JP2013117524A - Method for manufacturing carbide which absorb and filter radioactive substance and method for using the same, and water purifier, water treatment apparatus and functional food - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に、無酸素雰囲気中にて攪拌しながら炭化される炭化装置によって炭化される炭化物に関する製造方法であって、放射性物質を吸収及びろ過する炭化物の製造方法及びその利用方法、並びに浄水器、及び水処理装置、及び機能性食品に関する。 In particular, the present invention relates to a method for producing a carbide that is carbonized by a carbonizer that is carbonized while stirring in an oxygen-free atmosphere, and a method for producing a carbide that absorbs and filters a radioactive substance, a method for using the same, and water purification The present invention relates to a vessel, a water treatment device, and a functional food.
従来、各種の炭化物（桐炭、もみ殻炭、杉炭）の環境改善に対する応用が知られている。
特許文献１では、桐材を炭化して、家具などの除湿、かび防止などへの応用が開示されている。
Conventionally, application of various carbides (paulownia charcoal, rice husk charcoal, cedar charcoal) for environmental improvement is known.
Patent Document 1 discloses the application of carbonized paulownia wood to dehumidify furniture and prevent mold.
特許文献１では、桐材を炭化したことによる、桐炭の除湿効果については記載されているが、例えば、放射性ヨウ素や放射性セシウム及び放射性ストロンチウムなどを吸着する効果については、全く記載されていない。 In patent document 1, although the dehumidification effect of paulownia charcoal by having carbonized paulownia is described, for example, the effect of adsorbing radioactive iodine, radioactive cesium, radioactive strontium, etc. is not described at all.
本発明の課題は、放射性ヨウ素や放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着でき、且つ各種イオン吸着能力に加えて懸濁液のろ過能力を有する、放射性物質を吸収及びろ過する炭化物の製造方法及びその利用方法、並びに浄水器、及び水処理装置、及び機能性食品を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for producing a carbide capable of adsorbing and filtering a radioactive substance, which can adsorb radioactive iodine, radioactive cesium and radioactive strontium, and has a filtration ability of a suspension in addition to various ion adsorption ability, and a method of using the same. And a water purifier, a water treatment device, and a functional food.
本発明の放射性物質を吸収する炭化物の製造方法は、無酸素囲気中にて、撹拌しながら製造する炭化物の製造方法とする。 The manufacturing method of the carbide | carbonized_material which absorbs the radioactive substance of this invention is taken as the manufacturing method of the carbide | carbonized_material manufactured with stirring in an oxygen-free atmosphere.
請求項１に係る発明は、桐を、無酸素囲気中にて、撹拌しながら、２５０℃〜７００℃の範囲の温度にて炭化して、桐炭とすることを特徴とする放射性物質を吸着する炭化物の製造方法である。 The invention according to claim 1 adsorbs a radioactive material characterized by carbonizing paulownia charcoal at a temperature in the range of 250 ° C. to 700 ° C. with stirring in an oxygen-free atmosphere. This is a method for producing carbide.
請求項２に係る発明は、もみ殻を、無酸素囲気中にて、撹拌しながら、３００℃〜７００℃の範囲の温度にて炭化して、もみ殻炭とすることを特徴とする放射性物質を吸着する炭化物の製造方法である。
The invention according to
請求項３に係る発明は、杉を、無酸素囲気中にて、撹拌しながら、３００℃〜７００℃の範囲の温度にて炭化して、杉炭とすることを特徴とする放射性物質を吸着する炭化物の製造方法である。
The invention according to
請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２によって製造された桐炭あるいはもみ殻炭の粉末を、水に５０〜２００ｐｐｍ混合して、ヨウ素を吸着することを特徴とする放射性物質を吸着する炭化物の使用方法である。
The invention according to
請求項５に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの放射性物質を吸着する炭化物の製造方法によって製造された桐炭あるいはもみ殻炭あるいは杉炭の粉末を、水に０．０１〜１．０重量パーセント混合して、セシウムを吸着することを特徴とする放射性物質を吸着する炭化物の使用方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, the powder of paulownia charcoal, rice husk charcoal, or cedar charcoal produced by the method for producing a carbide adsorbing the radioactive substance according to any one of the first to third aspects is added to water in an amount of 0.01-1 It is a method of using a carbide that adsorbs radioactive material, characterized by adsorbing cesium by mixing 0.0 weight percent.
請求項６に係る発明は、請求項１または請求項２または請求項３によって製造された桐炭あるいはもみ殻炭あるいは杉炭の粉末を、水に１０〜１，０００ｐｐｍ混合して、ストロンチウムを吸着することを特徴とする放射性物質を吸着する炭化物の使用方法である。
The invention according to claim 6 adsorbs strontium by mixing 10 to 1,000 ppm of powder of paulownia charcoal, rice husk charcoal or cedar charcoal produced according to claim 1 or claim 2 or
請求項７に係る発明は、請求項２または３の放射性物質を吸着する炭化物の製造方法よって製造されたもみ殻炭あるいは杉炭の粉末を、ろ過槽に積層させて放射性物質をろ過する炭化物の使用方法である。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a carbide for filtering a radioactive substance by laminating rice husk charcoal or cedar charcoal powder produced by the method for producing a carbide adsorbing a radioactive substance according to claim 2 or 3 in a filtration tank. How to use.
