) and commercially available ammonium tungstophosphate ((NH 4 ) 3 PO 4 )
・ 12 (WO 3 ) ・ 3H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries)
After adding to L of distilled water, they were kneaded well to obtain a uniform slurry. On the other hand, 28 g of commercially available calcium chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 400 mL of distilled water, dissolved by stirring, and further distilled water was added so that the total liquid volume was 500 mL, and 0.5 M (M = mol / L, hereinafter abbreviated as M).

【0023】この0.5M塩化カルシウム水溶液500
mLを撹拌機にて定速撹拌(200rpm)しながら、
これに上記のスラリーを毎分2mLの流速で定量ポンプ
にて滴下した。生成ゲルの安定化を図るためスラリーの
全量を滴下後、さらに30分間撹拌した。次に、生成し
た粒状ゲルを0.5M塩化カルシウム水溶液中より分離
し、蒸留水で洗浄した。洗浄後の粒状ゲルを50℃のド
ライオーブン中で12時間乾燥して本発明の粒状バイオ
ポリマー複合セシウム選択性イオン交換体−3(以下、
GC−3と略記する)を得た。
This 0.5M calcium chloride aqueous solution 500
While stirring the mL at a constant speed with a stirrer (200 rpm),
The slurry was dropped into the slurry at a flow rate of 2 mL / min with a metering pump. In order to stabilize the formed gel, the whole amount of the slurry was dropped, and the mixture was further stirred for 30 minutes. Next, the formed granular gel was separated from a 0.5 M calcium chloride aqueous solution and washed with distilled water. The granular gel after washing is dried in a dry oven at 50 ° C. for 12 hours, and the granular biopolymer composite cesium-selective ion exchanger-3 of the present invention (hereinafter referred to as “the ion-exchanger 3”)
GC-3).

【0024】(2)アルギン酸カルシウム−ヘキサシア
ノ鉄(II)酸銅(II)カリウム複合体の調製 先ず、400mLの蒸留水に市販のアルギン酸ナトリウ
ム粉末(小宗化学製)5gを撹拌しながら少量づつ添
加、溶解し、さらに全液量が500mLとなるように蒸
留水を添加、撹拌してアルギン酸ナトリウムの1wt%
水溶液を得た。次に、この1wt%のアルギン酸ナトリ
ウム水溶液100mLに、既存の方法(Separation Sci
ence and Technology, 34 (1), 17-28 (1999) )に準じ
て調製したヘキサシアノ鉄(II)カリウム(K2-x
x/2 〔CuFe(CN)6 〕・ nH2 O)2gを添加
し、両者を良く混練し、均一なスラリーを得た。このス
ラリーを上記(1)と同様にして0.5M塩化カルシウ
ム水溶液に滴下して得られた粒状ゲルを水洗、乾燥して
本発明の粒状バイオポリマー複合セシウム選択性イオン
交換体−4(以下、GC−4と略記する)を得た。
(2) Preparation of calcium alginate-potassium copper (II) hexacyanoferrate (II) complex First, 5 g of commercially available sodium alginate powder (manufactured by Komune Chemical) was added little by little to 400 mL of distilled water while stirring. , Dissolve, add distilled water so that the total liquid volume becomes 500 mL, and stir to obtain 1 wt% of sodium alginate.
An aqueous solution was obtained. Next, 100 mL of this 1 wt% sodium alginate aqueous solution was added to the existing method (Separation Sci.
ence and Technology, 34 (1), 17-28 (1999)), potassium hexacyanoiron (II) (K2 - xC).
It added u x / 2 [CuFe (CN) 6] · nH 2 O) 2g, and kneaded well both to obtain a homogeneous slurry. This slurry was dropped into a 0.5 M aqueous solution of calcium chloride in the same manner as in (1) above, and the resulting granular gel was washed with water and dried, and then the granular biopolymer composite cesium-selective ion exchanger-4 of the present invention (hereinafter, referred to as “1”). GC-4).

