JP2013120102A - 放射性物質で汚染された土壌の除染方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、放射性物質で汚染された土壌から、比較的簡単な操作で、迅速に効率よく、かつ安全に除染する方法を提供することを課題とする。
【解決方法】 本発明は、放射性物質で汚染された土壌と溶脱剤溶液を接触混合させることで溶脱剤溶液中に放射性物質をイオン状態で溶脱させた後、放射性物質と土壌とを含む溶脱剤懸濁液を固液分離する第一工程と、第一工程で得られた分離溶脱液中の放射性物質イオンをイオン吸着剤と接触させて吸着除去する第二工程を有し、前記イオン吸着剤がＳｉとＡｌとの合計量に対するナトリウム含有量のモル比（Ｎａ／（Ｓｉ＋Ａｌ））が０．１〜０．５であり、かつＳｉ／Ａｌモル比が１．３〜１０．０である含水アルミノケイ酸塩粒子であることを特徴とする放射性物質で汚染された土壌の除染方法である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、放射性物質で汚染された土壌の除染方法に関する。より詳細には、放射性物質で汚染された土壌から溶脱剤溶液を用いて放射性物質を溶脱した後、その溶脱液中の放射性物質を吸着剤により吸着除去する方法に関する。

２０１１年３月１１日に福島第一原子力発電所（東京電力）において、チェルノブイリ原子力発電所事故以来２例目の国際原子力事象評価尺度（ＩＮＥＳ）レベル７の原子力事故が起きた。日本近海の三陸沖で同日に発生した東北地方太平洋沖地震とこれに伴い発生した大津波によって施設が多大な複合的被害を受け、この被害によって、福島第一原子力発電所の炉心および使用済燃料プール内の燃料が冷却できなくなって燃料が損傷し、大量の放射性物質が外部に放出され周辺に甚大な影響をもたらした。

放出された主な放射性核種は、ヨウ素１３１（半減期約８日）、セシウム１３７（半減期約２８年）、セシウム１３４（半減期約２年）、ストロンチウム９０（半減期約２９年）等であり、セシウム１３７の放出量は１５０００ＴＢｑ（広島原爆の１６８個分）、ヨウ素１３１は１６０００ＴＢｑ（広島原爆約２．５個分）、ストロンチウム９０は１４０ＴＢｑ（広島原爆約２．４個分）と言われているが、半減期を考慮すると、放射能汚染に寄与する重要な核種は、セシウム１３７、セシウム１３１およびストロンチウム１３１と考えられる。

福島第一原子力発電所事故によるこれら放射性核種の放出によって汚染された対象物は、発電所内の炉心冷却に使用された海水を含む汚染水、発電所施設内のドレン水、発電所周辺および福島県内外の広域に汚染が広がっている市街地、田畑、湖沼等の多岐に渡り、汚染度合いも様々であるため、放射能汚染の多様な状況に応じた除去技術が必要となってくる。

その中でも特に、市街地や田畑等の放射性物質を含む土壌については、放射性物質が土壌中の粘土質に非常に強固に吸着される傾向があり、土壌からの放射性物質の分離・除染が極めて難しい。現在有効とされている方法としては、掘削除去法および分級洗浄法である。

しかしながら、掘削除去法では、多量の掘削した放射性廃棄物の隔離・保管場所の確保やその減容化処理が大きな問題となっている。また、分級洗浄法は、汚染土壌から放射性物質の含有量の多い微粒子を洗浄分離する方法であるが、砂礫質土壌については、放射性物質の除去率および土壌回収率が高いが、シルト・粘土質土壌については、放射性物質の除去はできるが、土壌回収率が低く、汚染土壌の減容化が十分でない。

一方、放射性物質イオンを含む汚染水の除染方法としては、吸着剤を用いた吸着除去する方法が考えられており、吸着剤としては、陽イオン交換能を有するゼオライト、不溶性フェロシアン化物、イモゴライト（またはアロフェン）および含水アルミノケイ酸塩等が提案されている（特許文献１〜４、非特許文献１）。

特開平４−３４０４９７号公報 特開平４−１１８５９６号公報 特開平５−３４４９７号公報 特開２００５−９１１１６号公報

末益匠、鈴木正哉、犬飼恵一、前田雅喜、月村勝宏、片元勉、「Ｃｓ吸着能を持つ非晶質アルミニウムケイ酸塩の開発とその吸着特性」、第５５回粘土科学討論会、８０（２０１１）

