JP2013134055A - Method for separating cesium from cesium adsorbed solid substance and system for separating cesium by utilizing the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法及び当該方法を利用したセシウムを分離するシステムに関する。 The present invention relates to a method for separating cesium from a solid substance adsorbed with cesium and a system for separating cesium using the method.
従来、セシウム等の放射性物質に高濃度汚染された固体物質（例えば、土壌、がれき、汚泥、焼却灰及び植物）の処理としては、そのまま放射線遮蔽容器内で長期間保管する方法が主に採用されている。また、低濃度又は中濃度に汚染された固体物質の処理に関しては、焼却して減容貯蔵する方法、水等で放射性物質を除染する方法が採用されている。 Conventionally, as a treatment of solid substances (for example, soil, debris, sludge, incineration ash and plants) highly contaminated with radioactive substances such as cesium, a method of storing for a long time in a radiation shielding container has been mainly adopted. ing. In addition, regarding the treatment of solid substances contaminated at low or medium concentrations, methods of incineration and volume reduction storage and methods of decontaminating radioactive substances with water or the like are employed.
2011年3月11日、東北地方太平洋沖地震による津波により福島第１原子力発電所が被災し、放射性物質による土壌、がれき等の汚染が広範囲に生じた。放射性物質による汚染が広範囲であると、汚染物質の貯蔵・運搬には限界があるため、放射線遮断容器内で長期間保管する処理方法は現実的ではない。また、水等で放射性物質を除染する方法によっても放射性物質を隔離できる訳ではないため広範囲の汚染に対する水等による除染もまた現実的ではない。 On March 11, 2011, the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station was damaged by the tsunami caused by the Tohoku-Pacific Ocean Earthquake, causing extensive contamination of soil and debris by radioactive materials. If there is a wide range of contamination by radioactive substances, there is a limit to the storage and transportation of the contaminants, so a treatment method for storing for a long time in a radiation shielding container is not realistic. In addition, since the radioactive material cannot be isolated even by a method of decontaminating the radioactive material with water or the like, decontamination with water or the like for a wide range of contamination is not realistic.
この点、セシウムに汚染された固体物質を塩酸、硝酸等の酸水溶液中で熱処理することによりセシウムを水溶液中に抽出した後、ゼオライト、プルシアンブルー等の吸着剤を用いてセシウムを吸着処理する技術が提案されている。これは、水溶液中のセシウムがゼオライト、プルシアンブルー等の吸着剤に吸着される性質を利用したものである。この方法によれば、セシウムに汚染された固体物質からセシウムを分離することは可能であるが、セシウムが吸着した吸着剤からセシウムを分離して回収する技術は未だ開発されておらず、セシウムを吸着した吸着剤は放射線遮蔽容器内で保管するか、埋立て処理せざるを得ないのが現状である。 In this regard, a technology in which solid material contaminated with cesium is heat-treated in an aqueous acid solution such as hydrochloric acid or nitric acid to extract cesium into the aqueous solution, and then adsorbs cesium using an adsorbent such as zeolite or Prussian blue. Has been proposed. This utilizes the property that cesium in an aqueous solution is adsorbed by an adsorbent such as zeolite or Prussian blue. According to this method, it is possible to separate cesium from a solid substance contaminated with cesium, but a technique for separating and recovering cesium from an adsorbent adsorbed by cesium has not been developed yet. At present, the adsorbent that has been adsorbed must be stored in a radiation shielding container or landfilled.
セシウムを吸着した固体物質（セシウムを吸着した吸着剤も含む）からセシウム自体を分離・回収できる技術が開発されれば、放射性物質の保管・運搬の問題を解消することができるとともにセシウムを有効利用することもできる。かかる技術の開発が切望されている。 If technology that can separate and recover cesium itself from cesium-adsorbed solid substances (including adsorbents that adsorb cesium) is developed, the problem of storage and transportation of radioactive materials can be solved and cesium can be used effectively You can also The development of such technology is anxious.
本発明は、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法及び当該方法を利用したセシウムを分離するシステムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for separating cesium from a solid substance adsorbed with cesium and a system for separating cesium using the method.
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱する方法によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that the above object can be achieved by a method of heating a solid substance adsorbing cesium in an aqueous ammonium sulfate solution to complete the present invention. It came.
即ち、本発明は、下記のセシウムを分離する方法及びシステムに関する。
項１． セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法であって、
セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる工程を有することを特徴とする分離方法。
項２． 前記硫酸アンモニウム水溶液の硫酸アンモニウム濃度が１〜５０重量％である、上記項１に記載の分離方法。
項３． 前記セシウムを吸着した固体物質に対する前記硫酸アンモニウム水溶液の固液比（セシウムを吸着した固体物質の重量：硫酸アンモニウム水溶液の重量）が１：１０〜１：１０００である、上記項１又は２に記載の分離方法。
項４． 前記加熱は、４０〜１２０℃における加熱である、上記項１〜３のいずれかに記載の分離方法。
項５． 前記加熱時に、硫酸アンモニウム水溶液に超音波振動を印加する、上記項１〜４のいずれかに記載の分離方法。
項６． 前記加熱を加圧下で行う、上記項１〜５のいずれかに記載の分離方法。
項７． 前記固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から、硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる工程を更に有する、上記項１〜６のいずれかに記載の分離方法。
項８． セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離するシステムであって、
（１）セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる手段１、
（２）前記固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる手段２、及び
（３）前記気化により得られるガス成分を水中捕捉することにより硫酸アンモニウム水溶液を調製し、前記手段１で用いる硫酸アンモニウム水溶液として再利用する手段３
を有することを特徴とするシステム。
That is, this invention relates to the method and system which isolate | separate the following cesium.
A separation method comprising a step of dissolving the cesium in the ammonium sulfate aqueous solution by heating the solid substance adsorbing cesium in the ammonium sulfate aqueous solution.
(1) Means 1 for dissolving the cesium in the aqueous ammonium sulfate solution by heating the solid substance adsorbing cesium in the aqueous ammonium sulfate solution,
(2) Means 2 for isolating cesium or a cesium compound by vaporizing an ammonium sulfate aqueous solution from an ammonium sulfate aqueous solution in which the solid substance is removed, and (3) capturing the gas component obtained by the vaporization in water To prepare an aqueous ammonium sulfate solution and reuse it as the aqueous ammonium sulfate solution used in the above-mentioned
The system characterized by having.
