JP2013178178A - 洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より効率的にセシウム等を低減する洗浄方法を提供する。
【解決手段】二酸化炭素を主成分とする気体と、水を主成分とする液体とを混合して前記気体のナノバブルを含む液体を生成する。次に、この液体を洗浄液として用いて、セシウム等を有する洗浄対象物を洗浄する。
【選択図】図１

Description

本発明は、セシウム等が付着した礫、土壌、植物や衣服などの洗浄方法に関する。

セシウムが付着した物の洗浄に関しては、例えば非特許文献１に開示された技術がある。ここでは、１ミリリットル当たり１億個の空気からなるナノバブルを有する純水を洗浄液として用いて、セシウムが付着した礫を洗浄したところ、純水のみの洗浄液と比較して、１０％程度多くセシウムを除去できたことが報告されている。その他、空気からなるナノバブルを有する水を洗浄液として用いる洗濯機が、特許文献１に開示されている。

上田義勝、徳田陽明、「農業総合センターとの連携研究（土壌・森林の除染について）」、２０１２年１月６日、第１９１回生存圏シンポジウム「東日本大震災以後の福島県の状況及び支援の取り組みについて」予稿集、ｐ．１３−２８ 特開２０１１−０６４４６３号公報

しかしながら、２０１１年３月１１日の東日本大震災によって発生した原発事故の影響は非常に大きく、さらに効率的にセシウム等を低減する手段が期待されている。

本発明は、上記に鑑み、より効率的にセシウム等を低減する洗浄方法を提供する。

請求項１に記載の発明は、二酸化炭素を主成分とする気体と、水を主成分とする液体とを混合して前記気体のナノバブルを含む液体を生成するステップと、前記生成された液体を洗浄液として用いて、セシウム等を有する洗浄対象物を洗浄するステップと、を備える。

本発明によれば、より効率的にセシウム等を低減できる。

本発明の実施形態における洗浄システムを示すブロック図である。 礫に対して行った動的洗浄の効果を示すグラフである。 トマトに対して行った動的洗浄の効果を示すグラフである。 本発明の実施形態の効果を説明するための図である。 本発明の実施形態の効果を説明するための図である。

図１は、本発明の洗浄システムを示すブロック図である。洗浄システムＡは気体源Ａ１と、液体源Ａ２と、バブル液生成部Ａ３と、貯留槽Ａ４と、洗浄部Ａ５とを含む。

気体源Ａ１は所定の気体を供給するものであり、例えば空気を取り入れる配管や、二酸化炭素（ＣＯ_２）を供給するガスボンベなどである。液体源Ａ２は液体を供給するものであり、例えば水（Ｈ_２Ｏ）の貯留槽や水道管、取水口などである。バブル液生成部Ａ３は気体源Ａ１からの気体及び液体源Ａ２から液体とを受け、これらを混合して、前記気体のナノバブルを含む液体を生成して供給する。

貯留槽Ａ４はバブル液生成部Ａ３から供給された液体を一時的に貯留する。洗浄部Ａ５は貯留槽Ａ４からの液体を受け、この液体を洗浄液として洗浄対象物を洗浄するためのものである。洗浄部Ａ５は、例えば、液体を高圧で洗浄対象物に噴出する高圧洗浄装置、回転羽根によって液体と洗浄対象物とを攪拌するミキサー、洗濯機、あるいは後述の実験で説明するような洗浄対象物を洗浄液に浸す容器（洗浄槽）などである。なお、貯留槽Ａ４を省略して、バブル液生成部Ａ３からの液体を直接、洗浄部Ａ５に供給してよい。

ここでナノバブルとは、直径が１μｍ未満の微細気泡のことである。現在の技術をバブル液生成部Ａ３に適用すれば、直径が約１００ｎｍを中心として１μｍ未満の範囲に分布するナノバブルを１ミリリットル中に１億〜２億個程度有する液体を生成することが可能である。液体中に存在するナノバブルは、１μｍ以上のマイクロバブルやミリバブルと異なり、即座に液面に浮上することはない。

以上の洗浄システムＡを用いて行った実験結果を説明する。この実験では非放射性のセシウム（Ｃｓ）が付着した礫を次の手順で準備した。まず、セシウムを含む蒸留水に礫を１時間程度浸す。次に礫を乾燥させる。次に雨水等を想定して蒸留水に１分間、乾燥させた礫を浸す。次に礫を再び乾燥させる。これによって、セシウムが付着した礫を準備する。

以上の手順で得られる３つの礫に対して、蒸留水、空気からなるナノバブルを有する蒸留水（以下、「空気ナノバブル水」と称す）、二酸化炭素からなるナノバブルを有する蒸留水（以下、「ＣＯ_２ナノバブル水」と称す）を洗浄液として礫を洗浄する。