しかし、前出特許文献１には、セシウムイオンを含むウラン水溶液とゼオライト吸着剤とを接触させて、セシウムイオンを吸着分離することが記載されているが、モルデナイト型の天然ゼオライトではセシウムイオンの吸着性能は高いがストロンチウムイオンの吸着性能は低い、あるいはＹ型の人工ゼオライトはストロンチウムイオンの吸着性能は良いがセシウムイオンの吸着は低い、といったセシウムおよびストロンチウムイオンの両者について良好な吸着性能を有するものではない。

また、前出特許文献２には、硝酸含有水溶液中のセシウムイオンと不溶性フェロシアン化物からなる吸着剤とを接触させて、セシウムイオンを吸着分離することが記載されているが、フェロシアン化物はセシウムイオン吸着能力が高いものの、熱やアルカリには弱くシアン化合物を遊離するため、吸着分離後の長期安定性に問題がある。

また、前出特許文献３には、クリストバライト等の天然シリカ化合物あるいはクリノプチロライト等の天然ゼオライトを用いた放射性廃液の処理方法が記載されているが、セシウムおよびストロンチウムイオンに対する十分な吸着性能があるとは言い難い。

また、前出特許文献４には、ウラン含有廃液中のウランの吸着剤としてイモゴライトまたはアロフェン等が記載されているが、ウランイオンは吸着するものの、セシウムおよびストロンチウムイオンに対する十分な吸着性能があるとは言い難い。

また、前出非特許文献１には、Ｓｉ／Ａｌモル比が０．５および１．０とした非晶質アルミニウムケイ酸塩によるセシウムイオン吸着特性について開示しているが、セシウムの吸着性能は十分なものでなく、さらにストロンチウムイオンに対する吸着性能も優れているとは言い難い。

そこで、本発明は、放射性物質で汚染された土壌から、比較的簡単な操作で、迅速に効率よく、かつ安全に除染する方法を提供することを課題とする。

前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。

即ち、本発明は、放射性物質で汚染された土壌の除染方法であって、放射性物質で汚染された土壌と溶脱剤溶液を接触混合させることで溶脱剤溶液中に放射性物質をイオン状態で溶脱させた後、放射性物質と土壌とを含む溶脱剤懸濁液を固液分離する第一工程と、第一工程で得られた分離溶脱液中の放射性物質イオンをイオン吸着剤と接触させて吸着除去する第二工程を有し、前記イオン吸着剤がＳｉとＡｌとの合計量に対するナトリウム含有量のモル比（Ｎａ／（Ｓｉ＋Ａｌ））が０．１〜０．５であり、かつＳｉ／Ａｌモル比が１．３〜１０．０である含水アルミノケイ酸塩粒子であることを特徴とする放射性物質で汚染された土壌の除染方法である（本発明１）。

また、本発明は、第一工程における溶脱剤溶液が、鉱酸、有機酸、水溶性カリウム塩、水溶性カルシウム塩、水溶性アンモニウム塩の一種以上を含む水溶液である本発明１記載の放射性物質で汚染された土壌の除染方法である（本発明２）。

また、本発明は、含水アルミノケイ酸塩粒子が非晶質であり、かつ、ＢＥＴ比表面積が３００〜７００ｍ^２／ｇである本発明１又は２記載の放射性物質で汚染された土壌の除染方法である（本発明３）。

本発明に係る放射性物質で汚染された土壌の除染方法を用いることで、汚染土壌に強固に吸着している放射性物質を安全かつ効率よく、イオン状態で水溶液に溶脱でき、その溶脱した放射性物質イオンを可及的かつ安定的に吸着剤中に吸着固定できる。また、本発明による土壌の除染方法により、大容量の汚染土壌中の放射性物質を吸着剤中に濃縮固定できるため、後処理のための隔離・保管スペースが確保しやすくなる。

さらに、本発明に用いるイオン吸着剤は１０００℃付近の温度で急激に加熱収縮をするので、放射性物質イオンを保持した状態で減容積・ガラス固化することができ、最終処分場を省スペースで維持管理できる。

