JP2007014841A - 廃液処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃液が、重金属及び／又は放射性核種などの複数種類の元素を含む高塩濃度であっても、これら複数種類の元素を容易に除去することが可能な廃液処理方法及びこの方法に用いる装置を提供する。
【解決手段】重金属及び／又は放射性核種と選択的に反応し又は吸着する物質を含むマイクロカプセル６、７を、流入口と流出口を備えたカラム３に充填し、カラム３内に流入する廃液中から前記重金属及び／又は放射性核種を除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃液中から、重金属及び／又は放射性核種を含む複数種類の元素を除去することが可能な廃液処理方法及びこれを用いる装置に関する。

従来、廃液中に重金属や放射性核種などが含まれている場合には、例えば沈殿法、イオン交換法、溶媒抽出法等によって、これらを除去することが行われていた。

しかし、このような従来の処理方法では、処理後に多量のスラッジが発生したり、処理工程が複雑で高コストを要するという課題があった。

近年、このような課題に対して、抽出剤又は吸着剤からなる芯物質をポリマー等のカプセル壁で取り囲んだ、所謂マイクロカプセルを用いる処理方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、廃水から異臭味物質、有機毒性物質、重金属などを同時に除去するアルギン酸ゲルを用いる処理方法が記載されている。この方法では、カプセル内に内包された活性炭によって異臭味物質、有機毒性物質が除去され、活性炭を被覆するフィルム状のアルギン酸によって重金属が除去される。アルギン酸は藻類等の細胞壁を構成する成分の一つで、２４０，０００程度の分子量を有する高分子化合物であり、カルボキシル基を有するため、陽イオンとイオン交換して重金属を除去する。

また、特許文献２および特許文献３には、主に銅イオンを抽出する抽出剤を内包したマイクロカプセルを用いる処理方法が記載されている。特許文献２には、５−ドデシルサリシルアミドオキシム（ＬＩＸ８６０）をアルギン酸で内包したマイクロカプセルを用いる方法が記載されている。一方、特許文献３には、キレート試薬を含有したマイクロカプセルを用いる方法が記載されている。
特開平１１−７０３８４号公報 特開２００３−１１３４２７号公報 特開２００３−１８３７４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の処理方法は、廃液が高塩濃度の場合、イオン交換容量が不足して廃液から重金属を完全に除去し難くなるという課題があった。

また、特許文献２と特許文献３に記載の処理方法は、銅イオンと選択的に反応するマイクロカプセルを用いているため、溶存する重金属が多種類の場合にこれらを除去することが困難であった。

本発明は、このような課題に対処するためになされたもので、廃液が、重金属及び／又は放射性核種などの複数種類の元素を含む高塩濃度であっても、これら複数種類の元素を容易に除去することが可能な廃液処理方法及びこの方法に用いる装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の廃液処理方法は、重金属及び／又は放射性核種を含む元素が溶存する廃液を、前記重金属及び／又は放射性核種のうち特定の重金属及び／又は放射性核種と選択的に反応し又は吸着する物質を含むマイクロカプセルと接触させて、前記廃液中から前記重金属及び／又は放射性核種を除去することを特徴とする。前記廃液には複数種類の元素が溶存し、且つ前記マイクロカプセルは特定の重金属及び／又は放射性核種と選択的に反応し又は吸着する物質を含む複数種類を有することを特徴とする。

また、本発明の廃液処理装置は、重金属及び／又は放射性核種に対して選択的に反応し又は吸着する物質を含むマイクロカプセルを、流入口と流出口とを備えたカラムに充填してなることを特徴とする。

本発明の廃液処理装置は、重金属及び／又は放射性核種に対して選択的に反応し又は吸着する物質を含むマイクロカプセルを、フィルターにコートしてなることを特徴とする。

本発明の廃液処理方法によれば、重金属及び／又は放射性核種などを含む高塩濃度の廃液から、特定の重金属及び／又は放射性核種を容易に且つ選択的に除去することができる。さらに、本発明の廃液処理方法によれば、複数種類の元素を含む廃液から、これら複数種類の元素を容易に除去することができる。

