JP2014000546A - 環境汚染物質除去用シートの処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】環境汚染物質を吸着した無機吸着材を含む使用済みの環境汚染物質除去用シートから、環境汚染物質が環境中へ再度放出されないように、使用済みの環境汚染物質除去用シートを確実に処理する方法を提供する。
【解決手段】ケイ素を含有する無機吸着材１２を含む環境汚染物質除去用シート１０の処理方法であって、無機吸着材１２に環境汚染物質を吸着させた環境汚染物質除去用シート１０を加熱し、前記環境汚染物質が吸着した前記無機吸着材１２を溶融させた後、冷却し、アモルファス状態で固化する処理工程を有する処理方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、環境汚染物質を取り込んだ後の環境汚染物質除去用シートを処理する方法に関する。

環境汚染物質を除去する方法として、ゼオライトなどの無機吸着材に環境汚染物質を吸着させる方法が広く行われている。例えば特許文献１には、汚染土壌上に吸着層を形成し、汚染土壌に含まれる重金属類などの環境汚染物質を吸着層中の無機吸着材に吸着させることにより、環境汚染物質を環境から除去する技術が開示されている。
このように環境汚染物質を吸着した後の使用済みの無機吸着材については、一旦吸着した環境汚染物質が再度環境中に放出されないように、適切な処理がなされる必要がある。

特開２００９−２７９５５０号公報

本発明の目的は、環境汚染物質を吸着した無機吸着材を含む使用済みの環境汚染物質除去用シートから、環境汚染物質が環境中へ再度放出されないように、使用済みの環境汚染物質除去用シートを確実に処理する方法を提供することである。

本発明の環境汚染物質除去用シートの処理方法は、ケイ素を含有する無機吸着材を含む環境汚染物質除去用シートの処理方法であって、無機吸着材に環境汚染物質を吸着させた環境汚染物質除去用シートを加熱し、前記環境汚染物質が吸着した前記無機吸着材を溶融させた後、冷却し、アモルファス状態で固化する処理工程を有することを特徴とする。
前記環境汚染物質除去用シートは、前記無機吸着材と、該無機吸着材を保持する有機多孔質材料とを有する吸収層を具備することが好ましい。

本発明によれば、環境汚染物質を吸着した無機吸着材を含む使用済みの環境汚染物質除去用シートから、環境汚染物質が環境中へ再度放出されないように、使用済みの環境汚染物質除去用シートを確実に処理できる。

環境汚染物質除去用シートの一例を示す断面図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、環境中に存在する有害な環境汚染物質（例えば、放射性セシウム、放射性ストロンチウムなどの放射性物質、重金属類など。）を取り込んだ後の環境汚染物質除去用シート（以下、単に除去用シートという場合がある。）を処理する方法である。

＜環境汚染物質除去用シート＞
環境汚染物質除去用シートは、ケイ素を含有する無機吸着材（以下、単に無機吸着材という場合がある。）を含むシート状物であって、無機吸着材に環境汚染物質を吸着させることにより、環境中から環境汚染物質を除去するものである。

除去用シートを環境汚染物質を含む液体、土壌、環境汚染物質が付着した建築物、樹木などの対象物に接触するように配置することによって、除去用シート中の無機吸着材が環境汚染物質を吸着して対象物から除去する。除去用シートを接触させる具体的方法としては、除去用シートを環境汚染物質を含む土壌上に敷く方法、除去用シートを環境汚染物質が付着した建築物や樹木に巻く方法、除去用シートを環境汚染物質を含む液体中に浸漬する方法などが挙げられる。また、その他、対象物間に挟む方法、対象物の下に敷く方法なども挙げられる。除去用シートはシート状であるため、粉状、顆粒状、ペレット状などの無機吸着材をそのまま使用する場合に比べて、取扱性に優れる。

除去用シートとしては、無機吸着材を含みシート状に形成されたものであればよいが、好適な例としては、例えば図１に示すように、シート状の有機多孔質材料１１をマトリックスとし、該有機多孔質材料１１中に無機吸着材１２が分散状態で保持されている吸収層１３と、該吸収層１３の両面に積層した透水性基材層１４，１４とからなる３層構成の積層シートが挙げられる。

