JP5250742B1 - Method of treating radioactive Cs contaminated water - Google Patents

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Abstract

【課題】放射性Cs汚染水のCsイオンを低コストで迅速かつ効率的に吸着除去できる放射性Cs汚染水の処理方法を提供する。
【解決手段】水中で、所定の鉄シアノ錯体と鉄塩化合物とを反応させてPB(プルシアンブルー)M(I)3xFe(III)4-x[Fe(II)(CN)63(M(I)は1価のカチオン、xは0又は1)の含有液を得る工程(A)、PBの分子及び/又はそのクラスターにCsイオンを吸着させる工程(B)、工程(B)の後にMe(II)塩化合物(Me(II)は所定の2価の遷移金属)を添加しこれを加水分解することで工程(B)を経た処理液中に六方晶の結晶構造をとるMe(II)(OH)2を含有させる工程(C)を含み、鉄シアノ錯体の量α(mol)とMe(II)塩化合物の量β(mol/L)の比(α/β)が0.1〜10である。
【選択図】なし
Provided is a method for treating radioactive Cs-contaminated water that can adsorb and remove Cs ions of radioactive Cs-contaminated water quickly and efficiently at low cost.
SOLUTION: A predetermined iron cyano complex and an iron salt compound are reacted in water to form PB (Prussian blue) M (I) 3x Fe (III) 4-x [Fe (II) (CN) 6 ] 3 ( M (I) is a monovalent cation, x is 0 or 1), a step (A), a step of adsorbing Cs ions to PB molecules and / or clusters thereof (B), and step (B) Later, Me (II) salt compound (Me (II) is a predetermined divalent transition metal) is added and hydrolyzed so that Me (II) takes a hexagonal crystal structure in the treatment liquid after step (B). II) Including the step (C) containing (OH) 2 , the ratio (α / β) of the amount α (mol) of the iron cyano complex to the amount β (mol / L) of the Me (II) salt compound is 0. 1-10.
[Selection figure] None

Description

本発明は、放射性Cs汚染水の処理方法に関し、詳しくは、放射性Csイオンで汚染された汚染水中のCsイオンを吸着除去して無害化する処理方法に関する。   The present invention relates to a method for treating radioactive Cs-contaminated water, and more particularly to a treatment method for adsorbing and removing Cs ions in contaminated water contaminated with radioactive Cs ions to make them harmless.

2011年3月11日の福島第1原発の爆発により大量の放射性セシウムCsが環境中に放出され、東日本の広域に亘り甚大な被害を齎した。特に、半減期がそれぞれ2年、30年と永い放射性Cs134とCs137による環境汚染は深刻であり、それらを除去するため、様々な技術が使用されてきた。例えば、放射性Cs汚染水のCsイオンの除去にゼオライトやプルシアンブルー色素顔料などの吸着剤が使用されている。   The explosion of the Fukushima Daiichi nuclear power plant on March 11, 2011 released a large amount of radioactive cesium Cs into the environment, causing serious damage over a wide area in eastern Japan. In particular, environmental pollution due to radioactive Cs134 and Cs137 having a long half-life of 2 years and 30 years, respectively, is serious, and various techniques have been used to remove them. For example, adsorbents such as zeolite and Prussian blue pigment are used to remove Cs ions from radioactive Cs contaminated water.

ゼオライトは多孔質の吸着剤で比較的大きな比表面積を有し、該表面のシリケート基Si−O-による陽イオン交換作用によりCsイオンを捕捉するのであるが、汚染水にNaイオンやKイオン、Caイオン、Mgイオン、Caイオンなどが高濃度に存在すると、これら陽イオンとの平衡作用によって捕捉したCsイオンが脱離するなど、Csイオンを選択的に吸着できないという問題があった。 Zeolite has a relatively large specific surface area with a porous adsorbent, silicate groups of the surface Si-O - but by it to capture the Cs ions by cation exchange action, Na ions and K ions in contaminated water, When Ca ions, Mg ions, Ca ions, and the like are present at high concentrations, there is a problem that Cs ions cannot be selectively adsorbed, for example, Cs ions captured by an equilibrium action with these cations are desorbed.

一方、プルシアンブルー色素顔料は、Csイオンを選択的に吸着することができ、海水のようにNaイオン、Kイオン、Mgイオンなどの陽イオンを含む汚染水を処理する場合であっても、これらの陽イオンによる阻害作用の影響はゼオライトと比較して小さい。   On the other hand, Prussian blue pigments can selectively adsorb Cs ions, and even when treating contaminated water containing cations such as Na ions, K ions and Mg ions like seawater. The influence of the inhibitory action by cations is small compared to zeolite.

しかし、プルシアンブルー色素顔料を吸着剤として用いる場合、99%以上のCs除去率を得るためには24時間以上の時間が必要であるという問題があった。
また、プルシアンブルー色素顔料は微粉体の状態で用いられるため、Csイオンを吸着させても濾過によって取り除くことが困難である(篩目を通過してしまう)。そのため、沈殿・濾過工程では硫酸バンドなどの凝集剤の併用が必須であった。
However, when Prussian blue pigment is used as an adsorbent, there is a problem that it takes 24 hours or more to obtain a Cs removal rate of 99% or more.
In addition, since the Prussian blue pigment is used in a fine powder state, it is difficult to remove it by filtration even if Cs ions are adsorbed (passes through a sieve mesh). For this reason, in the precipitation / filtration process, it is essential to use a coagulant such as a sulfuric acid band.

このように、ゼオライトなど多孔質の吸着剤は比表面積が大きくカチオン吸着速度に優れるが、Csイオン選択性に問題があり、他方、PBはCsイオン選択性に優れるが、遅い吸着速度に欠点があった。   Thus, a porous adsorbent such as zeolite has a large specific surface area and an excellent cation adsorption rate, but has a problem in Cs ion selectivity, while PB has an excellent Cs ion selectivity but has a drawback in a slow adsorption rate. there were.

この点、大きな比表面積を有し、吸着特性、Csイオン選択性ともに優れた吸着剤の開発も行われており、例えば、メソポーラスシリカ粒子表面にアンカー分子を介して、銅―鉄シアン化錯体を担持させ優れたCsイオン吸着性能を有する吸着剤が開発されている(非特許文献1参照)。   In this respect, an adsorbent having a large specific surface area and excellent adsorption characteristics and Cs ion selectivity has been developed. For example, a copper-iron cyanide complex is formed on the surface of mesoporous silica particles via an anchor molecule. Adsorbents that are supported and have excellent Cs ion adsorption performance have been developed (see Non-Patent Document 1).

しかし、銅−鉄シアン錯体をシリカ表面に繋ぐアンカーに高価なシリル化剤を使用するため、大量のCs汚染水を処理するにはコスト面で問題があった。   However, since an expensive silylating agent is used as an anchor for linking the copper-iron cyanide complex to the silica surface, there is a problem in terms of cost in treating a large amount of Cs-contaminated water.

Thanapon Sangvani et.al J Hazard mater. 2010 October 15; 182(1-3): 225-231Thanapon Sangvani et.al J Hazard mater. 2010 October 15; 182 (1-3): 225-231

そこで、本発明は、放射性Cs汚染水のCsイオンを低コストで迅速かつ効率的に吸着除去することのできる放射性Cs汚染水の処理方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the processing method of radioactive Cs contaminated water which can adsorb and remove Cs ion of radioactive Cs contaminated water quickly and efficiently at low cost.

本発明者らは、上記課題を解決するために、以下の如き検討・考察を行った。   In order to solve the above problems, the present inventors have made the following examinations and considerations.

すなわち、まず、従来吸着剤として用いられていたプルシアンブルー色素顔料は粉末であり、Csイオンがプルシアンブルー色素顔料の結晶格子内に捕捉されることで吸着されていたものと考えられる。
この場合、Csイオンが該結晶格子内を拡散する必要がある。つまり、プルシアンブルー色素顔料によるCsイオンの吸着速度はCsイオンの該結晶格子内への拡散が律速になっているものと考えられる。
しかし、結晶格子内でのCsイオンの拡散係数は極めて小さいため、Csイオンに対する優れた吸着選択性にも係わらず、Cs汚染水からCsイオンを効果的に吸着・除去するには24時間以上の時間を要していたものと理解される。
That is, it is considered that the Prussian blue dye pigment conventionally used as an adsorbent is a powder and is adsorbed by trapping Cs ions in the crystal lattice of the Prussian blue dye pigment.
In this case, Cs ions need to diffuse in the crystal lattice. That is, it is considered that the adsorption rate of Cs ions by the Prussian blue pigment is the rate limiting of diffusion of Cs ions into the crystal lattice.
However, since the diffusion coefficient of Cs ions in the crystal lattice is extremely small, it takes 24 hours or more to effectively adsorb and remove Cs ions from Cs-contaminated water, despite excellent adsorption selectivity for Cs ions. It is understood that it took time.

以上の点を踏まえてさらに鋭意検討を重ねた結果、従来のプルシアンブルー色素顔料のように粉末状で用いるのではなく、分子及び/又はクラスターの状態でCsイオンに作用させること、及び、系内に六方晶の結晶構造をとるMe(II)(OH)2(但し、Me(II)は2価の遷移金属である)で表される水酸化物を共存させて、Csイオンを吸着したプルシアンブルーを凝集沈殿させることが、本発明の上記課題を解決するにおいて重要であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of further diligent investigations based on the above points, it was not used in the form of powder as in the conventional Prussian blue pigment, but it was allowed to act on Cs ions in the state of molecules and / or clusters, and Prussian adsorbed Cs ions in the presence of a hydroxide represented by Me (II) (OH) 2 having a hexagonal crystal structure (where Me (II) is a divalent transition metal). The inventors have found that coagulating and precipitating blue is important in solving the above-described problems of the present invention, and have completed the present invention.

