JP2013148569A

JP2013148569A - 特定元素除去方法

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Publication number: JP2013148569A
Application number: JP2012160394A
Authority: JP
Inventors: Tomihisa Ota; 富久太田
Original assignee: BIOTHERAPY DEV RES CT CO Ltd; BIOTHERAPY DEVELOPMENT RESEARCH CENTER CO Ltd
Current assignee: BIOTHERAPY DEV RES CT CO Ltd; BIOTHERAPY DEVELOPMENT RESEARCH CENTER CO Ltd
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2013-08-01
Also published as: WO2013094284A1

Abstract

【課題】特定の元素をより高速に除去することを目的とする。
【解決手段】特定元素除去方法は、処理対象溶液にゼオライトを添加する工程と、処理対象溶液に凝集剤を添加する工程と、ゼオライトおよび凝集剤が添加された処理対象溶液の沈殿物を除去する工程とを有する。凝集剤は、例えば、ポリアクリルアミド系の有機系凝集剤、または、硫酸アルミニウムなどを用いることができる。凝集助剤として、ベントナイトや活性炭などをさらに用いてもよい。また、ｐＨ調整剤として、炭酸ナトリウム、塩化第二鉄などが用いられてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、特定元素除去方法に関する。

例えば、特許文献１には、原子炉冷却水に含まれるＣｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｒ、およびＣｓの陽イオンの放射性核種の少なくとも一種を選択的に吸着して除去し得る少なくとも一種または二種以上の吸着剤を充填した吸着剤充填塔（または吸着剤充填ベッド）を設けて、原子炉冷却水から放射性核種を除去する方法が開示されている。
また、特許文献２には、ヘキサシアノ鉄（II）酸の不溶性銅塩とそれを担持した多孔質陰イオン交換樹脂からなるセシウム分離用イオン交換体の製造方法において、当該多孔質陰イオン交換樹脂内に担持した状態でヘキサシアノ鉄（II）酸の不溶性銅塩を酸化処理したのちに、１価の陽イオン存在下で還元処理するとともに銅イオンと接触させることを特徴とするセシウム分離用イオン交換体の製造方法が開示されている。

特開２００１−１３３５９４号公報特開平７−３０８５９０号公報

特定の元素をより高速に除去することを目的とする。

本発明に係る特定元素除去方法は、処理対象溶液にゼオライトを添加する工程と、処理対象溶液に凝集剤を添加する工程と、ゼオライトおよび凝集剤が添加された処理対象溶液の沈殿物を除去する工程とを有する。

好適には、対象固形物を洗浄液で洗浄する工程をさらに有し、前記ゼオライトを添加する工程において、前記対象固形物を洗浄した洗浄液を、前記処理対象溶液とする。
好適には、前記洗浄液は、アンモニア化合物、水酸化化合物、濃縮した海水、または蟻酸化合物を主成分とする水溶液である。
好適には、前記濃縮した海水は、塩分濃度が１０％以上になるように濃縮した海水とする。

好適には、前記対象固形物の粒径に応じて分別する工程をさらに有し、平均粒径７５ミクロン以上の前記対象固形物は、前記洗浄液の処理対象となり、平均粒径７５ミクロン未満の前記対象固形物は、前記凝集剤の処理対象となる。

また、本発明に係る特定元素除去方法は、洗浄剤をゲル化させる工程と、ゲル化した洗浄剤を対象物体の表面に塗布する工程と、対象物体に塗布された洗浄剤を水洗する工程とを有する。

好適には、前記水洗する工程は、ゲル化した洗浄剤を塗布してから６時間以上静置した後に、実施し、かつ、対象物体の表面をブラッシングする工程を含む。

本発明によれば、特定の元素を比較的早く除去することができる。

第２の実施形態の砂質の除染フロー（S１０）である。土壌除染試験に用いた洗浄液と処理方法を示した表である。土壌除染試験の結果を示した表である。第２の実施形態の砂質以外の除染フロー（S２０）である。焼却灰除染試験に用いた洗浄液と処理補法を示した表である。焼却灰除染試験の結果を示した表である。第２の実施形態の固形物の除染フローである。第２の実施形態の樹木の落葉、枝葉等の除染Ｂフローである。第３の実施形態における除染処理の概要を説明する図である。第３の実施形態における除染処理を説明するフローチャート（Ｓ３０）である。（Ａ）は、建物基礎部分のコンクリートにおける放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示し、（Ｂ）は、駐車場のアスファルトにおける放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示す図である。（Ａ）は、インターロッキングブロックにおける３つの領域の放射線量（除染前及び除染後）及び除染率を示し、（Ｂ）は、プールサイドにおける２つの領域の放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示し、（Ｃ）は、側溝上蓋コンクリートにおける２つの領域の放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示す図である。（Ａ）は、プールサイドにおける放射線量（除染前及び除染後）及び除染率を示し、（Ｂ）は、側溝上蓋コンクリートにおける放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示し、（Ｃ）は、インターロッキングブロックにおける放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示す図である。コンクリートブロック塀上面、及び、道路側溝コンクリート蓋上面における放射線量（除染前及び除染後）及び除染率を示す図である。

