JP2015036137A - Magnetic adsorbent for cesium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セシウム用磁性吸着剤に関するものである。 The present invention relates to a magnetic adsorbent for cesium.
重金属イオンや放射性セシウム等の有害成分を含有する溶液からこれらを分離するため、さまざまな手法が検討されてきた。最も簡便には、活性炭やイオン交換樹脂等の吸着剤を利用する方法が広く用いられている。これらの吸着剤を溶液に添加して使用する場合、吸着剤を処理済みの溶液から分離する必要があり、この作業には大きな困難を伴っていた。近年、超伝導磁石や高勾配磁気分離技術が進歩してきたため、磁性を利用して溶液中の有害成分を分離する技術の実用性が高まり、注目を集めるようになってきた。さらに、2011年に起きた福島第一原子力発電所の事故においては、放射性セシウムが広範囲に飛散し、さまざまな物質に付着した放射性セシウムを分離する技術が必要となってきた。 Various methods have been studied to separate these from solutions containing harmful components such as heavy metal ions and radioactive cesium. Most simply, a method using an adsorbent such as activated carbon or ion exchange resin is widely used. When these adsorbents are used by adding them to the solution, it is necessary to separate the adsorbent from the treated solution, and this operation has been accompanied with great difficulty. In recent years, as superconducting magnets and high gradient magnetic separation technologies have advanced, the practicality of technologies for separating harmful components in solutions using magnetism has increased and has attracted attention. Furthermore, in the accident at the Fukushima Daiichi nuclear power plant that occurred in 2011, radioactive cesium was scattered over a wide area, and technology for separating radioactive cesium attached to various substances has become necessary.
フェロシアン化金属化合物は、ナトリウム、カリウム、カルシウム等の共存イオンの存在下においても、放射性セシウムに対する高い選択性を有する吸着剤であることは知られている。フェロシアン化金属化合物と磁性を組み合わせた磁性吸着剤としては、磁性ナノ粒子からなるコア部、被覆層、さらに金属フェロシアン化物、ゼオライト等からなる表層を順次積層した多層構造からなる磁性吸着剤が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、紺青、鉄と酸化鉄の少なくともいずれかの磁性体、及び高分子化合物を必須成分として含有する磁性吸着剤が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 It is known that a metal ferrocyanide compound is an adsorbent having high selectivity for radioactive cesium even in the presence of coexisting ions such as sodium, potassium and calcium. As a magnetic adsorbent combining a ferrocyanide metal compound and magnetism, a magnetic adsorbent having a multilayer structure in which a core portion made of magnetic nanoparticles, a coating layer, and a surface layer made of metal ferrocyanide, zeolite, etc. are sequentially laminated. It is disclosed (for example, see Patent Document 1). Further, a magnetic adsorbent containing bitumen, a magnetic substance of at least one of iron and iron oxide, and a polymer compound as essential components is disclosed (for example, see Patent Document 2).
これらの磁性吸着剤により、所望の放射性セシウム吸着性をもたせることは可能であるが、磁性吸着剤を回収した後の処理水中に、フェロシアン化金属化合物由来のフェロシアン化物イオン、および磁性により回収されないフェロシアン化物が漏出するという問題が生じていた。水質汚濁防止法により、フェロシアン化物を含めたシアン化合物は規制物質となっており、排水基準は1mg/Lである。排水基準を上回るシアン化合物濃度となった場合には、何らかの方法で処理水中のシアン化合物濃度を下げる処理をする必要が生じ、作業が煩雑となっていた。 These magnetic adsorbents can provide the desired radioactive cesium adsorptivity, but are recovered by ferrocyanide ions derived from ferrocyanide compounds and magnetism in the treated water after recovering the magnetic adsorbent. There was a problem of leaking ferrocyanide that was not done. According to the Water Pollution Control Law, cyanide compounds including ferrocyanides are regulated substances, and the wastewater standard is 1 mg / L. When the cyanide concentration exceeds the drainage standard, it is necessary to reduce the cyanide concentration in the treated water by some method, and the work is complicated.
本発明者らは、吸着性が良好で実用的な磁性吸着剤として、磁性体粒子と水不溶性フェロシアン化物を水溶性樹脂や水性樹脂エマルジョンを用いて結着させた磁性吸着剤を開発した。しかしながら、磁性吸着剤を回収した後の処理水中にフェロシアン化物が漏出するという問題が生じていた。このような漏出したフェロシアン化物は磁性体粒子を有しておらず、磁性が弱いため、磁気回収装置により回収されがたく、磁性吸着剤の回収率の低下、処理水からのセシウム磁気分離率の低下を招いていた。工程的に煩雑となるものの、漏出した固形状のフェロシアン化物は膜処理により除去することは可能である。一方、水中に溶出しフェロシアン化物イオンとなったものは膜処理による除去が難しく、処理水中に残ることになり、排水基準を満たすべく何らかの処理をする必要が生じていた。 The present inventors have developed a magnetic adsorbent obtained by binding magnetic particles and a water-insoluble ferrocyanide using a water-soluble resin or an aqueous resin emulsion as a practical magnetic adsorbent having good adsorbability. However, there has been a problem that ferrocyanide leaks into the treated water after recovering the magnetic adsorbent. Such leaked ferrocyanide does not have magnetic particles and is weak in magnetism, so it is difficult to recover by a magnetic recovery device, the recovery rate of magnetic adsorbent is reduced, and the cesium magnetic separation rate from treated water Has led to a decline. Although the process becomes complicated, the leaked solid ferrocyanide can be removed by membrane treatment. On the other hand, those eluted in water and converted to ferrocyanide ions are difficult to remove by membrane treatment and remain in the treated water, and some treatment has been required to meet the wastewater standards.
本発明では、セシウムの吸着性に優れ、磁性吸着剤を回収した後の処理水中へのフェロシアン化物の漏出が少なく、磁性吸着剤の回収率が高いセシウム用磁性吸着剤を提供する。 The present invention provides a magnetic adsorbent for cesium that is excellent in cesium adsorptivity, has little leakage of ferrocyanide into treated water after the magnetic adsorbent is recovered, and has a high recovery rate of the magnetic adsorbent.
上記課題を鋭意研究し、少なくとも、水不溶性フェロシアン化物、バインダー、磁性体粒子を含有し、磁性体粒子の含有率が60〜97質量%であるセシウム用磁性吸着剤により、セシウムの吸着性に優れ、磁性吸着剤を回収した後の処理水中へのフェロシアン化物の漏出を少なくできることを見いだして、本発明に到達した。 The above problems have been studied intensively, and at least the water-insoluble ferrocyanide, the binder, and the magnetic particles are contained, and the magnetic adsorbent for cesium containing 60 to 97% by mass of the magnetic particles makes the cesium adsorptive. The present inventors have found that the present invention is excellent and that leakage of ferrocyanide into treated water after recovering the magnetic adsorbent can be reduced.
セシウム用磁性吸着剤が、さらにブロッキング防止剤を含有すると好ましい。 It is preferable that the magnetic adsorbent for cesium further contains an antiblocking agent.
ブロッキング防止剤が粘土鉱物であると好ましい。 The antiblocking agent is preferably a clay mineral.
ブロッキング防止剤がモンモリロナイトであると好ましい。 The antiblocking agent is preferably montmorillonite.
本発明のセシウム用磁性吸着剤は、少なくとも、水不溶性フェロシアン化物、バインダー、磁性体粒子を含有し、磁性体粒子の含有率が60〜97質量%であることを特徴とする。こうすることで、セシウムの吸着性に優れ、磁性吸着剤による処理中における処理水中へのフェロシアン化物の漏出を少なくすることが可能となる。 The magnetic adsorbent for cesium of the present invention contains at least a water-insoluble ferrocyanide, a binder, and magnetic particles, and the content of the magnetic particles is 60 to 97% by mass. By doing so, it is possible to reduce the leakage of ferrocyanide into the treated water during the treatment with the magnetic adsorbent because of excellent cesium adsorptivity.