また、本発明の処理方法を用いた廃液処理装置によれば、簡便な同一の装置で、廃液中から重金属、放射性核種などを連続的に除去することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明において使用されるマイクロカプセルは、粒子径０．１〜１．０ｍｍ程度の球状を有しており、重金属、放射性核種に対して選択的に反応又は吸着する物質をアルギン酸で内包している。以下、重金属等と選択的に反応する物質（液体）を抽出剤とし、選択的に吸着する物質（固体）を吸着剤とする。抽出剤としては、除去する重金属や放射性核種の種類に応じて、例えばリン酸トリブチル（以下、ＴＢＰ）、ビス2-エチルヘキシルリン酸（以下、Ｄ_２ＥＨＰＡ）、ジ（2-エチルヘキシル）ホスホン酸モノ2-エチルヘキシルエステル（以下、ＥＨＰＮＡ）、ビス（2,4,4-トリメチルペンチル）モノチオホスフィン酸等の中性又は酸性の有機リン系溶媒；トリｎ−オクチルアミン（以下、ＴＯＡ）、トリイソオクチルアミン等の塩基性の非リン系溶媒等を用いることができる。また、吸着剤としては、不溶性フェロシアン化物等の微粉体等を用いることができる。

マイクロカプセルには、上記抽出剤又は吸着剤に加えて、さらに鉄酸化物のような比重の大きい物質を内包してもよい。水と比べて比重が軽い抽出剤又は吸着剤をマイクロカプセル化した場合、作製したカプセルが水に浮かびカラム処理が困難になる場合がある。このため、鉄酸化物を加えて比重を調整することが好ましい。鉄酸化物のような磁性材料を用いる場合には、磁石を用いて使用済みのマイクロカプセルを容易に回収することができる。なお、廃液中に有機物が存在する場合には、活性炭をマイクロカプセル化してもよい。これにより、廃液中から有機物を選択的にカプセル内に閉じ込めて除去することができる。

次に、マイクロカプセルの作製方法の一例を、抽出剤のＴＢＰを用いて示す。

まず、ＴＢＰを１重量％のアルギン酸ナトリウム水溶液等のアルギン酸塩溶液と混合した後、１ｍｏｌ/リットルの塩化カルシウム水溶液等の多価陽イオン溶液に滴下し、１２０〜１８０ｒｐｍで攪拌して、アルギン酸を架橋させて、ＴＢＰを内包したマイクロカプセルを得る。なお、アルギン酸ナトリウムとＴＢＰとの混合比（容量）は１０:１とした。ここでは、ＴＢＰを用いたが、ＴＢＰ以外の上述した抽出剤、吸着剤についても同様にしてマイクロカプセル化することができる。

次に、本発明の廃液処理方法について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る廃液処理装置である。

図１に示すように、本実施形態の廃液処理装置１は、ウラン、セシウムなどの多種類の元素が溶存する廃液が入った廃液タンク２と、マイクロカプセルＡ６とマイクロカプセルＢ７とが充填されたカラム３と、廃液をカラム３に連続投入するための廃液供給ポンプ４と、カラム３で処理された処理液が送られる処理液タンク５とを有している。マイクロカプセルＡ６は、ウランを選択的に吸着するＴＢＰを内包しており、マイクロカプセルＢ７は、セシウムを選択的に吸着する不溶性フェロシアン化物を内包している。

以上のような構成により、廃液処理装置１では廃液処理に際して、まず、ウランとセシウムが溶存する廃液タンク２から、廃液供給ポンプ４を用いて、廃液をカラム３の流入口に供給して、マイクロカプセルＡ６、マイクロカプセルＢ７と接触させる。これにより、廃液中からウランとセシウムを一度に除去することができる。ウランとセシウムが除去された処理液は、カラム３の流出口から処理液タンク５に送られる。