【0025】1.2 結果 乾燥後の試料は、いずれも水分含有量を一定に保つため
飽和塩化アンモニウム水溶液を入れたデシケーター中に
保存した。粉末X線回折測定結果によれば、担体アルギ
ン酸カルシウムは何ら回折ピークを示さず非晶質であ
り、GC−3、GC−4の回折パターンにはそれぞれ前
者ではタングストリン酸アンモニウムが、また、後者で
はヘキサシアノ鉄(II)カリウムの回折ピークのみが
明瞭に認められた。
1.2 Results All the dried samples were stored in a desiccator containing a saturated aqueous solution of ammonium chloride in order to keep the water content constant. According to the powder X-ray diffraction measurement results, the carrier calcium alginate showed no diffraction peak and was amorphous, and the diffraction patterns of GC-3 and GC-4 contained ammonium tungstophosphate in the former and those in the latter, respectively. Only the diffraction peak of potassium hexacyanoiron (II) was clearly recognized.

【0026】2.粒状バイオポリマー複合セシウム選択
性イオン交換体試料の性能評価 本発明のバイオポリマー複合セシウム選択性イオン交換
体試料の性能を評価するため、種々の金属イオンを含む
被処理溶液を調製し、それらを用いてバッチ法による各
種金属イオンの標記試料への分配比の測定及びカラム法
による硝酸溶液中からのセシウムの吸着分離・回収実験
を行った。
2. Performance evaluation of granular biopolymer composite cesium-selective ion exchanger sample In order to evaluate the performance of the biopolymer composite cesium-selective ion exchanger sample of the present invention, a solution to be treated containing various metal ions was prepared and used. The distribution ratio of various metal ions to the sample was measured by the batch method and the adsorption / separation and recovery experiments of cesium from nitric acid solution by the column method were performed.

【0027】2.1 分配及びカラム実験に用いた試料 分配実験には、上記1で作製した粒状のバイオポリマー
複合セシウム選択性イオン交換体試料:GC−3、GC
−4、及び市販の粉末状WP、合成CuFC、及び担体
のアルギン酸カルシウム試料(以下、担体と略記)を比
較試料として用いた。また、カラム実験には複合セシウ
ム選択性イオン交換体試料としてGC−3を用いた。
2.1 Samples used for partitioning and column experiments In the partitioning experiment, the granular biopolymer composite cesium-selective ion exchanger sample prepared in 1 above was used: GC-3, GC
-4, and commercially available powdered WP, synthetic CuFC, and a calcium alginate sample as a carrier (hereinafter abbreviated as a carrier) were used as comparative samples. In the column experiment, GC-3 was used as a composite cesium-selective ion exchanger sample.

【0028】2.2 分配及びカラム実験に用いた被処
理溶液 2.2.1 分配実験用被処理溶液 2種類の被処理溶液を調製して用いた。即ち、1)10
ppmのセシウムイオンを含む1M HNO3 酸性溶
液、及び、2)酸濃度の異なるHNO3 酸性溶液にそれ
ぞれの金属イオン濃度が10ppm(Amのみ2.1×
10-9M)となるようにセシウム(Cs)、ナトリウム
(Na)、ストロンチウム(Sr)、コバルト(C
o)、ユーロピウム(Eu)あるいはアメリシウム(A
m)の硝酸塩を添加して調製した金属イオン溶液、を被
処理溶液として用いた。なお、上記の被処理溶液はトレ
ーサーとしてそれぞれ極微量のCs−137、Na−2
2、Sr−85、Co−60、Eu−152及びAm−
241を添加したものを使用した。
2.2 Solution to be used for distribution and column experiments 2.2.1 Solution to be treated for distribution experiment Two types of solutions to be treated were prepared and used. That is, 1) 10
1M HNO 3 acidic solution containing ppm cesium ion, and 2) HNO 3 acidic solution having different acid concentrations have respective metal ion concentrations of 10 ppm (Am only 2.1 ×
10 -9 M), cesium (Cs), sodium (Na), strontium (Sr), cobalt (C
o), europium (Eu) or americium (A)
The metal ion solution prepared by adding the nitrate of m) was used as the solution to be treated. The solution to be treated was trace amounts of Cs-137 and Na-2, respectively, as tracers.
2, Sr-85, Co-60, Eu-152 and Am-
241 was used.

