JP2014041111A - Radioactive cesium adsorbent - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射性セシウムを吸着する、放射性セシウム吸着材に関する。 The present invention relates to a radioactive cesium adsorbent that adsorbs radioactive cesium.
2011年3月11日に勃発した東北地方太平洋沖地震により引き起こされた東京電力福島第一原子力発電所の事故によって、福島県を中心に東日本各地が放射能汚染の被害を受けた。確認されている主な放射性物質としては、セシウム134、セシウム137、ヨウ素131(以降それぞれ「134Cs」、「137Cs」、「131I」と記載する場合がある)であるが、131Iの半減期は8日と比較的短いため、長期的に環境に影響を与える可能性が高いのは、134Cs(半減期:2年)と137Cs(半減期:30年)である。従って、それらの放射性セシウムの実用的な除染技術は、社会的に要求が高い。コンクリートや側溝などを高圧洗浄で除染する場合、汚染された土壌などを洗浄・抽出して除染する場合、放射能汚染された植物やガレキなどの焼却灰を除染する場合や、原発内部の冷却水を除染する場合、洗浄に伴って生じる廃液中には前記放射性セシウムが含まれているため、該廃液中から放射性セシウムを分離し安全に固定化する必要がある。 The Tokyo Electric Power Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident caused by the Tohoku-Pacific Ocean Earthquake that broke out on March 11, 2011 has damaged radioactive contamination throughout Fukushima Prefecture and other parts of eastern Japan. Major radioactive material has been confirmed, cesium 134, cesium 137, (each hereinafter "134 Cs", "137 Cs", may be referred to as "131 I") I-131 is a, the 131 I Since the half-life is relatively short as 8 days, 134 Cs (half-life: 2 years) and 137 Cs (half-life: 30 years) are highly likely to affect the environment in the long term. Therefore, there is a high social demand for practical decontamination techniques for these radioactive cesiums. When decontaminating concrete and gutters by high-pressure washing, cleaning and extracting contaminated soil, decontaminating incineration ash such as radioactively contaminated plants and rubble, or inside the nuclear power plant When the cooling water is decontaminated, since the radioactive cesium is contained in the waste liquid generated by washing, it is necessary to separate the radioactive cesium from the waste liquid and immobilize it safely.
廃液中から放射性セシウムを分離する技術としては、セシウム吸着能を有する物質によって放射性セシウムを選択的に取り除く方法が知られている。例えば、特許文献1では、カリックス[4]アレンクラウンエーテル化合物によって、使用済み核燃料再処理施設や使用済み燃料溶解溶液から排出される水性流出液からセシウムを選択的に抽出する方法が開示されている。また、特許文献2では、結晶性リン酸塩化合物、及びアルコキシシラン又はその加水分解物からなる混合物を、焼成するか、又はその後、酸と接触させて得られる無機イオン交換体によって、原子力発電所や核燃料再処理工場等の原子力施設等より排出されるセシウムイオンを含有する廃液からセシウムイオンを選択的に吸着する方法が開示されている。また、特許文献3では、遷移金属フェロシアン化物、特にフェロシアン化銅を有する、菌類から得られた繊維状のキチン含有物質を基材とする吸着剤によって、水溶液から放射性汚染物質(セシウムなど)を除去する方法が開示されている。 As a technique for separating radioactive cesium from waste liquid, a method of selectively removing radioactive cesium with a substance having cesium adsorption ability is known. For example, Patent Document 1 discloses a method for selectively extracting cesium from an aqueous effluent discharged from a spent nuclear fuel reprocessing facility or a spent fuel solution with a calix [4] arene crown ether compound. . In Patent Document 2, a nuclear power plant is obtained by an inorganic ion exchanger obtained by calcining a mixture of a crystalline phosphate compound and an alkoxysilane or a hydrolyzate thereof, or thereafter contacting with an acid. And a method of selectively adsorbing cesium ions from waste liquid containing cesium ions discharged from nuclear facilities such as nuclear fuel reprocessing plants. Further, in Patent Document 3, radioactive contaminants (such as cesium) are obtained from an aqueous solution by an adsorbent containing a transition metal ferrocyanide, particularly copper ferrocyanide and based on a fibrous chitin-containing substance obtained from fungi. A method of removing is disclosed.
また、非特許文献1では、既存のナイロン繊維の骨格に電子線を照射後、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライドをグラフト重合させ、該グラフト重合鎖中のアニオン交換基にフェロシアン化物イオンを吸着させた後、塩化コバルト水溶液に浸漬することにより、フェロシアン化コバルトを担持させたナイロン繊維を得て、該ナイロン繊維によって汚染水から放射性セシウムを選択的に吸着する方法が開示されている。 In Non-Patent Document 1, after irradiating an existing nylon fiber skeleton with an electron beam, vinylbenzyltrimethylammonium chloride is graft polymerized, and ferrocyanide ions are adsorbed on anion exchange groups in the graft polymer chain. A method is disclosed in which a nylon fiber carrying cobalt ferrocyanide is obtained by immersing in an aqueous cobalt chloride solution, and radioactive cesium is selectively adsorbed from contaminated water by the nylon fiber.
また、非特許文献2では、セルロース系の布を、フェロシアン化カリウムの溶液に浸漬して、次いで塩化鉄溶液に浸漬することにより、セシウム吸着能を有するプルシアンブルーがしみこんだ布を得て、該布によって汚染水から放射性セシウムを選択的に取り除く方法が開示されている。 Further, in Non-Patent Document 2, a cellulose-based cloth is dipped in a solution of potassium ferrocyanide and then dipped in an iron chloride solution to obtain a cloth soaked with Prussian blue having a cesium adsorption ability. Discloses a method for selectively removing radioactive cesium from contaminated water.
また、セシウム吸着能を有するヘキサシアノ鉄系物質は特許文献4〜7、非特許文献3、4に開示されている。 Further, hexacyano iron-based substances having cesium adsorption ability are disclosed in Patent Documents 4 to 7 and Non-Patent Documents 3 and 4.
先行文献に記載されている従来の方法では、液相からセシウムを含む抽出物を分離回収するような煩雑な工程が必要であったり、付加的に用いる溶媒によって廃液が増えてしまう問題があったり、高濃度の放射性セシウムを回収した場合に吸着材が発熱によって発火したり、放射線によって分解したりする可能性があり、安全に回収できない恐れがある問題があったり、また、放射性セシウムを回収後に安全に固定化するために、例えば、一般的に行われているガラス固化を行おうとすると、吸着材が固化処理中の熱で発火してしまう可能性があり、安全に固化できない恐れがある問題があった。また、吸着材によっては、セシウムイオンの吸着効率が低い問題や、セシウム吸着能を有する物質が吸着材から脱落しやすいため、効率的に放射性セシウムを回収することができない問題があった。 In the conventional methods described in the prior literature, a complicated process for separating and recovering the extract containing cesium from the liquid phase is necessary, or there is a problem that the waste liquid increases due to the additionally used solvent. When high concentration radioactive cesium is recovered, there is a possibility that the adsorbent may ignite due to heat generation or decompose by radiation, and there is a possibility that it cannot be recovered safely, or after recovering radioactive cesium In order to fix safely, for example, when trying to vitrify commonly performed, there is a possibility that the adsorbent may be ignited by the heat during the solidification treatment, and there is a possibility that it can not be solidified safely was there. In addition, depending on the adsorbent, there is a problem that the adsorption efficiency of cesium ions is low, and a substance having a cesium adsorption ability is likely to fall out of the adsorbent, so that radioactive cesium cannot be efficiently recovered.
