JP5523494B2 - 放射性物質を含む汚染水からセシウムを除去する方法、およびセシウム除去用のハニカム構造体 - Google Patents

Description

本発明は、放射性物質を含む汚染水からセシウムを除去する方法、およびセシウム除去用のハニカム構造体に関する。

従来より、水処理の分野において、微生物および懸濁物質等の不純物を含む水を浄化する際に、流動床式ろ過装置が使用されている。

一般に、流動床式ろ過装置は、多量のろ過材が設置されたろ過槽を有する。ろ過材は、粒子状物質で構成される。そのような流動床式ろ過装置のろ過槽に原水を供給すると、通水によってろ過材が流動化し、これにより、目詰まりなく、原水の処理を行うことができる。

特開平１０−３２３６８４号公報

前述のように、従来より、微生物および懸濁物質等の不純物を含む水を浄化する際には、流動床式ろ過装置が使用されている。

従って、昨今の緊急の課題として浮上している放射性物質を含む汚染水の浄化にも、そのような流動床式ろ過装置を適用することが考えられる。

すなわち、流動床を構成するろ過材として、放射性物質を吸着する性質を有する粒子を使用することにより、放射性物質を含む汚染水から、放射性物質を除去することができる可能性がある。

しかしながら、従来の流動床式ろ過装置を用いて、放射性物質を含む汚染水から、セシウムのような放射性物質を除去することを想定した場合、以下のような問題が生じ得る：
（１）原子力発電所事故などでは、大量の汚染水が発生するおそれがあり、この場合、一度に大量の汚染水を速やかに処理する必要が生じる。しかしながら、流動床式ろ過装置では、一般に処理能力があまり高くなく、このため汚染水の浄化効率があまり向上しない可能性がある。
（２）また、流動床式ろ過装置では、ろ過材、すなわち粒子状物質は、ろ過槽から比較的容易に、装置外に流出する傾向にある。このため、流動床式ろ過装置を用いて汚染水を処理した場合、汚染水から分離回収した放射性物質が、ろ過材とともに、再度外環境に放出される危険性がある。従って、流動床式ろ過装置を使用する方法では、処理後のろ過材の取扱いに、相当な神経および注意を払う必要が生じる。

このように、従来の流動床式ろ過装置を用いた放射性物質を含む汚染水の浄化方法には、根本的な問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、本発明では、放射性物質を含む汚染水から、より効率的かつ安全に、セシウムを除去する方法を提供することを目的とする。また、本発明では、そのような方法に使用されるセシウム除去用のハニカム構造体を提供することを目的とする。

本発明では、セル壁で区画され、少なくとも一方の端部が開放された複数のセルを有し、ゼオライトを含むハニカム構造体を用いて、放射性物質を含む汚染水からセシウムを除去する方法が提供される。

ここで、本発明による方法において、前記ハニカム構造体の前記セル壁は、ゼオライトを含んでも良い。

また、本発明による方法において、前記ハニカム構造体の前記セル壁には、ゼオライトがコーティングされていても良い。

また、本発明による方法において、前記ハニカム構造体の各セルは、両端が開放されていても良い。この場合、前記ハニカム構造体は、６２個／ｃｍ^２〜１２４個／ｃｍ^２の範囲のセル密度を有しても良い。

あるいは、本発明による方法において、前記ハニカム構造体の各セルは、一方の端部が封止されていても良い。この場合、前記ハニカム構造体は、３１個／ｃｍ^２〜６２個／ｃｍ^２の範囲のセル密度を有しても良い。

また、本発明による方法において、前記ゼオライトは、天然ゼオライトを含んでも良い。

この場合、前記天然ゼオライトは、フェリエライト、モルデナイト、およびフォージサイトからなる群から選定された少なくとも一つを含んでも良い。

特に、本発明による方法において、前記天然ゼオライトは、モルデナイトを含んでも良い。

また、本発明による方法において、前記ゼオライトは、合成ゼオライトを含んでも良い。

この場合、前記合成ゼオライトは、β型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、ＺＳＭ−５、ゼオライトＡ、およびゼオライトＬからなる群から選定された少なくとも一つを含んでも良い。

