JP2017000909A5

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Publication number: JP2017000909A5
Application number: JP2015114113A
Authority: JP
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2017-07-27
Anticipated expiration: 2035-06-04

Description

本発明によれば下記態様のヨウ素化合物吸着剤及びその製造方法、放射性廃液の処理方法及び装置が提供される。
［１］高分子樹脂と、当該高分子樹脂１００重量部あたり１０重量部以上の含水希土類元素水酸化物と、を含み、当該含水希土類元素水酸化物は、乾燥物１００重量部あたり１重量部以上３０重量部以下の含水量を有し、ヨウ素酸イオンを吸着することを特徴とする、ヨウ素化合物吸着剤。
［２］平均粒径が０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である、［１］に記載のヨウ素化合物吸着剤。
［３］前記含水希土類元素水酸化物は、二次粒子の平均粒径が０．２μｍ以上２５μｍ以下となる凝集体である、［１］又は［２］に記載のヨウ素化合物吸着剤。
［４］前記高分子樹脂は、フッ素系樹脂又はポリビニル系樹脂であり、
前記含水希土類元素水酸化物を構成する希土類元素は、スカンジウムＳｃ、イットリウムＹ、ルテチウムＬｕ、ランタンＬａ、セリウムＣｅ、プラセオジムＰｒ、ネオジムＮｄ、プロメチウムＰｍ、サマリウムＳｍ、ユウロピウムＥｕ、カドリニウムＧｄ、テルビウムＴｂ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、エルビウムＥｒ、ツリウムＴｍ、イッテルビウムＹｂ及びこれらの組み合わせから選択される、［１］〜［３］のいずれか１に記載のヨウ素化合物用吸着剤。
［５］前記含水希土類元素水酸化物は、水酸化セリウム（IV）・n水和物（Ce(OH)₄・nH₂O）である、［１］〜［４］のいずれか１に記載のヨウ素化合物吸着剤。
［６］前記含水希土類元素水酸化物の含有量は、前記高分子樹脂１００重量部あたり４００重量部以上である、［１］〜［５］のいずれか１に記載のヨウ素化合物吸着剤。
［７］前記高分子樹脂１００重量部あたり１０重量部以上の銀ゼオライトをさらに含む、［１］〜［６］のいずれか１に記載のヨウ素化合物吸着剤。
［８］前記銀ゼオライトは、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型、β型、モルデナイト型、チャバサイト型又はこれらの１種以上の組み合わせから選択されるゼオライトに銀を担持してなる、平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の凝集体である、［７］に記載のヨウ素化合物吸着剤。
［９］前記［１］〜［８］のいずれか１項に記載のヨウ素化合物吸着剤を１０ｃｍ〜２００ｃｍの層高で充填した吸着塔に、放射性廃液を通水線流速１．９ｍ／ｈ以上４０ｍ／ｈ
以下、空間速度（ＳＶ）１０ｈ ^−１以上２００ｈ ^−１以下で通水することを含む、放射性廃液の処理方法。
［１０］前記［１］〜［８］のいずれか１項に記載のヨウ素化合物吸着剤を１０ｃｍ〜２００ｃｍの層高で充填した吸着塔を具備する、放射性廃液の処理装置。

次に、本発明のヨウ素化合物吸着剤を使用した放射性廃液の処理装置について説明する。本発明の放射性廃液の処理装置は、本発明のヨウ素化合物吸着剤を１０ｃｍ以上２００ｃｍ以下の層高で充填した吸着塔を具備することを特徴とする。吸着塔の構成及び放射性廃液の導入及び排出に関連する設備構成は、通常の放射性廃液処理装置と同様でよい。