【0029】2.2.2 カラム実験用被処理溶液 1M HNO3 −4.5MNaNO3 の硝酸酸性混合水
溶液にセシウムイオン濃度が7.5×10-5Mとなるよ
うに硝酸セシウムを添加し、さらにトレーサーとしてC
s−137を添加したものを被処理溶液として用いた。
2.2.2 Solution to be treated for column experiment Cesium nitrate was added to a mixed aqueous solution of 1M HNO 3 -4.5M NaNO 3 in a nitric acid solution so that the cesium ion concentration was 7.5 × 10 -5 M. C as a tracer
The solution to which s-137 was added was used as the solution to be treated.

【0030】2.3 分配実験 10mL容量の遠沈管に各々2.1記載の複合セシウム
選択性イオン交換体試料あるいは比較試料70mgをと
り、これに2.2記載の分配実験用被処理溶液7mLを
加え時々緩くかき混ぜながら25℃の恒温槽内に7日間
保持して平衡に達せしめたのち、固液を遠心分離(1
0,000rpm,10分間)した。上澄液2mL中の
放射線強度を測定し、吸着前後の放射線強度変化より次
式により分配比(Kd)を算出した。 Kd=〔(Ai−Af)/Af〕V/m(mL/g)、 ここでAi及びAf(cpm/mL)はそれぞれ初期及
び平衡後の放射線強度、m(g)は試料重量、V(m
L)は処理溶液の体積である。上式から明らかなよう
に、反応後のAf値が小さい、即ち、試料への吸着量の
多いイオン種ほどそのKd値は大きいことになる。
2.3 Distribution Experiment A 70 mL complex cesium-selective ion exchanger sample or a comparative sample described in 2.1 was placed in a 10-mL centrifuge tube, and 7 mL of the solution to be subjected to the distribution experiment described in 2.2 was placed in this. After addition, the mixture was kept in a constant temperature bath at 25 ° C. for 7 days while stirring gently to reach equilibrium, and then the solid-liquid was centrifuged (1).
(0.00 rpm, 10 minutes). The radiation intensity in 2 mL of the supernatant was measured, and the distribution ratio (Kd) was calculated from the change in the radiation intensity before and after adsorption by the following equation. Kd = [(Ai-Af) / Af] V / m (mL / g), where Ai and Af (cpm / mL) are the initial and equilibrium radiation intensity, m (g) is the sample weight, and V ( m
L) is the volume of the processing solution. As is clear from the above equation, the Kd value of the ionic species having a smaller Af value after the reaction, that is, the larger the amount of adsorption to the sample is, the larger the Kd value is.

【0031】1MHNO3 酸性溶液中から求めた種々の
試料に対するセシウムの分配比(Kd,Cs)の測定結果
を表1に示す。
Table 1 shows the measurement results of the distribution ratio (Kd, Cs ) of cesium to various samples obtained from the 1 MHNO 3 acidic solution.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】表1に示したように、1MHNO3 溶液中
では担体へのセシウムの分配は殆ど認められない。これ
に対し、市販WP、GC−3(WP−Alg)及び合成
CuFC、GC−4(CuFC−Alg)のKd,Cs
は、それぞれ、前者で104 オーダーの値が、また、後
者で103 オーダーの値が得られ、いずれの場合も1M
HNO3 溶液中からの分配比としてはかなり大きな値を
示した。表1の結果から、GC−3及びGC−4にみら
れる著るしく高いセシウムイオンに対する選択吸着能
は、これらの試料中に分散担持されたWP及びCuFC
によるものであることは明かである。
As shown in Table 1, 1 MHNOThree In solution
In this case, distribution of cesium to the carrier is hardly recognized. this
For commercial WP, GC-3 (WP-Alg) and synthetic
Kd of CuFC, GC-4 (CuFC-Alg)Csvalue
Are 10 in the former, respectively.Four The value of the order,
10 peopleThree The value of the order is obtained, in each case 1M
HNOThree A fairly large value for the distribution ratio from the solution
Indicated. From the results in Table 1, it can be seen that GC-3 and GC-4
Highly selective adsorption capacity for cesium ions
Are WP and CuFC dispersedly supported in these samples.
It is clear that this is the case.

