JP2015087369A - イミノジ酢酸基をグラフト鎖に導入した繊維によるストロンチウム除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】港湾、湖沼及び河川にも利用でき、イオン状ばかりでなく微粒子状のストロンチウムも除去できる除去材料を提供する。【解決手段】放射線グラフト重合法によってイミノジ酢酸基を導入した有機高分子繊維からなるストロンチウム除去材料である。従来のキレート樹脂では除去困難であったストロンチウムに対して高い選択性が発現でき、また繊維を基材とすることにより汚染状況にふさわしいさまざまな形状、例えばカートリッジフィルターやモールなど成型加工品が利用。【選択図】図１

Description

原子力発電所関連設備の事故により環境中に放出された放射性汚染物質のうち主たるものはセシウム、ストロンチウム、ヨウ素である。この中で、放射性ヨウ素は半減期が約８日間と短いため、事故発生直後の短期間での対応が極めて重要である。一方、半減期が約３０年と長いセシウム及びストロンチウムは環境中放出された後、長期間にわたって放射能を出し続ける。したがって、事故発生から長期間にわたりこの２種類の放射性物質を環境中から除去することが重要である。放射性セシウムはゼオライトやフェロシアン化金属塩不溶化物のように除去性能の高い材料や技術がある。一方、放射性ストロンチウムは高濃度のカルシウムやマグネシウムなどと共存する場合が多く、また非放射性ストロンチウムの割合も多い。本発明は環境中に放出された放射性ストロンチウムを除去する方法に関する。

従来技術

２０１１年３月１１日の東日本大震災においてはセシウムー１３７、セシウムー１３４ストロンチウムー９０やヨウ素−１３１に代表される放射性物質が福島第１原子力発電所から放出された。これらは周辺に飛散し、陸・海・空における深刻な汚染を引き起こした。発電所内はもとより、環境中に放出された放射性物質を除染することが急務である。セシウム１３７とストロンチウムー９０は半減期がどちらも約３０年と長く、汚染の主原因物質となっているため、セシウム１３７とストロンチウムー９０の除染を急ぐ必要がある。

放射性セシウムの除去方法としては、ゼオライトを用いた吸着法（特許文献１）とフェロシアン化金属を用いた沈殿法（特許文献２）が行われてきた。汚染の状況、例えば除染対象が淡水か海水かによって、両方の除去方法を選択するか又は併用する方法が提案されている。

ストロンチウムに関しては、他のアルカリ土類金属、例えばカルシウムやマグネシウムと共存する場合が多く、しかもこれらの濃度はストロンチウムの濃度と比べ桁違いに高い。例えば、海水中ではカルシウムが４００ｍｇ／Ｌ、マグネシウムは１０００ｍｇ／Ｌを超える。また、ストロンチウムは非放射性のストロンチウムが約８ｍｇ／Ｌと大半を占めている。したがって、放射性ストロンチウムを除去するには、同族のカルシウムやマグネシウムが高濃度に存在する中、非放射性ストロンチウムも同時に除去しなければならない。

従来、放射性ストロンチウムを除去するにはｐＨをアルカリにして沈殿させる方法が行われてきた。カルシウム、マグネシウム及びストロンチウムを水酸化物として凝集沈殿することが行われている。

しかしながら、最も高濃度に含まれるマグネシウムが水酸化物を生成すると白いコロイド状沈殿が析出する。このコロイド状沈殿は汚泥の含水率や体積が大きいため、脱水処理装置に非常に負荷がかかるうえ、放射性廃棄物の減容化にも支障を来たしていた。

放射性ストロンチウムを選択的に吸着する無機イオン交換体としてチタン酸ナトリウムが提案されている（特許文献３）。この吸着材は粒状であるため、前述のゼオライトと同様、充填塔方式しか利用方法がない。また、チタン酸ナトリウム自体の物理的強度が弱いため、粉化しやすく放射性ストロンチウムを吸着した微小なチタン酸ナトリウムが処理水中に漏出するなど問題点があった。

キレート樹脂はイミノジ酢酸基を導入したものが市販されている。アルカリ土類金属や重金属イオンに対し優れた吸着性能を有している。しかし、比較的塩類濃度が高い原水において、キレート樹脂によるアルカリ土類金属の選択性はストロンチウムに対して最も小さく、充填塔で通水処理を行うとストロンチウムが最初に漏出してしまうという問題点があった（非特許文献１）。また、チタン酸ナトリウムと同様充填塔方式でしか利用できないという使用方法の制限があった。