そこで、本発明は、簡便な操作で放射性セシウムを有する廃液中から該放射性セシウムを回収することができ、該回収作業において吸着材に廃液が接触しても吸着材から放射性セシウム吸着能を有する粒子が脱落し難いため廃液中から該放射性セシウムを効率的に回収することができ、高濃度の放射性セシウムを吸着した場合であっても、その発熱や放射線によって分解や発火が起こる恐れがなく、吸着後に発火を伴うことなくガラス固化することが可能な、放射性セシウム吸着材を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention can recover the radioactive cesium from the waste liquid containing radioactive cesium by a simple operation, and particles having the ability to adsorb the radioactive cesium from the adsorbent even if the waste liquid contacts the adsorbent in the recovery operation The radioactive cesium can be efficiently recovered from the waste liquid because it is difficult to fall off, and even if high-concentration radioactive cesium is adsorbed, there is no risk of decomposition or ignition due to its heat generation or radiation. It is an object to provide a radioactive cesium adsorbent that can be vitrified without ignition later.
本発明は、プラズマ照射、オゾン曝露、UV照射、及び、コロナ放電からなる群から選ばれる少なくとも1種のドライ洗浄処理を施されたグラスウール表面に下記一般式[1]で表される放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子が担持されたことを特徴とする、放射性セシウム吸着材である。
AxM[Fe(CN)6]y
(式[1]中で、Aは、それぞれ互いに独立して、Fe、Na、K、Ca、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Nb、Mo、Cd、Pt、Au、W、Ru、Rh、及び、Agからなる群から選ばれる金属原子、または、NH4であり、xは0〜5の整数、yは1〜3の整数、Mは、Fe、Na、K、Ca、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Nb、Mo、Cd、Pt、Au、W、Ru、Rh、及び、Agからなる群から選ばれる金属原子である。また、式[1]の化合物はさらに水和水を含むものであってもよい)
In the present invention, radioactive cesium adsorption represented by the following general formula [1] is applied to a glass wool surface subjected to at least one dry cleaning treatment selected from the group consisting of plasma irradiation, ozone exposure, UV irradiation, and corona discharge. It is a radioactive cesium adsorbent characterized in that complex particles having a function are supported.
A x M [Fe (CN) 6 ] y
(In Formula [1], A is independently of each other, Fe, Na, K, Ca, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Sr, Nb, Mo, Cd, Pt, Au. , W, Ru, Rh, and Ag, or NH 4 , x is an integer of 0 to 5, y is an integer of 1 to 3, M is Fe, Na, K A metal atom selected from the group consisting of Ca, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Sr, Nb, Mo, Cd, Pt, Au, W, Ru, Rh, and Ag. The compound of the formula [1] may further contain water of hydration)
前記の「ドライ洗浄処理」とは、乾式で基材表面の有機物などを分解・除去する処理を意味する。また、前記ドライ洗浄処理は、該処理によりグラスウール表面の一部のシロキサン結合が切れてシラノール基が生成する効果を奏するものであってもよい。なお、ドライ洗浄処理を施したグラスウール表面に前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子が担持されやすい理由は明らかではないが、前記ドライ洗浄処理によりグラスウール表面の水酸基と前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子との間で、相互作用が働き両者が吸着しやすくなることや、結合を形成することが考えられる。前記錯体粒子の担持量を増やすにはグラスウール表面の活性点(すなわちグラスウール表面の水酸基)を増やすのが有効であり、グラスウールの表面積が大きいと、その分、活性点も多くなるので、該グラスウールの形状は比表面積が大きいほど好ましい。上記の効果は、グラスウール表面をウェット洗浄処理しても、得られるが、該洗浄処理後にグラスウールを乾燥させる必要があり、工程が煩雑化する問題がある。 The “dry cleaning process” means a process of decomposing and removing organic substances on the surface of the substrate in a dry process. Further, the dry cleaning treatment may have an effect that a part of the siloxane bond on the surface of the glass wool is broken by the treatment and a silanol group is generated. It is not clear why the complex particles having the radioactive cesium adsorption ability are easily carried on the glass wool surface that has been subjected to the dry washing treatment, but the complex particles having the hydroxyl group on the glass wool surface and the radioactive cesium adsorption ability by the dry washing treatment. It is conceivable that an interaction acts between the two and they can be easily adsorbed, and a bond is formed. In order to increase the amount of the complex particles supported, it is effective to increase the active points on the surface of glass wool (that is, hydroxyl groups on the surface of glass wool). Since the surface area of glass wool is large, the active points increase accordingly. The shape is more preferable as the specific surface area is larger. The above effect can be obtained even if the surface of the glass wool is subjected to a wet cleaning process, but it is necessary to dry the glass wool after the cleaning process, resulting in a problem that the process becomes complicated.
また、前記の「放射性セシウム吸着能を有する」とは、前記一般式[1]で表される錯体粒子を構成するAxM[Fe(CN)6]yの結晶構造の隙間に放射性セシウム水和物を取り込むことができ、一旦取り込まれた放射性セシウム水和物を脱離させることなくそのまま保持しやすい能力を有するという意味や、前記一般式[1]中のxが1〜5の整数の場合、Aで示される金属原子のカチオンやアンモニウムイオンが放射性セシウムイオンとの親和力が大きいため、該Aと該セシウムイオンとがイオン交換することにより、該セシウムイオンが錯体粒子中に取り込まれそのまま脱離することなく保持されやすい能力を有するという意味である。 In addition, the above-mentioned “having radiocesium adsorption ability” means that radioactive cesium water is present in a gap between the crystal structures of A x M [Fe (CN) 6 ] y constituting the complex particles represented by the general formula [1]. Meaning that it has the ability to easily take in a radioactive cesium hydrate that has been taken in without being desorbed, and x in the general formula [1] is an integer of 1 to 5 In this case, since the cation or ammonium ion of the metal atom represented by A has a high affinity with the radioactive cesium ion, the ion exchange between the A and the cesium ion causes the cesium ion to be taken into the complex particle and desorbed as it is. It means having the ability to be easily held without being separated.
また、前記一般式[1]のMとAが共にFeであると、またはAがNH4でかつMがFeであると、錯体粒子の放射性セシウム吸着能が高くなるから好ましい。 Moreover, it is preferable that both M and A in the general formula [1] are Fe, or that A is NH 4 and M is Fe, because the radiocesium adsorption ability of the complex particles becomes high.
前記ドライ洗浄処理後のグラスウール表面の水接触角は13°以下であることが好ましい。該水接触角が13°以下であると、前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子をより多く担持しやすく、担持した前記錯体粒子をより脱離しにくくすることができるため好ましく、該水接触角が10°以下であると、さらに多くの前記錯体粒子を担持しやすく、担持した前記錯体粒子をさらに脱離しにくくすることができるため、より好ましい。なお、グラスウール表面の水接触角を直接測定することはできないので、グラスウールと同一組成の板ガラス表面に対して水接触角を測定し、該接触角をグラスウール表面の水接触角と見なすことで、グラスウール表面の水接触角を間接的に評価することができる。ドライ洗浄処理したグラスウール表面の水接触角は、同一の条件でドライ洗浄処理した板ガラス表面の水接触角を測定することにより得ることができる。板ガラス表面の水接触角はJIS Z8830に準拠して測定することができる。 The water contact angle of the glass wool surface after the dry cleaning treatment is preferably 13 ° or less. When the water contact angle is 13 ° or less, it is preferable because more complex particles having the radioactive cesium adsorption ability can be easily supported, and the supported complex particles can be more difficult to be detached. When the angle is 10 ° or less, it is more preferable because more complex particles can be easily supported and the supported complex particles can be more easily detached. In addition, since the water contact angle on the surface of glass wool cannot be directly measured, the water contact angle is measured on the surface of a plate glass having the same composition as glass wool, and the contact angle is regarded as the water contact angle on the surface of glass wool. The surface water contact angle can be indirectly evaluated. The water contact angle of the glass wool surface subjected to the dry cleaning treatment can be obtained by measuring the water contact angle of the plate glass surface subjected to the dry cleaning treatment under the same conditions. The water contact angle on the surface of the plate glass can be measured according to JIS Z8830.
