JP2013238577A - 分散空気浮上気泡による土壌の放射能除染プロセスおよびその気泡 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分散空気浮上気泡によって放射性核種を分離する工程を少なくとも一つ含むプロセスに関する。プロセスが次の工程を含む。(a)土壌および少なくとも一つの捕集剤を含む懸濁液に空気泡を注入し、それにより気泡を形成する。(b)気泡の少なくとも一部を、懸濁液の残部から分離する。捕集剤は例えば脂肪酸、脂肪酸塩およびカチオン性界面活性剤から選ばれる。
【選択図】図1
Description
−トリチウム3H;
−炭素14C;
−ストロンチウム90Srおよびその派生核種(90Y);
−セシウム137Csおよびその派生核種(137mBa);
−アメリシウム241Am;
−トリウム232族の放射性核種:232Th、228Ra、228Ac、228Th、224Ra、220Rn、216Po、212Pb、212Bi、208Tlおよび212Po;および
−ウラン238族の放射性核種ならびに特にはラジウム226Ra、222Rn、218Po、214Pb、214Bi、214Po、210Pb、210Biおよび210Po。
−任意工程ではあるが、処理する土壌の抽出;
−浸透またはガス注入プロセス;
−可溶物質の回収およびその精化;
−土壌が掘削されていた場合、処理済み土壌を元の場所に戻す作業
を行う仮設精化産業設備とみなせる。
−粒子表面での“物理吸着”型であり、通常、水により脱着可能で遊離Cs+カチオン形となるか、イオン交換によって粒子の縁に吸着され、塩を用いることにより脱着可能な型[非特許文献2];および
−結合型、すなわち疑似的に不可逆な形で湿潤粘土粒子の葉間スペース内に“捕捉”(強いイオン性相互作用)され、腐植物質または粘土−腐植ハイブリッド複合体内に複合化された型[非特許文献3]。
−土壌を掘削して、専用の浮上ユニット内で処理する;
−多量の掘削作業を制限するため、小沼または水田泥をポンプ汲み上げし、インシトゥで直接処理することが可能な可動式浮上ユニットを用いて処理を行い、
非浮上性土壌をリサイクルする。
(a)上記土壌および少なくとも一つの捕集剤を含む懸濁液に空気泡を注入し、それにより気泡を形成する;
(b)上記気泡の少なくとも一部を、上記懸濁液の残部から分離する。
−懸濁液の全重量に対して2〜40重量%、特に10〜30重量%の被処理土壌;
−懸濁液の全重量に対して0.005〜5重量%、特に0.01〜2重量%の少なくとも一つの捕集剤;および
−水
を含む。
−懸濁液の全重量に対して2〜40重量%、特には10〜30重量%の被処理土壌;
−懸濁液の全重量に対して0.005〜5重量%、特には0.01〜2重量%の少なくとも一つの捕集剤;および
−水。
汚染土壌の放射能除染を目的として、浮上させる土壌440gについて、特性の異なる土壌試料の浮上性を実験室規模で調べることを目的とする。
Camargue(水田土壌、以後、試料Aとする)、Marcoule(ローズマリー畑土壌、以後、試料Bとする)およびGrenoble(野菜畑土壌、以後、試料Cとする)から採取した三つの異なる土壌から試料を得る。試料AおよびBは、表層において採取し、一方、試料Cは、数センチメートルの厚さで採取する。
選定した手順で懸濁させた上記選択試料は、その特徴から推測的に浮上性を有している。
−親水性/疎水性バランス(HLB)が18のアニオン性界面活性剤である、式C17H33−COONaを有するオレイン酸ナトリウム;
−HLBが18の非イオン性界面活性剤である、式C18H37−C(OCH2CH2)nOH(nは約100)を有するBrij S−100;
−非イオン性界面活性剤である、式H−(C6H10O5)n−O−CxH2x+1(ここで6<x<8および1<n<5)を有するGlucopon(登録商標);
−カチオン性界面活性剤である、式CH3(CH2)13N(Br)(CH3)3を有する臭化テトラデシルトリメチルアンモニウム(TTAB)。