以下に、本発明のセシウム用磁性吸着剤を詳細に説明する。
本発明者らは、少なくとも、水不溶性フェロシアン化物、バインダーおよび磁性体粒子を含む磁性吸着剤は、セシウム吸着能に優れることはすでに確認しているが、磁性吸着剤を回収した後の処理水中へのフェロシアン化物の漏出について鋭意検討し、磁性体粒子の含有率がフェロシアン化物の漏出に影響を与えていることを見いだし、本発明に至った。
Hereinafter, the magnetic adsorbent for cesium of the present invention will be described in detail.
The present inventors have already confirmed that a magnetic adsorbent containing at least a water-insoluble ferrocyanide, a binder, and magnetic particles is excellent in cesium adsorption ability, but the treated water after collecting the magnetic adsorbent is confirmed. The inventors of the present invention have made extensive studies on the leakage of ferrocyanide, and found that the content of magnetic particles has an influence on the leakage of ferrocyanide, leading to the present invention.
本発明のセシウム用磁性吸着剤において、磁性体粒子の含有率はセシウム用磁性吸着剤全固形分の60〜97質量%である。セシウム吸着性化合物である水不溶性フェロシアン化物は磁性を有しており、磁性吸着剤中の磁性体粒子と相互作用し、引き合っているものと考えられる。磁性体粒子の含有率を60〜97質量%とすることにより、水不溶性フェロシアン化物と磁性体粒子間の引き合う力が強くなり、磁性吸着剤を水中で撹拌・回収した際に、フェロシアン化物の漏出が抑制されるものと推測している。磁性体粒子の含有率が60質量%より少ないと、フェロシアン化物の漏出抑制効果が小さい。97質量%より多いと、水不溶性フェロシアン化物やバインダーの配合量が減り、セシウム吸着性の低下、セシウム用磁性吸着剤の物理的強度の低下を招く。含有率は70〜96質量%がより好ましく、特に好ましくは80〜96質量%である。 In the magnetic adsorbent for cesium of the present invention, the content of the magnetic particles is 60 to 97 mass% of the total solid content of the magnetic adsorbent for cesium. The water-insoluble ferrocyanide that is a cesium-adsorbing compound has magnetism, and is considered to interact with and attract the magnetic particles in the magnetic adsorbent. By making the content of the magnetic particles 60 to 97% by mass, the attractive force between the water-insoluble ferrocyanide and the magnetic particles becomes stronger, and when the magnetic adsorbent is stirred and recovered in water, the ferrocyanide It is speculated that the leakage of water will be suppressed. When the content of the magnetic particles is less than 60% by mass, the effect of suppressing leakage of ferrocyanide is small. If it is more than 97% by mass, the amount of water-insoluble ferrocyanide and binder is reduced, leading to a decrease in cesium adsorptivity and a decrease in physical strength of the magnetic adsorbent for cesium. The content is more preferably 70 to 96% by mass, particularly preferably 80 to 96% by mass.
本発明に係る磁性体粒子としては特に制限はなく、磁性を示すあらゆる材料を用いることができる。例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の金属またはこれらを主成分とする磁性合金の粉末、四三酸化鉄、三二酸化鉄、コバルト添加酸化鉄、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等の金属酸化物系磁性体の粉末が挙げられる。また、磁性体粒子の粒径は、取り扱い性や混合均一性等から0.1〜100μmが好ましい。 The magnetic particles according to the present invention are not particularly limited, and any material exhibiting magnetism can be used. For example, powders of metals such as iron, nickel and cobalt, or powders of magnetic alloys based on these, iron oxide trioxide, iron sesquioxide, cobalt-added iron oxide, barium ferrite, strontium ferrite, etc. A powder is mentioned. In addition, the particle diameter of the magnetic particles is preferably 0.1 to 100 μm from the viewpoint of handleability and mixing uniformity.
本発明に係る水不溶性フェロシアン化物は、セシウム吸着性化合物の中でセシウムに対する選択性が高く、良好な吸着能を示す。水不溶性フェロシアン化物の具体例としては例えば、一般式[M]a[Fe(CN)6]b(ただし、MはCu、Co、Ni、Zn、Cd、Mn、Fe等の遷移金属、あるいはCa、Sr、Ba、Ra等のアルカリ土類金属であり、aとbはMの価数×a=4×bを満たす整数である)で表されるフェロシアン化物、またはMの一部が、一価の陽イオンにより置換されているフェロシアン化物や遷移金属がMo、Ti、W等の酸化物で置き換わったフェロシアン化物で、水に不溶のものを挙げることができる。これらの中で、安価で安全性が高く、セシウムの吸着性に優れる点で、フェロシアン化鉄が好ましい。 The water-insoluble ferrocyanide according to the present invention has high selectivity for cesium among cesium-adsorbing compounds, and exhibits good adsorption ability. Specific examples of the water-insoluble ferrocyanide include, for example, the general formula [M] a [Fe (CN) 6 ] b (where M is a transition metal such as Cu, Co, Ni, Zn, Cd, Mn, Fe, or A ferrocyanide represented by an alkaline earth metal such as Ca, Sr, Ba, and Ra, and a and b are integers satisfying the valence of M × a = 4 × b, or a part of M A ferrocyanide substituted with a monovalent cation or a ferrocyanide in which a transition metal is replaced by an oxide such as Mo, Ti, or W, and insoluble in water can be exemplified. Among these, ferric ferrocyanide is preferable because it is inexpensive, high in safety, and excellent in cesium adsorption.
水不溶性フェロシアン化物としては、予め合成し、必要により乾燥しておいた水不溶性フェロシアン化物を、バインダー、磁性体粒子と共に造粒、乾燥、粉砕することにより磁性吸着剤を得ることもできるが、水性液中で水不溶性フェロシアン化物を合成し、次いでバインダー、磁性体粒子と造粒、乾燥、粉砕する方法を採ることもできる。後者の方法によると、水不溶性フェロシアン化物が微粒子の状態で安定に存在し、その比表面積が大きくなることから高いセシウム吸着能が発現するのでセシウム用磁性吸着剤として有利であるばかりか、水不溶性フェロシアン化物合成時の水分除去が不要となり、バインダー等との混合時にバインダー由来の水分が利用できるために好ましい。 As the water-insoluble ferrocyanide, a magnetic adsorbent can be obtained by granulating, drying, and pulverizing a water-insoluble ferrocyanide synthesized in advance and optionally dried together with a binder and magnetic particles. Alternatively, a method may be employed in which a water-insoluble ferrocyanide is synthesized in an aqueous liquid, and then granulated, dried and pulverized with a binder and magnetic particles. According to the latter method, the water-insoluble ferrocyanide is stably present in the form of fine particles, and since its specific surface area is large, it exhibits a high cesium adsorption ability, so it is advantageous as a magnetic adsorbent for cesium. Water removal at the time of synthesis of the insoluble ferrocyanide is not necessary, and the water derived from the binder can be used when mixing with the binder or the like.