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明のセシウムを分離する方法
本発明のセシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法（以下、「本発明のセシウム分離方法」と略記する）は、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる工程を有することを特徴とする。
Method of Separating Cesium of the Present Invention A method of separating cesium from a solid substance adsorbing cesium of the present invention (hereinafter abbreviated as “the method of separating cesium of the present invention”) is a method of separating a solid substance adsorbing cesium in an aqueous ammonium sulfate solution. It is characterized by having a step of dissolving the cesium in the ammonium sulfate aqueous solution by heating in step (a).
上記特徴を有する本発明のセシウム分離方法は、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することによりセシウムを硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることによりセシウムを分離する。これにより、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離することができる。また、セシウムを溶解した硫酸アンモニウム水溶液は液体成分を熱処理で気化させることにより、セシウム又はセシウム化合物を単離して回収することができる。 The cesium separation method of the present invention having the above characteristics separates cesium by dissolving a cesium in an aqueous ammonium sulfate solution by heating the solid substance adsorbing cesium in the aqueous ammonium sulfate solution. Thereby, cesium can be separated from the solid substance adsorbed with cesium. Moreover, the ammonium sulfate aqueous solution which melt | dissolved cesium can isolate | separate and collect | recover cesium or a cesium compound by vaporizing a liquid component by heat processing.
（セシウムを吸着した固体物質）
セシウムを吸着した固体物質としては特に限定されず、例えば、セシウムを吸着した土壌、粘土、がれき、汚泥、焼却灰、鉱物及び植物（枯葉、腐葉土等も含む）を幅広く対象とすることができる。吸着しているセシウムは、セシウム汚染により吸着（付着）したものに限定されず、セシウム吸着鉱に含まれるセシウムでもよい。がれき等の固体物質は、適当な大きさに砕いてから使用しても良い。
(Solid material adsorbed cesium)
The solid substance adsorbing cesium is not particularly limited, and for example, a wide range of soils, clay, debris, sludge, incinerated ash, minerals and plants (including dead leaves, humus etc.) adsorbed cesium can be used. The adsorbed cesium is not limited to those adsorbed (attached) due to cesium contamination, and may be cesium contained in the cesium adsorbing ore. Solid materials such as debris may be used after being crushed to an appropriate size.
また、土壌等に含まれるセシウムに対してゼオライト、プルシアンブルー等を加えて、土壌等からセシウムを分離し、ゼオライト、プルシアンブルー等にセシウムを吸着させた場合は、そのセシウムを含むゼオライト、プルシアンブルーも対象とすることができる。 In addition, when cesium contained in soil or the like is added with zeolite, Prussian blue, etc., cesium is separated from the soil, etc., and cesium is adsorbed on zeolite, Prussian blue, etc. Can also be targeted.
セシウム吸着鉱又はセシウムを含む土壌等を、先ずゼオライト、プルシアンブルー等を用いて当該ゼオライト、プルシアンブルー等にセシウムを吸着させ、次いで前記ゼオライト、プルシアンブルー等を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することで、硫酸アンモニウム水溶液中にセシウムを溶解して、効率よくセシウムを分離することが可能である。 Cesium adsorption ore or soil containing cesium is first adsorbed on zeolite, Prussian blue, etc. using zeolite, Prussian blue, etc., and then the zeolite, Prussian blue, etc. are heated in an aqueous ammonium sulfate solution to produce ammonium sulfate. It is possible to dissolve cesium in an aqueous solution and efficiently separate cesium.
本発明は、放射性セシウムにより汚染された固体物質からの放射性セシウムの分離にも適用することができ、放射性セシウムにより汚染された固体物質を除染することができる。 The present invention can also be applied to the separation of radioactive cesium from a solid substance contaminated with radioactive cesium, and the solid substance contaminated with radioactive cesium can be decontaminated.
（硫酸アンモニウム水溶液中での加熱）
本発明では、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することによりセシウムを硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる。
(Heating in aqueous ammonium sulfate solution)
In the present invention, cesium is dissolved in an aqueous ammonium sulfate solution by heating the solid substance adsorbing cesium in the aqueous ammonium sulfate solution.
本発明は、硫酸アンモニウム（(NH4)2SO4、融点280℃）水溶液を用いる。硫酸アンモニウム水溶液は、固体物質からのセシウムの分離に際し、一般的に使用されるシュウ酸や硝酸などの酸溶液よりも取扱が容易で安全である。また、固体物質からセシウムを分離した後の硫酸アンモニウム水溶液に対して、中和処理の必要がない。硫酸アンモニウムは、水への溶解度が高く（74g/100cc(20℃)）、水溶液を調製したときのｐＨが低いので（pH4.97(0.1moL/L)）、セシウムが吸着した固体物質から、セシウムを十分に分離できる。 In the present invention, an aqueous solution of ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 , melting point 280 ° C.) is used. Aqueous ammonium sulfate is easier to handle and safer than acid solutions such as oxalic acid and nitric acid that are generally used for separating cesium from solid substances. Further, there is no need to neutralize the aqueous ammonium sulfate solution after separating cesium from the solid substance. Ammonium sulfate has high solubility in water (74 g / 100 cc (20 ° C)) and low pH when preparing an aqueous solution (pH 4.97 (0.1 moL / L)). Can be separated sufficiently.
硫酸アンモニウム水溶液の硫酸アンモニウム濃度は、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを効率よく硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることができる点から、１〜５０重量％程度が好ましく、２〜３０重量％程度がより好ましく、５〜２０重量％程度が更に好ましく、１０重量％前後が特に好ましい。 The ammonium sulfate concentration of the aqueous ammonium sulfate solution is preferably about 1 to 50% by weight, more preferably about 2 to 30% by weight from the viewpoint that cesium can be efficiently dissolved in the aqueous ammonium sulfate solution from the solid substance adsorbed with cesium. About 20% by weight is more preferable, and about 10% by weight is particularly preferable.
