JP2013188692A - 金属除去用シート - Google Patents

Abstract

【課題】重金属や放射性金属を吸着するシート及びこれらの金属を吸着し、除去する方法を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂、吸水性樹脂、及び吸着剤を含む、金属除去用シート、ならびに該金属除去用シートを使用した金属で汚染された環境を浄化する方法を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、金属を吸着することが可能なシート、及び該シートを用いた環境浄化方法に関する。

工業の発展に伴って、工場排水、産業廃棄物等から化学物質や金属が流出され、世界各国で土壌や河川の汚染が進んでいる。特に、水銀、カドミウム、鉛、六価クロム等の重金属による汚染は、これらの金属が生体内に蓄積されて健康被害をもたらす可能性があり、深刻な問題となっている。このような環境汚染に対しては、様々な対応策がとられている。しかしながら、例えば汚染土壌の処理に関しては、汚染土壌を掘削除去した後に、掘削箇所に清浄な土壌を運搬して埋め戻されるのがほとんどである。このような方法では、コストや労力が嵩むため容易に行うことができない。また、運搬された汚染土壌を如何に処理するかという問題が残されたままである。

このような背景から、土壌や水等の環境汚染を浄化するための様々な技術が開発されてきた。例えば、汚染土壌中から吸湿シートを介して汚染物質を移動、除去する技術（特許文献１を参照）、不織布シートに酸化セリウム等を担持させて重金属を吸着する技術（特許文献２を参照）等が開発されている。また、汚染物質の拡散を防止するための塗料やシートも開発されている（特許文献３を参照）。

上述のような工業汚染の問題に加え、放射性金属による環境汚染も問題視されている。特に半減期の長い放射性のコバルトやセシウム、甲状腺機能を障害する放射性ヨウ素は、生体への悪影響が懸念されている。例えば、放射性のセシウム、ヨウ素、コバルト等の放射性金属による汚染浄化に対しては、ゼオライトや活性炭が有望視されている。しかしながら、ゼオライトや活性炭は通常粉末状態であるため、金属を吸着させることができたとしても回収が困難であり、実現化には更なる改良が必要である。ゼオライト、活性炭等の吸着剤の回収を容易にするため、これらの粉末を樹脂組成物に配合してシート状に成型することも検討されているが、このような方法では樹脂により吸着剤が被覆されてしまうため、十分な吸着効果が得られない。

以上のような背景から、土壌や水等に関連する汚染は人々の生活への影響が大きく、世界中で進行する環境汚染に対処するため、より一層浄化効率に優れ、且つ汚染源である金属を簡便に回収、処理することが可能な方法が強く望まれている。