本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。

本発明は、放射性物質で汚染された土壌の除染方法であって、放射性物質で汚染された土壌と溶脱剤溶液を接触混合させることで溶脱剤溶液中に放射性物質をイオン状態で溶脱させた後、放射性物質と土壌とを含む溶脱剤懸濁液を固液分離する第一工程と、第一工程で得られた分離溶脱液中の放射性物質イオンをイオン吸着剤と接触させて吸着除去する第二工程からなる。

先ず、本発明に係る土壌の除染方法に用いるイオン吸着剤について述べる。

本発明におけるイオン吸着剤は、ナトリウムを含有するアルミノケイ酸塩粒子粉末であり、非結晶性である。

本発明におけるイオン吸着剤のナトリウム含有量は、ＳｉとＡｌとの合計量に対するナトリウム含有量のモル比（Ｎａ／（Ｓｉ＋Ａｌ））が０．１〜０．５である。Ｎａ含有量が０．１未満の場合には、放射性物質イオンの吸着が十分ではない。Ｎａ含有量が０．５を超える場合には、アルミノケイ酸塩の微細構造が変化するので好ましくはない。好ましいＮａ含有量は０．１０〜０．４５であり、より好ましくは０．１２〜０．４０である。

本発明におけるイオン吸着剤の粒子形状は粒状又は板状が好ましい。

本発明におけるイオン吸着剤はＳｉ／Ａｌのモル比は１．３〜１０．０が好ましい。Ｓｉ／Ａｌのモル比が１．３未満の場合には、吸着性能が低下して好ましくない。Ｓｉ／Ａｌのモル比が１０．０を越えると吸着性能が低下して好ましくない。より好ましいＳｉ／Ａｌのモル比は１．３〜８．０であり、さらにより好ましくは１．４〜８．０である。

本発明におけるイオン吸着剤のＢＥＴ比表面積値は３００〜７００ｍ^２／ｇが好ましく、より好ましくは４００〜６００ｍ^２／ｇである。ＢＥＴ比表面積値が３００ｍ^２／ｇ未満の場合には、放射性物質イオンと吸着剤の接触面積が小さくなるので好ましくない。７００ｍ^２／ｇを超える場合には、放射性物質イオンの吸着には問題ないが、工業的に生産するには困難であり、取扱いにおいても困難である。

本発明におけるイオン吸着剤の炭素含有量は０．０１〜０．５ｗｔ％が好ましく、より好ましくは０．０２〜０．３ｗｔ％である。硫黄含有量は０．５ｗｔ％以下が好ましく、より好ましくは０．３ｗｔ％以下である。

本発明におけるイオン吸着剤の平均１次粒子径は２〜５０ｎｍが好ましい。好ましくは３〜３０ｎｍである。

本発明におけるイオン吸着剤はＴｉ、Ｚｒ、Ｆｅ及びＣｅから選ばれる１種以上の元素を含有してもよく、前記元素を含有することによって吸着性能が向上する。Ｔｉ、Ｚｒ、ＦｅまたはＣｅは含水アルミノケイ酸塩中に固溶して存在させることが好ましい。

また、本発明におけるイオン吸着剤は、球状、円柱状、中空を有する円柱状、粒状などの造粒成型物とすることもできる。

前記造粒成形物を調製する場合には、樹脂を併用することができる。

本発明における樹脂成分は、ポリウレタン樹脂や塩化ビニリデン樹脂、アクリル樹脂などで特に限定するものではなく、ウレタン、塩化ビニリデンなどと、アクリレート、アクリロニトリルなどとを共重合させた共重合体なども本発明の樹脂成分として有効である。さらに、必要に応じて、エポキシ系やメラミン系などの架橋剤や他の添加剤を添加することもできる。

なお、本発明におけるイオン吸着剤は、造粒の核となるような第３成分を加えて、吸着剤と樹脂成分を前記核の周囲に複合化して形成することで吸着剤成分の使用量を低減することも可能である。

次に、本発明におけるイオン吸着剤の製造法について述べる。

本発明におけるイオン吸着剤は、水溶性ケイ素原料と水溶性アルミニウム原料及びアルカリ原料とを混合し、反応溶液のｐＨを５．０〜８．０に制御して加熱熟成反応を行って得ることができる。

本発明における水溶性ケイ素原料としては、オルトケイ酸ナトリウム、水ガラス、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）等を使用することができる。水溶性アルミニウム原料としては、アルミン酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム等を使用することができる。