特に、前記合成ゼオライトは、β型ゼオライトを含んでも良い。

また、本発明による方法において、前記ゼオライトは、ゼオライト類縁化合物を含んでも良い。

この場合、前記ゼオライト類縁化合物は、ＳＡＰＯ、およびＡＬＰＯからなる群から選定された少なくとも一つを含んでも良い。

特に、前記ゼオライト類縁化合物は、ＳＡＰＯを含んでも良い。

また、本発明による方法において、前記放射性物質を含む汚染水は、海水であっても良い。

さらに、本発明では、
セル壁で区画され、少なくとも一方の端部が開放された複数のセルを有し、ゼオライトを含むハニカム構造体であって、
放射性物質を含む汚染水からのセシウム除去用のハニカム構造体が提供される。

ここで、本発明によるハニカム構造体において、前記セル壁は、ゼオライトを含んでも良い。

また、本発明によるハニカム構造体において、前記セル壁には、ゼオライトがコーティングされていても良い。

また、本発明によるハニカム構造体において、各セルは、両端が開放されていても良い。この場合、当該ハニカム構造体は、６２個／ｃｍ^２〜１２４個／ｃｍ^２の範囲のセル密度を有しても良い。

あるいは、本発明によるハニカム構造体において、各セルは、一方の端部が封止されていても良い。この場合、当該ハニカム構造体は、３１個／ｃｍ^２〜６２個／ｃｍ^２の範囲のセル密度を有しても良い。

また、本発明によるハニカム構造体において、前記ゼオライトは、天然ゼオライトを含んでも良い。

この場合、前記天然ゼオライトは、フェリエライト、モルデナイト、およびフォージサイトからなる群から選定された少なくとも一つを含んでも良い。

特に、前記天然ゼオライトは、モルデナイトを含んでも良い。

また、本発明によるハニカム構造体において、前記ゼオライトは、合成ゼオライトを含んでも良い。

この場合、前記合成ゼオライトは、β型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、ＺＳＭ−５、ゼオライトＡ、およびゼオライトＬからなる群から選定された少なくとも一つを含んでも良い。

特に、前記合成ゼオライトは、β型ゼオライトを含んでも良い。

また、本発明によるハニカム構造体において、前記ゼオライトは、ゼオライト類縁化合物を含んでも良い。

この場合、前記ゼオライト類縁化合物は、ＳＡＰＯ、およびＡＬＰＯからなる群から選定された少なくとも一つを含んでも良い。

特に、前記ゼオライト類縁化合物は、ＳＡＰＯを含んでも良い。

また、本発明によるハニカム構造体において、前記放射性物質を含む汚染水は、海水であっても良い。

本発明では、放射性物質を含む汚染水から、より効率的かつ安全に、セシウムを除去する方法を提供することができる。また、本発明では、そのような方法に使用されるセシウム除去用のハニカム構造体を提供することができる。

本発明による方法に使用され得るハニカム構造体の構成の一例を概略的に示した斜視図である。 本発明による方法に使用され得るハニカム構造体の別の構成の一例を概略的に示した斜視図である。 図１に示すハニカム構造体１００を製造する際のフロー図の一例を概略的に示した図である。 図２に示すハニカム構造体２００を製造する際のフロー図の一例を概略的に示した図である。

以下、図面を参照して、本発明について詳しく説明する。

本発明では、セル壁で区画され、少なくとも一方の端部が開放された複数のセルを有し、ゼオライトを含むハニカム構造体を用いて、放射性物質を含む汚染水からセシウムを除去する方法が提供される。

本発明による方法では、放射性物質を含む汚染水からセシウムを除去するため、ハニカム構造体が使用される。また、このハニカム構造体は、ゼオライトを含む。

ゼオライトの存在形態としては、大別して、２種類の構成が考えられる。第１の構成では、ゼオライトは、ハニカム構造体のセル壁の骨格部を形成する。すなわち、ハニカム構造体のセル壁は、ゼオライトを含む材料（通常、ゼオライトを主体とする材料）で構成される。以下、このような構成のハニカム構造体を、「ゼオライト構成型ハニカム構造体」と称する。一方、第２の方法では、ゼオライトは、ハニカム構造体のセル壁の表面にコーティングされる。以下、このような構成のハニカム構造体を、「ゼオライトコーティング型ハニカム構造体」と称する。

なお、上記分類は、便宜的なものであり、例えば、両方の特徴を含むハニカム構造体、すなわち、セル壁がゼオライトを含む材料で構成され、さらにセル壁にゼオライトがコーティングされているハニカム構造体なども存在することに留意する必要がある。あるいは、後に詳しく説明するように、ゼオライトは、セルの端部を封止する封止材に含まれていても良い。