【0034】GC−3に対し濃度の異なるHNO3 酸性
溶液中から測定したCs、Sr、Co、Eu、Am及び
Naの分配比(Kd,M n+ )の測定結果を表2に示
す。
[0034] indicates Cs was measured for GC-3 from different HNO 3 acid solution concentrations, Sr, Co, Eu, the distribution ratio of Am and Na (Kd, M n +) of the measurement results of Table 2.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】表2に示したように、HNO3 濃度が0.
01M以下の低い溶液中からはSrやAmのような多価
金属イオンの吸着も僅かに認められるものの、全てのH
NO3 濃度においてCsの分配比のみが他の金属イオン
に比べ著しく高く、GC−3はCsに対し顕著な選択性
を示すことは明らかである。
As shown in Table 2, the HNO 3 concentration was set at 0.
Although the adsorption of polyvalent metal ions such as Sr and Am is slightly observed in a solution as low as
At the NO 3 concentration, only the distribution ratio of Cs is significantly higher than other metal ions, and it is clear that GC-3 shows remarkable selectivity for Cs.

【0037】GC−4に対し1M HNO3 溶液中から
測定したCs、Sr、Co、Eu、Am及びNaの分配
比(Kd,M n+ )の測定結果を表3に示す。
[0037] shows GC-4 to Cs measured from 1M HNO 3 solution, Sr, Co, Eu, Am and Na distribution ratio (Kd, M n +) of the measurement results of Table 3.

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】表3に示したように、Csの分配比のみが
他の金属イオンに比べて著しく高く、GC−4はCsに
対し顕著な選択性を示すことは明らかである。
As shown in Table 3, only the distribution ratio of Cs is remarkably higher than other metal ions, and it is clear that GC-4 shows remarkable selectivity for Cs.

【0040】2.4 カラム実験 GC−3の1.00gを内径0.7cmのガラス製カラ
ムに充填(試料体積=3.6mL,充填層の高さ=9.
4cm)し、このカラムに25℃のフィード水溶液
(7.5×10-5MCsNO3 −4.5MNaNO3
1MHNO3 )を毎分0.21mLの流量で通液した。
分画採取した流出液中のCs−137のγ線強度を測定
し、セシウムの破過曲線を作成した。また、同一条件下
で上記のフィード溶液(7.5×10-5MCsNO3
4.5MNaNO3 −1MHNO3 )を通液し0.01
3mmolのセシウムを吸着させた1gのGC−3カラ
ムに溶離剤として25℃の5MNH4 NO3 −1MHN
3 を通液し、分画採取した溶離液中のCs−137の
γ線強度を測定して吸着セシウムの溶離曲線を作成し
た。
2.4 Column Experiment 1.00 g of GC-3 was packed in a glass column having an inner diameter of 0.7 cm (sample volume = 3.6 mL, height of packed bed = 9.
4 cm), and a feed aqueous solution (7.5 × 10 −5 MCsNO 3 −4.5 M NaNO 3 −) at 25 ° C. was added to the column.
1MHNO 3 ) at a flow rate of 0.21 mL / min.
The γ-ray intensity of Cs-137 in the fractionated effluent was measured, and a breakthrough curve of cesium was created. Under the same conditions, the above feed solution (7.5 × 10 −5 MCsNO 3
4.5 M NaNO 3 -1 MHNO 3 ) was passed through, and 0.01
As a eluent, 5M NH 4 NO 3 -1MHN at 25 ° C. was applied to a 1 g GC-3 column on which 3 mmol of cesium was adsorbed.
After passing O 3 , the γ-ray intensity of Cs-137 in the eluate fractionated and collected was measured to prepare an elution curve of adsorbed cesium.