また、前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子の平均粒径(一次粒径)はヘテロダイン法による周波数解析を用いた動的光散乱法で0.1〜500nmであることが好ましい。前記平均粒径が0.1〜500nmであると、前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子の表面積が大きいため、前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子の単位重量当たりの放射性セシウム吸着能が高いことから好ましく、該平均粒径が200nm以下であると、さらに前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子の表面積が大きいため、前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子の単位重量当たりの放射性セシウム吸着能が高いことから、より好ましい。 Moreover, it is preferable that the average particle diameter (primary particle diameter) of the complex particle | grains which have the said radioactive cesium adsorption ability is 0.1-500 nm by the dynamic light-scattering method using the frequency analysis by a heterodyne method. When the average particle size is 0.1 to 500 nm, the surface area of the complex particles having the radioactive cesium adsorption ability is large, and thus the radiocesium adsorption ability per unit weight of the complex particles having the radioactive cesium adsorption ability is high. Preferably, when the average particle diameter is 200 nm or less, the surface area of the complex particles having the radioactive cesium adsorption ability is large, and thus the radiocesium adsorption ability per unit weight of the complex particles having the radioactive cesium adsorption ability is high. Therefore, it is more preferable.
また、前記グラスウールの比表面積は10〜1000m2/gであることが好ましい。前記比表面積が10〜1000m2/gであると、前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子を多く担持できるため好ましく、該比表面積が50m2/gより大きい場合であると、さらに前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子を多く担持できるため、より好ましい。なお、比表面積は、例えば、窒素ガスを使用したBET法で測定することができる。 Moreover, it is preferable that the specific surface area of the said glass wool is 10-1000 m < 2 > / g. When the specific surface area is 10 to 1000 m 2 / g, it is preferable because a large amount of the complex particles having the radioactive cesium adsorption ability can be supported, and when the specific surface area is larger than 50 m 2 / g, the radioactive cesium adsorption is further performed. This is more preferable because a large amount of complex particles having a function can be supported. The specific surface area can be measured by, for example, the BET method using nitrogen gas.
また、本発明は、グラスウール表面に、プラズマ照射、オゾン曝露、UV照射、及び、コロナ放電からなる群から選ばれる少なくとも1種のドライ洗浄処理を施す、ドライ洗浄処理工程、
前記ドライ洗浄処理工程後のグラスウール表面に、前記一般式[1]で表される放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子を分散液中に分散させた塗布液を接触させる、塗布工程、
前記塗布工程後のグラスウールを乾燥させる、乾燥工程
を有することを特徴とする、上記の放射性セシウム吸着材の製造方法である。
Further, the present invention is a dry cleaning treatment step, wherein the glass wool surface is subjected to at least one dry cleaning treatment selected from the group consisting of plasma irradiation, ozone exposure, UV irradiation, and corona discharge,
A coating step in which a coating solution in which complex particles having the radioactive cesium adsorption ability represented by the general formula [1] are dispersed in a dispersion is brought into contact with the glass wool surface after the dry cleaning treatment step;
It is a manufacturing method of said radioactive cesium adsorbent characterized by having a drying process which dries the glass wool after the said application | coating process.
前記の放射性セシウム吸着材の製造方法において、前記塗布液中の放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子の含有率は0.01〜20質量%であることが好ましい。前記含有率が0.01〜20質量%であると、前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子を一次粒子の状態で前記グラスウール表面に担持させやすいため好ましく、該含有量が0.05〜10質量%であると、前記グラスウール表面に前記錯体粒子を過不足が少なくかつ十分な量で担持させることができるため、より効率的で好ましい。 In the manufacturing method of the said radioactive cesium adsorbent, it is preferable that the content rate of the complex particle | grains which have the radioactive cesium adsorption capacity in the said coating liquid is 0.01-20 mass%. The content is preferably 0.01 to 20% by mass because the complex particles having the radioactive cesium adsorption ability are easily supported on the surface of the glass wool in a primary particle state, and the content is preferably 0.05 to 10% by mass. % Is more efficient and preferable because the complex particles can be supported on the surface of the glass wool in a sufficient amount with little excess or deficiency.
また、前記放射性セシウム吸着材の製造方法において、前記塗布液は、比誘電率が20以上である溶媒に前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子を分散させたものであることが好ましい。前記分散液の比誘電率が20以上であると、前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子を一次粒子の状態で分散させやすいため好ましく、該比誘電率が25以上であると、さらに前記の分散をさせやすいため、より好ましい。 Moreover, in the manufacturing method of the said radioactive cesium adsorbent, it is preferable that the said coating liquid disperse | distributes the complex particle | grains which have the said radiocesium adsorption capacity in the solvent whose relative dielectric constant is 20 or more. When the relative dielectric constant of the dispersion is 20 or more, it is preferable because the complex particles having the radioactive cesium adsorption ability can be easily dispersed in the state of primary particles. When the relative dielectric constant is 25 or more, the dispersion is further performed. It is more preferable because
また、前記放射性セシウム吸着材の製造方法において、前記乾燥工程として、塗布工程後のグラスウールを50〜180℃で加熱することが好ましい。前記乾燥工程として、50〜180℃で加熱することにより前工程の塗布工程で前記グラスウール表面に付着した塗布液中の分散液を短時間で除去できるため好ましく、該加熱温度が80〜180℃であると分散液を除去するための時間がさらに短くて済むので、生産性が向上するためより好ましい。また前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子は180℃を超える温度で加熱すると熱により分解物の生成が多くなる場合があるため、前記乾燥工程の上限温度は180℃以下であることが好ましい。 Moreover, in the manufacturing method of the said radioactive cesium adsorbent, it is preferable to heat the glass wool after an application | coating process at 50-180 degreeC as the said drying process. Since the dispersion in the coating liquid adhering to the glass wool surface in the application process of the previous process can be removed in a short time by heating at 50 to 180 ° C. as the drying process, the heating temperature is preferably 80 to 180 ° C. If it exists, since the time for removing a dispersion liquid may be further shortened, productivity is improved and it is more preferable. Moreover, since the complex particle | grains which have the said radioactive cesium adsorption ability may heat | generate the decomposition product by heat when heated at the temperature exceeding 180 degreeC, it is preferable that the upper limit temperature of the said drying process is 180 degrees C or less.
また、前記放射性セシウム吸着材の製造方法において、前記乾燥工程後に得られる、表面に放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子が担持されたグラスウールを、さらに洗浄液に接触させて洗浄した後で、80℃以下の温度で乾燥することが好ましい。 Further, in the method for producing the radioactive cesium adsorbent, the glass wool obtained after the drying step, on which the complex particles having the radioactive cesium adsorption ability are supported, is further brought into contact with a washing liquid and washed, and then 80 ° C. or less. It is preferable to dry at the temperature.