アルカリ原料は、炭酸アルカリ水溶液としては炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、炭酸アンモニウム水溶液等であり、水酸化アルカリ水溶液として水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を使用することができる。

Ｓｉ／Ａｌモル比としては１．３〜１０．０が好ましく、より好ましくは１．５〜５．０である。１．３未満の場合には、吸着性能が低下して好ましくない。１０．０を越えると吸着性能が低下して好ましくない。

反応時のｐＨは５．０〜８．０が好ましい。ｐＨが５．０未満の場合には、含水アルミノケイ酸塩中のナトリウム含有量が少なくなり、放射性物質イオンの吸着能が低下し、吸着剤として好ましくない。ｐＨ８．０を越える場合は、放射性物質イオンの吸着能が低下し、吸着剤として好ましくない。より好ましい反応ｐＨは６．０〜８．０である。

反応温度は、８５〜１１０℃の温度が好ましい。８５℃未満の場合には、反応時間が長くなるので好ましくない。１１０℃を超える場合には吸着性能が低下して好ましくない。

反応の終了後にナトリウムイオンを含むアルカリ溶液の添加による脱プロトン反応を伴う熟成を行い、ナトリウムイオンの含有量を向上させる後反応を行ってもよい。

前記後反応における反応溶液のｐＨは８．０〜９．５が好ましい。また後反応における反応溶液の温度は２０〜７０℃が好ましい。

本発明におけるＴｉを含有する含水アルミノケイ酸塩粒子を製造する際は、前記反応において、Ｔｉ原料を添加して混合、熟成すればよい。Ｔｉ原料としては、硫酸チタニル溶液、四塩化チタン溶液などである。

本発明におけるＺｒを含有する含水アルミノケイ酸塩粒子を製造する際は、前記反応において、Ｚｒ原料を添加して混合、熟成すればよい。Ｚｒ原料としては、硫酸ジルコニウム・オキシ塩化ジルコニウムなどの４価のジルコニウム塩である。

本発明におけるＦｅを含有する含水アルミノケイ酸塩粒子を製造する際は、前記反応において、Ｆｅ原料を添加して混合、熟成すればよい。Ｆｅ原料としては、硫酸第二鉄・塩化第二鉄・硝酸鉄などの３価の鉄塩である。また、鉄は硫酸アルミニウムなどのアルミニウム塩に不純物として含まれていることもある。

本発明におけるＣｅを含有する含水アルミノケイ酸塩粉末を製造する際は、前記反応において、Ｃｅ原料を添加して混合、熟成すればよい。Ｃｅ原料としては、硫酸第二セリウムなどの４価のセリウム塩である。

次に、本発明に係る放射性物質で汚染された土壌の除染方法について述べる。

本発明に係る放射性物質で汚染された土壌の除染方法において、対象となる土壌は、セシウム１３７（半減期約２８年）、セシウム１３４（半減期約２年）、ストロンチウム９０（半減期約２９年）、コバルト６０（半減期約５．３年）、ラジウム２２６（半減期約１６００年）等の放射線核種を含む土壌であり、土壌の種類や土質は特に制限されない。

本発明に係る放射性物質で汚染された土壌の除染方法において、第一工程は放射性物質で汚染された土壌と溶脱剤溶液を接触混合させることで溶脱剤溶液中に放射性物質をイオン状態で溶脱させた後、放射性物質と土壌とを含む溶脱剤懸濁液を固液分離する工程である。

本発明の第一工程における溶脱剤溶液は、塩酸、硝酸等の鉱酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、リンゴ酸、酒石酸等の有機酸、塩化カリウム、硝酸カリウム等の水溶性カリウム塩、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等の水溶性カルシウム塩、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム等の水溶性アンモニウム塩の一種以上を含む水溶液を用いることができる。前記溶脱剤溶液の濃度は、０．００１〜５．０ｍｏｌ／ｌが好ましく、より好ましくは０．０１〜１．０ｍｏｌ／ｌである。０．００１ｍｏｌ／ｌ未満の場合は放射性物質イオンの溶脱する効果がなく、５．０ｍｏｌ／ｌを超える場合は、塩濃度が高すぎて、第二工程におけるイオン吸着剤による放射性物質イオンの吸着除去性能を阻害してしまう。