いずれの形態においても、ハニカム構造体に含まれるゼオライトは、汚染水からセシウムを分離し、吸着する吸着材として、機能することができる。従って、ゼオライトを含むハニカム構造体を使用することにより、放射性物質を含む汚染水から、セシウムを分離、回収することができる。

ここで、ゼオライトによって、汚染水からセシウムを分離、回収することができる原理について説明する。

ゼオライトは、二酸化ケイ素からなる基本骨格を有し、この基本骨格において、ケイ素の一部がアルミニウムに置換された構造を有する。ケイ素とアルミニウムでは、イオン価数が異なるため、結晶格子全体は、負に帯電される。そのため電気的安定性を保つため、微細孔内には、通常カチオンが吸着されている。

このような特徴を有するゼオライトを、別の種類のカチオンを含む水中に入れると、カチオンの間でイオン交換反応が生じ、水中のカチオンがゼオライトに吸着される。

ここで、このゼオライトにおけるイオン交換反応の生じ易さは、カチオン種によって異なり、特に、セシウムは、ゼオライトに対して高い交換優先順位を有することが知られている。

従って、ゼオライトを含むハニカム構造体に、セシウムを含む汚染水を流通させると、ゼオライトによってセシウムが優先的にイオン交換され、これにより、汚染水からセシウムを分離、回収することができる。

本発明による方法では、放射性物質を含む汚染水の処理に、ゼオライトを含むハニカム構造体を使用する。この場合、各セルの断面寸法を適宜調節することにより、汚染水と接触するセル壁の面積を高めることが可能となり、汚染水中に含まれるセシウムと、ゼオライトとの接触確率を有意に高めることができる。このため、本発明による方法では、汚染水の処理に対する「空間速度」を有意に高めることができる。

ここで、「空間速度」とは、処理部材（本発明ではハニカム構造体）のみかけの体積に対する、単位時間当たりに処理することが可能な汚染水の体積の比を意味し、同じ浄化率で比較した場合、「空間速度」が大きいことは、処理部材の汚染水に対する処理能力が高いことを表す。

本発明による方法は、「空間速度」が大きく、従って大量の汚染水に対する処理にも適すると言える。また、本発明では、処理によって生じる放射性物質を含む産業廃棄物（すなわち使用済みハニカム構造体）の量を抑制することができる。

さらに、本発明による方法では、セシウムの吸着剤として機能するゼオライトは、ハニカム構造体に固定化されている。そのため、セシウムを吸着したゼオライトが、ハニカム構造体から放出されて、周囲に飛散するする危険性は、有意に抑制される。

従って、本発明による方法では、放射性物質が外環境に放出される危険性が有意に抑制され、より「安全」な汚染水の処理、さらには放射性廃棄物の管理を行うことが可能となる。

さらに、本発明による方法は、追加のろ過装置等が不要になるという効果もある。

例えば、福島原子力発電所の事故によって生じた放射性物質を含む汚染水には、セシウムのような放射性物質の他、海水（特にナトリウムイオン）などが含まれている。また、この汚染水には、木屑、金属屑等のがれきも浮遊している。

従って、このような汚染水からセシウムを除去しようとすると、予め、がれきの除去処理を行い、さらに海水の除去処理を行う必要が生じる。すなわち、複数のろ過装置による、複数回の処理が必要となる。

これに対して、本発明による方法では、汚染水に浮遊しているがれきは、ハニカム構造体の入口側端面で、自然に除去される。また、前述のように、セシウムは、ゼオライトに対して最も高い交換優先順位を有する。このため、ハニカム構造体を流通した汚染水中に、ナトリウムイオンのような海水成分が含まれていたとしても、この海水成分による影響は、ほとんど生じない。従って、放射性物質の除去前に、汚染水中に含まれる海水成分を、予め除去しておく必要はない。

このように、本発明による方法では、特に前処理を行う必要がなく、単一の装置（ハニカム構造体）の使用により、汚染水からセシウムを効率よく除去することができる。

（ハニカム構造体の第１の構成）
次に、図１を参照して、本発明による方法に適用され得るハニカム構造体の構成例について説明する。

図１には、本発明による方法に使用され得るハニカム構造体（第１のハニカム構造体）の構成例を概略的に示す。

図１に示すように、ハニカム構造体１００は、第１の端面１１０と、第２の端面１２０と、両端面をつなぐ側面１３０とを有する。また、ハニカム構造体１００は、第１の端面１１０から第２の端面１２０に延在する複数のセル壁１４０と、該セル壁１４０によって区画された複数のセル１５０を有する。