本実施形態では、ＴＢＰと不溶性フェロシアン化物がそれぞれ内包された２種類のマイクロカプセルを用いたが、廃液中から除去する元素の種類に応じて抽出剤又は吸着剤を選択し１種類又は２種以上のマイクロカプセルを用いてもよい。

また、カラムから排出された処理液中に重金属、放射性核種などが残存しているかどうかを確認するため、計測器を用いてもよい。これらの元素濃度が基準値以上の場合、処理液を再度カラムに戻して、連続して再処理を行う。なお、廃液処理装置は、放射性元素などの飛散、漏洩を防止するため、グローブボックスやフード等の負圧に制御された気密室内で用いることが好ましい。

したがって、本実施形態によれば、異なる抽出剤又は吸着剤を内包したマイクロカプセルを混合してカラムに充填し、廃液をこのカラムに供給することによって、廃液中から複数種類の元素を同時に且つ容易に除去することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る廃液処理方法について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る廃液処理装置である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付し、その説明を一部省略する。

図２に示すように、上述した、ＴＢＰを内包したマイクロカプセルＡ６と、不溶性フェロシアン化物を内包したマイクロカプセルＢ７を、それぞれ別々のカラム２２、２３に充填してもよい。これによって、同一の装置を用いて、ウランとセシウムが溶存する廃液中から、連続的にこれらを除去することができる。

以上のような構成により、この廃液処理装置２１では廃液処理に際して、まず廃液タンク２から、廃液供給ポンプ４を用いて、ウランとセシウムが溶存する廃液を第１のカラム２２に供給して、マイクロカプセルＡ６と接触させて、廃液中からウランを除去する。次に、第１のカラム２２を経て、ウランが除去された廃液を第２のカラム２３に供給して、マイクロカプセルＢ７と接触させて、廃液中から、残存するセシウムを除去する。ウランとセシウムが除去された処理済みの廃液は、処理液タンク５に送られる。

したがって、本実施形態によれば、内包する吸着剤又は抽出剤が異なるマイクロカプセルを、それぞれ別々のカラムに充填し、廃液をこれらのカラムに連続して供給することによって、廃液中から複数種類の元素を容易に除去することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る廃液処理方法について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る廃液処理装置である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付し、その説明を一部省略する。

図３に示すように、廃液処理装置３１では、廃液をカラム３に供給した後、重金属及び／又は放射性核種と反応又は吸着したマイクロカプセルＡ６とマイクロカプセルＢ７が充填されたカラム３に、薬剤タンク８から、薬剤供給ポンプ９を介して薬剤を供給し、重金属及び／又は放射性核種を溶離させて、薬剤受けタンク１０に、重金属及び／又は放射性核種を回収してもよい。

ここで、テクネチウムが溶存する廃液に対して、テクネチウムの抽出剤としてＴＢＰを用いた場合の反応式を用いて説明する。
Ｈ^＋＋Ｔ_ｃＯ_４ ⁻＋３ＴＢＰ⇔ＨＴ_ｃＯ_４・３ＴＢＰ

上式に示すように、水中のテクネチウムは、過テクネチウム酸（Ｔ_ｃＯ_４ ⁻）の形態で存在しており、ＴＢＰによってテクネチウムＴＢＰ錯体（ＨＴ_ｃＯ_４・３ＴＢＰ）を生成し、水から分離されている。水中のＨ^＋濃度が高い場合には、上記式の平衡は右に移動して、溶存するテクネチウムとカプセル内のＴＢＰとが反応し易くなる。一方、Ｈ^＋濃度が低い場合には、上記式の平衡が左に移動して、カプセル内に抽出されたテクネチウムを溶離することができる。そのため、薬剤として処理液に比べてＨ^＋濃度の低い薬剤を用いることにより、カプセル内からテクネチウムを溶離することが可能となる。