水性液中で水不溶性フェロシアン化物を合成する方法としては、水中に可溶性フェロシアン化物を溶かしておき、攪拌しつつここへ遷移金属イオン溶液および/またはアルカリ土類金属イオン溶液等を添加するか、あるいは逆に、水中に遷移金属イオン溶液および/またはアルカリ土類金属イオン溶液等を溶かしておき、攪拌しつつここへ可溶性フェロシアン化物溶液を添加すればよい。水中にバインダーを予め混合しておいても構わない。バインダーに遷移金属イオンあるいはアルカリ土類金属イオンを溶かすと、ゲル状物が分離することがあるので、水中で水不溶性フェロシアン化物を合成した後、バインダー液を添加する、あるいは水中に可溶性フェロシアン化物およびバインダー液を混合した後、遷移金属イオン溶液、アルカリ土類金属イオン溶液等を添加する方法が好ましい。 As a method of synthesizing a water-insoluble ferrocyanide in an aqueous liquid, a soluble ferrocyanide is dissolved in water, and a transition metal ion solution and / or an alkaline earth metal ion solution or the like is added thereto while stirring. Alternatively, conversely, a transition metal ion solution and / or an alkaline earth metal ion solution or the like is dissolved in water, and the soluble ferrocyanide solution may be added thereto while stirring. A binder may be mixed in water in advance. When transition metal ions or alkaline earth metal ions are dissolved in the binder, gel-like substances may be separated. Therefore, after synthesizing a water-insoluble ferrocyanide in water, a binder solution is added, or a soluble ferrocyan is soluble in water. A method of adding a transition metal ion solution, an alkaline earth metal ion solution or the like after mixing the chemical compound and the binder liquid is preferable.
可溶性フェロシアン化物としては、フェロシアン化ナトリウム、フェロシアン化カリウム等が挙げられる。水不溶性フェロシアン化物が一般式[M]a[Fe(CN)6]bで表される場合、可溶性フェロシアン化物中のフェロシアン化物イオンのモル数と、遷移金属イオン溶液、アルカリ土類金属イオン溶液中の各金属イオンの価数とモル数の積との比率が1:4のときに、過不足なく反応が行われる。一般式[M]a[Fe(CN)6]bのMの一部が三価のイオンであり、残りが一価の陽イオン1個で置き換わった水不溶性フェロシアン化物の場合、可溶性フェロシアン化物中のフェロシアン化物イオンのモル数と、遷移金属イオン溶液、アルカリ土類金属イオン溶液中の各金属イオンの価数とモル数の積との比率が1:3のときに、過不足なく反応が行われる。また、一般式[M]a[Fe(CN)6]bのMの一部が二価のイオンであり、残りが一価の陽イオン2個で置き換わった水不溶性フェロシアン化物の場合、可溶性フェロシアン化物中のフェロシアン化物イオンのモル数と、遷移金属イオン溶液、アルカリ土類金属イオン溶液中の各金属イオンの価数とモル数の積との比率が1:2のときに、過不足なく反応が行われる。可溶性フェロシアン化物中のフェロシアン化物イオンのすべてが反応するように、両者の比率を調整することが好ましい。具体的には1:2〜1:8が好ましく、1:3〜1:6がより好ましく、1:4〜1:5が特に好ましい。 Examples of the soluble ferrocyanide include sodium ferrocyanide and potassium ferrocyanide. When the water-insoluble ferrocyanide is represented by the general formula [M] a [Fe (CN) 6 ] b , the number of moles of ferrocyanide ions in the soluble ferrocyanide, transition metal ion solution, alkaline earth metal When the ratio of the product of the valence and the number of moles of each metal ion in the ion solution is 1: 4, the reaction is performed without excess or deficiency. In the case of a water-insoluble ferrocyanide in which a part of M in the general formula [M] a [Fe (CN) 6 ] b is a trivalent ion and the rest is replaced by one monovalent cation, When the ratio between the number of moles of ferrocyanide ions in the fluoride and the product of the valence and the number of moles of each metal ion in the transition metal ion solution and alkaline earth metal ion solution is 1: 3, there is no excess or deficiency. Reaction takes place. In addition, in the case of a water-insoluble ferrocyanide in which a part of M in the general formula [M] a [Fe (CN) 6 ] b is a divalent ion and the rest is replaced by two monovalent cations, When the ratio between the number of moles of ferrocyanide ions in the ferrocyanide and the product of the valence and the number of moles of each metal ion in the transition metal ion solution and alkaline earth metal ion solution is 1: 2, The reaction takes place without shortage. It is preferable to adjust the ratio of both so that all the ferrocyanide ions in the soluble ferrocyanide react. Specifically, 1: 2 to 1: 8 is preferable, 1: 3 to 1: 6 is more preferable, and 1: 4 to 1: 5 is particularly preferable.
本発明に係る水不溶性フェロシアン化物の含有率は、セシウム用磁性吸着剤全固形分の1.5〜20質量%が好ましく、2〜10質量%がより好ましく、2〜8質量%が特に好ましい。水不溶性フェロシアン化物の含有率が1.5質量%を下回るとセシウムの吸着効率の低下は否めない。逆に、水不溶性フェロシアン化物の含有率が20質量%を上回っても、セシウムの吸着効率の向上は期待できないばかりか、セシウム吸着時の機械的撹拌等によりフェロシアン化物のセシウム含有液中への漏出が起こりやすくなる。また、水性液中で合成された水不溶性フェロシアン化物の分散液を使用する場合、合成時に使用する水量が増えるため、各成分の混合物あるいは造粒物を乾燥させてセシウム用磁性吸着剤を得る際に、蒸発させる水の量が増え、製造時の効率が下がる場合がある。 The content of the water-insoluble ferrocyanide according to the present invention is preferably 1.5 to 20% by mass, more preferably 2 to 10% by mass, and particularly preferably 2 to 8% by mass based on the total solid content of the magnetic adsorbent for cesium. . If the content of the water-insoluble ferrocyanide is less than 1.5% by mass, the adsorption efficiency of cesium cannot be denied. On the other hand, even if the content of water-insoluble ferrocyanide exceeds 20% by mass, improvement in cesium adsorption efficiency can not be expected, but the mechanical stirring at the time of cesium adsorption or the like brings the ferrocyanide into the cesium-containing liquid. Leakage is likely to occur. In addition, when using a dispersion of water-insoluble ferrocyanide synthesized in an aqueous liquid, the amount of water used during synthesis increases, so the mixture or granulated product of each component is dried to obtain a magnetic adsorbent for cesium. In some cases, the amount of water to be evaporated increases, and the production efficiency may decrease.
本発明の目的を妨げない範囲において、水不溶性フェロシアン化物以外のセシウム吸着性化合物を使用することもできる。例えば、結晶質四チタン酸、リンモリブデン酸アンモニウム、リンタングステン酸アンモニウム、シリコチタネート等を挙げることができる。 A cesium-adsorbing compound other than the water-insoluble ferrocyanide can be used as long as the object of the present invention is not impaired. Examples thereof include crystalline tetratitanic acid, ammonium phosphomolybdate, ammonium phosphotungstate, and silicotitanate.
