JP2013160659A - Method for removing radioactive cesium and hydrophilic resin composition for removing radioactive cesium - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and inexpensive novel method for removing radioactive cesium, solving problems of conventional techniques and dispensing with an energy source such as electric power.SOLUTION: In a method for removing radioactive cesium the radioactive cesium in radioactive waste and/or in radioactive solids is removed using a hydrophilic resin composition containing a hydrophilic resin and a zeolite. The hydrophilic resin composition includes at least one type of hydrophilic resins selected from a group having a hydrophilic segment and consisting of hydrophilic polyurethane resin, hydrophilic polyurea resin, hydrophilic polyurethane-polyurea resin, and is formed by dispersing at least 1 to 200 pts.mass of zeolite relative to 100 pts.mass of the hydrophilic resin. The hydrophilic resin composition for removing the radioactive cesium is also provided.

Description

本発明は、原子力発電プラントや使用済核燃料施設から生ずる放射性廃液及び/又は放射性固形物中に存在する放射性セシウムの除去方法、及び該方法に好適な放射性セシウムを固定化する機能を示す親水性樹脂組成物に関する。   The present invention relates to a method for removing radioactive cesium present in radioactive liquid waste and / or radioactive solids generated from nuclear power plants and spent nuclear fuel facilities, and a hydrophilic resin having a function of immobilizing radioactive cesium suitable for the method. Relates to the composition.

現在、広く普及している原子炉発電プラントにおいては、原子炉中での核分裂による相当な量の放射性副産物の生成を伴う。これら放射性原子の主なものは、放射性ヨウ素、放射性セシウム、放射性ストロンチウム、放射性セリウム等の、極めて危険な放射性同位元素を含む核分裂生成物及び活性元素である。これらの中で、放射性セシウムは、融点が28.4℃と常温付近で液状を示す金属の一つであり、非常に外部放出され易いものであり、比較的短半減期のセシウム134(半減期:2年)と、長半減期のセシウム137(半減期:30年)が主なものである。中でも特にセシウム137は、半減期が長いだけではなく、高エネルギーの放射線を放出し、且つ、アルカリ金属であるため、水への溶解性が大きいという性質を有している。さらに、放射性セシウムは、呼吸や皮膚からも人体に吸収されやすく、ほぼ全身に均一に分散されるため、放出された場合の人への健康被害は深刻である。   Currently, widely used nuclear power plants involve the production of significant amounts of radioactive byproducts from nuclear fission in nuclear reactors. The main ones of these radioactive atoms are fission products and active elements containing extremely dangerous radioactive isotopes such as radioactive iodine, radioactive cesium, radioactive strontium and radioactive cerium. Among these, radioactive cesium is one of metals that have a melting point of 28.4 ° C. and is in a liquid state at room temperature, and is very easily released to the outside. Cesium 134 having a relatively short half-life (half-life) : 2 years) and a long half-life of cesium 137 (half-life: 30 years). In particular, cesium 137 not only has a long half-life, but also emits high-energy radiation, and is an alkali metal, and thus has a property of being highly soluble in water. Furthermore, since radioactive cesium is easily absorbed by the human body through respiration and skin, and is dispersed almost uniformly throughout the body, the health damage to humans when released is serious.

このため、世界中で稼働している原子炉から不慮の事由等により偶発的に放射性セシウムが放出された場合は、原子炉で働く労働者や近隣住民に対する放射能汚染のみならず、空気により運ばれる放射性セシウムにより汚染された食品や水を介して、人間や動物へと、より広範な放射能汚染が引き起こされることが懸念される。この点についての危険性は、チェルノブイリ原子力発電所の事故により明らかに実証済である。   For this reason, when radioactive cesium is accidentally released from reactors operating around the world due to unforeseen reasons, it is not only radioactively contaminated by workers working in the reactor and neighboring residents, but also by air. There is concern that a wider range of radioactive contamination will be caused to humans and animals through food and water contaminated with radioactive cesium. The danger in this regard has been clearly demonstrated by the Chernobyl nuclear power plant accident.

一方、原子炉中での核分裂によって生成した放射性セシウムを除去処理する方法としては、無機イオン交換体や選択性イオン交換樹脂による吸着法、重金属と可溶性フェロシアン化物又はフェロシアン化物塩併用による共沈法、セシウム沈殿試薬による化学処理法などが知られている(例えば、特許文献1参照)。   On the other hand, as a method of removing radioactive cesium produced by nuclear fission in a nuclear reactor, an adsorption method using an inorganic ion exchanger or a selective ion exchange resin, or a coprecipitation using a heavy metal and a soluble ferrocyanide or ferrocyanide salt in combination. And a chemical treatment method using a cesium precipitation reagent are known (for example, see Patent Document 1).

しかし、上述の処理方法は、いずれも循環ポンプや浄化槽さらには各吸着剤を内蔵した充填槽などの大掛かりな設備を必要とし、そして、それらを稼働させるための多大なエネルギーを必要とする。さらには、2011年3月11日に発生した日本国の福島第一原発事故のように、電源が断たれた様な場合にはこれらの設備は稼働できなくなるので、この場合は、放射性セシウムによる汚染の危険度が増大する。そして、原子炉の暴走事故により周辺地域へ拡散した放射性セシウムに対しての除去方法は極めて困難な状況に陥り、放射能汚染を拡大しかねない状況となることが懸念される。したがって、このような電源が断たれたような事態が生じた場合においても対応が可能な放射性セシウムの除去処理技術の一刻も早い開発が望まれ、開発されれば極めて有用である。   However, all of the above-described processing methods require large facilities such as a circulation pump, a septic tank, and a filling tank containing each adsorbent, and a large amount of energy for operating them. Furthermore, as the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident that occurred on March 11, 2011, when the power supply is cut off, these facilities cannot be operated. The risk of contamination increases. And there is a concern that the removal method for radioactive cesium diffused to the surrounding area due to the runaway accident of the nuclear reactor will fall into a very difficult situation, and the situation that may expand radioactive contamination. Therefore, it is desired to develop the radioactive cesium removal technology that can cope with such a situation where the power supply is cut off, and it is extremely useful if it is developed.

特開平4−118596号公報JP-A-4-118596

したがって、本発明の目的は、従来技術の問題点を解決し、簡単で且つ低コストで、さらには電力等のエネルギー源を必要とせず、しかも、除去した放射性セシウムを固体内部に取り込んで安定的に固定化することができ、必要に応じて放射性廃棄物の減容化も可能な、新規な放射性セシウムの除去技術を提供することを目的とする。また、本発明の目的は、特に、上記した技術に有用な、放射性セシウムを固定化できる機能を有し、簡便に除去処理することを実現可能にできる新規な親水性樹脂組成物を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to solve the problems of the prior art, is simple and low cost, does not require an energy source such as electric power, and is stable by incorporating the removed radioactive cesium into the solid. It is an object of the present invention to provide a novel radioactive cesium removal technique that can be immobilized on a radioactive waste and can reduce the volume of radioactive waste as required. Another object of the present invention is to provide a novel hydrophilic resin composition that has a function of immobilizing radioactive cesium, which is particularly useful for the above-described technique, and that can be easily removed. It is in.