以下、本発明の第１の実施形態を説明する。
本実施形態の特定元素除去方法は、処理対象溶液にゼオライトを添加する工程と、処理対象溶液に凝集剤を添加する工程と、ゼオライトおよび凝集剤が添加された処理対象溶液の沈殿物を除去する工程とを有する。ゼオライトを添加する工程と、凝集剤を添加する工程とは、同時に行われてもよい。

ゼオライトは、例えば、６００メッシュの紛体を用いる。
凝集剤は、例えば、ポリアクリルアミド系の有機系凝集剤、または、硫酸アルミニウムなどを用いることができる。
凝集助剤として、ベントナイトや活性炭などをさらに用いてもよい。また、ｐＨ調整剤として、炭酸ナトリウム、塩化第二鉄などが用いられてもよい。

［実施例１］
海水に元素を添加して疑似汚染水とした。
処理１は下記のように処理した。
疑似汚染水に炭酸ナトリウムを１．５％、ゼオライト（＃６００）を１．５％および凝集剤（ＳＳ１２０：ポリアクリルアミド系）０．０６％添加して、１０分間撹拌し、その上清に含まれるストロンチウム（Ｓｒ）、ヨウ素（Ｉ）およびセシウム（Ｃｓ）の濃度をＩＣＰ−ＭＳ（ＩＣＰ質量分析装置）を用いて測定した（処理１）。
その結果、Ｓｒが９２．６〜９２．８％、Ｉが２４．５〜２６．０%、Csが８９．５〜８９．８％除去されていることが確認された。
処理２は下記のように処理した。
上記の上清に過酸化水素を０．１％添加し、８ｇ/５ｍｌ塩化第二鉄水溶液をｐＨが４〜５となるように添加し１０分間撹拌し、その上清に含まれるＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（処理２）。
その結果、Ｓｒが９３．１％、Ｉが６８．６％、Ｃｓが９０．０％除去されていることが確認された。

［実施例２］
sampleは下記のように処理した。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム０．６％およびゼオライト（スズカライト）１．２％を添加して１０分間撹拌後、スズカライト０．４％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０５％を添加して５分間撹拌した。
次に上記の上清に炭酸ナトリウム１％、スズカライト０．６％および塩化カルシウム０．２％を添加して１０分間撹拌後、スズカライト０．４％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０５％を添加して５分間撹拌した。
さらに、上記の上清に８ｇ/５ｍｌ塩化第二鉄水溶液をｐＨが４〜５になるように添加後、スズカライト０．４％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０５％を添加し５分間撹拌した。その後、その上清に含まれるＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度をＩＣＰ−ＭＳを用いて測定した（sample）。
その結果、Ｓｒが９０．８％、Ｉが９７．０％、Ｃｓが９９．１％除去されていることが確認された。

［実施例３］
sampleは下記のように処理した。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム１％、ゼオライト（スズカライト）０．６％および塩化カルシウム０．２％を添加して１０分間撹拌後、スズカライト０．４％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０５％を添加して５分間撹拌した。
次に上記の上清にスズカライト０．４％、凝集剤（ＭＰ３８４）０．０５％および８ｇ/５ｍｌ塩化第二鉄水溶液をｐＨが４〜５になるように添加して１０分間撹拌後、その上清に含まれるＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度をＩＣＰ−ＭＳを用いて測定した（sample）。
その結果Ｓｒが９１．３％、Ｉが９６．６％、Ｃｓが９６．３％除去されていることが確認された。

［実施例４］
sample1および2は下記のように処理した。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム１％、ゼオライト（スズカライト）０．６％および塩化カルシウム０．２％を添加して１０分間撹拌後、スズカライト０．４％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０５％を添加して５分間撹拌した。その後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度をＩＣＰ−ＭＳを用いて測定した（sample1）。
その結果、Ｓｒが８２．６％、Ｉが２．９％、Ｃｓが７９．４％除去されていることが確認された。
次に、上記の上清を用いて、上記と同様の操作を１回繰り返した。
さらに、上記の上清にスズカライト０．４％、凝集剤（ＭＰ３８４）０．０５％および８ｇ/５ｍｌ塩化第二鉄水溶液をｐＨが４〜５になるように添加して１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（sample2）。
その結果、Ｓｒが９４．１％、Ｉが９５．６％、Ｃｓが９７．８％除去されていることが確認された。