本発明の第一工程における放射性物質で汚染された土壌と溶脱剤溶液を接触混合させる方法としては、機械式攪拌または粉砕装置を用いて懸濁化して混合する方法、あるいは土壌を充填したカラムや濾過槽に溶脱液溶液を流通して接触させる方法が良い。機械式攪拌または粉砕装置としては、インペラー式攪拌機、転動ミルや振動ミル等の容器駆動式粉砕機、アトライター等の媒体攪拌式粉砕機、ホモミキサー等のせん断・摩擦式粉砕機等を用いることができる。混合処理時間は５分間〜１時間が好ましく、より好ましくは１０分間〜１時間である。混合処理温度は５〜９０℃が好ましく、より好ましくは１０〜５０℃である。

前記溶脱溶液と土壌との懸濁液中の土壌含有濃度については、十分に接触混合できる範囲であればよいが、好ましくは１〜９０重量％である。

本発明の第一工程における放射性物質と土壌とを含む溶脱剤懸濁液を固液分離する方法としては、沈降分離法、ろ過分離法および遠心分離法を用いることができる。また、各分離方法の処理条件については、常法を用いることができる。

本発明の第一工程における放射性物質で汚染された土壌と溶脱剤溶液を接触混合させることによって、汚染土壌に含まれる放射性物質を溶脱剤溶液にイオンとして７５％以上、好ましくは８０％以上溶脱できる。

本発明に係る放射性物質で汚染された土壌の除染方法において、第二工程は第一工程で得られた分離抽出液中の放射性物質イオンをイオン吸着剤により吸着除去する工程である。

本発明の第二工程における分離溶脱液中の放射性物質イオンをイオン吸着剤により吸着除去する方法としては特に制限はなく、例えば、機械式攪拌装置を用いて接触混合した後、沈降分離法、ろ過分離法および遠心分離法を用いて固液分離する。あるいは、イオン吸着剤粉末または顆粒物が充填されたカラムや濾過槽に分離溶脱液を流通させる方法も利用できる。

前記分離溶脱液と吸着剤を接触させる際の液温については、特に制限はなく、通常使用される温度範囲の５〜９０℃が好ましく、より好ましくは１０〜５０℃である。

前記分離溶脱液中の放射性物質イオンを吸着する際の水溶液のｐＨは弱酸性〜弱アルカリ性であることが好ましく、特に、４．５〜９．５であることが好ましい。ｐＨ調整には、塩酸等の鉱酸もしくは炭酸ナトリウム等のアルカリを用いることができる。

本発明の第二工程における分離溶脱液中の放射性物質イオンとイオン吸着剤をバッチ方式で接触混合させる場合のイオン吸着剤の添加量は、放射性物質イオンの総重量に対して５〜１００００倍量が好ましく、より好ましくは１０〜５０００倍量である。

本発明の第二工程における分離溶脱液中の放射性物質イオンをイオン吸着剤で吸着処理することで、分離溶脱液中の放射性物質イオンを８０％以上、好ましくは９０％以上を吸着除去できる。

なお、本発明に用いるイオン吸着剤は１０００℃付近の温度で急激に加熱収縮をするので、放射性物質イオンを保持した状態で減容積・ガラス固化することができ、最終処分場を省スペースで維持管理できる。

＜作用＞
本発明において重要な点は、放射性物質で汚染された土壌から特定の溶脱剤溶液を用いて効率的に放射性物質イオンを溶脱させ、その溶脱液中の放射性物質イオンを、特定の含水アルミノケイ酸塩粒子からなるイオン吸着剤で低濃度から高濃度まで広範囲にわたって吸着できるという事実である。

本発明におけるイオン吸着剤が放射性物質イオンに対して、高い吸着能を有する理由は未だ明らかではないが、後出実施例及び比較例に示すとおり、吸着剤を構成する含水アルミノケイ酸塩粒子表面にイオン交換可能なナトリウム等のイオンが多く存在することによるものと本発明者は推定している。
本発明におけるイオン吸着剤は、アルミノケイ酸塩の組成や比表面積を制御することによって、多くの交換が可能なイオンが粒子表面に存在することに起因するものと本発明者は推定している。

本発明におけるイオン吸着剤は、放射性物質イオンに対して高い吸着能を有するので、不純物のカチオンとアニオンが共存する場合であっても、また高い吸着能を維持することができる。また本発明におけるイオン吸着剤は粒子表面のイオン交換によるカチオン及び／又はアニオンの吸着メカニズムを持つために、吸着速度が大きいという特長を持っている。