また、本発明の放射性セシウム吸着材は、室温で該吸着材に水を接触させた際に、該水中での前記錯体粒子の熱分解物に由来する全シアンの濃度が1mg/L以下であることが好ましい。これは、放射性セシウム吸着材を用いて汚染水から放射性セシウムを選択的に取り除く際に、水中に前記一般式[1]で表される化合物の熱分解物に由来する有害なシアン化合物が溶出し難いことが望ましいためである。例えば、放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子を24mg担持させた吸着材に、水を12ml/minの流速で通水した後の該水中の全シアン濃度は、水質汚濁防止法の規制値である1mg/L以下であることが望まれる。また、安全性の観点から前記全シアン濃度は低いほど好ましい。本発明の乾燥工程後に得られる放射性セシウム吸着材を用いると、前記通水後の水中の全シアン濃度を、水質汚濁防止法の規制値以下とすることができる。また、前記乾燥工程後に得られる放射性セシウム吸着材をさらに洗浄液に接触させて洗浄した後で、80℃以下の温度で乾燥させて得た吸着材を用いると、前記通水後の水中の全シアン濃度を、水質汚濁防止法の規制値以下とし、さらに低くすることができる。なお、前記通水後の水中の全シアン濃度は、例えば、JIS K 0102 38.3に準拠した方法で測定することができる。 In the radioactive cesium adsorbent of the present invention, when water is brought into contact with the adsorbent at room temperature, the concentration of total cyanide derived from the thermal decomposition product of the complex particles in the water is 1 mg / L or less. It is preferable. This is because when a radioactive cesium adsorbent is used to selectively remove radioactive cesium from contaminated water, harmful cyanide compounds derived from the thermal decomposition product of the compound represented by the general formula [1] are eluted in the water. This is because it is desirable to be difficult. For example, the total cyan concentration in the water after passing water at a flow rate of 12 ml / min on an adsorbent carrying 24 mg of complex particles having radioactive cesium adsorption capacity is 1 mg which is a regulation value of the Water Pollution Control Law. / L or less is desired. From the viewpoint of safety, the total cyan density is preferably as low as possible. When the radioactive cesium adsorbent obtained after the drying step of the present invention is used, the total cyan concentration in the water after passing through the water can be made not more than the regulation value of the Water Pollution Control Law. Further, when the adsorbent obtained by further bringing the radioactive cesium adsorbent obtained after the drying step into contact with a washing liquid and then drying at a temperature of 80 ° C. or less is used, The concentration can be made lower than or equal to the regulation value of the Water Pollution Control Law. In addition, the total cyan density | concentration in the water after the said water flow can be measured by the method based on JISK0102 38.3, for example.
また、本発明は、放射性セシウムを有する廃液中から該放射性セシウムを選択的に回収する方法であって、前記廃液を上記の放射性セシウム吸着材に接触させる工程を含むことを特徴とする、廃液中から該放射性セシウムを回収する方法である。 Further, the present invention is a method for selectively recovering the radioactive cesium from the waste liquid having radioactive cesium, comprising the step of bringing the waste liquid into contact with the radioactive cesium adsorbent described above. The radioactive cesium is recovered from
前記の廃液中から放射性セシウムを回収する方法において、前記放射性セシウム吸着材に接触させる工程は、前記吸着材の充填カラムに前記廃液を流通させることが好ましい。 In the method for recovering radioactive cesium from the waste liquid, the step of bringing the radioactive cesium into contact with the radioactive cesium adsorbent preferably circulates the waste liquid through a column packed with the adsorbent.
本発明の放射性セシウム吸着材は、簡便な操作で放射性セシウムを有する廃液中から該放射性セシウムを回収することができ、該回収作業において吸着材に廃液が接触しても吸着材から放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子が脱落し難いため廃液中から該放射性セシウムを効率的に回収することができ、高濃度の放射性セシウムを吸着した場合であっても、その発熱や放射線によって分解や発火が起こる恐れがなく、吸着後に発火を伴うことなくガラス固化することが可能であるため、安全で効率的に放射性セシウムの除染作業を行うことに奏功し、さらに、放射性セシウムを吸着させた後の吸着材を安全かつ確実に固定化することに奏功する。 The radioactive cesium adsorbent of the present invention can recover the radioactive cesium from waste liquid containing radioactive cesium by a simple operation, and even if the waste liquid comes into contact with the adsorbent in the recovery operation, the radioactive cesium adsorption capacity The complex cesium-containing particles are difficult to drop off, so that the radioactive cesium can be efficiently recovered from the waste liquid, and even if high-concentration radioactive cesium is adsorbed, the heat and radiation may cause decomposition and ignition. Because it is possible to solidify without igniting after adsorption, it has succeeded in decontaminating radioactive cesium safely and efficiently, and the adsorbent after adsorbing radioactive cesium It is effective to fix the battery safely and securely.
本発明の放射性セシウム吸着材に用いられるグラスウールとしては、一般に入手可能なグラスウールに前記ドライ洗浄処理を施したものであれば用いることができ、例えば、市販されているAガラス系のグラスウールやEガラス系、Sガラス系、Cガラス系、ARガラス系、Dガラス系のグラスウールなどに前記ドライ洗浄処理を施したものを用いることができる。なお、グラスウールには一般的にフェノール樹脂、エポキシ樹脂や、アクリル樹脂で表面処理が施されたグラスウールと、上記のような表面処理が施されていないノーバインダーグラスウールがあるが、有機樹脂は耐熱性および耐放射線性が低いためノーバインダーグラスウールが好ましい。繊維径は特に限定されないが、本発明の吸着材をカラムの充填材として、カラムの内部形状に合わせて、例えば、筒状、ロール状などに加工する場合は、加工のしやすさの観点から1〜20μmφが好ましい。 As the glass wool used for the radioactive cesium adsorbent of the present invention, any glass wool that has been subjected to the above-mentioned dry cleaning treatment can be used. For example, commercially available glass wool or E glass of A glass type can be used. It is possible to use a glass wool made of a glass, S glass, C glass, AR glass, or D glass that has been subjected to the dry cleaning treatment. Glass wool generally includes phenolic resin, epoxy resin, glass wool that has been surface-treated with acrylic resin, and no-binder glass wool that has not been surface-treated as described above, but organic resins are heat resistant. Further, no binder glass wool is preferred because of its low radiation resistance. The fiber diameter is not particularly limited, but when the adsorbent of the present invention is used as a column filler, for example, in the case of processing into a cylindrical shape, a roll shape, or the like in accordance with the internal shape of the column, from the viewpoint of ease of processing. 1-20 μmφ is preferred.
前記ドライ洗浄処理は、グラスウール表面に前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子を、より多く、より脱落し難く、担持するために必要な処理である。プラズマ照射としては、例えば、大気圧下または低圧下で、アルゴン、ヘリウム、窒素、空気、酸素、二酸化炭素などのガス種を利用したプラズマを照射する方法がある。オゾン曝露としては、例えば、酸素存在下でオゾン暴露する方法がある。UV照射としては、例えば、汚れを構成する有機物質の原子間の結合エネルギーよりも大きいエネルギーを有するUV光を照射する方法がある。コロナ放電としては、例えば、大気中でコロナ放電する方法がある。上記のプラズマ照射、オゾン曝露、UV照射、及び、コロナ放電は適宜組み合わせて実施してもよい。特に洗浄力が大きく、均一にドライ洗浄できるプラズマ照射やUV照射とオゾン暴露を組み合わせたドライ洗浄が好ましい。 The dry cleaning treatment is a treatment necessary to carry more, more difficult to drop off, the complex particles having the radioactive cesium adsorption ability on the glass wool surface. As the plasma irradiation, for example, there is a method of irradiating plasma using a gas species such as argon, helium, nitrogen, air, oxygen, carbon dioxide under atmospheric pressure or low pressure. As ozone exposure, for example, there is a method of ozone exposure in the presence of oxygen. As the UV irradiation, for example, there is a method of irradiating UV light having energy larger than the binding energy between atoms of the organic substance constituting the dirt. As corona discharge, for example, there is a method of corona discharge in the atmosphere. The plasma irradiation, ozone exposure, UV irradiation, and corona discharge may be appropriately combined. In particular, dry cleaning combining plasma irradiation or UV irradiation with ozone exposure, which has a large cleaning power and enables uniform dry cleaning, is preferable.