上記目的は、以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、放射性廃液及び/又は放射性固形物中の放射性セシウムを、親水性樹脂とゼオライトとを含んでなる親水性樹脂組成物を用いて除去処理する放射性セシウムの除去方法であって、上記親水性樹脂組成物は、親水性セグメントを有する、親水性ポリウレタン樹脂、親水性ポリウレア樹脂、親水性ポリウレタン−ポリウレア樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の親水性樹脂を含み、且つ、該親水性樹脂100質量部に対して、少なくとも、ゼオライトが1〜200質量部の割合で分散されてなることを特徴とする放射性セシウムの除去方法を提供する。   The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention is a radioactive cesium removal method for removing radioactive cesium in a radioactive liquid waste and / or radioactive solid using a hydrophilic resin composition comprising a hydrophilic resin and zeolite, The hydrophilic resin composition includes at least one hydrophilic resin selected from the group consisting of a hydrophilic polyurethane resin, a hydrophilic polyurea resin, a hydrophilic polyurethane-polyurea resin having a hydrophilic segment, and the hydrophilic resin composition. Provided is a method for removing radioactive cesium, characterized in that at least zeolite is dispersed at a ratio of 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive resin.

本発明の好ましい形態としては、下記のことが挙げられる。上記親水性セグメントが、ポリエチレンオキサイドセグメントであること;上記ゼオライトは、下記の一般式(1)で表せる化合物であることが挙げられる。

Figure 2013160659
[但し、式(1)中、M2+は、Ca2+、Mn2+、Ba2+又はMg2+のいずれかであり、M+は、Na+、K+又はLi+のいずれかであり、mは1〜18のいずれかの数、nは1〜70のいずれかの数である。] The following are mentioned as a preferable form of this invention. The hydrophilic segment is a polyethylene oxide segment; the zeolite is a compound represented by the following general formula (1).
Figure 2013160659
[In the formula (1), M 2+ is, Ca 2+, Mn 2+, is either Ba 2+ or Mg 2+, M + is, Na +, K + or Li + either M is any number from 1 to 18, and n is any number from 1 to 70. ]

本発明では、別の実施形態として、液中及び/又は固形物中の放射性セシウムを固定できる機能を有する親水性樹脂組成物であって、親水性樹脂とゼオライトとを含み、該親水性樹脂が、親水性セグメントを有してなる、水及び温水に不溶解性の樹脂であり、且つ、該親水性樹脂100質量部に対して、少なくとも、ゼオライトが1〜200質量部の割合で分散されていることを特徴とする放射性セシウム除去用の親水性樹脂組成物を提供する。   In the present invention, as another embodiment, a hydrophilic resin composition having a function capable of fixing radioactive cesium in a liquid and / or a solid material, which includes a hydrophilic resin and a zeolite, and the hydrophilic resin , A resin having a hydrophilic segment, insoluble in water and warm water, and at least zeolite is dispersed at a ratio of 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrophilic resin. A hydrophilic resin composition for removing radioactive cesium is provided.

さらに本発明では、別の実施形態として、液中及び/又は固形物中の放射性セシウムを固定できる機能を有する親水性樹脂組成物であって、親水性樹脂とゼオライトとを含み、該親水性樹脂が、有機ポリイソシアネートと、親水性成分である高分子量の親水性ポリオール及び/又はポリアミンを反応させて得られた、親水性セグメントを有する、親水性ポリウレタン樹脂、親水性ポリウレア樹脂、親水性ポリウレタン−ポリウレア樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、且つ、該親水性樹脂100質量部に対して、少なくとも、ゼオライトが1〜200質量部の割合で分散されていることを特徴とする放射性セシウム除去用の親水性樹脂組成物を提供する。   Furthermore, in the present invention, as another embodiment, a hydrophilic resin composition having a function capable of fixing radioactive cesium in a liquid and / or a solid material, which includes a hydrophilic resin and a zeolite, the hydrophilic resin Is a hydrophilic polyurethane resin, hydrophilic polyurea resin, hydrophilic polyurethane having a hydrophilic segment obtained by reacting an organic polyisocyanate with a hydrophilic polyol and / or polyamine having a high molecular weight as a hydrophilic component. A radioactive cesium characterized in that it is at least one selected from the group consisting of polyurea resins, and at least zeolite is dispersed at a ratio of 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrophilic resin. A hydrophilic resin composition for removal is provided.

上記したいずれかの本発明の親水性樹脂組成物の好ましい形態としては、下記のことが挙げられる。上記親水性樹脂の親水性セグメントが、ポリエチレンオキサイドセグメントであること;上記ゼオライトは、下記の一般式(1)で表せる化合物のいずれかであることが挙げられる。

Figure 2013160659
[但し、式(1)中、M2+は、Ca2+、Mn2+、Ba2+又はMg2+のいずれかであり、M+は、Na+、K+又はLi+のいずれかであり、mは1〜18のいずれかの数、nは1〜70のいずれかの数である。] The following is mentioned as a preferable form of one of the above-described hydrophilic resin compositions of the present invention. It is mentioned that the hydrophilic segment of the hydrophilic resin is a polyethylene oxide segment; the zeolite is any one of compounds represented by the following general formula (1).
Figure 2013160659
[In the formula (1), M 2+ is, Ca 2+, Mn 2+, is either Ba 2+ or Mg 2+, M + is, Na +, K + or Li + either M is any number from 1 to 18, and n is any number from 1 to 70. ]

本発明によれば、液中や固形物中に存在している放射性セシウムを、簡便に且つ低コストで処理でき、さらには電力等のエネルギー源を必要とせずに、しかも、除去した放射性セシウムを固体内部に取り組んで安定的に固定化することができ、必要に応じて放射性廃棄物の減容化も可能である、新規な放射性セシウムの除去技術が提供される。本発明によれば、放射性セシウムを固定化できる機能を有し、これを除去処理することを実現可能にでき、その主成分が樹脂組成物であることから、必要に応じて放射性廃棄物の減容化も可能な新規な親水性樹脂組成物が提供される。本発明の顕著な効果は、その構造中に、親水性セグメントを有する親水性樹脂に、ゼオライトを分散させてなる親水性樹脂組成物を利用するという極めて簡便な方法で達成される。上記した親水性樹脂は、例えば、有機ポリイソシアネートと、高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミン(以下「親水性成分」という)とを反応させることで得られ、より具体的には、親水性ポリウレタン樹脂、親水性ポリウレア樹脂、親水性ポリウレタン−ポリウレア樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。   According to the present invention, radioactive cesium present in a liquid or a solid can be treated easily and at low cost, and further, an energy source such as electric power is not required, and the removed radioactive cesium can be removed. Provided is a novel radioactive cesium removal technique that can be stably fixed by working inside a solid, and can reduce the volume of radioactive waste as required. According to the present invention, it has a function capable of immobilizing radioactive cesium, and it can be realized to remove it, and since its main component is a resin composition, the radioactive waste can be reduced as necessary. Provided is a novel hydrophilic resin composition that can be tolerated. The remarkable effect of the present invention is achieved by an extremely simple method of using a hydrophilic resin composition in which zeolite is dispersed in a hydrophilic resin having a hydrophilic segment in its structure. The above-mentioned hydrophilic resin is obtained, for example, by reacting an organic polyisocyanate with a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine (hereinafter referred to as “hydrophilic component”), and more specifically, hydrophilic polyurethane. Examples thereof include at least one selected from the group consisting of a resin, a hydrophilic polyurea resin, and a hydrophilic polyurethane-polyurea resin.