本発明の代表的な実施の形態は次の通りである。

本発明におけるイオン吸着剤の結晶相の同定は、「Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２５００（理学電機（株）製）」（管球：Ｃｕ、管電圧：４０ｋＶ、管電流：３００ｍＡ、ゴニオメーター：広角ゴニオメーター、サンプリング幅：０．０１０°、走査速度：４．００°／ｍｉｎ、発散スリット：１／２°、散乱スリット：１／２°、受光スリット：０．１５ｍｍ）を使用して行った。

本発明におけるイオン吸着剤のＢＥＴ比表面積値はＢＥＴ法により測定した値で示した。

本発明におけるイオン吸着剤のＡｌ、Ｓｉ、Ｎａ含有量の分析は、該粉末を塩酸で溶解し、「プラズマ発光分光分析装置 ＳＰＳ４０００（セイコー電子工業（株））」で測定して求めた。

本発明におけるイオン吸着剤の炭素含有量（重量％）、硫黄含有量（重量％）は、カーボン・サルファーアナライザー：ＥＭＩＡ−２２００（ＨＯＲＩＢＡ製）により測定した。

＜吸着剤１の製造＞
内容積１００ｌの反応容器中に、Ｓｉとして１．０ｍｏｌ／ｌの３号オルトケイ酸ナトリウム溶液２８ｌを投入した後、Ａｌ^３＋０．５ｍｏｌ／ｌの塩化アルミニウム溶液４０ｌを添加・混合し、つぎに３ＮのＮａＯＨ溶液をｐＨ７．２になるまで滴下して、さらに水を加えて、溶液量９５ｌ、温度４０℃に調整した。

上記懸濁液を温度４０℃で３０分間保持して熟成した後、当該懸濁液の温度を９５℃とし、２０時間熟成撹拌反応を行った。得られた白色懸濁液の温度を５０℃まで冷却したところ、溶液のｐＨは６．１であった。
さらに撹拌しながら１．０ＭのＮａＯＨ溶液を滴下してｐＨを８．５に調整し、５０℃、１時間アルカリ処理した。次に濾別、水洗、乾燥、粉砕した。

得られた白色粒子粉末は、Ｘ線回折の結果、非晶質であり、ＢＥＴ比表面積が４５２ｍ^２／ｇの粒状を呈した粒子からなり、組成分析の結果、Ｓｉ／Ａｌモル比１．４、Ｎａ／（Ｓｉ＋Ａｌ）が０．１７、硫黄（Ｔ−Ｓ）０．０１ｗｔ％、炭素（Ｔ−Ｃ）０．０７ｗｔ％であった。

＜吸着剤２〜９＞
吸着剤の生成反応における水溶性ケイ素及び水溶性アルミニウムの種類、濃度及び使用量、アルカリ水溶液の種類、濃度及び使用量、反応後アルカリ処理の条件などを種々変化させた以外は、イオン吸着剤１と同様にして含水アルミノケイ酸塩粒子を生成した。

このときの製造条件を表１に、得られたアルミノケイ酸塩粒子の諸特性を表２に示す。

＜セシウム含有模擬汚染土壌１の調製＞
容量１０００ｍｌのメスフラスコに、特級試薬の塩化セシウム３８．０ｍｇを入れて超純水で溶解させ、３０ｍｇ／ｌのセシウム標準溶液１０００ｍｌ（ｐＨ７．８）を調製した。次に、乾燥黒ボク土１００ｇに対して、前記３０ｍｇ／ｌセシウム標準液３０ｍｌを均一に添加混合した後、８０℃にて乾燥させ、セシウム濃度９．０ｍｇ／ｋｇの模擬汚染土壌１を調製した。尚、この模擬汚染土壌に含まれるセシウムがセシウム１３７であった場合の放射能濃度は、２．９×１０^１０Ｂｑ／ｋｇとなる。