このような除去用シート１０は、有機多孔質材料１１をマトリックスとする吸収層１３を備えているため、該吸収層１３により液体を良好に吸収、保持できる。よって、除去対象の環境汚染物質が液体に溶出または分散するなどして、液体中に存在している場合には、除去用シート１０を該液体に接触させることにより、吸収層１３が該液体を充分に吸収、保持する。そして、無機吸着材１２は、このように吸収、保持された液体に作用して、環境汚染物質を効果的に吸着する。また、除去対象の環境汚染物質が液体中に存在しているのではなく、例えば建築物、樹木などの対象物に付着している場合や、土壌などの対象物に含まれる場合には、対象物を除去用シート１０で覆った後、該除去用シート１０に対して散水、降雨などにより水を供給することにより、同様の効果を得ることができる。例えば、環境汚染物質が放射性セシウムである場合、放射性セシウムは水が存在すると水に溶解してセシウムイオンとなり、無機吸着材１２に良好に吸着されやすくなる。

また、図１の例の除去用シート１０は、吸収層１３の両面に透水性基材層１４，１４を備えているため、除去用シート１０に強度を付与できるとともに、環境汚染物質を吸着した後の無機吸着材１２が除去用シート１０から脱落したり、対象物の表面に残存したりすることを防止できる。

なお、透水性基材層１４，１４は、図示例では吸収層１３の両面に配置されているが、除去用シート１０に要求される強度、使用条件などによっては、設けられていなくてもよいし、吸収層１３の片面のみに設けられていてもよい。

［吸収層］
（ケイ素を含有する無機吸着材）
除去用シート１０に使用され、ケイ素を含有する無機吸着材１２は、環境中に存在する有害な環境汚染物質を吸着する作用を有するものである。ケイ素を含有する無機吸着材１２としては、ゼオライト、活性白土、大谷石、シリカ、アルミナ、モレキュラーシーブ、多孔性鉱物などが挙げられ、これらのうちの１種以上を使用できる。吸着材の形状は、粉状、顆粒状、ペレット状などである。

これらのうちゼオライトは、天然ゼオライトおよび合成ゼオライトとして、結晶構造の違いにより約２００種類程度存在することが知られている。合成ゼオライトは、三次元のカゴ状構造を有するアルミノケイ酸塩であって、強いイオン交換性を有する。また、天然ゼオライトは、筒状の構造を持ち、その構造と孔の大きさに特徴がある。吸着の対象となる環境汚染物質がセシウムイオンである場合などには、筒状の構造を持つ天然ゼオライトが無機吸着材１２として好ましい。天然ゼオライトの孔の大きさは、０．２２〜１ｎｍであり、０．５５〜０．８ｎｍが好ましい。

除去用シート１０中の無機吸着材１２の量は、除去用シート１０の単位面積当たり、１００〜２０００ｇ／ｍ^２の範囲で調整されることが好ましい。このような量であると、環境汚染物質を充分に吸着でき、かつ、除去用シート１０の取扱性も優れる。

（有機多孔質材料）
無機吸着材１２を保持する有機多孔質材料１１としては、不織布、織布、編布など、有機繊維からなり、各繊維間に空隙が形成されているシート材料や、ポリウレタン系樹脂などの樹脂を発泡成形して得られた多数の孔を有する発泡シートなどのシート状物が挙げられる。有機多孔質材料１１は、有機物であり焼却可能な点で好ましい。また、これら有機多孔質材料１１の中では不織布が好ましい。

不織布を構成する原料繊維としては、不織布の製造に一般に用いられる有機繊維を使用できる。このような有機繊維としては、親水性有機繊維、疎水性有機繊維が挙げられ、これらのうちの１種以上を使用できる。
親水性有機繊維としては、製紙用木材パルプ（針葉樹および／または広葉樹木材より調製される化学パルプや機械パルプなど。）、古紙パルプ、リンター、麻、綿、ケナフなどより調製される非木材植物繊維などの天然セルロース繊維や、レーヨンなどの合成繊維が挙げられる。これらのなかでは、工業的に利用しやすい点から、天然セルロース繊維が好ましい。天然セルロース繊維としては、乾燥されたパルプシートの状態で供給され、乾燥状態で機械的に粉砕、解繊されたものが好ましい。
また、疎水性有機繊維としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリエステル繊維などが挙げられる。