【0041】セシウムの破過曲線及び溶離曲線をそれぞ
れ図1及び図2に示す。図1から明らかなように、僅か
1gのGC−3カラムにより169mL(5%破過、充
填体積の約47倍量に相当)の4.5MNaNO3 −1
MHNO3 溶液中より微量セシウムが選択的に吸着分離
可能であることが分かる。図1の破過曲線より求めたセ
シウムの貫流交換容量は1.26×10-2mmol/g
であった。
The breakthrough curve and elution curve of cesium are shown in FIGS. 1 and 2, respectively. As is evident from FIG. 1, 169 mL (5% breakthrough, corresponding to about 47 times the packed volume) of 4.5 M NaNO 3 -1 was obtained with only 1 g of the GC-3 column.
It can be seen that a trace amount of cesium can be selectively adsorbed and separated from the MHNO 3 solution. The flow-through exchange capacity of cesium obtained from the breakthrough curve in FIG. 1 is 1.26 × 10 −2 mmol / g.
Met.

【0042】一方、図2に示したようにフィード溶液
(7.5×10-5MCsNO3 −4.5MNaNO3
1MHNO3 )中からGC−3カラムに選択的に吸着さ
れたセシウムは、68mLの5MNH4 NO3 −1MH
NO3 混合溶液を通液することにより溶離回収可能(溶
離率:77%)であることが分かった。また、セシウム
の溶離と同時にGC−3カラムは再生されるため繰返し
使用が可能であった。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the feed solution (7.5 × 10 −5 MCsNO 3 −4.5M NaNO 3
Cesium selectively adsorbed on the GC-3 column from 1 MHNO 3 ) contained 68 mL of 5 MH 4 NO 3 -1 MH.
It was found that elution and recovery were possible by passing the NO 3 mixed solution (elution rate: 77%). Further, the GC-3 column was regenerated at the same time as the elution of cesium, so that it could be used repeatedly.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるバ
イオポリマー複合セシウム選択性イオン交換体は、ハン
ドリング性及び吸着性能ともに優れており、かつ製造法
が極めて簡便で再現性が良いため、接液方法を問わず、
被処理水と接触させることによって、これらのバイオポ
リマー複合セシウム選択性イオン交換体のイオン交換特
性、即ち、バイオポリマー複合セシウム選択性イオン交
換体中に微粒子状で分散担持されているタングストリン
酸アンモニウムあるいはヘキサシアノ鉄(II)酸銅
(II)カリウムの特異なイオン交換作用により、被処
理水中のセシウムの選択分離・回収が可能である。従っ
て、このバイオポリマー複合セシウム選択性イオン交換
体を用いることにより、微量のセシウムを含む海水、地
熱水あるいは放射性廃液のような被処理水からのセシウ
ムの選択分離・回収処理が可能である。
As described above, the biopolymer composite cesium-selective ion exchanger according to the present invention is excellent in both handleability and adsorption performance, is extremely simple in the production method, and has good reproducibility. Regardless of the liquid method,
By contacting with the water to be treated, the ion-exchange properties of these biopolymer composite cesium-selective ion exchangers, i.e., ammonium tungstophosphate dispersed and supported in fine particles in the biopolymer composite cesium-selective ion exchanger Alternatively, cesium in the water to be treated can be selectively separated and recovered by a specific ion exchange action of potassium hexacyanoferrate (II) copper (II). Therefore, by using this biopolymer composite cesium-selective ion exchanger, it is possible to selectively separate and recover cesium from water to be treated such as seawater, geothermal water, or radioactive wastewater containing a small amount of cesium.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】GC−3カラムによる硝酸ナトリウム及び硝酸
混合溶液中からのセシウムの破過曲線を示す説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a breakthrough curve of cesium from a mixed solution of sodium nitrate and nitric acid by a GC-3 column.

