JP2015090362A - Method for removing strontium using sediment - Google Patents

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須郷 高信
Takanobu Sugo
高信 須郷
鈴木 晃一
Koichi Suzuki
晃一 鈴木
藤原 邦夫
Kunio Fujiwara
邦夫 藤原
斎藤 恭一
Kyoichi Saito
恭一 斎藤
通尭 河野
Michitaka Kono
通尭 河野
理 海野
Tadashi Umino
理 海野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for removing radioactive strontium, capable of corresponding to various environments contaminated with radioactive strontium.SOLUTION: The method for removing radioactive strontium discharged into an environment using an organic polymer fiber 2 with ions absorbed therein and forming a poorly soluble salt with strontium confined in the fiber by reacting with the ions on the fiber to form the poorly soluble salt comprises removing radioactive strontium by immersing the fiber into a contaminated lake or river, etc., to be taken out. By using the fiber as a base material, moldings having various shapes suitable for a contamination situation can be used.

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酸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ため、効果的に除去することが困難である。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。  Among the radioactive pollutants released into the environment due to accidents at facilities related to nuclear power plants, the main ones are cesium, strontium and iodine. Among these, since radioactive iodine has a short half-life of about 8 days, it is very important to deal with it in a short period immediately after the accident. On the other hand, cesium and strontium, which have a long half-life of about 30 years, continue to emit radioactivity for a long period after being released into the environment. Therefore, it is important to remove these two types of radioactive substances from the environment over a long period of time from the occurrence of the accident. Radioactive cesium has materials and technologies with high removal performance such as zeolite and ferrocyanate metal salt insolubilized materials. On the other hand, radioactive strontium often coexists with high concentrations of calcium, magnesium, and the like, and since the ratio of non-radioactive strontium is also large, it is difficult to remove it effectively. The present invention relates to a method for removing radioactive strontium released into the environment.

従来技術Conventional technology

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の除染が特に急がれる。  In the Great East Japan Earthquake on March 11, 2011, radioactive materials represented by cesium-137, cesium-134 strontium-90 and iodine-131 were released from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. These scattered around and caused severe pollution in land, sea and air. There is an urgent need to decontaminate radioactive materials released into the environment as well as within the power plant. Since cesium 137 and strontium-90 both have a long half-life of about 30 years and are the main cause of contamination, decontamination of cesium 137 and strontium-90 is particularly urgent.

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。  As a method for removing radioactive cesium, an adsorption method using zeolite (Patent Document 1) and a precipitation method using metal ferrocyanide (Patent Document 2) have been performed. A method of selecting or using both removal methods depending on the state of contamination, for example, whether decontamination is fresh water or sea water has been proposed.

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、海水中ではおおよそカルシウムが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をも同時に除去しなければならない。  Strontium often coexists with other alkaline earth metals such as calcium and magnesium, and these concentrations are orders of magnitude higher than those of strontium. For example, in seawater, calcium is approximately 400 mg / L and magnesium exceeds 1000 mg / L. Strontium is mostly non-radioactive strontium at about 8 mg / L. Therefore, in order to remove radioactive strontium, non-radioactive strontium must be removed at the same time in the presence of high concentrations of calcium and magnesium of the same family.

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。  Conventionally, in order to remove radioactive strontium, a method of precipitating with an alkaline pH has been performed. Aggregation and precipitation of calcium, magnesium and strontium as hydroxides are performed.

しかしながら、最も高濃度に含まれるマグネシウムを除去するためpHを上げ水酸化物を生成させ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。  However, a white colloidal precipitate is deposited when the pH is raised to remove the magnesium contained in the highest concentration to produce hydroxide. Since this colloidal sediment has a large water content and volume of sludge, it imposes a heavy load on the dehydration apparatus and hinders volume reduction of radioactive waste.

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。  Sodium titanate has been proposed as an inorganic ion exchanger that selectively adsorbs radioactive strontium (Patent Document 3). Since this adsorbent is granular, only the packed tower method can be used as in the above-described zeolite. Further, since the physical strength of sodium titanate itself is weak, there is a problem that minute sodium titanate that is easily powdered and adsorbs radioactive strontium leaks into the treated water.

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、キレート樹脂によるアルカリ土類金属の吸着性能に関しては、比較的塩類濃度が高い原水において、ストロンチウムの選択吸着性が一番小さく、充填塔で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。  A chelate resin having an iminodiacetic acid group introduced therein is commercially available. Excellent adsorption performance for alkaline earth metal and heavy metal ions. However, with regard to the alkaline earth metal adsorption performance by the chelate resin, the selective adsorption of strontium is the smallest in the raw water with relatively high salt concentration, and strontium leaks first when treated in a packed tower. There was a problem (Non-Patent Document 1). In addition, there is a limitation in the usage method that it can be used only in a packed tower system like sodium titanate.

特開昭61−239196JP 61-239196 特開2000−84418JP 2000-84418 A 特表2000−502595Special table 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年31日改定、p.249〜p.251、4版Diaion 2, edited and published by Mitsubishi Chemical Corporation, revised on October 31, 2007, p. 249-p. 251 4th edition

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系の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、貯留タンクなどあらゆる状況で簡便に使用でき、また使用済み吸着材を容易に処分でき、作業員の被ばくを最小限に抑えるストロンチウム除去方法が望まれていた。本発明はこのような課題に対して解決手段を提供するものである。  Large-scale facilities such as coagulation sedimentation equipment and sludge treatment equipment are not required, and the usage method is not limited to the packed tower system like chelate resins and titanic acid-based inorganic adsorbents. Seawater, groundwater, lakes and marshes Therefore, there has been a demand for a strontium removal method that can be easily used in various situations such as waterways and storage tanks, and can easily dispose of used adsorbents, thereby minimizing the exposure of workers. The present invention provides a solution to such a problem.

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、
次の(1)〜(8)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。
The inventors of the present invention have made extensive studies on a high-performance radioactive strontium removal material using a radiation graft polymerization method.
The inventors have found a radioactive strontium removing material having the characteristics shown in the following (1) to (8) and a radioactive strontium removing method using the material, and have reached the present invention.

(1)側鎖にイオン交換基又はキレート基から成る官能基を有し、該官能基にアルカリ土類金属と難溶性の塩を形成するイオンを吸着させた放射性ストロンチウム除去材料(1) A radioactive strontium removing material having a functional group consisting of an ion exchange group or a chelate group in the side chain and adsorbing ions that form a hardly soluble salt with an alkaline earth metal on the functional group

(2)前記放射性ストロンチウム除去材料は有機高分子基材に放射線グラフト重合法を利用してグラフト鎖を導入したものである(1)記載の放射性ストロンチウム除去材料(2) The radioactive strontium removing material according to (1), wherein the radioactive strontium removing material is obtained by introducing a graft chain into an organic polymer base material using a radiation graft polymerization method.

(3)(2)に記載の有機高分子基材は繊維状基材から成り、短繊維、長繊維、撚糸、カット繊維、繊維の集合体である織布又は不織布、それらの成型加工品であるワインド状フィルター、プリーツ状フィルター、組みひも、ロープ、モールより選択された放射性ストロンチウム除去材料(3) The organic polymer base material described in (2) is composed of a fibrous base material, which is a short fiber, a long fiber, a twisted yarn, a cut fiber, a woven or non-woven fabric that is an aggregate of fibers, and a molded product thereof. Radioactive strontium removal material selected from some wind filters, pleated filters, braids, ropes and moldings

(4)前記難溶性の塩を形成させるイオンはシュウ酸、炭酸、硫酸、リン酸イオンより選択されたものである(1)、(2)又は(3)記載の放射性ストロンチウム除去材料(4) The radioactive strontium-removing material according to (1), (2) or (3), wherein the ions that form the hardly soluble salt are selected from oxalic acid, carbonic acid, sulfuric acid, and phosphate ions

(5)繊維状基材に放射線を照射する第1工程、イオン交換基又はキレート基を有するモノマーをグラフト重合するか、イオン交換基又はキレート基に転換可能な重合性モノマーをグラフト重合し、さらにイオン交換基又はキレート基に転換する第2工程、イオン交換基又はキレート基を利用してシュウ酸、炭酸、硫酸、リン酸イオンより選択されたイオンを付与する第3工程を含むストロンチウム除去材料の製造方法(5) First step of irradiating the fibrous substrate with radiation, graft polymerization of a monomer having an ion exchange group or chelate group, or graft polymerization of a polymerizable monomer that can be converted into an ion exchange group or chelate group, and A strontium removing material comprising a second step of converting to an ion exchange group or a chelate group, and a third step of imparting an ion selected from oxalic acid, carbonic acid, sulfuric acid and phosphate ions using the ion exchange group or chelate group Production method

(6)(1)〜(4)記載の放射性ストロンチウム除去材料と放射性ストロンチウムで汚染された液体とを接触させる第1処理工程を含む放射性ストロンチウム除去方法(6) A method for removing radioactive strontium comprising a first treatment step in which the radioactive strontium removing material according to (1) to (4) is brought into contact with a liquid contaminated with radioactive strontium.