特開昭６１−２３９１９６ 特開２０００−８４４１８ 特表２０００−５０２５９５

ダイヤイオン２、三菱化学株式会社編集兼発行、平成１９年１０月３１日改定、ｐ．２４９−２５１、４版

凝集沈殿装置や汚泥処理装置のような大掛かりな設備を必要とせず、キレート樹脂やチタン酸ナトリウムを主成分とする無機吸着材のように使用方法が充填塔方式に制限されることもなく、海水、地下水、湖沼、水路などあらゆる状況で使用可能であり、しかも市販のキレート樹脂を使用した場合よりも効率よく放射性ストロンチウムを除去できる放射性ストロンチウム除去方法が望まれていた。

本発明者らは放射線グラフト重合法を利用して、性能の良い放射性ストロンチウム除去材料を鋭意研究する中で、一般のキレート樹脂に最もよく利用されるイミノジ酢酸基をグラフト鎖に導入すると、アルカリ土類金属の吸着性能がキレート樹脂とは逆転し、ストロンチウムに対する選択性が極めて大きくなることを見出し、次の（１）〜（４）に示す特徴を有する放射性ストロンチウム除去材料及びそれを利用した放射性ストロンチウム除去方法を見出し、本発明に到達した。本発明の特徴を次に示す。

（１）高分子材料に放射線を照射した後、グリシジル系モノマーをグラフト重合し、次いでイミノジ酢酸基を導入することによって得られるストロンチウム除去材料であって、グリシジル系モノマーのグラフト率が２５％以上であり、グリシジルモノマーのエポキシ基に対するイミノジ酢酸基の導入率が５０％以上であることを特徴とするストロンチウム除去材料。

放射線グラフト重合法の特徴として、放射線の照射により、基材の表面のみならず基材の内部にまでラジカルを容易に発生させることができることが挙げられる。よって、基材表面だけではなく基材内部にまでモノマーを重合させることができるので、基材に導入されるグラフト鎖の数が多くなり、したがって基材に導入される官能基の数も多くなる。

グラフト重合は日本語で「接ぎ木重合」と訳されているように、一端が基材高分子に結合し、他端は自由端である。通常のイオン交換樹脂のように架橋構造を有していないため、吸着分離材料として優れている。例えば、イオン交換樹脂は架橋構造を有しているため、被吸着イオンは架橋構造の内部にまで拡散する必要がある。しかしながら、グラフト重合法、特に放射線グラフト重合法の場合は、グラフト鎖がお互い同電荷で反発することにより、膨潤しているため、被吸着イオンが拡散する空間が大きく、吸着サイトに捕捉されるまで抵抗なく移動することができる。

グラフト率が２５％以上、またイミノジ酢酸基導入率が５０％以上の場合、イミノジ酢酸基濃度は概略０．５ｍｍｏｌ／ｇ以上となり、親水性が増し、グラフト鎖同士の反発が大きくなるため、吸着材にとって好ましい。被吸着イオンであるストロンチウムが拡散移動しやすい経路が形成される。

この値より下の場合、イミノジ酢酸基導入量が小さくなるため、親水性が小さくなると同時に疎水性が増し、グラフト鎖の収縮が起こる結果、被吸着イオンであるストロンチウムの拡散が損なわれる。

イミノジ酢酸基導入率はグラフト重合したグリシジル系モノマーに導入されたイミノジ酢酸基の割合を示す数値である。グリシジル系モノマーの中で代表的なメタクリル酸グリシジル（ＧＭＡ）の場合を例にとり説明する。ＧＭＡは２重結合とエポキシ基を有するモノマーであり、グラフト重合に際しては２重結合が、イミノジ酢酸基の導入に際してはエポキシ基が使用される。エポキシ基は疎水性であり、開環反応によってイミノジ酢酸基とヒドロキシル基が導入され、親水化される。したがって、イミノジ酢酸基の導入率が大きいほど親水性が大であるため、先に述べた理由と同じ理由により本発明では５０％以上が好ましい。また、イミノジ酢酸基の末端はアルカリ金属、例えばナトリウム塩型にし、カルボキシル基同士の会合を断ち切る方がよい。