［実施例５］
sampleA testは下記のように処理した。
疑似汚染水１００ｍｌに、フェロシアン化カリウム４２ｍｇ、蒸留水５ｍｌ、ベントナイト１ｇおよび１０％塩化第二鉄水溶液０．３ｍｌを混合したものを添加して１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓ濃度をＩＣＰ−ＭＳを用いて測定した（sampleA test）。
その結果、Ｓｒが１４．１％、Ｉが０．９％、Ｃｓが９９．４％除去されていることが確認された。
testは下記の処理をした。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム１％、スズカライト０．６％および塩化カルシウム０．２％を添加して１０分間撹拌後、スズカライト０．４％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０５％添加して５分間撹拌した。
次に上記の上清を用いて、上記と同様の操作を２回繰り返した。
さらに、上記の上清にスズカライト０．４％、凝集剤（ＭＰ３８４）０．０５％および８ｇ/５ｍｌ塩化第二鉄水溶液をｐＨが４〜５になるように添加し１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（test）。
その結果、Ｓｒが９３．０％、Ｉが１００％、Ｃｓが９８．７％除去されていることが確認された。

［実施例６］
上記実施例は海水に元素を添加して疑似汚染水としていたが、本実施例では、水道水に元素を添加して疑似汚染水とした。
sample2は下記のように処理した。
疑似汚染水に貝化石０．７５％、硫酸アルミニウム０．３％、炭酸ナトリウム０．４５％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０３％を添加し１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓ濃度を上記と同様の方法で測定した（sample2）。
その結果、Ｓｒが９５．５％除去されていることが確認された。

sample3は下記のように処理した。
疑似汚染水に仙台産ゼオライト１．５％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０３％を添加し１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓ濃度を上記と同様の方法で測定した（sample3）。その結果、Ｃｓが９９．７％除去されていることが確認された。
sample4は下記のように処理した。
疑似汚染水に仙台産ゼオライト０．７５％、硫酸アルミニウム０．３％、炭酸ナトリウム０．４５％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０３％を添加し１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（sample4）。
その結果、Ｓｒが８８．９％、Ｃｓが９２．７％除去されていることが確認された。

［実施例７］
５０％に希釈した海水に元素を添加して疑似汚染水とした。
sample1は下記のように処理した。
疑似汚染水に仙台産ゼオライト１．５％を添加し６０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、ＣｓをＩＣＰ−ＭＳを用いて測定した（sample1）。
その結果、Ｃｓが９５．３％除去されていることが確認された。
sample2は下記のように処理した。
疑似汚染水に仙台産ゼオライト０．８％を添加し６０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓを上記と同様の方法で測定した（sample2）。
その結果、Ｃｓが９０．１％除去されていることが確認された。

［実施例８］
５０％に希釈した海水に元素を添加して疑似汚染水とした。
疑似汚染水に島根県産ゼオライト１．５％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０３％を添加して１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度をＩＣＰ−ＭＳを用いて測定した。
その結果、Ｃｓが９１．４％除去されていること、およびＩは除去されていないことが確認された。

［実施例９］
海水に元素を添加して疑似汚染水とした。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム１％、ゼオライト（スズカライト）１％、塩化カルシウム０．５％を添加して６０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度をＩＣＰ−ＭＳを用いて測定した（sample1）。
その結果、Ｓｒが９９．１％除去されていることが確認された。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム１％、仙台産ゼオライト１％、塩化カルシウム０．５％を添加して６０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（sample2）。その結果、Ｓｒが９９．１％除去されていることが確認された。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム１％と塩化カルシウム０．５％を添加して撹拌後１０分から１２０分の間に数回上清を採取して、上清に含まれるＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（sample3）。
その結果、Ｓｒの除去率が撹拌時間に比例して向上することが確認された。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム２％と塩化カルシウム０．５％を添加して撹拌後１０分から１２０分の間に数回上清を採取して、上清に含まれるＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（sample4）。
その結果、Ｓｒの除去率が撹拌時間に比例して向上することが確認された。

［実施例１０］
５０％に希釈した海水に元素を添加して疑似汚染水とした。
sample3は下記のように処理した。
疑似汚染水に人工ゼオライト０．７５％、硫酸アルミニウム０．３％、炭酸ナトリウム０．４５％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０３％を添加し１０分間の撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（sample3）。
その結果、Ｓｒが９６．０％、Ｃｓが８３．５％除去されたことが確認された。
sample4は下記のように処理した。
疑似汚染水に仙台産ゼオライト１．５％、硝酸銀０．０１％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０３％を添加し１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（sample4）。
その結果、Ｃｓが９４．６％除去されていることが確認された。
sample5は下記のように処理した。
疑似汚染水にゼオライト（スズカライト）１．５％、硝酸銀０．０１％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０３％を添加し１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（sample5）。Ｃｓが９２．６％除去されていることが確認された。