セシウムを吸着した固体物質に対する硫酸アンモニウム水溶液の固液比（セシウムを吸着した固体物質の重量：硫酸アンモニウム水溶液の重量）は、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液に浸漬させる程度の量であれば特に限定されないが、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを効率よく硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることができる点から、１：１０〜１：１０００程度が好ましく、１：５０〜１：５００程度がより好ましい。例えば、セシウムが吸着した固体物質が、土壌、粘土、がれき、汚泥、焼却灰、鉱物及び植物である場合は、前記固体物質重量に対して添加する硫酸アンモニウム水溶液重量を１０倍以上とし、その水溶液を（必要であれば、加圧条件下で）加熱して９０〜１１０℃の温度に１０分以上保持することにより、前記固体物質からのセシウム溶解率を９０％以上とすることができる。また、セシウムが吸着した固体物質がゼオライトである場合は、ゼオライトにはセシウムが強固に吸着するので、前記固体物質重量に対して添加する硫酸アンモニウム水溶液重量を５０倍以上とし、その水溶液を（必要であれば、加圧条件下で）加熱して１１０〜１８０℃の温度に３０分以上保持することにより、固体物質からのセシウム溶解率を９９％〜１００％とすることができる。 The solid-liquid ratio of the aqueous ammonium sulfate solution to the solid material adsorbed cesium (weight of the solid material adsorbed cesium: weight of the aqueous ammonium sulfate solution) is particularly limited as long as the solid material adsorbed cesium is immersed in the aqueous ammonium sulfate solution. However, it is preferably about 1:10 to 1: 1000, more preferably about 1:50 to 1: 500, from the viewpoint that cesium can be efficiently dissolved in the ammonium sulfate aqueous solution from the solid material adsorbed with cesium. For example, when the solid substance adsorbed by cesium is soil, clay, debris, sludge, incinerated ash, mineral, and plant, the weight of the aqueous ammonium sulfate solution added is 10 times or more with respect to the weight of the solid substance. By heating (under pressure conditions if necessary) and maintaining at a temperature of 90 to 110 ° C. for 10 minutes or more, the cesium dissolution rate from the solid substance can be 90% or more. In addition, when the solid substance to which cesium has been adsorbed is zeolite, cesium is strongly adsorbed on the zeolite. Therefore, the weight of the aqueous ammonium sulfate solution added is 50 times or more with respect to the weight of the solid substance. If present, by heating and maintaining at a temperature of 110 to 180 ° C. for 30 minutes or more, the cesium dissolution rate from the solid substance can be 99% to 100%.
加熱温度は、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを効率よく硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることができる点から、４０〜１８０℃程度であっても良く、実用面から４０〜１２０℃程度が好ましい。常圧下で加熱する場合は、８０〜１００℃程度が好ましい。 The heating temperature may be about 40 to 180 ° C. from the viewpoint that cesium can be efficiently dissolved in an aqueous ammonium sulfate solution from a solid substance adsorbed with cesium, and preferably about 40 to 120 ° C. from the practical viewpoint. When heating under normal pressure, about 80-100 degreeC is preferable.
硫酸アンモニウム水溶液を１００℃以上で加熱する場合は、耐圧容器を用いて加圧下で加熱することになり、既在のオートクレーブ等の加熱を伴う加圧器を使用することができる。例えば、１２０℃程度の加熱温度を保持するためには２気圧程度の加圧下で行うことが必要であり、１８０℃程度の加熱温度を保持するためには１０気圧程度の加圧下で行うことが必要である。加熱温度を１８０℃程度以下とすると、平衡蒸気圧は１０気圧未満とすることができ、高圧容器の範疇に抵触せず、簡便である。 When the aqueous ammonium sulfate solution is heated at 100 ° C. or higher, it is heated under pressure using a pressure vessel, and a pressurizer with heating such as an existing autoclave can be used. For example, in order to maintain a heating temperature of about 120 ° C., it is necessary to perform under a pressure of about 2 atmospheres, and in order to maintain a heating temperature of about 180 ° C., it can be performed under a pressure of about 10 atmospheres. is necessary. When the heating temperature is about 180 ° C. or less, the equilibrium vapor pressure can be less than 10 atm, and it is convenient without violating the category of the high-pressure vessel.
また、本発明では、硫酸アンモニウム水溶液を用いるため、酸溶液を用いる場合に生じる耐圧容器の腐食問題は発生しない。 Moreover, in this invention, since the ammonium sulfate aqueous solution is used, the corrosion problem of the pressure vessel which arises when using an acid solution does not occur.
加熱時間は、セシウムを吸着した固体物質により適宜調整すれば良く、通常１０分以上の加熱処理が好ましく、３０分以上の加熱処理が好ましい。 The heating time may be appropriately adjusted depending on the solid substance adsorbed with cesium, and is usually preferably a heat treatment for 10 minutes or more, and preferably a heat treatment for 30 minutes or more.
加熱は、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを効率よく硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることができる点から、水の沸点を上げるため加圧下で行うことが好ましい。加圧器として、オートクレーブ、金属やガラス製の耐圧容器、圧力鍋等を使用することができ、加圧条件は、１.１気圧以上１０気圧未満が好ましく、１.１気圧〜３気圧がより好ましい。また、加圧と同時に加熱できる加圧器を用いることが好ましい。 Heating is preferably performed under pressure in order to raise the boiling point of water from the viewpoint that cesium can be efficiently dissolved in an aqueous ammonium sulfate solution from a solid substance adsorbed with cesium. As the pressurizer, an autoclave, a pressure vessel made of metal or glass, a pressure cooker, or the like can be used. The pressurization condition is preferably 1.1 atm or more and less than 10 atm, more preferably 1.1 to 3 atm. . Moreover, it is preferable to use the pressurizer which can be heated simultaneously with pressurization.
加熱時において、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを効率よく硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることができる点から、硫酸アンモニウム水溶液に超音波振動を印加することが好ましい。硫酸アンモニウム水溶液への超音波振動の印加は、市販の超音波発信器等を使用することができ、超音波振動の印加条件は、周波数５〜１００（ｋＨｚ）程度が好ましく、２０〜５０（ｋＨｚ）程度がより好ましい。 At the time of heating, it is preferable to apply ultrasonic vibration to the aqueous ammonium sulfate solution from the viewpoint that cesium can be efficiently dissolved in the aqueous ammonium sulfate solution from the solid substance adsorbed with cesium. Application of ultrasonic vibration to the ammonium sulfate aqueous solution can use a commercially available ultrasonic transmitter or the like, and the application condition of ultrasonic vibration is preferably about 5 to 100 (kHz) and about 20 to 50 (kHz). The degree is more preferable.