イミノジ酢酸基は比較的よく知られたキレート基であり、ビーズ状のキレート樹脂が市販されている。そして、アルカリ土類金属に対する選択性はストロンチウムに対して最も小さい。そのため、キレート樹脂で放射性ストロンチウムを除去しようとする場合、他の硬度成分が存在する場合著しく不利である。

この理由は明らかではないが、キレート樹脂母体の化学構造に起因している可能性がある。即ち、キレート樹脂ではスチレンージビニルベンゼンの架橋構造を有し、イオン半径の大きなストロンチウムが樹脂内部に拡散しづらく、イオン半径の小さなマグネシウムが内部に拡散しやすいために、ストロンチウムの吸着性能がマグネシウムよりも悪くなっていると推察される。

イミノジ酢酸基に代表されるキレート基をグラフト鎖に導入した材料はグラフト鎖の運動性が高いため、隣接するイミノジ酢酸基の影響を大きく受け他の硬度成分よりもストロンチウムに対する選択性が高くなると考えられる。したがって、比較的塩濃度が小さく硬度成分が少ない箇所では、この吸着材料がストロンチウム除去材料として利用でき、本発明にはさらに好ましい。

（２）高分子材料が繊維、繊維の集合体である撚糸、織布、不織布及びカット繊維、中空繊維、多孔性材料、粒子から選択される請求項１記載のストロンチウム除去材料。

放射線グラフト重合法の大きな特徴は基材の形状を自由に選択できることであり、本発明の使用方法のようにごく微量存在しているイオン状又はコロイド状の放射性ストロンチウムを確実に除去するためには、表面積が大きく吸着速度の大きな材料が好ましい。繊維の集合体である織布又は不織布を穴開き内筒に巻き回したカートリッジフィルターはイオンと微粒子の両方を除去する機能も兼ね備え、イオン状、コロイド状及び微粒子に付着したストロンチウムを除去できる。

（３）放射性ストロンチウムを含有する液体と（１）又は（２）記載のストロンチウム除去材料を接触させるストロンチウム除去方法。

本発明のストロンチウム除去方法としては、汚染水に本材料を懸濁させる方法が最も単純であるが、コロイド状ストロンチウムも同時に除去するには、不織布を海苔巻状に巻き回したフィルターやプリーツ状に折ったフィルター、撚糸を巻き回したワインド型フィルターを通過させるタイプが好適に利用できる。

（４）放射性セシウム除去材料と（１）に示すストロンチウム除去材料とを順次又は同時に接触させることを特徴とする放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの同時除去方法。

放射性セシウムと放射性ストロンチウムは同時に存在している場合が多く、片方を除去しても除染を確実に実施することができない。したがって、放射性ストロンチウムを除去する場合、何らかの放射性セシウム除去方法との併用となる。例えば、ゼオライトやフェロシアン化金属と接触させ、同時に両方の放射性物質を除去することが好ましい。

この場合、本発明者らが先に発明した特開２０１３−１１５９９による放射性セシウム除去材料を使用することが好ましい。ここでは、放射線グラフト重合を利用して繊維に不溶性フェロシアン化金属を担持し、吸着速度が大きく成形加工の容易な放射性セシウム除去材料が提案されている。したがって、両方の材料ともに繊維状で製品化できるためである。また、放射性セシウムにもイオン状とコロイド状が存在し、コロイド状が９割以上の大部分を占めるとも言われている。したがって、どちらの放射性物質除去材料も繊維状の形状を利用してフィルターに成形加工することができ好都合である。

イオン状、コロイド状及び微粒子に付着した状態で存在する放射性セシウム及びストロンチウムを同時に除去するには、放射線グラフト重合法利用した繊維状の除去材により、コロイドのような微粒子をも除去できる製品形状が必要である。そのためには、どちらも繊維状で提供できる放射線グラフト重合法を利用したものが好ましい。

本発明のイミノジ酢酸基を導入した放射性ストロンチウム除去材料は負に帯電しているが、強塩基性アニオン交換基を有する材料を用いて放射性セシウム除去材料を製造することにより、正に帯電するため、負に帯電したコロイド粒子を静電吸着するのに有利である。放射性セシウムや放射性ストロンチウムのコロイド粒子は負に帯電しており、放射性セシウム除去材料で除去できる。