水溶液中のセシウム濃度と、実施例1〜3の親水性樹脂組成物からなるフィルムの浸漬時間との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the cesium density | concentration in aqueous solution, and the immersion time of the film which consists of the hydrophilic resin composition of Examples 1-3. 水溶液中のセシウム濃度と、比較例1〜2の非親水性樹脂組成物からなるフィルムの浸漬時間との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the cesium density | concentration in aqueous solution, and the immersion time of the film which consists of the non-hydrophilic resin composition of Comparative Examples 1-2.

次に好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
本発明で使用する親水性樹脂組成物は、親水性樹脂にゼオライトを分散させた組成物からなり、該親水性樹脂が、親水性成分を構成単位とする親水性セグメントを有するものであることを特徴とする。すなわち、本発明で使用する親水性樹脂は、その構造中に、親水性成分を構成単位とする親水性セグメントを有しているものであればよい。具体的には、親水性セグメントを有する親水性ポリウレタン樹脂、親水性ポリウレア樹脂、親水性ポリウレタン−ポリウレア樹脂からなる群から選ばれる親水性樹脂が挙げられる。これらの樹脂中における親水性セグメントは、親水性樹脂の合成時に、鎖延長剤を使用しない場合は、それぞれランダムに、ウレタン結合、ウレア結合又はウレタン−ウレア結合等で結合されている。また、親水性樹脂の合成時に、鎖延長を使用する場合には、上記の結合とともに、これらの結合の間に鎖延長剤の残基である短鎖が存在した構造になる。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.
The hydrophilic resin composition used in the present invention comprises a composition in which a zeolite is dispersed in a hydrophilic resin, and the hydrophilic resin has a hydrophilic segment having a hydrophilic component as a structural unit. Features. That is, the hydrophilic resin used in the present invention only needs to have a hydrophilic segment having a hydrophilic component as a structural unit in its structure. Specific examples include a hydrophilic polyurethane resin having a hydrophilic segment, a hydrophilic polyurea resin, and a hydrophilic resin selected from the group consisting of a hydrophilic polyurethane-polyurea resin. The hydrophilic segments in these resins are bonded at random by urethane bonds, urea bonds, urethane-urea bonds or the like when a chain extender is not used during the synthesis of the hydrophilic resin. In addition, when chain extension is used during the synthesis of the hydrophilic resin, a structure in which a short chain that is a residue of the chain extender exists between these bonds is provided.

本発明における「親水性樹脂」とは、その分子中に親水性基を有しているが、水や温水等には不溶解性の樹脂を意味しており、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、セルロース誘導体等の水溶性樹脂とは区別されるものである。その詳細については後述する。   “Hydrophilic resin” in the present invention means a resin having a hydrophilic group in its molecule but insoluble in water, hot water, etc., and includes polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, and polyacrylic. It is distinguished from water-soluble resins such as acids and cellulose derivatives. Details thereof will be described later.

本発明の親水性樹脂組成物は、上記した特定の親水性樹脂と、ゼオライトとを含んでなるが、該組成物を用いることで、放射性セシウムの除去が可能な理由について、本発明者らは下記のように考えている。まず、本発明で使用する親水性樹脂は、その構造中に存在する親水性セグメントによって優れた吸水性を示すため、処理対象であるイオン化した放射性セシウムが樹脂中に速やかに取り込まれるものと考えられる。   The hydrophilic resin composition of the present invention comprises the above-described specific hydrophilic resin and zeolite, and the present inventors have explained why the radioactive cesium can be removed by using the composition. I think as follows. First, since the hydrophilic resin used in the present invention exhibits excellent water absorption due to the hydrophilic segment present in the structure, it is considered that ionized radioactive cesium to be treated is quickly taken into the resin. .

そして、本発明では、このような機能を示す親水性樹脂中に、ゼオライトが分散されて含まれている本発明の親水性樹脂組成物を用いているため、分散したゼオライトに、より速やかに且つ効率よく放射性セシウムが定着され、固定化されると考えられる。   And in the present invention, since the hydrophilic resin composition of the present invention in which zeolite is dispersed and contained in the hydrophilic resin having such a function is used, the dispersed zeolite is more quickly and It is considered that radioactive cesium is efficiently fixed and fixed.

本発明で使用するゼオライトは、人工的に合成することも可能であるが、シリコンとアルミと酸素からなる、分子レベルの微細な孔を持った天然に産する結晶性化合物であり、種々の結晶構造を有するものが知られている。ゼオライトは、非常に大きな表面積を持つ細孔を有する特有の結晶構造を有することから、ガスやイオン等に対する高い吸着能や、様々な化学反応を助ける触媒能を示し、さらに、細孔の大きさによる分子の篩分けも可能であることから、広範な分野で使用されている。   The zeolite used in the present invention can be synthesized artificially, but is a naturally occurring crystalline compound having fine pores at the molecular level, consisting of silicon, aluminum, and oxygen, and various crystals. Those having a structure are known. Zeolite has a unique crystal structure with pores with a very large surface area, so it exhibits a high adsorption capacity for gases and ions, a catalytic ability to assist various chemical reactions, and the size of the pores. It is also used in a wide range of fields because it is possible to screen molecules by.

天然のゼオライトは、下記一般式(1)で表せるアルミノケイ酸塩のなかで結晶構造中に上記したような空隙(細孔)を持つ鉱物であるが、いずれも本発明に使用可能である。

Figure 2013160659
[但し、式(1)中、M2+は、Ca2+、Mn2+、Ba2+又はMg2+のいずれかであり、M+は、Na+、K+又はLi+のいずれかであり、mは1〜18のいずれかの数、nは1〜70のいずれかの数である。] Natural zeolite is a mineral having a void (pore) as described above in the crystal structure among aluminosilicates represented by the following general formula (1), any of which can be used in the present invention.
Figure 2013160659
[In the formula (1), M 2+ is, Ca 2+, Mn 2+, is either Ba 2+ or Mg 2+, M + is, Na +, K + or Li + either M is any number from 1 to 18, and n is any number from 1 to 70. ]