各セル１５０は、ハニカム構造体１００の第１の端面１１０から第２の端面１２０まで延在し、両端が開放されている。

なお、図１において、ハニカム構造体１００は、略直方体の形状を有するが、ハニカム構造体１００の形状は、内部に水を流通させることができれば、特に限られない。ハニカム構造体は、例えば、角柱状または円柱状の形状を有しても良い。

同様に、図１において、各セル１５０は、延伸方向（Ｚ方向）に垂直な断面が、略正方形状の形状を有するが、各セルの延伸方向に垂直な断面の形状は、特に限られない。この断面の形状は、例えば、三角形状、矩形状、多角形状、円形、または楕円形等であっても良い。

ここで、ハニカム構造体１００は、ゼオライトを含む。

前述のように、ゼオライトは、ハニカム構造体１００に対して、いかなる方法で含有されても良い。

例えば、ゼオライトは、ハニカム構造体１００のセル壁１４０を形成する一つの材料であっても良い（「ゼオライト構成型ハニカム構造体」の場合）。あるいは、ゼオライトは、ハニカム構造体１００のセル壁１４０にコーティングされていても良い（「ゼオライトコーティング型ハニカム構造体」の場合）。あるいは、ハニカム構造体１００は、「ゼオライト構成型ハニカム構造体」と「ゼオライトコーティング型ハニカム構造体」の両特徴を有し、すなわち、ゼオライトを含むセル壁１４０に、ゼオライトがコーティングされていても良い。

このようなハニカム構造体１００を用いて、汚染水を処理する際には、まず、ハニカム構造体１００の第１の端面１１０から、放射性物質を含む汚染水が供給される。汚染水は、ハニカム構造体１００の各セル１５０に入り、セル内を流通する。

ここで、ハニカム構造体１００は、ゼオライトを有する。ゼオライトは、前述のように、セシウムイオンに対して、高いイオン交換反応性を有する。従って、ハニカム構造体１００のセル１５０を流通する汚染水は、ゼオライトと接触し、この際に、セシウムがイオン交換反応により、汚染水から分離され、ハニカム構造体１００の方に吸着される。

その後、浄化された汚染水は、各セル１５０を通過し、ハニカム構造体１００の第２の端面１２０から排出される。

このような方法により、汚染水からセシウムを比較的容易に分離、回収することができる。

ここで、ハニカム構造体１００のセル密度は、６２個／ｃｍ^２〜１２４個／ｃｍ^２の範囲であることが好ましい。ハニカム構造体１００のセル密度が、６２個／ｃｍ^２未満の場合、汚染水と接触するセル壁の面積が少なくなるため、「空間速度」が低くなる可能性がある。また、セル密度が、１２４個／ｃｍ^２より大きい場合、汚染水がハニカム構造体を通過する時の抵抗力が大きくなるため、「空間速度」が低下する可能性がある。ハニカム構造体１００のセル密度は、６２個／ｃｍ^２〜７７．５個／ｃｍ^２の範囲、もしくは１０８．５個／ｃｍ^２〜１２４個／ｃｍ^２の範囲であることがより好ましい。

また、ハニカム構造体１００のセル壁１４０の厚さは、特に限られないが、例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲であり、０．２ｍｍ〜０．２８ｍｍの範囲であることがより好ましい。

ハニカム構造体１００のセル壁１４０の厚さが０．１ｍｍ未満の場合、セル壁１４０の強度が低下し、汚染水の浄化中にセル壁１４０が破損する可能性がある。また、セル壁１４０の厚さが０．３ｍｍより大きい場合、汚染水と接触するセル壁１４０の面積が減少するため、「空間速度」が低下する可能性がある。

（ゼオライトについて）
ハニカム構造体１００に含まれるゼオライトの種類は、特に限られない。

ハニカム構造体１００に含まれるゼオライトは、天然ゼオライトであっても、合成ゼオライトであっても良い。あるいは、ハニカム構造体１００に含まれるゼオライトは、ゼオライト類縁化合物であっても良い。さらに、ハニカム構造体１００に含まれるゼオライトは、天然ゼオライト、合成ゼオライト、およびゼオライト類縁化合物のうち、少なくとも２つを含んでも良い。

なお、天然ゼオライトは、これに限られるものではないが、例えば、フェリエライト、モルデナイト、および／またはフォージサイトであっても良い。この中では、モルデナイトが好ましい。