(7)(6)記載の第1処理工程の前又は後の工程として、(1)〜(4)記載の放射性ストロンチウム除去材料、スルホン酸基が導入された材料、リン酸基が導入された材料、イミノジ酢酸基導入された材料、チタン酸ナトリウムが担持された放射性ストロンチウム除去材料から選択された放射性ストロンチウム除去材料と接触させる第2処理工程を含む(6)記載の放射性ストロンチウム除去方法(7) As a step before or after the first treatment step described in (6), the radioactive strontium removing material described in (1) to (4), a material introduced with a sulfonic acid group, or a phosphate group was introduced The method for removing radioactive strontium according to (6), comprising a second treatment step of contacting the material, the material introduced with iminodiacetic acid group, and the radioactive strontium removing material selected from the radioactive strontium removing material loaded with sodium titanate

(8)(7)記載の(1)〜(4)記載の放射性ストロンチウム除去材料、スルホン酸基が導入された材料、リン酸基が導入された材料、イミノジ酢酸基導入された材料、チタン酸ナトリウムが担持された放射性ストロンチウム除去材料は放射線グラフト重合法を利用して繊維状基材にグラフト側鎖を導入したものである(7)記載の放射性ストロンチウム除去方法(8) The radioactive strontium-removing material according to (1) to (4) described in (7), a material introduced with a sulfonic acid group, a material introduced with a phosphate group, a material introduced with an iminodiacetic acid group, titanic acid The radioactive strontium removing material carrying sodium is obtained by introducing a graft side chain into a fibrous base material using a radiation graft polymerization method. (7)

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、一端が既存の高分子に結合し、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移動する空間が大きく、基材内部の吸着サイトにも捕捉されやすい。  As graft polymerization is translated as “grafting polymerization” in Japanese, one end is bonded to an existing polymer and the other end is a free end. Since it does not have a cross-linked structure like ordinary ion exchange resins, it is excellent as an adsorptive separation material. For example, since the ion exchange resin has a crosslinked structure, the adsorbed ions need to diffuse into the crosslinked structure. However, in the case of the graft polymerization method, particularly the radiation graft polymerization method, the graft chains swell due to repulsion with the same charge, so that the space for the ions to be diffused and moved is large, and the adsorption sites inside the substrate Is also easily caught.

本発明はイオン交換基又はキレート基を有する側鎖にアルカリ土類金属イオンと難溶性の塩を生成するイオンを吸着させた後、アルカリ土類金属イオンを含む水溶液と接触させることによって、難溶性の塩を有機高分子基材の内部に沈積させ、その材料を系外に取り出すことによって、目的とするイオンを除去することができるという画期的な知見によって、得られたものである。  In the present invention, a side chain having an ion exchange group or a chelate group is adsorbed with an ion that generates a hardly soluble salt with an alkaline earth metal ion, and then brought into contact with an aqueous solution containing the alkaline earth metal ion, thereby being hardly soluble. This was obtained by the epoch-making knowledge that the target ions can be removed by depositing the salt of the compound in the organic polymer substrate and taking out the material out of the system.

さらに具体的に説明すると、グラフト側鎖にアニオン交換基を有する材料に炭酸イオンを吸着させ、この材料を海水のようにストロンチウムだけでなくカルシウムやマグネシウムを多量に含有する水溶液に浸漬させると、炭酸カルシウムや炭酸ストロンチウムが基材の内部に沈積する。比較的溶解度の大きなマグネシウムは基材の内部に生成しにくく、溶解度の小さなカルシウムやストロンチウムが生成する。放射性ストロンチウムの除去を目的とした場合、都合が良い。  More specifically, when carbonic acid ions are adsorbed on a material having an anion exchange group on the graft side chain and this material is immersed in an aqueous solution containing a large amount of calcium and magnesium as well as strontium, Calcium and strontium carbonate are deposited inside the substrate. Magnesium having a relatively high solubility is difficult to be generated inside the substrate, and calcium and strontium having a low solubility are generated. It is convenient for the purpose of removing radioactive strontium.

放射線グラフト重合法においては、電子線やガンマ線を照射することにより、既存の有機高分子材料、例えば繊維、中空糸、織布や不織布などの繊維集合体に容易にラジカルを生成させることができる。そのため、グラフト側鎖を基材内部にまで生成させ、イオン交換などの官能基を導入することができる。ここに、炭酸イオンを吸着させることで、炭酸ストロンチウムを基材内部に沈積させることができる。基材を成形加工性のよい繊維に決め、さまざまな繊維製品の中でも、撚糸、ロープや組みひもに選定すれば、この形状でストロンチウム吸着材が製造できる。この材料を汚染水に投入し、所定の時間経過後、引き上げることでストロンチウム除去が可能である。また、不織布などのようにシート状の材料であれば、シート状でストロンチウム吸着材が製造できる。この材料を用いて、プリーツフィルターなどのカートリッジフィルターが容易に製造できる。  In the radiation graft polymerization method, radicals can be easily generated in fiber assemblies such as existing organic polymer materials such as fibers, hollow fibers, woven fabrics and non-woven fabrics by irradiating with electron beams or gamma rays. Therefore, a graft side chain can be generated even inside the substrate, and a functional group such as ion exchange can be introduced. Here, strontium carbonate can be deposited inside the substrate by adsorbing carbonate ions. If the base material is selected as a fiber having good moldability, and selected from twisted yarn, rope and braid among various fiber products, a strontium adsorbent can be produced in this shape. Strontium can be removed by putting this material into contaminated water and pulling it up after a predetermined time. Moreover, if it is a sheet-like material like a nonwoven fabric, a strontium adsorbent can be manufactured in a sheet form. Using this material, a cartridge filter such as a pleated filter can be easily manufactured.

本発明の実施方法は1回の操作で放射性ストロンチウムを除去することも複数回行うことも可能である。別の方法、例えば従来法の粒状チタン酸ナトリウム、ゼオライトなどと併用することが可能である。ただし、放射線グラフト重合法を利用した材料であれば、同様の形状で利用することができ好ましい。例えば、カルシウム濃度が高く、本発明の放射性ストロンチウム除去材料での除去が不十分な場合は、2回以上の操作を繰返すことで除去が確実にできる。また、本発明者らによる特開2013−11599に開示された技術によるセシウム除去材料を利用し、放射性ストロンチウムと放射性セシウムを同時に除去することができる。  The method of the present invention can remove radioactive strontium in a single operation or can be performed multiple times. It can be used in combination with other methods, for example, conventional granular sodium titanate, zeolite and the like. However, a material using a radiation graft polymerization method is preferable because it can be used in the same shape. For example, when the calcium concentration is high and the removal with the radioactive strontium removing material of the present invention is insufficient, the removal can be reliably performed by repeating the operation twice or more. Moreover, radioactive strontium and radioactive cesium can be simultaneously removed using the cesium removal material by the technique disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-11599 by the present inventors.

本発明の材料は有機高分子基材、特に繊維状基材に放射線を照射する第1工程、イオン交換基又はキレート基を有するモノマーをグラフト重合するか、イオン交換基又はキレート基に転換可能な重合性モノマーをグラフト重合し、さらにイオン交換基又はキレート基に転換する第2工程、イオン交換基又はキレート基を利用してシュウ酸、炭酸、硫酸、リン酸イオンより選択されたイオンを付与する第3工程を含む工程によって製造することができる。グラフト鎖中の固定官能基に対し、アルカリ土類金属と難溶性の塩を形成するイオンを吸着させることにより容易に製造できる。  The material of the present invention is a first step of irradiating an organic polymer substrate, particularly a fibrous substrate, a monomer having an ion exchange group or a chelate group, or can be converted into an ion exchange group or a chelate group. Second step of graft polymerization of polymerizable monomer, and further conversion to ion exchange group or chelate group, ion selected from oxalic acid, carbonic acid, sulfuric acid, phosphate ion is applied using ion exchange group or chelate group It can be manufactured by a process including the third process. It can be easily produced by adsorbing ions that form a hardly soluble salt with an alkaline earth metal to the fixed functional group in the graft chain.

本発明によれば、海水のように塩類濃度が非常に高く、またマグネシウムやカルシウムのようにアルカリ土類金属が非常に高濃度で存在する液体の中から、カルシウム及びストロンチウムを有機高分子内に析出させ、有機高分子を系外に取り出すことで容易に放射性ストロンチウムを除去することができる。特に、繊維を用いた場合は成型加工が容易なため、港湾やタンク内の放射性ストロンチウムを効果的に除去できる。  According to the present invention, calcium and strontium are contained in an organic polymer from a liquid having a very high salt concentration such as seawater and an alkaline earth metal such as magnesium and calcium at a very high concentration. Radioactive strontium can be easily removed by precipitating and taking out the organic polymer out of the system. In particular, when fibers are used, since the molding process is easy, radioactive strontium in harbors and tanks can be effectively removed.

港湾の場合は、撚糸をモール状に加工し、港湾に懸架又は係留することにより、動力を用いることなく、汚染した海水とモールが自然対流・拡散等によって接触する。吸着済みの繊維はモール状であれば巻き上げることにより、容易に回収することができる。モールはイオン状だけでなく微粒子の除去にも効果がある。  In the case of a harbor, the twisted yarn is processed into a mall shape and suspended or moored at the harbor so that the contaminated sea water and the mall come into contact with each other by natural convection and diffusion without using power. If the adsorbed fiber is in the form of a mall, it can be easily recovered by winding up. Mole is effective not only in ionic form but also in removing fine particles.