請求項８に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの放射性物質を吸着する炭化物の製造方法にて製造された桐炭あるいはもみ殻炭あるいは杉炭が、構成要素の一つに含まれたことを特徴とする水処理装置である。
The invention according to
請求項９に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの放射性物質を吸着する炭化物の製造方法よって製造された桐炭あるいはもみ殻炭あるいは杉炭の粉末を成分に含むことを特徴とする機能性食品である。
The invention according to
請求項１０に係る発明は、前記機能性食品が、前記桐炭あるいはもみ殻炭あるいは杉炭の粉末をコーンカプセルに詰めて形成された錠剤であることを特徴とする請求項９記載の機能性食品である。
The invention according to claim 10 is the functional product according to
請求項１１に係る発明は、前記機能性食品が、前記桐炭あるいはもみ殻炭あるいは杉炭の粉末と、バインダーとが混合されて、ペレット状に加工された錠剤であることを特徴とする請求項９記載の機能性食品である。
The invention according to claim 11 is characterized in that the functional food is a tablet processed into a pellet by mixing the powder of paulownia charcoal, rice husk charcoal or cedar charcoal, and a binder. Item 11. A functional food according to
本発明の請求項１，２、３の放射性物質を吸着する炭化物の製造方法により製造された炭化物は、放射性ヨウ素や放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着できる効果がある。
The carbide produced by the method for producing a carbide adsorbing a radioactive substance according to
本発明の請求項４，５, ６の放射性物質を吸着する炭化物の使用方法によれば、水に溶解している放射性ヨウ素や放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着できる効果がある。
According to the method of using a carbide for adsorbing a radioactive substance according to
本発明の請求項７の放射性物質を吸着する炭化物の使用方法によれば、セシウムが固着した泥微粒子を、ろ過槽によって除去できる効果がある。
According to the method of using the carbide for adsorbing the radioactive substance according to
本発明の請求項８の水処理装置によれば、水に溶解している放射性ヨウ素や放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着できる効果がある。
According to the water treatment apparatus of
本発明の請求項９、１０、１１の機能性食品によれば、錠剤の服用により、人体から、放射性ヨウ素や放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着して体外へ排出し、内部被ばくを軽減できる効果がある。
According to the functional food of
本発明によれば、放射性ヨウ素や放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着でき、且つ各種イオン吸着能力に加えて懸濁液のろ過能力を有する、放射性物質を吸収及びろ過する炭化物の製造方法及びその利用方法、並びに浄水器及び水処理装置、及び機能性食品を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the carbide | carbonized_material which absorbs and filters a radioactive substance which can adsorb | suck radioactive iodine, radioactive cesium, and radioactive strontium, and has the filtration ability of a suspension in addition to various ion adsorption ability, and its utilization method And a water purifier, a water treatment device, and a functional food.
本発明の放射性物質を吸着する炭化物である、桐炭、もみ殻炭あるいは、杉炭は、無酸素囲気中にて、撹拌しながら炭化される炭化装置にて炭化されることを特徴としている。
使用する炭化装置としては、被炭化物が、無酸素雰囲気中にて炭化される炭化装置であれば、その形式は問わない。
The charcoal, rice husk charcoal, or cedar charcoal, which is a carbide adsorbing the radioactive substance of the present invention, is characterized by being carbonized in a carbonization apparatus that is carbonized while stirring in an oxygen-free atmosphere.
As the carbonization apparatus to be used, any form may be used as long as the carbonized object is carbonized in an oxygen-free atmosphere.
炭化装置の一例としては、図８に、本発明にて使用する桐、もみ殻あるいは杉を炭化するための、炭化装置の１例の構成図を示した。図８に示すように、本発明で使用される炭化装置（還元炭化処理装置）は、内部に螺旋羽と攪拌羽１を配置した回転する一つのキルン２と、この一つのキルン２の内部に投入された廃棄物及び有機物等を無酸素雰囲気の還元状態で間接加熱しつつ有機物等に蓄熱して一つのキルン２の内部全体に熱を供給する燃焼室３と、燃焼室３内に臨むバーナー等の加熱源４と、キルン２の内部に投入された有機物等に含まれる水分を燃焼室３の間接加熱によって蒸発させるようにキルン２の内部にエリア設定された乾燥部２ａと、乾燥部２ａで乾燥処理された有機物等を間接加熱分解させることで炭化させるようにキルン２の内部にエリア設定された炭化部２ｂと、を備えている。
本装置は還元滅菌炭化加工機SUMIX（株式会社ガイア環境技術研究所製）と称し、本装置によって製造される炭化物を以後SUMIX炭と称する。
桐炭に関してはSUMIX桐炭と称し、もみ殻炭に関しては、SUMIXもみ殻炭と称し、杉炭に関しては、SUMIX杉炭と称する。
As an example of the carbonization apparatus, FIG. 8 shows a configuration diagram of an example of a carbonization apparatus for carbonizing paulownia, rice husk or cedar used in the present invention. As shown in FIG. 8, the carbonization apparatus (reduction carbonization processing apparatus) used in the present invention includes a rotating
This apparatus is referred to as a reduction sterilization carbonization machine SUMIX (manufactured by Gaia Environmental Technology Laboratory Co., Ltd.), and the carbide produced by this apparatus is hereinafter referred to as SUMIX charcoal.
The paulownia charcoal is called SUMIX paulownia charcoal, the rice husk charcoal is called SUMIX rice husk charcoal, and the cedar charcoal is called SUMIX cedar charcoal.
本発明の放射性物質を吸着する炭化物を使用した水の中の放射性物質の吸着実験に関する実施例について、以下説明する。
ここで、ヨウ素形態について説明する。
雨水などを通して土壌に到達する放射性ヨウ素は次の形態がある。
・ヨウ化物イオン（I - ）
土壌に吸着されにくく、水系へ溶脱する。
・ヨウ素酸イオン（IO 3 - ）
土壌に吸着して蓄積する。還元条件（低ORP）下にて、分子状ヨウ素あるいは有機態ヨウ素、更にヨウ化物イオンにまで還元されると水系へ溶脱する。
・分子状ヨウ素（I 2 ）
還元によりヨウ化物イオンとして水系へ溶脱する。
・有機態ヨウ素（org-I）
還元によりヨウ化物イオンとして水系へ溶脱する。
以上、水系におけるヨウ素形態はヨウ化物イオン又はヨウ素酸イオンが主体となっている。
Examples relating to adsorption experiments of radioactive substances in water using carbides that adsorb radioactive substances according to the present invention will be described below.
Here, the iodine form will be described.
Radioactive iodine that reaches the soil through rainwater has the following forms.