これらの親水性有機繊維および疎水性有機繊維は、環境汚染物質除去用シート１０の使用環境、環境汚染物質が存在している状態などに応じて、１種以上を適宜採用することができる。
例えば、環境汚染物質が水などの親水性の液体に含まれている場合や、散水、降雨などにより水に溶出あるいは分散するなどし、水中に存在している場合には、不織布を構成する原料繊維として親水性有機繊維を主に採用して、不織布がその液体を充分に吸収、保持しやすいようにすることができる。一方、例えば、環境汚染物質が疎水性の液体に含まれている場合などには、不織布を構成する原料繊維として疎水性有機繊維を主に採用して、不織布がその液体を充分に吸収、保持しやすいようにすることができる。

原料繊維は、無機吸着材１００質量部に対して、０．１〜５０質量部程度を用いることが好ましい。原料繊維の繊維長は、不織布の製造方法などに応じて、適宜設定できる。

また、不織布には、その製造方法によっては、親水性有機繊維および／または疎水性有機繊維からなる原料繊維とともに、加熱によりその少なくとも一部が溶融して接着性を発揮する、熱融着性接着剤を使用してもよい。熱融着性接着剤を原料繊維とともに用いてウェブを形成した場合、該ウェブを熱処理（サーマルボンド法）することにより、熱融着性接着剤の少なくとも一部が溶融して接着作用を奏し、原料繊維同士が結合した安定なシート形態の不織布を製造できる。

熱融着性接着剤としては、少なくとも一部が溶融して接着剤として作用するものであればよく、繊維状の熱融着性接着剤（以下、熱融着性繊維という。）の他、粉体状の熱融着性接着剤などが挙げられ、これらの１種以上を使用できる。
熱融着性繊維には、繊維全体が溶融して接着剤として作用するものと、繊維の一部のみが溶融して接着剤として作用するものとがあり、これらの１種以上を使用できる。熱融着性繊維の材質としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリアミドおよびポリエステルよりなる群より選ばれる１種以上が挙げられる。繊維全体が溶融して接着剤として作用する熱融着性繊維は、好ましくはこれらのうちの１種または２種以上の混合物を用いて繊維全体が形成され、繊維の一部のみが溶融して接着剤として作用する熱融着性繊維は、好ましくはこれらのうちの１種または２種以上の混合物を用いて、溶融する部分と溶融しない部分とがそれぞれ形成される。

一部のみが溶融して接着剤として作用する繊維としては、例えば、ポリプロピレン繊維（融点１６０℃）からなる芯部の外周をポリエチレン層（融点１３０℃）で被覆した芯鞘構造の複合繊維などが挙げられる。熱融着性繊維として、このように高融点の繊維の外周に低融点の熱融着性樹脂からなる被覆層を設けた芯鞘構造の複合繊維を使用する場合には、被覆層（鞘）が溶融し芯部は溶融しない温度（例えば１４０℃。）で熱風処理して、被覆層のみを溶融させる。このような複合繊維を用いると、熱風処理を行っても芯部は溶融せずに安定した繊維として残存する。そのため、繊維全体が溶融する熱融着性繊維を用いた場合のように、溶融した熱融着性繊維により不織布の空隙が埋まることがなく、環境汚染物質を含む液体を空隙に充分に保持できる。
熱融着性繊維の繊維長は、不織布の製造方法などにより、適宜設定できる。

粉体状の熱融着性接着剤の材質としては、熱融着性繊維の説明において例示した材質などが挙げられる。粉体状の熱融着性接着剤を用いる場合、５０〜５００μｍ程度の粒度の粒子からなる粉体が好ましく使用できる。

不織布の一般的な製造工程としては、原料繊維からウェブを形成するウェブ形成工程と、ウェブ中の原料繊維を結合させる繊維結合工程とを有する方法がある。そして、不織布の形態としては、例えばウェブ形成工程の違いに基いて、乾式不織布、湿式不織布、スパンボンド不織布などがある。これらの不織布のうち、有機多孔質材料１１としては、乾式不織布が好ましい。

乾式不織布には、ウェブ形成工程としてエアレイド法が採用された不織布（エアレイド不織布）や、ウェブ形成工程としてカーディング法が採用された不織布があるが、なかでもエアレイド不織布が好ましい。エアレイド法は、空気流を利用して原料繊維を三次元的にランダムに積層させて、ウェブを形成する方法である。そのため、ウェブ形成工程としてエアレイド法を採用することにより、かさ密度が低く、繊維間の空隙が大きな不織布を製造できる。