すなわち、本発明にかかる放射性Cs汚染水の処理方法は、水中で、M(I)4Fe(II)(CN)6及び/又はM(I)3Fe(III)(CN)6で表される鉄シアノ錯体(但し、M(I)は1価のカチオンである)と、2価及び/又は3価の鉄塩化合物とを反応させることにより、M(I)3xFe(III)4-x[Fe(II)(CN)63(但し、xは0又は1である)で表されるプルシアンブルーの分子及び/又はそのクラスターの含有液を得る工程(A)と、前記工程(A)を放射性Cs汚染水中で行うか、及び/又は、前記工程(A)でプルシアンブルー含有液を得た後に放射性Cs汚染水と混合することにより、前記プルシアンブルーの分子及び/又はそのクラスターにCsイオンを吸着させる工程(B)と、前記工程(B)を経た処理液中に、六方晶の結晶構造をとるMe(II)(OH)2(但し、Me(II)はマンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛及びカドミウムから選ばれる少なくとも1種の2価の遷移金属である)で表される水酸化物を含有させる工程(C)とを含み、前記工程(C)では、前記工程(B)の後にMe(II)塩化合物を添加するとともに該Me(II)塩化合物を加水分解することにより、前記水酸化物を処理液中に含有させるようにし、かつ、前記鉄シアノ錯体の量をα(mol)とし、前記Me(II)塩化合物の量をβ(mol/L)とするとき、αとβの比(α/β)が0.1〜10であることを特徴とする。
なお、以下では、「プルシアンブルー」を「PB」と略記することがある。
That is, the method for treating radioactive Cs-contaminated water according to the present invention is represented by M (I) 4 Fe (II) (CN) 6 and / or M (I) 3 Fe (III) (CN) 6 in water. By reacting an iron cyano complex (where M (I) is a monovalent cation) with a divalent and / or trivalent iron salt compound, M (I) 3x Fe (III) 4− a step (A) for obtaining a liquid containing Prussian blue molecules and / or clusters thereof represented by x [Fe (II) (CN) 6 ] 3 (where x is 0 or 1); A) is performed in radioactive Cs-contaminated water and / or the Prussian blue molecules and / or clusters thereof are obtained by mixing with the radioactive Cs-contaminated water after obtaining the Prussian blue-containing liquid in the step (A). A hexagonal crystal structure is formed in the treatment liquid that has undergone the process (B) of adsorbing Cs ions and the process (B). Me (II) (OH) 2 (where Me (II) is at least one divalent transition metal selected from manganese, cobalt, nickel, copper, zinc and cadmium) In the step (C), the Me (II) salt compound is added after the step (B) and the Me (II) salt compound is hydrolyzed. When a hydroxide is contained in the treatment liquid, the amount of the iron cyano complex is α (mol), and the amount of the Me (II) salt compound is β (mol / L), α and The β ratio (α / β) is 0.1 to 10.
Hereinafter, “Prussian blue” may be abbreviated as “PB”.

本発明によれば、放射性Cs汚染水のCsイオンを低コストで迅速かつ効率的に吸着除去することができる。   According to the present invention, Cs ions of radioactive Cs-contaminated water can be adsorbed and removed quickly and efficiently at a low cost.

実施例18においてCsイオン濃度のpH依存性を示すグラフである。In Example 18, it is a graph which shows the pH dependence of Cs ion concentration. 実施例19においてCsイオン濃度の経時変化を示すグラフである。14 is a graph showing changes with time in Cs ion concentration in Example 19.

以下、本発明にかかる放射性Cs汚染水の処理方法について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。   Hereinafter, although the processing method of radioactive Cs contaminated water concerning this invention is demonstrated in detail, the range of this invention is not restrained by these description, The range which does not impair the meaning of this invention except the following illustrations. And can be changed as appropriate.

本発明の放射性Cs汚染水の処理方法は、下記工程(A)〜(C)を必須に備えているものである。以下の説明から分かるように、工程(A)〜(C)は順次行われる必要はなく、同時に行われてもよい。
なお、本発明において、各種薬剤の添加方法は、粒剤、粉末、水溶液、分散液など、いずれの形態で使用しても良く、特に限定されない。
The method for treating radioactive Cs-contaminated water of the present invention essentially comprises the following steps (A) to (C). As will be understood from the following description, the steps (A) to (C) do not have to be performed sequentially, and may be performed simultaneously.
In addition, in this invention, the addition method of various chemical | medical agents may be used with any form, such as a granule, a powder, aqueous solution, a dispersion liquid, and is not specifically limited.

〔工程(A)〕
工程(A)は、水中で、M(I)4Fe(II)(CN)6及び/又はM(I)3Fe(III)(CN)6で表される鉄シアノ錯体と、2価及び/又は3価の鉄塩化合物とを反応させることにより、M(I)3xFe(III)4-x[Fe(II)(CN)63で表されるPB分子及び/又はそのクラスターの含有液を得る工程である。
[Process (A)]
In step (A), an iron cyano complex represented by M (I) 4 Fe (II) (CN) 6 and / or M (I) 3 Fe (III) (CN) 6 , divalent and By reacting with a trivalent iron salt compound, the PB molecule represented by M (I) 3x Fe (III) 4-x [Fe (II) (CN) 6 ] 3 and / or its cluster This is a step of obtaining a containing liquid.

ここで、M(I)は1価のカチオンであり、例えば、Li+、Na+、K+、NH4 +などが挙げられるが、好ましくは、Na+及び/又はK+である。
2価及び/又は3価の鉄塩化合物は、特に限定するわけではないが、(2価又は3価の)鉄の塩化物、硝酸塩、硫酸塩、有機酸塩などが好ましく挙げられる。
また、xは0又は1である。
Here, M (I) is a monovalent cation, and examples thereof include Li + , Na + , K + , NH 4 + and the like, preferably Na + and / or K + .
The divalent and / or trivalent iron salt compound is not particularly limited, but (divalent or trivalent) iron chloride, nitrate, sulfate, organic acid salt, and the like are preferable.
X is 0 or 1.

工程(A)におけるPBの合成反応は、M(I)4Fe(II)(CN)6で表される鉄シアノ錯体(フェロシアン化合物)及び/又はM(I)3Fe(III)(CN)6で表される鉄シアノ錯体(フェリシアン化合物)と、2価及び/又は3価の鉄塩化合物との反応によって実施されるものであり、具体的には以下に説明するとおりである。 The synthesis reaction of PB in the step (A) is carried out by using an iron cyano complex (ferrocyan compound) represented by M (I) 4 Fe (II) (CN) 6 and / or M (I) 3 Fe (III) (CN ) The reaction is carried out by a reaction of an iron cyano complex (ferricyan compound) represented by 6 and a divalent and / or trivalent iron salt compound, as specifically described below.

すなわち、まず、フェロシアン化合物からの合成は、下記反応式(1)に示すとおりである。   That is, first, synthesis from a ferrocyan compound is as shown in the following reaction formula (1).

Figure 0005250742
Figure 0005250742

また、フェリシアン化合物からの合成は、下記反応式(2)〜(4)に示すとおりである。   The synthesis from the ferricyan compound is as shown in the following reaction formulas (2) to (4).

Figure 0005250742
Figure 0005250742

Figure 0005250742
Figure 0005250742

Figure 0005250742
Figure 0005250742

PBの理想的な形は不溶性の(PB2)とされているが、実際の反応では主生成物は水溶性の(PB1)であって、Csイオンの吸着には水不溶性の(PB2)よりも水溶性の(PB1)の方が重要な役割をすると考えられる。   Although the ideal form of PB is considered to be insoluble (PB2), in the actual reaction, the main product is water-soluble (PB1), and the adsorption of Cs ions is more than water-insoluble (PB2). It is thought that water-soluble (PB1) plays an important role.

〔工程(B)〕
工程(B)は、工程(A)を放射性Cs汚染水中で行うか、及び/又は、工程(A)でPB含有液を得た後に放射性Cs汚染水と混合することにより、PB分子及び/又はそのクラスターにCsイオンを吸着させる工程である。
すなわち、工程(B)は、工程(A)を放射性Cs汚染水中で行うことによって工程(A)と同時に行っても良いし、工程(A)の後に放射性Cs汚染水と混合して行っても良く、その両方であってもよい。
このように、本発明では、上記反応(1)〜(4)で生成する上記(PB1)及び/又は上記(PB2)を水溶液から分離することなくCsイオンに作用させるので、微粉末のPBを添加する従来法と異なり、Csイオンの吸着が短時間(例えば、1時間程度)で平衡に達する。
[Process (B)]
In the step (B), the step (A) is performed in radioactive Cs-contaminated water, and / or the PB-containing liquid is obtained in the step (A) and then mixed with the radioactive Cs-contaminated water, whereby PB molecules and / or This is a step of adsorbing Cs ions to the cluster.
That is, the step (B) may be performed simultaneously with the step (A) by performing the step (A) in the radioactive Cs-contaminated water, or may be performed after mixing with the radioactive Cs-contaminated water after the step (A). Both are good.
Thus, in the present invention, the (PB1) and / or (PB2) produced in the reactions (1) to (4) is allowed to act on Cs ions without being separated from the aqueous solution. Unlike the conventional method to add, adsorption | suction of Cs ion reaches an equilibrium in a short time (for example, about 1 hour).

PB分子がCsイオンを捕捉する反応を式(5)に示す。   The reaction in which the PB molecule captures Cs ions is shown in Formula (5).

Figure 0005250742
Figure 0005250742

上式(5)において、m=n=1のときはPB分子、n≧m>1のときはPB分子のクラスターを表す。   In the above formula (5), when m = n = 1, a PB molecule is represented, and when n ≧ m> 1, a cluster of PB molecules is represented.

ここで、PB分子が、Naイオン、Kイオンなどの他のアルカリ金属イオンや、Mgイオン、Caイオンなどのアルカリ土類金属イオンよりも、Csイオンと優先的に結合する機構は、R.G.Pearsonが提唱したHSAB規則により説明することができる(Pearson, Ralph G. (1963)."Hard and Soft Acids and Bases". J. Am. Chem. Soc.85 (22): 3533-3539.を参照)。   Here, the mechanism by which PB molecules bind preferentially to Cs ions over other alkali metal ions such as Na ions and K ions, and alkaline earth metal ions such as Mg ions and Ca ions is described in R.A. G. It can be explained by the HSAB rules proposed by Pearson (see Pearson, Ralph G. (1963). "Hard and Soft Acids and Bases". J. Am. Chem. Soc. 85 (22): 3533-3539. ).

すなわち、HSAB規則によると、Csは主量子数6のアルカリ金属であり、Csイオンの最低空原子軌道LUAOは6s軌道となり、それぞれ3s、4s軌道がLUAOであるNaイオン、Kイオン、Caイオンに比較して、分極し易く軟らかい酸に分類される。つまり、アルカリイオンの酸としての硬さ、軟らかさの順は次のようになる。
軟らかい Cs+≫K+>Na+〜Mg2+〜Ca2+ 硬い
That is, according to the HSAB rule, Cs is an alkali metal having a main quantum number of 6, and the lowest vacant atomic orbital LUAO of the Cs ion is 6s orbital. In comparison, it is classified as a soft acid that is easily polarized. That is, the order of the hardness and softness of the alkali ions as acid is as follows.
Soft Cs + >> K + > Na + to Mg 2+ to Ca 2+ hard

一方、PBイオンFe(III)[Fe(II)(CN)6]-は軟らかい塩基に分類される。HSAB規則によれば、硬い酸は硬い塩基と強く結合し、軟らかい酸は軟らかい塩基と強く結合するが、硬い酸と軟らかい塩基の間又は軟らかい酸と硬い塩基の間で形成される結合は弱い。従って、Csイオンは他のアルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンよりもPBイオンと強く結合する。
HSAB規則は量子化学で説明されている(G.Klopman (1968). "Chemical Reactivity and Concept of Charge- and Frontier-Controlled Reactions" J. Am. Chem. Soc. 90(2):223-234.を参照)。
それによると、酸と塩基の結合形成による安定化エネルギー(−ΔE)は式(6)で表される。
On the other hand, PB ions Fe (III) [Fe (II) (CN) 6 ] are classified as soft bases. According to the HSAB rule, hard acids bind strongly to hard bases and soft acids bind strongly to soft bases, but the bonds formed between hard and soft bases or between soft and hard bases are weak. Therefore, Cs ions are more strongly bound to PB ions than other alkali metal ions or alkaline earth metal ions.
HSAB rules are described in quantum chemistry (G. Klopman (1968). “Chemical Reactivity and Concept of Charge- and Frontier-Controlled Reactions” J. Am. Chem. Soc. 90 (2): 223-234. reference).
According to this, the stabilization energy (−ΔE) due to the bond formation between the acid and the base is expressed by the formula (6).