本発明では、硫酸アンモニウム水溶液を用いるが、他のアンモニウム塩を用いる場合には、本発明の効果は得られない。具体的には、硝酸アンモニウム（NH4NO3、融点170℃）は、加熱（210℃程度）により爆発性があるので、本発明の様に、セシウムが吸着した固体物質を加熱して、固体物質からセシウムを分離する方法では、採用できない。また、塩化アンモニウム（NH4Cl、融点338℃）は、水への溶解度が高くなく（37g/100cc(20℃)）、水溶液を調製したときのｐＨが低くないので（pH5.12(0.1moL/L)）、セシウムが吸着した固体物質からのセシウムの分離能力が十分でない。また、塩化アンモニウムは、融点が高いので、セシウムを塩化アンモニウム水溶液に溶解させた後に、塩化アンモニウムを気化させることが困難である。あるいは気化させるためにより多くのエネルギーが必要となる。その結果、塩化アンモニウムとセシウム又はセシウム化合物とを完全に分離させることが容易でなく、セシウムを含む塩化アンモニウムが残留しやすいため効果的な減容化につながらず、またそのため、塩化アンモニウムの再利用率も低下する。その他、炭酸アンモニウム（(NH4)2CO3、融点58℃）、炭酸水素アンモニウム（(NH4)HCO3、融点106℃）及び硫酸水素アンモニウム（(NH4)HSO4、融点146.9℃）は、分解しアンモニア臭が発生するので、採用できない。 In the present invention, an aqueous ammonium sulfate solution is used, but the effects of the present invention cannot be obtained when other ammonium salts are used. Specifically, ammonium nitrate (NH 4 NO 3 , melting point 170 ° C.) is explosive when heated (about 210 ° C.), so as in the present invention, a solid material adsorbed with cesium is heated to form a solid material. The method of separating cesium from can not be adopted. Ammonium chloride (NH 4 Cl, melting point 338 ° C) does not have high solubility in water (37g / 100cc (20 ° C)), and the pH when an aqueous solution is prepared is not low (pH 5.12 (0.1moL / L)), the separation ability of cesium from the solid material adsorbed with cesium is not sufficient. Moreover, since ammonium chloride has a high melting point, it is difficult to vaporize ammonium chloride after dissolving cesium in an aqueous ammonium chloride solution. Or more energy is needed to vaporize. As a result, it is not easy to completely separate ammonium chloride from cesium or a cesium compound, and ammonium chloride containing cesium tends to remain, which does not lead to effective volume reduction. The rate also drops. In addition, ammonium carbonate ((NH 4 ) 2 CO 3 , melting point 58 ° C), ammonium hydrogen carbonate ((NH 4 ) HCO 3 , melting point 106 ° C) and ammonium hydrogen sulfate ((NH 4 ) HSO 4 , melting point 146.9 ° C) It cannot be used because it decomposes and generates an ammonia odor.
（セシウム又はセシウム化合物の単離回収）
本発明では、前記固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から、硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる工程を更に含んでもよい。
(Isolation and recovery of cesium or cesium compounds)
In this invention, you may further include the process of isolating a cesium or a cesium compound by vaporizing an ammonium sulfate aqueous solution from the ammonium sulfate aqueous solution in which the said cesium which removed the said solid substance was dissolved.
本発明では、固体物質に含まれるセシウムを硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させた後、固体物質を取り除いたセシウムを含む硫酸アンモニウム水溶液から、水分を気化（蒸発）させることにより、セシウム又はセシウム化合物（セシウムの酸化物、水酸化物等）を含む硫酸アンモニウム粉末が得られる。セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液の水分は、常温下でも自然蒸発するが、硫酸アンモニウム水溶液を減圧及び加熱することにより短時間で効率的にセシウム又はセシウム化合物を含む硫酸アンモニウム粉末を濃縮・回収することができる。硫酸アンモニウムは食品添加物及び窒素肥料等にも使用される物質であり、食品添加物及び窒素肥料等としても利用が可能である。 In the present invention, cesium contained in a solid substance is dissolved in an ammonium sulfate aqueous solution, and then water is evaporated (evaporated) from the ammonium sulfate aqueous solution containing cesium from which the solid substance has been removed, whereby cesium or a cesium compound (oxidation of cesium). Product, hydroxide, etc.). The water content of the aqueous ammonium sulfate solution in which cesium is dissolved spontaneously evaporates even at room temperature, but the ammonium sulfate powder containing cesium or a cesium compound can be efficiently concentrated and recovered in a short time by reducing the pressure and heating the aqueous ammonium sulfate solution. . Ammonium sulfate is a substance used for food additives and nitrogen fertilizers, and can also be used as food additives and nitrogen fertilizers.
本発明では、セシウム又はセシウム化合物を含む乾燥させた硫酸アンモニウム（粉末）を更に加熱して硫酸アンモニウムのみを気化（蒸発）させ、残留するセシウム又はセシウム化合物だけを単離回収することで、更に減容することができる。 In the present invention, the dried ammonium sulfate (powder) containing cesium or a cesium compound is further heated to vaporize (evaporate) only the ammonium sulfate, and only the remaining cesium or cesium compound is isolated and recovered to further reduce the volume. be able to.
硫酸アンモニウムを気化（蒸発）させる温度は、３００〜５００℃程度であれば、硫酸アンモニウムのみを気化させることができ、その温度では平衡蒸気圧が小さくほとんど気化しないセシウム又はセシウム化合物を回収することができる。硫酸アンモニウムを気化（蒸発）させる温度は、３００〜４００℃程度がより好ましく、３３０〜３６０℃程度が更に好ましく、通常３５０℃程度である。尚、本発明で言う気化とは、硫酸アンモニウムがアンモニアや硫酸などに分解せずに、硫酸アンモニウムのまま蒸発ガス化することである。 If the temperature for vaporizing (evaporating) ammonium sulfate is about 300 to 500 ° C., only ammonium sulfate can be vaporized, and cesium or a cesium compound that has a small equilibrium vapor pressure and hardly vaporizes at that temperature can be recovered. The temperature for vaporizing (evaporating) ammonium sulfate is more preferably about 300 to 400 ° C, further preferably about 330 to 360 ° C, and usually about 350 ° C. The vaporization referred to in the present invention means that ammonium sulfate does not decompose into ammonia, sulfuric acid or the like, and is evaporated and gasified as ammonium sulfate.
セシウム又はセシウム化合物の状態で単離回収することにより、遮蔽容器が小さくて済むことから、固体物質に吸着したセシウムが放射性セシウムである場合は、放射性セシウムを長期間貯蔵する場所の確保も容易となる。 By isolating and collecting in the state of cesium or cesium compound, the shielding container can be made small, so when cesium adsorbed on a solid substance is radioactive cesium, it is easy to secure a place to store radioactive cesium for a long period of time. Become.
また、本発明では、前記気化により得られる硫酸アンモニウムのガス成分を水中捕捉することにより、硫酸アンモニウム水溶液を調製し、本発明の方法で用いる硫酸アンモニウム水溶液として再利用することができる。また、硫酸アンモニウムガスを冷却して凝縮することで、余分な副産物を含まず、再利用できる硫酸アンモニウム（粉末）とすることができる。 Further, in the present invention, an ammonium sulfate aqueous solution can be prepared by capturing in water the gas component of ammonium sulfate obtained by the vaporization and reused as the ammonium sulfate aqueous solution used in the method of the present invention. In addition, by cooling and condensing ammonium sulfate gas, it is possible to obtain reusable ammonium sulfate (powder) without containing extra by-products.