· Iodide ion (I -)
Difficult to be adsorbed by soil and leaches into water.
- iodate ion (IO 3 -)
Adsorbs and accumulates on soil. Under reduced conditions (low ORP), when it is reduced to molecular iodine or organic iodine, and further to iodide ion, it leaches into the aqueous system.
・Molecular iodine (I 2 )
It is leached into the aqueous system as iodide ions by reduction.
・Organic iodine (org-I)
It is leached into the aqueous system as iodide ions by reduction.
As described above, the iodine form in the aqueous system is mainly iodide ion or iodate ion.
（実施例１）
炭化物（SUMIX炭）を用いて、水の中のヨウ素吸着実験を行った。
（試料）
SUMIX桐炭（炭化温度：２５０℃、５００℃、７００℃）
SUMIXもみ殻炭（炭化温度：５００℃）
※それぞれ粉砕器で微細化し、微粉炭とした。
（実験方法）
浄水設備を対象として、凝集沈殿処理工程において、前記の微粉炭を投入し、凝集処理水を砂ろ過処理する工程を考慮して、以下の実験を行った。
（１）１０ｐｐｍ ヨウ素溶液に各微粉炭を５０， １００， ２００ｐｐｍ 添加
（２）急速撹拌（８００ｒｐｍ， １５ｍｉｎ．）
（３）ろ過（５Ｂ）
（４）残留ヨウ素測定（デンプン−チオ硫酸ナトリウム滴定）
Example 1
Iodine adsorption experiment in water was conducted using carbide (SUMIX charcoal).
(sample)
SUMIX paulownia charcoal (carbonization temperature: 250 ° C, 500 ° C, 700 ° C)
SUMIX rice husk charcoal (carbonization temperature: 500 ° C)
* Each was pulverized with a pulverizer to make pulverized coal.
(experimental method)
The following experiment was conducted in consideration of the step of adding the above pulverized coal and subjecting the agglomerated treated water to the sand filtration treatment in the agglomeration and precipitation treatment step for water purification equipment.
(1) 50, 100, 200 ppm of each pulverized coal added to 10 ppm iodine solution (2) Rapid stirring (800 rpm, 15 min.)
(3) Filtration (5B)
(4) Residual iodine measurement (starch-sodium thiosulfate titration)
（実験結果）
表１に、SUMIX炭によるヨウ素吸着実験（源水ヨウ素濃度：１０.２ppm）を示す。
Table 1 shows iodine adsorption experiments with SUMIX charcoal (source water iodine concentration: 10.2 ppm).
（考察）
（１）SUMIX桐炭において良好なヨウ素吸着除去効果が確認された。
（２）SUMIX桐炭５００℃が最良であった。
（３）粉砕したSUMIX桐炭は、見かけ比重が非常に小さい微粉炭であり、急速撹拌条件下において液中での吸着速度が非常に速い。もみ殻炭の場合、目視にてその撹拌混合性に乏しいことが明らかであった。
（４）市販の微細活性炭と比較しても、SUMIX桐炭は分散性に優れているものと推察される。
(Discussion)
(1) A good iodine adsorption removal effect was confirmed in SUMIX paulownia charcoal.
(2)
(3) The pulverized SUMIX paulownia charcoal is a pulverized coal with a very small apparent specific gravity, and has a very high adsorption rate in the liquid under rapid stirring conditions. In the case of rice husk charcoal, it was apparent that the stirring and mixing properties were poor.
(4) SUMIX paulownia charcoal is presumed to be excellent in dispersibility even when compared with commercially available fine activated carbon.
（実施例２）
水系からの放射性セシウム除去を目的に、各種SUMIX炭によるセシウム吸着能力を確認する実験を行った。
(Example 2)
In order to remove radioactive cesium from water systems, experiments were conducted to confirm the cesium adsorption capacity of various SUMIX coals.
（試料）
各種SUMIX炭を、乳鉢で粉砕した微粉炭及び比較資料としてゼオライトを用いた。
(sample)
Various SUMIX charcoal was pulverized in a mortar, and zeolite was used as a comparative data.
（実験方法）
（１）５ｐｐｍ セシウム溶液（ＩＣＰ 標準液）に試料を添加
（２）急速撹拌（３０ｍｉｎ．）
（３）ろ過（５Ｂ）
（４）残留セシウム測定（高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法）
(experimental method)
(1) Add sample to 5ppm cesium solution (ICP standard solution) (2) Rapid stirring (30min.)
(3) Filtration (5B)
(4) Residual cesium measurement (high frequency inductively coupled plasma optical emission spectrometry)
（実験結果）
実験結果について以下説明する。
(Experimental result)
The experimental results will be described below.
予備実験（実験１）
以下の炭化物を用い、セシウム吸着予備実験を実施した。
・SUMIXもみ殻炭（炭化温度：３００℃、５００℃）
・SUMIX桐炭（炭化温度：３００℃、４００℃、５００℃）
・SUMIX杉炭（炭化温度：３００℃、５００℃、７００℃）
図１は、SUMIX桐炭、SUMIXもみ殻炭、SUMIX杉炭によるセシウム吸着実験の結果である。
実験を行った試料中、炭化温度５００℃の桐炭において明らかなセシウム吸着力が認められた。但し、本ＩＣＰ装置のセシウムに対する感度は必ずしも良くなく、測定毎に±０.５〜１ｐｐｍ程度の誤差が生じる。本実験は予備実験として行ったもので、ＩＣＰの測定回数は３回に設定している。
Preliminary experiment (Experiment 1)
A cesium adsorption preliminary experiment was conducted using the following carbides.
・ SUMIX rice husk charcoal (carbonization temperature: 300 ℃, 500 ℃)
・ SUMIX paulownia charcoal (carbonization temperature: 300 ℃, 400 ℃, 500 ℃)
・ SUMIX cedar charcoal (carbonization temperature: 300 ℃, 500 ℃, 700 ℃)
Fig. 1 shows the results of cesium adsorption experiments with SUMIX paulownia charcoal, SUMIX rice husk charcoal, and SUMIX cedar charcoal.