Figure 0005250742
Figure 0005250742

a:M(I)イオンの電荷 qb:PBイオンbの電荷
ε:反応場の誘電率 rab:M(I)とPBの結合距離
Γab:クーロン反発項
m *:PBイオンbの最高占有分子軌道(HOMO)エネルギー
n *:陽イオンaの最低非占有原子軌道(LUAO)エネルギー
m:PBイオンのHOMOを構成する原子軌道関数の係数の最大値
n:M(I)イオンのLUAO関数の係数
β:M(I)のLUAOとPBイオンのHOMOの共鳴積分項
q a : charge of M (I) ion q b : charge of PB ion b ε: dielectric constant of reaction field r ab : bond distance between M (I) and PB Γ ab : Coulomb repulsion term E m * : PB ion b the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy E n *: cation a minimum unoccupied atomic orbital (LUAO) energy c m: maximum value of the coefficient of atomic orbitals that constitute the HOMO of PB ion c n: M (I ) Coefficient of the LUAO function of ions β: Resonance integral term of LUAO of M (I) and HOMO of PB ions

式(6)の左辺−ΔEの値が大きいほど酸と塩基の結合は安定化する。右辺の第1項と第2項はそれぞれM(I)イオンの正電荷とPBイオンの負電荷のクーロン相互作用と溶媒和によるエネルギーの安定化を意味し、硬い酸と硬い塩基の相互作用には第1項と第2項が寄与する。
電荷密度が小さいCsイオンとPBイオンの場合、第1項及び第2項の−ΔE値への寄与は小さい。一方、第3項は軟らかい酸と軟らかい塩基の相互作用を意味しており、軟らかい酸CsイオンのLUAOと軟らかい塩基のPBイオンFe(III)Fe(II)(CN)6 -の最高占有分子軌道(LUMO)間の強い相互作用が−ΔE値の増加に大きく寄与するのである。つまり、この場合、第3項の|Em *−En *|が小さくβ2が大きくなるので、第3項が−ΔE値の増加に寄与することになる。
硬い酸であるNaイオン,Kイオン,Mgイオン,Caイオンと軟らかい塩基であるPBイオンとの相互作用では式(6)の第1項〜第3項による−ΔE増加への寄与は小さい。つまり、これらのカチオンとPBイオンは強い結合を形成しない。
The larger the value of -ΔE on the left side of Equation (6), the more stable the acid-base bond is. The first and second terms on the right-hand side mean the energy stabilization by the Coulomb interaction and solvation of the positive charge of the M (I) ion and the negative charge of the PB ion, respectively. The first and second terms contribute.
In the case of Cs ions and PB ions having a small charge density, the contribution of the first and second terms to the -ΔE value is small. On the other hand, the third term means a interaction soft acid and a soft base, the LUAO and soft base soft acids Cs ions PB ions Fe (III) Fe (II) (CN) 6 - the highest occupied molecular orbital The strong interaction between (LUMO) greatly contributes to the increase in -ΔE value. That is, in this case, | E m * −E n * | in the third term is small and β 2 is large, so the third term contributes to an increase in the −ΔE value.
In the interaction between Na ions, K ions, Mg ions, and Ca ions that are hard acids and PB ions that are soft bases, the contribution to the increase in −ΔE by the first to third terms of Equation (6) is small. That is, these cations and PB ions do not form a strong bond.

従って、下式(7)において、平衡反応は以下の順で右側に傾斜する。
M(I)+: Cs+≫K+>Na+
Therefore, in the following formula (7), the equilibrium reaction is inclined to the right in the following order.
M (I) + : Cs + >> K + > Na +

Figure 0005250742
Figure 0005250742

次に、PBによるCsイオンの迅速な吸着という本発明特有の機構については、次のように説明される。
すなわち、工程(A)において生成したPBは、生成直後では分子の状態であるか及び/又は数分子が集合した微小な集合体(クラスター)の状態にある。
そして、生成したPB分子とCsイオンとの接触表面が水溶液中で絶えず更新される結果、CsイオンとPB分子及び/又はそのクラスターとの接触が効率的に行われ、短時間で吸着平衡が達成されるものと考えられる。撹拌条件下においては、特に迅速な吸着が可能である。
これに対して、従来のように、成長した結晶構造を有する微粉末のPBを添加する場合、Csイオンの吸着速度はCsイオンの結晶格子内での拡散が律速となるため、吸着平衡に達するまでに1日以上を要していたものと考えられる。
Next, the mechanism unique to the present invention of rapid adsorption of Cs ions by PB will be described as follows.
That is, the PB generated in the step (A) is in a molecular state immediately after the generation and / or in a minute aggregate (cluster) in which several molecules are aggregated.
As a result, the contact surface between the generated PB molecule and Cs ion is constantly updated in the aqueous solution. As a result, the contact between the Cs ion and the PB molecule and / or its cluster is efficiently performed, and the adsorption equilibrium is achieved in a short time. It is considered to be done. Under stirring conditions, particularly rapid adsorption is possible.
On the other hand, when adding fine PB having a grown crystal structure as in the prior art, the adsorption rate of Cs ions reaches the adsorption equilibrium because the diffusion rate of Cs ions in the crystal lattice is rate-limiting. It is thought that it took more than one day before.

〔工程(C)〕
工程(C)は、工程(B)を経た処理液中に、六方晶の結晶構造をとるMe(II)(OH)2(但し、Me(II)は2価の遷移金属である)で表される水酸化物(以下、単に、「Me(II)水酸化物」ということがある)を含有させる工程である。
[Process (C)]
Step (C) is represented by Me (II) (OH) 2 (where Me (II) is a divalent transition metal) having a hexagonal crystal structure in the treatment liquid that has undergone step (B). This is a step of containing a hydroxide (hereinafter, sometimes simply referred to as “Me (II) hydroxide”).

Me(II)としては、水酸化物が六方晶の結晶構造をとる2価の遷移金属であれば特に限定されないが、例えば、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウムなどが挙げられる。   Me (II) is not particularly limited as long as the hydroxide is a divalent transition metal having a hexagonal crystal structure. Examples thereof include manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, and cadmium. .

工程(B)を経た処理液中に、Me(II)水酸化物を含有させる方法としては、例えば、予め及び/又は前記工程(B)の後にMe(II)塩化合物を含有させておくとともに該Me(II)塩化合物を加水分解する方法が挙げられる。   Examples of the method for adding Me (II) hydroxide to the treatment liquid that has undergone the step (B) include a Me (II) salt compound in advance and / or after the step (B). The method of hydrolyzing this Me (II) salt compound is mentioned.

Me(II)塩化合物としては、例えば、前記Me(II)の塩化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、有機酸塩などが好ましく挙げられる。
上記Me(II)塩化合物は、予め処理液中に含有させておいても良いし、工程(B)を経た後に別途添加するなどして含有させても良く、その両方であっても良い。
また、3価の遷移金属塩、例えば塩化鉄(III)を処理液に含有させておいてこれを還元剤で塩化鉄(II)に還元したり、あるいは、1価の遷移金属塩、例えば塩化銅(I)を処理液に含有させておいてこれを塩化銅(II)に酸化したりすることによって、Me(II)塩化合物を含有させるようにする方法も本発明の範疇に入る。
Preferred examples of the Me (II) salt compound include the Me (II) chloride, nitrate, sulfate, carbonate, phosphate, and organic acid salt.
The Me (II) salt compound may be preliminarily contained in the treatment liquid, or may be added separately after the step (B), or both.
In addition, a trivalent transition metal salt such as iron (III) chloride is contained in the treatment liquid, and this is reduced to iron (II) chloride with a reducing agent, or a monovalent transition metal salt such as chloride. A method of adding a Me (II) salt compound by adding copper (I) to a treatment liquid and oxidizing it to copper (II) chloride also falls within the scope of the present invention.

Me(II)塩化合物の加水分解によるMe(II)水酸化物への変換は、下記反応式(8)で表される。   Conversion to Me (II) hydroxide by hydrolysis of the Me (II) salt compound is represented by the following reaction formula (8).

Figure 0005250742
Figure 0005250742

このような加水分解は、水溶液のpHを調整することによって容易に進行させることができる。   Such hydrolysis can easily proceed by adjusting the pH of the aqueous solution.

ここで、Csイオンを吸着するPB分子及び/又はそのクラスターの実体は、主に、上式(1)〜(4)における(PB1)又は(PB2)であること、また、工程(A)では、鉄シアン錯体とMe(II)塩化合物との反応によりPBが速やかに生成することから、Csイオンを吸着するPB分子の分子数は鉄シアノ錯体の分子数に関係する。
従って、鉄シアノ錯体の量をα(mol)とし、Me(II)塩化合物の量をβ(mol/L)とするとき、αとβの比(α/β)はPB分子数とMe(II)水酸化物の数の比に相関するパラメーターとなる。
Here, the substance of the PB molecule and / or its cluster which adsorbs Cs ions is mainly (PB1) or (PB2) in the above formulas (1) to (4), and in step (A) Since the PB is rapidly formed by the reaction between the iron cyanide complex and the Me (II) salt compound, the number of PB molecules adsorbing Cs ions is related to the number of iron cyano complexes.
Therefore, when the amount of iron cyano complex is α (mol) and the amount of Me (II) salt compound is β (mol / L), the ratio of α and β (α / β) is the number of PB molecules and Me ( II) A parameter that correlates with the ratio of the number of hydroxides.