タンク貯留水の処理の場合は、モール状に加工した吸着材を懸架することも可能であるが、カートリッジフィルターに加工して適当なハウジングに収納し、タンクに敷設された配管からポンプを経由してハウジングに流通させ、ろ過と吸着を同時に行ってもよい。使用後に汚染した吸着材はハウジングごと廃棄処分できるため、周辺の汚染を極力回避することができる。カートリッジフィルターにすることにより、より微細な粒子を効率よく除去できる。  In the case of tank storage water treatment, it is possible to suspend the adsorbent processed into a mall shape, but it is processed into a cartridge filter and stored in an appropriate housing, and it is routed from a pipe laid in the tank via a pump. May be circulated through the housing, and filtration and adsorption may be performed simultaneously. Since the adsorbent contaminated after use can be disposed of together with the housing, contamination of the surroundings can be avoided as much as possible. By using a cartridge filter, finer particles can be efficiently removed.

ワインド型カートリッジフィルターWind type cartridge filter モール状吸着材Mall-shaped adsorbent

以下、本発明の実施の形態をより詳細に説明する。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.

放射線グラフト重合法とは、γ線や電子線等の電離性放射線を基材に照射し、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モノマーを重合させ、基材からグラフト鎖を成長させる方法である。グラフト(graft)とは「接ぎ木」という意味であり、グラフト鎖の一端が基材に固定されていて、他端が固定されていない自由端である状態を表す。  The radiation graft polymerization method irradiates the substrate with ionizing radiation such as γ rays and electron beams, polymerizes the monomer using radicals generated on the substrate surface or inside the substrate, and then grafts the graft chain from the substrate. It is a way to grow. Graft means “grafting” and represents a state where one end of the graft chain is fixed to the base material and the other end is a free end that is not fixed.

本発明において、側鎖にイオン交換基及び/又はキレート基を有する高分子鎖を導入する方法として、放射線グラフト重合方法が最適である。放射線を利用しない方法もあるが、既存の様々な形状の有機高分子に対し、表面ばかりでなく内部にまでラジカルを生成でき、グラフト側鎖を高分子基材内部にまで生成できるからである。グラフト重合において使用するモノマーとしては、イオン交換基又はキレート基を有するモノマーか、あるいはまたイオン交換基又はキレート基に転換可能なモノマーを利用することにより、基材の内部にまでイオン交換基又はキレート基を導入できる。したがって基材に導入される官能基の数も多くなる。  In the present invention, a radiation graft polymerization method is optimal as a method for introducing a polymer chain having an ion exchange group and / or a chelate group into a side chain. Although there is a method that does not use radiation, it is possible to generate radicals not only on the surface but also inside the existing organic polymer having various shapes, and graft side chains can be generated inside the polymer substrate. As a monomer used in the graft polymerization, a monomer having an ion exchange group or a chelate group, or a monomer that can be converted into an ion exchange group or a chelate group is used, and the ion exchange group or chelate is brought into the base material. A group can be introduced. Therefore, the number of functional groups introduced into the substrate also increases.

グラフト鎖がこのような形態的特徴を有するので、グラフト鎖間にはサイズの小さなイオンから大きな分子まで容易に侵入することができる。この点は、架橋構造を有するイオン交換樹脂と比較して、大きく異なる特徴である。特にグラフト鎖中にイオン交換基やキレート基のような固定電荷が存在すると、固定電荷同士が静電的に反発するため、グラフト鎖が延び、グラフト鎖同士も反発しあう。このため、グラフト鎖間に広いスペースが形成される。  Since the graft chains have such morphological characteristics, small ions to large molecules can easily enter between the graft chains. This is a feature that is greatly different from that of an ion exchange resin having a crosslinked structure. In particular, when a fixed charge such as an ion exchange group or a chelate group is present in the graft chain, the fixed charges repel each other electrostatically, so that the graft chain extends and the graft chains repel each other. For this reason, a wide space is formed between the graft chains.

このように形成されたグラフト鎖間のスペースにアルカリ土類金属イオンと反応し、難溶性の塩を生成するイオンを吸着させる。そして、放射性ストロンチウムなどアルカリ土類金属を含有する液体に接触させれば、放射性ストロンチウムとの難溶性の塩を基材の内部に析出形成するため、放射性ストロンチウムが除去できる。  In the space between the graft chains thus formed, ions that react with alkaline earth metal ions to form a hardly soluble salt are adsorbed. And if it contacts with the liquid containing alkaline-earth metals, such as radioactive strontium, since a slightly soluble salt with radioactive strontium precipitates and forms inside a base material, radioactive strontium can be removed.

海水中には概略ストロンチウムが8ppm、カルシウムが350ppmそしてマグネシウムが1200ppm存在する。ストロンチウム濃度よりかなり高濃度に存在するカルシウムは除去する必要がないが、予め吸着させたイオンの種類によっては同時に除去される。例えば、アニオン交換基を有するグラフト鎖に炭酸イオンを吸着させたのち、海水に接触させると、ストロンチウムはカルシウムと同時に除去される。しかしながら、最も高濃度に存在するマグネシウムは除去されない。  There are approximately 8 ppm strontium, 350 ppm calcium and 1200 ppm magnesium in sea water. It is not necessary to remove calcium present at a considerably higher concentration than the strontium concentration, but it is removed at the same time depending on the kind of ions adsorbed in advance. For example, when carbonate ions are adsorbed on a graft chain having an anion exchange group and then contacted with seawater, strontium is removed simultaneously with calcium. However, the magnesium present at the highest concentration is not removed.

海水のように塩類濃度が非常に高い場合、炭酸カルシウムの沈殿が繊維外に漏れる場合もあるが、炭酸イオンの吸着量やイオン交換基の導入量を最適化することで抑えられる。また、炭酸ストロンチウムを含む炭酸カルシウムの沈殿物は比較的沈降速度が大きく、含水率も水酸化マグネシウムほど高くないため、本材料との接触の後、固液分離用のフィルターを追加することもできる。  When salt concentration is very high like seawater, calcium carbonate precipitation may leak out of the fiber, but it can be suppressed by optimizing the amount of carbonate ions adsorbed and the amount of ion exchange groups introduced. In addition, since the precipitate of calcium carbonate containing strontium carbonate has a relatively high sedimentation rate and the moisture content is not as high as magnesium hydroxide, a filter for solid-liquid separation can be added after contact with this material. .

アルカリ土類金属との反応により難溶性の塩を形成するイオンであれば、炭酸イオン以外のイオンも利用できる。例えば、シュウ酸イオン、リン酸イオン、硫酸イオンなどがあるがいずれも利用できる。これらイオンを吸着させる材料としてはアニオン交換基を有するグラフト側鎖が好ましい。  Ions other than carbonate ions can be used as long as they form ions that are hardly soluble by reaction with alkaline earth metals. For example, there are oxalate ions, phosphate ions, sulfate ions, and any of them can be used. The material for adsorbing these ions is preferably a graft side chain having an anion exchange group.

有機高分子成形体に照射する電離性放射線は、α線、β線、γ線、電子線、中性子線などが含まれるが、基材である有機高分子成形体の表面から深い部分まで透過する能力を有するγ線および電子線を用いることが好ましい。放射線の照射条件は、特に限定はないが、次の工程において充分なグラフト効率を得るためには、脱酸素状態で、5〜200kGy、特に30〜100kGyとすることが好ましい。この際、酸素濃度は、必要とされる重合率でのグラフト重合が達成される濃度であればよく、好ましくは、酸素濃度1%以下、より好ましくは、酸素濃度100ppm以下である。  The ionizing radiation applied to the organic polymer molded body includes α rays, β rays, γ rays, electron beams, neutron rays, etc., but penetrates from the surface of the organic polymer molded body as a base material to a deep portion. It is preferable to use gamma rays and electron beams having the ability. Radiation irradiation conditions are not particularly limited, but in order to obtain sufficient grafting efficiency in the next step, it is preferably 5 to 200 kGy, particularly 30 to 100 kGy in a deoxygenated state. At this time, the oxygen concentration may be a concentration at which graft polymerization can be achieved at a required polymerization rate, and is preferably 1% or less, more preferably 100 ppm or less.

有機高分子成形体に電離性放射線を照射すると、有機高分子成形体表面ならびに内部にラジカルが発生する。ここにカチオン交換基及び/又はキレート基を有するモノマーを接触させると、発生したラジカルを基点としてカチオン交換基又はアニオン交換基及び/又はキレート基を有するモノマーが重合する。ここで、放射線の照射のタイミングにより、前照射グラフト重合法と同時照射グラフト重合法とに分けられる。本発明はどちらの照射方法をも採用できる。前照射グラフト重合法とは、あらかじめ基材に放射線を照射した後、モノマーと接触させる重合方法であり、単独重合物の生成量が少ないため一般的には分離材料の製造方法にふさわしい方法である。同時照射グラフト重合法とは、基材とモノマーとの共存下に放射線を照射するグラフト重合法である。本発明においては単独重合物(ホモポリマー)生成量の少ない前照射グラフト重合法を用いることがより好ましい。  When the organic polymer molded body is irradiated with ionizing radiation, radicals are generated on the surface and inside of the organic polymer molded body. When a monomer having a cation exchange group and / or a chelate group is brought into contact therewith, a monomer having a cation exchange group or an anion exchange group and / or a chelate group is polymerized from the generated radical as a base point. Here, the pre-irradiation graft polymerization method and the simultaneous irradiation graft polymerization method are classified according to the timing of radiation irradiation. The present invention can employ either irradiation method. The pre-irradiation graft polymerization method is a polymerization method in which a base material is irradiated with radiation and then brought into contact with a monomer, and is generally suitable for a method for producing a separation material because the amount of homopolymer is small. . The simultaneous irradiation graft polymerization method is a graft polymerization method in which radiation is irradiated in the presence of a substrate and a monomer. In the present invention, it is more preferable to use a pre-irradiation graft polymerization method with a small amount of homopolymer (homopolymer).

