JP2013215719A

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

Info

Publication number: JP2013215719A
Application number: JP2013048873A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Oki; 武彦大木
Original assignee: Ohgi Technological Creation Co Ltd
Current assignee: Ohgi Technological Creation Co Ltd
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2013-10-24

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

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。

特開平５−８７９８３号公報

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。

本発明の実施形態に係る汚染物質吸着材の製造方法と汚染物質吸着材の構成を示す模式図である。本発明の実施形態に係る除染装置の加水部を示す模式的な側面図である。同上の除染装置の混合部を示す模式的な側面図である。同上の除染装置の磁場印加部を示す模式的な側面図である。同上の除染装置の磁場印加部を示す模式的な断面図である。本発明の実施形態に係る除染方法を説明する模式図である。本発明の実施形態に係る別の除染方法を説明する模式的な側面図である。同上の汚染物質吸着材を構成する金属粒状物の一例を示す模式図である。

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ＮＨ_４、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

Claims

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。