本発明では、パラメーターα/βの範囲は0.1〜10であることが好ましく、0.2〜6であることがより好ましい。
Csイオンを吸着したPB分子の不溶化や凝集の効果を得る上では、α/βを0.1より小さくしてもそれ以上の改善効果は期待できず、むしろ、過剰のMe(II)塩化合物によって処理液の水質を損なうおそれがある。一方、α/βが10を超えると、Me(II)水酸化物によるCsイオンを吸着したPB分子の不溶化、凝集効果が不十分となり、濾過工程において、Csイオンを吸着したPB分子及び/又はそのクラスターがフィルターの篩目を透過するおそれがある。
特に、処理液の全シアン濃度の排水基準値を考慮する場合には、α/βが0.1〜1.0であることが好ましい。
In the present invention, the range of the parameter α / β is preferably from 0.1 to 10, and more preferably from 0.2 to 6.
In order to obtain the effect of insolubilization and aggregation of PB molecules adsorbed with Cs ions, even if α / β is made smaller than 0.1, no further improvement effect can be expected. Rather, excessive Me (II) salt compound May impair the water quality of the treatment liquid. On the other hand, when α / β exceeds 10, the effect of insolubilization and aggregation of PB molecules adsorbed by Cs ions by Me (II) hydroxide becomes insufficient, and in the filtration step, PB molecules adsorbed Cs ions and / or There is a possibility that the cluster may pass through the filter mesh.
In particular, when considering the drainage standard value of the total cyan concentration of the treatment liquid, α / β is preferably 0.1 to 1.0.

また、本発明でCsイオンを捕捉する活物質はαPB・βMe(II)(OH)2であると考えられる。
従って、PB量(mol)とMe(II)水酸化物の量(mol)はそれぞれ鉄シアノ錯体の量(mol)とMe(II)塩化合物の量(mol)で代表される。
本発明によって、例えば、Csイオン濃度が10mg/LのCs汚染水1000mLからCsイオンを効果的に除去する場合、α+βが2.5mmol以上であれば、本発明の目的を十分に達成することができる。
In the present invention, the active material that captures Cs ions is considered to be αPB · βMe (II) (OH) 2 .
Therefore, the amount (mol) of PB and the amount (mol) of Me (II) hydroxide are represented by the amount (mol) of iron cyano complex and the amount (mol) of Me (II) salt compound, respectively.
According to the present invention, for example, when Cs ions are effectively removed from 1000 mL of Cs-contaminated water having a Cs ion concentration of 10 mg / L, the object of the present invention can be sufficiently achieved if α + β is 2.5 mmol or more. it can.

Me(II)塩化合物の加水分解を行う際の水溶液のpHは3〜11の範囲であることが好ましく、pH6〜10であることがより好ましい。
pHが3未満であると、Me(II)塩化合物の加水分解が進まずに意図した効果が得られないおそれがある。また、加水分解のpHが高すぎると、PB分子の分解が起こり、処理液のシアン濃度が環境基準値もしくは排水基準値を超えるおそれがあるとともに、凝集構造が壊れ、不溶化したCs吸着PBが再溶解したり、PB分子のクラスターを再生したりするおそれがある。
The pH of the aqueous solution when the Me (II) salt compound is hydrolyzed is preferably in the range of 3 to 11, more preferably pH 6 to 10.
If the pH is less than 3, the intended effect may not be obtained without hydrolysis of the Me (II) salt compound. In addition, if the hydrolysis pH is too high, the PB molecules are decomposed, and the cyan concentration of the treatment liquid may exceed the environmental standard value or the wastewater standard value, and the aggregated structure is broken and the insolubilized Cs adsorbed PB is regenerated. There is a risk of dissolving or regenerating clusters of PB molecules.

工程(B)を経た処理液中に、Me(II)水酸化物を含有させるための別の方法として、前記工程(B)の後に、Me(II)水酸化物及び/又はMe(II)の酸化物を添加することにより、Me(II)水酸化物を処理液中に含有させるようにするにしてもよい。
また、鉄粉や亜鉛粉などを処理液に含有させておいて、これを空気や腐食などで酸化することによって、Fe(OH)2やZn(OH)2などのMe(II)水酸化物を含有させるようにする方法も本発明の範疇に入る。
As another method for incorporating the Me (II) hydroxide into the treatment liquid that has undergone the step (B), the Me (II) hydroxide and / or Me (II) is added after the step (B). By adding this oxide, Me (II) hydroxide may be contained in the treatment liquid.
In addition, by containing iron powder or zinc powder in the treatment liquid and oxidizing it with air or corrosion, Me (II) hydroxide such as Fe (OH) 2 or Zn (OH) 2 The method of making it contain also falls under the category of the present invention.

以上のような方法により処理液中にMe(II)水酸化物を共存させることによってPB分子及び/又はそのクラスターが不溶化、凝集し、粗大粒子化(通常、粒径1μm以上)する機構については、詳細は定かでないが、本発明者らは以下のように考察した。   Regarding the mechanism by which PB molecules and / or their clusters are insolubilized and agglomerated by the coexistence of Me (II) hydroxide in the treatment liquid by the above-described method, resulting in coarse particles (usually 1 μm or more in particle size) Although the details are not clear, the present inventors considered as follows.

すなわち、PB分子及び/又はそのクラスターの凝集や沈殿のためにMe(II)塩化合物を用いる場合、Csイオンを吸着したPB分子やPB分子クラスターの凝集・不溶化は、Me(II)塩化合物分子のMe(II)のd軌道とPB分子及び/又はそのクラスターのシアノ基のπ電子との相互作用により、Me(II)塩化合物がPB分子と架橋結合を形成して不溶化する。さらに、処理液のpHを弱酸〜弱アルカリに調整するなどしてMe(II)塩化合物を加水分解するとMe(II)水酸化物が生成し、結晶構造を形成する。なお、このMe(II)水酸化物の溶解度積は10-12以下と小さい。
そして、本発明のMe(II)水酸化物は六方晶の結晶構造を取るので、PB分子及び/又はそのクラスターのシアノ基を介して架橋構造を形成しながら、該結晶のc軸方向に層状に結晶成長し、1μm以上の粗大粒子を形成する。
以上の結果、該粗大粒子は、Csと結合したPB分子及び/又はそのクラスターがMe(II)水酸化物の層状構造の層間にインターカレートした構造を有していると考えられる。
That is, when a Me (II) salt compound is used for the aggregation and precipitation of PB molecules and / or clusters thereof, the aggregation / insolubilization of PB molecules or PB molecule clusters adsorbing Cs ions is caused by Me (II) salt compound molecules. The Me (II) salt compound is insolubilized by forming a cross-linking bond with the PB molecule by the interaction between the d orbital of Me (II) and the π electron of the cyano group of the PB molecule and / or its cluster. Further, when the Me (II) salt compound is hydrolyzed by adjusting the pH of the treatment liquid to a weak acid to a weak alkali, a Me (II) hydroxide is generated to form a crystal structure. The solubility product of this Me (II) hydroxide is as small as 10 −12 or less.
Since the Me (II) hydroxide of the present invention has a hexagonal crystal structure, a layered structure is formed in the c-axis direction of the crystal while forming a crosslinked structure via the cyano group of the PB molecule and / or its cluster. The crystal grows to form coarse particles of 1 μm or more.
As a result, the coarse particles are considered to have a structure in which PB molecules bonded to Cs and / or clusters thereof are intercalated between layers of the layered structure of Me (II) hydroxide.

一方、PB分子及び/又はそのクラスターの凝集や沈殿のためにMe(II)水酸化物、Me(II)の酸化物、Me(II)の金属粉などを添加する場合、前記d−π相互作用により、水難溶性のMe(II)水酸化物の結晶表面でPB分子及び/又はそのクラスターと架橋結合が形成される。Me(II)水酸化物は六方晶で層状構造を取っているので、処理工程の攪拌によりPB分子及び/又はそのクラスターと架橋結合をしたMe(II)水酸化物の結晶面が剥離する。
そして、剥離した該結晶面はPB分子及び/又はそのクラスターを層間にインターカレートした形で層状に結晶成長して、粒子径1μm以上の粗大粒子が形成されるものと考えられる。
On the other hand, when adding Me (II) hydroxide, Me (II) oxide, Me (II) metal powder, etc. for aggregation and precipitation of PB molecules and / or their clusters, Due to the action, PB molecules and / or clusters thereof are cross-linked on the crystal surface of the poorly water-soluble Me (II) hydroxide. Since the Me (II) hydroxide has a hexagonal crystal and a layered structure, the crystal plane of the Me (II) hydroxide cross-linked with the PB molecule and / or its cluster is peeled off by stirring in the treatment process.
Then, it is considered that the exfoliated crystal plane grows in a layered manner by intercalating PB molecules and / or clusters thereof between layers, and coarse particles having a particle diameter of 1 μm or more are formed.

Me(II)水酸化物には不安定なものが多く、乾燥状態では容易に脱水縮合して該酸化物Me(II)Oに変換される。Me(II)Oは水溶液では水和反応によりMe(II)水酸化物に変換されるので、本発明においてはMe(II)OとMe(II)水酸化物は同等と考えることができる。   Many Me (II) hydroxides are unstable and are easily dehydrated and condensed in the dry state to be converted to the oxide Me (II) O. Since Me (II) O is converted into Me (II) hydroxide by hydration reaction in an aqueous solution, Me (II) O and Me (II) hydroxide can be considered equivalent in the present invention.

一般に水処理工程では微粒子を凝集させるために硫酸バンドAl2(SO43や塩鉄Fe(III)などを添加する方法が汎用されている。また、廃液中の重金属類の不溶化にマグネシウム塩MgSO4などを添加する方法が採られている。しかし、本発明ではMe(II)塩化合物の代わりに前記凝集剤や不溶化剤を適用しても効果は得られない。これはAl(III)、Fe(III)、Mg(II)は硬い酸に属し、軟らかい塩基のPB分子のシアノ基との相互作用による結合形成が出来ないためと考えられる。 In general, in the water treatment process, a method of adding a sulfate band Al 2 (SO 4 ) 3 or iron salt Fe (III) to aggregate fine particles is widely used. Further, a method of adding magnesium salt MgSO 4 or the like to insolubilize heavy metals in the waste liquid is employed. However, in the present invention, the effect is not obtained even if the above-mentioned flocculant or insolubilizing agent is applied instead of the Me (II) salt compound. This is presumably because Al (III), Fe (III), and Mg (II) belong to a hard acid and cannot form a bond due to the interaction of the soft base with the cyano group of the PB molecule.

ただし、本発明において、前記凝集物の沈殿速度や濾過速度を促進するために、無機及び/又は有機の凝集剤を用いることを排除するものではない。例えば、アニオン系の高分子凝集剤を微量添加することで、Csイオン捕捉凝集物の沈殿速度を格段に速めることも可能である。   However, in the present invention, it is not excluded to use an inorganic and / or organic flocculant to accelerate the sedimentation rate and filtration rate of the aggregate. For example, by adding a small amount of an anionic polymer flocculant, it is possible to significantly increase the precipitation rate of the Cs ion-trapping aggregate.

PB分子及び/又はそのクラスターをゲストとしてインターカレートしたホストのMe(II)水酸化物の一部は脱水して酸化物Me(II)Oを形成するので、吸着剤の構造としては、例えば(9)式で示すことができる。   A part of the host Me (II) hydroxide intercalated with PB molecules and / or clusters thereof as a guest is dehydrated to form the oxide Me (II) O. It can be shown by equation (9).