本発明によれば、イオン状、コロイド状及び微粒子に付着した放射性ストロンチウムを効率よく除去できる。イミノジ酢酸基という公知のキレート基ではあるが、放射線グラフト重合法で製造した吸着材料はイミノジ酢酸基本来の性能を発揮するようになり、アルカリ土類金属の中でストロンチウムを除去できるようになる。海水由来の汚染水のアルカリ土類成分には、高濃度のものから順にマグネシウム＞カルシウム＞ストロンチウムが含まれている。公知のキレート樹脂で最も除去しづらかったストロンチウムが本発明により除去できるようになった。

コロイド状や微粒子に付着した放射性ストロンチウムを繊維の加工品、例えば不織布フィルターやワインドフィルターなどの成型品で除去できるため、イオン状に加えコロイド状及び微粒子に付着した放射性ストロンチウムをも除去できるようになった。また、放射線グラフト重合法を利用した繊維状の放射性セシウム除去材料も併用できるため、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの同時除去が可能となった。

放射線グラフト重合法により基材として繊維状の材料を選定したことにより、モール状、フィルターなど様々な形状に製品化できるようになった。様々な使用環境、例えば港湾、河川、湖沼など自然環境のみならず、建屋内の滞留水、側溝の除染などにも適用可能となった。

本発明の放射性ストロンチウム除去繊維の撚糸を内筒の周りに巻いたワインドフィルター 本発明の放射性ストロンチウムを用いたロープ 本発明の放射性ストロンチウム除去繊維の撚糸を芯の周りにループ状に組み込んだモール 本発明の放射性ストロンチウム除去繊維を用いて織った織布

発明を実施するため形態

本発明で使用する放射性ストロンチウム除去材は放射線グラフト重合法によってメタクリル酸グリシジルに代表されるグリシジル系モノマーをグラフト重合した後、イミノジ酢酸基を導入したものである。

放射線グラフト重合法について詳しく説明する。放射線グラフト重合法は電離性放射線を有機高分子よりなる基材に照射し、基材表面あるいは基材内部に生成したラジカルを利用して重合性単量体（以下、「モノマー」と称する。）を重合させ、基材からグラフト鎖を成長させる方法である。工業的に利用できる放射線としてはガンマ線や電子線がある。

放射線照射とモノマーとの接触のタイミングにより、前照射グラフト重合と同時照射グラフト重合法に分けられる。前者は放射線照射を行った後、モノマーと接触させる方法である。後者はモノマーの存在下に放射線を照射する方法であり、いずれの方法も利用できる。本発明のように汚染物質を確実に捕捉するには、ホモポリマー（単独重合物）の生成の少ない前照射グラフト重合法が好ましい。

また、放射線グラフト重合法はモノマーとの接触のさせ方によって、液相グラフト重合、気相グラフト重合、含浸気相グラフト重合に分けられる。液相グラフト重合は基材をモノマー液に浸漬させたまま反応させる、気相グラフト重合は基材とモノマー蒸気と接触させて反応を行う。含浸気相は基材を一度モノマー液を接触させ、基材内部又は基材間の空隙にモノマー液を満たしたのち、モノマー液から取り出し、不活性気体中で反応させる方法である。いずれの方法も採用できる。

放射線を照射した後、重合させるモノマーとしてはメタクリル酸グリシジル（ＧＭＡ）に代表されるグリシジル系モノマーが適している。グラフト重合に利用できる２重結合と官能基導入に利用できるエポキシ基を有しており、重合禁止剤などの安定剤を除去せずとも高いグラフト率が得られ、カチオン交換基やアニオン交換基も容易に導入できるからである。

このメタクリル酸グリシジルにはエステル基が存在するため、耐薬品性に多少問題があるが本発明の用途には問題なく使用できる。エポキシ基に官能基を導入すると開環し、官能基が導入された位置と反対の方に水酸基が導入される。したがって、より親水性が向上し水中のイオンが接近しやすい。