ここで、接触させるモノマーが液体である場合は液相グラフト重合法となり、モノマーが気体である場合は気相グラフト重合法となる。本発明では液相または気相グラフト重合のいずれのグラフト重合方法も利用できる。すなわち、放射線を照射した有機高分子成形体に液体のモノマーを接触させることもできるし、気体のモノマーを接触させることもできる。また、含浸重合法を行うことも可能である。この方法は、予め所定のグラフト率が得られるようモノマー量を計算し、必要量のモノマーを予め有機高分子成形体に浸み込ませておくグラフト重合法である  Here, the liquid phase graft polymerization method is used when the monomer to be contacted is a liquid, and the gas phase graft polymerization method is used when the monomer is a gas. In the present invention, any of the graft polymerization methods of liquid phase or gas phase graft polymerization can be used. That is, a liquid monomer can be brought into contact with the organic polymer molded body irradiated with radiation, or a gaseous monomer can be brought into contact therewith. It is also possible to perform an impregnation polymerization method. This method is a graft polymerization method in which the amount of monomer is calculated in advance so as to obtain a predetermined graft ratio, and the required amount of monomer is immersed in the organic polymer molded body in advance.

内部までイオン交換基の導入が可能であるため、炭酸カルシウムやリン酸カルシウムを繊維表面のみならず内部にまで担持することができ好ましい。そして、グラフト鎖は一端が固定され、他端が固定されていないため、同一のイオン交換基を有するグラフト鎖間が荷電反発により、広がっている。このイオン交換基を利用して、炭酸カルシウムや炭酸ストロンチウムを繊維内に析出固定できるため、脱落を防止できる。炭酸カルシウムや炭酸ストロンチウムなどの粒子は負に帯電しているため、正に帯電しているグラフト鎖に強固に保持され好ましい。正に帯電する官能基としてはアニオン交換基があり、4級アンモニウム基、3級以下のアミノ基などを有するアニオン交換基が利用できる。  Since ion exchange groups can be introduced to the inside, calcium carbonate and calcium phosphate can be supported not only on the fiber surface but also inside. Since one end of the graft chain is fixed and the other end is not fixed, the graft chains having the same ion exchange group are spread by charge repulsion. By using this ion exchange group, calcium carbonate or strontium carbonate can be precipitated and fixed in the fiber, so that dropping can be prevented. Since particles such as calcium carbonate and strontium carbonate are negatively charged, they are preferably held firmly in the positively charged graft chain. The positively charged functional group includes an anion exchange group, and an anion exchange group having a quaternary ammonium group or a tertiary or lower amino group can be used.

イオン交換基を導入する場合、イオン交換基を有するか又はイオン交換基に転換できるモノマーをグラフト重合により容易に導入できる。被処理水が海水由来であることを想定すれば、アルカリ土類金属の含有率が高くなる。その場合、難溶性の塩を形成するのに適したアニオンは炭酸イオンやシュウ酸イオンなどである。これらのアニオンを吸着できるアニオン交換基有するモノマーをグラフト重合することが好ましい。  In the case of introducing an ion exchange group, a monomer having an ion exchange group or capable of being converted into an ion exchange group can be easily introduced by graft polymerization. Assuming that the water to be treated is derived from seawater, the content of alkaline earth metal is increased. In that case, anions suitable for forming a sparingly soluble salt include carbonate ions and oxalate ions. It is preferable to graft polymerize a monomer having an anion exchange group capable of adsorbing these anions.

アニオン交換基を有するモノマーとして、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、アリールアミン、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドが挙げられる。また、キレート基を有するモノマーとして、ビニルイミダゾールなどが挙げられる。  As monomers having an anion exchange group, vinylbenzyltrimethylammonium chloride, arylamine, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, N, N-diethylaminoethyl methacrylate, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dimethylaminopropylacrylamide may be mentioned. Moreover, vinyl imidazole etc. are mentioned as a monomer which has a chelate group.

イオン交換基および/またはキレート基に転換可能な官能基を有するモノマーとして、アクリロニトリル、アクロレイン、ビニルピリジン、スチレン、クロロメチルスチレン、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸グリシジル、グリシジルソルベート、グリシジルメタイタコナート、グリシジルビニルスルホナート、エチルグリシジルマレアート、2−ビニルピロリドン、ジビニルベンゼン、1−ビニル−2−ピペリドン、N−ビニル−N−メチルアセタミドやこれらの誘導体が挙げられる。メタクリル酸グリシジル(GMA)は、スルホン酸基やアミノ基をはじめキレート基など各種官能基導入が容易であるため、特に好適に利用できる。スチレンやクロロメチルスチレンも、イオン交換基およびキレート基の導入が容易であり、好適に利用できる。例えば、有機高分子成形体にGMAをグラフト重合させ、次いでトリメチルアミン(塩酸塩)やジメチルアミンなどの水溶液と接触させることで容易にエポキシ基を4級アンモニウム基や3級アミノ基などアニオン交換基に転換できる。  As monomers having functional groups that can be converted into ion exchange groups and / or chelate groups, acrylonitrile, acrolein, vinylpyridine, styrene, chloromethylstyrene, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, glycidyl sorbate, glycidyl metaitaconate, glycidyl Examples thereof include vinyl sulfonate, ethyl glycidyl maleate, 2-vinyl pyrrolidone, divinyl benzene, 1-vinyl-2-piperidone, N-vinyl-N-methylacetamide and derivatives thereof. Glycidyl methacrylate (GMA) can be particularly preferably used because various functional groups such as a sulfonic acid group, an amino group and a chelate group can be easily introduced. Styrene and chloromethylstyrene can also be suitably used because ion exchange groups and chelate groups can be easily introduced. For example, GMA is graft-polymerized on an organic polymer molded body, and then contacted with an aqueous solution such as trimethylamine (hydrochloride) or dimethylamine to easily convert an epoxy group into an anion exchange group such as a quaternary ammonium group or a tertiary amino group. Can be converted.

スチレンやクロロメチルスチレンも、イオン交換基およびキレート基の導入が容易であり、好適に利用できる。例えば、有機高分子成形体にクロロメチルスチレンをグラフト重合させ、次いでトリメチルアミンを反応させると、グラフト鎖中に存在するクロロメチル基が4級アンモニウム基に転換される  Styrene and chloromethylstyrene can also be suitably used because ion exchange groups and chelate groups can be easily introduced. For example, when chloromethylstyrene is graft-polymerized to an organic polymer molding and then reacted with trimethylamine, the chloromethyl group present in the graft chain is converted to a quaternary ammonium group.

本発明に用いる放射線グラフト重合用基材として、単繊維、単繊維の集合体である撚糸、織布、不織布、短繊維、短繊維塊状物、中空糸、スポンジ状の空隙材料、組みひも、モール、ロープ、袋よりなるものから選定されることが好ましい。  As the base material for radiation graft polymerization used in the present invention, single fibers, single fiber aggregates, woven fabrics, nonwoven fabrics, short fibers, short fiber aggregates, hollow fibers, sponge-like void materials, braids, moldings It is preferably selected from those comprising a rope, a bag.

本発明で使用する基材となる有機高分子成形体は、市販品のものを自由に選択できる。例えば、繊維、不織布、織布、撚糸、膜、多孔性膜など、用途に応じて自由に選択することができる。これらの中でも繊維は表面積が大きいため、放射性物質の捕集材料として利用した場合に、大きな吸着速度を見込むことができる。また、本発明のストロンチウム除去は繊維内沈積を利用しているため、繊維外への漏出を防ぐため空隙性の材料なども好ましい。  A commercially available product can be freely selected as the organic polymer molding used as the base material used in the present invention. For example, fibers, non-woven fabrics, woven fabrics, twisted yarns, membranes, porous membranes and the like can be freely selected according to the application. Among these, since the fiber has a large surface area, a high adsorption rate can be expected when used as a radioactive material collection material. Moreover, since the removal of strontium of the present invention uses intra-fiber deposition, a porous material is also preferable in order to prevent leakage to the outside of the fiber.

また、繊維は、繊維集合体である撚糸の他、不織布、織布などのシート状にも容易に成形加工することができるので、本発明の用途には好適である。特に、放射性同位元素取扱事業所の事故時の放射性物質の除去のように、放射性物質の種類、発生個所、存在量、ならびに使用環境等が定常時と大きく変わる場合は、使用方法や使用形態を自在に選択、あるいは変更できる点が非常に有利である。また、フィルタ機能も有するため、イオンと粒子を同時に除去できる。  In addition to the twisted yarn that is a fiber assembly, the fiber can be easily formed into a sheet shape such as a nonwoven fabric or a woven fabric, and thus is suitable for the use of the present invention. In particular, if the type, location, abundance, usage environment, etc. of the radioactive material are significantly different from those in the normal state, such as the removal of radioactive material at the time of an accident at a radioisotope handling facility, change the usage method and mode of use. It is very advantageous that it can be freely selected or changed. Moreover, since it also has a filter function, ions and particles can be removed simultaneously.