Figure 0005250742
Figure 0005250742

上式(9)において、x+y=1であり、m、nは正数である。   In the above equation (9), x + y = 1, and m and n are positive numbers.

〔その他の工程〕
工程(C)でMe(II)水酸化物によりPB分子及び/又はそのクラスターを凝集・沈殿させた後は、通常、濾過による沈殿物の除去を行う。
この場合、濾過する際の処理液についてもpH調整を行うことが好ましい。その範囲はpH3〜11であることが好ましく、pH5〜10であることがより好ましく、pH6〜8であることが特に好ましい。
[Other processes]
After the PB molecules and / or clusters thereof are aggregated and precipitated with Me (II) hydroxide in the step (C), the precipitate is usually removed by filtration.
In this case, it is preferable to adjust the pH of the treatment liquid during filtration. The range is preferably pH 3-11, more preferably pH 5-10, and particularly preferably pH 6-8.

以下、実施例を用いて、本発明にかかる放射性Cs汚染水の処理方法について詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、放射性Cs汚染水の入手には制約があるため、実施例の多くを入手可能な安定同位体133Csで代用して実施した。
しかし、以下で観察される化学的、物理的な事象は、133Csの放射性同位体である137Cs、134Csのそれと完全に一致する。
従って、133Csを含む模擬汚染水、模擬海水及び放射性Cs汚染水からCsを除去した以下の実施例は、同時に、放射性同位体である137Cs、134Csについての効果も実証するものである。
以下の実施例及び比較例で用いた薬品のうち、フェロシアン化ナトリウム10水和物以外の薬品は全てキシダ化学社製のものを使用した。
Hereinafter, although the processing method of the radioactive Cs contaminated water concerning this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to these Examples.
Since there are restrictions on the availability of radioactive Cs-contaminated water, many of the examples were substituted with available stable isotope 133 Cs.
However, the chemical and physical events observed below are in complete agreement with those of 137 Cs and 134 Cs, which are radioisotopes of 133 Cs.
Accordingly, the following examples in which Cs was removed from simulated contaminated water containing 133 Cs, simulated seawater, and radioactive Cs contaminated water also demonstrate the effects on 137 Cs and 134 Cs, which are radioisotopes.
Of the chemicals used in the following Examples and Comparative Examples, all chemicals other than sodium ferrocyanide decahydrate were manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.

〔実施例1〕
Csイオン濃度100mg/Lの模擬Cs汚染水1Lにフェロシアン化カリウム3水和物1.5g(3.55mmol)を加え、続いて、攪拌下、塩化鉄(III)6水和物1.0g(3.7mmol)を加えてPBを生成させた。
次に、硫酸マンガン(II)1水和物1.0g(5.9mmol)を添加した。
5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを7.0に調整しながら攪拌を続けた。処理開始から1時間後、攪拌を止めて静置した。篩目1μm、5Cの濾紙を用いて、処理液を濾過し、濾液を得た。
濾液のCsイオン濃度はアジレント社の誘導結合型プラズマ質量分析装置(ICP−MS)7000xで測定を行った。また、濾液の全シアン濃度はJIS K0102 38.1.2及び38.2に準拠して実施した。
濾液のCsイオン濃度は0.001mg/L(定量下限値0.001mg/L)であり、除去率は99.999%であった。また、全シアン濃度は検出されなかった(定量下限0.01mg/L)。
[Example 1]
1.5 g (3.55 mmol) of potassium ferrocyanide trihydrate was added to 1 L of simulated Cs-contaminated water having a Cs ion concentration of 100 mg / L, followed by 1.0 g of iron (III) chloride hexahydrate (3 .7 mmol) was added to form PB.
Next, 1.0 g (5.9 mmol) of manganese (II) sulfate monohydrate was added.
Stirring was continued while adjusting the pH to 7.0 by adding 5 mol / L sodium hydroxide aqueous solution. One hour after the start of the treatment, the stirring was stopped and the mixture was allowed to stand. The treatment liquid was filtered using a filter paper having a mesh size of 1 μm and 5C to obtain a filtrate.
The Cs ion concentration of the filtrate was measured with an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) 7000x manufactured by Agilent. Moreover, the total cyan density | concentration of the filtrate was implemented based on JISK0102 38.1.2 and 38.2.
The Cs ion concentration of the filtrate was 0.001 mg / L (lower limit of quantification 0.001 mg / L), and the removal rate was 99.999%. Further, the total cyan density was not detected (lower limit of quantification 0.01 mg / L).

〔実施例2〕
実施例1で、硫酸マンガン(II)1水和物0.06g(0.355mmol)を添加したほかは実施例1と同じ方法で実施した。
濾液のCsイオン濃度は0.1mg/Lであり、除去率は99.9%であった。
[Example 2]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 0.06 g (0.355 mmol) of manganese (II) sulfate monohydrate was added in Example 1.
The Cs ion concentration of the filtrate was 0.1 mg / L, and the removal rate was 99.9%.

〔実施例3〕
10mLの蒸留水にフェロシアン化カリウム3水和物1.5g(3.55mmol)と塩化鉄(III)6水和物1.0g(3.7mmol)を加えPBを合成して、その水溶液をそのままCsイオン濃度100mg/Lの模擬Cs汚染水1Lに加えたほかは実施例1と全て同様に実施した。
濾液のCsイオン濃度は0.004mg/Lであり、除去率は99.996%であった。また、全シアン濃度は検出されなかった(定量下限0.01mg/L)。
Example 3
PB was synthesized by adding 1.5 g (3.55 mmol) of potassium ferrocyanide trihydrate and 1.0 g (3.7 mmol) of iron (III) chloride hexahydrate to 10 mL of distilled water, and the aqueous solution was directly used as Cs. The same procedure as in Example 1 was performed except that 1 L of simulated Cs-contaminated water having an ion concentration of 100 mg / L was added.
The Cs ion concentration of the filtrate was 0.004 mg / L, and the removal rate was 99.996%. Further, the total cyan density was not detected (lower limit of quantification 0.01 mg / L).

〔実施例4〕
実施例1のPBの合成をフェリシアン化カリウム無水物1.2g(3.6mmol)、塩化鉄(II)4水和物0.72g(3.6mmol)を混合して実施したほかは、実施例1と同様に実施した。
濾液のCsイオン濃度は0.002mg/Lであり、除去率は99.998%であった。また、全シアン濃度は0.02mg/Lであった(定量下限0.01mg/L)。
Example 4
Example 1 PB was synthesized in the same manner as in Example 1 except that 1.2 g (3.6 mmol) of potassium ferricyanide anhydride and 0.72 g (3.6 mmol) of iron (II) chloride tetrahydrate were mixed. It carried out like.
The Cs ion concentration of the filtrate was 0.002 mg / L, and the removal rate was 99.998%. Further, the total cyan concentration was 0.02 mg / L (lower limit of determination 0.01 mg / L).

〔実施例5〕
実施例1でフェリシアン化カリウム無水物0.6g(1.8mmol)、フェロシアン化カリウム3水和物0.76g(1.8mmol)に、還元剤として亜硫酸ナトリウム無水物0.5gを加えた後、塩化鉄(II)4水和物0.72g(3.6mmol)を加えてPBの合成を行ったほかは、全て実施例1と同様に実施した。
濾液のCsイオン濃度は0.001mg/Lであり、除去率は99.999%であった。また、全シアン濃度は0.8mg/Lであった。
Example 5
After adding 0.5 g of sodium sulfite anhydride as a reducing agent to 0.6 g (1.8 mmol) of potassium ferricyanide anhydride and 0.76 g (1.8 mmol) of potassium ferrocyanide trihydrate in Example 1, iron chloride was added. (II) Tetrahydrate was added in the same manner as in Example 1 except that 0.72 g (3.6 mmol) was added to synthesize PB.
The Cs ion concentration of the filtrate was 0.001 mg / L, and the removal rate was 99.999%. The total cyan density was 0.8 mg / L.

〔実施例6〕
Csイオン濃度100mg/Lの模擬Cs汚染水1Lにフェロシアン化ナトリウム10水和物(Alfa Aesar社製)1.45g(3mmol)を加え、続いて、攪拌下、塩化鉄(III)6水和物0.87g(3.2mmol)を加えてPBを生成させた。
次に、塩化ニッケル(II)0.39g(3.0mmol)の水溶液10mLを添加した。
5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液でpHを8.0に調整しながら1時間攪拌をつづけた。pH調整を止めて更に1時間攪拌を行った後静置した。処理液のpHは7.2であった。
処理液を篩目1μmの5Cの濾紙で濾過して濾液を得た。濾液のCsイオン濃度及び全シアン濃度を実施例1と同様に測定した。
濾液のCsイオン濃度は0.001mg/L(定量下限値0.001mg/L)であり、除去率は99.999%であった。また、全シアン濃度は0.9mg/Lであった。
Example 6
1.45 g (3 mmol) of sodium ferrocyanide decahydrate (manufactured by Alfa Aesar) was added to 1 L of simulated Cs-contaminated water having a Cs ion concentration of 100 mg / L, followed by iron (III) chloride hexahydrate under stirring. 0.87 g (3.2 mmol) of the product was added to produce PB.
Next, 10 mL of an aqueous solution of 0.39 g (3.0 mmol) of nickel (II) chloride was added.
Stirring was continued for 1 hour while adjusting the pH to 8.0 with a 5 mol / L aqueous sodium hydroxide solution. The pH adjustment was stopped and the mixture was further stirred for 1 hour and then allowed to stand. The pH of the treatment liquid was 7.2.
The treatment liquid was filtered through 5C filter paper having a sieve mesh of 1 μm to obtain a filtrate. The Cs ion concentration and total cyanide concentration of the filtrate were measured in the same manner as in Example 1.
The Cs ion concentration of the filtrate was 0.001 mg / L (lower limit of quantification 0.001 mg / L), and the removal rate was 99.999%. Further, the total cyan density was 0.9 mg / L.

〔実施例7〕
実施例6で塩化コバルト(II)0.2g(1.5mmol)と塩化ニッケル(II)0.2g(1.5mmol)を含む水溶液10mLを模擬Cs汚染水に加えたほかは、全て実施例6と同様に実施した。
濾液のCsイオン濃度は0.004mg/Lであり、除去率は99.996%であった。また、全シアン濃度は検出されなかった(定量下限0.01mg/L)。
Example 7
Example 6 is the same as Example 6 except that 10 mL of an aqueous solution containing 0.2 g (1.5 mmol) of cobalt (II) chloride and 0.2 g (1.5 mmol) of nickel (II) chloride was added to the simulated Cs-contaminated water. It carried out like.
The Cs ion concentration of the filtrate was 0.004 mg / L, and the removal rate was 99.996%. Further, the total cyan density was not detected (lower limit of quantification 0.01 mg / L).

