JP2021090896A - 吸着剤、その製造方法及び水処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[2] 前記バインダーとしてさらにコロイダルシリカを含むことを特徴とする[1] の吸着剤。
[3] 結晶性シリコチタネート100重量部に対するメタカオリンの割合が0.5〜10重量部であり、コロイダルシリカの割合が5〜30重量部であることを特徴とする[2]の吸着剤。
[4] 結晶性シリコチタネート100重量部、メタカオリン0.5〜10重量部及びコロイダルシリカ5〜30重量部を混合し、乾燥後、破砕し、分級する工程を有する吸着剤の製造方法。
[5] [1]〜[3]のいずれかの吸着剤とストロンチウム含有水とを接触させてストロンチウムを吸着除去する工程を有する水処理方法。
[6] 前記ストロンチウム含有水のpHが10以上であることを特徴とする[5] の水処理方法。
[7] 前記ストロンチウム含有水がさらにセシウムを含有することを特徴とする[5] 又は[6]の水処理方法。
[結晶性シリコチタネート]
本発明における結晶性シリコチタネートは、一般式R2O・mTiO2・nSiO2で表されるものであり、RはK及びNaの一方又は双方である。例えば、非特許文献1に記載のNa2Ti2O3SiO4・2H2O、K2TiSi3O9・H2Oなどが具体例として例示される。なお、Tiの一部がNbで置換されていてもよい。Nb/Tiモル比は1.5以下であることが好ましい。結晶性シリコチタネートは、Al,Zr,Fe及びCeの少なくとも1種を含んでいてもよい。
このようにして得られた結晶性シリコチタネートに対し、バインダーとしてメタカオリン、好ましくはさらにコロイダルシリカ及び水酸化ナトリウム及び/又は水酸化カリウムを添加し、必要に応じ水を加えて混合する。コロイダルシリカを水で希釈してから添加してもよい。
コロイダルシリカ(SiO2として):5〜35重量部、特に18〜30重量部。
水酸化ナトリウム及び/又は水酸化カリウム(合計量):5重量部以下
上記の混合物好ましくは混練物を乾燥させて固化させた後、破砕し、所定粒度の粒子を篩分け等により分取する。乾燥温度は常温以上200℃以下であることが好ましい。上記粒子の平均粒径(JIS篩による)は0.1〜3mm特に0.3〜1.0mmである。
本発明の吸着剤を用いて放射性ストロンチウムやさらには放射性セシウムを含有する放射性排水を処理するには、吸着剤をカラムに充填し、放射性排水を通水することが好ましい。通水SVは1〜100hr−1程度が好ましい。
チタンイソプロポキシド 3.43g
テトラエチルオルトシリケート 3.33g
酸化ニオブ 0.54g
水酸化ナトリウム 0.66g
水 50g
をガラスビーカーに入れ、マグネットスターラーによって30分間混合した。なお、水酸化ナトリウムは予め上記の水に溶解させた。
上記結晶性シリコチタネートとメタカオリンとを用いて、吸着剤を下記(1)〜(3)の手順により製造した。
攪拌混合しながらコロイダルシリカ14.5gを徐々に添加し、スラリー状とした。
(2)上記スラリーを110℃で24時間乾燥した。
(3)乾燥後の固化体を破砕し、ふるい分けにより0.3mm〜1.0mmの範囲のものを分取し、吸着剤とした。
メタカオリンとして摩砕しなかったものを用い、コロイダルシリカ添加量を15.0gとしたこと以外は実施例1と同様にして吸着剤を製造した。
メタカオリンとしてインド産品(Al/Si質量比0.5)を用い、コロイダルシリカ添加量を14.8gとしたこと以外は実施例1と同様にして吸着剤を製造した。
メタカオリンを添加せず、コロイダルシリカのみを添加量15.0gにて添加したこと以外は実施例1と同様にして吸着剤を製造した。
特許文献1に従って、二チタンカリウムの造粒及び焼成体よりなる吸着剤を次のようにして製造した。
各吸着剤の強度、耐性及びSr吸着特性を以下の方法によって評価した。
各サンプルに対して、水中での振盪による崩壊度合いを以下の手順で測定し、強度評価を行った。
(1)サンプル5g−dryを純水45mLと混合した。
(2)これを18時間振盪した。
(3)振盪後、孔径100μmの篩で篩分けした。この篩上に残留した吸着剤を純水で洗い、付着微粉を洗い流した。
(4)次いで乾燥させ、篩上に残留した吸着剤の質量を測定した。
(5)篩上に残留した吸着剤の質量割合(当初サンプル質量5gに対する割合)を百分率で算出し、強度の指標とした。
各サンプルのアルカリ条件における耐久性を評価するため、以下の通りサンプルをカラムに充填してアルカリ水を通水した。
(2)流量が約30mL/hとなるように、pH約12のNaOH水溶液を通水した。
通水期間は1週間とし、その間で数回カラム出口水のサンプリングを行い、シリカ濃度を分析した。
(3)通水を停止してから約1か月間、pH約12の水中で静置し、その後、吸着剤形状を観察した。
各サンプルの、Ca共存下におけるSr吸着性能を次の手順によって評価した。
(1)サンプル約10mLをガラスカラムに充填した。
(2)流量約100mL/hにて、SrCl2、CaCl2及びNaClの水溶液よりなる模擬汚染水(Sr濃度1mg/L、Ca濃度1.5mg/L、NaCl濃度10g/L、pH12)を通水した。
(3)定期的にカラム出口の処理水をサンプリングし、孔径0.45μmのメンブレンフィルタで濾過した濾液のSr、Ca濃度を分析した。
(1)強度評価
表1に各サンプルの強度試験結果を示す。粘土バインダーの高温焼成による造粒品である比較例2では、強度86.5%を示したのに対し、実施例では90%以上の値を示しており、より高い強度が得られた。
実施例1及び比較例1におけるカラム出口水のシリカ濃度の経時変化(経通水量変化)を図2に示す。横軸の単位“BV”はBed Volumeを意味し、吸着剤充填体積に対して何倍の水量を通水したか、を意味する。
実施例1および比較例2におけるカラム通水処理水のSr濃度およびCa濃度の経時変化を図3,4に示す。
Claims (7)
- 結晶性シリコチタネート及びバインダーを含む造粒体よりなる吸着剤において、バインダーとして少なくともメタカオリンを含むことを特徴とする吸着剤。
- 前記バインダーとしてさらにコロイダルシリカを含むことを特徴とする請求項1の吸着剤。
- 結晶性シリコチタネート100重量部に対するメタカオリンの割合が0.5〜10重量部であり、コロイダルシリカの割合が5〜30重量部であることを特徴とする請求項2の吸着剤。
- 結晶性シリコチタネート100重量部、メタカオリン0.5〜10重量部及びコロイダルシリカ5〜30重量部を混合し、乾燥後、破砕し、分級する工程を有する吸着剤の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかの吸着剤とストロンチウム含有水とを接触させてストロンチウムを吸着除去する工程を有する水処理方法。
- 前記ストロンチウム含有水のpHが10以上であることを特徴とする請求項5の水処理方法。
- 前記ストロンチウム含有水がさらにセシウムを含有することを特徴とする請求項5又は6の水処理方法。
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