空気ナノバブル水は図１の気体源Ａ１からバブル液生成部Ａ３に空気を供給し、液体源Ａ２からバブル液生成部Ａ３に蒸留水を供給して、バブル液生成部Ａ３を駆動させることによって貯留槽Ａ４に空気ナノバブル水を貯留して得る。同様に、ＣＯ_２ナノバブル水は気体源Ａ１からバブル液生成部Ａ３に二酸化炭素を供給し、液体源Ａ２からバブル液生成部Ａ３に蒸留水を供給して、バブル液生成部Ａ３を駆動させることによって貯留槽Ａ４にＣＯ_２ナノバブル水を貯留して得る。

洗浄は、蒸留水、空気ナノバブル水、ＣＯ_２ナノバブル水をぞれぞれ入れた容器を準備し、それぞれの容器の中にセシウムが付着した礫を入れて所定時間、礫に対して相対的に液体に流れを生じさせることによって行う。相対的に流れを生じさせる手段としては、攪拌羽根によって液体に流れを起こしたり、礫を動かすことによって相対的に液体に流れを起こしたりなどである。このように、洗浄液に流れを起こす洗浄を動的洗浄と称す。

図２に動的洗浄の結果を示す。このグラフによると、蒸留水、空気ナノバブル水、ＣＯ_２ナノバブル水の洗浄によって除去されたセシウムの濃度は、それぞれ、１９．８ｐｐｍ、３１．１ｐｐｍ、３７．7ｐｐｍとなった。よって、蒸留水に対してこの濃度の割合が、ＣＯ_２ナノバブル水では、９０．４％増、空気ナノバブル水では５７．１％増という結果になった。すなわち、蒸留水に対して、空気ナノバブル水は約１.５倍、ＣＯ_２ナノバブル水は約２倍であり、空気ナノバブル水よりもＣＯ_２ナノバブル水の方が、洗浄効果が高いことが確認された。

なお、静的洗浄についても行った。静的洗浄とは、洗浄液に流れをほぼ生じさせない洗浄を言う。この場合でも、蒸留水や空気ナノバブル水よりも、ＣＯ_２ナノバブル水の方が、洗浄効果が高い傾向にあることが確認された。

また、礫に代えて同様の動的洗浄を小型のトマトに対して行った結果を図３に示す。また、キュウリについても同様に行った。これら植物に対しても、蒸留水及び空気ナノバブル水のいずれと比較して、ＣＯ_２ナノバブル水では高い洗浄効果が確認された。

以上のように、ＣＯ_２ナノバブル水を洗浄液としてセシウムが付着した洗浄対象物を洗浄すれば、空気ナノバブル水を洗浄液とする場合と比較して、効率的にセシウムを低減できる。

また、図４に示すように酸水溶液を用いてセシウムを抽出することが従来より知られている。しなしながら、酸水溶液の場合は抽出後に酸水溶液を中和する場合、中和によって生成される塩が発生し、この塩を除去するにはコストがかかる。これに対して図５に示すように、ＣＯ_２ナノバブル水では二酸化炭素が水に溶解して炭酸となるが、この酸は加熱するだけで除去することができるため、塩が発せず、コストもかからない。また、炭酸は酢酸よりも強い酸であり、セシウムを低減する能力を十分に有している。特に洗浄対象物が田畑などの土壌であれば、塩が発生しないため、環境にやさしく、本発明は非常に有効である。

さらに、バブルがナノバブルであるため、二酸化炭素が水中に長期間にわたり安定して存在するため、洗浄液中に溶解している二酸化炭素の量が減っても、ナノバブル中の二酸化炭素が洗浄液中に溶解することで、長期にわたり、洗浄液の酸性を維持でき、洗浄効果が低下するのを抑制する。

なお、ナノバブルを含む液体を生成するためにバブル液生成部Ａ３に供給される気体は二酸化炭素を主成分とする気体であればよく、主成分が二酸化炭素である場合はもちろん、気体の全てが二酸化炭素である場合でもよい。また、ナノバブルを含む液体を生成するためにバブル液生成部Ａ３に供給される液体は水を主成分とする液体であればよく、主成分が水である場合はもちろん、液体の全てが水である場合でもよい。よって、液体は上記のように蒸留水や純水の他海水であってもよい。また、セシウムは非放射性の場合を説明したが、放射性であってもよい。また、洗浄対象物は礫、植物以外でもよい。洗浄対象物はセシウムが付着した汚染物と呼ばれる物であってもよいし、そうでない物であってもよい。また、本発明は除染目的以外の目的のセシウムの低減に適用してもよい。また、セシウム等とは、非放射性又は放射性のセシウムの他、放射性物質であればよい。

Ａ 洗浄システム、Ａ１ 気体源、Ａ２ 液体源、Ａ３ バブル液生成部、Ａ４ 貯留槽、Ａ５ 洗浄部

Claims (1)

1. 二酸化炭素を主成分とする気体と、水を主成分とする液体とを混合して前記気体のナノバブルを含む液体を生成するステップと、
   前記生成された液体を洗浄液として用いて、セシウム等を有する洗浄対象物を洗浄するステップと、
   を備えた洗浄方法。