特開２００９−３９６９３号公報 特開２００７−２０３２５１号公報 特開２００３−１５５４５０号公報

本発明は、金属吸着能に優れた金属除去用シート、特に放射性金属を吸着することが可能な金属除去用シートを提供することを主な目的とする。また、本発明は、これらの金属除去用シートを用い、簡便に金属で汚染された環境を浄化することが可能な方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、陽イオン交換樹脂と吸水性樹脂を組み合わせてシート化すると陽イオン交換樹脂の金属吸着能を十分に発揮させることができ、しかもシート状の成型体とすることによって金属を吸着させた後に容易に回収できることを見出した。また、このようなシートに更にモンモリロナイトを配合し、ヨウ素をも吸着できるシートを製造した。本発明は、これらの知見に基づいて更に研究を重ねた結果完成されたものである。即ち、本発明は下記態様の金属除去用シート及び環境浄化方法を提供する。
項１．熱可塑性樹脂、吸水性樹脂、及び吸着剤を含む、金属除去用シート。
項２．前記吸着剤が陽イオン交換樹脂である、項１に記載のシート。
項３．前記陽イオン交換樹脂がポリスチレンスルホン酸及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種である、項２に記載のシート。
項４．前記陽イオン交換樹脂がポリスチレンスルホン酸カルシウムである、項２又は３に記載のシート。
項５．前記熱可塑性樹脂が、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂及び酢酸ビニル樹脂からなる群より選択される少なくとも１種である、項１〜４のいずれかに記載のシート。
項６．前記吸水性樹脂が、ポリウレタン樹脂、ポリアクリル酸樹脂及びポリアルキレン樹脂からなる群より選択される少なくとも１種である、項１〜５のいずれかに記載のシート。
項７．前記吸水性樹脂の配合割合が、５重量％〜４０重量％である、項１〜６のいずれかに記載のシート。
項８．前記金属がアルカリ金属、アルカリ土類金属及び重金属からなる群より選択される少なくとも１種である、項１〜７のいずれかに記載のシート。
項９．前記金属が、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、水銀、鉛及びセシウムからなる群より選択される少なくとも１種である、項８に記載のシート。
項１０．前記金属が放射性金属である、項１〜９のいずれかに記載のシート。
項１１．前記放射性金属がセシウム及び/又はその放射性同位体である、項１０に記載のシート。
項１２．前記吸着剤が、ポリスチレンスルホン酸及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種と、モンモリロナイトとの組み合わせを含む、項１〜１１のいずれかに記載のシート。
項１３．放射性金属で汚染された土壌及び／又は水の浄化に使用される、項１〜１２のいずれかに記載のシート。
項１４．放射性金属と、ヨウ素及びその放射性同位体からなる群より選択される少なくとも１種により汚染された土壌の浄化に使用される、項１３に記載のシート。
項１５．金属で汚染された環境を浄化する方法であって、
熱可塑性樹脂、吸水性樹脂、及び吸着剤を含む金属除去用シートを、金属で汚染された環境領域に配置する工程を含む、環境浄化方法。
項１６．前記金属で汚染された環境が土壌及び／又は水である、項１５に記載の方法。
項１７．金属で汚染された土壌から金属を除去する方法であって、
熱可塑性樹脂、吸水性樹脂、及び吸着剤を含む金属除去用シートを、金属で汚染された土壌に配置する工程を含む、金属除去方法。

本発明は、優れた金属吸着能を有する金属除去用シートを提供する。特に、本発明のシートはセシウムに対する吸着能に優れ、半減期が長いために問題となっている放射性セシウムの吸着除去に優れた効果を奏する。さらに、本発明のシートにモンモリロナイトを配合することによって、セシウム、ヨウ素及びこれらの放射性同位体を同時に、高効率で吸着することができる。従って、本発明の金属除去用シートは、これらの金属によって汚染された環境の浄化に特に有用である。

本発明の金属除去用シートによれば、金属で汚染された環境から金属を吸着除去することによって環境を浄化することができる。即ち、本発明は前記金属除去用シートを用いた金属の除去方法を提供する。本発明の環境浄化方法によれば、土壌や水等の環境中から汚染源である金属を吸着除去することができる。特に、浄化が困難な土壌の場合、本発明のシートを汚染土壌表面に載置し、所定期間放置するだけで土壌表面のみならず土壌中の金属をも吸着することができ、その後シートを回収するだけで土壌から簡便且つ確実に汚染源である金属を除去することが可能である。

図１は、添加するシート重量（２．５ｇ又は１２．５ｇ）による塩化セシウムの吸着率を示すグラフである。 図２は、ヨウ素を含む純水中にシートを２４時間、４８時間又は７２時間浸漬した後のヨウ素吸着率を示すグラフである。

１．金属除去用シート
本発明の金属除去用シートは、熱可塑性樹脂、吸水性樹脂、及び吸着剤を含むことを特徴とする。以下、本発明の金属除去用シートを、「本発明のシート」と略記することがある。

本発明において使用される熱可塑性樹脂としては、本発明のシートが土壌等の自然環境中で使用される可能性があることから生分解性を示さないものが好ましく、例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のポリ塩化ビニル樹脂；スチレンイソプレン、スチレンブタジエンスチレン、スチレンイソプレンスチレン等のポリスチレン樹脂；シンジオタクチック１，２−ポリブタジエン等のポリブタジエン樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂；ナイロン６、ナイロン４、ナイロン６６、ナイロン１２等のポリアミド樹脂；ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体等の酢酸ビニル樹脂が挙げられ、好ましくは熱可塑性ポリウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンが挙げられ、更に好ましくは熱可塑性ポリウレタン樹脂が挙げられる。これらの樹脂として商業的に入手可能なものを使用してもよく、例えば、熱可塑性ポリウレタンとしてはエラストランＥＴ３８５（ＢＡＳＦ製）等が挙げられる。本発明において使用される熱可塑性樹脂は、本発明の効果を妨げない範囲で他のポリマーにより変性されていてもよい。これらの熱可塑性樹脂から選択される１種を単独で使用してもよく、２種以上を組合せて使用してもよい。