Among the samples subjected to the experiment, a clear cesium adsorption force was observed in paulownia charcoal having a carbonization temperature of 500 ° C. However, the sensitivity of the ICP device to cesium is not always good, and an error of about ± 0.5 to 1 ppm occurs for each measurement. This experiment was conducted as a preliminary experiment, and the number of ICP measurements was set to three.
（実施例３）
実験２
５００℃桐炭のセシウム吸着力につき実験を行った。
実験１（予備試験）において最も良好なセシウム吸着力が認められた炭化温度500℃のSUMIX桐炭について、試料濃度（溶液に対する質量%）に対するセシウム吸着力を確認した。
図２は、SUMIX桐炭（５００℃）によるセシウム吸着力の実験の結果である。
図２に示す通り、試料濃度が増すに従って溶液からのセシウム濃度の低下が確認された。
尚、本実験はICP の測定回数を１０回とし、その平均値をプロットしている。
(Example 3)
Experiments were conducted on cesium adsorption power of 500 ° C. paulownia charcoal.
For SUMIX paulownia charcoal having a carbonization temperature of 500 ° C. in which the best cesium adsorption power was recognized in Experiment 1 (preliminary test), the cesium adsorption power with respect to the sample concentration (mass% with respect to the solution) was confirmed.
FIG. 2 is a result of an experiment of cesium adsorption power by SUMIX paulownia charcoal (500 ° C.).
As shown in FIG. 2, a decrease in cesium concentration from the solution was confirmed as the sample concentration increased.
In this experiment, ICP was measured 10 times, and the average value was plotted.
（実施例４）
実験３
５００℃桐炭によるセシウム吸着の処理時間依存性につき実験を行った。
上記の実験でセシウム吸着力を有することが確認された炭化温度５００℃のSUMIX桐炭について、実際の使用状況を考慮して上水にセシウムを添加し、カラム通液試験を行ってセシウム吸着の処理時間以前性を検証した。
（１）羽生市水道水（１L）にセシウム溶液（５ppm）を添加
（２）カラム（φ:２５mm, L:１１０mm）に粉砕したSUMIX
桐炭（６.２４g）を充填し、定量ポンプ（３０mL/min.）で循環
（３）循環時間１５, ３０, ６０, ９０, １２０分毎に溶液を５０mL 分取
（４）溶液中のセシウム濃度をICP で定量測定
図３は、SUMIX桐炭（５００℃）によるセシウム吸着力の吸着処理時間依存性の実験結果である。
図３に示す実験結果から、桐炭によるセシウム吸着は比較的短時間の内（約１５分程度）に完了し、時間を経過しても持続することが明らかになった。また、他のイオンが多数存在する水道水中でも問題なくセシウム吸着がなされることも確認された。
Example 4
An experiment was conducted on the treatment time dependence of cesium adsorption by 500 ° C. paulownia charcoal.
For SUMIX paulownia charcoal with a carbonization temperature of 500 ° C, which was confirmed to have cesium adsorption power in the above experiment, cesium was added to the water in consideration of the actual use situation, and a column flow test was conducted. The pre-processing time was verified.
(1) Add cesium solution (5 ppm) to Hanyu City tap water (1 L) (2) SUMIX crushed into columns (φ: 25 mm, L: 110 mm)
Filled with paulownia charcoal (6.24 g) and circulated with metering pump (30 mL / min.) (3) Preparation of 50 mL of solution every 15, 30, 60, 90, 120 minutes (4) Cesium in solution The concentration is quantitatively measured by ICP. FIG. 3 shows the experimental result of the adsorption treatment time dependence of the cesium adsorption force by SUMIX paulownia charcoal (500 ° C.).
From the experimental results shown in FIG. 3, it became clear that the adsorption of cesium by paulownia charcoal was completed within a relatively short time (about 15 minutes) and continued even after a lapse of time. It was also confirmed that cesium adsorption was performed without problems even in tap water in which many other ions were present.
（実施例５）
実験４
ゼオライトとの吸着力比較
SUMIX桐炭（５００℃）によるセシウム吸着力について、優れたセシウム吸着力があるとされるゼオライト（仙台市愛子産及び福島県会津産）との比較を行った。尚、本実験におけるICP 測定回数は２０回としている。
図４は、SUMIX桐炭とゼオライトとのセシウム吸着力の比較実験である。
図４に示す実験結果からゼオライトの優れたセシウム吸着力が確認され、愛子産ゼオライトが特に優れていることが再確認された一方で、SUMIX 桐炭の吸着力も健闘していることが判る。
(Example 5)
Comparison of adsorption power with zeolite
About the cesium adsorption power by SUMIX paulownia charcoal (500 degreeC), it compared with the zeolite (Aizu Sendai-shi and Aizu Fukushima Prefecture) that is said to have the excellent cesium adsorption power. The number of ICP measurements in this experiment is 20 times.
FIG. 4 is a comparative experiment of cesium adsorption power between SUMIX paulownia charcoal and zeolite.
From the experimental results shown in FIG. 4, it was confirmed that the excellent cesium adsorption power of zeolite was confirmed, and it was reconfirmed that the zeolite produced by Aiko was particularly excellent, while the adsorption power of SUMIX paulownia charcoal also worked well.
（実施例６）
試料
各種SUMIX炭を、乳鉢で粉砕した微粉炭を使用する。
SUMIX炭は、炭化温度：500℃のもみ殻炭、杉炭、桐炭である。
実験方法
（１）１０．０ｐｐｍストロンチウム溶液（ＩＣＰ標準液）に試料を添加
（２）急速撹拌（３０分間）
（３）ろ過（５Ｂ）
（４）残留ストロンチウム測定（高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法）
実験結果
Sample Use pulverized coal pulverized with SUMIX charcoal in a mortar.
SUMIX charcoal is rice husk charcoal, cedar charcoal, and paulownia charcoal at a carbonization temperature of 500 ° C.