本発明の放射性物質除去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。  Examples of the fiber material useful as a base material for the radioactive substance removing material of the present invention include synthetic fibers, cellulosic fibers such as cotton, animal fibers or regenerated fibers, or mixed fibers thereof. Synthetic fibers include polyester, polyamide, acrylic, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyvinyl alcohol, fluorine, and the like. Cellulosic fibers include natural cellulose fibers such as cotton and hemp, viscose rayon, copper ammonia rayon, regenerated cellulose fibers such as polynosic, purified cellulose fibers such as tencel, and semi-synthetic fibers such as acetate and diacetate. It is. Animal fibers include animal hair fibers such as wool, silk and the like. The recycled fiber includes chitin / chitosan fiber, collagen fiber and the like. It is also possible to use blends of these fiber materials.

側鎖にイオン交換基又はキレート基から成る官能基を導入し、この官能基にアルカリ土類金属と難溶性の塩を形成するイオンを吸着させるが、そのイオンとしてはシュウ酸、炭酸、硫酸、リン酸イオンより選択された塩が適している。溶解度積定数は炭酸カルシウムが3.3×10−9、炭酸ストロンチウムが5.4×10−10この中で、入手性、コストなどを考慮すると、炭酸や硫酸が好ましい。炭酸イオンや硫酸イオンを有する薬品としては、炭酸ナトリウムや炭酸水素ナトリウム、塩化カルシウムが安価である。A functional group consisting of an ion exchange group or a chelate group is introduced into the side chain, and an ion that forms a hardly soluble salt with an alkaline earth metal is adsorbed to the functional group. The ions include oxalic acid, carbonic acid, sulfuric acid, Salts selected from phosphate ions are suitable. The solubility product constants are 3.3 × 10 −9 for calcium carbonate and 5.4 × 10 −10 for strontium carbonate. Of these, carbon dioxide and sulfuric acid are preferable in consideration of availability and cost. Sodium carbonate, sodium bicarbonate, and calcium chloride are inexpensive as chemicals having carbonate ions and sulfate ions.

放射線グラフト重合法によりアニオン交換基又はアニオン交換基に転換可能なモノマーを基材内部にまで導入し、その後炭酸ナトリウム、塩化カルシウム、シュウ酸ナトリウム、リン酸ナトリウムなどの水溶液と接触させれば、グラフト鎖に導入されたアニオン交換基にシュウ酸、炭酸、硫酸、リン酸イオンより選択されたイオンを吸着させることができる。このようにして、本発明の放射性ストロンチウム除去材料が製造できる。  If an anion exchange group or a monomer that can be converted to an anion exchange group is introduced into the base material by radiation graft polymerization and then brought into contact with an aqueous solution of sodium carbonate, calcium chloride, sodium oxalate, sodium phosphate, etc. Ions selected from oxalic acid, carbonic acid, sulfuric acid, and phosphate ions can be adsorbed to the anion exchange group introduced into the chain. Thus, the radioactive strontium removal material of this invention can be manufactured.

放射性ストロンチウム除去材料と放射性ストロンチウムで汚染された液体とを接触させる方法は基材として繊維状又は繊維の集合体を利用した場合、短繊維、長繊維、撚糸、カット繊維、繊維の集合体である織布又は不織布、それらの成型加工品であるワインド状フィルタ、組みひも、ロープ、モールなどさまざまな形状で提供できるため、接触方法は多様である。重要な点は、繊維の表面積が大きいため吸着速度が大きいこととフィルター状への成型が容易なためイオンと粒子が同時に除去可能となる点である。  The method of bringing the radioactive strontium-removing material into contact with the liquid contaminated with radioactive strontium is a short fiber, long fiber, twisted yarn, cut fiber, or fiber aggregate when a fibrous or aggregate of fibers is used as a substrate. Since it can be provided in various shapes such as a woven or non-woven fabric, a wound filter that is a molded product thereof, a braid, a rope, a molding, etc., there are various contact methods. The important points are that the adsorption rate is high because the surface area of the fiber is large, and that ions and particles can be removed simultaneously because it can be easily formed into a filter.

使用環境によって様々な形状と汚染水との接触方法を選択できる。図1に示すようなワインドフィルターや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利用できる。これらフィルターをフィルターハウジングに収納したカートリッジフィルターがコンパクトで取扱い容易である。本発明に用いるカートリッジフィルターは流通方式で使用するため、ろ過機能と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。捕捉した放射性物質の閉じ込めの観点から、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。  Various contact methods with contaminated water can be selected depending on the usage environment. A wind filter as shown in FIG. 1, a pleated filter obtained by pleating a nonwoven fabric, a rolled filter or a wound filter can be used. A cartridge filter in which these filters are housed in a filter housing is compact and easy to handle. Since the cartridge filter used in the present invention is used in a distribution system, it has both a filtration function and a function of removing ionic radioactive substances, and the functions can be combined. From the standpoint of trapping the captured radioactive material, it is safer to discard the entire housing. Of course, only the filter body may be replaced depending on the degree of contamination.

また、図2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。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ストロンチウムを吸着除去できる。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。  In addition, a molding fiber structure as shown in FIG. 2 or one selected from a cut product thereof can be used. A molding-like structure is a kind of braid having a structure in which fibers and twisted yarns are radially projected from the outside of a rope. In the case of a staying radioactive liquid such as the ocean or lake, the radioactive strontium in the liquid can be adsorbed and removed by hanging this mall. The application method can be selected depending on the contamination status and usage environment. After use, solid-liquid separation can be easily achieved by winding the molding with an appropriate means. Further, post-processing is easy.

本発明に記載のストロンチウム除去材料はカルシウムも同時に除去される。したがって、汚染水の水質によって、カルシウム濃度が高すぎる場合や共存塩類濃度が高い場合は、本発明のストロンチウム除去材料を使用した除去操作を1回で行うにはストロンチウム除去が不十分になる場合がある。その場合は、再度同様の操作を行えばよい。また、同様の材料を使用するだけでなく、チタン酸ナトリウムを担持した材料(特願2012−094212)を利用してもよいし、スルホン酸基が導入された材料、イミノジ酢酸基が導入された材料やリン酸基が導入された材料を利用してもよい。  The strontium removal material according to the present invention also removes calcium at the same time. Therefore, depending on the quality of the contaminated water, when the calcium concentration is too high or the coexisting salt concentration is high, the removal of strontium may be insufficient to perform the removal operation using the strontium removal material of the present invention at one time. is there. In that case, the same operation may be performed again. In addition to using the same material, a material carrying sodium titanate (Japanese Patent Application No. 2012-094212) may be used, or a material having a sulfonic acid group introduced, an iminodiacetic acid group introduced. A material or a material into which a phosphate group is introduced may be used.

特願2012−094212に記載されたストロンチウム除去繊維は、放射線グラフト重合法を利用して、代表的な強酸性カチオン交換基であるスルホン酸基を有するスチレンスルホン酸をグラフト重合した後、チタンイオンを吸着させ、さらにアルカリ性にして含水酸化チタンに変換し、最後に水酸化ナトリウムのアルコール溶液を加え所定時間加温することによって得られる。この材料はストロンチウムに対して高い選択性を有している。  The strontium-removed fiber described in Japanese Patent Application No. 2012-094212 is obtained by graft polymerization of styrene sulfonic acid having a sulfonic acid group, which is a representative strong acid cation exchange group, using a radiation graft polymerization method. It is adsorbed, converted to hydrous titanium oxide after being made alkaline, and finally added with an alcohol solution of sodium hydroxide and heated for a predetermined time. This material has a high selectivity for strontium.

イミノジ酢酸基を有する材料はGMAをグラフト重合した材料から容易に製造できる。GMAグラフト物をイミノジ酢酸ナトリウム10%程度のジオキサン又はアルコール溶液に浸漬し、80℃で8〜15時間程度加温することによって得られる。GMAのグラフト率にもよるが重量増加率から算出したイミノジ酢酸基濃度2mmol/g以上が容易に得られる。  A material having an iminodiacetic acid group can be easily produced from a material obtained by graft polymerization of GMA. It can be obtained by immersing the GMA graft in a dioxane or alcohol solution of about 10% sodium iminodiacetate and heating at 80 ° C. for about 8 to 15 hours. Although depending on the graft ratio of GMA, an iminodiacetic acid group concentration of 2 mmol / g or more calculated from the weight increase rate can be easily obtained.

スルホン酸基はグラフト率100%以上のGMAグラフト物を亜硫酸ナトリウム/イソプロピルアルコール/水=20/15/65(重量)の割合の溶液に浸漬し、80℃で10時間程度加温することでスルホン酸基濃度2mmol/g以上が得られる。リン酸基はGMAグラフト物をリン酸溶液に浸漬し、50〜60℃の温度で数時間加熱することで得られる。  A sulfonic acid group is obtained by immersing a GMA graft product having a graft ratio of 100% or more in a solution of sodium sulfite / isopropyl alcohol / water = 20/15/65 (weight) and heating at 80 ° C. for about 10 hours. An acid group concentration of 2 mmol / g or more is obtained. The phosphoric acid group can be obtained by immersing the GMA grafted product in a phosphoric acid solution and heating it at a temperature of 50 to 60 ° C. for several hours.

