JP2013215719A - 汚染物質吸着材、及びそれを用いた除染装置及び除染方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】汚染物質を吸着し、かつ、回収が容易な汚染物質吸着材を提供する。
【解決手段】この汚染物質吸着材1は、外部の磁場により磁化可能なように鉄を主成分とし、汚染物質を吸着可能な吸着物質3が表面に接着された多数の金属粒状物2から成る。吸着物質3は、放射性セシウムなど放射性の汚染物質の場合は、ゼオライト、紺青などが可能である。汚染物質吸着材1は、除染の対象に接触させて汚染物質を吸着させた後、磁場により磁化させて磁石に捕捉することで除染の対象から分離させることにより、回収することができる。
【選択図】図1
【解決手段】この汚染物質吸着材1は、外部の磁場により磁化可能なように鉄を主成分とし、汚染物質を吸着可能な吸着物質3が表面に接着された多数の金属粒状物2から成る。吸着物質3は、放射性セシウムなど放射性の汚染物質の場合は、ゼオライト、紺青などが可能である。汚染物質吸着材1は、除染の対象に接触させて汚染物質を吸着させた後、磁場により磁化させて磁石に捕捉することで除染の対象から分離させることにより、回収することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、汚染物質を吸着する汚染物質吸着材、及びそれを用いた除染装置及び除染方法に関する。
従来より、ゼオライト、紺青などを含有する汚染物質吸着材に放射性の汚染物質を吸着させることにより、除染することが知られている。例えば、特許文献1には、原子力発電関連施設で使用された物品を汚染物質吸着材を用いて除染することの記載がある。また、今日、汚染物質吸着材をビーズ状にして浄水器の充填材としたり、汚染物質吸着材を布や不織布に固着させて通水フィルターとしたり、汚染物質吸着材に凝集剤を混ぜて凝集沈殿法に用いたりして、放射性の汚染物質である放射性セシウムで汚染された水を除染する試みもなされている。この汚染物質吸着材を用いた除染方法は、汚染物質が飛散や流出などによって拡散するのを防止しつつ除染するので、非常に有用である。
しかしながら、除染の対象の具体的な状態はさまざまであり、また、汚染物質を吸着した汚染物質吸着材は、できるだけ容易に回収されなければならない。例えば、汚染土に対しては、汚染物質吸着材を散布したとしても汚染物質を吸着した汚染物質吸着材の回収は、一般には容易ではない。また、上述した汚染水に対しては、浄水器の充填材や通水フィルターが使用可能な除染の対象は設備の設置の面から限られ、凝集沈殿法を使用する場合は沈殿物からの汚染物質吸着材の回収について工夫が必要である。
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、汚染物質を吸着し、かつ、回収が容易な汚染物質吸着材、及びそれを用いた除染装置及び除染方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の汚染物質吸着材は、外部の磁場により磁化可能なように鉄を主成分とし、汚染物質を吸着可能な吸着物質が表面に接着された多数の金属粒状物から成ることを特徴とする。
請求項2に記載の汚染物質吸着材は、請求項1に記載の汚染物質吸着材において、前記吸着物質は、ゼオライト又は紺青であることを特徴とする。
請求項3に記載の除染装置は、投入された土壌と請求項1又は2に記載の汚染物質吸着材とを攪拌して混合する混合部と、混合した前記土壌と前記汚染物質吸着材の混合物に磁場を印加して該混合物から前記汚染物質吸着材を分離する磁場印加部と、を備えることを特徴とする。
請求項4に記載の除染装置は、請求項3に記載の除染装置において、前記混合部は、前記土壌の乾燥をも行うことを特徴とする。
請求項5に記載の除染装置は、請求項4に記載の除染装置において、前記混合部に投入される前に前記土壌に水を加えて攪拌する加水部を更に備えることを特徴とする。