前記一般式[1]で表される放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子としては、一般的に入手可能な、例えば、Fe4[Fe(CN)6]3(アクロス社製、Prussian blue(プルシアンブルー)、品番:21521−0250)、NH4Fe[Fe(CN6)](大日精化製、紺青、品番:MF−4905ブルー)、K4Fe(CN)6(和光純薬工業製、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム、品番:93−1920)等や、KFe[Fe(CN6)]、NaFe[Fe(CN6)]、Na4Fe(CN)6、Co[Fe(CN)6]、Cu2[Fe(CN)6]、Ni2[Fe(CN)6]、K2Co[Fe(CN6)]、Ca2[Fe(CN)6]、V2[Fe(CN)6]、Mn2[Fe(CN)6]、Sr2[Fe(CN)6]、Nb2[Fe(CN)6]、Nb[Fe(CN)6]、Mo[Fe(CN)6]、Mo2[Fe(CN)6]、Cd2[Fe(CN)6]、Pt2[Fe(CN)6]、Pt[Fe(CN)6]、Au4[Fe(CN)6]、Au2[Fe(CN)6]、Au[Fe(CN)6]、W2[Fe(CN)6]、W[Fe(CN)6]、Ru2[Fe(CN)6]、Ru[Fe(CN)6]、Rh2[Fe(CN)6]、Rh[Fe(CN)6]、Cr4[Fe(CN)6]3、Nb4[Fe(CN)6]3、Mo4[Fe(CN)6]3、Mo2[Fe(CN)6]3、Pt4[Fe(CN)6]3、W2[Fe(CN)6]3、Ru4[Fe(CN)6]3、Ru2[Fe(CN)6]3、Rh4[Fe(CN)6]3、Rh2[Fe(CN)6]3、Cr4[Fe(CN)6]3、Cr2[Fe(CN)6]3、V4[Fe(CN)6]3等が挙げられる。なお、上記一般式で表される化合物は水和物であっても良い。なお、前記一般式[1]で表される放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子の形状は特に限定されず、球状や楕円球状等の形状のものを使用することができる。 As complex particles having the radioactive cesium adsorption ability represented by the general formula [1], generally available, for example, Fe 4 [Fe (CN) 6 ] 3 (manufactured by Acros, Prussian blue (Prussian blue) ), Part number: 21521-0250), NH 4 Fe [Fe (CN 6 )] (manufactured by Dainichi Seika, bitumen, part number: MF-4905 blue), K 4 Fe (CN) 6 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Hexacyano) Iron (III) potassium, product number: 93-1920), KFe [Fe (CN 6 )], NaFe [Fe (CN 6 )], Na 4 Fe (CN) 6 , Co [Fe (CN) 6 ] Cu 2 [Fe (CN) 6 ], Ni 2 [Fe (CN) 6 ], K 2 Co [Fe (CN 6 )], Ca 2 [Fe (CN) 6 ], V 2 [Fe (CN) 6 ], Mn 2 [Fe (CN) 6 ], Sr 2 [Fe (CN) 6 ], Nb 2 [Fe (CN) 6 ], Nb [Fe (CN) 6 ], Mo [Fe (CN) 6 ], Mo 2 [Fe (CN ) 6], Cd 2 [Fe (CN) 6], Pt 2 [Fe (CN) 6], Pt [Fe (CN) 6], Au 4 [Fe (CN) 6], Au 2 [Fe (CN) 6 ], Au [Fe (CN) 6 ], W 2 [Fe (CN) 6 ], W [Fe (CN) 6 ], Ru 2 [Fe (CN) 6 ], Ru [Fe (CN) 6 ], Rh 2 [Fe (CN) 6 ], Rh [Fe (CN) 6], Cr 4 [Fe (CN) 6] 3, Nb 4 [Fe (CN) 6] 3, Mo 4 [Fe (CN) 6] 3 , Mo 2 [Fe (CN) 6 ] 3 , Pt 4 [Fe (CN) 6 ] 3 , W 2 [Fe (CN) 6 ] 3 , Ru 4 [ Fe (CN) 6 ] 3 , Ru 2 [Fe (CN) 6 ] 3 , Rh 4 [Fe (CN) 6 ] 3 , Rh 2 [Fe (CN) 6 ] 3 , Cr 4 [Fe (CN) 6 ] 3 , Cr 2 [Fe (CN) 6 ] 3 , V 4 [Fe (CN) 6 ] 3 and the like. The compound represented by the above general formula may be a hydrate. In addition, the shape of the complex particle | grains which have the radioactive cesium adsorption ability represented by the said General formula [1] is not specifically limited, The thing of shapes, such as spherical shape and an ellipsoidal shape, can be used.
また、基材であるグラスウールの単位表面積あたりの放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子の担持量(以降、単純に「担持率」と記載する場合がある)は、塗布工程後、及び、後述する液体(水)の接触試験後のいずれにおいても、0.15mg/m2以上であると、得られる吸着材に十分な放射性セシウム吸着能力を付与することができ、かつ使用時に液体との接触により吸着材から前記錯体粒子が脱落し難いため好ましい。前記担持率は0.25mg/m2以上であるとより好ましい。 In addition, the loading amount of the complex particles having the radioactive cesium adsorption capacity per unit surface area of the glass wool as the base material (hereinafter sometimes simply referred to as “loading rate”) is the liquid after the coating step and described later. In any case after the contact test of (water), if it is 0.15 mg / m 2 or more, the adsorbent obtained can be provided with sufficient radioactive cesium adsorption capacity and adsorbed by contact with a liquid during use. It is preferable because the complex particles hardly fall off from the material. The carrying rate is more preferably 0.25 mg / m 2 or more.
本発明の放射性セシウム吸着材の製造方法において、前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子は、分散液中に分散させた状態の塗布液として、前記ドライ洗浄処理工程後のグラスウール表面に供される。該分散液としては、前記放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子を凝集させることなく、分散させることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、水、メタノール、エタノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、MEKなどのケトン系溶媒やそれらの混合液、及びそれらに界面活性剤などの分散助剤を含有させたものが挙げられる。前記分散液は、上記の中でも、比誘電率が20以上である溶媒であることが好ましく、該溶媒としては水やメタノールが挙げられる。 In the method for producing a radioactive cesium adsorbent of the present invention, the complex particles having the radioactive cesium adsorbing ability are provided on the surface of glass wool after the dry cleaning treatment step as a coating liquid dispersed in a dispersion. The dispersion is not particularly limited as long as it can disperse the complex particles having the radioactive cesium adsorption ability without agglomeration. For example, alcohols such as water, methanol, ethanol, etc. Examples thereof include solvents, ketone solvents such as acetone and MEK, mixed liquids thereof, and those containing a dispersion aid such as a surfactant. Among the above, the dispersion is preferably a solvent having a relative dielectric constant of 20 or more, and examples of the solvent include water and methanol.
また、前記塗布液を前記ドライ洗浄処理工程後のグラスウール表面に供する方法は、特に限定されないが、前記塗布液を前記グラスウールに滴下する方法や、前記塗布液を前記グラスウールにスプレー塗布する方法や、前記塗布液中に前記グラスウールを浸漬する方法が挙げられる。 In addition, the method for providing the coating solution to the glass wool surface after the dry cleaning treatment step is not particularly limited, but the method of dropping the coating solution onto the glass wool, the method of spray-coating the coating solution onto the glass wool, A method of immersing the glass wool in the coating solution is exemplified.
