JP2013019882A - セシウム拡散防止液 - Google Patents

Abstract

【課題】大気中に含まれるセシウムを選択的に吸着でき、かつ吸着後のセシウムの拡散がないセシウム拡散防止液を提供する。
【解決手段】フェロシアン化金属化合物０．０１〜９０質量％及び結着剤９９．９９〜１０質量％を含むセシウム拡散防止液である。
【選択図】なし

Description

本発明は、セシウム拡散防止液に関する。さらに詳しくは、大気中に含まれる有害な放射性セシウムを効率よく拡散防止できるセシウム拡散防止液に関する。

従来より、原子力発電所等の放射性物質取扱施設から発生する放射性物質を含む廃液や排ガスから放射性物質を自然環境中に排出させないことが求められている。しかし、該放射性物質取扱施設から何らかの原因により高濃度の放射性セシウム１３７が含まれる排ガスが排出された場合、周辺地域に降りそそぎ、降りそそいだ該セシウムは、風等により更に拡散する可能性もある。特に放射性物質の中でも放射性セシウム１３７の半減期は３０年と長く、γ線はその後も減衰するとはいえ、長期にわたり自然環境中に放射されることになる。また、ガス化し易いため広く環境中に飛散し、水溶性が高く生体に蓄積し易い。その為、生体内に取り込まれると、体内被曝による生体への悪影響が非常に大きく、より深刻である。この放射性セシウム１３７を除去する方法として、ゼオライトを用いて汚染水から除去する方法が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、このゼオライトを用いる方法は、ナトリウム、カルシウム等の金属成分も同時に吸着する可能性があり、放射性セシウム１３７のみを選択的に除去する方法ではないため、効率が良くない。
一方、放射性セシウム１３７を含むセシウム及びその化合物と選択的に反応して吸着作用を有する化合物としてフェロシアン化金属化合物が一般的に知られている（特許文献２参照）。しかしながら、これらは一般的には微細な結晶を有する微粒子状の顔料であり、微粒子状態のままで使用するとセシウム及びその化合物を吸着した後、微粒子状態となって拡散するため拡散防止することが困難である。このように、大気中に排出された放射性セシウム１３７を含むセシウム及びその化合物が大気中から降りそそいだ際に、拡散防止することが求められている。

特開昭５６−７９９９９号公報 特開平５−６６２９５号公報

本発明は、フェロシアン化金属化合物を用いてセシウム及びその化合物（以下、単に「セシウム」ということがある。）を拡散防止するに当たって、セシウムを吸着した後の吸着物からセシウムが拡散することのないセシウム拡散防止液を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討を進めた結果、フェロシアン化金属化合物及び結着剤を特定割合で含むセシウム拡散防止液により、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、以下のセシウム拡散防止液を提供するものである。
１．フェロシアン化金属化合物０．０１〜９０質量％及び結着剤９９．９９〜１０質量％を含むセシウム拡散防止液。
２．前記フェロシアン化金属化合物が一般式Ａ_xＭ_y［Ｆｅ（ＣＮ）₆］で示される上記１に記載のセシウム拡散防止液。
（式中、Ａは、Ｋ、Ｎａ、ＮＨ₄のいずれかであり、Ｍは、Ｃａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎのいずれかであり、かつｘ、ｙは式ｘ＋ｎｙ＝４(ｘは０〜３の数である)を満たす。ｎはＭの価数を表す。）
３．結着剤が有機高分子材料及び／又は体質顔料である上記１又は２に記載のセシウム拡散防止液。
４．セシウム拡散防止液中に分散媒として水、有機溶媒及び液状重合体から選択された少なくとも１種を含む上記１〜３に記載のセシウム拡散防止液。

本発明によれば、フェロシアン化金属化合物及び結着剤を含むセシウム拡散防止液を用いることにより、大気中に含まれるセシウム及び散布、塗布される対象表面、例えば、壁面、床面、土壌等に存在するセシウムを選択的に吸着でき、かつ吸着後のセシウムの拡散がないため、セシウムを効率よく吸着することができる。