本発明のセシウム用磁性吸着剤において、水不溶性フェロシアン化物、磁性体粒子とを結着させるバインダーとして、特に制限はなく、造粒、成形分野において知られているバインダーを用いることができる。具体的には、例えば、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ(スチレン/ブタジエン)樹脂、ポリ(アクリロニトリル/ブタジエン)樹脂、ポリ(エチレン/酢酸ビニル)樹脂、シリコーン樹脂、およびこれら樹脂を構成する単量体の1種以上とそれら以外の単量体の1種以上を共重合した非水溶性樹脂等の有機系水性樹脂エマルジョン、デンプン、ゼラチン、キトサン類、ポリビニルアルコール系樹脂(ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール、アニオン変性ポリビニルアルコール、シラノール変性ポリビニルアルコール、エチレン−ポリビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール等)、セルロース系樹脂(メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等)、ポリアクリル酸系樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等の有機系水溶性樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ニトリルゴム等の有機系非水系樹脂、コロイダルシリカ、セメント等の無機系バインダーを挙げることができる。 In the magnetic adsorbent for cesium of the present invention, the binder for binding the water-insoluble ferrocyanide and magnetic particles is not particularly limited, and binders known in the granulation and molding fields can be used. Specifically, for example, polyacrylate resin, polyamide resin, polyvinyl acetate resin, urea resin, epoxy resin, polyurethane resin, polyvinyl chloride resin, poly (styrene / butadiene) resin, poly (acrylonitrile / butadiene) Organic systems such as resins, poly (ethylene / vinyl acetate) resins, silicone resins, and water-insoluble resins obtained by copolymerizing one or more monomers constituting these resins and one or more other monomers Aqueous resin emulsion, starch, gelatin, chitosan, polyvinyl alcohol resin (polyvinyl alcohol, cation-modified polyvinyl alcohol, anion-modified polyvinyl alcohol, silanol-modified polyvinyl alcohol, ethylene-polyvinyl alcohol copolymer, polyvinyl acetal, etc.), cellulose-based Organic water-soluble resins such as fat (methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, etc.), polyacrylic acid resins, polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide, polypropylene oxide, etc. And organic non-aqueous resins such as urea resin, epoxy resin, polyurethane resin and nitrile rubber, and inorganic binders such as colloidal silica and cement.
本発明に係るバインダーの含有率は、セシウム用磁性吸着剤全固形分の1.5〜20質量%が好ましく、2〜15質量%がより好ましく、2〜10質量%が特に好ましい。バインダーの含有率が1.5質量%を下回るとセシウム用磁性吸着剤構成成分が結着できなくなるか、結着できても物理的強度が低下してセシウム吸着時の機械的撹拌により崩壊する可能性が高くなる。逆に、含有率が20質量%を上回ると、結着性や機械的強度は申し分ないが、セシウムの吸着効率が低下しやすくなる。 The content of the binder according to the present invention is preferably 1.5 to 20% by mass, more preferably 2 to 15% by mass, and particularly preferably 2 to 10% by mass based on the total solid content of the magnetic adsorbent for cesium. If the binder content is less than 1.5% by mass, the constituent components of the magnetic adsorbent for cesium can no longer be bound, or even if bound, the physical strength can be reduced and it can collapse due to mechanical stirring during cesium adsorption. Increases nature. Conversely, if the content exceeds 20% by mass, the binding properties and mechanical strength are satisfactory, but the adsorption efficiency of cesium tends to decrease.
本発明のセシウム用磁性吸着剤は、さらにブロッキング防止剤を含有すると好ましい。本発明に係るブロッキング防止剤とは、適度な吸水性を有し、造粒法によりセシウム用磁性吸着剤を製造する際に、セシウム用磁性吸着剤の各成分を攪拌・混合して得られる混合物中のみかけの水分を少なくすることができ、混合物が餅状の大きな塊となることを抑止する効果を有し、径が均一で安定した造粒物を製造することを可能とする材料である。ブロッキング防止剤としては、モンモリナイト、カオリン類、タルク、ゼオライト、天然または合成の膨潤または非膨潤の雲母類等の粘土鉱物、合成または天然のシリカ、アルミナ、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、珪藻土等の無機微粒子、ポリメチルメタアクリル酸架橋物等の有機微粒子等が挙げられる。 The magnetic adsorbent for cesium of the present invention preferably contains an antiblocking agent. The anti-blocking agent according to the present invention is a mixture obtained by stirring and mixing each component of the magnetic adsorbent for cesium when producing the magnetic adsorbent for cesium by a granulation method having an appropriate water absorption. It is a material that can reduce the apparent moisture in the inside, has the effect of suppressing the mixture from becoming a large bowl-like lump, and can produce a granulated product having a uniform diameter and stability. . Anti-blocking agents include montmorillonite, kaolins, talc, zeolite, clay minerals such as natural or synthetic swelling or non-swelling mica, synthetic or natural silica, alumina, calcium silicate, calcium carbonate, barium sulfate, magnesium oxide Inorganic fine particles such as beryllium oxide and diatomaceous earth, and organic fine particles such as cross-linked polymethylmethacrylic acid.
これらブロッキング防止剤のうち、餅状の大きな塊の生成を抑制する効果が大きく、セシウム用磁性吸着剤としての繰り返し使用時の耐久性の点で、無機微粒子が好ましく使用される。さらに、磁性吸着剤を使用・回収した後の処理水中へのフェロシアン化物イオンの漏出が少ない点で、粘土鉱物が好ましく使用される。粘土鉱物は、水中に溶出したフェロシアン化物イオンを取りこむ効果が大きく、処理水中へのフェロシアン化物イオンの漏出が少なくなるのではないかと推測している。粘土鉱物としては、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト等のスメクタイト類、カオリナイト、ナクライト、ディッカイト、ハロイサイト等のカオリン類、アンティゴライト、アメサイト、クロンステダイト等のアンティゴライト類、パイロフィライト、タルク等のパイロフィライト類、イライト、海緑石、セラドナイト、セリサイト、白雲母等の雲母類、ゼオライト、バーミキュライト、クロライト等が挙げられる。特に、モンモリロナイトが好ましい。モンモリロナイトを主成分に含む粘土鉱物として、例えばベントナイトが挙げられる。ベントナイトの市販品としては、クニゲルV1、クニゲルV2、クニボンド(クニミネ工業株式会社製)、ベントナイト妙義、ベントナイト富士、ベントナイト浅間、ベントナイト赤城、ベントナイト榛名(株式会社ホージュン製)、島根ベントナイト、出雲ベントナイト、関西ベントナイト(カサネン工業株式会社製)、ミズカエース、ベンクレイ(水澤化学工業株式会社製)、デターソフトA、デターソフトC、デターソフトDGA(LAVIOSA CHIMICA MINERARIA社製)、ランドロジルPR414、ランドロジルPRW414(ズードケミー社製)等が挙げられる。 Among these antiblocking agents, inorganic particles are preferably used from the standpoint of durability during repeated use as a magnetic adsorbent for cesium, which has a large effect of suppressing the formation of large cocoon-like lumps. Furthermore, clay minerals are preferably used in that there is little leakage of ferrocyanide ions into the treated water after using and recovering the magnetic adsorbent. It is speculated that clay minerals have a great effect of incorporating ferrocyanide ions eluted in water, and that leakage of ferrocyanide ions into treated water is reduced. Clay minerals include smectites such as montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, and hectorite, kaolins such as kaolinite, nacrite, dickite, and halloysite, and antigolite such as antigolite, amiteite, and cronsteadite. , Pyrophyllites such as pyrophyllite and talc, mica such as illite, sea green stone, ceradonite, sericite and muscovite, zeolite, vermiculite and chlorite. In particular, montmorillonite is preferable. An example of a clay mineral containing montmorillonite as a main component is bentonite. Commercial products of bentonite include Kunigel V1, Kunigel V2, Kunibond (made by Kunimine Industry Co., Ltd.), Bentonite Myogi, Bentonite Fuji, Bentonite Asama, Bentonite Akagi, Bentonite Haruna (made by Hojun Co., Ltd.), Shimane Bentonite, Izumo Bentonite, Kansai Bentonite (manufactured by Kasanen Kogyo Co., Ltd.), Mizuka Ace, Benclay (manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.), Detersoft A, Detersoft C, Detersoft DGA (manufactured by LAVIOSA CHIMICA MINARIA), Landrosil PR414, Landrosil PRW414 (manufactured by Sud Chemie) Etc.