本発明の放射性セシウム吸着材の製造方法の乾燥工程において、乾燥方法は特に限定されないが、高温雰囲気に保持する方法や、温風または熱風を吹き付ける方法や、減圧下に保持する方法、バレル乾燥、スピン乾燥、赤外線乾燥などの乾燥方法が挙げられる。 In the drying step of the method for producing the radioactive cesium adsorbent of the present invention, the drying method is not particularly limited, but a method of maintaining a high temperature atmosphere, a method of blowing warm air or hot air, a method of maintaining under reduced pressure, barrel drying, Examples of the drying method include spin drying and infrared drying.
前記乾燥工程後に得られる放射性セシウム吸着材をさらに洗浄液に接触させて洗浄した後で、80℃以下の温度で乾燥させて放射性セシウム吸着材を得る場合、前記洗浄液としては、水、メタノール、エタノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、MEKなどのケトン系溶剤やそれらの混合液が挙げられ、中でもイオン性化合物の溶解性の観点から水が好ましい。上記の吸着材と洗浄液を接触させる方法は、特に限定されず、例えば、洗浄液中に吸着材を浸漬させてもよいし、吸着材に洗浄液を滴下してもよいし、流通させた状態の洗浄液中で吸着材を保持させてもよい。また、80℃以下の温度で乾燥させる際の乾燥方法は特に限定されないが、80℃以下の温度において、加熱雰囲気に保持する方法や、温風または熱風を吹き付ける方法や、減圧下に保持する方法、バレル乾燥、スピン乾燥、赤外線乾燥などの乾燥方法が挙げられ、作業効率の観点から10〜80℃で乾燥を行うことが好ましい。 In the case where the radioactive cesium adsorbent obtained after the drying step is further brought into contact with a washing liquid and washed, and then dried at a temperature of 80 ° C. or lower to obtain a radioactive cesium adsorbent, the washing liquid includes water, methanol, ethanol, etc. Alcohol solvents, ketone solvents such as acetone and MEK, and mixtures thereof, water is preferred from the viewpoint of solubility of ionic compounds. The method for bringing the adsorbent into contact with the cleaning liquid is not particularly limited. For example, the adsorbent may be immersed in the cleaning liquid, the cleaning liquid may be dropped on the adsorbent, or the cleaning liquid in a distributed state. The adsorbent may be held therein. Moreover, the drying method at the time of drying at a temperature of 80 ° C. or lower is not particularly limited, but at a temperature of 80 ° C. or lower, a method of holding in a heating atmosphere, a method of blowing warm air or hot air, or a method of holding under reduced pressure , Barrel drying, spin drying, infrared drying, and the like, and drying is preferably performed at 10 to 80 ° C. from the viewpoint of work efficiency.
また、本発明の放射性セシウム吸着材によって放射性セシウムを吸着させて回収した後で、該回収後の吸着材を一般的なガラス固化によって安全に固定化することができる。前記ガラス固化に用いられるガラスとしては、成形性及び前記吸着材の安全な固化処理の観点から溶融粘度が104Pa・sになる温度が低く(1400℃以下)、かつ長期間の保存安定性を考慮して耐水性が高いガラスが好ましいため、例えばホウケイ酸ガラスが好ましいが、ケイ酸塩ガラス、ソーダライムガラス、鉛ガラスでも良い。 In addition, after the radioactive cesium adsorbent of the present invention adsorbs and collects the radioactive cesium, the recovered adsorbent can be safely fixed by general vitrification. As the glass used for the glass solidification, the temperature at which the melt viscosity becomes 10 4 Pa · s is low (1400 ° C. or lower) from the viewpoint of moldability and the safe solidification treatment of the adsorbent, and long-term storage stability. In view of the above, a glass having high water resistance is preferable. For example, borosilicate glass is preferable, but silicate glass, soda lime glass, and lead glass may be used.
また、本発明の放射性セシウム吸着材によって放射性セシウムを吸着させて回収した後で、該回収後の吸着材に含まれる放射性セシウムの濃度が発熱や発火を起こさず、またガラス固化が必要なほどの長期保管安定性が求められない場合(例えば、約107Bq/g未満)は、ガラス固化以外の例えばセメント固化等によって安全に固定化することができる。セメント固化に用いるセメントは特に限定されないが、例えば、ポルトランドセメント等を用いることができる。 In addition, after the radioactive cesium adsorbent of the present invention adsorbs and collects radioactive cesium, the concentration of radioactive cesium contained in the adsorbent after the recovery does not cause heat generation or ignition, and vitrification is necessary. When long-term storage stability is not required (for example, less than about 10 7 Bq / g), it can be safely fixed by, for example, cement solidification other than vitrification. Although the cement used for cement solidification is not specifically limited, For example, Portland cement etc. can be used.
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. The present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
(塗布液の調製)
放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子(表1中で「Cs吸着錯体粒子」と記載する)として、アクロス社製のプルシアンブルー(品番21521−0250、平均粒径D50:40nm(日機装社製Nanotrac UPA−EX250で測定、測定原理:動的光散乱法 周波数解析 ヘテロダイン法))0.06gを6gのイオン交換水(比誘電率:80)に分散させることによって、1質量%の塗布液を調製した。
[Example 1]
(Preparation of coating solution)
As complex particles having the ability to adsorb radioactive cesium (described as “Cs-adsorbed complex particles” in Table 1), Prussian blue (product number 21521-0250, average particle size D50: 40 nm manufactured by Acros Corporation, Nanotrac UPA- manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) Measurement with EX250, measurement principle: dynamic light scattering method, frequency analysis, heterodyne method)) 0.06 g was dispersed in 6 g of ion-exchanged water (relative permittivity: 80) to prepare a 1% by mass coating solution.
(ドライ洗浄処理工程)
表面積が38m2であるシート状(約5mm×約20mmで厚さが約5mm)のグラスウール(セントラルグラスファイバー社製、ノーバインダーグラスウール、比表面積:253m2/g、ホウケイ酸系ガラス、線径:5.5±0.5μmφ)の表面に、シンクエンジニアリング社製大気圧プラズマ照射表面改質装置 型番:PS−610Cによって照射距離:20mm、照射時間:10秒間の条件で、プラズマ照射を施すことによりドライ洗浄処理した。前記グラスウールと同一組成の板ガラス表面に対して、前記と同一の条件でドライ洗浄処理した場合、該表面の水接触角は6°である。なお、前記表面積はJIS Z8830に準拠して測定し、算出したものである。
(Dry cleaning process)
Glass wool with a surface area of 38 m 2 (about 5 mm × about 20 mm and thickness about 5 mm) (manufactured by Central Glass Fiber, no binder glass wool, specific surface area: 253 m 2 / g, borosilicate glass, wire diameter: By applying plasma irradiation to the surface of 5.5 ± 0.5 μmφ) at atmospheric pressure plasma irradiation surface modification device manufactured by Sink Engineering Co., Ltd. Model No .: PS-610C under conditions of irradiation distance: 20 mm, irradiation time: 10 seconds Dry-cleaned. When a plate glass surface having the same composition as the glass wool is subjected to a dry cleaning treatment under the same conditions as described above, the water contact angle of the surface is 6 °. The surface area is measured and calculated according to JIS Z8830.
(塗布工程)
前記ドライ洗浄処理工程後のグラスウール150.198mgをガラス製カップに入れ、前記プルシアンブルー塗布液を該グラスウールに滴下した。
(Coating process)
After the dry cleaning treatment step, 150.198 mg of glass wool was placed in a glass cup, and the Prussian blue coating solution was added dropwise to the glass wool.