また、合成ゼオライトは、これに限られるものではないが、例えば、β型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、ＺＳＭ−５、ゼオライトＡ、および／またはゼオライトＬであっても良い。この中では、β型ゼオライトおよび／またはゼオライトＡが好ましい。

また、ゼオライト類縁化合物は、これに限られるものではないが、例えば、ＳＡＰＯ（リン酸塩系ゼオライト）、および／またはＡＬＰＯ（アルミノリン酸塩）であっても良い。

（ハニカム構造体の第２の構成）
次に、図２を参照して、本発明による方法に適用され得るハニカム構造体の別の構成例について説明する。

図２には、本発明による方法に使用され得るハニカム構造体（第２のハニカム構造体）を概略的に示す。

図２に示すように、第２のハニカム構造体２００は、基本的に、図１に示した第１のハニカム構造体１００と同様の構造を有する。従って、図２において、図１と同様の部分には、図１の参照符号に１００を加えた参照符号が付されている。

ただし、第２のハニカム構造体２００では、第１のハニカム構造体１００とは異なり、各セル２５０は、一方の端部が、封止材２６０で封止されている。特に、図２の例では、各セルは、第１の端面２１０において、Ｘ方向およびＹ方向に沿って、一つおきに封止されている。なお、図２からは視認できないが、第２の端面２２０においても、各セルは、Ｘ方向およびＹ方向に沿って、一つおきに封止されている。この際には、第１の端面２１０側の端部が封止されたセルは、第２の端面２２０側の端部が開放され、逆に第１の端面２１０側の端部が開放されたセルは、第２の端面２２０側の端部が封止されるようにして、セル２５０が配置される。

第２のハニカム構造体２００においても、「ゼオライト構成型ハニカム構造体」および「ゼオライトコーティング型ハニカム構造体」の、少なくとも２種類の構成が存在し得る。ただし、第２のハニカム構造体２００の場合は、さらに、封止材２６０がゼオライトで形成された構成も存在し得る。なお、これらのゼオライトの存在形態の特徴は、２つ以上組み合わされても良い。

このように構成される第２のハニカム構造体２００においても、前述のような本発明の効果が得られることは明らかであろう。

なお、第２のハニカム構造体２００のような構成では、封止材２６０の存在のため、ハニカム構造体２００に供給された汚染水は、一つのセル２５０の一方の端部から流入した後、同一のセルの他方の端部から流出することはできない。すなわち、一つのセル２５０の開放端部から流入した汚染水は、セル壁２４０の細孔を通り、隣接するセルに移動し、このセルの開放端部から排出されることになる。

従って、第２のハニカム構造体２００が「ゼオライト構成型ハニカム構造体」の場合、汚染水とゼオライトとの接触確率がより高くなり、「空間速度」をより高めることが可能となる。

ここで、第２のハニカム構造体２００のセル密度は、３１個／ｃｍ^２〜６２個／ｃｍ^２の範囲であることが好ましい。第２のハニカム構造体２００のセル密度が、３１個／ｃｍ^２未満の場合、汚染水と接触するセル壁の面積が少なくなるため、「空間速度」が低くなる可能性がある。また、セル密度が、６２個／ｃｍ^２より大きい場合、汚染水がハニカム構造体のセル壁２４０を通過する時の抵抗力が大きくなるため、「空間速度」が低下する可能性がある。第２のハニカム構造体２００のセル密度は、４６．５個／ｃｍ^２〜６２個／ｃｍ^２の範囲であることがより好ましい。

また、第２のハニカム構造体２００のセル壁２４０の厚さは、特に限られないが、例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲であり、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲であることが好ましく、０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲であることがより好ましい。

ハニカム構造体２００のセル壁２４０の厚さが０．１ｍｍ未満の場合、セル壁２４０の強度が低下し、汚染水の浄化中にセル壁２４０が破損する可能性がある。また、セル壁２４０の厚さが０．３ｍｍより大きい場合、汚染水がハニカム構造体２００のセル壁２４０を通過する際の抵抗力が大きくなるため、「空間速度」が低下する可能性がある。

（図１に示すハニカム構造体１００の構成について）
次に、本発明の方法に使用されるハニカム構造体の構成について、簡単に説明する。なお、ここでは、図１に示す構造のハニカム構造体１００のうち、主に「ゼオライト構成型ハニカム構造体」を対象に、その特徴を説明する。ただし、図１に示す構造の「ゼオライトコーティング型ハニカム構造体」も、ほぼ同様の特徴を有することは、明らかであろう。