請求項6に記載の除染方法は、土地に請求項1又は2に記載の汚染物質吸着材を散布した後、磁場を印加して該汚染物質吸着材を回収することを特徴とする。
請求項7に記載の除染方法は、水に請求項1又は2に記載の汚染物質吸着材を混入させた後、磁場を印加して該汚染物質吸着材を回収することを特徴とする。
本発明に係る汚染物質吸着材によれば、除染の対象に汚染物質吸着材を接触させて汚染物質を吸着させた後、磁場により汚染物質吸着材を磁化させて磁石に捕捉することで除染の対象から分離させることにより、容易に汚染物質吸着材を回収することができる。また、本発明に係る除染装置によれば、比較的簡素な構成により、汚染した土壌から汚染物質を除去することができ、土壌を再利用することが可能になる。また、本発明に係る除染方法によれば、複雑な設備を必要とせずに、汚染した土地及び水から汚染物質を除去することができ、土地及び水を再利用することが可能になる。
以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態に係る汚染物質吸着材1は、図1(b)に示すように、鉄を主成分とした多数の金属粒状物2から成っており、外部の磁場により磁化可能なものである。金属粒状物2は、汚染物質を吸着可能な吸着物質3が表面に接着されている。金属粒状物2は、除染の対象に応じた、かつ、回収のし易さを考慮した大きさ(粒径)にし、例えば、100μm〜5mm程度とすることができる。また、後述する除染装置4などのように、土壌等に混合して使用される場合は、吸着物質3が土壌等に衝突しても剥がれたり欠損したりするのを防止するように、金属粒状物2を表面が凸凹したものとし、その凹部に吸着物質3が埋め込まれるようにするのが好ましい。
吸着物質3は、放射性セシウムなど放射性の汚染物質の場合は、ゼオライト、紺青などの公知の物質が可能である。除染の対象が土壌ならば、ゼオライト、除染の対象が水ならば、紺青というように選択する方法も可能である。なお。紺青は、プルシアンブルーなどとも呼ばれているものであり、一般式 MFe[Fe(CN)6]で表される無機化合物である(MはNH4、K、又はFe)。
吸着物質3を金属粒状物2に接着させるには、以下の方法を用いることができる。すなわち、多数の金属粒状物2にカップリング剤(例えば、シランカップリング剤)を塗布後、図1(a)に示すように、回転する容器COに、多数の金属粒状物2、細かな吸着物質3の粉、接着剤(例えば、ウレタン樹脂製のもの)BIを投入する。そうすると、接着剤BIが硬化するまでの間に、多数の金属粒状物2が互いに衝突しながら旋回することにより、その表面の凹部には吸着物質3が残って適切に埋め込まれるようになる。なお、吸着物質3の粉は、ゼオライトの場合は、例えば、粒径が約50μm程度、紺青の場合は、例えば、粒径が0.01〜0.05μm程度とすることができる。また、カップリング剤は、金属粒状物2と吸着物質3の接着を強固にするとともに、金属粒状物2の錆止めの役割を果たすことができる。
この汚染物質吸着材1は、除染の対象に汚染物質吸着材1を接触させて汚染物質を吸着させることができ、また、その吸着の後、磁石からの磁場により汚染物質吸着材1を磁化させてその磁石に捕捉することで、汚染物質吸着材1を除染の対象から分離させることにより、容易に汚染物質吸着材1を回収することができる。
回収後は、汚染物質吸着材1は保管される。このとき、減容のため、金属粒状物2に吸着物質3を接着させていた接着剤BIが溶ける程度に加熱して、金属粒状物2から吸着物質3を分離させて吸着物質3のみを保管することも可能である。金属粒状物2は、新しい吸着物質3を接着させて汚染物質吸着材1として再利用が可能である。