本発明の金属除去用シートにおける熱可塑性樹脂の配合量は、３０〜９０重量％、好ましくは５０〜８０重量％、更に好ましくは５０〜６０重量％である。

上記熱可塑性樹脂の中から２種以上を組み合わせて使用する場合は、各樹脂の物性を考慮して適宜選択すればよい。例えば熱可塑性ポリウレタン樹脂を使用する場合は、本発明のシートの強度を補う目的でポリスチレン樹脂を添加してもよい。２種以上の樹脂を組み合わせて使用する場合の各樹脂の配合比率は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されず、前述の熱可塑性樹脂の配合量の範囲内で樹脂の物性に応じて適宜設定され得るが、例えば熱可塑性ポリウレタン樹脂とポリスチレン樹脂を配合する場合であれば、熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に対してポリスチレン樹脂５〜５０重量部、好ましくは５〜３０重量部の比率で使用する。このような比率で混合することにより、本発明の金属除去用シートに適度な強度を付与することができる。

本発明において使用される吸水性樹脂としては、吸水することによって膨潤する樹脂であって、自重に対するイオン交換水の吸水倍率が３倍以上（２５℃、１時間）である樹脂から適宜選択することができる。このような樹脂としては、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸架橋体、ポリ（メタ）アクリル酸塩架橋体、（メタ）アクリル酸塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合架橋体、（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキルと（メタ）アクリル酸塩との共重合架橋体、ポリビニルアルコール−アクリル酸グラフト共重合体等のポリアクリル酸樹脂；ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体、ポリブチレンオキサイド等のポリアルキレン樹脂等が挙げられる。本発明において使用される吸水性樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の方法によって、前記吸水性樹脂に官能基が付加されていてもよく、変性、架橋、修飾等がされたものであってもよい。

前記以外の変性、架橋、修飾等が施された吸水性樹脂として、例えば変性ポリウレタン樹脂、変性ポリアルキレンオキサイド等が挙げられる。ここで、変性ポリウレタンとしては、従来公知の吸水性付与剤によって吸水性が付与されたポリウレタン樹脂を使用することができ、例えば、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びポリエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも１種のポリエーテルポリオール（分子量５００〜１００００）、イソシアネート及び鎖伸長剤を用いて調製されたポリウレタンを変性して吸水性が付与されたものが挙げられる。また、変性ポリアルキレンオキサイドとして具体的には、アクアコーク（住友精化（株）製）等が例示される。

本発明においては、これらの熱可塑性樹脂の中でも好ましくは変性ポリアルキレンオキサイド、変性ポリウレタン、更に好ましくは変性ポリアルキレンオキサイドが挙げられる。これらの吸水性樹脂の中から選択される１種を単独で使用してもよく、２種以上を組合せて使用してもよい。

本発明の金属除去用シートにおける吸水性樹脂の配合量としては、例えば５〜４０重量％、好ましくは５〜３０重量％、更に好ましくは１２〜２５重量％が挙げられる。吸水性樹脂は配合量が少なすぎると金属の吸着機能を十分に発揮することができず、配合量が多すぎるとシートが脆弱になって取り扱いが困難になる。このような配合量で吸着性樹脂を含むシートであれば、金属の吸着率が高く、シートとしての形状を保持するために十分な強度を付与することができる。

本発明において使用される吸着剤としては、金属を吸着する性質を有するものを使用することができ、具体的には、活性炭、ゼオライト、シリカ、カルサイト、活性白土、珪藻土、花崗岩ペグマタイト、イルメナイト、モンモリロナイト、ハイドロタルサイト、火山ガラス質堆積物の焼成物（例えば、シラスバルーン（(株)シラックスウ製））等の無機系吸着剤；陽イオン交換樹脂等のイオン交換樹脂等から適宜選択することができる。これらの吸着剤のうち、本発明においてはセシウム、カドミウム及び鉛のうち少なくともいずれか１種を吸着することができるものを使用することが好ましく、このような吸着剤としては例えば、活性炭、モンモリロナイト、ゼオライト、陽イオン交換樹脂等が挙げられ、更に好ましくは陽イオン交換樹脂が挙げられる。陽イオン交換樹脂として具体的には強酸性陽イオン交換樹脂（Ｈ型、Ｎａ型のいずれでも使用できる）、より具体的にはポリスチレンスルホン酸及び／又はその塩が挙げられ、好ましくはポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリスチレンスルホン酸カルシウムが挙げられる。