次に、本発明のヨウ素化合物吸着剤を使用した放射性廃液の処理方法について説明する。本発明の放射性廃液の処理方法は、本発明のヨウ素化合物吸着剤を１０ｃｍ以上２００ｃｍ以下の層高で充填した吸着塔に、放射性廃液を通水線流速１．９ｍ／ｈ以上４０ｍ／ｈ以下、空間速度（ＳＶ）１０ｈ ^−１以上２００ｈ ^−１以下で通水して、ヨウ素化合物吸着剤と放射性廃液とを十分に接触させることを特徴とする。通水は、下向流又は上向流のいずれでもよい。これにより放射性廃液中に残存する放射性ヨウ素及びヨウ素オキソ酸は、本発明のヨウ素化合物吸着剤に吸着され、廃液から除去することができる。
本発明は以下の態様を含む。
（１）高分子樹脂と、当該高分子樹脂１００重量部あたり１０重量部以上の含水希土類元素水酸化物と、を含み、当該含水希土類元素水酸化物は、乾燥物１００重量部あたり１重量部以上３０重量部以下の含水量を有することを特徴とする、ヨウ素化合物吸着剤。
（２）平均粒径が０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である、（１）に記載のヨウ素化合物吸着剤。
（３）前記含水希土類元素水酸化物は、二次粒子の平均粒径が０．２μｍ以上２５μｍ以下となる凝集体である、（１）又は（２）に記載のヨウ素化合物吸着剤。
（４）前記高分子樹脂は、フッ素系樹脂又はポリビニル系樹脂であり、
前記含水希土類元素水酸化物を構成する希土類元素は、スカンジウムＳｃ、イットリウムＹ、ルテチウムＬｕ、ランタンＬａ、セリウムＣｅ、プラセオジムＰｒ、ネオジムＮｄ、プロメチウムＰｍ、サマリウムＳｍ、ユウロピウムＥｕ、カドリニウムＧｄ、テルビウムＴｂ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、エルビウムＥｒ、ツリウムＴｍ、イッテルビウムＹｂ及びこれらの組み合わせから選択される、（１）〜（３）のいずれか１に記載のヨウ素化合物用吸着剤。
（５）前記含水希土類元素水酸化物は、水酸化セリウム（IV）・n水和物（Ce(OH)₄・nH₂O）である、（１）〜（４）のいずれか１に記載のヨウ素化合物吸着剤。
（６）前記含水希土類元素水酸化物の含有量は、前記高分子樹脂１００重量部あたり４００重量部以上である、（１）〜（５）のいずれか１に記載のヨウ素化合物吸着剤。
（７）前記高分子樹脂１００重量部あたり１０重量部以上の銀ゼオライトをさらに含む、（１）〜（６）のいずれか１に記載のヨウ素化合物吸着剤。
（８）前記銀ゼオライトは、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型、β型、モルデナイト型、チャバサイト型又はこれらの１種以上の組み合わせから選択されるゼオライトに銀を担持してなる、平均
粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の凝集体である、（７）に記載のヨウ素化合物吸着剤。
（９）前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載のヨウ素化合物吸着剤を２０〜２００ｃｍの層高で充填した吸着塔に、放射性廃液を通水線流速５ｍ／ｈ以上４０ｍ／ｈで通水することを含む、放射性廃液の処理方法。
（１０）前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載のヨウ素化合物吸着剤を２０〜２００ｃｍの層高で充填した吸着塔を具備する、放射性廃液の処理装置。

［実施例１］
製造例１にて製造したヨウ素化合物吸着剤１（高分子樹脂１００重量部当たり６００重量部の含水セリウム水酸化物粒子を含有する、粒径０．３５〜１．１８ｍｍの粒子）を用い、ヨウ素酸イオンが存在する系にてカラム試験を行った。
＜原水＞
（１）純水にヨウ素酸ナトリウムを溶解してヨウ素酸イオンが５０ｍｇ／Ｌになるように調整し、ｐＨ＝７．０であることを確認した（以下「純水ヨウ素酸含有液」という。）。（２）１０倍に希釈した海水にヨウ素酸ナトリウムを溶解してヨウ素酸イオンが５０ｍｇ／Ｌになるように調整し、ｐＨ＝７．２であることを確認した（以下「海水ヨウ素酸含有液」という。）。
＜通水試験＞
内径１０ｍｍのガラスカラムにヨウ素化合物吸着剤１を１５ｍｌ充填し、１９ｃｍの層高を形成した。そこに原水として純水ヨウ素酸含有液を２．５ｍＬ／ｍｉｎの流量で通水（通水線流速ＬＶ＝１．９ｍ／ｈ、空間速度ＳＶ＝１０ｈ ^−１）し、出口水を定期的に採取してヨウ素濃度をＩＣＰ−ＡＥＳ分析（ＲｉｇａｋｕＣＩＲＯＳｃｃｄ）にて測定した。海水ヨウ素酸含有液についても同様に通水処理及びヨウ素濃度分析を行った。