Experimental method (1) Add sample to 10.0ppm strontium solution (ICP standard solution) (2) Rapid stirring (30 minutes)
(3) Filtration (5B)
(4) Residual strontium measurement (high frequency inductively coupled plasma optical emission spectrometry)
Experimental result
（まとめ）
以上に示した実験結果から、SUMIX炭はヨウ素、セシウム及びストロンチウムをよく吸着することが確認された。また、SUMIX炭は食用に利用することもできるため、食品や飲料水から体内へ取り込まれた放射性物質を体内で吸着さ排出するといった使い方も考えられる。ここに示した実験は非放射性の標準液を用いて行ったものであるが、これを放射性物質に置き換えて放射能吸着量を試算した結果を表３に示す。試算は、原材料が豊富に賦存し製造コスト等の面からも有利な炭化温度500℃のSUMIXもみ殻炭を、原液に対して100ppm添加するとの条件で行った。
From the experimental results shown above, it was confirmed that SUMIX charcoal adsorbs iodine, cesium and strontium well. In addition, SUMIX charcoal can be used for food, so the use of radioactive substances taken into the body from food and drinking water can also be considered. The experiment shown here was carried out using a non-radioactive standard solution. Table 3 shows the results of trial calculation of the amount of radioactive adsorption by replacing this with a radioactive substance. The trial calculation was performed under the condition that 100 ppm of SUMIX rice husk charcoal having a carbonization temperature of 500 ° C, which is rich in raw materials and advantageous in terms of production cost, was added to the stock solution.
参考データとして、図５に、各種SUMIX炭のBET比表面積-炭化温度のグラフを示す。
もみ殻炭、杉炭は、ＢＥＴ比表面積が、炭化温度の増加によって増加する傾向にあるが、一方桐炭は、反対にＢＥＴ比表面積が、炭化温度の増加によって減少する傾向にある。
炭化物によるイオン吸着に関しては、炭化物のＢＥＴ比表面積が大きいほど吸収量が多くなる傾向にある。
As reference data, FIG. 5 shows a graph of BET specific surface area-carbonization temperature of various SUMIX coals.
Rice husk charcoal and cedar charcoal tend to increase the BET specific surface area with an increase in carbonization temperature, while paulownia charcoal tends to decrease the BET specific surface area with an increase in carbonization temperature.
Regarding ion adsorption by carbide, the amount of absorption tends to increase as the BET specific surface area of the carbide increases.
（実施例７）
平成23年3月の東日本大震災に伴って発生した東京電力・福島第一原子力発電所事故により大量の放射性物質が放出され、福島県を中心に広大な地域が放射能汚染された。事故から一年以上を経過した現在、放射能汚染の主体は半減期の長い放射性セシウム137及びセシウム134である。これらの放射性セシウムは、概ね以下の形態で存在していると推定されている。
70% → 粘土等との結合体
：イオンとしては溶出し難いが粘土として流出し拡散する可能性
20% → 有機物との結合体
：条件によってはイオンとして溶出し、作物等へ移行する可能性
10% → イオン交換体
：条件によってはイオンとして溶出し、作物等へ移行する可能性
さて、放射性セシウムは現状では前述の形態で存在しているので、汚染水の除染を考える場合、次の２つの能力が求められる。
■セシウムが固着した泥微粒子のろ過能力
■セシウムイオンの吸着能力
一般に、イオン交換樹脂等のイオン吸着材は高価（数万円/kg程度）であり、今回の事故ような広範囲に渡る汚染の除去や、大量の汚染水の処理に適用するのは現実的ではない。また、このような吸着材に対して実際の泥等が混じった水を通水させると、ほぼ確実に、即座に閉塞して使い物にならなくなる。従って、現実には、まずは泥水のろ過が必須である。
さてSUMIX炭は、素材が持つ天然の微細構造を維持したまま高純度の炭素固定を実現しており、更には炭化と同時に賦活工程もなされるため活性炭にも匹敵、あるいは凌駕する機能性を有している。汚染水の浄化においては、泥水のろ過能力と放射性物質イオン吸着能力の双方が必要である。
泥水のろ過については、活性炭はもともと飲料水の急速ろ過に用いられているため、浄水材としての利用もなされているSUMIX炭が適用できることは容易に想像できる。加えて、一般的な活性炭にはない、天然の微細構造が幅広く分布しているという特徴を有するため、泥微粒子のろ過にもより好適である。また、前述の通りSUMIX炭にはヨウ素、セシウム、ストロンチウムの各種イオンをよく吸着する性質を有することも確認されている。よってSUMIX炭は、除染に必要とされるろ過能力とイオン吸着能力を単体で併せ持った理想的な除染資材であると考える。
(Example 7)
A large amount of radioactive material was released by the Tokyo Electric Power and Fukushima Daiichi nuclear power plant accident that occurred in March 2011 due to the Great East Japan Earthquake, and a large area centered on Fukushima Prefecture was radioactively contaminated. At least one year after the accident, the main sources of radioactive contamination are radioactive cesium-137 and cesium-134, which have a long half-life. These radioactive cesiums are presumed to exist in the following forms.
70% → Combined with clay
: It is difficult to elute as ions, but it may flow out and diffuse as clay
20% → Conjugate with organic matter
: Depending on the conditions, it may elute as ions and transfer to crops, etc.
10% → ion exchanger
: Depending on the conditions, it may elute as ions and transfer to crops, etc. Now, radioactive cesium is present in the above-mentioned form, so when considering the decontamination of contaminated water, the following two capabilities are required. .
■ Filtering ability of mud fine particles with cesium fixed ■ Adsorption ability of cesium ions Generally, ion adsorbents such as ion exchange resin are expensive (about tens of thousands of yen / kg), and removal of pollution over a wide range such as this accident. Moreover, it is not realistic to apply it to the treatment of a large amount of contaminated water. In addition, when water containing actual mud or the like is passed through such an adsorbent, the adsorbent is almost certainly immediately blocked and cannot be used. Therefore, in reality, it is essential to filter muddy water first.