本発明のセシウム拡散防止液は、フェロシアン化金属化合物及び結着剤を含むものである。以下、セシウム拡散防止液について説明する。

（セシウム拡散防止液を構成する各成分について）
［フェロシアン化金属化合物］
本発明において使用されるフェロシアン化金属化合物とは、一般式Ａ_xＭ_y［Ｆｅ（ＣＮ）₆］で示される金属塩である。ここで、式中のＡは、Ｋ、Ｎａ、ＮＨ₄のいずれかであり、Ｍは、Ｃａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎのいずれかであり、式ｘ＋ｎｙ＝４(ｘは０から３の数)を満たす。また、ｎはＭの価数を表す。
上記の金属化合物の一つであり、種々の紺青の中で、特に化学式ＮＨ₄Ｆｅ［Ｆｅ（ＣＮ）₆］である紺青は、工業的に量産され、極めて微粒子状の顔料であり、その用途としてインキ、絵の具、化粧品などに広く使用されている安全性の高い化合物である。これらのフェロシアン化金属化合物は結晶構造として立方晶形を有し、格子内に一価の陽イオン、特にセシウムを選択的に取り込みやすい化合物である。
本発明のセシウム除去材に使用されるフェロシアン化金属化合物は、その形態が微粒子状であっても、水分等を含んだウェット状であってもよい。なお、市販の微粉品には吸着水が含まれている。

［結着剤］
本発明において使用される結着剤は、セシウム拡散防止液として屋外の一般家屋、ビル、農業、林業、水産等の各施設等に散布、塗布して使用された際に、散布、塗布により形成される被覆層からフェロシアン化金属化合物が容易に剥離や離脱を生じないために使用される。フェロシアン化金属化合物は極めて微粒子状であるので、微粒子状態のままで使用することはできず、各施設等に散布、塗布した際に、散布、塗布面に、被覆層としてフェロシアン化金属化合物を結着させるために結着剤を必要とする。
本発明で使用される結着剤としては、有機高分子材料、体質顔料、金属石鹸、界面活性剤、ワックス等が挙げられる。以下、これらの具体的な化合物について説明する。

有機高分子材料としては、石油樹脂、ロジン誘導体、硝化綿やアセチルブチルセルロース等のセルロース誘導体、環化ゴムや塩化ゴム等のゴム誘導体、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、アスファルト乳剤等が挙げられる。

体質顔料としては、タルク、マイカ、硫酸バリウム、カオリン、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、石英、アルミナ、マグネシア、ゼオライト、カルシア、水酸化アルミニウム、ガラス、チタン白、バライト粉、ホワイトカーボン、ベンガラ、カーボンブラック、鉄黒、ガラスバルーン、プラスチックバルーン等が挙げられる。

金属石鹸としては、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸バリウム、ラウリン酸亜鉛、２−エチルヘキサン酸バリウム、２−エチルヘキサン酸亜鉛、リシノール酸バリウム、リシノール酸亜鉛等が挙げられる。

界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤が挙げられる。ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド、ラウリル酸ジエタノールアミド等のアルキロールアマイド類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のポリオキシアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ジステアリン酸ポリエチレングリコール等のポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、モノカプリン酸ソルビタン、モノステアリン酸ソルビタン、ジステアリン酸ソルビタン等のソルビタン脂肪酸エステル類、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル類、グリコールエーテル類等が挙げられる。

アニオン性界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムに代表されるアルキルベンゼンスルホン酸塩類、ジ２−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム、ジイソトリデシルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸塩、ジ（ポリオキシエチレン２−エチルヘキシルエーテル）スルホコハク酸ナトリウム、ジ（ポリオキシエチレンイソトリデシルエーテル）スルホコハク酸ナトリウム等のジポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、ラウリル硫酸ナトリウム、高級アルコール硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸塩、オレイン酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、半硬化牛脂脂肪酸ナトリウム等の脂肪酸塩等が挙げられる。

カチオン系界面活性剤としては、例えば塩化ラウリルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム等のアルキルトリメチルアンモニウム塩類、塩化ステアリルジメチルベンジルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、塩化ラウリルジメチルベンジルアンモニウム塩等のアルキルジメチルベンジルアンモニウム塩類等が挙げられる。

両性界面活性剤としては、ヤシ油アルキルベタイン等のアルキルベタイン類、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキルアミドベタイン類、Ｚ−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリームベタイン等のイミダゾリン類、ポリオクチルポリアミノエチルグリシン等のグリシン類が挙げられる。

ワックスとしては、パラフィンワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等が挙げられる。
これらの結着剤は、それぞれを単独で使用してもよいし、また複数種を併用して使用してもよい。
［分散媒］
本発明においては、使用されるフェロシアン化金属化合物及び結着剤を液状とするために必要に応じて分散媒が使用される。分散媒としては、水、有機溶媒、液状重合体が挙げられる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ブチルセロソルブ、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、キシレン、トルエン、酢酸ブチル、酢酸エチル、エトキシエチルプロピオネート、メトキシプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブタノール等が挙げられる。