また、本発明の吸着剤として、例えば活性炭、モンモリロナイト、ハイドロタルサイト等を配合することにより、本発明のシートを、金属の吸着に加えてヨウ素を吸着することも可能なシートとすることができる。これらの吸着剤のなかでも、好ましくはモンモリロナイトが挙げられる。本発明において、モンモリロナイトとして簡便には、商業的に入手可能なものを使用することができ、具体的にはアドバンスクレイ（クレイストック社製）が例示される。

吸着剤の平均粒子径としては、シート状の成形品とするために支障がない大きさであれば特に限定されないが、通常1〜１００μｍ、好ましくは１〜３０μｍ、更に好ましくは１〜１０μｍである。なお、ここで平均粒子径とは、レーザー回折・散乱法により測定されるＤ_５０値を指す。

本発明の金属除去シートにおける吸着剤の配合量は、通常５〜５０重量％、好ましくは２０〜３０重量％である。ここで、吸着剤を２種以上組合せて使用する場合、前記配合量は吸着剤の総量を指す。例えば、本発明の金属除去用シートに吸着剤として陽イオン交換樹脂（好ましくはポリスチレンスルホン酸及び／又はその塩、更に好ましくはポリスチレンスルホン酸カルシウム）とモンモリロナイトとを組合せて配合する場合、その配合量は、金属に加えてヨウ素を吸着することができ且つ本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、例えば吸着剤の総量１００重量部に対してモンモリロナイト２０〜３６重量部、好ましくは２４〜３６重量部、更に好ましくは３０〜３６重量部が挙げられる。

本発明の金属除去用シートは、吸着剤と前述の吸水性樹脂を共に含有することによって金属に対して優れた吸着作用を発揮する。本発明の金属除去用シートにおける吸水性樹脂と吸着剤の配合割合は、通常、吸着剤１００重量部に対して吸水性樹脂２０〜１２０重量部、好ましくは６０〜１２０重量部、更に好ましくは７０〜１１０重量部である。このような比率で両者を配合することによって、金属に対する吸着作用がより一層顕著に発揮される。

本発明の金属除去用シートは、本発明の効果を損なわない範囲で通常当該分野において使用され得る添加剤を配合することができ、例えば、帯電防止剤、紫外線吸収剤、耐光剤、難燃剤、熱安定剤、酸化防止剤、ゲル化防止剤、界面活性剤、滑剤、充填剤等が挙げられる。

本発明の金属除去用シートの厚みは、特に限定されないが、例えば１０〜１０００μｍ、好ましくは２００〜４００μｍである。

本発明の金属除去用シートは、金属を吸着する性質を有する。ここで吸着され得る金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム等のアルカリ金属；ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ラジウム等のアルカリ土類金属が挙げられる。更に、本発明のシートに吸着され得る金属として重金属が挙げられる。重金属とは、比重４以上の金属の総称であり、具体的には水銀、銀、鉛、銅、鉄、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、セレン、カドミウム、亜鉛、ビスマス等が例示される。これらの金属の中でも本発明のシートに吸着され得る金属として好ましくは、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、水銀、鉛、セシウム等であり、更に好ましくはセシウム、カドミウム、鉛である。

また、本発明の金属除去用シートは、これらの金属の放射性同位体を吸着することも可能であり、具体的にはセシウム１３５、セシウム１３７、コバルト６０、コバルト５８、ストロンチウム８９ストロンチウム９０等が例示される。

更に、前述のモンモリロナイトを添加することによって、ヨウ素及び／又はヨウ素の放射性同位体を吸着することもできる。ヨウ素の放射性同位体としては、具体的にはヨウ素１２７、ヨウ素１２９、ヨウ素１３１、ヨウ素１３３等が例示される。

本発明の金属除去用シートは、シート製造分野における従来公知の方法に従い、熱可塑性樹脂の種類等を考慮して適宜条件を設定し調製することができるが、例えば、溶融混練し、その後、溶融押出しによりシート状に成形することができる。溶融押出は、Ｔダイ法、カレンダー法、インフレーション法等の従来公知の方法から適宜選択して行うことができる。溶融混練装置としては、従来公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、単軸押出機、二軸押出機、多段押出機等が挙げられる。また、必要に応じて、減圧下又は窒素等の不活性ガス気流下で溶融混練を行ってもよい。