Now, SUMIX charcoal achieves high-purity carbon fixation while maintaining the natural fine structure of the material, and also has an activation process at the same time as carbonization, so it has functionality comparable to or surpassing that of activated carbon. doing. In the purification of contaminated water, both the ability to filter mud water and the ability to adsorb radioactive material ions are required.
As for muddy water filtration, since activated carbon is originally used for rapid filtration of drinking water, it can be easily imagined that SUMIX charcoal, which is also used as a water purification material, can be applied. In addition, since it has a characteristic that natural fine structure is widely distributed, which is not found in general activated carbon, it is more suitable for filtration of mud fine particles. In addition, as described above, it has been confirmed that SUMIX charcoal has a property of adsorbing various ions of iodine, cesium and strontium well. Therefore, SUMIX charcoal is considered to be an ideal decontamination material that has both filtration capacity and ion adsorption capacity required for decontamination.
汚染水除染実証試験
試験概要
放射能汚染が懸念される貯水池において、泥を含んだ水を汲み上げ試験水（汚染水原水）とし、SUMIX炭を用いた吸着ろ過槽を通水させ、除染効果の検討を行った。
試験装置と方法
図９及び図１０に示す通り、農業用300Lタンクに貯水池からポンプで泥を含んだ水をくみ上げ、撹拌しながら沈殿槽へ流し、その上澄み液を各種SUMIX炭吸着ろ過槽へ通水して、原水と処理水の放射能測定を行った。吸着ろ過槽の構成は、市販の5Lポリバケツの底部へドリルで20個ほどの穴を空け、下部から布、綿（合成）、SUMIX炭（50g）、布、砂利（500g）の順に積層させている。（図１１）ここで用いたSUMIX炭は、炭化温度500℃のもみ殻炭、杉炭、震災ガレキ炭である。
尚、試料の放射能測定は放射能スクリーニングシステムAT1320A（ATOMTEX社製）を用い、水サンプルについては1Lマリネリ容器を用い、その他のサンプルについては0.1L容器を用いて、各1時間の測定を行った。
Contaminated water decontamination demonstration test outline In a reservoir where radioactive contamination is a concern, the water containing mud is pumped up and used as test water (contaminated water) and passed through an adsorption filtration tank using SUMIX charcoal, and the decontamination effect Was examined.
Test equipment and method As shown in Fig. 9 and Fig. 10, water containing mud is pumped from a reservoir to a 300L tank for agriculture, poured into a settling tank while stirring, and the supernatant is passed to various SUMIX charcoal adsorption filtration tanks. The radioactivity of raw water and treated water was measured. The adsorption filtration tank consists of 20 holes drilled in the bottom of a commercially available 5L plastic bucket. From the bottom, fabric, cotton (synthetic), SUMIX charcoal (50g), cloth, gravel (500g) are stacked in this order. Yes. (Fig. 11) The SUMIX coal used here is rice husk charcoal, cedar charcoal, and earthquake rubble charcoal with a carbonization temperature of 500 ° C.
In addition, the radioactivity of the sample is measured using a radioactivity screening system AT1320A (manufactured by ATOMTEX), using a 1 L marinelli container for the water sample, and a 0.1 L container for the other samples. It was.
表４ 汚染貯水池浄化試験結果
表４に示した試験結果から、懸濁した汚染水原水をそのままろ過吸着槽へ通水させただけでもおよそ９割もの放射能が除去できていること、また凝集剤処理を行った後に通水させた場合には、ほぼ１００％の放射能が除去できていることが判る。
次に、飯館村の墓石洗浄水の実例を表５に示す。さて、二本松市における実証試験では、凝集剤を使用した場合（試験Ｂ）、ブランク試料を含む全ての試料について放射能値が大きく低下していたが、本ケースでは事情が異なった。当洗浄水の場合は、凝集剤処理のみでは試料水からの放射能除去効率は一定のレベルまでであったが、これをさらにSUMIXもみ殻炭による吸着ろ過槽を通水させることにより、大幅な除染効果を得ている。本ケースでは、原洗浄水中に苔等の有機分が多く存在しており、放射性セシウムの一部は水中に溶出してイオン化している可能性もある。
From the test results shown in Table 4, approximately 90% of the radioactivity can be removed just by passing the suspended contaminated raw water through the filtration adsorption tank as it is. It can be seen that almost 100% of the radioactivity has been removed.
Next, Table 5 shows an example of tombstone washing water in Iidate Village. Now, in the demonstration test in Nihonmatsu City, when the flocculant was used (Test B), the radioactivity values of all samples including the blank sample were greatly reduced, but the situation was different in this case. In the case of this washing water, the radioactivity removal efficiency from the sample water was only up to a certain level with only the flocculant treatment, but this was further increased by passing the water through an adsorption filtration tank using SUMIX rice husk charcoal. Decontamination effect is obtained. In this case, there is a lot of organic components such as moss in the raw wash water, and some of the radioactive cesium may be eluted and ionized in the water.