本発明のセシウムを分離するシステム
本発明は、上記セシウムを分離する方法の発明を利用した、セシウムを分離するシステムの発明も包含する。具体的には、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離するシステムであって、
（１）セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる手段１、
（２）前記固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる手段２、及び
（３）前記気化により得られるガス成分を水中捕捉することにより硫酸アンモニウム水溶液を調製し、前記手段１で用いる硫酸アンモニウム水溶液として再利用する手段３を有することを特徴とするシステムを包含する。
System for Separating Cesium of the Present Invention The present invention also includes an invention for a system for separating cesium using the invention of the method for separating cesium. Specifically, a system for separating cesium from a solid material adsorbed cesium,
(1)
(2)
本発明のセシウムを分離するシステムについて、図面を用いて説明する。 The system for separating cesium of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明のシステムでは、セシウムを吸着した固体物質（ゼオライト等）を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる手段１を備える。次に、濾過により、セシウムを分離した固体物質と、セシウム含有硫酸アンモニウム水溶液とを、分離すること（固液分離）ができる（図４の６参照）。
The system of the present invention includes
本発明のシステムでは、次に前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる手段２を備える。本発明のシステムでは、次に前記気化により得られるガス成分を水中捕捉することにより硫酸アンモニウム水溶液を調製し、前記手段１で用いる硫酸アンモニウム水溶液として再利用する手段３を備える。
Next, the system of the present invention comprises means 2 for isolating cesium or a cesium compound by vaporizing an ammonium sulfate aqueous solution from the ammonium sulfate aqueous solution in which the cesium is dissolved. The system of the present invention includes
図３は、本発明のシステムにおけるセシウム（Ｃｓ）と硫酸アンモニウムの分離方法（キャリアガス方式）を表し、前記手段２及び３に相当する。セシウム含有硫酸アンモニウム水溶液（抽出液）を、加熱容器３内に入れ、窒素など不活性キャリアガス１を流しながらマントルヒーター２で加熱する。この時、最初は８０℃〜１００℃に保持して水分だけを蒸発させて回収容器４で凝縮水に戻す。この凝縮水は、原子吸光分析法等でセシウム濃度を測定する。水分を蒸発させることで、セシウム及び硫酸アンモニウム（セシウム含有硫酸アンモニウム粉末とも言う）が加熱容器３側に残留させる。
FIG. 3 shows a method for separating cesium (Cs) and ammonium sulfate (carrier gas system) in the system of the present invention, and corresponds to the
その後、マントルヒーター２の加熱温度を３５０℃程度に上げて硫酸アンモニウムを気化させる。加熱温度は、硫酸アンモニウムのガス化温度やガス生成速度により、３００℃〜５００℃程度の範囲で設定する。このガスを回収容器４で捕捉し、硫酸アンモニウム水溶液を得る。回収容器４内の水溶液は、原子吸光分析法等でセシウム濃度を測定する。
Thereafter, the heating temperature of the
最終的にはセシウム又はセシウム化合物（セシウムの酸化物又は水酸化物等）は加熱容器３側に残留し、硫酸アンモニウムは回収容器４側に移行することにより、セシウム又はセシウム化合物を得ることができる。この結果、セシウムが吸着した固体物質の最初の重量と比較して、好ましくは約１／１０００まで減容できる。また回収容器４側の硫酸アンモニウム水溶液は再利用できる。
Finally, cesium or a cesium compound (cesium oxide or hydroxide, etc.) remains on the
図４及び５は、本発明のシステムにおけるセシウムと硫酸アンモニウムの分離方法（アスピレータ吸引方式）を表し、前記手段２及び３に相当する。図４及び５は、前記図３に示すキャリアガス１に替えて、アスピレータ５で吸引する態様を示す。
4 and 5 show a method of separating cesium and ammonium sulfate (aspirator suction method) in the system of the present invention, and correspond to the
図４は、セシウムを吸着した固体物質（ゼオライト等）を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱し、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させた（手段１）後の、固液分離から、セシウム含有硫酸アンモニウム水溶液の加熱操作を示す。図４では、硫酸アンモニウム水溶液を用いてセシウムを固体物質（ゼオライト等）から分離させた後、濾過による固液分離により、この試料を濾過して固体物質（ゼオライト等）とセシウム含有硫酸アンモニウム水溶液とを分離させる操作を示す（図４の６）。固体物質がゼオライトであれば、濾過後のゼオライトを再利用することができる（図４の７）。加熱容器３側にセシウム又はセシウム化合物のみが残留し、回収容器４側では硫酸アンモニウム水溶液を得る。アスピレータ吸引方式は、放射性セシウムを扱う場合に、容器内を負圧に保持することができ、系外への飛散を防止するという観点から望ましい。
FIG. 4 shows a solid-liquid separation after heating a solid substance (zeolite etc.) adsorbing cesium in an aqueous ammonium sulfate solution and dissolving the cesium in the aqueous ammonium sulfate solution (means 1). A heating operation is shown. In FIG. 4, cesium is separated from a solid substance (zeolite, etc.) using an aqueous ammonium sulfate solution, and then the sample is filtered to separate the solid substance (zeolite, etc.) from an aqueous cesium-containing ammonium sulfate solution by solid-liquid separation by filtration. The operation to be performed is shown (6 in FIG. 4). If the solid substance is zeolite, the filtered zeolite can be reused (7 in FIG. 4). Only cesium or a cesium compound remains on the
また、図５は、セシウム含有硫酸アンモニウム水溶液から、セシウム又はセシウム化合物を得る操作（単離操作）を示す。図５では、回収容器４に回収した硫酸アンモニウム水溶液を再利用することを示す（図５の８）。
FIG. 5 shows an operation (isolation operation) for obtaining cesium or a cesium compound from a cesium-containing ammonium sulfate aqueous solution. FIG. 5 shows that the ammonium sulfate aqueous solution recovered in the
本発明のセシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法によれば、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱するので、セシウムが硫酸アンモニウム水溶液中に溶解し、固体物質からセシウムを分離できる。また、固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液を、加熱等により硫酸アンモニウム水溶液を気化（蒸発）させることにより、硫酸アンモニウムとセシウム又はセシウム化合物とを分離させることができる。その結果、セシウムを吸着した固体物質（例えばセシウム吸着鉱）からのセシウムの回収が可能である。 According to the method for separating cesium from a solid substance adsorbed with cesium according to the present invention, the solid substance adsorbed with cesium is heated in an aqueous solution of ammonium sulfate, so that cesium dissolves in the aqueous solution of ammonium sulfate and can separate cesium from the solid substance. . Further, the ammonium sulfate aqueous solution in which the solid substance is removed and the cesium dissolved therein is vaporized (evaporated) by heating or the like, whereby ammonium sulfate and cesium or a cesium compound can be separated. As a result, it is possible to recover cesium from a solid material (for example, cesium adsorption ore) that has adsorbed cesium.