斯くして得られる本発明の金属除去用シートは、好ましくは金属で汚染された環境の浄化に使用され、より好ましくは重金属及び／又は放射性金属で汚染された環境の浄化に使用され、更に好ましくは放射性金属で汚染された土壌の浄化に使用される。

２．金属で汚染された環境を浄化する方法
上記金属除去用シートは、金属を吸着することから、金属で汚染された環境の浄化に使用することができる。即ち、本発明は、金属で汚染された環境を浄化する方法であって、熱可塑性樹脂、吸水性樹脂、及び吸着剤を含む金属除去用シートを、金属で汚染された環境領域に配置する工程を含む、環境浄化方法を提供する。換言すれば、本発明は金属で汚染された環境から汚染源である金属を除去する、金属除去方法を提供する。

金属で汚染された環境とは、前述の金属、好ましくは重金属及び／又は放射性金属、更に好ましくは放射性金属で汚染された、土壌、水（海、河川、池等の水を含む）、道路（アスファルト、コンクリート等を含む）、建築物（例えば建築物の屋根、壁等）等が挙げられ、好ましくは土壌、水が挙げられる。また、土壌として、例えば土砂、落ち葉等、及びこれらの焼却灰も包含される。

例えば、金属で汚染された環境が水である場合、この水の中に本発明の金属除去用シートを浸漬し、通常１２〜９６時間、好ましくは２４〜９６時間、必要に応じて撹拌し、金属を吸着させる。本発明のシートを汚染水の浄化に使用する場合、必要に応じて枠等に嵌め込んで、規定の形状を保持できる状態で水と接触させてもよい。

また、金属で汚染された環境が土壌である場合、本発明の金属除去用シートを通常１２〜９６時間、好ましくは２４〜９６時間、土壌と接触させることにより金属を吸着させる。土壌と接触させる方法としては、本発明のシートを土壌中に埋め込んでもよいが、土壌表面に載置するだけでも環境中の水分を介して土壌中から汚染源である金属を吸着することができる。従って、簡便には、金属で汚染された土壌表面に本発明のシートを載置すればよい。

また、例えば、本発明の金属除去用シートの吸着剤として陽イオン交換樹脂を使用する場合、汚染環境中に水分が含まれていることが望ましい。従って、乾燥した土壌等の浄化を行う場合は、予め土壌にイオン交換が可能な程度に散水等を行って水分を付与した状態で本発明の金属除去用シートと接触させることが好ましい。その後、好ましくは金属を吸着させたシートを回収する。

以下、試験例等を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、本実施例において記載される平均粒子径（μｍ）は、レーザー回折・散乱法により測定されたＤ_５０値である。

［シートの調製方法］
本実施例において使用されるシートを以下の方法により調製した。
下表３〜４に記載される組成の各シートの材料を、ラボプラストミル２Ｄ３０Ｗ２型（東洋精機（株）製）を用いて溶融混錬、押出し成形を行った。シリンダー温度は、シリンダー１（１２０℃）、シリンダー２（１９０℃）、シリンダー３（１９０℃）、シリンダー４（１９０℃）に設定し、スクリュー回転数７０ｒｐｍで溶融混練を行い、Ｔダイ法によりシート状の成形体を得た。引き取り速度は約１０ｍ／分であった。斯くして厚み２００μｍのシートを得た。

［参考例１：粉体によるセシウム吸着１］
ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（ダウケミカル社製）をカルシウム型に変換した後、粉砕してポリスチレンスルホン酸カルシウム粉末（平均粒子径５μｍ）を調製した。ポリスチレンスルホン酸カルシウム粉末又はモンモリロナイト粉末（アドバンスクレイ（クレイストック社製）：平均粒子径３μｍ）によるセシウム吸着を評価するため、塩化セシウム１００ｍｇ（セシウム７９ｍｇ）を含む純水１００ｍＬに、ポリスチレンスルホン酸カルシウム粉末１ｇ又はモンモリロナイト粉末１ｇを添加し、３００ｒｐｍで１２時間撹拌した。上澄水を純水で１０００倍に希釈後ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置：アジレントテクノロジー社製）を用いてセシウム濃度を測定し、下記式（１）に基づいてセシウム吸着率を算出した。結果を下表１に示す。