ゼオライトは、先に述べたように触媒や吸着材料として広く利用されているが、これらに加えて、ゼオライトに含まれる正イオンは別のイオンに簡単に交換できるので高いイオン交換性を示し、しかも樹脂には不向きな高温等の条件でも使用可能であることから、イオン交換材料としても有用である。本発明では、先に述べたゼオライトのもつ高い吸着機能に加えて、特に、ゼオライトのもつイオン交換性を利用することで、液中及び/又は固形物中に存在する放射性セシウムを除去する。ここで、ゼオライトのもつイオン交換性について、具体的に説明する。ゼオライトのもつイオン交換性は、下記に述べるように、ゼオライトの骨格を形成する結晶構造に起因して発現される。ゼオライトの骨格(結晶格子)を作る成分の一つであるケイ素(Si)は4価であるので、2価の負イオンである酸素とはSiO2という組成で電荷のバランスがとれるが、もう一つの成分であるアルミニウム(Al)は3価であるので、AlがSiの代わりに骨格に入ると、正の電荷が1個不足し、陽イオンの欠損ができる。そのため、ゼオライトには別の陽イオンが含まれており、この生じた欠損部分に、ナトリウム(Na)、カルシウム(Ca)、カリウム(K)等の陽イオンを取り込んで、荷電のバランスを取っている。この取り込まれたゼオライト中に含まれる陽イオンは、水溶液中で他の陽イオンと互いに入れ替わる性質があるため、ゼオライトは、高いイオン交換性を示す。ここで、ゼオライトのもつ陽イオン交換の優先順位は下記の通りである。 Zeolite is widely used as a catalyst and adsorbing material as described above, but in addition to these, the positive ions contained in the zeolite can be easily exchanged for other ions, thus exhibiting high ion exchange properties. Since it can be used even under conditions such as high temperatures unsuitable for resins, it is also useful as an ion exchange material. In the present invention, in addition to the above-described high adsorption function of zeolite, in particular, by utilizing the ion exchange property of zeolite, radioactive cesium present in the liquid and / or solid matter is removed. Here, the ion exchange property of zeolite will be specifically described. The ion exchange property of zeolite is expressed due to the crystal structure forming the framework of the zeolite, as described below. Since silicon (Si), which is one of the components that form the framework (crystal lattice) of zeolite, is tetravalent, oxygen, which is a divalent negative ion, can be balanced in charge with a composition of SiO 2. Since aluminum (Al), which is one component, is trivalent, when Al enters the skeleton instead of Si, one positive charge is deficient and a cation deficiency is generated. Therefore, the zeolite contains another cation, and the cation such as sodium (Na), calcium (Ca), potassium (K), etc. is taken into the generated defect portion to balance the charge. Yes. Since the cation contained in the taken-in zeolite has the property of being interchanged with other cations in the aqueous solution, the zeolite exhibits high ion exchange properties. Here, the priority order of cation exchange possessed by zeolite is as follows.

<イオン交換順位>
セシウム(Cs)>ルビジウム(Rb)>NH4>バリウム(Ba)>ストロンチウム(Sr)>Na>Ca>鉄(Fe)>Al>マグネシウム(Mg)>リチウム(Li)
<Ion exchange order>
Cesium (Cs)> Rubidium (Rb)> NH 4 > Barium (Ba)> Strontium (Sr)>Na>Ca> Iron (Fe)>Al> Magnesium (Mg)> Lithium (Li)

上記したように、セシウムやストロンチウムのイオン交換順位が高いことから、ゼオライトのもつイオン交換性を、放射性セシウム等の放射性物質の除去に利用できるとされており、この点は公知である。本発明では、親水性樹脂に、上記のゼオライトを分散して含む親水性樹脂組成物を用いることで、放射性セシウムを、より効率よく、簡便に経済的に除去処理できる技術を提供する。   As described above, since the ion exchange order of cesium and strontium is high, it is said that the ion exchange property of zeolite can be used for the removal of radioactive substances such as radioactive cesium, and this point is publicly known. In the present invention, by using a hydrophilic resin composition containing the above-mentioned zeolite dispersed in a hydrophilic resin, a technique capable of removing radioactive cesium more efficiently, simply and economically is provided.

本発明を特徴づける親水性樹脂組成物は、親水性樹脂を含んでなるが、該親水性樹脂は、親水性成分を構成単位とする親水性セグメントを有することを特徴とし、先に述べたように、水及び温水に不溶解性を示すものである。具体的には、親水性セグメントを有する、親水性ポリウレタン樹脂、親水性ポリウレア樹脂、親水性ポリウレタン−ポリウレア樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。   The hydrophilic resin composition characterizing the present invention comprises a hydrophilic resin, which is characterized in that it has a hydrophilic segment having a hydrophilic component as a structural unit, as described above. Furthermore, it is insoluble in water and warm water. Specific examples include at least one selected from the group consisting of a hydrophilic polyurethane resin, a hydrophilic polyurea resin, and a hydrophilic polyurethane-polyurea resin having a hydrophilic segment.

親水性セグメントを有するこれらの親水性樹脂は、有機ポリイソシアネートと、親水性成分である高分子量の親水性ポリオール及び/又はポリアミンを有する化合物とを反応して得られる。以下、本発明を特徴づける親水性樹脂の合成に用いる化合物について説明する。   These hydrophilic resins having a hydrophilic segment are obtained by reacting an organic polyisocyanate with a compound having a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine which is a hydrophilic component. Hereinafter, the compound used for the synthesis of the hydrophilic resin characterizing the present invention will be described.

本発明で使用する親水性樹脂の合成に用いられる親水性成分としては、例えば、末端に、水酸基、アミノ基、カルボキシル基等の親水性基を有する、重量平均分子量(GPCで測定した標準ポリスチレン換算値)が400〜8,000の範囲の高分子量の親水性ポリオール及び/又はポリアミンが好ましい。より具体的には、例えば、末端が水酸基で、親水性を有するポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール/ポリテトラメチレングリコール共重合ポリオール、ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコール共重合ポリオール、ポリエチレングリコールアジペートポリオール、ポリエチレングリコールサクシネートポリオール、ポリエチレングリコール/ポリε−ラクトン共重合ポリオール、ポリエチレングリコール/ポリバレロラクトン共重合ポリオール等が挙げられる。   Examples of the hydrophilic component used for the synthesis of the hydrophilic resin used in the present invention include, for example, a terminal group having a hydrophilic group such as a hydroxyl group, an amino group, or a carboxyl group, and a weight average molecular weight (converted to standard polystyrene measured by GPC). A high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine having a value of 400 to 8,000 is preferred. More specifically, for example, as a polyol having a hydroxyl group at the end and having hydrophilicity, for example, polyethylene glycol, polyethylene glycol / polytetramethylene glycol copolymer polyol, polyethylene glycol / polypropylene glycol copolymer polyol, polyethylene glycol adipate polyol Polyethylene glycol succinate polyol, polyethylene glycol / polyε-lactone copolymer polyol, polyethylene glycol / polyvalerolactone copolymer polyol, and the like.

また、末端がアミノ基で、親水性を有するポリアミンである、例えば、ポリエチレンオキサイドジアミン、ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドジアミン、ポリエチレンオキサイドトリアミン、ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドトリアミン等が挙げられる。その他の親水性成分としては、カルボキシル基やビニル基を有するエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。   Moreover, the terminal is an amino group and is a polyamine which has hydrophilicity, for example, a polyethylene oxide diamine, a polyethylene oxide propylene oxide diamine, a polyethylene oxide triamine, a polyethylene oxide propylene oxide triamine, etc. are mentioned. Examples of other hydrophilic components include an ethylene oxide adduct having a carboxyl group or a vinyl group.

本発明においては、使用する親水性樹脂に耐水性を付与するため、上記の親水性成分とともに、親水鎖を有しない他のポリオール、ポリアミン、ポリカルボン酸等を併用することも可能である。   In the present invention, in order to impart water resistance to the hydrophilic resin to be used, it is also possible to use other polyols, polyamines, polycarboxylic acids and the like having no hydrophilic chain together with the above hydrophilic component.

本発明で使用する親水性樹脂の合成に用いられる有機ポリイソシアネートとしては、従来のポリウレタン樹脂の合成における公知のものがいずれも使用でき、特に制限されない。好ましいものとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、MDIと略記)、水素添加MDI、イソホロンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート等、或いはこれらの有機ポリイソシアネートと低分子量のポリオールやポリアミンを末端イソシアネートとなる様に反応させて得られるポリウレタンプレポリマー等も使用することができる。   As the organic polyisocyanate used for the synthesis of the hydrophilic resin used in the present invention, any known ones in the synthesis of conventional polyurethane resins can be used and are not particularly limited. Preferable examples include 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter abbreviated as MDI), hydrogenated MDI, isophorone diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, 1,4-xylylene diisocyanate, 2,4-trilylene. It is also possible to use a range of isocyanates, m-phenylene diisocyanates, p-phenylene diisocyanates, etc., or polyurethane prepolymers obtained by reacting these organic polyisocyanates with low molecular weight polyols or polyamines to form terminal isocyanates.