本発明に係るブロッキング防止剤の含有率は、1〜30質量%が好ましく、より好ましくは2〜25質量%、特に好ましくは2〜12質量%である。含有率が1質量%より少ないと、添加した効果が得られにくい。30質量%を超えると、本発明に係るブロッキング防止剤がセシウム吸着性を示さなければセシウム吸着能の低下が起きたり、さらにブロッキング防止剤自体もバインダーによって結着させなければならないので、セシウム用磁性吸着剤としての物理的強度の低下を招きやすくなる。 1-30 mass% is preferable, as for the content rate of the antiblocking agent which concerns on this invention, More preferably, it is 2-25 mass%, Most preferably, it is 2-12 mass%. When the content is less than 1% by mass, it is difficult to obtain the added effect. If it exceeds 30% by mass, the anti-blocking agent according to the present invention does not exhibit cesium adsorptivity, so that the cesium adsorbing ability is lowered, or the anti-blocking agent itself must be bound by a binder. It tends to cause a decrease in physical strength as an adsorbent.
また、本発明に係るブロッキング防止剤の粒子径は50μm以下が好ましい。粒子径が50μmより大きいと、造粒法で製造時の造粒物を安定に得る効果が小さくなりやすい。しかしながら、あまり粒子径が小さいと、取り扱いが煩雑になりやすいので、ブロッキング防止剤の粒子径は0.05〜30μmがより好ましく、0.1〜20μmが特に好ましい。本発明において、ブロッキング防止剤は単一種でも、二種類以上を組み合わせて用いても良い。また、二種類以上を併用する場合は、その混合比率やそれぞれの粒径は適宜選定可能である。 The particle size of the antiblocking agent according to the present invention is preferably 50 μm or less. When the particle diameter is larger than 50 μm, the effect of stably obtaining a granulated product during production by the granulation method tends to be small. However, if the particle size is too small, handling tends to be complicated, so the particle size of the antiblocking agent is more preferably 0.05 to 30 μm, particularly preferably 0.1 to 20 μm. In the present invention, the antiblocking agent may be a single type or a combination of two or more types. Moreover, when using 2 or more types together, the mixing ratio and each particle size can be selected suitably.
本発明のセシウム用磁性吸着剤の製造方法としては、例えば、攪拌造粒法、流動層造粒法、押出造粒法、転動造粒法、転動流動造粒法、圧縮造粒法、破砕造粒法、噴霧造粒法などが挙げられる。 Examples of the method for producing a magnetic adsorbent for cesium of the present invention include, for example, agitation granulation method, fluidized bed granulation method, extrusion granulation method, rolling granulation method, rolling fluidization granulation method, compression granulation method, Examples thereof include a crushing granulation method and a spray granulation method.
本発明のセシウム用磁性吸着剤は、各成分を混合・乾燥した後、機械的に粉砕するなどにより適宜粒子径を調整される。造粒法にてセシウム用磁性吸着剤を製造する場合は、造粒物を粉砕し、粒子径を調整した後、乾燥を行っても良い。セシウム用磁性吸着剤の粒子径は20mm以下が、セシウム溶出液への投入、攪拌、回収等の作業性の点で好ましい。より好ましくは0.5〜10mm、特に好ましくは1〜7mmである。 The particle size of the magnetic adsorbent for cesium of the present invention is adjusted as appropriate by mixing and drying the components and then mechanically pulverizing. When the magnetic adsorbent for cesium is produced by the granulation method, the granulated product may be pulverized and the particle diameter may be adjusted, followed by drying. The particle diameter of the magnetic adsorbent for cesium is preferably 20 mm or less from the viewpoint of workability such as charging into the cesium eluate, stirring, and recovery. More preferably, it is 0.5-10 mm, Most preferably, it is 1-7 mm.
本発明のセシウム用磁性吸着剤は、少なくとも放射性セシウムを含有する水からセシウムを除去することを対象とする。少なくとも放射性セシウムを含有する水としては、少なくとも放射性セシウムを含む固形物を水中に投入・攪拌し、放射性セシウムを溶出させたセシウム溶出水も含まれる。溶出を行う水には、固形物からのセシウムの溶出性を高めるため、セシウム溶出剤を含有させても良いし、水を加熱しても良い。 The magnetic adsorbent for cesium of the present invention is intended to remove cesium from water containing at least radioactive cesium. The water containing at least radioactive cesium includes cesium-eluting water in which a solid substance containing at least radioactive cesium is charged and stirred in water to elute the radioactive cesium. The elution water may contain a cesium eluent or heat the water in order to enhance the elution of cesium from the solid matter.
セシウムを水中に溶出したのち固形物を水中から除去を行う方法としては、スクリュープレス、フィルタープレス、ローラープレス、真空脱水機、遠心濃縮脱水機、ベルトプレス、ベルトスクリーン、振動ふるい、多重板波動フィルター、多重円板脱水機等の脱水装置により脱水する方法等が挙げられる。 Methods for removing solids from water after elution of cesium in water include screw press, filter press, roller press, vacuum dehydrator, centrifugal concentrating dehydrator, belt press, belt screen, vibrating screen, multi-plate wave filter And a method of dehydrating with a dehydrating device such as a multiple disk dehydrator.
セシウム用磁性吸着剤の投入に関しては、固形物をセシウム含有溶液から除去したのちセシウム用磁性吸着剤を投入しても良いし、該固形物を除去せずにセシウム用磁性吸着剤を投入しても良いが、セシウムの除去率を高める点で前者の方法が好ましい。セシウム溶出液とセシウム用磁性吸着剤の接触方法としては、セシウム溶出液にセシウム用磁性吸着剤を投入・攪拌するバッチ処理、攪拌器を備えた水槽中にセシウム用磁性吸着剤を投入しておき、セシウム含有溶液を連続して投入・排出を行う連続処理のいずれも使用することができる。 Regarding the introduction of the magnetic adsorbent for cesium, the solid adsorbent for cesium may be added after removing the solid matter from the cesium-containing solution, or the magnetic adsorbent for cesium may be added without removing the solid matter. However, the former method is preferable in terms of increasing the removal rate of cesium. The contact method between the cesium eluate and the magnetic adsorbent for cesium includes batch processing in which the magnetic adsorbent for cesium is added to and stirred in the cesium eluate, and the magnetic adsorbent for cesium is introduced into a water tank equipped with a stirrer. Any of the continuous treatments in which the cesium-containing solution is continuously charged and discharged can be used.
セシウム含有溶液に対する本発明のセシウム用磁性吸着剤の添加量に制限はなく、セシウムが目的とするレベルまで除去される添加量を、セシウムの濃度に応じて実験的に定めれば良い。具体的には、セシウム用磁性吸着剤の総吸着容量が、被処理液内に存在するセシウム量の2〜100倍となるように加えることが好ましい。セシウム量に対し、セシウム用磁性吸着剤量が2倍を下回ると、セシウムの除去が不十分となることがある。また、100倍以上を加えてもセシウム除去レベルには変化がなく不経済であると共に、場合によっては攪拌や磁気分離作業に対して支障となることがある。 There is no limit to the amount of the magnetic adsorbent for cesium of the present invention added to the cesium-containing solution, and the amount of cesium to be removed to the target level may be determined experimentally according to the concentration of cesium. Specifically, it is preferable to add so that the total adsorption capacity of the magnetic adsorbent for cesium is 2 to 100 times the amount of cesium present in the liquid to be treated. If the amount of magnetic adsorbent for cesium is less than twice the amount of cesium, removal of cesium may be insufficient. Moreover, even if it is added 100 times or more, the cesium removal level does not change and is uneconomical, and in some cases, it may hinder stirring and magnetic separation operations.