〔実施例8〕
Csイオン10mg/Lを含み塩化ナトリウム3.0%、塩化マグネシウム0.5%、塩化カリウム0.05%からなるCs汚染模擬海水1Lにフェロシアン化ナトリウム10水和物0.87g(1.8mmol)を加え、続いて、攪拌下、塩化鉄(III)6水和物0.54g(2.0mmol/L)を加えてPBを合成した後、塩化コバルト(II)0.4g(3.1mmol)を添加した。
5mol/L水酸化ナトリウム水溶液で処理液のpHを8〜9の間に維持しながら30分間攪拌を行った。さらに攪拌を続けると、1時間後に処理液のpHは7.0になった。攪拌を止め、処理液を篩目1μmのガラスフィルターで吸引濾過し、濾液を得た。
濾液について実施例1と同様の方法でCsイオン濃度及び全シアン濃度を測定した結果、Csイオン濃度は0.001mg/Lであり、除去率は99.99%であった。全シアン濃度は検出されなかった(定量下限0.01mg/L)。
Example 8
0.87 g (1.8 mmol) of sodium ferrocyanide decahydrate containing 1 mg of Cs-contaminated simulated seawater containing 3.0% sodium chloride, 0.5% magnesium chloride, and 0.05% potassium chloride, containing 10 mg / L of Cs ions Then, under stirring, iron (III) hexahydrate 0.54 g (2.0 mmol / L) was added to synthesize PB, and then cobalt (II) chloride 0.4 g (3.1 mmol) was added. ) Was added.
The mixture was stirred for 30 minutes while maintaining the pH of the treatment solution between 8 and 9 with a 5 mol / L sodium hydroxide aqueous solution. When stirring was further continued, the pH of the treatment solution became 7.0 after 1 hour. Stirring was stopped and the treatment liquid was suction filtered through a glass filter having a sieve mesh of 1 μm to obtain a filtrate.
As a result of measuring the Cs ion concentration and the total cyanide concentration of the filtrate in the same manner as in Example 1, the Cs ion concentration was 0.001 mg / L and the removal rate was 99.99%. No total cyan concentration was detected (lower limit of quantification 0.01 mg / L).

〔実施例9〕
実施例8で塩化コバルト(II)の代わりに塩化鉄(II)4水和物0.7g(3.5mmol)を加え、また、処理液を還元条件にするため亜硫酸ナトリウム無水物1.0g(8mmol)を加えたほかは、実施例8と同様に実施した。
濾液のCsイオン濃度は0.008mg/Lであり、除去率は99.92%であった。全シアン濃度は0.02mg/Lであった。
Example 9
In Example 8, 0.7 g (3.5 mmol) of iron (II) chloride tetrahydrate was added instead of cobalt (II) chloride, and 1.0 g of sodium sulfite anhydrous ( 8 mmol) was carried out in the same manner as in Example 8.
The Cs ion concentration of the filtrate was 0.008 mg / L, and the removal rate was 99.92%. The total cyan density was 0.02 mg / L.

〔実施例10〕
実施例8で塩化コバルト(II)の代わりに硫酸亜鉛(II)0.7g(3.5mmol)を加えたほかは、実施例8と同様に実施した。
濾液のCsイオン濃度は0.012mg/Lであり、除去率は99.88%であった。全シアン濃度は0.02mg/Lであった。
Example 10
The same procedure as in Example 8 was performed except that 0.7 g (3.5 mmol) of zinc sulfate (II) was added instead of cobalt chloride (II) in Example 8.
The Cs ion concentration of the filtrate was 0.012 mg / L, and the removal rate was 99.88%. The total cyan density was 0.02 mg / L.

〔実施例11〕
実施例8で塩化コバルト(II)の代わりに塩化鉄(III)無水物0.52g(3.2mmol)を加え、続いて亜硫酸ナトリウム無水物6.3g(5mmol)を加えたほかは、実施例8と同様に実施した。
濾液のCsイオン濃度は0.008mg/Lであり、除去率は99.92%であった。全シアン濃度は0.03mg/Lであった。
Example 11
In Example 8, 0.52 g (3.2 mmol) of anhydrous iron (III) chloride was added instead of cobalt (II) chloride, and then 6.3 g (5 mmol) of anhydrous sodium sulfite was added. The same procedure as in No. 8 was performed.
The Cs ion concentration of the filtrate was 0.008 mg / L, and the removal rate was 99.92%. The total cyan density was 0.03 mg / L.

〔実施例12〕
実施例8のCs汚染模擬海水1Lを、Csイオン1mg/Lを含み塩化ナトリウム3.0%、塩化マグネシウム0.5%、塩化カリウム0.05%からなるCs汚染模擬海水1Lに代えたほかは、全て実施例8と同様に実施した。
また、硫酸マンガン(II)、塩化鉄(II)4水和物、塩化ニッケル(II)、硫酸銅(II)、硫酸亜鉛(II)、硝酸カドミウム(II)についても塩化コバルト(II)に等しい当量を加えてそれぞれ同様に実施した。
いずれの濾液についてもCsイオンは検出されなかった(定量下限値0.001mg/L)。全シアン濃度についても全て環境基準値(0.05mg/L)未満であった。
Example 12
Except that 1 L of Cs-contaminated simulated seawater of Example 8 was replaced with 1 L of Cs-contaminated simulated seawater containing 3.0 mg of sodium chloride, 0.5% magnesium chloride and 0.05% potassium chloride containing 1 mg / L of Cs ions. All were carried out in the same manner as in Example 8.
Manganese (II) sulfate, iron (II) chloride tetrahydrate, nickel (II) chloride, copper (II) sulfate, zinc (II) sulfate, and cadmium (II) nitrate are also equivalent to cobalt (II) chloride. Equivalent amounts were added and each was carried out in the same manner.
No Cs ion was detected in any of the filtrates (lower limit of quantification 0.001 mg / L). All the cyan densities were also less than the environmental standard value (0.05 mg / L).

〔実施例13〕
Csイオン10mg/Lを含み塩化ナトリウム3.0%、塩化マグネシウム0.5%、塩化カリウム0.05%からなるCs汚染模擬海水1Lにフェロシアン化ナトリウム10水和物0.8g(1.65mmol)を加え、続いて、攪拌下、塩化鉄(III)6水和物0.45g(1.66mmol/L)を加えてPBを合成した後、水酸化コバルト(II)0.3g(3.3mmol)を加えてpHを7〜8に調整して攪拌を続けた。
3時間後に攪拌を止めて静置した。5Cの濾紙で処理液を濾過し、濾液について実施例1と同じ方法でCsイオン濃度と全シアン濃度を測定した。
さらに、水酸化コバルト(II)の代わりに水酸化銅(II)、水酸化ニッケル(II)、酸化マンガン(II)、酸化亜鉛(II)、酸化鉄(II)についても同様に実施した。但し、酸化鉄(II)の添加の場合は、亜硫酸水素ナトリウムにより処理液の溶存酸素濃度を0ppmに維持しながら実施した。
表1に測定結果を示した。
Example 13
Sodium ferrocyanide decahydrate 0.8 g (1.65 mmol) in 1 L of Cs-contaminated simulated seawater containing 3.0% sodium chloride, 0.5% magnesium chloride and 0.05% potassium chloride containing 10 mg / L Cs ion Then, 0.45 g (1.66 mmol / L) of iron (III) chloride hexahydrate was added with stirring to synthesize PB, and then 0.3 g of cobalt hydroxide (II) (3. 3 mmol) was added to adjust the pH to 7-8 and stirring was continued.
After 3 hours, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand. The treatment liquid was filtered with 5C filter paper, and the Cs ion concentration and the total cyan density were measured for the filtrate by the same method as in Example 1.
Further, copper (II) hydroxide, nickel (II) hydroxide, manganese (II) oxide, zinc (II) oxide, and iron (II) oxide were similarly used instead of cobalt hydroxide (II). However, the addition of iron (II) oxide was carried out while maintaining the dissolved oxygen concentration of the treatment liquid at 0 ppm with sodium hydrogen sulfite.
Table 1 shows the measurement results.

Figure 0005250742
Figure 0005250742

〔実施例14〕
Csイオン10mg/Lを含み塩化ナトリウム3.0%、塩化マグネシウム0.5%、塩化カリウム0.05%からなるCs汚染模擬海水1Lにフェロシアン化ナトリウム10水和物1.05g(2.17mmol)を加え、続いて、攪拌下、塩化鉄(III)6水和物0.6g(2.2mmol/L)を加えてPBを合成した後、硫酸銅(II)、塩化コバルト(II)についてα/β値を変えた条件でそれぞれ添加した後、処理液のpHを7〜8に調整して攪拌を続けた。1時間後に攪拌を止めて静置した。5Cの濾紙で処理液を濾過し、濾液について実施例1と同じ方法でCsイオン濃度と全シアン濃度を測定した。
α/β、α+β及び測定結果を表2に示した。
Example 14
Sodium ferrocyanide decahydrate (1.05 g, 2.17 mmol) was added to 1 L of Cs-contaminated simulated seawater containing 3.0% sodium chloride, 0.5% magnesium chloride, and 0.05% potassium chloride. Then, 0.6 g (2.2 mmol / L) of iron (III) chloride hexahydrate was added with stirring to synthesize PB, and then copper (II) sulfate and cobalt (II) chloride were synthesized. After each addition under the condition that the α / β value was changed, the pH of the treatment liquid was adjusted to 7 to 8 and stirring was continued. After 1 hour, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand. The treatment liquid was filtered with 5C filter paper, and the Cs ion concentration and the total cyan density were measured for the filtrate by the same method as in Example 1.
Table 2 shows α / β, α + β, and measurement results.

Figure 0005250742
Figure 0005250742

〔実施例15〕
放射性Csで汚染された焼却灰を水で洗浄して、放射能濃度490Bq/kgの放射能Cs汚染水を調製した。
Csの放射能濃度の内訳はCs137:290Bq/kg、Cs134:200Bq/kg汚染水の各種イオン濃度は次の通り:
カチオン: Ca2+:2400mg/L K+:2.0% Na+:8700mg/L
アニオン: SO4 2-:1800mg/L Cl-:2.6%
汚染水のpHは11.5であった。
この汚染水1kgに4mol/Lの硫酸を加えてpH7に調整した後、フェロシアン化ナトリウム10水和物0.5g(1mmol)を加えた。続いて、攪拌しながら塩化鉄(III)4水和物0.4g(1.2mmol)を添加した。
次に、硫酸マンガン(II)1水和物0.3g(1.8mmol)を添加した。
5mol/L水酸化ナトリウムでpHを8に調整しながら攪拌を0.5時間続けた。
0.5時間後、攪拌を止め、処理液を篩目1μmテフロン(登録商標)製フィルターで吸引濾過し、濾液を得た。
濾液について放射能濃度を測定した。放射能濃度の測定は、日立アロカ社製放射能測定装置CAN−OSP−NAIで所定の時間行った。
Example 15
The incinerated ash contaminated with radioactive Cs was washed with water to prepare radioactive Cs-contaminated water with a radioactive concentration of 490 Bq / kg.
The breakdown of the radioactive concentration of Cs is as follows: Cs137: 290Bq / kg, Cs134: 200Bq / kg
Cation: Ca 2+ : 2400 mg / L K + : 2.0% Na + : 8700 mg / L
Anion: SO 4 2− : 1800 mg / L Cl : 2.6%
The pH of the contaminated water was 11.5.
After adjusting the pH to 7 by adding 4 mol / L sulfuric acid to 1 kg of the contaminated water, 0.5 g (1 mmol) of sodium ferrocyanide decahydrate was added. Subsequently, 0.4 g (1.2 mmol) of iron (III) chloride tetrahydrate was added with stirring.
Next, 0.3 g (1.8 mmol) of manganese (II) sulfate monohydrate was added.
Stirring was continued for 0.5 hours while adjusting the pH to 8 with 5 mol / L sodium hydroxide.
After 0.5 hour, the stirring was stopped, and the treatment liquid was suction filtered with a 1 μm sieve Teflon (registered trademark) filter to obtain a filtrate.
The radioactivity concentration was measured for the filtrate. The measurement of the radioactivity concentration was performed for a predetermined time with a radioactivity measurement apparatus CAN-OSP-NAI manufactured by Hitachi Aloka.