(乾燥工程)
前記塗布工程後に、前記ガラス製カップごと150℃で4時間加熱して塗布液を乾燥することにより、放射性セシウム吸着材を得た。乾燥工程後に得られた前記吸着材の質量が180.205mgであったため、該吸着材中に担持されているプルシアンブルーの質量は30.007mgである。従って、プルシアンブルーの担持率は0.79mg/m2である。上記の製造条件を表1に示す。
(Drying process)
After the coating process, the glass cup was heated at 150 ° C. for 4 hours to dry the coating solution, thereby obtaining a radioactive cesium adsorbent. Since the mass of the adsorbent obtained after the drying step was 180.205 mg, the mass of Prussian blue supported in the adsorbent is 30.007 mg. Therefore, the loading rate of Prussian blue is 0.79 mg / m 2 . The production conditions are shown in Table 1.
[液体(水)との接触試験]
上記の乾燥工程後に得られた、前記吸着材を、イオン交換水を入れたガラス瓶に入れて、20℃でMIX−ROTAR VMR−5(井内盛栄堂製)にて、20rpmで3時間振盪させた後に、該吸着材を取り出し、乾燥させた。乾燥後の吸着材の質量は、170.301mgであったため、該接触試験後の吸着材中に担持されているプルシアンブルーの質量は、20.103mgである。
液体(水)との接触試験によるプルシアンブルーの脱落率(質量%)は、(((前記乾燥工程後の吸着材に担持されているプルシアンブルーの質量)−(接触試験後の吸着材に担持されているプルシアンブルーの質量))×100/(前記乾燥工程後の吸着材に担持されているプルシアンブルーの質量))で表され、該脱落率は、33.0質量%であった。
[Contact test with liquid (water)]
The adsorbent obtained after the drying step was put in a glass bottle containing ion-exchanged water, and shaken at 20 ° C. with MIX-ROTAR VMR-5 (manufactured by Inoue Seieido) at 20 rpm for 3 hours. Later, the adsorbent was removed and dried. Since the mass of the adsorbent after drying was 170.301 mg, the mass of Prussian blue supported in the adsorbent after the contact test was 20.103 mg.
The drop-out rate (mass%) of Prussian blue by the contact test with liquid (water) is (((Mass of Prussian blue supported on the adsorbent after the drying step))-(supported on the adsorbent after the contact test). Mass of Prussian blue)) × 100 / (mass of Prussian blue supported on the adsorbent after the drying step)), and the drop-off rate was 33.0 mass%.
[吸着材と接触させた水中の全シアン濃度評価]
上記の乾燥工程後に得られた吸着材のうち144.130g分(吸着材に担持されているプルシアンブルーの質量:24mg)をカラムに充填し、12ml/minで通水した後の該水中の全シアン濃度を、JIS K 0102 38.3に準拠した方法で測定した。前記通水後の水の内、最初の50ml中には充填の際に細かく破砕された吸着剤の一部が混入されている可能性があり、その影響により全シアン濃度を正確に評価できない可能性があるので、これをドレンとして廃棄し、以降、100mlずつ採取し、測定した結果、採取1本目:0.1mg/L、採取3本目:0.1mg/L未満(検出下限未満)、採取5本目:0.1mg/L未満(検出下限未満)であり、全シアン濃度はいずれも水質汚濁防止法のシアン化合物の排出基準未満であった。また、上記の乾燥工程後に得られた吸着材を、ろ紙を設置した吸引ロートの該ろ紙上に設置し、吸引状態としたうえで、前記吸着材に該吸着材の100質量倍のイオン交換水を洗浄液として滴下する作業を2回実施して洗浄した後で、該吸着材を60℃に保持した電気炉内に18hr保持して乾燥させて得られた吸着材を、同様にカラムに充填し、通水した後の該水中の全シアン濃度を測定した場合、採取1本目:0.1mg/L未満(検出下限未満)、採取3本目:0.1mg/L未満(検出下限未満)、採取5本目:0.1mg/L未満(検出下限未満)であり、全シアン濃度はいずれも水質汚濁防止法のシアン化合物の排出基準未満であり、さらにより低濃度であった。なお、前記のイオン交換水を洗浄液として用いた洗浄から、60℃での乾燥までの操作を、以降、「リンス処理」と記載する場合がある。
[Evaluation of total cyan density in water in contact with adsorbent]
Of the adsorbent obtained after the drying step, 144.130 g (mass of Prussian blue supported on the adsorbent: 24 mg) was packed in a column and all water in the water after passing water at 12 ml / min. The cyan density was measured by a method based on JIS K 0102 38.3. In the first 50 ml of the water after the water flow, there is a possibility that a part of the adsorbent finely crushed at the time of filling may be mixed, and the total cyan density cannot be accurately evaluated due to the influence. As a result, it was discarded as drain, and then 100 ml was collected and measured. As a result, the first sample: 0.1 mg / L, the third sample: less than 0.1 mg / L (less than the lower limit of detection), sampled Fifth: Less than 0.1 mg / L (less than the lower limit of detection), and the total cyan concentration was less than the discharge standard for cyanide compounds in the Water Pollution Control Law. Further, the adsorbent obtained after the drying step is placed on the filter paper of a suction funnel provided with filter paper to obtain a suction state, and then the ion-exchanged water is 100 mass times the adsorbent in the adsorbent. In the same manner, the column was filled with the adsorbent obtained by holding the adsorbent for 18 hours in an electric furnace maintained at 60 ° C. and drying it. When the total cyan concentration in the water after passing water was measured, the first sample: less than 0.1 mg / L (lower than the lower limit of detection), the third sample: less than 0.1 mg / L (lower than the lower limit of detection), the sample collected Fifth: less than 0.1 mg / L (less than the lower limit of detection), and the total cyan concentration was less than the discharge standard for cyanide compounds in the water pollution control method, and was even lower. The operation from the cleaning using the ion-exchanged water as a cleaning liquid to the drying at 60 ° C. may be hereinafter referred to as “rinsing treatment”.
実際に放射性セシウムを高濃度に吸着させることは、設備上及び安全上困難であるため、以下では、上記の乾燥工程後に得られた放射性セシウム吸着材を、放射性セシウムを吸着させた後の状態とみなして、高濃度の放射性セシウムによって高温状態となった場合の前記放射性セシウム吸着材の安定性の評価(耐熱性評価)を行い、また、上記の乾燥工程後に得られた放射性セシウム吸着材のガラス固化を試みた。 Actually adsorbing radioactive cesium at a high concentration is difficult in terms of equipment and safety. Therefore, in the following, the radioactive cesium adsorbent obtained after the drying step is described as the state after adsorbing radioactive cesium. In view of this, the stability (heat resistance evaluation) of the radioactive cesium adsorbent when it is brought to a high temperature state by high-concentration radioactive cesium is evaluated, and the glass of the radioactive cesium adsorbent obtained after the above drying step Tried to solidify.
[比表面積の測定]
(液体窒素の沸点で試料表面と吸着平衡状態にある吸着気体の圧力)/(窒素の蒸気圧)が、0.05〜0.35の範囲で、窒素ガスを液体窒素温度でグラスウール表面に吸着させ、BET法で比表面積を測定した。
[Specific surface area measurement]
Adsorbed nitrogen gas on the surface of glass wool at liquid nitrogen temperature when (pressure of adsorbed gas at the boiling point of liquid nitrogen and in the equilibrium state with the sample surface) / (vapor pressure of nitrogen) is in the range of 0.05 to 0.35 The specific surface area was measured by the BET method.
[水接触角の測定]
JIS R 3257に準拠し、水に対する接触角を測定した。
[Measurement of water contact angle]
Based on JIS R 3257, the contact angle with water was measured.