ハニカム構造体１００のセル壁１４０は、ゼオライトの他、ゼオライト以外の無機粒子、無機バインダ、および無機繊維等を含んでも良い。

ゼオライト以外の無機粒子は、例えば、アルミナ、シリカ、および／またはセリアであっても良い。

無機バインダとしては、例えば、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト、アタパルジャイト、およびベーマイトからなる群から選択された少なくとも一つが挙げられる。

また、無機繊維の材料としては、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウムまたはホウ酸アルミニウム等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用しても良い。

（図１に示すハニカム構造体１００の製造方法）
次に、図３を参照して、図１に示すような構造のハニカム構造体１００の製造方法の一例について説明する。

図３は、図１に示すハニカム構造体１００を製造する際のフロー図の一例を概略的に示した図である。

図３に示すように、図１に示すハニカム構造体１００を製造する方法は、
所定の形状のハニカム成形体を作製するステップ（ステップＳ１１０）と、
前記ハニカム成形体からハニカム構造体を作製するステップ（ステップＳ１２０）と、
を有する。

また、図１に示すハニカム構造体１００が「ゼオライトコーティング型ハニカム構造体」の場合、図１に示すハニカム構造体１００を製造する方法は、さらに、
前記ハニカム構造体のセル壁に、ゼオライトをコーティングするステップ（ステップＳ１３０）
を有する。

以下、各ステップについて説明する。

（ステップＳ１１０）
まず、所定の原料を混合、混練して、原料ペーストを作製する。

ここで、「ゼオライト構成型ハニカム構造体」を製造する場合、原料ペーストは、少なくとも、ゼオライト粒子と、該ゼオライト粒子を分散させる溶媒としての水とを含む。

原料ペーストは、さらに、ゼオライト以外の無機粒子を含んでも良い。

一方、「ゼオライトコーティング型ハニカム構造体」を製造する場合、原料ペーストは、必ずしもゼオライトを含む必要はない。

原料ペーストは、さらに、無機バインダおよび／または無機繊維等を含んでも良い。原料ペーストには、これらの他に、さらに有機バインダ、分散媒および成形助剤を成形性にあわせて適宜加えても良い。

有機バインダとしては、特に限定されるものではないが、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂等から選ばれる１種以上の有機バインダが挙げられる。有機バインダの配合量は、無機粒子、無機バインダ、無機繊維および／または無機フレーク状物質の合計１００重量部に対して、１〜１０重量部が好ましい。

分散媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、水、有機溶媒（ベンゼンなど）およびアルコール（メタノールなど）などを挙げることができる。成形助剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸およびポリアルコール等を挙げることができる。

原料ペーストは、特に限定されるものではないが、混合、混練することが好ましく、例えば、ミキサーやアトライタなどを用いて混合しても良く、ニーダーなどで十分に混練しても良い。

次に、得られた原料ペーストを成形して、ハニカム成形体を作製する。

原料ペーストを成形する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、押出成形などによって、ハニカム成形体に成形することが好ましい。

なお、得られたハニカム成形体は、適宜、乾燥処理される。乾燥に用いる乾燥機としては、特に限定されるものではないが、例えば、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機および凍結乾燥機などが使用される。

乾燥条件は、特に限られないが、例えば、ハニカム成形体を１１０℃で１０分間程度保持することにより、ハニカム成形体を乾燥しても良い。

（ステップＳ１２０）
次に、ハニカム成形体が焼成される。

ただし、焼成処理の前に、乾燥処理後のハニカム成形体が、脱脂処理されても良い。

脱脂条件は、特に限られないが、例えば、ハニカム成形体を、４００℃の温度に５時間程度保持することにより、脱脂処理が行われても良い。

その後、ハニカム成形体が焼成される。焼成条件は、ハニカム成形体の組成にもよるが、６００〜１２００℃が好ましく、６００〜１０００℃がより好ましい。

ハニカム成形体を焼成処理することにより、「ゼオライト構成型ハニカム構造体」が作製される。

（ステップＳ１３０）
「ゼオライトコーティング型ハニカム構造体」を製造する場合、さらに、ステップＳ１２０で得られたハニカム構造体のセル壁に、ゼオライトがコーティングされる。

このコーティング処理の方法は、特に限られない。例えば、ハニカム構造体をゼオライトを含むコーティング用ペースト中に浸漬した後、ペーストを乾燥、固化させることにより、ハニカム構造体のセル壁に、ゼオライトをコーティングしても良い。