エアレイド不織布のなかでは、ウェブ形成工程後の繊維結合工程として、熱風処理が採用された不織布が好ましい。熱風処理による繊維結合工程は、エアスルー法またはスルーエア法などとも呼ばれるサーマルボンド法の一種である。熱風処理を採用する場合には、ウェブ形成の際に、上述した熱融着性接着剤を原料繊維とともに使用する。
繊維結合工程として熱風処理を採用することにより、エアレイド法により形成された低いかさ密度、繊維間の大きな空隙を維持しつつ、原料繊維を結合させることができる。このようなエアレイド不織布は、環境汚染物質を含む液体を充分に吸収、保持できる。

エアレイド不織布を製造する場合、原料繊維の繊維長としては、１〜３０ｍｍが好ましく、２〜１０ｍｍがより好ましい。また、熱融着性接着剤として熱融着性繊維を使用する場合、熱融着性繊維の繊維長も、原料繊維について示した上記範囲内の繊維長が好ましい。
本明細書において繊維長は、任意に選択した５０本以上の繊維をサンプルとし、これらについて電子顕微鏡観察により測定した長さの平均値である。

有機多孔質材料１１としてエアレイド不織布を採用し、これに無機吸着材１２を保持させる場合には、エアレイド法によるウェブ形成工程において、原料繊維と熱融着性接着剤と無機吸着材１２とを混合した混合物を空気流によりランダムに積層させてエアレイドウェブを形成し、該エアレイドウェブに対して熱風処理による繊維結合工程を行えばよい。あるいは、原料繊維と無機吸着材１２とを混合した混合物を空気流によりランダムに積層させて、エアレイドウェブを形成し、該エアレイドウェブ上に熱融着性接着剤を付与してから、これに対して熱風処理による繊維結合工程を行えばよい。
このような方法によれば、無機吸着材１２をエアレイド不織布中に分散性よく固定でき、しかも、無機吸着材１２の表面が熱融着性接着剤によって過度には被覆されないため、無機吸着材１２の吸着性能が良好に維持される。

また、この場合、熱融着性接着剤は、エアレイド不織布中に保持される無機吸着材１００質量部に対して、５〜５０質量部程度が用いられることが好ましい。このような範囲であると、エアレイド不織布中の原料繊維と無機吸着材１２とを充分に固定でき、シート形状を安定に維持できるとともに、無機吸着材１２の脱落も防止できる。また、熱融着性接着剤によって無機吸着材１２の表面が過度に被覆されず、無機吸着材１２の吸着性能も良好に維持される。

［透水性基材層］
透水性基材層１４，１４としては、環境汚染物質を含む液体が浸み通ることが可能であって、かつ、強度に優れる薄手のシートが好適に用いられる。このようなシートとしては、例えばスパンボンド不織布、スパンレース不織布、ニードルパンチ不織布などの不織布や、織布など、長繊維から形成されたものが好ましい。
その他に透水性基材層１４，１４としては、紙類や開孔を設けたフイルムなども使用できる。また、環境汚染物質が水などの親水性液体に含まれる場合には、透水性基材層の材質を親水性とし、環境汚染物質が疎水性液体に含まれる場合には、透水性基材層の材質を疎水性とするなどしてもよい。透水性基材層１４，１４は、熱融着性接着剤などにより吸収層１３に接着される。

＜環境汚染物質除去用シートの製造方法＞
次に、吸収層１３を構成する有機多孔質材料１１として、エアレイド不織布を採用した場合を例に挙げて、図１の構成の除去用シート１０の製造方法を具体的に説明する。
まず、透水性基材層１４，１４として使用されるシートを用意し、これをコンベアに装着されて走行するメッシュ状無端ベルト上に繰り出し、その上にＰＥ（ポリエチレン）粉体などからなる熱融着性接着剤を散布する。そして、エアレイド法のウェブフォーミング機を用いて、機械的に解繊された原料繊維と無機吸着材１２と熱融着性接着剤との混合物をメッシュ状無端ベルト側に吸気流の作用により下降させ、透水性基材層１４，１４上に落下堆積させる。これにより、透水性基材層１４，１４上に、原料繊維と無機吸着材１２と熱融着性接着剤の混合物からなるエアレイドウェブが形成される。
その後、エアレイドウェブ上にＰＥ粉体などからなる熱融着性接着剤を散布してから、透水性基材層１４，１４として使用されるシートを積層し、エアレイドウェブの両面に、透水性基材層１４，１４が設けられた３層構成の積層ウェブを得る。

ついで、この積層ウェブをエアスルー方式により熱風処理することによって、エアレイドウェブを構成している原料繊維、無機吸着材１２、熱融着性接着剤の混合物を嵩高状態で接着して吸収層１３を形成するとともに、その両面に透水性基材層１４，１４を接着して、図１の除去用シート１０を製造する。