このように、他の吸着材を利用してストロンチウムを除去する場合、前段の吸着材による処理は前処理とも考えられる。いずれも、放射線グラフト重合法による材料で製造した場合、同様の形状に成形加工することができ好適である。例えば、製品形状をモール状にする場合、1本のモールの中に2種類の撚糸を使用して加工することもできるし、本発明のモールと他の吸着材のモールを合わせて利用することもできる、放射性物質の種類、量や使用環境等により決めることができる。  Thus, when removing strontium using another adsorbent, the treatment with the adsorbent in the previous stage is also considered as a pretreatment. In any case, when manufactured from a material by a radiation graft polymerization method, it can be molded into the same shape and is suitable. For example, when the product shape is made into a mall shape, it can be processed using two types of twisted yarns in one mall, or the mall of the present invention and other adsorbent moldings can be used together. It can be determined according to the type, amount, usage environment, etc. of the radioactive substance.

以下、実施例にて具体的に説明するが、本発明の態様は以下の実施例に限られるものではない。
(1)強塩基性アニオン交換繊維の製造1
繊維径約40μmのナイロン繊維よりなる撚糸500g巻いたボビン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。この袋に、ガンマ線100kGyを照射した。照射後、照射済みのポリエチレン繊維織布を袋のまま発泡スチロールの箱に入れ、ここにドライアイスも入れて冷温保存した。一方、クロロメチルスチレン(AGCセイミケミカル社製)5Lを活性アルミナ充填カラム1000mlに通液し、クロロメチルスチレン中に含有されている重合禁止剤を取り除いた。クロロメチルスチレンに窒素をバブリングし、脱酸素した。先の放射線照射済みナイロン繊維のボビンをステンレス製反応容器に入れ、真空ポンプにて10分間吸引した後、窒素を導入して脱酸素した。ここに脱酸素したクロロメチルスチレン溶液を導入し、45℃の恒温水槽中で6時間グラフト重合を行った。重合後、ボビンをアセトン及びメタノールで洗浄しとり出した。一緒に反応させたダミーの撚糸の重量変化から概略グラフト率は62%であることが分かった。グラフト重合後のボビンをトリメチルアミン5%水溶液に浸漬し、40℃で3時間4級アンモニウム化反応を行った。得られたナイロン繊維は中性塩分解容量1.9meq/gの強塩基性アニオン交換であった。
Hereinafter, although an Example demonstrates concretely, the aspect of this invention is not restricted to a following example.
(1) Production 1 of strongly basic anion exchange fiber
A bobbin wound with 500 g of twisted yarn made of nylon fiber having a fiber diameter of about 40 μm was placed in a polyethylene bag, and the nitrogen substitution operation of evacuation and introduction of nitrogen gas was repeated three times. This bag was irradiated with 100 kGy of gamma rays. After the irradiation, the irradiated polyethylene fiber woven fabric was put in a foamed polystyrene box as a bag, and dry ice was also put therein and stored at a low temperature. On the other hand, 5 L of chloromethylstyrene (manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) was passed through 1000 ml of an activated alumina-filled column to remove the polymerization inhibitor contained in chloromethylstyrene. Nitrogen was bubbled through the chloromethylstyrene to deoxygenate. The previously irradiated nylon fiber bobbin was placed in a stainless steel reaction vessel and aspirated for 10 minutes with a vacuum pump, and then deoxygenated by introducing nitrogen. A deoxygenated chloromethylstyrene solution was introduced here, and graft polymerization was performed in a constant temperature water bath at 45 ° C. for 6 hours. After the polymerization, the bobbin was removed by washing with acetone and methanol. From the weight change of the dummy twisted yarn reacted together, it was found that the approximate graft ratio was 62%. The bobbin after the graft polymerization was immersed in a 5% trimethylamine aqueous solution and subjected to a quaternary ammonium reaction at 40 ° C. for 3 hours. The obtained nylon fiber was a strongly basic anion exchange with a neutral salt decomposition capacity of 1.9 meq / g.

(2)強塩基性アニオン交換繊維の製造2
(1)と同様の条件で照射を行った。照射後のナイロン繊維を取り出し、同様のステンレス製反応容器に入れ、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。次に、トリエチレンジアミン/イソプロピルアルコール/水=30/30/40の重量比の溶液に浸漬し、80℃で3時間反応させ、トリエチレンジアミンを導入した。この繊維は1.3mmol/gの中性塩分解容量を有する強塩基性アニオン交換繊維であった。
(2) Production of strongly basic anion exchange fiber 2
Irradiation was performed under the same conditions as in (1). The nylon fiber after irradiation is taken out, put into a similar stainless steel reaction vessel, immersed in a 10% methanol solution of glycidyl methacrylate previously deoxygenated by bubbling with nitrogen gas, and subjected to graft polymerization at 40 ° C. for 8 hours. % Grafting rate was obtained. Next, it was immersed in a solution having a weight ratio of triethylenediamine / isopropyl alcohol / water = 30/30/40 and reacted at 80 ° C. for 3 hours to introduce triethylenediamine. This fiber was a strongly basic anion exchange fiber having a neutral salt decomposition capacity of 1.3 mmol / g.

(3)強酸性カチオン交換繊維の製造
(1)と同様に繊維ボビン500gに対してガンマ線を200kGy照射した。照射後、ポリエチレン袋の中のナイロン繊維のボビンをステンレス製反応容器に入れ、予め窒素ガスでバブリング操作により脱酸素しておいたスチレンスルホン酸ナトリウム(ナカライテスク)10%水溶液を導入した。そして、40℃、5時間グラフト重合をおこなった。重合終了後の撚糸を50℃の純水に浸漬し、1時間洗浄した。この洗浄操作を3回繰り返した。洗浄後のダミーの撚糸を真空乾燥し、重量を測定すると、グラフト率は63%であることがわかった。この撚糸の一部0.5gを採取し、1N塩酸100mlに浸漬し再生した。pH試験紙が酸性を示さなくなるまで純水で撚糸を洗浄した。この撚糸を塩化ナトリウム3%水溶液100mlに30分間浸漬し撹拌した。酸性となった液の一部を1N水酸化ナトリウム水溶液で滴定し、中性塩分解容量を求めた。こうしてイオン交換容量1.76meq/gの強酸性カチオン交換繊維からなる撚糸を得た。
(3) Production of Strong Acid Cation Exchange Fiber As in (1), 200 g of gamma ray was irradiated to 500 g of fiber bobbin. After the irradiation, a nylon fiber bobbin in a polyethylene bag was placed in a stainless steel reaction vessel, and a 10% aqueous solution of sodium styrenesulfonate (Nacalai Tesque) that had been deoxygenated beforehand by bubbling with nitrogen gas was introduced. Then, graft polymerization was performed at 40 ° C. for 5 hours. The twisted yarn after the polymerization was immersed in pure water at 50 ° C. and washed for 1 hour. This washing operation was repeated three times. When the dummy twisted yarn after washing was vacuum dried and the weight was measured, it was found that the graft ratio was 63%. A portion of 0.5 g of this twisted yarn was collected and regenerated by dipping in 100 ml of 1N hydrochloric acid. The twisted yarn was washed with pure water until the pH test paper showed no acidity. The twisted yarn was immersed in 100 ml of a 3% sodium chloride aqueous solution for 30 minutes and stirred. A portion of the acidified solution was titrated with a 1N aqueous sodium hydroxide solution to determine the neutral salt decomposition capacity. Thus, a twisted yarn composed of a strongly acidic cation exchange fiber having an ion exchange capacity of 1.76 meq / g was obtained.

(4)チタン酸ナトリウム担持繊維の製造
(3)の強酸性カチオン交換繊維10gを硫酸チタン1%水溶液1Lに1時間浸漬し、チタンイオンを吸着させた。次に水酸化ナトリウム水溶液5%、1Lに30分間浸漬し、チタンを含水酸化チタンにした。さらにメタノール1Lで2回洗浄後真空乾燥した。この繊維を水酸化ナトリウム5%エタノール溶液に浸漬し、80℃で4時間処理した。処理後の繊維をメタノール洗浄し、真空乾燥しチタン酸ナトリウム担持繊維を得た。この繊維の担持率は最初のスルホン化繊維(Na型)の重量と比較し13%の重量増加率であった。
(4) Production of sodium titanate-carrying fiber 10 g of the strongly acidic cation exchange fiber of (3) was immersed in 1 L of a 1% aqueous solution of titanium sulfate for 1 hour to adsorb titanium ions. Next, it was immersed in 1% of a sodium hydroxide aqueous solution 5% for 30 minutes to make titanium into hydrous titanium oxide. Further, it was washed twice with 1 L of methanol and then vacuum-dried. This fiber was immersed in a 5% sodium hydroxide ethanol solution and treated at 80 ° C. for 4 hours. The treated fiber was washed with methanol and vacuum dried to obtain a sodium titanate-carrying fiber. The fiber loading was 13% weight gain compared to the weight of the first sulfonated fiber (Na type).