イミノジ酢酸基の場合、イミノジ酢酸ナトリウム／イソプロピルアルコール／水＝１０／２０／７０の溶液を作製し、８０℃、１０時間〜１５時間反応することでイミノジ酢酸基を導入することができる。エポキシ基の転化率も７０％を超える。反応温度が６０℃以下ではエポキシ基への導入率が５０％を切り、疎水性が増す結果、グラフト鎖が一部収縮するため、十分なストロンチウム除去性能が得られない。

特にグラフト鎖中にイミノジ酢酸基のようなキレート基が存在すると、固定電荷同士の静電的反発のため、グラフト鎖が延び、隣接するグラフト鎖間同士も反発によって広がる。このため、グラフト鎖間に広いスペースが形成される。この際、エポキシ基の一方に導入された水酸基も親水性を増す機能を有し、被吸着イオンの移動経路を大きくする結果、拡散を容易にしている。特にイミノジ酢酸基をナトリウム塩型などの金属塩型に変換しておくことが好ましい。

イミノジ酢酸基の導入はイミノジ酢酸ナトリウム、アルコール及び水の組成を考慮して適宜決めることができる。アルコールとしてはイソプロピルアルコールなどが好ましい。アルコールの代わりにジオキサンも利用できるが、廃液処理上の観点からアルコールが望ましい。

放射線グラフト重合法に使用する基材の形状は、市販の高分子基材の中から自由に選択することができるが、繊維状基材は表面積が大きいことにより、吸着速度を大きくできる。また、成型加工が容易であるため、放射性物質の除染のように、汚染程度や環境が著しく異なる状況においても、その場に応じたさまざま使用方法を選択できるため好ましい。

本発明の放射性物質捕集材の基材として有用な繊維素材として、合成繊維の他、綿などのセルロース系繊維、動物性繊維、若しくは再生繊維、またはそれらの混合繊維が挙げられる。合成繊維にはポリエステル系、ポリアミド系、アクリル系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリウレタン系、ポリビニルアルコール系、フッ素系等が含まれる。セルロース系繊維には、綿、麻等の天然セルロース系繊維、ビスコースレーヨン、銅アンモニア法レーヨン、ポリノジック等の再生セルロース繊維、テンセル等の精製セルロース繊維、アセテート、ジアセテート等の半合成繊維が含まれる。動物性繊維には、羊毛等の獣毛繊維、絹等が含まれる。再生繊維には、キチン・キトサン繊維、コラーゲン繊維などが含まれる。これら繊維素材の混紡を用いることもまた可能である。

放射性セシウムと放射性ストロンチウムが同時に存在している場合は、放射性セシウムを除去できる材料と併用することが好ましい。放射性セシウム除去材料は本発明と同様、放射線グラフト重合法による繊維材料から構成されるものが好ましい。その技術内容は特開２０１３−１１５９９に開示されている。

特開２０１３−１１５９９では、放射線グラフト重合方法を利用してイオン交換基又はキレート基を導入した繊維を用い、この繊維上に不溶性フェロシアン化金属の微粒子を担持している。不溶性フェロシアン化金属の微粒子を繊維表面付近に集中して担持可能であり、繊維の特徴である成型加工の良さと表面積が大であることによる吸着速度の大きな点を兼ね備えた材料が製造できる。

繊維状吸着材は成型加工が容易なため、使用環境によって様々な形状と使用方法を選択できる。カートリッジフィルター構造物が取り扱いやすく、フィルターとしては図１に示すワインドフィルター、不織布をプリーツ折りしたプリーツフィルター及び不織布を巻き回したのり巻き状のフィルターなどが使用できる。これらをフィルターハウジングに装填して用いる。本発明に用いるカートリッジフィルターはろ過機能と放射性ストロンチウムなどイオン状の放射性物質を除去する機能の両方を有しており、機能の複合化が可能となる。また、図２に示すようなロープ状、図３に示す織布のようなシート状の繊維集合体、図４に示すようなモール状繊維構造物、またはその切断加工品より選択されたものなどを利用できる。モール状構造物とはロープの外側に放射状に繊維や撚糸を突出させた構造の一種の組みひもである。

イミノジ酢酸基を有する繊維状吸着材からなるカートリッジフィルターを前段に配置し、後段に特開２０１３−１１５９９に開示した繊維状のセシウム吸着材からなるカートリッジフィルターを配置すれば、イオン状、コロイド状及び微粒子に付着した放射性ストロンチウムと放射性セシウムが同時に除去できる。また、この逆の配置でも良い。さらに、前置フィルタ―を設置することによって、大半の固形物を除去し、後段のフィルターの汚染防止や圧力損失の上昇を抑えることができる。