また、本発明に使用する親水性樹脂を合成する際に必要に応じて使用される鎖延長剤としては、例えば、低分子ジオールやジアミン等の従来公知の鎖延長剤がいずれも使用でき、特に限定されない。具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等が挙げられる。   In addition, as the chain extender used as necessary when synthesizing the hydrophilic resin used in the present invention, for example, any conventionally known chain extender such as a low molecular diol or diamine can be used. It is not limited. Specific examples include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, ethylenediamine, hexamethylenediamine, and the like.

以上のような原料成分を反応して得られる、本発明で使用する親水性セグメントを分子鎖中に有する親水性樹脂は、重量平均分子量(GPCで測定した標準ポリスチレン換算値、以下、同様)が、3,000〜800,000の範囲のものであることが好ましい。さらに好ましい重量平均分子量は、5,000〜500,000の範囲である。   The hydrophilic resin obtained by reacting the raw material components as described above and having a hydrophilic segment used in the present invention in the molecular chain has a weight average molecular weight (standard polystyrene conversion value measured by GPC, hereinafter the same). , Preferably in the range of 3,000 to 800,000. A more preferred weight average molecular weight is in the range of 5,000 to 500,000.

また、本発明の放射性セシウムの除去方法に特に好適な親水性樹脂における親水性セグメントの含有量は、20〜80質量%の範囲が好ましく、さらに好ましくは30〜70質量%の範囲である。親水性セグメントの含有量が20質量%未満の樹脂を用いた場合は、吸水性能に劣り、放射性セシウムの除去性が低下する傾向があるので好ましくない。一方、80質量%を超える樹脂を用いた場合は、耐水性に劣るようになるので好ましくない。   Further, the content of the hydrophilic segment in the hydrophilic resin particularly suitable for the method for removing radioactive cesium of the present invention is preferably in the range of 20 to 80% by mass, more preferably in the range of 30 to 70% by mass. When a resin having a hydrophilic segment content of less than 20% by mass is used, the water absorption performance is inferior, and the removability of radioactive cesium tends to decrease. On the other hand, when a resin exceeding 80% by mass is used, the water resistance becomes inferior.

本発明の放射性セシウムの除去方法に好適な、本発明の親水性樹脂組成物は、上述した親水性樹脂に、ゼオライトを分散させることにより得られる。具体的には、上述したような親水性樹脂に、ゼオライトと分散溶媒とを入れ、所定の分散機によって分散操作を行うことにより製造することができる。上記分散に使用する分散機としては、通常顔料分散に用いる分散機であれば問題なく使用することができる。例えば、ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、ボールミル、パールミル(以上、アイリッヒ社製)、サンドミル、ビスコミル、アトライターミル、バスケットミル、湿式ジェットミル(以上、ジーナス社製)等があるが、分散性と経済性を鑑みて設定するのが好ましい。また、メディアとしては、ガラスビーズ、ジルコニアビーズ、アルミナビーズ、磁性ビーズ、ステンレスビーズ等を用いることができる。   The hydrophilic resin composition of the present invention suitable for the method for removing radioactive cesium of the present invention can be obtained by dispersing zeolite in the above-described hydrophilic resin. Specifically, it can be produced by adding a zeolite and a dispersion solvent to the hydrophilic resin as described above and performing a dispersion operation with a predetermined disperser. As the disperser used for the dispersion, any disperser that is usually used for pigment dispersion can be used without any problem. For example, paint conditioner (manufactured by Red Devil), ball mill, pearl mill (manufactured by Eirich), sand mill, visco mill, attritor mill, basket mill, wet jet mill (manufactured by Genus), etc., but dispersibility It is preferable to set in view of the economy. Further, as the media, glass beads, zirconia beads, alumina beads, magnetic beads, stainless beads, etc. can be used.

本発明の親水性樹脂組成物における親水性樹脂とゼオライトとの分散割合は、親水性樹脂100質量部に対してゼオライトを1〜200質量部の割合で配合したものを用いる。ゼオライトが1質量部未満では、放射性セシウムの除去が不十分な場合があり、200質量部を超えると組成物の機械物性が弱くなるとともに、耐水性に劣るようになり、放射能汚染水中で形状を保てなくなる恐れがあるので好ましくない。   As the dispersion ratio of the hydrophilic resin and the zeolite in the hydrophilic resin composition of the present invention, a mixture of zeolite in a ratio of 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrophilic resin is used. If the amount of zeolite is less than 1 part by mass, removal of radioactive cesium may be insufficient. If the amount exceeds 200 parts by mass, the mechanical properties of the composition become weak and the water resistance becomes inferior. This is not preferable because there is a risk that it will not be possible to maintain the value.

本発明の放射性セシウムの除去方法を実施するにあたっては、上記した構成からなる本発明の親水性樹脂組成物を下記のような形態で使用することが好ましい。すなわち、親水性樹脂組成物の溶液を、離型紙や離型フィルム等に、乾燥後の厚みが5〜100μm、好ましくは10〜50μmとなるように塗布し、乾燥炉で乾燥させてから得られるフィルム状としたものが挙げられる。この場合は、使用時に離型紙・フィルム等から剥離し、放射性セシウムの除去フィルムとして使用する。また、その他、各種基材に、先に説明した原料から得られる組成物溶液を塗布又は含浸して使用してもよく、基材としては、金属、ガラス、木材、繊維、各種プラスチック等が使用できる。   In carrying out the method for removing radioactive cesium of the present invention, it is preferable to use the hydrophilic resin composition of the present invention having the above-described configuration in the following form. That is, the hydrophilic resin composition solution is obtained by applying the solution on a release paper, a release film or the like so that the thickness after drying is 5 to 100 μm, preferably 10 to 50 μm, and drying in a drying furnace. What was made into the film form is mentioned. In this case, it is peeled off from the release paper / film during use and used as a radioactive cesium removal film. In addition, various base materials may be used by applying or impregnating the composition solution obtained from the raw materials described above. As the base material, metal, glass, wood, fiber, various plastics, etc. are used. it can.

上記のようにして得られた、本発明の親水性樹脂組成物製のフィルム又は各種基材に塗布したシートを、放射性廃液や、放射性固形物を予め水で除染した廃液などに浸漬することにより、これらの液中に存在する放射性セシウムを除去することができる。また、放射能で汚染された固形物などには、本発明のフィルムやシートで固形物等を覆うことにより、放射性セシウムの拡散を防ぐことができる。   Soaking the film made of the hydrophilic resin composition of the present invention or a sheet coated on various substrates obtained as described above in a radioactive waste liquid or a waste liquid in which radioactive solids have been decontaminated in advance with water. Thus, radioactive cesium present in these liquids can be removed. Moreover, the solid substance etc. which were contaminated with the radioactivity can prevent diffusion of radioactive cesium by covering the solid substance with the film or sheet of the present invention.