したがって、本実施形態によれば、重金属及び／又は放射性核種と反応又は吸着したマイクロカプセルに薬剤を供給してこれらの元素を溶離し、回収することによって、マイクロカプセルを再利用することができる。

上記いずれの実施形態においてもマイクロカプセルをカラムに充填して用いているが、該カプセルをフィルターにコートして用いてもよい。これにより、重金属、放射性核種の他に、さらに微粒子が分散した廃液であっても、抽出剤又は吸着剤を内包したマイクロカプセルがプリコートされたフィルターに廃液を通液させることによって、カプセル内に重金属及び／又は放射性核種を閉じ込めて除去するとともに、微粒子を捕捉することができる。

したがって、本発明の廃液処理方法によれば、廃液中に、重金属、放射性核種などの多種類の元素が溶存する場合でも、これらの元素と選択的に反応し又は吸着する、抽出剤又は吸着剤を用いることによって、スラッジ等の二次廃棄物が発生することなく、一度に多種類の元素を廃液から除去することができる。

このような本発明の廃液処理方法を用いた廃液処理装置によれば、簡便な装置を用いることによって、容易に且つ低コストで重金属、放射性核種などを廃液中から処理することができる。

本発明の第１の実施形態に係る廃液処理装置を示す概略系統図である。 本発明の第２の実施形態に係る廃液処理装置を示す概略系統図である。 本発明の第３の実施形態に係る廃液処理装置を示す概略系統図である。

符号の説明

１…廃液処理装置、２…廃液タンク、３…カラム、４…廃液供給ポンプ、５…処理液タンク、６…マイクロカプセルＡ、７…マイクロカプセルＢ、８…薬剤タンク、９…薬剤供給ポンプ、１０…薬剤受けタンク、２１…廃液処理装置、２２…第１のカラム、２３…第２のカラム、３１…廃液処理装置。

Claims (7)

1. 重金属及び／又は放射性核種を含む元素が溶存する廃液を、前記重金属及び／又は放射性核種のうち特定の重金属及び／又は放射性核種と選択的に反応し又は吸着する物質を含むマイクロカプセルと接触させて、前記廃液中から前記重金属及び／又は放射性核種を除去することを特徴とする廃液処理方法。
2. 前記廃液には複数種類の元素が溶存し、且つ前記マイクロカプセルは特定の重金属及び／又は放射性核種と選択的に反応し又は吸着する物質を含む複数種類を有することを特徴とする請求項１に記載の廃液処理方法。
3. 重金属及び／又は放射性核種を含む複数種類の元素が溶存する廃液を、前記重金属及び／又は放射性核種の一部に対して選択的に反応し又は吸着する物質を含むマイクロカプセルと接触させて、前記廃液中から前記重金属及び／又は放射性核種の一部を選択的に除去する第１の除去工程と、
   前記第１の除去工程を経た廃液を、残った重金属及び／又は放射性核種に対して選択的に反応し又は吸着する物質を含むマイクロカプセルと接触させて、前記廃液中から残りの前記重金属及び／又は放射性核種を除去する第２の除去工程と
   を有することを特徴とする請求項２に記載の廃液処理方法。
4. 前記マイクロカプセルには、前記重金属及び／又は放射性核種に対して選択的に反応し又は吸着する物質の他に、鉄酸化物が含まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の廃液処理方法。
5. 重金属及び／又は放射性核種に対して選択的に反応し又は吸着する物質を含むマイクロカプセルを、流入口と流出口とを備えたカラムに充填してなることを特徴とする廃液処理装置。
6. 重金属及び／又は放射性核種に対して選択的に反応し又は吸着する物質を含むマイクロカプセルを、フィルターにコートしてなることを特徴とする廃液処理装置。
7. 前記廃液処理装置は、負圧にされた気密室内に設置されることを特徴とする請求項５又は６に記載の廃液処理装置。

Images