次に、本発明の実施形態に係る除染装置4について説明する。除染装置4は、図2〜図4に示すように、後述する混合部6に投入される前に土壌SAに水を加えて攪拌する加水部5と、投入された土壌SAと汚染物質吸着材1とを攪拌して混合する混合部6と、混合した土壌SAと汚染物質吸着材1の混合物SBに磁場を印加して混合物SBから汚染物質吸着材1を分離する磁場印加部7と、を備えている。除染装置4で処理される土壌SAは、汚染した土壌を土地から削り取ったものである。
加水部5は、水分を加えることにより、土壌SA中の汚染物質を十分にイオン化させることができる。加水部5は、図2に示すように、投入された土壌SAに水タンク5Aからの水WAを加え、水分を十分に含有する土壌SAを搬送コンベア5Bに乗せて混合部6へ送出する構造とすることができる。この加水部5は土壌SAが水分を十分に含有するならば、省略することも可能である。
混合部6は、土壌SAと汚染物質吸着材1とを混合しながら土壌SA中の汚染物質を汚染物質吸着材1に接触させて吸着させることができる。混合部6は、混合と同時に土壌SAの乾燥をも行うことができる。混合部6は、図3に示すように、投入された土壌SAと汚染物質吸着材1とを排出口6aに向かって徐々に運搬しつつ、運搬方向を軸として混合部6の内壁面を揺動させることによって土壌SAと汚染物質吸着材1とを混合する構造とすることができる。混合部6は、また、遠赤外線ヒータ6Aにより混合物SBを加熱し、そして、空気吸入孔6Bからの空気AIを混合物SBに当てることによって土壌SAを乾燥し、排気AI’は排気浄化フィルター6Cを通して排出する構造とすることができる。混合部6は、また、十分に混合され乾燥された土壌SAと汚染物質吸着材1の混合物SBを搬送コンベア6Dに乗せて磁場印加部7へ送出する構造とすることができる。
磁場印加部7は、図4及び図5に示すように、磁場を電磁石7Aa、7Abによって発生させる構造とすることができる。また、磁場印加部7は、投入された土壌SAと汚染物質吸着材1の混合物SBを土壌排出口7aに向かって徐々に運搬しつつ、運搬方向を軸として磁場印加部7の内壁面を揺動させることによって、電磁石7Aa、7Abの近傍に来た汚染物質吸着材1を電磁石7Aa、7Abに捕捉させる構造とすることができる。それにより、汚染物質吸着材1は、土壌SCから分離する。汚染物質吸着材1が分離した土壌SCは、土壌排出口7aから排出される。磁場印加部7において分離した汚染物質吸着材1は、電磁石7Aa、7Abへの通電をオフにするなどして、汚染物質吸着材排出口7bに集められ、汚染物質吸着材排出口7bが開いて排出され、回収容器8に回収される。回収容器8は、タングステンなどから作製したドラム缶形状のものを用いることが可能である。
この除染装置4は、比較的簡素な構成により、汚染した土壌から汚染物質を除去することができ、土壌を土地に返したり、他の土地に使用したりして再利用することが可能になる。
次に、除染装置4を用いる方法の他の本発明の実施形態に係る除染方法について説明する。第1の除染方法は、土地に汚染物質吸着材1を散布した後、磁場を印加して汚染物質吸着材1を回収するものである。より詳細には、土地に汚染物質吸着材1を散布してそれに接触した汚染物質を吸着し、そして、図6に示すように、電磁石或いは永久磁石を有する回収機9で汚染物質吸着材1を回収する。第1の除染方法は、多くの草木が生えていたり多くの岩石が有ったりする土地を再利用するのに有効である。このように、この第1の除染方法は、複雑な設備を必要とせずに、汚染した土地から汚染物質を除去することができ、土地を再利用することが可能になる。なお、広大な土地への汚染物質吸着材1の散布は、ヘリコプターなどを使用しても良い。
第2の除染方法は、水に汚染物質吸着材1を混入させた後、磁場を印加して汚染物質吸着材1を回収するものである。この除染方法では、例えば、図7に示すように、貯水場などの水WAに汚染物質吸着材1を散布し、汚染物質吸着材1の粒径を調整して徐々に沈むようにする。そして、沈殿した汚染物質吸着材1を電磁石或いは永久磁石を有する回収機9で回収する。このように、この第2の除染方法は、複雑な設備を必要とせずに、汚染した水から汚染物質を除去することが容易にでき、水を再利用することが可能になる。