［実施例１１］
５０％に希釈した海水に元素を添加して疑似汚染水とした。
疑似汚染水にゼオライト（スズカライト）０．７５％、硫酸アルミニウム０．３％、炭酸ナトリウム０．４５％および凝集剤（ＭＰ３８４）を０％、０．０１％、０．０２％または０．０３％を添加して１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度をＩＣＰ−ＭＳを用いて測定した（sample1〜sample4）。
その結果、Ｓｒが９６．７〜９７．３％、Ｃｓが８１．４〜８２．２％除去されていることが確認された。

疑似汚染水にスズカライト０．７５％、硫酸アルミニウム０．３％および炭酸ナトリウム０．４５％を添加して１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（sample6）。その結果、Ｓｒが９３．６％、Ｉが５．２％、Ｃｓが７９．７％除去されていることが確認された。
疑似汚染水にスズカライト０．７５％、硫酸アルミニウム０．４５％および炭酸ナトリウム０．３％を添加して１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（sample7）。
その結果、Ｓｒが１４．５％、Ｃｓが８１．０％除去されていることが確認された。
疑似汚染水にスズカライト０．７５％、硫酸アルミニウム０．３％、炭酸ナトリウム０．４５％および凝集剤（ＳＳ１２０）を添加して１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した（sample8）。
その結果、Ｓｒが９５．９％、Ｃｓが８３．２％除去されていることが確認された。

［実施例１２］
sample9はｐＨ調整なしで、以下はそれぞれ、塩酸（sample10）、硫酸（sample11）、酢酸（sample12）、クエン酸（sample13）でｐＨを４〜５に調整してから下記の操作を行った。
疑似汚染水に仙台産ゼオライト１．５％、硝酸銀０．０１％および凝集剤（ＭＰ３８４）０．０３％を添加して１０分間撹拌後、その上清のＳｒ、Ｉ、Ｃｓの濃度を上記と同様の方法で測定した。
その結果、Ｃｓが９４．０〜９４．２％除去されていることが確認された。

［実施例１３］
水道水に元素を添加して疑似汚染水とした。
Ｓｒ testは下記のように処理した。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム１％、仙台産ゼオライト１％および塩化カルシウム０．５％を添加し１０分間撹拌後、その上清のＳｒの濃度をＩＣＰ−ＭＳを用いて測定した。
その結果、Ｓｒが９９．９３％除去されたことが確認された。
Ｉ testは下記のように処理した。
疑似汚染水に仙台産ゼオライト１％と水酸化ナトリウム０．８％を添加し、８ｇ/５ｍｌ塩化第二鉄水溶液を２ｍｌ添加し１０分間撹拌後、硫酸アルミニウムを０．２％添加して５分間撹拌した。その後、その上清のＩの濃度を上記と同様の方法で測定した。
その結果、Ｉが９８．９４％除去されていることが確認された。
Cs testは下記のように処理した。
疑似汚染水に仙台産ゼオライト３％と硫酸アルミニウム０．３％を添加し１０分間撹拌後、その上清のＣｓの濃度を上記と同様の方法で測定した。
その結果、Ｃｓが９９．９９５％除去されていることが確認された。

［実施例１４］
以下、カラムを用いた処理方法の実施例を説明する。なお、以下の処理では、海水に元素を添加して疑似汚染水とした。
カラムサイズ：φ3.2cm x 11cm
カラムには、海砂5g、島根産ゼオライト(粒径1-2mm)20g、島根産ゼオライト(粒径2-4mm)60gを充填した。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム（Na₂CO₃）0.2%添加後、上記カラムを通道した。
その結果、カラム通道の開始直後および終了間際のいずれにおいても、Csが１００％除去されていることが確認された。

［実施例１５］
カラムサイズ：φ2.0cm x 11cm
カラムには、島根産ゼオライト(粒径1-2mm)10g、島根産ゼオライト(粒径2-4mm)20gを充填した。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム（Na₂CO₃）0.2%添加後、上記カラムを通道した。
その結果、カラム通道の開始直後および終了間際のいずれにおいても、Csが１００％除去されていることが確認された。

［実施例１６］
50%海水に元素を添加して疑似汚染水とした。
カラムサイズ：φ2.0cm x 14.5cm
カラムには、仙台産ゼオライト(粒径約0.5mm)10g、仙台産ゼオライト(粒径2-4mm)20gを充填した。
疑似汚染水に炭酸ナトリウム（Na₂CO₃）0.2%添加後、上記カラムを通道した。

以上説明したように、本実施形態の特定元素除去方法によれば、特定の元素を高速に沈殿除去できる。特に、Ｓｒ、Ｉ、Ｃｓなどに対して高い処理性能が期待できるため、放射性核種の除去処理において、高速な沈殿除去が期待できる。

次に、図面を引用しながら本発明の第２の実施形態を説明する。
図１は、第２の実施形態の砂質の除染フロー（S１０）である。
図２は、土壌除染試験に用いた洗浄液と処理方法を示した表である。
図３は、土壌除染試験の結果を示した表である。
図４は、第２の実施形態の砂質以外の除染フロー（S２０）である。
図５は、焼却灰除染試験に用いた洗浄液と処理補法を示した表である。
図６は、焼却灰除染試験の結果を示した表である。
図７は、第２の実施形態の固形物の除染フローである。
図８は、第２の実施形態の樹木の落葉、枝葉等の除染Ｂフローである。

