JP2005009958A

JP2005009958A - 環境汚染水及び放射性核種汚染水の吸収・吸着パッド

Info

Publication number: JP2005009958A
Application number: JP2003173024A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishiyama; 孝石山; Naofumi Kozai; 直文香西
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】従来、放射性汚染水の漏洩処置及び回収の技術は、紙、ウエス等を用いての汚染水の除去のみを目的としたものであり、有害汚染核種の飛散防止を目的としたイオンを吸着する能力はなかった。さらに、有害元素を含んだ汚染水を短時間で吸収・回収できる高吸水性ポリマーとの併用法は用いられていない。
【解決手段】高吸水性ポリマーと、有害イオンを吸着する吸着材と、これらを収納する透水性袋とから構成されることを特徴とする、環境汚染水及び放射性核種汚染水の吸収・吸着回収に用いる吸収・吸着パッド。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境汚染水、並びに、放射性漏洩液や放射性核種混合液等の放射性核種汚染水を短時間で吸収し、その中に含まれる有害元素を吸着材に吸着させ、有害核種の飛散を防止できる優れた吸収・吸着パッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来行われている放射性汚染漏洩水の回収処理には、古着を再利用した布切れや紙等の、水の吸収率の低いウエス類が採用されている。また、有害イオンを選択的に吸着させる吸着材を併用した汚染水回収方法は、これまでの技術としては採用されていない。環境汚染水の回収技術についても同様である。
【０００３】
従来技術として、例えば、環境汚染水中の重金属含有廃水の処理については非特許文献１等に記載され、また、有害金属の除去及び有害物質の除去については非特許文献２等に記載されているが、いずれもその処理は複雑である。
【０００４】
【非特許文献１】
川北公夫、外１名，環境化学，槇書店，１９７６年８月１５日，ｐ．１１２−１１４
【非特許文献２】
古川淳二、外４名，環境保全と化学反応制御，学会出版センター，１９７８年３月２５日，ｐ．２０１〜２２７
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、放射性汚染水の漏洩処置及び回収の技術は、紙、ウエス等を用いての汚染水の除去のみを目的としたものであり、有害汚染核種の飛散防止を目的としたイオンを吸着する能力はなかった。さらに、有害元素を含んだ汚染水を短時間で吸収・回収できる高吸水性ポリマーとの併用法は用いられていない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意研究を行った結果、環境汚染水及び放射性核種汚染水中に含まれる有害元素を水ごと短時間で回収することができる本発明の吸収・吸着パッドを開発した。
【０００７】
すなわち、本発明の吸収・吸着パッドは、高吸水性ポリマーと、有害イオンを吸着する吸着材と、これらを収納する透水性袋とから構成されることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の吸収・吸着パッドは、水を短時間で吸収可能な高吸水性ポリマーと、イオンを吸着するためのイオン交換樹脂やイオン交換膜等のイオン交換体とを、吸水性の袋の内部に収納した構成をとることにより、公害問題で指摘されるような農薬汚染水等の環境汚染水、又は、原子力事故による飛来放射性核種による汚染水若しくは原子炉冷却配管からの不慮の漏洩による汚染水等の放射性核種汚染水を吸収し、その中に含まれる有害元素を吸着させることを可能とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の吸収・吸着パッドは、高吸水性ポリマーと、有害イオンを吸着する吸着材と、これらを収納する透水性袋とから構成されることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明において使用できる高吸水性ポリマーは、水に溶解することなくポリマー樹脂の自重の数倍〜約１０００倍もの水を素早く、短時間で吸収し保持する能力を有するものである。例えば、住友精化株式会社製の高吸水性樹脂アクアキープ（商標）などがあるが、他社からも市販されており、４００〜８００ｇの水を４０〜８０秒程度の時間で吸収することができる。高吸水性ポリマーは、高分子重合技術により開発されたポリマーであり、各種の衛生材料、例えば、紙おむつや生理ナプキン等に用いられるほか、通信ケーブルの防水材、結露防止材などにおいて吸水の目的で使用されている。
【００１１】
また、本発明において使用できる有害イオンを吸着する吸着材は、Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２（アパタイト）、又は、イオン交換樹脂若しくはイオン交換膜等のイオン交換体である。
【００１２】
本発明の吸収・吸着パッドに用いるアパタイト吸着材は、２価以上の金属陽イオン全てに適用可能であり、有害陽イオンは骨格のＣａ^２＋と交換し結晶中に入るか、又はリン酸塩を形成する。
【００１３】
イオン交換体は、陽イオン交換体又は陰イオン交換体等、吸着により回収すべき有害物質の種類に応じて適宜選択することができる。また、イオン交換体は、例えば、スルホン酸基、カルボン酸基を繊維内に取り込んだカチオン交換繊維、トリメチルアンモニウム基、１〜３級アミノ基を繊維内に取り込んだアニオン交換繊維を、カット糸状、フェルト状で使用することができる。例えば、ニチビ株式会社製のカチオン交換タイプ、アニオン交換タイプ、両イオン適応タイプを使用することができるが、他社からも市販されている。