［実施例２］
製造例２にて製造したヨウ素化合物吸着剤２（高分子樹脂１００重量部当たり４２５重量部の含水セリウム水酸化物粒子と、高分子樹脂１００重量部当たり５０重量部の銀ゼオライト粒子を含む、粒径０．３５〜１．１８ｍｍの粒子）を用い、ヨウ化物イオンが存在する系にてカラム試験を行った。
＜原水＞福島第一原発の汚染水の模擬水
並塩の濃度が０．３ｗｔ％になるように模擬海水を調製した。次に、模擬海水に、塩化セシウム、塩化ストロンチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、ヨウ化ナトリウムを添加して、セシウム濃度が１ｍｇ／Ｌ、ストロンチウム濃度が１０ｍｇ／Ｌ、カルシウム濃度が４００ｍｇ／Ｌ、マグネシウム濃度が４００ｍｇ／Ｌ、ヨウ化物イオンが１ｍｇ／Ｌとなるように原水を調製した。
＜通水試験＞
内径１６ｍｍのガラスカラムにヨウ素化合物吸着剤２を２０ｍｌ充填し、１０ｃｍの層高を形成した。そこに原水を６７ｍＬ／ｍｉｎの流量で通水（通水線流速ＬＶ＝２０ｍ／ｈ、空間速度ＳＶ＝２００ｈ ^−１）し、出口水を定期的に採取してヨウ素濃度を測定した。ヨウ素濃度の分析は、ＩＣＰ−ＭＳ分析（Ａｇｉｌｅｎｔ７７００ｘ）を用いて、ヨウ
素１２７の定量分析を実施した。
結果を図２に示す。図２の横軸はＢ．Ｖ．、縦軸はカラム出口のヨウ素１２７濃度（Ｃ）をカラム入口のヨウ素１２７濃度（Ｃ０）で除した値（Ｃ／Ｃ０）であり、Ｃ／Ｃ０が１．０未満であればヨウ化物イオンが吸着されたことを示す。図２から、本発明のヨウ素化合物吸着剤を用いた通水処理により、ヨウ化物イオンが除去可能であることがわかる。

［実施例３］
製造例２にて製造したヨウ素化合物吸着剤２（高分子樹脂１００重量部当たり４２５重量部の含水酸化セリウム粒子、及び、高分子樹脂１００重量部当たり５０重量部の銀ゼオライト粒子を含む、粒径０．３５〜１．１８ｍｍの粒子）を用い、ヨウ素酸イオンが存在する系にてカラム試験を行った。
＜原水＞福島第一原発の汚染水の模擬水
並塩の濃度が０．３ｗｔ％になるように模擬海水を調製した。次に、模擬海水に、塩化セシウム、塩化ストロンチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、ヨウ素酸ナトリウムを添加して、セシウム濃度が１ｍｇ／Ｌ、ストロンチウム濃度が１０ｍｇ／Ｌ、カルシウム濃度が４００ｍｇ／Ｌ、マグネシウム濃度が４００ｍｇ／Ｌ、ヨウ素酸イオンが１０ｍｇ／Ｌとなるように原水を調製した。
＜通水試験＞
内径１６ｍｍのガラスカラムにヨウ素化合物吸着剤３を２０ｍｌ充填し、１０ｃｍの層高を形成した。そこに原水を６７ｍＬ／ｍｉｎの流量で通水（通水線流速ＬＶ＝２０ｍ／ｈ、空間速度ＳＶ＝２００ｈ ^−１）し、出口水を定期的に採取してＩＣＰ−ＭＳＡｇｉｌｅｎｔ７７００ｘ）分析によりヨウ素１２７濃度を測定した。
結果を図３に示す。図３の横軸はＢ．Ｖ．,縦軸はカラム出口のヨウ素１２７濃度（Ｃ）をカラム入口のヨウ素１２７濃度（Ｃ０）で除した値（Ｃ／Ｃ０）であり、Ｃ／Ｃ０が１．０未満であればヨウ素酸イオンが吸着されたことを示す。図３から、本発明のヨウ素化合物吸着剤を用いた通水処理により、ヨウ素酸イオンが除去可能であることがわかる。従って、実施例２と併せると、ヨウ化物イオンとヨウ素酸イオンの両方を吸着可能であるといえる。