表１より、ポリスチレンスルホン酸カルシウム及びモンモリロナイトは、いずれもセシウムを吸着することが示された。但し、粉末状のポリスチレンスルホン酸カルシウムのセシウム吸着率は、モンモリロナイトの約半分程度であることが示された。

［参考例２：粉体によるセシウム吸着２］
前記参考例１で使用したものと同じポリスチレンスルホン酸カルシウム粉末及びモンモリロナイト粉末を用いて、カリウムイオンの存在下におけるこれらの粉末のセシウム吸着を評価した。塩化セシウム０．０１ｍｇ（セシウム０．００７９ｍｇ）及び塩化カリウム１００ｍｇ（カリウム５２ｍｇ）を含む純水１００ｍＬに、ポリスチレンスルホン酸カルシウム粉末１ｇ又はモンモリロナイト粉末１ｇを添加し、３００ｒｐｍで１２時間撹拌した。上澄水をＩＣＰ−ＭＳ（アジレントテクノロジー社製）を用いてセシウム濃度を測定し、上記式（１）に基づいてセシウム吸着率を算出した。結果を下表２に示す。

表２より、カリウムイオン等のセシウム以外のイオンが共存する環境下においても、上記参考例１の結果と同様に、ポリスチレンスルホン酸カルシウム及びモンモリロナイトはセシウムイオンを吸着することが示された。

［参考例３：シートによるセシウム吸着］
塩化セシウム５ｍｇ（セシウム３．９５ｍｇ）を含む純水１００ｍｌに表３に示されるシート各０．５ｇを添加し、３００ｒｐｍで１２時間攪拌した。上澄水を純水で１００倍に希釈後ＩＣＰ−ＭＳ（アジレントテクノロジー社製））を用いてセシウム濃度を測定し、前記式（１）に基づいてセシウム吸着率を算出した。本参考例３において使用されたポリスチレンスルホン酸カルシウム及びモンモリロナイトは、前記参考例１において使用されたものと同じである。

表３より、吸水性樹脂を含有しないシートはセシウム吸着能を有さないか、有していても極めて低いことが示された。

［試験例１：イオン交換能を有するシート］
下表４に示される組成のシートを調製し、三菱化学（株）発行のダイヤイオン イオン交換樹脂、合成吸着剤マニュアル（Ｉ）基礎編（改訂版 平成7年１月１０日発行 第１３５Ｐ〜）記載の方法に従って、各シートの陽イオン交換容量を測定した。本試験例１において使用されたポリスチレンスルホン酸カルシウム及びモンモリロナイトは、前記参考例１において使用されたものと同じである。

ポリスチレンスルホン酸カルシウムは、吸水性樹脂が存在しない場合にはセシウムを吸着しなかった（前述の参考例３の結果及び表４に示される比較例２）。一方、表４に示されるように、吸水性樹脂を添加することにより、陽イオン交換能を有するシートが得られた。また、吸水性樹脂とポリスチレンスルホン酸カルシウム及びモンモリロナイトを含むシートも陽イオン交換能を有していた。従って、これらの陽イオン交換能を有するシートは水中で陽イオン化するセシウムを吸着することが予想された。

［試験例２：セシウムの吸着］
下表５に示される組成のシートをそれぞれ調製し、塩化セシウム５０ｍｇ（セシウム３９．５ｍｇ）を含む純水２００ｍｌに各シートを２．５ｇ又は１２．５ｇを添加し、５００ｒｐｍで１２Ｈｒ攪拌した。上澄水を純水で１０００倍に希釈後、セシウム濃度をＩＣＰ−ＭＳ（アジレントテクノロジー社製）を用いて測定し、前記式（１）に基づいてセシウム吸着率を算出した。結果を図１に示す。図中、未処理とは、塩化セシウムを添加した純水そのものをＩＣＰ−ＭＳを用いて測定した結果より算出されるセシウム吸着率を指す。本試験例２において使用されたポリスチレンスルホン酸カルシウム及びモンモリロナイトは、前記試験例１において使用されたものと同じである。

図１に示されるように、添加したシートの重量に依存して、セシウム吸着率が高くなることが示された。特に、実施例８及び１０のシート１２．５ｇを添加した場合は、約９２％の吸着率を示した。また、実施例１０と比較例３（吸水性樹脂を含むが吸着剤を含まないシート）の結果より、吸水性樹脂によってセシウムが吸着されているのではないことが示された。