表５ 飯館村墓石洗浄水除染試験結果
所見
本実証試験結果から、SUMIX炭を用いた汚染水の除染方法は極めて簡単なシステムにも関わらず、非常に有力な手段であることが示された。実際のフローは、例えば汚染区域を洗浄した際の汚染懸濁液を、まずは凝集剤で沈殿処理した後、SUMIX炭を充填した吸着ろ過槽を通水処理し、処理基準を定めてろ液はそのまま水路等に流すことになるだろう。また、浄水場で行っているように凝集剤にSUMIX炭を加えて凝集沈殿処理を行えば、凝集効果を高め、フロッグ化した沈殿物（放射能汚染物質）のろ過処理も大幅に容易になると推定される。更に、SUMIX炭は沈殿物ろ過用のろ材としても活用できる。このようなフローから発生する
Findings From the results of this demonstration test, it was shown that the decontamination method of contaminated water using SUMIX charcoal is a very powerful tool despite the extremely simple system. The actual flow is, for example, after precipitating the contaminated suspension at the time of washing the contaminated area with a flocculant, passing it through an adsorption filtration tank filled with SUMIX charcoal, setting the treatment standard, and leaving the filtrate as it is. It will flow into waterways. Also, if SUMIX charcoal is added to the flocculant as in the water purification plant and the coagulation sedimentation treatment is performed, the coagulation effect will be enhanced and the filtration of the flocculated sediment (radioactive pollutant) will be greatly facilitated. Presumed. Furthermore, SUMIX charcoal can be used as a filter medium for sediment filtration. Arising from such a flow
汚染物質は汚染泥粒子、微量の凝集剤とSUMIX炭が主であり、この内のSUMIX炭ついては転圧することで約1/3〜1/4程度の容積に、あるいは炭なので燃焼させれば更なる減容化も可能であろう。
本処理に用いるSUMIX炭の原材料は、もみ殻、杉間伐材、木質系震災ガレキのいずれでも可であり、地域の実情に合わせた選択が可能である。特に、津波被害を受けた地域であれば、木質系震災ガレキの利用は、ガレキ処理とその有効活用、汚染拡大の防止、被災地域における雇用、さらにはCO2排出抑制の観点からも多いに有効であろう。
Contaminants are mainly contaminated mud particles, a small amount of flocculant and SUMIX charcoal. Of these, SUMIX charcoal is rolled to a volume of about 1/3 to 1/4, or because it is charcoal, it can be further burned. It would be possible to reduce the volume.
The raw material of SUMIX charcoal used in this treatment can be rice husk, cedar thinned wood, or wood-based earthquake rubble, and can be selected according to the local situation. In particular, in areas affected by tsunamis, the use of wood-based earthquake rubble is often seen from the viewpoint of rubble treatment and its effective use, prevention of spread of pollution, employment in the affected areas, and CO 2 emission control. Will be effective.
（実施例８）
本発明の実施例８は、各種SUMIX炭を用いた浄水器に関する。
図６は、本発明の実施例８の浄水器の図である。
図６の洗浄器のカートリッジの構造は、多層構造であって、以下の組み合わせとした。
（活性炭＋桐炭化物）の２層、又は３層構造とする。
１ 層 ： 市販活性炭
２ 層 ： 桐炭化物 ・・・・・ 又は会津産ゼオライト
３ 層 ： 桐炭化物
カートリッジ 寸 法 φ８０×１５０Ｈ（有効）
容 量 ０．７５Ｌ
充填材 市販活性炭 １００Ｈ ０．５０Ｌ（２２５ｇ）
桐炭化物 ５０Ｈ ０．２５Ｌ（１３ｇ）
寿 命 ６ケ月（計画）
Ａ．通水能力、カートリッジ仕様
１．通水量 ０．５Ｌ／分以上 ・・・・一般家庭用浄水器規格
（水量の不足感を与えない）
計画値 ２Ｌ／分 （１２０Ｌ／ｈ）
２．通水速度（ＳＶ） ２５（ｍ／ｈ）以下
３．カートリッジ 断面積 （０．１２ｍ３／ｈ）÷２５（ｍ／ｈ）
＝ ０．００５ｍ２ φ８０ｍｍ
充填高 １５０ｍｍ
有効容積 ０．７５Ｌ
４．その他 カートリッジ交換用積算流量計
Ｂ．吸着能力（活性炭比較）・・・・一般的活性炭浄水器と比較する
桐炭化物の比重０．０５とした場合、
７５０ｍｌ×０．０５＝６２．５ｇ桐炭化物
ＣＯＤ吸着＝６２．５ｇ×０．０４ｇＣＯＤ／ｇ炭化物＝２．５ｇ
寿命（予測）
６ケ月×２．５ｇＣＯＤ／３２．５ｇＣＯＤ＝ ０．５ケ月
市販活性炭吸着方式の浄水器と比較して寿命が１／１０以下である。
(Example 8)
Example 8 of the present invention relates to a water purifier using various SUMIX charcoal.
FIG. 6 is a diagram of a water purifier according to Example 8 of the present invention.
The structure of the cartridge of the washer in FIG. 6 was a multilayer structure, and the following combinations were used.
A two-layer or three-layer structure (activated carbon + paulownia carbide) is used.
1 layer: Commercial activated
Capacity 0.75L
Filler Commercial activated carbon 100H 0.50L (225g)
Paulownia carbide 50H 0.25L (13g)
Life expectancy 6 months (plan)
A. Water flow capacity, cartridge specifications Water flow rate 0.5L / min or more ・ ・ ・ ・ Standard water purifier for home use
(Does not give a lack of water)
Planned value 2L / min (120L / h)
2. 2. Water flow rate (SV) 25 (m / h) or less Cartridge cross-sectional area (0.12 m 3 / h) ÷ 25 (m / h)
= 0.005m 2 φ80mm
Filling height 150mm
Effective volume 0.75L
4). Other Integrated flow meter for cartridge replacement Adsorption capacity (compared with activated carbon) ··· When compared with a general activated carbon water purifier, the specific gravity of paulownia carbide is 0.05,
750 ml × 0.05 = 62.5 g Tung carbide COD adsorption = 62.5 g × 0.04 g COD / g carbide = 2.5 g
Life expectancy (forecast)
6 months × 2.5 g COD / 32.5 g COD = 0.5 months The life is 1/10 or less compared to a commercially available activated carbon adsorption type water purifier.
（実施例９）
本発明の実施例９は、各種SUMIX炭を構成要素の一つに含む水処理装置である。
ここで水処理装置は、農業用水、水耕栽培用水、工業用水、冷却塔循環水などへの用途に使用されるが、これに限られない。
本実施例９の水処理装置によれば、前記の各使用状態において、特に、セシウム生物濃縮及び、セシウム除去により排水処理設備へ、セシウムの混入を防止する効果がある。
Example 9
Example 9 of the present invention is a water treatment apparatus that includes various SUMIX charcoal as one of its constituent elements.