液状重合体としては、シリコーン系液状重合体、ウレタン系液状重合体、ジエン系液状重合体、オレフィン系液状重合体、アクリル系液状重合体等を挙げることができる。具体的には、シリコーンオイル、液状ポリブタジエン、流動パラフィン、メチルメタアクリレート等が挙げられる。
これらの分散媒は、それぞれを単独で使用してもよいし、また複数種を併用して使用してもよい。なお、使用される結着剤が分散媒としての役割を果たす場合は、上記の分散媒は必ずしも必要ではない。

［添加成分］
本発明のセシウム拡散防止材には、フェロシアン化金属化合物及び結着剤とともに添加成分を必要により添加含有させることができる。添加成分としては、分散安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、抗菌剤、消泡剤、浸透剤、乳化剤、増粘剤、沈降防止剤、凍結防止剤、可塑剤、造膜助剤、触媒、架橋剤、硬化剤等を挙げることができる。

［フェロシアン化金属化合物と結着剤との配合割合］
フェロシアン化金属化合物と結着剤との配合割合は、散布あるいは塗布する拡散防止液中にフェロシアン化金属化合物と結着剤との合計量に基づいて、フェロシアン化金属化合物が０．０１〜９０質量％、好ましくは０．１〜５０質量％、結着剤が９９．９９〜１０質量％、好ましくは９９．９〜５０質量％含むように配合される。フェロシアン化金属化合物が０．０１質量％未満であるとセシウム除去効率が低下し、望ましくない。また、フェロシアン化金属化合物が９０質量％を超えると散布あるいは塗布面からフェロシアン化金属化合物が脱離や流出する恐れがあり望ましくない。

［分散媒の配合割合］
拡散防止液中に使用される分散媒の量は、使用されるフェロシアン化金属化合物及び結着剤が分散状態となり、液状とすることができる量であればよく、通常は、フェロシアン化金属化合物と結着剤との合計量１００質量部に対して、０〜９００質量部、好ましくは０〜４００質量部である。上述したように、使用される結着剤が分散媒としての役割を果たす場合は、分散媒は必ずしも必要ではない。本発明のセシウム拡散防止液は、上記にて説明した各成分を所定量配合して混合し、拡散防止液とするものである。

以上の如くして得られる本発明のセシウム拡散防止液は、大気中にセシウムが含まれる環境下において、土壌、屋外の一般家屋、ビル、農業、林業、水産等の各施設等に散布、塗布して使用することができる。

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
実施例１
紺青顔料（商品名：ミロリブルー６６０ＰＡ、前記フェロシアン化金属化合物の一般式中のＡがＮＨ₄、ＭがＦｅ；大日精化工業株式会社製）１０質量部に４５質量％のアクリル樹脂を含むアクリル酸エステル系エマルジョン(商品名：リカボンド ＦＫ‐４２０；中央理化株式会社製）４２．５質量部とアニオン系界面活性剤２．４質量部、消泡剤０．１質量部をディゾルバーで撹拌し更に水を４５．０質量部加え、混合して塗工液を作成した。作成した塗工液をヤマト科学株式会社製スプレードライヤにて粒状化したものを内径１２ミリのカラムに６０ｇ充填し、硝酸セシウム７０ミリグラム／リットル及び硫酸ナトリウム２００グラム／リットルを含む硝酸セシウム水溶液（中性）５００ミリリットルを２ミリリットル／分の速度で通過させた。その流出液のセシウム濃度を原子吸光分析装置（偏光ゼーマン原子吸光光度計Ｚ−２０１０；（株）日立ハイテクノロジーズ製；検出限界０．００６ミリグラム／リットル）にて測定し、その除染係数を求めた結果、除染係数は、５８０であった。なお、除染係数は処理前後でのセシウムの濃度比（除染係数＝処理前のセシウム濃度／処理後のセシウム濃度）で定義される。除染係数は通常、１００以上であれば、除去効果が十分あるとされている。

比較例１
実施例１において、フェロシアン化金属化合物を添加しないで、アクリル酸エステル系エマルジョン４２．５質量部とアニオン系界面活性剤２．４質量部、消泡剤０．１質量部及び水を５５．０質量部加え、混合して塗工液を作成した。実施例１と同様の方法で粒状化した塗工物を得た。これを実施例１と同様にして測定し、その除染係数を求めた結果、除染係数は、２．５であった。