また、本発明のセシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法は、放射性セシウムにより汚染された固体物質からの放射性セシウムの分離にも適用することができ、放射性セシウムにより汚染された固体物質を減容化できる。 Further, the method for separating cesium from a solid material adsorbed with cesium according to the present invention can also be applied to separation of radioactive cesium from a solid material contaminated with radioactive cesium, and the solid material contaminated with radioactive cesium is removed. Volume can be reduced.
更に、前記気化させた硫酸アンモニウムのガス成分を水中捕捉することにより、硫酸アンモニウム水溶液が得られるので、硫酸アンモニウムとして再利用が可能である。 Furthermore, since the vaporized ammonium sulfate gas component is captured in water, an aqueous ammonium sulfate solution can be obtained, which can be reused as ammonium sulfate.
以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。 The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the examples.
参考例１
Ｃｓ吸着ゼオライトの作製（ゼオライトのＣｓ濃度は１０００ｐｐｍ）
１００ｐｐｍのセシウム（Ｃｓ）水溶液１００ｃｃ中にゼオライト１０ｇを投入してＣｓを吸着させた後、取り出して乾燥させ、Ｃｓを吸着させたゼオライトを作製した。残りの水溶液中の残留Ｃｓ濃度を原子吸光分析法で測定した結果、０〜０．３ｐｐｍとなったことより、ゼオライトにＣｓがほぼ１００％吸着され、ゼオライト１０ｇあたり１０ｍｇのＣｓを吸着したサンプルを作成した。
Reference example 1
Preparation of Cs adsorption zeolite (Cs concentration of zeolite is 1000ppm)
After 10 g of zeolite was put into 100 cc of 100 ppm cesium (Cs) aqueous solution to adsorb Cs, it was taken out and dried to produce a zeolite adsorbed with Cs. As a result of measuring the residual Cs concentration in the remaining aqueous solution by atomic absorption spectrometry, it was 0 to 0.3 ppm, so that a sample in which almost 100% of Cs was adsorbed on zeolite and 10 mg of Cs was adsorbed per 10 g of zeolite was obtained. Created.
参考例２
Ｃｓ吸着土壌の作製（土壌のＣｓ濃度は１００ｐｐｍ）
１０ｐｐｍのＣｓ水溶液１００ｃｃ中に土壌１０ｇを投入した後、水分を蒸発させて乾燥させ、Ｃｓを１ｍｇ含む土壌１０ｇを作製した。
Reference example 2
Preparation of Cs adsorption soil (Cs concentration of soil is 100ppm)
After putting 10 g of soil into 100 cc of 10 ppm Cs aqueous solution, water was evaporated and dried to prepare 10 g of soil containing 1 mg of Cs.
参考例３
Ｃｓ吸着焼却灰の作製（焼却灰のＣｓ濃度は１００ｐｐｍ）
１０ｐｐｍのＣｓ水溶液１００ｃｃ中に焼却灰１０ｇを投入した後、水分を蒸発させて乾燥させ、Ｃｓを１ｍｇ含む焼却灰１０ｇを作製した。
Reference example 3
Production of Cs adsorption incineration ash (Cs concentration of incineration ash is 100 ppm)
After injecting 10 g of incinerated ash into 100 cc of 10 ppm Cs aqueous solution, water was evaporated and dried to prepare 10 g of incinerated ash containing 1 mg of Cs.
実施例１
ゼオライト・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを、濃度１０重量％の硫酸アンモニウム水溶液１０００ｃｃ中に入れ、オートクレーブ（２気圧）を用いて１２０℃で６０分保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光で測定した結果、１０ｐｐｍとなった。換算すると初期のゼオライトに吸着させたＣｓ量と水溶液中のＣｓ量は同じ１０ｍｇとなるため、Ｃｓはゼオライトから水溶液中に１００％溶解していた。
Example 1
Zeolite · 10 wt% ammonium sulfate aqueous solution 10 g of the Cs-containing zeolite of Reference Example 1 was placed in 1000 cc of ammonium sulfate aqueous solution having a concentration of 10 wt% and held at 120 ° C. for 60 minutes using an autoclave (2 atm). The Cs concentration in this aqueous solution was measured by atomic absorption, resulting in 10 ppm. When converted, the amount of Cs adsorbed on the initial zeolite and the amount of Cs in the aqueous solution were the same 10 mg, so Cs was dissolved 100% from the zeolite in the aqueous solution.
実施例２
ゼオライト・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液・固液比変化
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇに対して、濃度１０重量％の硫酸アンモニウム水溶液を所定量添加して、固液比（硫酸アンモニウム水溶液重量／ゼオライト重量）を変えた場合のゼオライトからのＣｓ溶解率を図１に示す。図１から分かるように、固液比を上げるとＣｓ溶解率が増加した。
Example 2
Zeolite ・ 10 wt% ammonium sulfate aqueous solution ・ Solid-liquid ratio change To 10 g of Cs-containing zeolite of Reference Example 1, a predetermined amount of 10 wt% ammonium sulfate aqueous solution was added, and the solid-liquid ratio (ammonium sulfate aqueous solution weight / zeolite weight) was determined. The Cs dissolution rate from the zeolite when changed is shown in FIG. As can be seen from FIG. 1, the Cs dissolution rate increased when the solid-liquid ratio was increased.
実施例３
ゼオライト・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液・温度変化
固液比（硫酸アンモニウム水溶液重量／ゼオライト重量）を１００に固定し、参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを含む水溶液温度を変化させた場合のＣｓ溶解率を図２に示す。図２から分かるように、温度を上げるとＣｓ溶解率が増加した。１２０℃の場合、Ｃｓはゼオライトから水溶液中に１００％溶解していた。
Example 3
Fig. 3 shows the Cs dissolution rate when the temperature of the aqueous solution containing 10 g of Cs-containing zeolite of Reference Example 1 is changed while the zeolite, 10 wt% ammonium sulfate aqueous solution and temperature change solid-liquid ratio (ammonium sulfate aqueous solution weight / zeolite weight) is fixed to 100. It is shown in 2. As can be seen from FIG. 2, the Cs dissolution rate increased with increasing temperature. In the case of 120 ° C., Cs was 100% dissolved from the zeolite in the aqueous solution.