図１は、第２の実施形態の砂質の除染フロー（Ｓ１０）である。
図１に例示するように、ステップ１００（Ｓ１００）において、作業者は、研磨機を使用して放射能汚染土の土粒子同士の衝突や、こすり合わせなどによる放射性物質の固着した表層部分の剥ぎ取りを行う。
ステップ１０５（Ｓ１０５）において、作業者は、分級機を使用して、研磨された汚染土壌を粒子サイズに応じて振り分ける。
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、粒子サイズが７５ミクロン以上であれば、砂質の除染フロー（Ｓ１０）は、Ｓ１１５へ移行する。粒子サイズが７５ミクロン未満であれば、砂質の除染フロー（Ｓ１０）は、Ｓ１２５へ移行する。
ステップ１１５（Ｓ１１５）において、作業者は、振り分けられた粒子サイズが７５ミクロン以上の汚染土壌を、洗浄液の入っている洗浄槽に加え、５０℃〜２００℃で１０分以上加熱する。洗浄する洗浄液は、カリウム塩、アンモニア塩、硫酸アンモニウムなどアンモニア化合物、水酸化カリウムなどの水酸化化合物、濃縮した海水、または蟻酸化合物を使用する。より具体的には、濃縮した海水とは、塩分濃度が１０％以上のものを示す。また、洗浄液量は、処理対象物の２倍量〜３倍量とする。
ステップ１２０（Ｓ１２０）において、作業者は、加熱した汚染土壌をスクリュープレス・フィルタープレス等の分離機を使用して放射能汚染物質を含む水と、洗浄土砂とをろ過分離する。
ステップ１２５（Ｓ１２５）において、作業者は、ろ過した放射能汚染物質を含む水と、粒子サイズが７５ミクロン未満の汚染土壌との混合液に、Ｋ５２５凝集剤を添加して、混合液に含まれる固形物を凝集沈殿させ、放射能汚染物質と水とに分離する。この分離方法は、本発明の第１の実施形態である。
ステップ１３０（Ｓ１３０）において、作業者は、スクリュープレス・フィルタープレス等の分離機を使用して放射線汚染物質を含む廃棄物と水とをろ過分離する。
第２の実施形態の砂質の除染フロー（S１０）では、Ｓ１２５とＳ１３０とにおいて、粒子サイズが７５ミクロン未満の汚染土壌と、ろ過した放射能汚染物質を含む水とを混合して凝集沈殿工程と分離工程とを行っているが、混合せずに、それぞれで凝集沈殿工程と分離とを行ってもよい。

図２は、土壌除染試験に用いた洗浄液と処理方法を示した表である。
図３は、土壌除染試験の結果を示した表である。
図２、図３に例示されるように、除染率は、０．５Ｍ、又は１Ｍのギ酸アンモニウムを洗浄液に使用し、１２０℃で３０分加熱処理を実施した場合が高いことが判明した。
第２の実施形態の砂質の洗浄に使用する洗浄液は、土壌除染試験の結果を元に洗浄液を選択、使用している。

図４は、第２の実施形態の砂質以外の除染フロー（S２０）である。
図４に例示するように、ステップ２００（S２００）において、作業者は、汚染土壌焼却灰を、洗浄液の入っている圧力容器プラントに加え、１００℃〜２００℃、１．１気圧〜３気圧の環境下で１０分以上加熱する。洗浄する洗浄液は、カリウム塩、アンモニア塩、硫酸アンモニウムなどアンモニア化合物、水酸化カリウムなど水酸化化合物、濃縮した海水、または蟻酸化合物を使用する。より具体的には、濃縮した海水とは、塩分濃度が１０％以上のものを示す。また、洗浄液量は、処理対象物の２倍量〜３倍量とする。
ステップ２０５（S２０５）において、作業者は、Ｋ５２５凝集剤で、混合液に含まれる固形物を凝集沈殿させ、混合液を放射能汚染物質と水とに分離する。この分離方法は、本発明の第１の実施形態である。
ステップ２１０（S２１０）において、作業者は、スクリュープレス・フィルタープレス等の分離機を使用して放射線汚染物質を含む廃棄物と水とをろ過分離する。

図５は、焼却灰除染試験に用いた洗浄液と処理方法を示した表である。
図６は、焼却灰除染試験の結果を示した表である。
図５、図６に例示されるように、除染率は、１０ＮのＮａＯＨ、又は１０ＮのＫＯＨを洗浄液に使用し、１２０℃で６０分加熱処理を実施した場合が高いことが判明した。
第２の実施形態の砂質以外の洗浄に使用する洗浄液は、土壌除染試験の結果を元に洗浄液を選択、使用している。