なお、汚染物質吸着材1による汚染物質の吸着効果を確認する実験を行ったので、その結果を述べる。汚染物質吸着材1は、金属粒状物2として図8に示すような螺子を用い、吸着物質3としてゼオライトを用いた。螺子は、穴付きとした。螺子のねじ溝や穴にゼオライトが埋め込まれている。実験は、汚染物質吸着材1を、放射性セシウム(Cs−134、Cs−137)が含まれる土壌に混合し、その後、その土壌から分離する処理を行って、土壌に残った放射性セシウムの量及び汚染物質吸着材1に吸着された放射性セシウムの量を測定した。測定方法は、平成23年12月環境省の廃棄物関係ガイドライン第五部放射能濃度等測定方法ガイドラインに準拠し、また、ゲルマニウム半導体検出器を用いたガンマ線スペクトロメトリーによる核種分析法に準拠したものである。混合する汚染物質吸着材1は、土壌に対し約10重量%とした。処理前の土壌は、Cs−134、Cs−137がそれぞれ、5500Bq/kg、8700Bq/kgであった。処理後の土壌は、Cs−134、Cs−137がそれぞれ、1300Bq/kg、2200Bq/kgであった。処理後の汚染物質吸着材1は、Cs−134、Cs−137がそれぞれ、370Bq/kg、510Bq/kgであった。これより、汚染物質吸着材1による汚染物質の吸着効果を確認できた。
以上、本発明の実施形態に係る汚染物質吸着材、及びそれを用いた除染装置及び除染方法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、除染装置4の詳細な構造は、除染の対象に応じて適宜変更が可能である。
1 汚染物質吸着材
2 汚染物質吸着材1の金属粒状物
3 汚染物質吸着材1の吸着物質
4 除染装置
5 除染装置4の加水部
6 除染装置4の混合部
7 除染装置4の磁場印加部
SA、SC 土壌
SB 土壌と汚染物質吸着材の混合物
2 汚染物質吸着材1の金属粒状物
3 汚染物質吸着材1の吸着物質
4 除染装置
5 除染装置4の加水部
6 除染装置4の混合部
7 除染装置4の磁場印加部
SA、SC 土壌
SB 土壌と汚染物質吸着材の混合物
Claims (7)
- 外部の磁場により磁化するように鉄を主成分とし、汚染物質を吸着可能な吸着物質が表面に接着された多数の金属粒状物から成ることを特徴とする汚染物質吸着材。
- 請求項1に記載の汚染物質吸着材において、
前記吸着物質は、ゼオライト又は紺青であることを特徴とする汚染物質吸着材。 - 投入された土壌と請求項1又は2に記載の汚染物質吸着材とを攪拌して混合する混合部と、
混合した前記土壌と前記汚染物質吸着材の混合物に磁場を印加して該混合物から前記汚染物質吸着材を分離する磁場印加部と、
を備えることを特徴とする除染装置。 - 請求項3に記載の除染装置において、
前記混合部は、前記土壌の乾燥をも行うことを特徴とする除染装置。 - 請求項4に記載の除染装置において、
前記混合部に投入される前に前記土壌に水を加えて攪拌する加水部を更に備えることを特徴とする除染装置。 - 土地に請求項1又は2に記載の汚染物質吸着材を散布した後、磁場を印加して該汚染物質吸着材を回収することを特徴とする除染方法。
- 水に請求項1又は2に記載の汚染物質吸着材を混入させた後、磁場を印加して該汚染物質吸着材を回収することを特徴とする除染方法。
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- 2013-03-12 JP JP2013048873A patent/JP2013215719A/ja active Pending
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