実施例４
ゼオライト・硫酸アンモニウム水溶液・硫酸アンモニウムの濃度変化
固液比（硫酸アンモニウム水溶液重量/ゼオライト重量）を１０に固定し、参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを含む水溶液の硫酸アンモニウム濃度（重量％）を変化させた場合のＣｓ分離結果（温度条件：室温）を表１に示す。
Example 4
When the solid-liquid ratio (ammonium sulfate aqueous solution weight / zeolite weight) of zeolite / ammonium sulfate aqueous solution / ammonium sulfate was fixed at 10 and the ammonium sulfate concentration (wt%) of the aqueous solution containing 10 g of the Cs-containing zeolite of Reference Example 1 was changed The Cs separation results (temperature conditions: room temperature) are shown in Table 1.
固液比（硫酸アンモニウム水溶液重量/ゼオライト重量）を１００に固定し、参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを含む水溶液の硫酸アンモニウム濃度（重量％）を変化させた場合のＣｓ分離結果（温度条件：９５℃）を表２に示す。 Cs separation result (temperature condition: 95 ° C.) when the solid-liquid ratio (ammonium sulfate aqueous solution weight / zeolite weight) was fixed to 100 and the ammonium sulfate concentration (wt%) of the aqueous solution containing 10 g of the Cs-containing zeolite of Reference Example 1 was changed. ) Is shown in Table 2.
これらから分かるように、Ｃｓ溶解量は硫酸アンモニウム濃度に依存する傾向がみられた。固体物質から水溶液へのＣｓ溶解量は、硫酸アンモニウム濃度と比例関係でなく最適値を有することが分かる。この最適な硫酸アンモニウム濃度は、固体物質の種類、固液比又は温度によって変わる。温度を上げるとＣｓ溶解率が増加した。 As can be seen from these, the Cs dissolution amount tended to depend on the ammonium sulfate concentration. It can be seen that the amount of Cs dissolved in the aqueous solution from the solid substance has an optimal value, not proportional to the ammonium sulfate concentration. This optimum ammonium sulfate concentration varies depending on the type of solid substance, the solid-liquid ratio, or the temperature. The Cs dissolution rate increased with increasing temperature.
実施例５
ゼオライト・５重量％硫酸アンモニウム＋５重量％塩化アンモニウム水溶液
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを、濃度５重量％の硫酸アンモニウムと濃度５重量％の塩化アンモニウムを添加した水溶液１０００ｃｃ中に入れ、オートクレーブ（２気圧）を用いて１２０℃で６０分保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光で測定した結果、換算値でＣｓ量は１０ｍｇとなったことから、ゼオライトから水溶液中にＣｓは１００％溶解していた。
Example 5
Zeolite- 10g Cs containing zeolite of 5wt% ammonium sulfate + 5wt% ammonium chloride aqueous solution in Reference Example 1 is placed in 1000cc of an aqueous solution containing 5wt% ammonium sulfate and 5wt% ammonium chloride, and then autoclaved (2 atm) And held at 120 ° C. for 60 minutes. As a result of measuring the Cs concentration in the aqueous solution by atomic absorption, the amount of Cs in terms of a converted value was 10 mg. Therefore, 100% of Cs was dissolved from the zeolite in the aqueous solution.
参考例４
ゼオライト・１０重量％フェロシアン化鉄水溶液
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを、濃度１０重量％のフェロシアン化鉄水溶液１００ｃｃ中に入れて室温で２４時間保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定した結果、０．５ｐｐｍとなった。このことより、Ｃｓが強固に吸着したゼオライトに単にフェロシアン化鉄水溶液を添加しても、０．５％程度しか溶解しないことが判明した。
Reference example 4
Zeolite · 10 wt% ferric ferrocyanide aqueous solution 10 g of the Cs-containing zeolite of Reference Example 1 was placed in 100 cc of 10 wt% ferrous ferrocyanide aqueous solution and kept at room temperature for 24 hours. As a result of measuring the Cs concentration in this aqueous solution by atomic absorption spectrometry, it was 0.5 ppm. From this, it was found that even when an iron ferrocyanide aqueous solution was simply added to the zeolite to which Cs was firmly adsorbed, only about 0.5% was dissolved.
参考例５
ゼオライト・エタノール
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを、純度９９．９％のエタノール１００ｃｃ中に入れて室温で２４時間保持した。このエタノール中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定した結果、０．１ｐｐｍとなった。このことより、Ｃｓが強固に吸着したゼオライトに単にエタノールを添加しても、０．１％程度しか溶解しないことが判明した。
Reference Example 5
10 g of Cs-containing zeolite of zeolite / ethanol reference example 1 was placed in 100 cc of ethanol having a purity of 99.9% and kept at room temperature for 24 hours. As a result of measuring the Cs concentration in this ethanol by atomic absorption spectrometry, it was 0.1 ppm. From this, it has been found that even if ethanol is simply added to zeolite on which Cs is strongly adsorbed, only about 0.1% is dissolved.
参考例６
ゼオライト・アセトン
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを、純度９９％のアセトン１００ｃｃ中に入れて室温で２４時間保持した。このアセトン中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定した結果、０．１ｐｐｍとなった。このことより、Ｃｓが強固に吸着したゼオライトに単にアセトンを添加しても、０．１％程度しか溶解しないことが判明した。
Reference Example 6
Zeolite / acetone 10 g of the Cs-containing zeolite of Reference Example 1 was placed in 100 cc of 99% pure acetone and kept at room temperature for 24 hours. As a result of measuring the Cs concentration in acetone by atomic absorption spectrometry, it was 0.1 ppm. From this, it has been found that even if acetone is simply added to zeolite in which Cs is strongly adsorbed, only about 0.1% is dissolved.
実施例６
土壌・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液
参考例２のＣｓ含有土壌１０ｇを、濃度１０重量％の硫酸アンモニウム水溶液１００ｃｃ中に入れ、９０℃で１０分保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定することにより，土壌中からのＣｓ溶解率は９０％となっていることが判明した。
Example 6
Soil / 10 wt% ammonium sulfate aqueous solution 10 g of Cs-containing soil of Reference Example 2 was placed in 100 cc of 10 wt% ammonium sulfate aqueous solution and kept at 90 ° C. for 10 minutes. By measuring the Cs concentration in this aqueous solution by atomic absorption spectrometry, it was found that the Cs dissolution rate from the soil was 90%.