本発明の親水性樹脂組成物のフィルムやシートは水には溶けないため、除染後に、容易にその廃液から取りだすことができる。このようにすることで、放射性セシウムを除去するのに、特別な設備も電力も必要とせず、簡単に且つ低コストで除染ができる。さらには、吸水した水分を乾燥させ100〜170℃に加熱すれば、樹脂が軟化して体積の収縮が起こり放射性廃棄物の減容化の効果も期待できる。   Since the film or sheet of the hydrophilic resin composition of the present invention does not dissolve in water, it can be easily taken out from the waste liquid after decontamination. In this way, no special equipment or electric power is required to remove radioactive cesium, and decontamination can be performed easily and at low cost. Furthermore, if the absorbed water is dried and heated to 100 to 170 ° C., the resin is softened, the volume shrinks, and the effect of reducing the volume of radioactive waste can be expected.

次に、具体的な製造例、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の各例における「部」および「%」は、特に断りのない限り質量基準である。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to specific production examples, examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples. Further, “parts” and “%” in the following examples are based on mass unless otherwise specified.

[製造例1](親水性ポリウレタン樹脂の合成)
撹拌機、温度計、ガス導入管および還流冷却器を備えた反応容器を窒素置換し、ポリエチレングリコール(分子量2,040)150部、1,4ブタンジオール20部を、150部のメチルエチルケトン(以下、MEKと略記)と200部のジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記)との混合溶剤中に溶解し、60℃でよく撹拌した。そして、撹拌しながら、77部の水素添加MDIを50部のMEKに溶解した溶液を徐々に滴下した。滴下終了後、80℃で7時間反応させた後、60部のMEKを加えて、本発明で規定する親水性樹脂溶液を得た。
この樹脂溶液は、固形分35%で、280dPa・s(25℃)の粘度を有していた。また、この溶液から形成した親水性樹脂フィルムは、破断強度32.5MPa、破断伸度が450%であり、熱軟化温度は115℃、重量平均分子量は78,000であった。
[Production Example 1] (Synthesis of hydrophilic polyurethane resin)
A reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a gas introduction tube and a reflux condenser was replaced with nitrogen, 150 parts of polyethylene glycol (molecular weight 2,040), 20 parts of 1,4 butanediol, 150 parts of methyl ethyl ketone (hereinafter, It was dissolved in a mixed solvent of 200 parts of dimethylformamide (hereinafter abbreviated as DMF) and stirred well at 60 ° C. And the solution which melt | dissolved 77 parts hydrogenation MDI in 50 parts MEK was dripped gradually, stirring. After the completion of dropping, the mixture was reacted at 80 ° C. for 7 hours, and then 60 parts of MEK was added to obtain a hydrophilic resin solution defined in the present invention.
This resin solution had a solid content of 35% and a viscosity of 280 dPa · s (25 ° C.). The hydrophilic resin film formed from this solution had a breaking strength of 32.5 MPa, a breaking elongation of 450%, a thermal softening temperature of 115 ° C., and a weight average molecular weight of 78,000.

[製造例2](親水性ポリウレア樹脂の合成)
製造例1で使用したのと同様の反応容器に、ポリエチレンオキサイドジアミン(ハンツマン社製「ジェファーミンED」(商品名);分子量2,000)150部及び1,4−ジアミノブタン18部を、DMF250部に溶解し、内温を20〜30℃でよく撹拌した。そして、撹拌しながら、73部の水素添加MDIを100部のDMFに溶解した溶液を徐々に滴下して、反応させた。滴下終了後、次第に内温を上昇させ、50℃に達したところで、更に6時間反応させた後、97部のDMFを加え、本発明で規定する親水性樹脂溶液を得た。
この樹脂溶液は、固形分35%で、210dPa・s(25℃)の粘度を有していた。また、この樹脂溶液から形成した親水性樹脂フィルムは、破断強度が18.3MPa、破断伸度が310%であり、熱軟化温度は145℃、重量平均分子量は67,000であった。
[Production Example 2] (Synthesis of hydrophilic polyurea resin)
In a reaction vessel similar to that used in Production Example 1, 150 parts of polyethylene oxide diamine (“Jeffamine ED” (trade name) manufactured by Huntsman; molecular weight 2,000) and 18 parts of 1,4-diaminobutane were added to DMF250. The inner temperature was well stirred at 20-30 ° C. While stirring, a solution prepared by dissolving 73 parts of hydrogenated MDI in 100 parts of DMF was gradually added dropwise to cause reaction. After completion of the dropwise addition, the internal temperature was gradually raised, and when the temperature reached 50 ° C., the reaction was further continued for 6 hours, and then 97 parts of DMF was added to obtain a hydrophilic resin solution defined in the present invention.
This resin solution had a solid content of 35% and a viscosity of 210 dPa · s (25 ° C.). The hydrophilic resin film formed from this resin solution had a breaking strength of 18.3 MPa, a breaking elongation of 310%, a thermal softening temperature of 145 ° C., and a weight average molecular weight of 67,000.

[製造例3](親水性ポリウレタン−ポリウレア樹脂の合成)
製造例1で使用したのと同様の反応容器にポリエチレンオキサイドジアミン(ハンツマン社製「ジェファーミンED」(商品名);分子量2,000)150部及びエチレングリコール15部を、DMF250部に溶解し、内温を20〜30℃でよく撹拌した。そして、撹拌しながら、83部の水素添加MDIを100部のMEKに溶解した溶液を徐々に滴下した。滴下終了後、80℃で6時間反応させた後、MEK110部を加え、本発明で規定する親水性樹脂溶液を得た。
この樹脂溶液は、固形分35%で、250dPa・s(25℃)の粘度を有していた。また、この樹脂溶液から形成した親水性樹脂フィルムは、破断強度が14.7MPa、破断伸度が450%であり、熱軟化温度は121℃、重量平均分子量は71,000であった。
[Production Example 3] (Synthesis of hydrophilic polyurethane-polyurea resin)
150 parts of polyethylene oxide diamine (manufactured by Huntsman “Jeffamine ED” (trade name); molecular weight 2,000) and 15 parts of ethylene glycol were dissolved in 250 parts of DMF in the same reaction vessel used in Production Example 1. The internal temperature was well stirred at 20-30 ° C. And the solution which melt | dissolved 83 parts hydrogenation MDI in 100 parts MEK was dripped gradually, stirring. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 80 ° C. for 6 hours, and then 110 parts of MEK was added to obtain a hydrophilic resin solution defined in the present invention.
This resin solution had a solid content of 35% and a viscosity of 250 dPa · s (25 ° C.). The hydrophilic resin film formed from this resin solution had a breaking strength of 14.7 MPa, a breaking elongation of 450%, a thermal softening temperature of 121 ° C., and a weight average molecular weight of 71,000.