1)Cs汚染水処理前
測定時間:30分間
放射能濃度:490Bq/kg(検出限界20Bq/kg)
1) Before treatment with Cs-contaminated water Measurement time: 30 minutes Radioactivity concentration: 490 Bq / kg (detection limit 20 Bq / kg)

2)処理後濾液
測定時間:1時間
放射能濃度:ND(検出限界:10Bq/kg)
また、全シアン濃度は検出されなかった(定量下限値0.01mg/L)。
2) Filtrate after treatment Measurement time: 1 hour Radioactivity concentration: ND (detection limit: 10 Bq / kg)
Further, the total cyan density was not detected (lower limit of quantification 0.01 mg / L).

〔実施例16〕
実施例15で硫酸マンガン(II)1水和物を硫酸鉄(II)7水和物0.5g(1.8mmol)に代え、硫酸ナトリウム無水物0.5gを加えたほかは、実施例15と同様に実施した。
処理濾液の放射能Csによる放射能濃度は検出されなかった(検出限界:137Cs、134Csともに10Bq/kg)。また、全シアン濃度は検出されなかった。
Example 16
Example 15 Example 15 except that manganese sulfate (II) monohydrate was replaced with iron sulfate (II) sulfate heptahydrate 0.5 g (1.8 mmol) instead of sodium sulfate anhydride 0.5 g in Example 15. It carried out like.
The radioactivity concentration due to radioactivity Cs in the treated filtrate was not detected (detection limit: 10 Bq / kg for both 137 Cs and 134 Cs). Further, the total cyan density was not detected.

〔実施例17〕
実施例15で硫酸マンガン(II)1水和物を硫酸銅(II)0.29g(1.8mmol)に代えたほかは、実施例15と同様に実施した。
処理濾液の放射能Csによる放射能濃度は検出されなかった(検出限界:137Cs、134Csともに10Bq/kg)。また、全シアン濃度は検出されなかった。
Example 17
The same operation as in Example 15 was conducted except that manganese (II) sulfate monohydrate was replaced by 0.29 g (1.8 mmol) of copper (II) sulfate in Example 15.
The radioactivity concentration due to radioactivity Cs in the treated filtrate was not detected (detection limit: 10 Bq / kg for both 137 Cs and 134 Cs). Further, the total cyan density was not detected.

〔比較例1〕
実施例1で用いたCsイオン濃度100mg/Lの模擬Cs汚染水1LにPB4g(大日精化工業社製:NH4Fe(III)Fe(II)(CN)6)を加えて2時間攪拌を行った。硫酸バンドAl2(SO43を1g添加し、攪拌しながら5mol/L水酸化ナトリウム水溶液で処理液のpHを9.0に調整した。続いて、アニオン系高分子凝集剤(MTアクアポリマー社製のアコフロックA115)の0.1%水溶液を1mL添加し、フロックを形成させた後、処理液を5Cの濾紙で濾過した。
濾液についてCsイオン濃度の測定を実施例1と同様にして実施した。
濾液のCsイオン濃度は55.6mg/Lであり、除去率は44.4%であった。
[Comparative Example 1]
4 g of PB (manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd .: NH 4 Fe (III) Fe (II) (CN) 6 ) was added to 1 L of simulated Cs-contaminated water having a Cs ion concentration of 100 mg / L used in Example 1 and stirred for 2 hours. went. 1 g of sulfuric acid band Al 2 (SO 4 ) 3 was added, and the pH of the treatment liquid was adjusted to 9.0 with a 5 mol / L aqueous sodium hydroxide solution while stirring. Subsequently, 1 mL of a 0.1% aqueous solution of an anionic polymer flocculant (Acoflock A115 manufactured by MT Aquapolymer Co., Ltd.) was added to form flocs, and then the treatment liquid was filtered through 5C filter paper.
The Cs ion concentration of the filtrate was measured in the same manner as in Example 1.
The Cs ion concentration of the filtrate was 55.6 mg / L, and the removal rate was 44.4%.

〔比較例2〕
Csイオン濃度10mg/Lの模擬海水1Lについて、比較例1と同様、大日精化工業製のPB1gを添加し、pHを8に調整して攪拌を24時間実施した。PB添加から1時間、6時間、8時間経過の処理液100mLをそれぞれ採取した。採取した処理液それぞれに比較例1と同様のアニオン系高分子凝集剤を添加した後、5Cの濾紙で濾過を行い、濾液についてCsイオン濃度を比較例1と同様にして測定した。24時間経過については残処理液について、凝集剤を添加して沈殿形成後、同様に濾過を行ないCsイオン濃度の測定を実施した。各経過時間採取試料の濾液のCsイオン濃度を表3に示した。
[Comparative Example 2]
For 1 L of simulated seawater having a Cs ion concentration of 10 mg / L, as in Comparative Example 1, 1 g of PB manufactured by Dainichi Seika Kogyo was added, the pH was adjusted to 8, and stirring was performed for 24 hours. 100 mL of a treatment solution was collected after 1 hour, 6 hours, and 8 hours from the addition of PB. The same anionic polymer flocculant as in Comparative Example 1 was added to each of the collected treatment liquids, followed by filtration with 5C filter paper. The Cs ion concentration of the filtrate was measured in the same manner as in Comparative Example 1. Regarding the passage of 24 hours, the remaining treatment liquid was added with a flocculant to form a precipitate, followed by filtration in the same manner to measure the Cs ion concentration. Table 3 shows the Cs ion concentration in the filtrate of each elapsed time sample.

Figure 0005250742
Figure 0005250742

〔比較例3〕
実施例1で用いたCsイオン濃度100mg/Lの模擬Cs汚染水1LにPB4g(大日精化工業社製:NH4Fe(III)Fe(II)(CN)6)を加えて1時間攪拌を行った。
攪拌終了後、処理液を5Cの濾紙で濾過したところ、PBも濾紙を通過してしまい、紺青の濾液が得られた。
[Comparative Example 3]
4 g of PB (manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd .: NH 4 Fe (III) Fe (II) (CN) 6 ) was added to 1 L of simulated Cs-contaminated water having a Cs ion concentration of 100 mg / L used in Example 1 and stirred for 1 hour. went.
After the stirring, when the treatment liquid was filtered with 5C filter paper, PB also passed through the filter paper, and a bitumen filtrate was obtained.

〔比較例4〕
実施例1で用いたCsイオン濃度100mg/Lの模擬Cs汚染水1LにPB1g(大日精化工業社製:NH4Fe(III)Fe(II)(CN)6)を加え、続いて硫酸マンガン(II)1.0gを加えて攪拌を2時間行った。その間、処理液のpHを5mol/L水酸化ナトリウム水溶液により9.0に調整した。攪拌終了後、処理液を5Cの濾紙で濾過を実施した。
濾液についてCsイオン濃度の測定を実施例1と同様にして実施した。
濾液のCsイオン濃度は64.5mg/Lであり、除去率は35.5%であった。
[Comparative Example 4]
1 g of PB (manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd .: NH 4 Fe (III) Fe (II) (CN) 6 ) was added to 1 L of simulated Cs contaminated water having a Cs ion concentration of 100 mg / L used in Example 1, followed by manganese sulfate. (II) 1.0 g was added and stirred for 2 hours. Meanwhile, the pH of the treatment liquid was adjusted to 9.0 with a 5 mol / L sodium hydroxide aqueous solution. After the stirring, the treatment liquid was filtered with 5C filter paper.
The Cs ion concentration of the filtrate was measured in the same manner as in Example 1.
The Cs ion concentration of the filtrate was 64.5 mg / L, and the removal rate was 35.5%.

〔比較例5〕
実施例8の模擬海水1Lに、攪拌下、フェロシアン化ナトリウム10水和物1g(2.1mmol)、続いて、塩化鉄(III)4水和物0.57g(2.1mmol)を加えてPBを合成した。15分攪拌後、凝集剤として塩化鉄(III)4水和物1.14g(4.2mmol)を加えた。5mol/L水酸化ナトリウム水溶液でpHを8.5に調整しながら塩化鉄(III)の加水分解を行った。PB合成から1時間後に攪拌を止め静置し、処理液を5Cの濾紙で濾過を行い、濾液についてCsイオン濃度と全シアン濃度をそれぞれ測定した。
[Comparative Example 5]
To 1 L of simulated sea water of Example 8, 1 g (2.1 mmol) of sodium ferrocyanide decahydrate was added with stirring, and then 0.57 g (2.1 mmol) of iron (III) chloride tetrahydrate was added. PB was synthesized. After stirring for 15 minutes, 1.14 g (4.2 mmol) of iron (III) chloride tetrahydrate was added as a flocculant. Iron (III) chloride was hydrolyzed while adjusting the pH to 8.5 with a 5 mol / L aqueous sodium hydroxide solution. One hour after PB synthesis, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand, and the treatment liquid was filtered with 5C filter paper, and the Cs ion concentration and total cyan concentration were measured for the filtrate.

〔比較例6〕
比較例5で凝集剤を硫酸マグネシウム(II)1.0g(8.3mmol)に代えて加水分解をpH9.5に調整して実施したほかは比較例5と同様に実施した。
[Comparative Example 6]
The same procedure as in Comparative Example 5 was carried out except that the flocculant was changed to 1.0 g (8.3 mmol) in Comparative Example 5 and the hydrolysis was adjusted to pH 9.5.

〔比較例7〕
比較例5で凝集剤を硫酸アルミニウム(III)0.75g(5.0mmol)に代えて加水分解をpH8.5に調整して実施したほかは比較例5と同様に実施した。
[Comparative Example 7]
Comparative Example 5 was carried out in the same manner as Comparative Example 5 except that the flocculant was replaced by 0.75 g (5.0 mmol) of aluminum (III) sulfate and the hydrolysis was adjusted to pH 8.5.