コーティング用ペーストは、ゼオライト粒子の他、分散溶媒としての水およびアルコール等を含んでも良い。

乾燥処理の条件は、特に限られない。乾燥処理は、例えば、コーティング用ペースト付きハニカム構造体を、１５０℃で１０分間程度保持することにより、実施しても良い。

また、コーティング用ペーストの固化の条件は、特に限られない。コーティング用ペーストは、ハニカム構造体を、例えば、４５０℃の温度に２時間程度保持することにより、実施しても良い。

これにより、「ゼオライトコーティング型ハニカム構造体」を製造することができる。

なお、上記ハニカム構造体の製造方法は、単なる一例に過ぎない。当業者には、ハニカム構造体の製造方法として、この他にも、様々な方法が採用し得ることは明らかである。

（図２に示すハニカム構造体２００の構成について）
次に、図２に示す構造のハニカム構造体２００の特徴について説明する。ただし、図２に示す構造のハニカム構造体２００の基本的な特徴は、図１に示す構造のハニカム構造体２００と同様である。

従って、ここでは、図２に示す構造のハニカム構造体２００の封止材２６０についてのみ、説明する。

セル２５０の一方の端部に充填される封止材２６０は、ある程度の不透水性を有する限り、いかなる材料で構成されても良い。

封止材２６０は、例えば、炭化ケイ素、コージェライト、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素、アルミナ、および／またはゼオライトで構成されても良い。

なお、ハニカム構造体２００が、「ゼオライト構成型ハニカム構造体」および「ゼオライトコーティング型ハニカム構造体」のいずれでもない場合、封止材２６０は、ゼオライトを含有する必要がある。

（図２に示すハニカム構造体２００の製造方法）
次に、図４を参照して、図２に示すような構造のハニカム構造体２００の製造方法の一例について説明する。

図４は、図２に示すハニカム構造体２００を製造する際のフロー図の一例を概略的に示した図である。

図４に示すように、図２に示すハニカム構造体２００を製造する方法は、
所定の形状のハニカム成形体を作製するステップ（ステップＳ２１０）と、
前記ハニカム成形体からハニカム構造体を作製するステップ（ステップＳ２２０）と、
必要な際に実施される、前記ハニカム構造体のセル壁に、ゼオライトをコーティングするステップ（ステップＳ２３０）と、
各セルの一つの端部に、封止材を充填するステップ（ステップＳ２４０）と、
を有する。

ここで、ステップＳ２１０〜２３０は、前述の図１に示すハニカム構造体１００の製造方法におけるステップＳ１１０〜Ｓ１３０と同様である。従って、ここでは、ステップＳ２４０についてのみ、説明する。

（ステップＳ２４０）
図２に示すような構造のハニカム構造体２００を製造する場合、ステップＳ２３０までに得られたハニカム構造体において、各セル２５０の一つの端部に、封止材２６０が充填される。

封止材２６０の材料および充填方法は、特に限られず、従来から知られている材料および方法を適用することができる。

なお、封止材２６０がゼオライトを含む場合、そのような封止材２６０は、ゼオライト粒子を含むペーストを、ハニカム構造体のセルの端部に塗布した後、ハニカム構造体を６００℃〜１２００℃の温度に保持して、ペーストを固化させることにより、形成することができる。

これにより、図２に示すような構造のハニカム構造体２００を製造することができる。

なお、上記ステップＳ２３０とステップＳ２４０は、逆の順番で実施されても良い。すなわち、各セルの一つの端部を封止材で封止した後に、ゼオライトによるセル壁のコーティング処理を実施しても良い。

また、上記ハニカム構造体２００の製造方法は、単なる一例に過ぎない。当業者には、ハニカム構造体２００の製造方法として、この他にも、様々な方法が採用し得ることは明らかである。

本発明は、放射性物質を含む汚染水からセシウムを除去する方法等に適用することができる。

１００ 第１のハニカム構造体
１１０ 第１の端面
１２０ 第２の端面
１３０ 側面
１４０ セル壁
１５０ セル
２００ 第２のハニカム構造体
２１０ 第１の端面
２２０ 第２の端面
２３０ 側面
２４０ セル壁
２５０ セル
２６０ 封止材

Claims (32)