(5)イミノジ酢酸基含有繊維の製造
(2)と同様の条件で放射線グラフト重合を行いグラフト率121%のGMAグラフト物を得た。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。
(5) Production of iminodiacetic acid group-containing fiber Radiation graft polymerization was performed under the same conditions as in (2) to obtain a GMA graft product having a graft rate of 121%. This fiber was immersed in a solution of sodium iminodiacetate / dioxane / water = 10/40/50, reacted at 80 ° C. for 8 hours, and chelate fiber having an iminodiacetic acid group introduction rate of 2.3 mmol / g calculated from the weight increase rate Got.

(6)モール状繊維構造物の製造1
ポリプロピレン繊維(PP)を芯材に(1)で製造した強塩基性アニオン交換繊維1とPPの撚糸との3種類の繊維を使用してループを形成し、モール状吸着材を製造した。このモール状繊維構造物1は繊維集合体の外径は約100mm、モール状構造物1mあたりの各吸着材の使用量はそれぞれ約200gであった。
(6) Manufacture of molding fiber structure 1
Using a polypropylene fiber (PP) as a core material, a loop was formed using the three types of fibers of the strongly basic anion exchange fiber 1 produced in (1) and a twisted PP yarn to produce a molding adsorbent. In this molding fiber structure 1, the outer diameter of the fiber assembly was about 100 mm, and the amount of each adsorbent used per 1 m of the molding structure was about 200 g.

(7)モール状繊維構造物の製造2
ポリプロピレン繊維(PP)を芯材に(2)で製造した強塩基性アニオン交換繊維2とPPの撚糸との3種類の繊維を使用してループを形成し、(6)と同様のモール状吸着材を製造した。このモール状繊維構造物は繊維集合体の外径は約100mm、モール状構造物1mあたりの各吸着材の使用量はそれぞれ約200gであった。
(7) Production of molding fiber structure 2
A loop is formed using three types of fibers, ie, a strong basic anion exchange fiber 2 produced in (2) and a twisted PP yarn, using polypropylene fiber (PP) as a core material. The material was manufactured. In the molding fiber structure, the outer diameter of the fiber assembly was about 100 mm, and the amount of each adsorbent used per 1 m of the molding structure was about 200 g.

本発明のストロンチウム除去材料1の製造
(1)の繊維をボビンのまま、同じ反応容器に入れ、5%水酸化ナトリウム水溶液10Lで再生した後、純水10Lを用いた洗浄を3回行った。次に、0.5mol/Lの炭酸ナトリウム水溶液で炭酸イオンを吸着させた。同様に純水10Lを用いて洗浄を3回行った。このようにして、本発明のストロンチウム除去材料1を製造した。
Production of Strontium Removal Material 1 of the Present Invention The fibers of (1) were placed in the same reaction vessel as bobbins, regenerated with 10 L of 5% aqueous sodium hydroxide solution, and then washed with 10 L of pure water three times. Next, carbonate ions were adsorbed with a 0.5 mol / L sodium carbonate aqueous solution. Similarly, washing was performed 3 times using 10 L of pure water. Thus, the strontium removing material 1 of the present invention was produced.

本発明のストロンチウム除去材料2の製造
(2)の繊維を実施例1と同様の条件で炭酸イオンを吸着させ、本発明のストロンチウム除去材料2を製造した。
Production of strontium removing material 2 of the present invention The fibers of (2) were adsorbed with carbonate ions under the same conditions as in Example 1 to produce the strontium removing material 2 of the present invention.

回分式ストロンチウム除去試験1
人工海水を約50%に希釈して回分式ストロンチウム除去試験の原水とした。この液の水質をICP−AES(プラズマ発光分析装置)で測定したところ、マグネシウム、カルシウム及びストロンチウム濃度は順に510、160及び4.7mg/Lであった。この液200mlに(2)の炭酸塩型アニオン交換繊維1gを浸漬し、30分間撹拌した。この上澄み液のマグネシウム濃度は480mg/Lであったが、カルシウム濃度は22mg/Lであった。また、ストロンチウム濃度は0.5mg/Lであった。即ち、この炭酸塩型の繊維を浸漬するだけで、マグネシウムは除去されず、カルシウムとストロンチウムは約90%が除去された。
Batch strontium removal test 1
Artificial seawater was diluted to about 50% and used as raw water for a batch strontium removal test. When the water quality of this liquid was measured by ICP-AES (plasma emission analyzer), the magnesium, calcium and strontium concentrations were 510, 160 and 4.7 mg / L in this order. In 200 ml of this solution, 1 g of the carbonate type anion exchange fiber (2) was immersed and stirred for 30 minutes. The magnesium concentration of this supernatant was 480 mg / L, but the calcium concentration was 22 mg / L. The strontium concentration was 0.5 mg / L. That is, only by immersing the carbonate type fiber, magnesium was not removed, and about 90% of calcium and strontium were removed.

回分式ストロンチウム除去試験2
[実施例3]の回分式試験の繊維を取り出した液にさらに(4)の繊維1gを浸漬し30分間撹拌した。30分経過後の上澄み液を分析したところ、マグネシウムは280mg/Lであり、カルシウム及びストロンチウムの濃度は共にICP−AESの定量限界0.5mg/Lを下回っていた。即ち、炭酸塩型アニオン交換繊維とチタン酸ナトリウム担持繊維を順に使用することで、カルシウム及びストロンチウムが除去できた。この際、沈殿物は認められず液は透明であった。この結果より、海水50%希釈液中のストロンチウムは2段階の繊維浸漬によって、95%以上が除去された。
Batch strontium removal test 2
1 g of the fiber (4) was further immersed in the liquid obtained by removing the fiber of the batch test of [Example 3], and stirred for 30 minutes. When the supernatant liquid after 30 minutes was analyzed, magnesium was 280 mg / L, and the concentrations of calcium and strontium were both below the ICP-AES quantification limit of 0.5 mg / L. That is, calcium and strontium could be removed by using carbonate type anion exchange fiber and sodium titanate-supported fiber in this order. At this time, no precipitate was observed and the liquid was transparent. From this result, 95% or more of strontium in the 50% diluted seawater solution was removed by two-stage fiber immersion.

(8)回分式ストロンチウム除去試験3
[実施例3]の回分式試験の液にさらに(5)の繊維1gを浸漬し、実施例3と同様の試験を行った。30分経過後の上澄み液を分析したところ、マグネシウムは290mg/Lであり、カルシウム及びストロンチウムの濃度は共にICP−AESの定量限界0.5mg/Lを下回っていた。即ち、炭酸塩型アニオン交換繊維とイミノジ酢酸基導入繊維を順に使用することで、カルシウム及びストロンチウムが除去できた。この際、沈殿物は認められず液は透明であった。この結果より、海水50%希釈液中のストロンチウムは2段階の繊維浸漬によって、95%以上が除去された。
(8) Batch strontium removal test 3
1 g of the fiber (5) was further immersed in the batch test solution of [Example 3], and the same test as in Example 3 was performed. When the supernatant liquid after 30 minutes was analyzed, magnesium was 290 mg / L, and the concentrations of calcium and strontium were both below the ICP-AES quantitative limit of 0.5 mg / L. That is, calcium and strontium could be removed by using carbonate type anion exchange fiber and iminodiacetic acid group-introduced fiber in this order. At this time, no precipitate was observed and the liquid was transparent. From this result, 95% or more of strontium in the 50% diluted seawater solution was removed by two-stage fiber immersion.

モール状繊維構造物1による回分式ストロンチウム除去試験4
(6)のモール状繊維構造物1を予め水酸化ナトリウムに浸漬した後、水洗した。次に0.5Mの炭酸ナトリウム水溶液に浸漬し、炭酸イオンを吸着させた。海水200Lをドラム缶にとり、この炭酸イオン型モール状繊維構造物1を5mドラム缶上部に差し渡した塩ビパイプに懸架した。そのまま放置し、48時間経過後にモール状繊維構造物1を取り出した。海水中のストロンチウム濃度を測定しすると0.8mg/Lであった。海水のストロンチウム濃度は約8mg/Lであるから、モール状繊維構造物を放り込み、所定時間後に取り出すだけで、90%が除去されたことになる。
Batch-type strontium removal test 4 with molding fiber structure 4
After the mall-shaped fiber structure 1 of (6) was previously immersed in sodium hydroxide, it was washed with water. Next, it was immersed in a 0.5 M aqueous sodium carbonate solution to adsorb carbonate ions. 200 L of seawater was taken in a drum can, and the carbonate ion-type molding fiber structure 1 was suspended on a PVC pipe that was passed over the 5 m drum can. The mold-like fiber structure 1 was taken out after 48 hours. The strontium concentration in the sea water was measured to be 0.8 mg / L. Since the strontium concentration of seawater is about 8 mg / L, 90% is removed by simply throwing in the mole-like fiber structure and taking it out after a predetermined time.

モール状繊維構造物1(2回)使用による回分式ストロンチウム除去試験5
[実施例6]でモールを取り出した液に[実施例6]で製造した新たなモール状繊維構造物1を5m浸漬し、同様の試験を行った。その結果、液中のストロンチウム濃度は0.5mg/L以下とICP−AESの測定限界以下であった。
Batch-type strontium removal test 5 using molding fiber structure 1 (twice)
The new molding fiber structure 1 manufactured in [Example 6] was immersed for 5 m in the liquid obtained by removing the molding in [Example 6], and the same test was performed. As a result, the strontium concentration in the liquid was 0.5 mg / L or less, which was below the measurement limit of ICP-AES.