[製造例4](比較例で使用する非親水性ポリウレタン樹脂の合成)
製造例1で使用したのと同様の反応容器を窒素置換し、平均分子量約2,000のポリブチレンアジペート150部及び1,4−ブタンジオール15部を、250部のDMF中に溶解し、60℃でよく撹拌した。そして、撹拌しながら、62部の水素添加MDIを100部のMEKに溶解したものを徐々に滴下した。滴下終了後、80℃で6時間反応させた後、MEK71部を加え、本比較例で用いる非親水性樹脂溶液を得た。
この樹脂溶液は、固形分35%で320dPa・s(25℃)の粘度を有していた。また、この溶液から得られた非親水性樹脂フィルムは、破断強度が45MPa、破断伸度が480%であり、熱軟化温度は110℃、重量平均分子量は82,000であった。
[Production Example 4] (Synthesis of non-hydrophilic polyurethane resin used in Comparative Example)
A reaction vessel similar to that used in Production Example 1 was purged with nitrogen, 150 parts of polybutylene adipate having an average molecular weight of about 2,000 and 15 parts of 1,4-butanediol were dissolved in 250 parts of DMF. Stir well at ° C. Then, with stirring, 62 parts of hydrogenated MDI dissolved in 100 parts of MEK were gradually added dropwise. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 80 ° C. for 6 hours, and then 71 parts of MEK was added to obtain a non-hydrophilic resin solution used in this comparative example.
This resin solution had a viscosity of 320 dPa · s (25 ° C.) at a solid content of 35%. The non-hydrophilic resin film obtained from this solution had a breaking strength of 45 MPa, a breaking elongation of 480%, a thermal softening temperature of 110 ° C., and a weight average molecular weight of 82,000.

[製造例5](比較例で使用する非親水性ポリウレタン−ポリウレア樹脂の合成)
製造例1で使用したのと同様の反応容器に、平均分子量約2,000のポリブチレンアジペート150部及びヘキサメチレンジアミン18部を、DMF200部に溶解し、内温を20〜30℃でよく撹拌した。そして、撹拌しながら、60部の水素添加MDIを、100部のMEKに溶解した溶液を徐々に滴下した。滴下終了後、80℃で6時間反応させた後、MEK123部を加え、本比較例で用いる非親水性樹脂溶液を得た。
この樹脂溶液は、固形分35%で、250dPa・s(25℃)の粘度を有していた。また、この樹脂溶液から形成した非親水性樹脂フィルムは、破断強度が14.7MPa、破断伸度が450%であり、熱軟化温度は121℃、重量平均分子量は68,000であった。
[Production Example 5] (Synthesis of non-hydrophilic polyurethane-polyurea resin used in Comparative Example)
In a reaction vessel similar to that used in Production Example 1, 150 parts of polybutylene adipate having an average molecular weight of about 2,000 and 18 parts of hexamethylenediamine are dissolved in 200 parts of DMF, and the internal temperature is well stirred at 20-30 ° C. did. And the solution which melt | dissolved 60 parts hydrogenation MDI in 100 parts MEK was dripped gradually, stirring. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 80 ° C. for 6 hours, and then 123 parts of MEK was added to obtain a non-hydrophilic resin solution used in this comparative example.
This resin solution had a solid content of 35% and a viscosity of 250 dPa · s (25 ° C.). The non-hydrophilic resin film formed from this resin solution had a breaking strength of 14.7 MPa, a breaking elongation of 450%, a thermal softening temperature of 121 ° C., and a weight average molecular weight of 68,000.

<実施例1〜3、比較例1〜2>
製造例1〜5の各樹脂溶液と、ゼオライト(サン・ゼオライト工業(株)製)とを、表1に示した各配合(質量基準で表示)で、高密度アルミナボール(3.5g/ml)を使用してボールミル分散で24時間分散した。そして分散後の内容物を、ポリエステル樹脂製の100メッツュのふるいを通して取り出して、樹脂溶液とゼオライトとを含んでなる液状の各樹脂組成物を得た。
<Examples 1-3, Comparative Examples 1-2>
Each resin solution of Production Examples 1 to 5 and zeolite (manufactured by Sun Zeolite Industry Co., Ltd.) are blended in high density alumina balls (3.5 g / ml) with each formulation shown in Table 1 (displayed on a mass basis). ) For 24 hours by ball mill dispersion. The dispersed contents were taken out through a 100-mesh sieve made of polyester resin to obtain liquid resin compositions containing a resin solution and zeolite.

Figure 2013160659
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[評価]
(樹脂フィルムの作製)
上記した実施例1〜3及び比較例1、2の液状の各樹脂組成物をそれぞれ用い、下記のようにして各樹脂フィルムを作製した。具体的には、離型紙上に、上記各樹脂組成物を塗布した後、110℃で3分加熱乾燥して溶剤を揮散させて、約20μmの厚さの各樹脂フィルムを作製した。次に、このようにして得た各樹脂フィルムを用い、下記の方法で、セシウムイオンの除去に対する効果を評価した。
[Evaluation]
(Production of resin film)
Using the liquid resin compositions of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the resin films were prepared as follows. Specifically, after each of the above resin compositions was applied onto a release paper, the solvent was evaporated by heating and drying at 110 ° C. for 3 minutes to prepare each resin film having a thickness of about 20 μm. Next, each resin film thus obtained was used to evaluate the effect on the removal of cesium ions by the following method.

(評価試験用のセシウム溶液の作製)
評価試験用のセシウム溶液は、イオン交換処理した純水に塩化セシウムを、セシウムイオン濃度が100mg/L(100ppm)となるよう溶解し調製した。なお、セシウムイオンが除去できれば、当然に放射性セシウムの除去ができる。
(Preparation of cesium solution for evaluation test)
The cesium solution for the evaluation test was prepared by dissolving cesium chloride in ion-exchanged pure water so that the cesium ion concentration was 100 mg / L (100 ppm). If cesium ions can be removed, naturally radioactive cesium can be removed.

<実施例1の樹脂組成物についての評価結果>
実施例1の親水性樹脂組成物を用いて作製した樹脂フィルム20gを、先に評価試験用に調製したイオン濃度100ppmのセシウム溶液100ml中に浸漬し(25℃)、経過時間毎に、溶液中のセシウムイオン濃度をイオンクロマトグラフ(東ソー製;IC2001)で測定した。表2中に経過時間毎の溶液中におけるセシウムイオンの除去率を合わせて記載した。また、得られた経時変化の結果を、図1に示した。
<The evaluation result about the resin composition of Example 1>
20 g of a resin film prepared using the hydrophilic resin composition of Example 1 was immersed in 100 ml of a cesium solution having an ion concentration of 100 ppm prepared for the evaluation test previously (25 ° C.), and in the solution every elapsed time. Was measured with an ion chromatograph (manufactured by Tosoh; IC2001). In Table 2, the removal rate of cesium ions in the solution for each elapsed time is also described. Further, the results of the change over time obtained are shown in FIG.

<実施例2、3の樹脂組成物についての評価結果>
実施例2又は実施例3の各親水性樹脂組成物で作製した樹脂フィルム20gを用いた以外は、実施例1と同様にして、経過時間毎に溶液中のセシウムイオン濃度を測定した。得られた結果を、先に説明した実施例1の場合と同様にして、表2と図1に示した。
<Evaluation results for resin compositions of Examples 2 and 3>
The cesium ion concentration in the solution was measured for each elapsed time in the same manner as in Example 1 except that 20 g of the resin film prepared with each hydrophilic resin composition of Example 2 or Example 3 was used. The obtained results are shown in Table 2 and FIG. 1 in the same manner as in Example 1 described above.