【図2】GC−3カラムからのセシウムの溶離曲線を示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an elution curve of cesium from a GC-3 column.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年7月17日(2000.7.1
7)
[Submission Date] July 17, 2000 (2007.1)
7)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】本発明は、以下の技術的手段から構成され
る。 (1)担体内に無機イオン交換体を担持、複合化してな
る複合イオン交換体からなり、セシウムイオンに対する
高い選択吸着性及び溶離率を有し、当該複合イオン交換
体の生成が複合化試料の粉末X線回折パターン上に無機
イオン交換体のみに帰属される回折ピークの出現により
容易に確認されるセシウム分離・回収剤であって、アル
ギン酸ナトリウム及び無機イオン交換体を均一に混練し
て調製したスラリーをカルシウム塩溶液と接触させるこ
とによりアルギン酸カルシウムゲルの担体内に無機イオ
ン交換体を分散、担持する工程により作製してなる、
ルギン酸カルシウムゲルを担体とし、これに無機イオン
交換体(但し、りんモリブデン酸アンモニウムを除く)
を担持して得られるセシウム選択性複合イオン交換体か
らなることを特徴とするセシウム分離・回収剤。 (2)無機イオン交換体が、タングストリン酸アンモニ
ウム、ヘキサシアノ鉄(II)酸銅(II)カリウムか
ら選択される1種である前記(1)記載のセシウム分離
・回収剤。 (3)前記(1)記載の複合イオン交換体を製造する方
法であって、無機イオン交換体の粉末を、アルギン酸ナ
トリウム溶液中に分散させて調製したスラリーをカルシ
ウム塩溶液と接触させることによりアルギン酸カルシウ
ムゲルの担体内に無機イオン交換体を分散、担持するこ
とを特徴とする製造方法。 (4)スラリーとカルシウム塩溶液との接触法として、
前者を後者の溶液中に滴下して粒状の複合イオン交換体
とすることを特徴とする前記(3)記載の製造方法。 (5)スラリーとカルシウム塩溶液との接触法として、
前者を後者の溶液中に押出し成形して繊維状の複合イオ
ン交換体とすることを特徴とする前記(3)記載の製造
方法。 (6)スラリーを成膜化したのちカルシウム塩溶液と接
触させて膜状の複合イオン交換体とすることを特徴とす
る前記(3)記載の製造方法。
The present invention comprises the following technical means. (1) An inorganic ion exchanger is supported and complexed in a carrier.
Composed of a complex ion exchanger,
It has high selective adsorption and elution rate, and can be used for complex ion exchange.
The formation of the complex is inconsistent on the powder X-ray diffraction pattern of the composite sample.
Due to the appearance of diffraction peaks attributed only to ion exchangers
A cesium separation / recovery agent that can be easily identified.
Mix sodium formate and inorganic ion exchanger uniformly
The prepared slurry is brought into contact with a calcium salt solution.
With inorganic calcium ions in the carrier of calcium alginate gel
Calcium alginate gel prepared by the process of dispersing and supporting an ion exchanger as a carrier, and an inorganic ion exchanger (excluding ammonium phosphomolybdate)
A cesium separation / recovery agent comprising a cesium-selective complex ion exchanger obtained by carrying cesium. (2) The cesium separation / recovery agent according to the above (1), wherein the inorganic ion exchanger is one selected from ammonium tungstophosphate and potassium hexacyanoferrate (II) copper (II). (3) The method for producing a composite ion exchanger according to the above (1), wherein a slurry prepared by dispersing a powder of the inorganic ion exchanger in a sodium alginate solution is brought into contact with a calcium salt solution to thereby form alginate. A production method comprising dispersing and supporting an inorganic ion exchanger in a calcium gel carrier. (4) As a contact method between the slurry and the calcium salt solution,
The production method according to (3), wherein the former is dropped into the latter solution to form a granular composite ion exchanger. (5) As a contact method between the slurry and the calcium salt solution,
The method according to (3), wherein the former is extruded into the latter solution to form a fibrous composite ion exchanger. (6) The production method according to the above (3), wherein the slurry is formed into a film and then contacted with a calcium salt solution to form a film-like composite ion exchanger.