＜セシウムおよびストロンチウム含有模擬汚染土壌２の調製＞
容量１０００ｍｌのメスフラスコに、特級試薬の塩化セシウム３８．０ｍｇおよび塩化ストロンチウム六水和物９１．１ｍｇを入れて超純水で溶解させ、セシウム３０ｍｇ／ｌおよびストロンチウム３０ｍｇ／ｌの標準溶液１０００ｍｌ（ｐＨ７．８）を調製した。次に、乾燥黒ボク土１００ｇに対して、前記各３０ｍｇ／ｌセシウムおよびストロンチウム標準液３０ｍｌを均一に添加混合した後、８０℃にて乾燥させ、セシウムおよびストロンチウム濃度各９．０ｍｇ／ｋｇの模擬汚染土壌２を調製した。尚、この模擬汚染土壌に含まれるセシウムがセシウム１３７であった場合の放射能量は、２．９×１０^１０Ｂｑ／ｋｇとなり、ストロンチウムがストロンチウム９０であった場合の放射能量は、４．６×１０^１０Ｂｑ／ｋｇである。

＜模擬汚染土壌を用いたイオン吸着剤による吸着試験＞
実施例１
容量３００ｍｌのビーカーにセシウム含有量９．０ｍｇ／ｋｇの模擬汚染土壌１を１００ｇ採取し、溶脱液溶液として０．１ｍｏｌ／ｌ塩化カリウム水溶液を１００ｍｌ添加し、羽根攪拌機を用いて２４℃で１時間攪拌混合した。次いで、この溶脱懸濁液をヌッチェ（濾紙Ｎｏ．６）にて濾過・洗浄（超純水）し、得られた濾液をメスフラスコにて２５０ｍｌにメスアップした。得られた溶脱濾液中のセシウム濃度を「ＩＣＰ質量分析装置ＩＣＰＭ−８５００（島津製作所（株））」を用いて測定した結果３．３ｍｇ／ｌであり、模擬汚染土壌中の全セシウムの９２％の溶脱率であった。
容積２００ｍｌのビーカーに前記溶脱濾液１００ｍｌを採取し、イオン吸着剤１を０．０１ｇ（０．１ｇ／ｌ）添加して、水平振とう機を用いて１時間振とうした後、０．１μｍメンブレンフィルターを用いて固液分離し、液中のセシウム濃度を測定した結果、０．２０ｍｇ／ｌに低減した（除去率９４％）。

＜実施例２〜１２、比較例１〜１０＞
模擬汚染土壌の種類、溶脱剤溶液の種類および濃度、吸着剤の種類および添加量を種々変化させた以外は、前記実施例１と同様にして溶脱試験および吸着試験を実施した。その結果を表３、表４に示す。尚、液中のストロンチウム濃度は、「プラズマ発光分光分析装置 ＳＰＳ４０００（セイコー電子工業（株））」で測定して求めた。

なお、実施例２、４、６、８、１１及び１２、比較例３、６及び７では溶脱剤溶液での処理を行った後、得られた溶脱濾液に対してｐＨ調整を行った。

比較例４、５、９及び１０では、第一工程において汚染土壌中の放射性物質の溶脱率が低く、イオン吸着剤による吸着処理（第二工程）を行わなかった。

本発明に係る放射性物質で汚染された土壌の除染方法は、放射能汚染土壌から比較的簡単な操作で、迅速に効率よく、かつ安全に放射性物質を分離除去できるので、放射性物質を含む土壌の除染方法として好適である。

Claims (3)

1. 放射性物質で汚染された土壌の除染方法であって、放射性物質で汚染された土壌と溶脱剤溶液を接触混合させることで溶脱剤溶液中に放射性物質をイオン状態で溶脱させた後、放射性物質と土壌とを含む溶脱剤懸濁液を固液分離する第一工程と、第一工程で得られた分離溶脱液中の放射性物質イオンをイオン吸着剤と接触させて吸着除去する第二工程を有し、前記イオン吸着剤がＳｉとＡｌとの合計量に対するナトリウム含有量のモル比（Ｎａ／（Ｓｉ＋Ａｌ））が０．１〜０．５であり、かつＳｉ／Ａｌモル比が１．３〜１０．０である含水アルミノケイ酸塩粒子であることを特徴とする放射性物質で汚染された土壌の除染方法。
2. 第一工程における溶脱剤溶液が、鉱酸、有機酸、水溶性カリウム塩、水溶性カルシウム塩、水溶性アンモニウム塩の一種以上を含む水溶液である請求項１記載の放射性物質で汚染された土壌の除染方法。
3. 含水アルミノケイ酸塩粒子が非晶質であり、かつ、ＢＥＴ比表面積が３００〜７００ｍ^２／ｇである請求項１又は２記載の放射性物質で汚染された土壌の除染方法。