以上説明したように、第２の実施形態において示される特定元素除去方法は、水中に溶けて特定の元素を高速に除去するだけでなく、固形物、例えば土壌、焼却灰などに含まれる特定の元素を除去する際にも使用できる。

次に上記実施形態の変形例１を説明する。
第２の実施形態の固形物の除染フローを説明する。
図７は、第２の実施形態の固形物の除染フローである。
作業者は、汚染土壌を篩機械にかけ、夾雑物を除去する。除去された夾雑物は、汚染度を確認後除染される。
作業者は、夾雑物が除去された汚染土を分級槽（Ｓ）に移し、粗粒土（９７％程度）の汚染土は混合槽（Ｍ）へ移す。粗粒土とは、粒子サイズが７５ミクロン以上の汚染土壌を示す。
また、作業者は、夾雑物が除去された汚染土のうち細粒土（３％程度）の汚染土を、凝集沈殿槽（Ｂ）へ移す。細粒土とは、粒子サイズが７５ミクロン未満の汚染土壌を示す。
作業者は、混合槽（Ｍ）に洗浄剤溶液を添加し、加熱、撹拌、場合によっては加圧を行う。洗浄を行うと、洗浄槽（Ａ）は、水分を含んだ土(放射性物質含有)と処理液（放射性物質を含んだ水）とに分離する。
作業者は、水分を含んだ土（放射性物質含有）を遠心分離槽（Ａ）に移し、分離、加水、及びすすぎを数回繰り返す。水分を含んだ土（放射性物質含有）は、洗浄土と処理液（放射性物質を含んだ水）とに分離する。作業者は、洗浄土を安全確認後現状復旧する。
作業者は、分離した処理液（放射性物質を含んだ水）を汚染水タンクへ移し、さらに凝集沈殿槽（Ｂ）に移す。
作業者は、凝集沈殿槽（Ｂ）に水とＫ５２５凝集剤とを添加し、分離した上澄みを凝集沈殿槽（Ｃ）に移す。作業者は、凝集沈殿槽（Ｃ）に凝集剤Ｋ５２５αを添加する。作業者は、分離した上澄みを、凝集沈殿槽（Ｂ）に添加する水へと再利用する。または、作業者は、分離した水を安全確認後排水する。
作業者は、凝集沈殿槽（Ｂ）と凝集沈殿槽（Ｃ）とに沈殿した放射性物質含有の沈殿物を遠心分離槽（Ｂ）に移し、水と放射性物質含有の沈殿物とに分離する。作業者は、分離した水を、凝集沈殿槽（Ｂ）に添加する水へと再利用する。
作業者は、分離した放射性物質含有の沈殿物を仮置槽に移し、さらに中間処理施設へ移す。

次に変形例２を説明する。
図８は、樹木の落葉、枝葉等の除染Ｂフローである。
図８に示されるように、作業者は、汚染された落葉、枝葉等を、粉砕機によって粉砕する。
作業者は、粉砕された粉砕物と腐葉土とを圧力容器に混入し、圧力容器に洗浄剤溶液を加える。作業者は、圧力容器を加熱、撹拌、場合によっては加圧する洗浄の工程を行う。
作業者は、洗浄した混合液を遠心分離槽（Ａ）に移し、分離、加水、及びすすぎを数回繰り返す分離の工程を行う。混合液が固形物と処理液（放射性物質を含んだ水）とに分離すると作業者は、固形物を安全確認後現場へ戻す。
作業者は、処理液（放射性物質を含んだ水）を、凝集沈殿槽（Ｂ）へ移し、Ｋ５２５凝集剤を加える凝集沈殿の工程を行う。
混合液は、上澄みの水溶液と放射性沈殿物とに分離する。
作業者は、放射性沈殿物を遠心分離槽（Ｂ）に移し、放射性沈殿物を水溶液と放射性沈殿物とに分離する。
作業者は、放射性沈殿物を仮置槽に移し、さらに中間処理施設へ移す。
作業者は、凝集沈殿槽（Ｂ）において発生した水溶液と、遠心分離槽（Ｂ）において発生した水溶液とを濃縮機へ移し、濃縮する。作業者は、濃縮の工程において発生した濃縮物ミネラル分を、安全確認後現場へ戻す。