セシウム含有溶液中でのセシウム用磁性吸着剤の攪拌方法としては、攪拌羽根で攪拌する方法、エアレーションなど曝気による方法、電磁石制御により磁性吸着剤を攪拌する方法などが挙げられる。セシウム溶出液中でセシウム用磁性吸着剤を攪拌する時間は、10分〜5時間が好ましい。接触時間が10分より短いと、セシウムの吸着が不十分となることがある。5時間より長く接触させても、吸着がすでに平衡に達しているため作業効率上好ましくない上に、長時間の攪拌がセシウム用磁性吸着剤の機械的な強度に悪影響を与えることがある。 Examples of the method for stirring the magnetic adsorbent for cesium in the cesium-containing solution include a method of stirring with a stirring blade, a method of aeration such as aeration, and a method of stirring the magnetic adsorbent by electromagnet control. The time for stirring the magnetic adsorbent for cesium in the cesium eluate is preferably 10 minutes to 5 hours. When the contact time is shorter than 10 minutes, the adsorption of cesium may be insufficient. Even if the contact is made for longer than 5 hours, the adsorption has already reached equilibrium, which is not preferable in terms of work efficiency, and long-time stirring may adversely affect the mechanical strength of the magnetic adsorbent for cesium.
セシウムを吸着したセシウム用磁性吸着剤は、永久磁石、電磁石、超電導磁石によって短時間に集磁され、被処理液から分離される。 The magnetic adsorbent for cesium that adsorbs cesium is collected in a short time by a permanent magnet, an electromagnet, or a superconducting magnet, and separated from the liquid to be treated.
以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものでない。なお、実施例中の百分率は、質量基準である。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples. In addition, the percentage in an Example is a mass reference | standard.
実施例1
フェロシアン化カリウム3水和物90gを水360gに溶解させた。別の容器に40%の塩化鉄(III)水溶液120gを用意し、撹拌しつつフェロシアン化カリウム水溶液をゆっくりと全量添加し、10分間攪拌した。さらに、バインダーであるポリ塩化ビニルエマルジョン(日信化学工業(株);ビニブラン985;37%)を300g添加して10分間攪拌し、水不溶性フェロシアン化鉄およびバインダーを含む水性液Aを作製した。ベッセル容量10Lのヘンシェル攪拌造粒機に、磁性体粒子である平均粒子径5μmの四三酸化鉄を750g入れ、攪拌しながら水性液Aを添加し、添加後10分間攪拌し、造粒物を作製した。得られた造粒物をカッターミルで粉砕して、2mmのふるいを通した後、105℃で24時間乾燥し、セシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は81.3%である。
Example 1
90 g of potassium ferrocyanide trihydrate was dissolved in 360 g of water. In a separate container, 120 g of a 40% iron (III) chloride aqueous solution was prepared, and the whole amount of the potassium ferrocyanide aqueous solution was slowly added while stirring, followed by stirring for 10 minutes. Furthermore, 300 g of polyvinyl chloride emulsion (Nissin Chemical Industry Co., Ltd .; VINYBRAN 985; 37%) as a binder was added and stirred for 10 minutes to prepare an aqueous liquid A containing water-insoluble ferrocyanide and a binder. . In a Henschel agitation granulator with a vessel capacity of 10 L, 750 g of iron trioxide with an average particle diameter of 5 μm, which is a magnetic particle, is added, and the aqueous liquid A is added while stirring. After the addition, the mixture is stirred for 10 minutes. Produced. The obtained granulated material was pulverized with a cutter mill, passed through a 2 mm sieve, and then dried at 105 ° C. for 24 hours to obtain a magnetic adsorbent for cesium. The magnetic particle content of this magnetic adsorbent for cesium is 81.3%.
実施例2
フェロシアン化カリウム3水和物45gを水180gに溶解させた。別の容器に40%の塩化鉄(III)水溶液60gを用意し、撹拌しつつフェロシアン化カリウム水溶液をゆっくりと全量添加し、10分間攪拌した。さらに、バインダーであるポリ塩化ビニルエマルジョン(日信化学工業(株);ビニブラン985;37%)を100g添加して10分間攪拌し、水不溶性フェロシアン化鉄およびバインダーを含む水性液Bを作製した。ベッセル容量10Lのヘンシェル攪拌造粒機に、磁性体粒子である平均粒子径5μmの四三酸化鉄を1.4kg入れ、攪拌しながら水性液Bを添加し、添加後10分間攪拌し、造粒物を作製した。得られた造粒物をカッターミルで粉砕して、2mmのふるいを通した後、105℃で24時間乾燥し、セシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は95.4%である。
Example 2
45 g of potassium ferrocyanide trihydrate was dissolved in 180 g of water. In a separate container, 60 g of a 40% aqueous solution of iron (III) chloride was prepared, and the entire amount of potassium ferrocyanide aqueous solution was slowly added while stirring, followed by stirring for 10 minutes. Furthermore, 100 g of a polyvinyl chloride emulsion (Nisshin Chemical Industry Co., Ltd .; VINYBRAN 985; 37%) as a binder was added and stirred for 10 minutes to prepare an aqueous liquid B containing water-insoluble ferrocyanide and a binder. . In a Henschel agitation granulator with a vessel capacity of 10 L, 1.4 kg of iron trioxide with an average particle diameter of 5 μm, which is a magnetic particle, is added, and aqueous liquid B is added while stirring, and the mixture is stirred for 10 minutes after the addition. A product was made. The obtained granulated material was pulverized with a cutter mill, passed through a 2 mm sieve, and then dried at 105 ° C. for 24 hours to obtain a magnetic adsorbent for cesium. The magnetic particle content of this magnetic adsorbent for cesium is 95.4%.
実施例3
実施例2において、四三酸化鉄を1.8kgに変更した以外は実施例2と同様にして、セシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は96.4%である。
Example 3
In Example 2, a magnetic adsorbent for cesium was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount of iron trioxide was changed to 1.8 kg. The magnetic particle content of this magnetic adsorbent for cesium is 96.4%.
実施例4
実施例1において、四三酸化鉄を300gに変更した以外は実施例1と同様にして、セシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は63.6%である。
Example 4
In Example 1, a magnetic adsorbent for cesium was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of iron trioxide was changed to 300 g. The magnetic particle content of this magnetic adsorbent for cesium is 63.6%.
実施例5
実施例1と同様にして、水性液Aを作製した。ベッセル容量10Lのヘンシェル攪拌造粒機に、磁性体粒子である平均粒子径5μmの四三酸化鉄を560g、平均粒子径20μmのベントナイト(モンモリロナイト含有率:84%)を190g入れ、攪拌しながら水性液Aを添加し、添加後10分間攪拌し、造粒物を作製した。得られた造粒物をカッターミルで粉砕して、2mmのふるいを通した後、105℃で24時間乾燥し、セシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は60.7%、ブロッキング防止剤含有率は20.6%である。
Example 5
An aqueous liquid A was produced in the same manner as in Example 1. In a Henschel agitation granulator with a vessel capacity of 10 L, 560 g of iron trioxide having an average particle diameter of 5 μm and 190 g of bentonite (montmorillonite content: 84%) having an average particle diameter of 20 μm, which are magnetic particles, were added and stirred while stirring. Liquid A was added and stirred for 10 minutes after the addition to produce a granulated product. The obtained granulated material was pulverized with a cutter mill, passed through a 2 mm sieve, and then dried at 105 ° C. for 24 hours to obtain a magnetic adsorbent for cesium. This magnetic adsorbent for cesium has a magnetic particle content of 60.7% and an antiblocking agent content of 20.6%.