実施例２〜８
紺青顔料（商品名：ミロリブルー６６０ＰＡ、前記フェロシアン化金属化合物の一般式中のＡがＮＨ₄、ＭがＦｅ；大日精化工業株式会社製）の水分散液を作成し、３．７６〜７５．２４質量部に２０質量％のアクリル樹脂を含むアクリル系水性塗料（商品名：８６０ シーラー；大日精化工業株式会社製）９６．２４〜２４．７６質量部を表−１に示す配合比率にて、段階的に配合し紺青と結着剤の比率を検証した。作成した塗工液をスプレードライヤ（ヤマト科学株式会社製）にて、粒状化したものを内径１２ミリのカラムに６０ｇ充填し、硝酸セシウム７０ミリグラム／リットル及び硫酸ナトリウム２００グラム／リットルを含む硝酸セシウム水溶液（中性）５００ミリリットルを２ミリリットル／分の速度で通過させた。その流出液のセシウム濃度を原子吸光分析装置にて測定し、その除染係数を求めた結果、除染係数は、表−２に示す通り、全て１００以上であった。分散液は、紺青顔料（商品名：ミロリブルー６６０ＰＡ；大日精化工業株式会社製）２６．５８質量部にシュウ酸０．４５質量部とソーダ灰０．３３質量部、アニオン系界面活性剤（商品名：デモール Ｎ；花王株式会社製）を２．６４部に水を７０質量部加え、サンドミルにて混練し、調製した。

比較例２
実施例２において、フェロシアン化金属化合物を添加しないアクリル系水性塗料（商品名：８６０ シーラー；大日精化工業株式会社製）を実施例１と同様の方法で粒状化した塗工物を作成、これを同様にして測定し、その除染係数を求めた結果、除染係数は、２．３であった。

実施例９
紺青顔料（商品名：ミロリブルー６６０ＰＡ、前記フェロシアン化金属化合物の一般式中のＡがＮＨ₄、ＭがＦｅ；大日精化工業株式会社製）１０質量部に５７質量％のアクリル樹脂を含む水性樹脂塗料(商品名：ベース ７２０−Ｆ；大日精化工業株式会社製）２０質量部、ポルトランドセメント２５質量部、７号硅砂４０質量部、水５質量部を加え、ディゾルバーにて混練し、樹脂モルタル液を調製した。この液には、フェロシアン化金属化合物及びアクリル樹脂（結着剤）との合計量に基づいて、フェロシアン化金属化合物は１１．６質量％含まれていた。この液を吹付けにて、ポリエチレン製シートにポリエステル不織布をラミネートしたクロス（東レ株式会社製）に塗布し、常温で２４時間以上乾燥させて、塗布量が乾燥重量として約１０００ｇ／ｍ²、対水圧１，５００ｍｍＨ₂Ｏ以上を有する防水塗布シートを得た。得られた防水塗布シート１８０ｃｍ²を用いて実施例1と同様の方法にてその除染係数を求めた結果、除染係数は２００であった。

実施例１０
実施例９で調製した樹脂モルタル液を吹付けにて土壌に塗布することにより、セシウムの飛散防止保護吸着塗膜（厚み１〜２ｍｍ）を得ることができた。

比較例３
実施例９において、フェロシアン化金属化合物を添加しない樹脂モルタル液を実施例９と同様の方法でコーティング布を作成、これを同様にして測定し、その除染係数を求めた結果、除染係数は、２．３であった。

上記の実施例から、本発明のフェロシアン化金属化合物及び固着剤を含む塗工液からなるセシウム吸着飛散防止塗工液は、セシウムを効率よく捕集及び/又は汚染土壌等の飛散防止として効果があることがわかる。

本発明のフェロシアン化金属化合物及び結着剤を含むセシウム拡散防止液は、大気中に含まれるセシウムを吸着後、拡散させることがないため、土壌、屋外の一般家屋、ビル、農業、林業、水産等の各施設等に散布、塗布して使用することができる。

Claims (4)

1. フェロシアン化金属化合物０．０１〜９０質量％及び結着剤９９．９９〜１０質量％を含むセシウム拡散防止液。
2. 前記フェロシアン化金属化合物が一般式Ａ_xＭ_y［Ｆｅ（ＣＮ）₆］で示される請求項１に記載のセシウム拡散防止液。
   （式中、Ａは、Ｋ、Ｎａ、ＮＨ₄のいずれかであり、Ｍは、Ｃａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎのいずれかであり、かつｘ、ｙは式ｘ＋ｎｙ＝４(ｘは０〜３の数である)を満たす。ｎはＭの価数を表す。）
3. 結着剤が有機高分子材料及び／又は体質顔料である請求項１又は２記載のセシウム拡散防止液。
4. セシウム拡散防止液中に分散媒として水、有機溶媒及び液状重合体から選択された少なくとも１種を含む請求項１〜３記載のセシウム拡散防止液。