コンパクトで取り扱いやすいため、捕捉した放射性物質の閉じ込めの観点からもハウジングごと廃棄した方が安全である。もちろん、汚染の程度によってフィルター本体のみ交換してもよい。

モール状構造物は図４に示すように芯３の周りに撚糸をループ状に加工したものである。撚糸の種類としてイミノジ酢酸基を有する繊維、特開２０１３−１１５９９に開示したセシウム除去繊維を用いることにより、ストロンチウムとセシウム除去の複数の機能を１本のモールに付加することが可能である。海洋や湖沼など滞留した放射性液体の場合、本モールを吊下げることで液体中の放射性セシウムとストロンチウムを同時に吸着除去できる。汚染の状況や使用環境等により適用方法を選択できる。使用後はモールを適当な手段で巻き取ることにより容易に固液分離が図れる。また、後処理が容易である。

湖沼、河川や港湾のような場合、取水して放射性物質を除去するような除去方式は有効ではなく、モール状などの形状が適している。このモール状繊維構造物の代表的なものは外径が約１００ｍｍ、モール状構造物１ｍあたりの吸着材の使用量は約２００ｇである。

〈吸着材の製造〉
（１）イミノジ酢酸基含有繊維
直径約４０μｍの６−ナイロン繊維の撚糸１ｋｇをポリエチレン袋に入れ、減圧排気―窒素ガス導入という窒素置換操作を３回繰り返した。この袋を発泡スチロールの箱にドライアイス５ｋｇとともに入れ、冷却下でガンマ線５０ｋＧｙを照射した。照射後のナイロン繊維を取り出し、グラフト重合用ガラスアンプルに入れた。予め窒素ガスでバブリング操作により脱酸素されたメタクリル酸グリシジル１０％メタノール溶液に浸漬し、４０℃で８時間グラフト重合を行って１３６％のグラフト率を得た。この繊維をイミノジ酢酸ナトリウム／ジオキサン／水＝１０／４０／５０の溶液に浸漬し、８０℃で８時間反応を行い、重量増加率から算出したイミノジ酢酸基導入率２．３ｍｍｏｌ／ｇのキレート繊維を得た。

この繊維５ｇを内径１０ｍｍのカラムに充填し、ＳＶ１０で海水を通水した。海水中のマグネシウム、カルシウム及びストロンチウムの濃度はそれぞれ１０６０ｐｐｍ、３５０ｐｐｍ、８，４ｐｐｍであった。通水１０．４Ｌでマグネシウムが漏出し始め、ストロンチウムは１７．６Ｌで漏出を開始した。この結果より、ストロンチウムに対する選択性が大きくなったことが分かる。

（ワインドフィルタの製造〉
（１）の撚糸をポリプロピレン製の穴あき内筒（内径２５ｍｍ）に巻き、高さ２５０ｍｍのワインド型フィルターを製造した。このフィルタには（１）の繊維２８０ｇが使われた。このワインド型フィルタをアドバンテック社製フィルターハウジング（ＰＰ−１型）に装填した。
（ストロンチウムワインドフィルタによる通水試験）
千葉大学内の土５０ｇを水道水１００Ｌに懸濁させ、これにストロンチウム濃度１０ｍｇ／Ｌとなるよう塩化ストロンチウムを添加した。３０分間撹拌後、液をサンプリングし、０．４５μｍのミリポアフィルターでろ過し、ろ液のストロンチウム濃度を測定したところ、４．２ｍｇ／Ｌであった。即ち、ストロンチウムは５．２ｍｇ／Ｌに相当する分が土の微粒子に吸着した。この液を先に製造したストロンチウム除去繊維より成るワインドフィルターに１Ｌ／分で通水し、１時間経過後の処理水質をＩＣＰ−ＭＳで測定したところ、ストロンチウム及びセシウムともには０．１ｍｇ／Ｌ以下であった。即ち、イオン状と微粒子状のどちらのストロンチウムも除去できた。