Figure 2013160659
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<比較例1、2の樹脂組成物についての評価結果>
比較例1及び2の各非親水性樹脂組成物で作製した樹脂フィルム20gを用いた以外は、実施例1と同様にして、経過時間毎に溶液中のセシウムイオン濃度を測定した。得られた結果を、先に説明した実施例1の場合と同様にして、表3と図2に示した。
<Evaluation results for the resin compositions of Comparative Examples 1 and 2>
The cesium ion concentration in the solution was measured for each elapsed time in the same manner as in Example 1 except that 20 g of the resin film prepared with each non-hydrophilic resin composition of Comparative Examples 1 and 2 was used. The obtained results are shown in Table 3 and FIG. 2 in the same manner as in Example 1 described above.

Figure 2013160659
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本発明の活用例としては、液及び/又は固形物中の放射性セシウムを、簡単に且つ低コストで処理でき、さらには電力等のエネルギー源を必要とせずに除去処理できるため、この新しい放射性セシウムの除去方法を実施することで、近時、問題となっている液中や固形物中に存在している放射性物質を、簡便に、経済的に除去することが可能になり、その実用価値は極めて高い。さらに、本発明の技術では、親水性セグメントを有する親水性樹脂と、ゼオライトとを含んでなる親水性樹脂組成物に、除去した放射性セシウムを速やかに取り込んで安定的に固定化することができ、さらに、その主成分が樹脂組成物であることから、必要に応じて放射性廃棄物の減容化することも可能であるので、放射性物質の除去処理後に生じる放射性廃棄物が大量になるという問題も軽減でき、その利用が期待される。   As an application example of the present invention, radioactive cesium in liquids and / or solids can be processed easily and at low cost, and furthermore, it can be removed without requiring an energy source such as electric power. By implementing this removal method, it has become possible to easily and economically remove radioactive substances present in liquids and solids that have recently become problematic, and its practical value is Extremely expensive. Furthermore, in the technique of the present invention, the hydrophilic resin having a hydrophilic segment, and the hydrophilic resin composition comprising zeolite, can quickly take in the removed radioactive cesium and stably fix it, Furthermore, since the main component is a resin composition, it is also possible to reduce the volume of radioactive waste as necessary. It can be reduced and its use is expected.

Claims (7)

放射性廃液及び/又は放射性固形物中の放射性セシウムを、親水性樹脂とゼオライトとを含んでなる親水性樹脂組成物を用いて除去処理する放射性セシウムの除去方法であって、
上記親水性樹脂組成物は、親水性セグメントを有する、親水性ポリウレタン樹脂、親水性ポリウレア樹脂、親水性ポリウレタン−ポリウレア樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の親水性樹脂を含み、且つ、
該親水性樹脂100質量部に対して、少なくとも、ゼオライトが1〜200質量部の割合で分散されてなることを特徴とする放射性セシウムの除去方法。
A method for removing radioactive cesium, wherein radioactive cesium in a radioactive liquid waste and / or radioactive solid is removed using a hydrophilic resin composition comprising a hydrophilic resin and zeolite,
The hydrophilic resin composition includes a hydrophilic segment, and includes at least one hydrophilic resin selected from the group consisting of a hydrophilic polyurethane resin, a hydrophilic polyurea resin, and a hydrophilic polyurethane-polyurea resin, and
A method for removing radioactive cesium, wherein at least zeolite is dispersed at a ratio of 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrophilic resin.
前記親水性セグメントが、ポリエチレンオキサイドセグメントである請求項1に記載の放射性セシウムの除去方法。   The method for removing radioactive cesium according to claim 1, wherein the hydrophilic segment is a polyethylene oxide segment. 前記ゼオライトは、下記の一般式(1)で表せる化合物である請求項1又は2に記載の放射性セシウムの除去方法。
Figure 2013160659
[但し、式(1)中、M2+は、Ca2+、Mn2+、Ba2+又はMg2+のいずれかであり、M+は、Na+、K+又はLi+のいずれかであり、mは1〜18のいずれかの数、nは1〜70のいずれかの数である。]
The method for removing radioactive cesium according to claim 1 or 2, wherein the zeolite is a compound represented by the following general formula (1).
Figure 2013160659
[In the formula (1), M 2+ is, Ca 2+, Mn 2+, is either Ba 2+ or Mg 2+, M + is, Na +, K + or Li + either M is any number from 1 to 18, and n is any number from 1 to 70. ]
液中及び/又は固形物中の放射性セシウムを固定できる機能を有する親水性樹脂組成物であって、
親水性樹脂とゼオライトとを含み、
該親水性樹脂が、親水性セグメントを有してなる、水及び温水に不溶解性の樹脂であり、且つ、該親水性樹脂100質量部に対して、少なくとも、ゼオライトが1〜200質量部の割合で分散されていることを特徴とする放射性セシウム除去用の親水性樹脂組成物。
A hydrophilic resin composition having a function of fixing radioactive cesium in a liquid and / or a solid,
Including a hydrophilic resin and zeolite,
The hydrophilic resin has a hydrophilic segment and is insoluble in water and warm water, and at least 1 to 200 parts by mass of zeolite with respect to 100 parts by mass of the hydrophilic resin. A hydrophilic resin composition for removing radioactive cesium, which is dispersed in a proportion.
液中及び/又は固形物中の放射性セシウムを固定できる機能を有する親水性樹脂組成物であって、
親水性樹脂とゼオライトとを含み、
該親水性樹脂が、有機ポリイソシアネートと、親水性成分である高分子量の親水性ポリオール及び/又はポリアミンを反応させて得られた、親水性セグメントを有する、親水性ポリウレタン樹脂、親水性ポリウレア樹脂、親水性ポリウレタン−ポリウレア樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、且つ、
該親水性樹脂100質量部に対して、少なくとも、ゼオライトが1〜200質量部の割合で分散されていることを特徴とする放射性セシウム除去用の親水性樹脂組成物。
A hydrophilic resin composition having a function of fixing radioactive cesium in a liquid and / or a solid,
Including a hydrophilic resin and zeolite,
The hydrophilic resin is obtained by reacting an organic polyisocyanate with a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine which is a hydrophilic component, and has a hydrophilic segment, a hydrophilic polyurethane resin, a hydrophilic polyurea resin, At least one selected from the group consisting of a hydrophilic polyurethane-polyurea resin, and
A hydrophilic resin composition for removing radioactive cesium, wherein at least zeolite is dispersed at a ratio of 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrophilic resin.
前記親水性樹脂の親水性セグメントが、ポリエチレンオキサイドセグメントである請求項4又は5に記載の放射性セシウム除去用の親水性樹脂組成物。   The hydrophilic resin composition for removing radioactive cesium according to claim 4 or 5, wherein the hydrophilic segment of the hydrophilic resin is a polyethylene oxide segment. 前記ゼオライトは、下記の一般式(1)で表せる化合物である請求項4〜6のいずれか1項に記載の放射性セシウム除去用の親水性樹脂組成物。
Figure 2013160659
[但し、式(1)中、M2+は、Ca2+、Mn2+、Ba2+又はMg2+のいずれかであり、M+は、Na+、K+又はLi+のいずれかであり、mは1〜18のいずれかの数、nは1〜70のいずれかの数である。]
The hydrophilic resin composition for removing radioactive cesium according to any one of claims 4 to 6, wherein the zeolite is a compound represented by the following general formula (1).
Figure 2013160659
[In the formula (1), M 2+ is, Ca 2+, Mn 2+, is either Ba 2+ or Mg 2+, M + is, Na +, K + or Li + either M is any number from 1 to 18, and n is any number from 1 to 70. ]
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