実施例７
土壌・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液
参考例２のＣｓ含有土壌１０ｇを，濃度１０重量％の硫酸アンモニウム水溶液５００ｃｃ中に入れ、オートクレーブ（１.２気圧）を用いて１０５℃で３０分保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定することにより、土壌中からのＣｓ溶解率は１００％となっていることが判明した。
Example 7
Soil / 10 wt% ammonium sulfate aqueous solution 10 g of Cs-containing soil of Reference Example 2 was placed in 500 cc of 10 wt% ammonium sulfate aqueous solution and held at 105 ° C. for 30 minutes using an autoclave (1.2 atm). By measuring the Cs concentration in this aqueous solution by atomic absorption spectrometry, it was found that the Cs dissolution rate from the soil was 100%.
実施例８
焼却灰・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液
参考例３のＣｓ含有焼却灰１０ｇを、濃度１０重量％の硫酸アンモニウムを添加した水溶液５００ｃｃ中に入れ、オートクレーブを用いて１０５℃で３０分保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定することにより、焼却灰中からのＣｓ溶解率は１００％となっていることが判明した。
Example 8
Incinerated ash / 10 wt% ammonium sulfate aqueous solution 10 g of the Cs-containing incinerated ash of Reference Example 3 was placed in 500 cc of an aqueous solution to which 10 wt% ammonium sulfate was added, and held at 105 ° C. for 30 minutes using an autoclave. By measuring the Cs concentration in this aqueous solution by atomic absorption spectrometry, it was found that the Cs dissolution rate from the incinerated ash was 100%.
実施例９
抽出液のガス化によるＣｓ又はＣｓ化合物の単離回収
Ｃｓが完全にゼオライトから水溶液に溶解した実施例１の後に、濾過してゼオライトと水溶液を分離した。このＣｓ含有硫酸アンモニウム水溶液を、図３に示す加熱容器内に入れ、不活性キャリアガスを流しながらマントルヒーターで加熱した。最初は８０℃〜１００℃に保持して水分だけを蒸発させた。原子吸光分析法で測定した結果、凝縮水からＣｓは検出されなかったことから、蒸発時にＣｓが加熱容器側に残留することが確認できた。
Example 9
Isolation and Recovery of Cs or Cs Compound by Gasification of Extract Solution After Example 1 in which Cs was completely dissolved from zeolite into the aqueous solution, the zeolite and the aqueous solution were separated by filtration. This Cs-containing ammonium sulfate aqueous solution was placed in a heating container shown in FIG. 3 and heated with a mantle heater while flowing an inert carrier gas. Initially, only water was evaporated by maintaining the temperature at 80 to 100 ° C. As a result of measurement by atomic absorption analysis, Cs was not detected from the condensed water, and it was confirmed that Cs remained on the heating container side during evaporation.
その後、温度を３５０℃に上げてＣｓ含有硫酸アンモニウム粉末から硫酸アンモニウムを気化させた。加熱温度は、硫酸アンモニウムのガス化温度やガス生成速度により、３００℃〜５００℃の範囲で設定する。このガスは水中ですべて捕集した。原子吸光分析法を用いて、回収容器内の水溶液を分析した結果、Ｃｓは検出されず、また硫酸アンモニウム水溶液であることが分かった。 Thereafter, the temperature was raised to 350 ° C. to vaporize ammonium sulfate from the Cs-containing ammonium sulfate powder. The heating temperature is set in the range of 300 ° C. to 500 ° C. depending on the gasification temperature of ammonium sulfate and the gas generation rate. All of this gas was collected in the water. As a result of analyzing the aqueous solution in the collection container using atomic absorption spectrometry, Cs was not detected, and it was found to be an ammonium sulfate aqueous solution.
以上のことより、最終的にはＣｓ又はＣｓ化合物（Ｃｓ酸化物又はＣｓ水酸化物等）は加熱容器側に残留し、硫酸アンモニウムは回収容器側に移行することにより、Ｃｓ又はＣｓ化合物を単離回収することが可能となった。この結果、固体物質重量と比較して、約１／１０００まで減容できた。また回収容器側の硫酸アンモニウム水溶液は実施例１の溶解用水溶液として再利用される。 From the above, finally, Cs or Cs compound (Cs oxide or Cs hydroxide etc.) remains on the heating vessel side, and ammonium sulfate moves to the recovery vessel side to isolate the Cs or Cs compound. It became possible to collect. As a result, the volume could be reduced to about 1/1000 compared with the weight of the solid substance. Further, the aqueous ammonium sulfate solution on the collection container side is reused as the aqueous solution for dissolution in Example 1.
なお図３に示すキャリアガスに替えて、図４及び５に示す様に、アスピレータで吸引しても同様の結果が得られ、加熱容器側にＣｓ又はＣｓ化合物のみが残留し、回収容器側は硫酸アンモニウム水溶液となった。 As shown in FIGS. 4 and 5, instead of the carrier gas shown in FIG. 3, the same result can be obtained by suctioning with an aspirator, and only Cs or Cs compound remains on the heating container side, An aqueous ammonium sulfate solution was obtained.
１．キャリアガスボンベ
２．マントルヒーター
３．加熱容器
４．回収容器
５．アスピレータ
６．濾過による固液分離
７．濾過後の固体物質（ゼオライト）の再利用
８．硫酸アンモニウム水溶液の再利用
1. Carrier gas cylinder2. 2.
Claims (8)
セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる工程を有することを特徴とする分離方法。 A method for separating cesium from a solid material adsorbed cesium,
A separation method comprising a step of dissolving the cesium in the ammonium sulfate aqueous solution by heating the solid substance adsorbing cesium in the ammonium sulfate aqueous solution.
（１）セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる手段１、
（２）前記固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる手段２、及び
（３）前記気化により得られるガス成分を水中捕捉することにより硫酸アンモニウム水溶液を調製し、前記手段１で用いる硫酸アンモニウム水溶液として再利用する手段３
を有することを特徴とするシステム。 A system for separating cesium from a solid material adsorbed cesium,
(1) Means 1 for dissolving the cesium in the aqueous ammonium sulfate solution by heating the solid substance adsorbing cesium in the aqueous ammonium sulfate solution,
(2) Means 2 for isolating cesium or a cesium compound by vaporizing an ammonium sulfate aqueous solution from an ammonium sulfate aqueous solution in which the solid substance is removed, and (3) capturing the gas component obtained by the vaporization in water To prepare an aqueous ammonium sulfate solution and reuse it as the aqueous ammonium sulfate solution used in the above-mentioned means 1
The system characterized by having.
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- 2011-12-22 JP JP2011282389A patent/JP2013134055A/en active Pending
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