次に、第３の実施形態を説明する。
図９は、第３の実施形態における除染処理の概要を説明する図である。
福島第一原子力発電所の放射能漏れ事故による放射性汚染物質のうち、９９％以上が放射性セシウムによるものである。放射性セシウムは、大気浮遊塵として飛散し、汚染対象物の表面に存在する間隙や溝の奥に強固に吸着されている。したがって、汚染対象物の物性によって放射性セシウムの剥離・溶出には異なる処理システムが必要である。上記実施形態は、グラウンドなどの土壌に吸着されたセシウムを対象としているが、第３の実施形態は、コンクリート表面などの物体表面に直接吸着された放射性セシウム、あるいは、表面間隙に吸着した粘土コロイドなどに吸着された放射性セシウムを対象とする。
セシウムイオンの半径は、１６０〜１８０ｐｍで、ナトリウムやカルシウムより大きく、粘土鉱物のシート間に取り込まれた場合に他の金属イオンよりも脱離しにくい。一方、アンモニウムイオンは、セシウムとカリウムの中間に位置し、セシウムイオンと交換しやすいと考えられる。
そこで、本実施形態の除染処理では、ギ酸アンモニウムを主成分とした除染剤をゲル化し、図９に例示するように、ゲル化した除染剤を汚染物表面を塗布し、一定時間静置後、水で洗い流すことにより、放射性セシウムを回収する。

図１０は、第３の実施形態における除染処理を説明するフローチャート（Ｓ３０）である。
図１０に例示するように、ステップ３００（Ｓ３００）において、作業者は、除染剤原液（以下、Ｊ３１５と呼ぶ場合がある）をぬるま湯で５倍〜１０倍に希釈し、除染剤する。除染剤原液は、例えば、ギ酸アンモニウムと、炭酸カリウムと、炭酸カルシウムとを８：１：１で混合した水溶液に、界面活性剤とギ酸を添加したものである。
ステップ３０５（Ｓ３０５）において、作業者は、希釈した除染剤原液（除染剤）に、ゲル化剤を添加する。ゲル化剤は、例えば、メトローズである。メトローズの添加量は、例えば、希釈した除染剤に対して１重量％程度である。
ステップ３１０（Ｓ３１０）において、作業者は、ゲル化剤を添加した除染剤を撹拌する。だまにならないように撹拌することが望ましい。
ステップ３１５（Ｓ３１５）において、作業者は、ゲル化した除染剤を、汚染物表面に塗布する。汚染物表面とは、例えば、コンクリートやアスファルトでできた建材の表面などである。塗布は、例えば、刷毛などを用いて行われる。塗布量は、１平方メートルあたり１リットル（ゲル化した除染剤で換算）程度である。

ステップ３２０（Ｓ３２０）において、作業者は、雨等で除染剤が流されないように、汚染物表面を養生する。本実施形態の除染処理は、雨天時を避けて実施されることが望ましい。
ステップ３２５（Ｓ３２５）において、作業者は、汚染物表面に、ゲル化した除染剤を塗布した状態で、数時間静置する。静置する時間は、６時間以上であることが好ましい。より好ましくは、静置する時間は１２時間以上である。
ステップ３３０（Ｓ３３０）において、作業者は、汚染物表面を水洗して、除染剤を汚染物表面から除去する。除去された汚染剤は、ドラム缶などに収容し、汚染水として回収される。

以下、第３の実施形態における実施例を説明する。以下の実施例で用いられる除染剤原液は、７６％のギ酸（菱江化学株式会社）を３５．４重量％、２５％のアンモニア水（日産化学工業株式会社）を３４．５重量％、９９％以上の水酸化カルシウムを３．０重量％、９９％の炭酸カリウムを４．０重量％、水を２３．１重量％の割合で混合し、その後、ソホロリビッドを４重量％添加して得られた。

［実施例１７］
図１１は、実施例１７の結果を示す表である。
実施例１７では、除染剤（J-315）原液を水により１０倍希釈し、ゲル化剤（メトローズ和光純薬製）を１％添加した。ゲル化した除染剤（J-315）を、建物基礎部分のコンクリートと、駐車場のアスファルトとにそれぞれ刷毛で塗布し、１２時間静置した。１２時間後に、ゲル化した除染剤を水洗し、放射線量をＮａＩシンチレーションカウンターで測定した。
図１１（Ａ）は、建物基礎部分のコンクリートにおける放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示し、図１１（Ｂ）は、駐車場のアスファルトにおける放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示す。なお、本図の放射線量は、空間線量を差し引いた数値である。
除染試験結果は、建物基礎部分コンクリートで９４．１％の除染率、駐車場アスファルトで９１．３％の除染率であった。コンクリートの除染率については、再現性も確認された。

［実施例１８］
図１２は、実施例１８の結果を示す表である。
実施例１８では、除染剤（J-315）原液を水により１０倍希釈し、ゲル化剤（メトローズ和光純薬製）を１％添加した。インターロッキングブロックを３つの領域に分け、それぞれ２つの領域にゲル化した除染剤（J-315）を刷毛で塗布し、残りの領域を、対照群として、高圧洗浄のみで除染した。ゲル化した除染剤が塗布された２つの領域の一方を３時間静置し、他方を６時間静置した。また、プールサイド及び側溝上蓋コンクリートのそれぞれに２つの領域を設定し、一方の領域に、ゲル化した除染剤を塗布して１２時間静置し、他方の領域を、対照群として高圧洗浄のみで除染した。除染剤の水洗後、各領域における放射線量を測定し比較した。放射線量の測定は、ガイガー＝ミュラー計数管にて行った。
図１２（Ａ）は、インターロッキングブロックにおける３つの領域の放射線量（除染前及び除染後）及び除染率を示し、図１２（Ｂ）は、プールサイドにおける２つの領域の放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示し、図１２（Ｃ）は、側溝上蓋コンクリートにおける２つの領域の放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示す。
今回の除染剤濃度では、３時間静置した領域では、ほぼ高圧洗浄のみの領域（対照群）と差は見られなかったが、６時間静置した領域では除染効果が確認できた。