［試験例３：ヨウ素の吸着］
ポヒヨンヨード７０ｍｇ／Ｌ（有効ヨウ素７ｍｇ／Ｌ）を１０倍希釈し、その希釈液２０ｍｌ中に各シート１ｇを２４時間、４８時間又は７２時間浸漬させた。その後上澄み１ｍｌを採取し、６０℃１０分加熱した１％でんぷん液と混合して、ヨウ素でんぷん反応を行った。この反応液を、分光光度計（Ｊａｓｃｏ−Ｖ５５０）を用いて４７０ｎｍにおける吸光度を測定した。コントロールとして純水を使用した。ヨウ素吸着率は下記式（２）により求めた。
結果を下表６及び図２に示す。

表６及び図２に示されるように、熱可塑性ポリウレタン樹脂のみで構成されるシート（図２中、エラストランＥＴ３８５と表示される）ではヨウ素吸着はほとんど見られなかった。これに対し、実施例５〜１０のシートはいずれもヨウ素を吸着することが示された。また、ヨウ素希釈液中に浸漬される時間が長いほどヨウ素吸着率が高くなることが示された。特に、実施例９及び１０のシートを、ヨウ素希釈液中に７２時間浸漬した場合、９０％を超える高いヨウ素吸着率を示した。

［試験例４：土壌に含まれる塩化セシウムの吸着除去］
表５に示される実施例８、実施例１０及び比較例３のシートを使用して、土壌に含まれる塩化セシウムの吸着除去を行った。シャーレに培養土５ｇ（層高約５ｍｍ）を入れ、塩化セシウム４０ｍｇ／１０ｍＬ（純水）を添加した。この土壌表面に各シート（シート重量２ｇ）を被せ、温度２０℃、湿度６０％の条件下で２日間放置した。その後、シートを除去し、１Ｍ塩酸（１５０ｍＬ）中で３０分間振とうして土壌からセシウムを抽出した。ＩＣＰ-ＭＳ（アジレントテクノロジー社製）を用いて抽出液中のセシウム量を測定し、前記式（１）に従ってシートのセシウム吸着率を算出した。結果を下表７に示す。

表７より、実施例８及び１０のシートはいずれも約４０％のセシウム吸着率を示し、金属で汚染された土壌から金属を吸着除去できることが示された。一方、比較例３（吸着剤を含まないシート）では、セシウム吸着率は約２％にとどまり、ほとんど吸着されていないことが示された。

Claims (15)

1. 熱可塑性樹脂、吸水性樹脂、及び吸着剤を含む、金属除去用シート。
2. 前記吸着剤が陽イオン交換樹脂である、請求項１に記載のシート。
3. 前記陽イオン交換樹脂がポリスチレンスルホン酸及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項２に記載のシート。
4. 前記陽イオン交換樹脂がポリスチレンスルホン酸カルシウムである、請求項２又は３に記載のシート。
5. 前記熱可塑性樹脂が、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂及び酢酸ビニル樹脂からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１〜４のいずれかに記載のシート。
6. 前記吸水性樹脂が、ポリウレタン樹脂、ポリアクリル酸樹脂及びポリアルキレン樹脂からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１〜５のいずれかに記載のシート。
7. 前記吸水性樹脂の配合割合が、５重量％〜４０重量％である、請求項１〜６のいずれかに記載のシート。
8. 前記金属がアルカリ金属、アルカリ土類金属及び重金属からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１〜７のいずれかに記載のシート。
9. 前記金属が、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、水銀、鉛及びセシウムからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項８に記載のシート。
10. 前記金属が放射性金属である、請求項１〜９のいずれかに記載のシート。
11. 前記放射性金属がセシウム及び/又はその放射性同位体である、請求項１０に記載のシート。
12. 前記吸着剤が、ポリスチレンスルホン酸及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種と、モンモリロナイトとの組み合わせを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載のシート。
13. 放射性金属で汚染された土壌及び／又は水の浄化に使用される、請求項１〜１２のいずれかに記載のシート。
14. 放射性金属と、ヨウ素及びその放射性同位体からなる群より選択される少なくとも１種により汚染された土壌の浄化に使用される、請求項１３に記載のシート。
15. 金属で汚染された環境を浄化する方法であって、
    熱可塑性樹脂、吸水性樹脂、及び吸着剤を含む金属除去用シートを、金属で汚染された環境領域に配置する工程を含む、環境浄化方法。