実施例6
実施例1と同様にして、水性液Aを作製した。ベッセル容量10Lのヘンシェル攪拌造粒機に、磁性体粒子である平均粒子径5μmの四三酸化鉄を650g、平均粒子径20μmのベントナイト(モンモリロナイト含有率:84%)を100g入れ、攪拌しながら水性液Aを添加し、添加後10分間攪拌し、造粒物を作製した。得られた造粒物をカッターミルで粉砕して、2mmのふるいを通した後、105℃で24時間乾燥し、セシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は70.5%、ブロッキング防止剤含有率は10.8%である。
Example 6
An aqueous liquid A was produced in the same manner as in Example 1. In a Henschel stirring granulator with a vessel capacity of 10 L, 650 g of iron trioxide having an average particle diameter of 5 μm and 100 g of bentonite (montmorillonite content: 84%) having an average particle diameter of 20 μm, which are magnetic particles, are added and stirred while stirring. Liquid A was added and stirred for 10 minutes after the addition to produce a granulated product. The obtained granulated material was pulverized with a cutter mill, passed through a 2 mm sieve, and then dried at 105 ° C. for 24 hours to obtain a magnetic adsorbent for cesium. This magnetic adsorbent for cesium has a magnetic particle content of 70.5% and an antiblocking agent content of 10.8%.
実施例7
実施例1と同様にして、水性液Aを作製した。ベッセル容量10Lのヘンシェル攪拌造粒機に、磁性体粒子である平均粒子径5μmの四三酸化鉄を740g、平均粒子径20μmのベントナイト(モンモリロナイト含有率:84%)を10g入れ、攪拌しながら水性液Aを添加し、添加後10分間攪拌し、造粒物を作製した。得られた造粒物をカッターミルで粉砕して、2mmのふるいを通した後、105℃で24時間乾燥し、セシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は80.3%、ブロッキング防止剤含有率は1.1%である。
Example 7
An aqueous liquid A was produced in the same manner as in Example 1. In a Henschel stirring granulator with a vessel capacity of 10 L, 740 g of iron trioxide having an average particle diameter of 5 μm and 10 g of bentonite (montmorillonite content: 84%) having an average particle diameter of 20 μm, which are magnetic particles, are added and stirred with water. Liquid A was added and stirred for 10 minutes after the addition to produce a granulated product. The obtained granulated material was pulverized with a cutter mill, passed through a 2 mm sieve, and then dried at 105 ° C. for 24 hours to obtain a magnetic adsorbent for cesium. This magnetic adsorbent for cesium has a magnetic particle content of 80.3% and an antiblocking agent content of 1.1%.
実施例8
実施例2と同様にして、水性液Bを作製した。ベッセル容量10Lのヘンシェル攪拌造粒機に、磁性体粒子である平均粒子径5μmの四三酸化鉄を1.38kg、平均粒子径20μmのベントナイト(モンモリロナイト含有率:84%)を20g入れ、攪拌しながら水性液Bを添加し、添加後10分間攪拌し、造粒物を作製した。得られた造粒物をカッターミルで粉砕して、2mmのふるいを通した後、105℃で24時間乾燥し、セシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は94.0%、ブロッキング防止剤含有率は1.4%である。
Example 8
An aqueous liquid B was produced in the same manner as in Example 2. A Henschel agitation granulator with a vessel capacity of 10 L was charged with 1.38 kg of iron trioxide having an average particle diameter of 5 μm and 20 g of bentonite (montmorillonite content: 84%) having an average particle diameter of 20 μm. Then, the aqueous liquid B was added and stirred for 10 minutes after the addition to produce a granulated product. The obtained granulated material was pulverized with a cutter mill, passed through a 2 mm sieve, and then dried at 105 ° C. for 24 hours to obtain a magnetic adsorbent for cesium. This magnetic adsorbent for cesium has a magnetic particle content of 94.0% and an antiblocking agent content of 1.4%.
実施例9
実施例6において、ブロッキング防止剤を平均粒子径10μmのゼオライトに変更してセシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は70.5%、ブロッキング防止剤含有率は10.8%である。
Example 9
In Example 6, the anti-blocking agent was changed to zeolite having an average particle size of 10 μm to obtain a magnetic adsorbent for cesium. This magnetic adsorbent for cesium has a magnetic particle content of 70.5% and an antiblocking agent content of 10.8%.
実施例10
実施例6において、ブロッキング防止剤を平均粒子径10μmの合成シリカに変更してセシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は70.5%、ブロッキング防止剤含有率は10.8%である。
Example 10
In Example 6, the anti-blocking agent was changed to synthetic silica having an average particle diameter of 10 μm to obtain a magnetic adsorbent for cesium. This magnetic adsorbent for cesium has a magnetic particle content of 70.5% and an antiblocking agent content of 10.8%.
比較例1
実施例2において、四三酸化鉄を2.4kgに変更した以外は実施例2と同様にして、セシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は97.3%である。
Comparative Example 1
In Example 2, a magnetic adsorbent for cesium was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount of iron trioxide was changed to 2.4 kg. The magnetic particle content of this magnetic adsorbent for cesium is 97.3%.
比較例2
実施例1において、四三酸化鉄を250gに変更した以外は実施例1と同様にして、セシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は59.2%である。
Comparative Example 2
In Example 1, a magnetic adsorbent for cesium was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of iron trioxide was changed to 250 g. The magnetic particle content of this magnetic adsorbent for cesium is 59.2%.
比較例3
実施例1と同様にして、水性液Aを作製した。ベッセル容量10Lのヘンシェル攪拌造粒機に、磁性体粒子である平均粒子径5μmの四三酸化鉄を530g、平均粒子径10μmのベントナイト(モンモリロナイト含有率:84%)を220g入れ、攪拌しながら水性液Aを添加し、添加後10分間攪拌し、造粒物を作製した。得られた造粒物をカッターミルで粉砕して、2mmのふるいを通した後、105℃で24時間乾燥し、セシウム用磁性吸着剤を得た。このセシウム用磁性吸着剤の磁性体粒子含有率は57.5%、ブロッキング防止剤含有率は23.9%である。
Comparative Example 3
An aqueous liquid A was produced in the same manner as in Example 1. In a Henschel stirring granulator with a vessel capacity of 10 L, 530 g of iron trioxide having an average particle diameter of 5 μm and 220 g of bentonite (montmorillonite content: 84%) having an average particle diameter of 10 μm, which are magnetic particles, are added and stirred while stirring. Liquid A was added and stirred for 10 minutes after the addition to produce a granulated product. The obtained granulated material was pulverized with a cutter mill, passed through a 2 mm sieve, and then dried at 105 ° C. for 24 hours to obtain a magnetic adsorbent for cesium. This magnetic adsorbent for cesium has a magnetic particle content of 57.5% and an antiblocking agent content of 23.9%.
<放射性セシウムの吸着性能評価>
放射性セシウムを含む焼却飛灰を5質量倍の水で洗浄したのち濾過して得た、放射能濃度385Bq/kgの溶出水(A)500mLに、セシウム用磁性吸着剤を10g添加し、スリーワンモーターにて30分間攪拌した。その後、磁石を当ててセシウム用磁性吸着剤を集め、処理液を得た。この処理液について放射能濃度を測定した。
<Evaluation of adsorption performance of radioactive cesium>
10g of magnetic adsorbent for cesium was added to 500mL of elution water (A) with a radioactive concentration of 385Bq / kg, which was obtained by washing the incinerated fly ash containing radioactive cesium with 5 mass water and filtering it. For 30 minutes. Thereafter, a magnet was applied to collect the magnetic adsorbent for cesium to obtain a treatment liquid. The radioactivity concentration of this treatment solution was measured.