［実施例４］
製造例３で製造したヨウ素化合物吸着剤３（高分子樹脂１００重量部当たり３９０重量部の含水セリウム水酸化物粒子、及び、高分子樹脂１００重量部当たり４０重量部の銀ゼオライト粒子を含む、粒径０．３５〜１．１８ｍｍの粒子）を用い、ヨウ化物イオン及びヨウ素酸イオンが混在する系にてカラム試験を行った。
＜原水＞福島第一原発の汚染水の模擬水
並塩の濃度が０．３ｗｔ％になるように模擬海水を調製した。次に、模擬海水に、塩化セシウム、塩化ストロンチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ素酸ナトリウムを添加して、セシウム濃度が１ｍｇ／Ｌ、ストロンチウム濃度が１０ｍｇ／Ｌ、カルシウム濃度が４００ｍｇ／Ｌ、マグネシウム濃度が４００ｍｇ／Ｌ、ヨウ化物イオンが１ｍｇ／Ｌ、ヨウ素酸イオンが１ｍｇ／Ｌとなるように原水を調製した。
＜通水試験＞
内径１６ｍｍのガラスカラムにヨウ素化合物吸着剤２を２０ｍｌ充填し、１００ｃｍの層高を形成した。そこに原水を６７ｍＬ／ｍｉｎの流量で通水（通水線流速ＬＶ＝２０ｍ／ｈ、空間速度ＳＶ＝２０ｈ ^−１）し、出口水を定期的に採取して、ＩＣＰ−ＭＳ分析（Ａｇｉｌｅｎｔ７７００ｘ）を用いて、ヨウ素１２７濃度を測定した。
結果を図４に示す。図４の横軸はＢ．Ｖ．、縦軸はカラム出口のヨウ素１２７濃度（Ｃ）をカラム入口のヨウ素１２７濃度（Ｃ０）で除した値（Ｃ／Ｃ０）であり、Ｃ／Ｃ０が１．０未満であればヨウ化物イオン及びヨウ素酸イオンが吸着されたことを示す。図４から、本発明のヨウ素化合物吸着剤を用いた通水処理により、ヨウ化物イオン及びヨウ素酸イオンが除去可能であることがわかる。

Claims

高分子樹脂と、
当該高分子樹脂１００重量部あたり１０重量部以上の含水希土類元素水酸化物と、
を含み、
当該含水希土類元素水酸化物は、乾燥物１００重量部あたり１重量部以上３０重量部以下の含水量を有し、ヨウ素酸イオンを吸着することを特徴とする、ヨウ素化合物吸着剤。
平均粒径が０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である、請求項１に記載のヨウ素化合物吸着剤。
前記含水希土類元素水酸化物は、二次粒子の平均粒径が０．２μｍ以上２５μｍ以下となる凝集体である、請求項１又は２に記載のヨウ素化合物吸着剤。
前記高分子樹脂は、フッ素系樹脂又はポリビニル系樹脂であり、
前記含水希土類元素水酸化物を構成する希土類元素は、スカンジウムＳｃ、イットリウムＹ、ランタノイド元素、ランタンＬａ、セリウムＣｅ、プラセオジムＰｒ、ネオジムＮｄ、プロメチウムＰｍ、サマリウムＳｍ、ユウロピウムＥｕ、カドリニウムＧｄ、テルビウムＴｂ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、エルビウムＥｒ、ツリウムＴｍ、イッテルビウムＹｂ、ルテチウムＬｕ及びこれらの組み合わせから選択される、
請求項１〜３のいずれか１に記載のヨウ素化合物吸着剤。
前記含水希土類元素水酸化物は、水酸化セリウム（IV）・n水和物（Ce(OH)₄・nH₂O）である、請求項４に記載のヨウ素化合物吸着剤。
前記含水希土類元素水酸化物の含有量は、前記高分子樹脂１００重量部あたり４００重量
部以上である、請求項１〜５のいずれか１に記載のヨウ素化合物吸着剤。
前記高分子樹脂１００重量部あたり１０重量部以上の銀ゼオライトをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１に記載のヨウ素化合物吸着剤。
前記銀ゼオライトは、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型、β型、モルデナイト型、チャバサイト型又はこれらの１種以上の組み合わせから選択されるゼオライトに銀を担持してなる、平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の凝集体である、請求項７に記載のヨウ素化合物吸着剤。
請求項１〜８のいずれか１項に記載のヨウ素化合物吸着剤を１０ｃｍ以上２００ｃｍ以下の層高で充填した吸着塔に、放射性廃液を通水線流速（ＬＶ）１．９ｍ／ｈ以上４０ｍ／ｈ以下、空間速度（ＳＶ）１０ｈ ^−１以上２００ｈ ^−１以下で通水することを含む、放射性廃液の処理方法。
請求項１〜８のいずれか１項に記載のヨウ素化合物吸着剤を１０ｃｍ以上２００ｃｍ以下の層高で充填した吸着塔を具備する、放射性廃液の処理装置。