比較例5〜7の濾液のCsイオン濃度及び全シアン濃度を表4に示した。   Table 4 shows the Cs ion concentration and the total cyan concentration of the filtrates of Comparative Examples 5 to 7.

Figure 0005250742
Figure 0005250742

〔比較例8〕
Csイオン濃度10mg/LのCs汚染模擬海水1Lに天然ゼオライト10gを添加し1時間攪拌後5Cの濾紙で濾過を行った。
濾液について実施例1と同様の方法でCsイオン濃度を測定した結果、Csイオン濃度は8.0mg/Lであり、除去率は20%であった。
[Comparative Example 8]
10 g of natural zeolite was added to 1 L of Cs-contaminated simulated seawater having a Cs ion concentration of 10 mg / L, and the mixture was stirred for 1 hour and filtered through 5C filter paper.
As a result of measuring the Cs ion concentration of the filtrate by the same method as in Example 1, the Cs ion concentration was 8.0 mg / L and the removal rate was 20%.

〔実施例18:処理液のpHの影響〕
安定元素133Csからなる炭酸セシウムCs2CO3を蒸留水1Lに溶解してCsイオン濃度100mg/Lの模擬Cs汚染水を調製した。
該模擬Cs汚染水にフェロシアン化カリウム3水和物1.5g(3.5mmol)を添加し、続いて、攪拌しながら塩化鉄(III)6水和物1.0g(3.7mmol)を添加した。添加と同時に模擬水溶液は紺青色に変化しPBが生成した。次に、硫酸マンガン(II)1水和物を0.68g(4mmol)添加し、5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液でpHを調整しながら3時間攪拌を行った後、処理液を5Cの濾紙で濾過した。
濾液についてアジレント社の誘導結合型プラズマ質量分析装置(ICP−MS)7000xでCsイオン濃度を定量した。処理液のpHに対する処理液のCsイオン濃度を図1に示す。
pH4〜11の広い範囲で本発明技術が高いCs除去能率を有することが分かった。
また、本発明によれば、Cs汚染水中のアルカリイオンやアルカリ土類金属イオンの影響は少なく、Csイオン濃度10mg/Lの模擬海水で迅速かつ高効率にCsイオンを除去できることが確認された。
[Example 18: Effect of pH of treatment liquid]
Cesium carbonate Cs 2 CO 3 composed of stable element 133 Cs was dissolved in 1 L of distilled water to prepare simulated Cs-contaminated water having a Cs ion concentration of 100 mg / L.
1.5 g (3.5 mmol) of potassium ferrocyanide trihydrate was added to the simulated Cs-contaminated water, followed by 1.0 g (3.7 mmol) of iron (III) chloride hexahydrate with stirring. . Simultaneously with the addition, the simulated aqueous solution turned dark blue and PB was produced. Next, 0.68 g (4 mmol) of manganese sulfate (II) monohydrate was added, and the mixture was stirred for 3 hours while adjusting the pH with a 5 mol / L sodium hydroxide aqueous solution. Filtered through.
The Cs ion concentration of the filtrate was quantified with an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) 7000 × manufactured by Agilent. The Cs ion concentration of the treatment liquid with respect to the pH of the treatment liquid is shown in FIG.
It was found that the technique of the present invention has a high Cs removal efficiency in a wide range of pH 4-11.
In addition, according to the present invention, it was confirmed that the influence of alkali ions and alkaline earth metal ions in Cs-contaminated water is small and Cs ions can be removed quickly and efficiently with simulated seawater having a Cs ion concentration of 10 mg / L.

〔実施例19:Csイオン除去効果の迅速性についての検証〕
1)模擬海水の調製
蒸留水に塩化ナトリウム3%、塩化カリウム0.5%を溶解するとともに、炭酸セシウムを添加し、Csイオン濃度10mg/Lの模擬海水を調製した。
[Example 19: Verification of rapidity of Cs ion removal effect]
1) Preparation of simulated seawater 3% sodium chloride and 0.5% potassium chloride were dissolved in distilled water, and cesium carbonate was added to prepare simulated seawater having a Cs ion concentration of 10 mg / L.

2)PB処理
模擬海水1Lにフェロシアン化ナトリウム10水和物0.87g(1.8mmol)を添加し、攪拌した。続いて攪拌しながら塩化鉄(III)6水和物540mg(2.0mmol/L)を添加した。
添加と同時に模擬海水は紺青色に変化した。
2) PB treatment To 1 L of simulated seawater, 0.87 g (1.8 mmol) of sodium ferrocyanide decahydrate was added and stirred. Subsequently, 540 mg (2.0 mmol / L) of iron (III) chloride hexahydrate was added with stirring.
Simultaneously with the addition, the simulated seawater turned dark blue.

3)PB不溶化処理
15分間攪拌後、Me(II)塩化合物として硫酸マンガン(II)1水和物0.5g(3mmol)を処理液に添加した。続いて、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液を加えて処理液のpH6〜9の範囲でMe(II)塩化合物の加水分解を行った。
さらにpHを8に調整しながら攪拌を続けた。処理開始後1時間、3時間、6時間、24時間後に処理液100mLを採取した。
3) PB insolubilization treatment After stirring for 15 minutes, 0.5 g (3 mmol) of manganese (II) sulfate monohydrate as a Me (II) salt compound was added to the treatment liquid. Then, 5 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added, and the Me (II) salt compound was hydrolyzed in the range of pH 6-9 of a process liquid.
Further, stirring was continued while adjusting the pH to 8. After 1 hour, 3 hours, 6 hours, and 24 hours from the start of the treatment, 100 mL of the treatment solution was collected.

4)濾過
各処理時間で採取した処理液を5Cの濾紙で濾過した。濾液をICP−MSによるCsイオン濃度測定試料に供した。
硫酸マンガン(II)1水和物の他に塩化コバルト(II)、塩化鉄(II)、塩化ニッケル(II)、塩化銅(II)、酢酸亜鉛(II)についてもそれぞれ3mmolを添加して上記処理を実施した。その結果を図2に示す。図2では、比較のために、上記比較例2の結果も併せて図示した(図2中の「PB」)。
4) Filtration The treatment liquid collected at each treatment time was filtered through 5C filter paper. The filtrate was applied to a sample for measuring Cs ion concentration by ICP-MS.
In addition to manganese (II) sulfate monohydrate, 3 mmol each of cobalt (II) chloride, iron (II) chloride, nickel (II) chloride, copper (II) chloride, and zinc (II) acetate was added to the above. Processing was carried out. The result is shown in FIG. In FIG. 2, the result of the comparative example 2 is also shown for comparison (“PB” in FIG. 2).

本発明では、処理時間は1〜3時間で十分であり、長時間の処理は却って発明の効果が失われていくことが分かった。これは、長時間処理で遷移金属Me(II)の酸化反応や形成されたMe(II)水酸化物の脱水縮合反応などが起こり、PB分子やそのクラスターをインターカレートした前記Me(II)水酸化物の層状構造が毀されるためと考えられる。   In the present invention, it has been found that a treatment time of 1 to 3 hours is sufficient, and the effect of the invention is lost over a long treatment. This is because the oxidation reaction of the transition metal Me (II) and the dehydration condensation reaction of the formed Me (II) hydroxide occur in a long time treatment, and the Me (II) intercalated with PB molecules and clusters thereof. This is probably because the layered structure of hydroxide is wrinkled.

本発明の放射性Cs汚染水の処理方法は、Csイオンで汚染された水から、Csイオンを迅速かつ効率的に吸着除去するための処理方法として、好適に利用することができる。   The method for treating radioactive Cs-contaminated water of the present invention can be suitably used as a treatment method for quickly and efficiently adsorbing and removing Cs ions from water contaminated with Cs ions.

Claims (2)

水中で、M(I)4Fe(II)(CN)6及び/又はM(I)3Fe(III)(CN)6で表される鉄シアノ錯体(但し、M(I)は1価のカチオンである)と、2価及び/又は3価の鉄塩化合物とを反応させることにより、M(I)3xFe(III)4-x[Fe(II)(CN)63(但し、xは0又は1である)で表されるプルシアンブルーの分子及び/又はそのクラスターの含有液を得る工程(A)と、
前記工程(A)を放射性Cs汚染水中で行うか、及び/又は、前記工程(A)でプルシアンブルー含有液を得た後に放射性Cs汚染水と混合することにより、前記プルシアンブルーの分子及び/又はそのクラスターにCsイオンを吸着させる工程(B)と、
前記工程(B)を経た処理液中に、六方晶の結晶構造をとるMe(II)(OH)2(但し、Me(II)はマンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛及びカドミウムから選ばれる少なくとも1種の2価の遷移金属である)で表される水酸化物を含有させる工程(C)と、
を含み、
前記工程(C)では、前記工程(B)の後にMe(II)塩化合物を添加するとともに該Me(II)塩化合物を加水分解することにより、前記水酸化物を処理液中に含有させるようにし、かつ、前記鉄シアノ錯体の量をα(mol)とし、前記Me(II)塩化合物の量をβ(mol/L)とするとき、αとβの比(α/β)が0.1〜10である、放射性Cs汚染水の処理方法。
In water, an iron cyano complex represented by M (I) 4 Fe (II) (CN) 6 and / or M (I) 3 Fe (III) (CN) 6 (where M (I) is monovalent) M (I) 3x Fe (III) 4-x [Fe (II) (CN) 6 ] 3 (provided that cation) is reacted with a divalent and / or trivalent iron salt compound. a step (A) for obtaining a liquid containing Prussian blue molecules and / or clusters thereof represented by x being 0 or 1;
The step (A) is carried out in radioactive Cs-contaminated water, and / or the Prussian blue molecules and / or by mixing with the radioactive Cs-contaminated water after obtaining the Prussian blue-containing liquid in the step (A). A step (B) of adsorbing Cs ions to the cluster;
Me (II) (OH) 2 having a hexagonal crystal structure in the treatment liquid having undergone the step (B) (where Me (II) is at least selected from manganese, cobalt, nickel, copper, zinc and cadmium) A step (C) of containing a hydroxide represented by (a kind of divalent transition metal);
Including
In the step (C), the Me (II) salt compound is added after the step (B), and the Me (II) salt compound is hydrolyzed so that the hydroxide is contained in the treatment liquid. When the amount of the iron cyano complex is α (mol) and the amount of the Me (II) salt compound is β (mol / L), the ratio of α to β (α / β) is 0. The processing method of radioactive Cs contamination water which is 1-10.
前記αとβの比(α/β)が0.1〜1である、請求項1に記載の放射性Cs汚染水の処理方法。   The method for treating radioactive Cs-contaminated water according to claim 1, wherein the ratio of α and β (α / β) is 0.1-1.
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