なお、除去用シート１０の端面（周端面）は、熱処理（ヒートシール加工）により封緘されていると、無機吸着材１２の脱落をより防止でき、取扱性に優れる点で好ましい。

＜環境汚染物質除去用シートの使用方法＞
このような除去用シート１０を用いて、環境汚染物質を除去する方法としては、上述のとおり、環境汚染物質を含む液体、土壌や、環境汚染物質が付着した建築物、樹木などの対象物に除去用シート１０を一定期間、接触させればよい。具体的には、除去用シート１０を土壌上に敷く方法、建築物や樹木に巻く方法、液体中に浸漬する方法などが挙げられる。また、対象物間に挟む方法、対象物の下に敷く方法なども挙げられる。さらに、土壌上に敷いた除去用シート１０や、建築物や樹木に巻いた除去用シート１０などに対しては、散水、降雨などにより水を供給することが好適である。これにより、環境汚染物質は、供給された水中に溶出するなどして移行し、除去用シート１０の吸収層１３が環境汚染物質を含む水などの液体を充分に吸収、保持する。そして、吸収、保持された液体中の環境汚染物質を無機吸着材１２が効果的に吸着する。

＜環境汚染物質除去用シートの処理方法＞
本発明の環境汚染物質除去用シート１０の処理方法は、環境汚染物質を吸着した無機吸着材１２を含む環境汚染物質除去用シート１０、すなわち使用済みの除去用シート１０を加熱し、無機吸着材１２を溶融させた後に冷却し、無機吸着材１２をアモルファス状態（ガラス状態）で固化する処理工程を有する。これにより、無機吸着材１２に吸着した環境汚染物質はアモルファス状態の固化物に取り込まれ、環境中に再度放出されることがない。一方、加熱により、有機多孔質材料１１や透水性基材層１４，１４は焼失する。
アモルファス状の固化物は、最終的には、地中に埋設されるなどして処分される。

処理工程は、無機吸着材１２がアモルファス状態で固化する条件で実施されればよく、具体的には、無機吸着材１２が溶融する温度まで、使用済みの除去用シート１０を空気中で加熱、昇温させた後、空気中で冷却する方法が挙げられる。無機吸着材１２が溶融する温度としては、無機吸着材１２としてゼオライトを用いる場合、その種類にもよるが一般に７００〜１５００℃程度である。
また、加熱、昇温時には、ナトリウム化合物などを添加することにより、より低い温度で無機吸着材１２を溶融させることもできる。

以上説明したように、本発明の処理方法は、使用済みの除去用シートを加熱し、無機吸着材を溶融させた後に冷却し、無機吸着材をアモルファス状態で固化する処理工程を有する。そのため、無機吸着材に吸着した環境汚染物質はアモルファス状態の固化物に取り込まれ、環境中に再度放出されることがない。よって、環境汚染物質の環境からの確実な除去が可能となる。
特に本発明では、処理の対象をシート形態である環境汚染物質除去用シートとしている。このような除去用シートは、シート形態であるため取扱性に優れ、さらに図１の除去用シート１０のように吸収層１３を有するものは、環境汚染物質を含む液体を吸収、保持できるため、無機吸着材１２による環境汚染物質の除去効率にも優れる。よって、このようなシート形態の環境汚染物質除去用シートにより環境汚染物質を効果的に除去し、その後、本発明の処理方法を適用することにより、環境汚染物質の除去から環境汚染物質の最終的な処分に至るまでの工程をトータルで、効果的かつ確実に実施することが可能となる。

１０ 環境汚染物質除去用シート
１１ 有機多孔質材料
１２ 無機吸着材
１３ 吸収層
１４ 透水性基材層

Claims (2)

1. ケイ素を含有する無機吸着材を含む環境汚染物質除去用シートの処理方法であって、
   無機吸着材に環境汚染物質を吸着させた環境汚染物質除去用シートを加熱し、前記環境汚染物質が吸着した前記無機吸着材を溶融させた後、冷却し、アモルファス状態で固化する処理工程を有することを特徴とする環境汚染物質除去用シートの処理方法。
2. 前記環境汚染物質除去用シートは、前記無機吸着材と該無機吸着材を保持する有機多孔質材料とを有する吸収層を具備することを特徴とする請求項１に記載の環境汚染物質除去用シートの処理方法。

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