1. セル壁で区画され、少なくとも一方の端部が開放された複数のセルを有し、ゼオライトを含むハニカム構造体であって、前記セル壁には、ゼオライトがコーティングされているハニカム構造体を用いて、放射性物質を含む汚染水からセシウムを除去する方法。
2. セル壁で区画され、少なくとも一方の端部が開放された複数のセルを有し、ゼオライトを含むハニカム構造体であって、各セルの両端が開放されているハニカム構造体を用いて、放射性物質を含む汚染水からセシウムを除去する方法。
3. セル壁で区画され、少なくとも一方の端部が開放された複数のセルを有し、ゼオライトを含むハニカム構造体であって、各セルは、一方の端部が封止されているハニカム構造体を用いて、放射性物質を含む汚染水からセシウムを除去する方法。
4. 前記ハニカム構造体の前記セル壁は、ゼオライトを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の方法。
5. 前記ハニカム構造体は、６２個／ｃｍ^２〜１２４個／ｃｍ^２の範囲のセル密度を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 前記ハニカム構造体は、３１個／ｃｍ^２〜６２個／ｃｍ^２の範囲のセル密度を有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
7. 前記ゼオライトは、天然ゼオライトを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の方法。
8. 前記天然ゼオライトは、フェリエライト、モルデナイト、およびフォージサイトからなる群から選定された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記天然ゼオライトは、モルデナイトを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記ゼオライトは、合成ゼオライトを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の方法。
11. 前記合成ゼオライトは、β型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、ＺＳＭ−５、ゼオライトＡ、およびゼオライトＬからなる群から選定された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記合成ゼオライトは、β型ゼオライトを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記ゼオライトは、ゼオライト類縁化合物を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の方法。
14. 前記ゼオライト類縁化合物は、ＳＡＰＯ、およびＡＬＰＯからなる群から選定された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記ゼオライト類縁化合物は、ＳＡＰＯを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記放射性物質を含む汚染水は、海水であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一つに記載の方法。
17. セル壁で区画され、少なくとも一方の端部が開放された複数のセルを有し、ゼオライトを含むハニカム構造体であって、
    前記セル壁には、ゼオライトがコーティングされており、
    放射性物質を含む汚染水からのセシウム除去用のハニカム構造体。
18. セル壁で区画され、少なくとも一方の端部が開放された複数のセルを有し、ゼオライトを含むハニカム構造体であって、
    各セルは、両端が開放されており、
    放射性物質を含む汚染水からのセシウム除去用のハニカム構造体。
19. セル壁で区画され、少なくとも一方の端部が開放された複数のセルを有し、ゼオライトを含むハニカム構造体であって、
    各セルは、一方の端部が封止されており、
    放射性物質を含む汚染水からのセシウム除去用のハニカム構造体。
20. 前記セル壁は、ゼオライトを含むことを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか一つに記載のハニカム構造体。
21. 当該ハニカム構造体は、６２個／ｃｍ^２〜１２４個／ｃｍ^２の範囲のセル密度を有することを特徴とする請求項１８に記載のハニカム構造体。
22. 当該ハニカム構造体は、３１個／ｃｍ^２〜６２個／ｃｍ^２の範囲のセル密度を有することを特徴とする請求項１９に記載のハニカム構造体。
23. 前記ゼオライトは、天然ゼオライトを含むことを特徴とする請求項１７乃至２２のいずれか一つに記載のハニカム構造体。
24. 前記天然ゼオライトは、フェリエライト、モルデナイト、およびフォージサイトからなる群から選定された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２３に記載のハニカム構造体。
25. 前記天然ゼオライトは、モルデナイトを含むことを特徴とする請求項２４に記載のハニカム構造体。
26. 前記ゼオライトは、合成ゼオライトを含むことを特徴とする請求項１７乃至２２のいずれか一つに記載のハニカム構造体。
27. 前記合成ゼオライトは、β型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、ＺＳＭ−５、ゼオライトＡ、およびゼオライトＬからなる群から選定された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２６に記載のハニカム構造体。
28. 前記合成ゼオライトは、β型ゼオライトを含むことを特徴とする請求項２７に記載のハニカム構造体。
29. 前記ゼオライトは、ゼオライト類縁化合物を含むことを特徴とする請求項１７乃至２２のいずれか一つに記載のハニカム構造体。
30. 前記ゼオライト類縁化合物は、ＳＡＰＯ、およびＡＬＰＯからなる群から選定された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２９に記載のハニカム構造体。
31. 前記ゼオライト類縁化合物は、ＳＡＰＯを含むことを特徴とする請求項３０に記載のハニカム構造体。
32. 前記放射性物質を含む汚染水は、海水であることを特徴とする請求項１７乃至３１のいずれか一つに記載のハニカム構造体。

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