<磁性吸着剤の回収率測定>
水道水500mLに磁性吸着剤を10g添加し、スリーワンモーターにて1日撹拌した。その後、磁石を当てながらデカント処理をし、処理液とセシウム用磁性吸着剤とを分離した。セシウム用磁性吸着剤は乾燥を行い、試験前後の質量から磁石によるセシウム用磁性吸着剤の回収率を測定した。回収率は98%以上であれば良好であり、95%以上であれば実用上問題ないレベルである。
<Measurement of recovery rate of magnetic adsorbent>
10 g of magnetic adsorbent was added to 500 mL of tap water, and stirred for one day with a three-one motor. Thereafter, decant treatment was performed while applying a magnet to separate the treatment liquid from the magnetic adsorbent for cesium. The magnetic adsorbent for cesium was dried, and the recovery rate of the magnetic adsorbent for cesium by a magnet was measured from the mass before and after the test. If the recovery rate is 98% or more, it is good, and if it is 95% or more, there is no practical problem.
<水中へのフェロシアン化物の理論漏出率算定>
セシウム用磁性吸着剤の回収率の測定値、セシウム用磁性吸着剤中の各成分の配合率を用い、下記式により、水中へのフェロシアン化物の理論漏出率の算定を行った。
<Calculation of theoretical leakage rate of ferrocyanide into water>
Using the measured value of the recovery rate of the magnetic adsorbent for cesium and the blending ratio of each component in the magnetic adsorbent for cesium, the theoretical leakage rate of ferrocyanide into water was calculated according to the following formula.
フェロシアン化物の理論漏出率=(100−セシウム用磁性吸着剤の回収率)×フェロシアン化物の配合率/(フェロシアン化物の配合率+バインダーの配合率+ブロッキング防止剤の配合率) Theoretical leakage rate of ferrocyanide = (100-cesium magnetic adsorbent recovery rate) × ferrocyanide content / (ferrocyanide content + binder content + blocking agent content)
<処理液中のフェロシアン化物イオン濃度測定>
セシウム用磁性吸着剤の回収率測定で得た処理液について、450μmのシリンジフィルターを通し、ろ液を得た。このろ液について「平成14年7月12日付食品第0712001号食品保健部長通知における別添試験法」に準じてフェロシアン化物イオン濃度の測定を行った。
<Measurement of ferrocyanide ion concentration in processing solution>
About the process liquid obtained by the recovery rate measurement of the magnetic adsorbent for cesium, the filtrate was obtained through the 450 micrometer syringe filter. For this filtrate, the ferrocyanide ion concentration was measured according to “Attachment test method in the notice of the food health department manager dated July 12, 2002”.
実施例、比較例で得られたセシウム用磁性吸着剤の各結果を表1に示す。 Table 1 shows the results of the magnetic adsorbents for cesium obtained in the examples and comparative examples.
実施例に示すように、少なくとも、水不溶性フェロシアン化物、バインダー、磁性体粒子を含有し、磁性体粒子の含有率を60〜97質量%とすることで、セシウムの吸着性に優れ、磁性吸着剤を回収した後の処理水中へのフェロシアン化物の漏出が少なく、磁性吸着剤の回収率が高いセシウム用磁性吸着剤とすることができる。実施例1〜4の比較より、磁性体粒子の含有率が80〜96質量%である実施例1、2は、処理液の放射能濃度が低いため好ましい。また、磁性体粒子の含有率が増えるに従い、磁性吸着剤の回収率が上がり、フェロシアン化物の理論漏出率、処理液のフェロシアン化物イオン濃度が下がる傾向にあることがわかる。 As shown in the examples, it contains at least a water-insoluble ferrocyanide, a binder, and magnetic particles, and the content of the magnetic particles is 60 to 97% by mass, so that the adsorptivity of cesium is excellent and the magnetic adsorption It is possible to obtain a magnetic adsorbent for cesium with less leakage of ferrocyanide into the treated water after the agent is recovered and a high recovery rate of the magnetic adsorbent. From comparison of Examples 1 to 4, Examples 1 and 2 in which the content of the magnetic particles is 80 to 96% by mass are preferable because the radioactive concentration of the treatment liquid is low. Further, it can be seen that as the content of magnetic particles increases, the recovery rate of the magnetic adsorbent increases, and the theoretical leakage rate of ferrocyanide and the ferrocyanide ion concentration of the treatment liquid tend to decrease.
実施例5〜10に示すように、磁性吸着剤がさらに、ブロッキング防止剤を含有すると、処理液のフェロシアン化物イオン濃度を1.0mg/L以下まで下げることができ、シアン化合物の排水基準を満たしている。実施例6、9、10の比較より、粘土鉱物を使用した実施例6、9が磁性吸着剤の回収率、処理液のフェロシアン化物イオン濃度が低く、好ましい。さらにベントナイトを使用した実施例6はこれらの特性が一段と良好であり、特に好ましい。 As shown in Examples 5 to 10, when the magnetic adsorbent further contains an anti-blocking agent, the ferrocyanide ion concentration of the treatment liquid can be lowered to 1.0 mg / L or less, and the drainage standard for cyanide is set. Satisfies. From the comparison of Examples 6, 9, and 10, Examples 6 and 9 using clay minerals are preferable because the recovery rate of the magnetic adsorbent and the ferrocyanide ion concentration of the treatment liquid are low. Furthermore, Example 6 using bentonite is particularly preferable because these characteristics are much better.
一方、磁性体粒子の含有率が97質量%を超えている比較例1は、処理液の放射能濃度が高く、セシウムの吸着性能が不十分である。磁性体粒子の含有率が60質量%を下回っている比較例2、3は、処理液の放射能濃度が高く、磁性吸着剤の回収率も低い。 On the other hand, Comparative Example 1 in which the content of the magnetic particles exceeds 97% by mass has a high radioactivity concentration of the treatment liquid and insufficient cesium adsorption performance. In Comparative Examples 2 and 3 in which the content of the magnetic particles is less than 60% by mass, the radioactive concentration of the treatment liquid is high and the recovery rate of the magnetic adsorbent is also low.
本発明のセシウム用磁性吸着剤は、少なくとも、水不溶性フェロシアン化物、バインダー、磁性体粒子を含有し、磁性体粒子の含有率が60〜97質量%であり、セシウムの吸着性に優れ、磁性吸着剤を回収した後の処理水中へのフェロシアン化物の漏出が少なく、磁性吸着剤の回収率が高いセシウム用磁性吸着剤を提供することができる。本発明は放射性セシウムで汚染された水、さらには汚泥、土壌、焼却灰の除染に有効であると考えられる。 The magnetic adsorbent for cesium of the present invention contains at least a water-insoluble ferrocyanide, a binder, and magnetic particles, the content of magnetic particles is 60 to 97% by mass, has excellent cesium adsorptivity, and is magnetic. It is possible to provide a magnetic adsorbent for cesium with less leakage of ferrocyanide into the treated water after the adsorbent is recovered and a high recovery rate of the magnetic adsorbent. The present invention is considered effective for decontamination of water contaminated with radioactive cesium, as well as sludge, soil, and incinerated ash.
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JP2013168626A JP2015036137A (en) | 2013-08-14 | 2013-08-14 | Magnetic adsorbent for cesium |
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Cited By (2)
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CN109201022A (en) * | 2018-11-16 | 2019-01-15 | 山东省科学院生态研究所 | Composite magnetic adsorption material preparation based on oily sludge and its minimizing technology to Heavy Metals in Waters |
KR102211750B1 (en) | 2020-01-20 | 2021-02-03 | 엔스펙트라 주식회사 | Magnetic adsorbent and method for radioactive cesium treatment using same |
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2013
- 2013-08-14 JP JP2013168626A patent/JP2015036137A/en active Pending
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