【００１４】
本発明において使用することができる透水性袋は、水に溶解することなく汚染水を透過する性質をもつものであればいずれの材質であっても良い。
【００１５】
本発明の吸収・吸着パッドは、回収すべき汚染水の量及び有害元素濃度（イオン数：汚染水に溶けるイオンの数）に依存して、吸水性ポリマーの量、並びに、有害元素吸着体の種類及び量を調節して使用することができる。
【００１６】
本発明の吸収・吸着パッドの構造の一態様を図１に示す。図１においては、高吸水性ポリマーが一の透水性袋（内側）に収納されており、更にその透水性袋（内側）が他の透水性袋（外側）に収納され、これら二つの透水性袋の間にイオン吸着材が収納されている。
【００１７】
また、本発明の吸収・吸着パッドの構造の別の態様を図２に示す。図２においては、高吸水性ポリマーとイオン吸着材とが、一の透水性袋に収納されている。
【００１８】
本発明の更に別の態様としては、高吸水性ポリマーが一の透水性袋（内側）に収納され、その透水性袋（内側）が他の透水性袋（外側）に収納され、これら二つの透水性袋の間に陰イオン交換体が収納され、更に、陰イオン交換体を収納する透水性袋（外側）が別の透水性袋（最外側）に収納され、外側二つの透水性袋（外側、最外側）の間にアパタイトが収納された吸収・吸着パッドが挙げられる（図示せず）。このように、吸収・吸着パッドの構造を適宜変更することにより、より多くの有害元素を選択的に吸着することが可能となる。
【００１９】
いずれの態様においても、本発明の吸収・吸着パッドは、高吸水性ポリマーと、有害元素吸着材と、これらを収納する透水性袋とから構成されることを特徴とし、使用の際には、汚染水が透水性袋を通過して、イオン吸着剤に接触することにより有害元素が吸着され、高吸水性ポリマーに接触することにより汚染水が吸収される。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、この実施例は本発明を例示するものであり、いかなる態様にも限定するものではない。
【００２１】
（実施例）
高吸水性ポリマーと合成アパタイト微粉とを重量比で９：１に混合した試料１００ｍｇに０．０１モルのＳｒ溶液（模擬有害元素）２ｍｌを吸収・吸着させた。次いで、５００℃で１時間加熱し、試料を炭化したものをＳＥＭ−ＥＤＸ（走査電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分析装置）による元素マッピングとＸ線回折とによる定性分析を行った。
【００２２】
図３〜５にイオン吸着材（アパタイト）及び高吸水性ポリマーの混合物のＸ線回折ピークとＳＥＭ−ＥＤＸで観察した写真（Ｓｒがアパタイト吸着材に吸着されている様子）とを示す。
【００２３】
図３は混合物のＸ線回折ピークであり、図４は混合物にＳｒを吸着させた試料のＸ線回折ピークである。
【００２４】
図３及び図４において、縦軸はカウント数であり元素の積算強度を表し、横軸のＫｅＶがその元素特有のエネルギーを表し、ピーク上のＣＫａが炭素のＫアルファ線、ＯＫａが酸素のＫアルファ線、ＮａＫａがナトリウムのＫアルファ線、ＰｋａがリンのＫアルファ線、ＣａＫａがカルシウムのＫアルファ線である。これらのピークは、その元素から放出されるアルファ線の最も強いピークを検出したものである。例えば、Ｎａであれば、１．００ＫｅＶのエネルギーの位置にピークが検出されたとき、この元素はＮａであると定性分析される。ピークの山が高い程、その元素の濃度が高いことを意味している。また、図３及び図４の右上の写真はＸ線分析を行った場所を示している。
【００２５】
図５は、エネルギー分散型Ｘ線分析装置による元素マッピング写真であり、Ｘ線分析した箇所をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察したものである。分析に用いる試料は、吸着処理されたものを５００℃で分解し、殆ど灰になったものを定性分析しているので、吸着している場所の元素の定性が可能となる。写真には、Ｓｒ、Ｎａ、Ｃａの元素分布の様子が示されている。Ｎａは吸水性ポリマーの構成元素であり、一方、Ｃａは元素吸着材であるアパタイトの成分であることから、これらを検出することにより、有害元素Ｓｒが、高吸水性ポリマーの成分であるＮａの箇所ではなく、元素吸着材であるアパタイトの成分、Ｃａの箇所に吸着されていることが分かる。
【００２６】
【発明の効果】
不慮の原因、例えば、有害農薬、原子力事故などによる飛来放射性核種に起因する環境汚染などで、環境中の水が有害元素で汚染されたとき、更には、放射性核種を含んだ液が異常漏洩したときに、本発明の吸収・吸着パッドを使用することにより、短時間で有害元素含有汚染液を吸収回収し、その液に含まれる有害元素を吸着・回収することができる、という本発明に特有の顕著な効果を生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸収・吸着パッドの一態様の断面図である。
【図２】本発明の吸収・吸着パッドの一態様の断面図である。
【図３】イオン吸着材（アパタイト）及び高吸水性ポリマーの混合物のＸ線回折ピークを示す図である。
【図４】イオン吸着材（アパタイト）及び高吸水性ポリマーの混合物にＳｒを吸着させた試料のＸ線回折ピークを示す図である。
【図５】エネルギー分散型Ｘ線分析装置による元素マッピング写真を示す図である。

Claims

高吸水性ポリマーと、イオンを吸着する吸着材と、これらを収納する透水性袋とから構成されることを特徴とする、環境汚染水及び放射性核種汚染水の吸収・吸着回収に用いる吸収・吸着パッド。