───────────────────────────────────────────────────── 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) C22B 3/42 C22B 3/00 M (72)発明者 林 拓道 宮城県仙台市泉区南光台南3丁目21−18− 503号 (72)発明者 蛯名 武雄 宮城県仙台市宮城野区清水沼2丁目3−6 泉荘20 Fターム(参考) 4D017 AA01 BA13 BA15 CA06 CA17 CB01 CB03 CB05 DA01 DA03 4D025 AA01 AA09 AB18 AB39 BA02 BA22 BA25 BA27 4K001 AA42 BA21 BA22 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) C22B 3/42 C22B 3/00 M (72) Inventor Takumichi Hayashi 3-chome Nankodaiminami, Izumi-ku, Sendai-shi, Miyagi 21-18-503 No. 72 (72) Inventor Takeo Ebina 20 F-term (reference) 4F017 AA01 BA13 BA15 CA06 CA17 CB01 CB03 CB05 DA01 DA03 4D025 AA01 AA09 AB18 AB39 BA02 BA22 BA25 BA27 4K001 AA42 BA21 BA22

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルギン酸カルシウムゲルを担体とし、
これに無機イオン交換体(但し、りんモリブデン酸アン
モニウムを除く)を担持して得られるセシウム選択性複
合イオン交換体からなることを特徴とするセシウム分離
・回収剤。
Claims: 1. A calcium alginate gel as a carrier,
A cesium separating / recovering agent comprising a cesium-selective composite ion exchanger obtained by supporting an inorganic ion exchanger (except for ammonium phosphomolybdate) on this.
【請求項2】 無機イオン交換体が、タングストリン酸
アンモニウム、ヘキサシアノ鉄(II)酸銅(II)カ
リウムから選択される1種である請求項1記載のセシウ
ム分離・回収剤。
2. The cesium separation / recovery agent according to claim 1, wherein the inorganic ion exchanger is one selected from ammonium tungstophosphate and potassium hexacyanoferrate (II) copper (II).
【請求項3】 請求項1記載の複合イオン交換体を製造
する方法であって、無機イオン交換体の粉末を、アルギ
ン酸ナトリウム溶液中に分散させて調製したスラリーを
カルシウム塩溶液と接触させることによりアルギン酸カ
ルシウムゲルの担体内に無機イオン交換体を分散、担持
することを特徴とする製造方法。
3. The method for producing a composite ion exchanger according to claim 1, wherein a slurry prepared by dispersing a powder of the inorganic ion exchanger in a sodium alginate solution is brought into contact with a calcium salt solution. A production method comprising dispersing and supporting an inorganic ion exchanger in a carrier of a calcium alginate gel.
【請求項4】 スラリーとカルシウム塩溶液との接触法
として、前者を後者の溶液中に滴下して粒状の複合イオ
ン交換体とすることを特徴とする請求項3記載の製造方
法。
4. The method according to claim 3, wherein the method of contacting the slurry with the calcium salt solution comprises dropping the former into the latter solution to obtain a granular composite ion exchanger.
【請求項5】 スラリーとカルシウム塩溶液との接触法
として、前者を後者の溶液中に押出し成形して繊維状の
複合イオン交換体とすることを特徴とする請求項3記載
の製造方法。
5. The process according to claim 3, wherein the slurry is contacted with the calcium salt solution by extruding the former into the latter solution to form a fibrous composite ion exchanger.
【請求項6】 スラリーを成膜化したのちカルシウム塩
溶液と接触させて膜状の複合イオン交換体とすることを
特徴とする請求項3記載の製造方法。
6. The method according to claim 3, wherein after forming the slurry into a film, the slurry is brought into contact with a calcium salt solution to form a film-like composite ion exchanger.
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