実施試験を、下記表2に示す。
塩化セシウムで汚染された三つの土壌試料A、BおよびC(浮上参照番号12、13および14)について、同一化学を使用した。
示した例により、汚染土壌中に存在するコロイドの様々な画分を除去することが可能であることを確認できた。この操作の収率は、試料の前処理に依存するが、とりわけ、浮上に用いられる化学に依存する。すなわち、脂肪酸せっけん(オレイン酸Ca2+)型捕集剤またはカチオン性界面活性剤(TTAB)を用いた結果、粒子除去率は、4〜80%の範囲となった。
II.1.バックアースおよび目的
汚染土壌の除染を目的とした土壌試料の浮上性に関して良好な結果が得られたことに続いて、連続プロセスを用いた実験的規模での実現可能性を試験した。また、実験的設備での試験の際に、捕集剤および浮上プロセスのパラメーター(ガス流速、気泡高さ)が処理収率に及ぼす影響を試験することにした。
A.原料物質の特徴付け
試験用土壌は、実験室で予め調査した試料のうちの一つ(試料C)と同様の組成を得るため、Grenoble地方の園芸家から購入した。
実施例Iの調査と比較するため、および捕集剤の適切な割合を選択するために、実験室で前試験を行った。試料を調製し、それらを特徴付け、浮上処理を行うために実施した方法は、前述の調査で記載した方法である。すなわち、Lhomargy装置を用いて懸濁液を調製(3000rpmで5分間、146g/L)し、2mmおよび180μmで篩処理し、Voith分散空気セルで、20g/L懸濁液の体積22Lについてバッチ式で室温にて浮上処理を行った。
懸濁化:ステンレス製単体ローターを有する混合装置であるHelicoスラリー装置は、可能な限り最高の均質性で物質を確実に回転させる。懸濁化は、有効性試験の際に約570gdry/Lで行い、下記試験(質量濃度約70%)の際は、約2.2kgdry/Lまで上昇させることが可能であった。
A.原料物質の特徴付け
懸濁液の特性を、下記表11にまとめる。
系の挙動は、試料Cについて行った前述の調査の際に観察されたものとほとんど同一である。捕集剤を添加すると、気泡の安定化を可能とする凝集物の形成が生じる。そのような気泡は、非常に安定であり、非常に濃縮されている。除去率も同様である。すなわち、オレイン酸塩は、前述の試験での4%に対して5.6%の率を与える。TTABは、(界面活性剤/土壌比がわずかに今回よりも高い条件で行われた)前述の試験での83%に対して62.5%の除去率という結果になる。
試験の初日は、土壌浮上処理の技術的実現可能性を本実験的施設で実証することができた。この最初の試験において、原料物質の損失を制限し、過度の希釈を制限するために、細穴篩に通すことに代えて、250×250μmの篩による篩処理を選択した。
このカチオン性界面活性剤を、複数の浮上供給ポンプの一つであり、数秒間の界面活性剤/土壌接触時間を決定するポンプの前に、定量ポンプで添加した。
この調査により、土壌量を約250kgとした実験的規模での連続土壌浮上処理を実証することが可能となった。
Claims (22)
- 少なくとも一つの放射性核種により汚染された土壌を処理するためのプロセスであって、分散空気浮上気泡によって前記放射性核種を分離する工程を少なくとも一つ含むプロセス。
- 前記放射性核種がトリチウム3H;炭素14C;ストロンチウム90Sr;イットリウム90Y;セシウム137Cs;バリウム137mBa;アメリシウム241Am;トリウム232族からの放射性核種およびウラン238族からの放射性核種からなる群から選ばれることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
- 前記放射性核種がセシウム137Csであることを特徴とする、請求項1または2に記載のプロセス。
- 前記プロセスが浮上カラムまたは浮上セル中で実施されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のプロセス。