モール状繊維構造物2による回分式ストロンチウム除去試験6
(7)モール状繊維構造物の製造2を使用して[実施例6][実施例7]と同様の試験を行った。モール状繊維構造物2を1回使用では、ストロンチウムが90%除去でき、2回使用で液中のストロンチウム濃度が0.5mg/L以下(除去率95%以上)となり同様の結果であった。
Batch type strontium removal test 6 with molding fiber structure 6
(7) A test similar to [Example 6] and [Example 7] was conducted using Production 2 of the molding fiber structure. When the molding fiber structure 2 was used once, 90% of strontium could be removed, and when it was used twice, the strontium concentration in the liquid was 0.5 mg / L or less (removal rate of 95% or more), and the same result was obtained.

本発明のストロンチウム吸着材料3の製造
(1)で得られた強塩基性アニオン交換繊維を1M水酸化ナトリウム溶液に浸漬した。次に洗浄を十分行った後、1%のシュウ酸ナトリウム溶液に浸漬しシュウ酸イオンを吸着させた。本発明のストロンチウム吸着材料3が製造できた。
Production of Strontium Adsorbing Material 3 of the Present Invention The strongly basic anion exchange fiber obtained in (1) was immersed in a 1M sodium hydroxide solution. Next, after sufficient washing, it was immersed in a 1% sodium oxalate solution to adsorb oxalate ions. The strontium adsorbing material 3 of the present invention could be manufactured.

回分式ストロンチウム除去試験7
[実施例10]の繊維を用いて[実施例3]と同様の回分式ストロンチウム除去試験を行った。繊維を取り除いた液中のマグネシウム濃度は480mg/L、カルシウム濃度は31mg/L、ストロンチウム濃度は1.1mg/Lであった。即ち、このシュウ酸塩型の繊維を浸漬するだけで、マグネシウムは除去されず、カルシウムとストロンチウムは約80%が除去された。
Batch strontium removal test 7
A batch strontium removal test similar to [Example 3] was performed using the fiber of [Example 10]. The magnesium concentration in the liquid from which the fibers were removed was 480 mg / L, the calcium concentration was 31 mg / L, and the strontium concentration was 1.1 mg / L. That is, just immersing this oxalate-type fiber did not remove magnesium, and about 80% of calcium and strontium were removed.

回分式ストロンチウム除去試験8
[実施例11]さらにこの液に回分式ストロンチウム除去試験2と同様の方法で、チタン酸ナトリウム担持繊維を加え、撹拌後液中のストロンチウムを測定すると、0.5mg/L以下と95%以上が除去されていた。
Batch strontium removal test 8
[Example 11] Further, sodium titanate-carrying fiber was added to this solution in the same manner as in batch strontium removal test 2, and strontium in the solution after stirring was measured. It was removed.

海水中には非放射性ストロンチウムが約8mg/L存在し、かつカルシウムやマグネシウムが大過剰に存在している。したがって、海水中または海水由来の汚染水から放射性ストロンチウムを除去することが困難であった。本発明の放射性ストロンチウム除去材料はカルシウム及びストロンチウムと難溶性の塩を繊維内に形成するため、繊維を投入した後、引き上げるだけで放射性ストロンチウムを除去できる。ポンプ・タンク類などの動力や設備をなんら必要としない。また、港湾、河川、湖沼及び滞留水など大掛かりな水処理設備を建設しづらい場所にもモール状やフィルター状に成型加工し適用できる。使用後の吸着材は高分子であるため、焼却などの減容が容易である。東日本大震災に伴う放射能汚染の問題がますます顕在化している中、本発明は極めて有効である。  In seawater, non-radioactive strontium is present at about 8 mg / L, and calcium and magnesium are present in a large excess. Therefore, it has been difficult to remove radioactive strontium from seawater or contaminated water derived from seawater. Since the radioactive strontium removing material of the present invention forms calcium and strontium and a sparingly soluble salt in the fiber, the radioactive strontium can be removed simply by pulling up the fiber after it has been introduced. No power or equipment such as pumps or tanks is required. In addition, it can be molded and applied to malls and filters in places where it is difficult to construct large water treatment facilities such as harbors, rivers, lakes and stagnant water. Since the adsorbent after use is a polymer, volume reduction such as incineration is easy. The present invention is extremely effective while the problem of radioactive contamination associated with the Great East Japan Earthquake is becoming more and more apparent.

1 内筒
2 炭酸イオンを吸着させたアニオン交換繊維材料
3 芯
1 Inner cylinder 2 Anion exchange fiber material adsorbed with carbonate ions 3 core

Claims (8)

側鎖にイオン交換基又はキレート基から成る官能基を有し、該官能基にアルカリ土類金属と難溶性の塩を形成するイオンを吸着させた放射性ストロンチウム除去材料  A radioactive strontium removal material having a functional group consisting of an ion exchange group or a chelate group in the side chain and adsorbing ions that form a hardly soluble salt with an alkaline earth metal to the functional group 前記放射性ストロンチウム除去材料は有機高分子基材に放射線グラフト重合法を利用してグラフト鎖を導入したものである請求項1記載の放射性ストロンチウム除去材料  2. The radioactive strontium removing material according to claim 1, wherein the radioactive strontium removing material is obtained by introducing a graft chain into an organic polymer base material using a radiation graft polymerization method. 請求項2記載の有機高分子基材は繊維状基材から成り、短繊維、長繊維、撚糸、カット繊維、繊維の集合体である織布又は不織布、それらの成型加工品であるワインド状フィルター、プリーツ状フィルター、組みひも、ロープ、モールより選択された放射性ストロンチウム除去材料  The organic polymer base material according to claim 2 comprises a fibrous base material, a short fiber, a long fiber, a twisted yarn, a cut fiber, a woven or non-woven fabric that is an aggregate of fibers, and a wind filter that is a molded product thereof. Radioactive strontium removal material selected from pleated filter, braid, rope, molding 前記難溶性の塩を形成させるイオンはシュウ酸、炭酸、硫酸、リン酸イオンより選択されたものである請求項1、2又は3記載の放射性ストロンチウム除去材料  The radioactive strontium removing material according to claim 1, 2 or 3, wherein the ions forming the hardly soluble salt are selected from oxalic acid, carbonic acid, sulfuric acid, and phosphate ions. 繊維状基材に放射線を照射する第1工程、イオン交換基又はキレート基を有するモノマーをグラフト重合するか、イオン交換基又はキレート基に転換可能な重合性モノマーをグラフト重合し、さらにイオン交換基又はキレート基に転換する第2工程、イオン交換基又はキレート基を利用してシュウ酸、炭酸、硫酸、リン酸イオンより選択されたイオンを付与する第3工程を含むストロンチウム除去材料の製造方法  First step of irradiating the fibrous base material with radiation, graft polymerization of a monomer having an ion exchange group or chelate group, or graft polymerization of a polymerizable monomer that can be converted into an ion exchange group or chelate group, and further ion exchange groups Or the 2nd process which converts into a chelate group, The manufacturing method of the strontium removal material including the 3rd process which provides the ion selected from an oxalic acid, carbonic acid, a sulfuric acid, and a phosphate ion using an ion exchange group or a chelate group 請求項1〜4記載の放射性ストロンチウム除去材料と放射性ストロンチウムで汚染された液体とを接触させる第1処理工程を含む放射性ストロンチウム除去方法  The radioactive strontium removal method including the 1st process process which makes the radioactive strontium removal material of Claims 1-4 contact the liquid contaminated with radioactive strontium 請求項5記載の第1処理工程の前又は後の工程として、請求項1〜4記載の放射性ストロンチウム除去材料、スルホン酸基が導入された材料、リン酸基が導入された材料、イミノジ酢酸基が導入された材料、チタン酸ナトリウムが担持された放射性ストロンチウム除去材料から選択された放射性ストロンチウム除去材料と接触させる第2処理工程を含む請求項6記載の放射性ストロンチウム除去方法  As a step before or after the first treatment step according to claim 5, the radioactive strontium removing material according to claims 1-4, a material having a sulfonic acid group introduced therein, a material having a phosphate group introduced therein, an iminodiacetic acid group 7. A method for removing radioactive strontium according to claim 6, further comprising a second treatment step in which the material is contacted with a radioactive strontium removing material selected from a material into which sodium titanate is loaded and a radioactive strontium removing material loaded with sodium titanate. 請求項7記載のスルホン酸基が導入された材料、リン酸基が導入された材料、イミノジ酢酸基が導入された材料、チタン酸ナトリウムが担持された放射性ストロンチウム除去材料は繊維状基材に放射線グラフト重合法を利用して製造したものである請求項5記載の放射性ストロンチウム除去方法  The material having a sulfonic acid group introduced therein, a material having a phosphoric acid group introduced therein, a material having an iminodiacetic acid group introduced therein, and a radioactive strontium-removing material carrying sodium titanate are applied to a fibrous base material with radiation. 6. The method for removing radioactive strontium according to claim 5, wherein the radioactive strontium is produced using a graft polymerization method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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