（比較例１）
市販のキレート樹脂（三菱化学製、ダイヤイオンＣＲ−１１）５ｇを実施例１と同様のカラムに充填し、同様の海水を通水した。ストロンチウムは通水開始当初から０．３ｐｐｍ漏出し、徐々に漏出濃度は増大した。

（１）アニオン交換繊維の製造
実施例１−（１）の照射済み基材をＮ、Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート２０％水溶液に浸漬し、４０℃で４時間グラフト重合を行った。グラフト率は４６％であった。この繊維の酸吸着容量を測定し、イオン交換容量１．９ｍｅｑ／ｇの弱塩基性アニオン交換繊維が得られた。

（２）セシウム吸着材の製造
実施例３−（１）のアニオン交換繊維の撚糸を０．５Ｎ塩酸水溶液で処理した。次にフェロシアン酸カリウム２％水溶液に１時間浸漬し、繊維にフェロシアン化物イオンを吸着させた。このフェロシアン化物イオンを吸着したアニオン交換繊維撚糸を塩化コバルト３％水溶液に浸漬し、フェロシアン酸コバルトを主要成分とする結晶を生成保持させた。この際、塩化コバルト溶液に塩化カリウムを１．９％添加し調製した。

（３）セシウム及びストロンチウム含有原水の調製
実施例３−（２）記載のセシウム吸着材を使用してセシウム除去用ワインドフィルターを製造した。実施例２と同様、土５０ｇを水道水１００Ｌに懸濁させ、塩化セシウム及び塩化ストロンチウムをセシウム濃度１０ｍｇ／Ｌ、ストロンチウム濃度１０ｍｇ／Ｌとなるよう加えた。３０分間撹拌後、液をサンプリングし、０．４５μｍのミリポアフィルターでろ過し、ろ液のセシウム及びストロンチウム濃度を測定したところ、それぞれ３．２ｍｇ／Ｌ，４．８ｍｇ／Ｌであった。即ち、セシウムは６．８ｍｇ／Ｌに相当する分が土の微粒子に吸着した。同様に、ストロンチウムは５．２ｍｇ／Ｌが土の微粒子に吸着した。

（４）ワインドフィルターによるセシウム及びストロンチウムの同時除去
前段にセシウム除去用ワインドフィルター、後段にストロンチウム除去用ワインドフィルターを配置し、（３）で調製した原水を流量１Ｌ／分で通水した。処理水中のセシウムは０．１ｍｇ／Ｌ以下、ストロンチウムは０．２ｍｇ／Ｌ以下であった。即ち、イオン状及び微粒子に吸着した状態で存在するセシウム及びストロンチウムをセシウム除去用ワインドフィルターとストロンチウム除去用ワインドフィルターで除去することができた。

本発明は放射線グラフト重合法によってイミノジ酢酸基を導入した有機高分子繊維を用いて環境中に放出された放射性ストロンチウムを除去するものである。汚染の状態によって、さまざまな形状の成型加工品が利用できる。モール状に加工した放射性ストロンチウム除去繊維は手の施しようがなかった港湾、湖沼及び河川にも利用できる。また、フィルター状に成型加工することでイオン状と微粒子に付着したストロンチウムも除去できるようになった。

１ 内筒
２ イミノジ酢酸基を有する吸着材料
３ 芯

Claims (5)

1. 高分子材料に放射線を照射した後、グリシジル系モノマーをグラフト重合した後、イミノジ酢酸基を導入することによって得られるストロンチウム除去材料であって、グリシジル系モノマーのグラフト率が２５％以上であり、グリシジルモノマーのエポキシ基に対するイミノジ酢酸基の導入率が５０％以上であることを特徴とするストロンチウム除去材料。
2. 高分子材料が繊維、繊維の集合体である撚糸、織布、不織布及びカット繊維、中空繊維、多孔性材料、粒子から選択される請求項１記載のストロンチウム除去材料。
3. 放射性ストロンチウムを含有する液体と請求項１又は２記載のストロンチウム除去材料を接触させるストロンチウム除去方法。
4. 放射性セシウム除去材料と請求項１記載のストロンチウム除去材料とを順次又は同時に接触させることを特徴とする放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの同時除去方法。
5. 請求項４記載の放射性セシウム除去材料は放射線グラフト重合法を利用して不溶化フェロシアン化金属を担持したことを特徴とする請求項４記載の放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの同時除去方法。