［実施例１９］
図１３は、実施例１９の結果を示す表である。
実施例１９では、除染剤（J-315）原液を水により１０倍希釈し、ゲル化剤（メトローズ和光純薬製）を１％添加した。ゲル化した除染剤を、プールサイド、側溝上蓋コンクリート及びインターロッキングブロックにそれぞれ塗布し、１２時間静置した。１２時間静置後に、除染剤を水洗除去し、放射線量を測定した。放射線量の測定は、ＮａＩシンチレーションカウンターによって実施した。
図１３（Ａ）は、プールサイドにおける放射線量（除染前及び除染後）及び除染率を示し、図１３（Ｂ）は、側溝上蓋コンクリートにおける放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示し、図１３（Ｃ）は、インターロッキングブロックにおける放射線量（除染前及び除染後）及び除去率を示す。
プールサイドコンクリートで９５．０％、側溝上蓋コンクリートで７５．０％、インターロッキングブロックで５４．１％の除染率だった。コンクリートの除染率について更なる再現性が確認された。
なお、インターロッキングブロックの除染率が５０％台であったのは、継ぎ目部分に残留した除染剤J-315が原因である可能性がある。布でふき取ると残留した除染剤が付着したため、除染剤の水洗・回収方法を改善することで、除染率の向上が期待できる。

［実施例２０］
図１４は、実施例２０の結果を示す表である。
実施例２０では、除染剤（J-315）原液を水により１０倍希釈し、ゲル化剤（メトローズ和光純薬製）を１％添加した。ゲル化した除染剤を、民家のコンクリートブロック塀上面、及び、道路側溝コンクリート蓋上面にそれぞれ塗布し、１２時間静置した。１２時間静置後に、除染剤を水洗除去し、放射線量を測定した。水洗除去にあたり、ブラッシングした場合とブラッシングしない場合を比較した。また、高圧洗浄のみによる除染、高圧洗浄及びブラッシングによる除染を対照群とした。
放射線量の測定は、ＮａＩシンチレーションカウンターによって実施した。
図１４は、コンクリートブロック塀上面、及び、道路側溝コンクリート蓋上面における放射線量（除染前及び除染後）及び除染率を示す。
「除染剤（J-315 ）＋ブラッシング」による除染試験結果は、コンクリートブロック塀で７７．４２％の除染率、道路側溝コンクリート蓋で８０．９２％8の除染率だった。除染剤J-315の洗い流し・回収が粗く残留すると、除染率に影響を及ぼす可能性があるため、ブラッシングによる作業後に除染率が向上したと考えられる。

以上説明したように、本実施形態における除染処理によれば、物体表面の特定元素を効率的に除去／回収することができる。

Claims

処理対象溶液にゼオライトを添加する工程と、
処理対象溶液に凝集剤を添加する工程と、
ゼオライトおよび凝集剤が添加された処理対象溶液の沈殿物を除去する工程と
を有する特定元素除去方法。
対象固形物を洗浄液で洗浄する工程
をさらに有し、
前記ゼオライトを添加する工程において、前記対象固形物を洗浄した洗浄液を、前記処理対象溶液とする
請求項１に記載の特定元素除去方法。
前記洗浄液は、アンモニア化合物、水酸化化合物、濃縮した海水、または蟻酸化合物を主成分とする水溶液である
請求項１に記載の特定元素除去方法。
前記濃縮した海水は、塩分濃度が１０％以上になるように濃縮した海水とする
請求項１に記載の特定元素除去方法。
前記対象固形物の粒径に応じて分別する工程
をさらに有し、
平均粒径７５ミクロン以上の前記対象固形物は、前記洗浄液の処理対象となり、
平均粒径７５ミクロン未満の前記対象固形物は、前記凝集剤の処理対象となる、
請求項２に記載の特定元素除去方法。
洗浄剤をゲル化させる工程と、
ゲル化した洗浄剤を対象物体の表面に塗布する工程と、
対象物体に塗布された洗浄剤を水洗する工程と
を有する特定元素除去方法。
前記水洗する工程は、ゲル化した洗浄剤を塗布してから６時間以上静置した後に実施し、かつ、対象物体の表面をブラッシングする工程を含む
請求項６に記載の特定元素除去方法。