Here, the water treatment device is used for agricultural water, hydroponics water, industrial water, cooling tower circulating water, and the like, but is not limited thereto.
According to the water treatment apparatus of Example 9, there is an effect of preventing cesium from being mixed into the wastewater treatment facility by cesium bioconcentration and cesium removal, particularly in each use state.
（実施例１０）
SUMIX炭は、様々な物質を吸着する機能性食品としての利用もできるため、食品や飲料水から体内へ取り込まれた放射性物質を体内で吸着させ排出するといった使い方も可能である。
その中で、錠剤としての応用も可能である。
具体的には、本発明のSUMIX炭について、バインダーと混合し、ペレット状の錠剤として利用する形態、または本発明のSUMIX炭をカプセルに封入して錠剤として利用するなどの形態がある。
図７は、本発明の実施例の錠剤の図である。SUMIX桐炭１００が、コーンカプセル４００に封入された錠剤である。２００は、コーンカプセルのふた部分、３００は、コーンカプセルの容器部分である。
本錠剤を服用すれば、汚染された食品等から体内に取り込まれた放射性物質を吸着・排出し、内部被曝の低減に活用することができる。
(Example 10)
Since SUMIX charcoal can be used as a functional food that adsorbs various substances, it can be used to absorb and discharge radioactive substances taken into the body from food and drinking water.
Among them, application as a tablet is also possible.
Specifically, the SUMIX charcoal of the present invention is mixed with a binder and used as a pellet tablet, or the SUMIX charcoal of the present invention is encapsulated in a capsule and used as a tablet.
FIG. 7 is a diagram of a tablet according to an embodiment of the present invention.
By taking this tablet, radioactive substances taken into the body from contaminated foods can be adsorbed and discharged, and used to reduce internal exposure.
２０１１年３月に発生した、福島の原発事故により心配されている飲料水や食品中の放射性セシウムの汚染レベルに関して言及すれば、ほとんどの場合、本実験で確認されたSUMIX炭のセシウム吸着力でも全く十分であると考えられる。更にSUMIX炭の場合には食品として摂取することも可能であるため、内部被曝対策としての活用法も期待できる。例えば、SUMIX炭を混合した調味料、あるいはSUMIX炭を含んだ飲料、などによる内部被曝対策としての活用法が考えられる。 When referring to the contamination level of radioactive cesium in drinking water and food, which is a concern due to the Fukushima nuclear accident that occurred in March 2011, in most cases, the cesium adsorption capacity of SUMIX coal confirmed in this experiment It is considered quite enough. Furthermore, in the case of SUMIX charcoal, it can be taken as food, so it can be expected to be used as a measure against internal exposure. For example, a method of using as a seasoning mixed with SUMIX charcoal or a beverage containing SUMIX charcoal as an internal exposure countermeasure can be considered.
（実施例１１）
先の実施例１０にて説明したように、SUMIX炭は機能性食品として、応用することもできる。一例として、SUMIX炭を、直接粉体のままで食用にすることも可能である。
これによって、食品と一緒に、体内へ取り込まれたSUMIX炭が、放射性物質を体内で吸着させ排出するといった効果がある。
SUMIX炭を食べ物に混合して食べる形態としては、SUMIX炭を粉末としたものを、直接食用にする、あるいは、食品に混入するなどである。
(Example 11)
As described in Example 10 above, SUMIX charcoal can also be applied as a functional food. As an example, SUMIX charcoal can be directly edible as a powder.
As a result, SUMIX charcoal taken into the body together with food has the effect of adsorbing and discharging radioactive substances in the body.
As a form of eating SUMIX charcoal mixed with food, SUMIX charcoal powdered powder can be eaten directly or mixed with food.
本発明の放射性物質を吸収及びろ過する炭化物の製造方法及びその利用方法、並びに浄水器及び水処理装置、及び機能性食品によれば、放射性ヨウ素、あるいは放射性セシウムを吸収することができるので、環境汚染を軽減することが可能となり、また、汚染された食品等から人体に取り込まれた放射性物質を吸着・排出し、内部被曝の低減に活用することが可能である。 According to the manufacturing method of the carbide which absorbs and filters the radioactive substance of the present invention and the usage method thereof, the water purifier and the water treatment device, and the functional food, it is possible to absorb radioactive iodine or radioactive cesium. Contamination can be reduced, and radioactive substances taken into the human body from contaminated foods can be adsorbed and discharged, and used for reducing internal exposure.
２…キルン
２ａ 乾燥部
２ｂ 炭化部
２ｄ 蓄熱部
２ｃ 内部空間
２in 入口
２out 出口
３…燃焼室
３ａ…排気管
４…加熱源
５…配管部
６…冷却部
７…脱臭部
８…乾留ガス回収部
９…補助加熱源
１０…蒸気煙経路
１１…油化部
１２…配水管
１３…ファン
１４…ホッパ
１５…原料供給配管
１６…供給スクリュー
１７…第２排出配管
１８…冷却装置
１９…接続管（下流側排ガス管）
１９ａ 下流側排ガス管上管
１９b 下流側排ガス管下管
２０…搬送スクリュー
２１…搬送スクリュー
２２…蒸気抜きパイプ（上流側排ガス管）
２２ａ 上流側排ガス管上管
２２b 上流側排ガス管下管
２３ 煙突部
２４ 循環管
２５ ガス抜きパイプ
３０ 接続部
６０ 回収部
Ｐ 投入素材
Ｑ 炭化された素材
１００ SUMIX炭
２００ コーンカプセルのふた部分
３００ コーンカプセルの容器部分
４００ コーンカプセル
５００ 錠剤
DESCRIPTION OF
19a Downstream exhaust pipe upper pipe
19b Downstream exhaust pipe
20 ... Conveying
22a Upper side exhaust pipe upper pipe
22b Upstream exhaust pipe lower pipe
23
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