[耐熱性評価]
上記の乾燥工程後に得られた放射性セシウム吸着材を400℃で10時間加熱したところ、加熱の前後で該吸着材の外観に変化はなかった。
[Heat resistance evaluation]
When the radioactive cesium adsorbent obtained after the drying step was heated at 400 ° C. for 10 hours, there was no change in the appearance of the adsorbent before and after heating.
[ガラス固化試験]
上記の乾燥工程後に得られた放射性セシウム吸着材をホウケイ酸ガラスカレットと共に、1000℃で溶融した後に、冷却したところ、吸着材の発火を伴うことなく安全にガラス固化することができた。上記の評価結果を表2に示す。
[Vitrification test]
When the radioactive cesium adsorbent obtained after the drying step was melted at 1000 ° C. together with a borosilicate glass cullet and then cooled, it could be vitrified safely without ignition of the adsorbent. The evaluation results are shown in Table 2.
[実施例2]
実施例1で用いたものと同様のグラスウールの表面に、セン特殊光源社製PHOTO LIGHT PROSECCOR 型番:PL2003N−10によって照射距離:25mm、照射時間:60秒間の条件でUV光を照射すると共に、該UV光により発生したオゾンに前記グラスウールの表面を曝露することによりドライ洗浄処理した以外は実施例1と同様の方法で放射性セシウム吸着材を作製し、評価した。製造条件と評価結果を表1及び2に示す。
[Example 2]
The surface of the glass wool similar to that used in Example 1 was irradiated with UV light under the conditions of irradiation distance: 25 mm, irradiation time: 60 seconds with PHOTO LIGHT PROSECECOR manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd. Model number: PL2003N-10. A radioactive cesium adsorbent was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the surface of the glass wool was exposed to ozone generated by UV light and subjected to a dry cleaning treatment. Production conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
[実施例3]
実施例2のドライ洗浄処理工程の照射時間を45秒間とした以外は実施例2と同様の方法で放射性セシウム吸着材を作製し、評価した。製造条件と評価結果を表1及び2に示す。
[Example 3]
A radioactive cesium adsorbent was prepared and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the irradiation time in the dry cleaning treatment step of Example 2 was 45 seconds. Production conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
[実施例4]
実施例1の放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子をNH4Fe[Fe(CN6)](大日精化製MF−4905ブルー)にした以外は、実施例1と同様の方法で放射性セシウム吸着材を作製し、評価した。製造条件と評価結果を表1及び2に示す。
[Example 4]
The radioactive cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 1, except that NH 4 Fe [Fe (CN 6 )] (MF-4905 Blue manufactured by Dainichi Seika) was used as the complex particle having the radioactive cesium adsorption ability of Example 1. Were made and evaluated. Production conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
[比較例1]
ドライ洗浄処理工程を施さないこと以外は、実施例1と同様の方法で放射性セシウム吸着材を作製し、評価した。乾燥工程後の担持率は0.65mg/m2であり、実施例1に比べて低かった。また、液体(水)との接触試験後の担持率は0.12mg/m2であり、液体(水)との接触試験によってプルシアンブルーが大幅に脱落したことが確認された。製造条件と評価結果を表1及び2に示す。
[Comparative Example 1]
A radioactive cesium adsorbent was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the dry cleaning treatment step was not performed. The supporting rate after the drying step was 0.65 mg / m 2 , which was lower than that in Example 1. Further, the loading rate after the contact test with the liquid (water) was 0.12 mg / m 2 , and it was confirmed that Prussian blue was largely removed by the contact test with the liquid (water). Production conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
[比較例2]
実施例1で用いたグラスウールの代わりに、表面積が38m2(比表面積:162m2/g)のセルロース不織布(BEMCOT M−1;旭化成せんい製)を使用した以外は、実施例1と同様の方法で放射性セシウム吸着材を作製し、評価した。乾燥工程後の担持率は0.52mg/m2であり、実施例1に比べて低かった。また、液体(水)との接触試験後の担持率は0.11mg/m2であり、実施例1に比べて低かった。また、実施例1と同様に耐熱性評価を行ったところ加熱によってススなどの分解成分を発生させながら該吸着材が炭化してしまった。また、実施例1と同様にガラス固化試験を行ったところ吸着材が発火したため、ガラス固化することができなかった。製造条件と評価結果を表1及び2に示す。
[Comparative Example 2]
The same method as in Example 1 except that a cellulose nonwoven fabric (BEMCOT M-1; manufactured by Asahi Kasei Fiber) having a surface area of 38 m 2 (specific surface area: 162 m 2 / g) was used instead of the glass wool used in Example 1. A radioactive cesium adsorbent was prepared and evaluated. The supporting rate after the drying step was 0.52 mg / m 2 , which was lower than that in Example 1. Moreover, the carrying rate after the contact test with the liquid (water) was 0.11 mg / m 2 , which was lower than that in Example 1. Further, when the heat resistance was evaluated in the same manner as in Example 1, the adsorbent was carbonized while generating decomposition components such as soot by heating. In addition, when the vitrification test was performed in the same manner as in Example 1, the adsorbent ignited, so that it could not be vitrified. Production conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
Claims (14)
AxM[Fe(CN)6]y
(式[1]中で、Aは、それぞれ互いに独立して、Fe、Na、K、Ca、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Nb、Mo、Cd、Pt、Au、W、Ru、Rh、及び、Agからなる群から選ばれる金属原子、または、NH4であり、xは0〜5の整数、yは1〜3の整数、Mは、Fe、Na、K、Ca、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Nb、Mo、Cd、Pt、Au、W、Ru、Rh、及び、Agからなる群から選ばれる金属原子である。また、式[1]の化合物はさらに水和水を含むものであってもよい) A complex having a radioactive cesium adsorption ability represented by the following general formula [1] on a glass wool surface subjected to at least one dry cleaning treatment selected from the group consisting of plasma irradiation, ozone exposure, UV irradiation, and corona discharge A radioactive cesium adsorbent characterized in that particles are supported.
A x M [Fe (CN) 6 ] y
(In Formula [1], A is independently of each other, Fe, Na, K, Ca, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Sr, Nb, Mo, Cd, Pt, Au. , W, Ru, Rh, and Ag, or NH 4 , x is an integer of 0 to 5, y is an integer of 1 to 3, M is Fe, Na, K A metal atom selected from the group consisting of Ca, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Sr, Nb, Mo, Cd, Pt, Au, W, Ru, Rh, and Ag. The compound of the formula [1] may further contain water of hydration)
前記ドライ洗浄処理工程後のグラスウール表面に、前記一般式[1]で表される放射性セシウム吸着能を有する錯体粒子を分散液中に分散させた塗布液を接触させる、塗布工程、
前記塗布工程後のグラスウールを乾燥させる、乾燥工程
を有することを特徴とする、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の放射性セシウム吸着材の製造方法。 A dry cleaning treatment step for subjecting the glass wool surface to at least one dry cleaning treatment selected from the group consisting of plasma irradiation, ozone exposure, UV irradiation, and corona discharge;
A coating step in which a coating solution in which complex particles having the radioactive cesium adsorption ability represented by the general formula [1] are dispersed in a dispersion is brought into contact with the glass wool surface after the dry cleaning treatment step;
The method for producing a radioactive cesium adsorbent according to any one of claims 1 to 5, further comprising a drying step of drying the glass wool after the coating step.
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JP2016065787A (en) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 株式会社神戸製鋼所 | Contaminated water treatment method and contaminated water treatment system |
CN113509910A (en) * | 2020-11-25 | 2021-10-19 | 中国科学院青海盐湖研究所 | Preparation method of metal ferricyanide adsorbent particles for liquid rubidium and cesium resource extraction |
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- 2012-11-27 JP JP2012259130A patent/JP2014041111A/en active Pending
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