- 前記プロセスが下記の工程を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のプロセス:
(a)前記土壌および少なくとも一つの捕集剤を含む懸濁液に空気泡を注入し、それにより気泡を形成する;
(b)前記気泡の少なくとも一部を、前記懸濁液の残部から分離する。 - 前記懸濁液が、
−懸濁液の全重量に対して2〜40重量%、特に10〜30重量%の被処理土壌;
−懸濁液の全重量に対して0.005〜5重量%、特に0.01〜2重量%の少なくとも一つの捕集剤;および
−水
を含むことを特徴とする、請求項5に記載のプロセス。 - 前記懸濁液が、懸濁液の全重量に対して10〜30重量%の被処理土壌を含むことを特徴とする、請求項5または6に記載のプロセス。
- 前記懸濁液が、少なくとも一つの捕集剤を、懸濁液の全重量に対して0.01〜2重量%の量で含むことを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載のプロセス。
- 前記捕集剤が脂肪酸、脂肪酸塩およびカチオン性界面活性剤から選ばれることを特徴とする、請求項5〜8のいずれかに記載のプロセス。
- 前記捕集剤がオレイン酸ナトリウムであることを特徴とする、請求項5〜9のいずれかに記載のプロセス。
- 前記捕集剤が臭化テトラデシルトリメチルアンモニウム(TTAB)であることを特徴とする、請求項5〜9のいずれかに記載のプロセス。
- 前記懸濁液が、前記捕集剤に加えて、少なくとも一つの起泡性界面活性剤を含むことを特徴とする、請求項6〜11のいずれかに記載のプロセス。
- 前記起泡性界面活性剤がポリアルキルグルコシド、スルホベタイン、エトキシ化アルコールおよびアミン酸化物から選ばれることを特徴とする、請求項12に記載のプロセス。
- 前記少なくとも一つの放射性核種により汚染された土壌が掘削される、またはポンプで汲み上げられることを特徴とする、請求項1〜13のいずれかに記載のプロセス。
- 前記少なくとも一つの放射性核種により汚染された土壌を前処理工程に供して、300μm超の直径を有する鉱物または有機成分を土壌から除去することを特徴とする、請求項1〜14のいずれかに記載のプロセス。
- 1m〜8mの間の高さを有する浮上カラム(またはセル)において、工程(a)で形成される気泡の高さが30cm〜600cmの間であることを特徴とする、請求項1〜15のいずれかに記載のプロセス。
- 1m〜8mの間の高さを有する浮上カラム(またはセル)において、工程(a)で形成される気泡の高さが80cm〜400cmの間であることを特徴とする、請求項1〜16のいずれかに記載のプロセス。
- 工程(b)において、カラム(またはセル)頂部の放射性核種が濃化した気泡を、吸引または溢流により、懸濁液の残部から分離することを特徴とする、請求項1〜17のいずれかに記載のプロセス。
- 下記を含む土壌懸濁液から請求項1〜18のいずれかに記載のプロセスを実施することにより得られる浮上気泡:
−懸濁液の全重量に対して2〜40重量%の被処理土壌;
−懸濁液の全重量に対して0.005〜5重量%の、請求項9〜11のいずれかで定義されるような少なくとも一つの捕集剤;および
−水。 - 前記懸濁液が、懸濁液の全重量に対して10〜30重量%の被処理土壌を含むことを特徴とする、請求項19に記載の浮上気泡。
- 前記懸濁液が、請求項9〜11のいずれかで定義されるような少なくとも一つの捕集剤を、懸濁液の全重量に対して0.01〜2重量%の量で含むことを特徴とする、請求項19または20に記載の浮上気泡。
- 前記懸濁液が、前記捕集剤に加えて、請求項12または13で定義されるような少なくとも一つの起泡性界面活性剤を含むことを特徴とする、請求項19〜21のいずれかに記載の浮上気泡。
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