JP5971790B2 - Radioactive Cs + ion adsorbent and method for producing the same - Google Patents

Radioactive Cs + ion adsorbent and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP5971790B2
JP5971790B2 JP2011274398A JP2011274398A JP5971790B2 JP 5971790 B2 JP5971790 B2 JP 5971790B2 JP 2011274398 A JP2011274398 A JP 2011274398A JP 2011274398 A JP2011274398 A JP 2011274398A JP 5971790 B2 JP5971790 B2 JP 5971790B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ions
radioactive
clay mineral
ion
layered clay
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011274398A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013124965A (en
Inventor
秀夫 橋爪
秀夫 橋爪
藤井 和子
和子 藤井
安藤 寿浩
寿浩 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute for Materials Science
Original Assignee
National Institute for Materials Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute for Materials Science filed Critical National Institute for Materials Science
Priority to JP2011274398A priority Critical patent/JP5971790B2/en
Publication of JP2013124965A publication Critical patent/JP2013124965A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5971790B2 publication Critical patent/JP5971790B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

本発明は、放射性Csイオン吸着剤及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a radioactive Cs + ion adsorbent and a method for producing the same.

現在、原子力の産業上利用において、排出される放射性Csイオンをどのように捕獲して処理するかが重要な課題となっている。 At present, in the industrial use of nuclear energy, how to capture and treat the radioactive Cs + ions discharged is an important issue.

放射性Csイオンの捕獲方法として、例えば、ユーグレナを用いることを特徴とする、放射性核種を溶液から除去する方法がある(特許文献1)。また、脱窒菌を含んでなるセシウム吸着剤もある(特許文献2)。これらの方法及びセシウム吸着剤により、放射性核種を微生物により濃縮することができる。
しかし、微生物を施設内に隔離しなければならず、取り扱いが面倒であり、放射線等により微生物が突然変異を起こす危険性がある。また、飛散のおそれがある。
As a method for capturing radioactive Cs + ions, for example, there is a method of removing radionuclides from a solution characterized by using Euglena (Patent Document 1). There is also a cesium adsorbent comprising denitrifying bacteria (Patent Document 2). With these methods and cesium adsorbents, radionuclides can be concentrated by microorganisms.
However, microorganisms must be isolated in the facility, handling is troublesome, and there is a risk that the microorganisms will mutate due to radiation or the like. There is also a risk of scattering.

また、放射性Csイオンの捕獲方法として、土壌にCsイオンを吸着する方法もある(非特許文献1)。
しかし、pH又はイオン強度とCsイオンの吸着の分配係数(Kd)の関係(Fig.1)に示すように、土壌をそのまま使うと、Csイオンの吸着量はpHやイオン強度に強く依存し、Csイオンの吸着量が非常に少なくなる。
In addition, as a method for capturing radioactive Cs + ions, there is a method for adsorbing Cs + ions to soil (Non-patent Document 1).
However, as shown in the relationship between the pH or ionic strength and the distribution coefficient (Kd) of Cs + ion adsorption (Fig. 1), when soil is used as it is, the amount of Cs + ion adsorption strongly depends on the pH and ionic strength. In addition, the amount of adsorption of Cs + ions is very small.

また、放射性Csイオンの捕獲方法として、モンモリロナイトを含むスメクタイト類の粘土鉱物をCsイオン吸着剤に用いる方法がある(非特許文献2)。
しかし、ベントナイトとモンモリロナイトの吸着等温線(Fig.2)及び結論から分かるように、Csイオンのようなイオン半径の大きな陽イオンが前記粘土鉱物等の層状化合物の層間にインターカレーションすると、Csイオンが層間から容易に脱離できず、粘土鉱物自体が低レベル放射性廃棄物となる。
Further, as a method for capturing radioactive Cs + ions, there is a method of using a smectite clay mineral containing montmorillonite as a Cs + ion adsorbent (Non-patent Document 2).
However, as can be seen from the adsorption isotherm (Fig. 2) and conclusion of bentonite and montmorillonite, when a cation having a large ionic radius such as Cs + ion intercalates between layers of the layered compound such as clay mineral, Cs + Ions cannot be easily desorbed from the interlayer, and the clay mineral itself becomes a low-level radioactive waste.

更にまた、ゼオライトをCsイオン吸着剤に用いる方法がある(非特許文献3)。この方法は最も一般的に使用されている。
しかし、ゼオライトではCsイオンが層間から容易に脱離できず、大量の低レベル放射性廃棄物を発生させることとなっている。
Furthermore, there is a method using zeolite as a Cs + ion adsorbent (Non-patent Document 3). This method is most commonly used.
However, in zeolite, Cs + ions cannot be easily desorbed from the interlayer, and a large amount of low-level radioactive waste is generated.

特開2005−315701号公報JP 2005-315701 A 特開2007−271306号公報JP 2007-271306 A

G.Lujaniene,S.Motiejunas,J.Sapolaite,Journal of Radionalytical and Nuclear Chemitry,274,345,(2006.9.18)G. Lujanien, S.M. Motiejunas, J.M. Sapolite, Journal of Radiotactical and Nuclear Chemistry, 274, 345, (2006. 9.18) M.Galambos,V.Paucova,J.Kufcakova,O.Rosskopfova,P.Rajec,R.Adamcova,Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry,284,55,(2010.2.19)M.M. Galambos, V.M. Paucova, J .; Kufkakova, O .; Rosskopfova, P.M. Rajec, R.A. Adamcova, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 284, 55, (2011.19.19). B.Yidiz,N.Erten,M.Kis,Journal of Radioanalytical and Nuclear Cehmistry,288,475,(2011.2.12)B. Yidiz, N .; Erten, M.M. Kis, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 288, 475, (2011.12.12) T.Watanabe,T.Sato.Clay Science,7,129,(1988,3.7)T.A. Watanabe, T.A. Sato. Cray Science, 7, 129, (1988, 3.7) H.J.Ploehn,C.Liu.Indstrial and Engineering Chemistry Research. 45. 7025.(2006.3.1)H. J. et al. Ploehn, C.I. Liu. Industrial and Engineering Chemistry Research. 45. 7025. (2006.3.1) 日本粘土学会編、粘土ハンドブック、pp147、表3.5.1(2009.4.30)Edited by Japan Clay Society, Clay Handbook, pp147, Table 3.5.1 (2009.4.30) 日本化学会編、化学便覧II, 水和のギブスエネルギー ppII−316、表10.15 (1993.9.30)The Chemical Society of Japan, Chemical Handbook II, Gibbs energy of hydration ppII-316, Table 10.15 (1993.9.30)

本発明は、放射性Csイオンを容易に吸着するとともに、脱離可能な放射性Csイオン吸着剤及びその製造方法を提供することを課題とする。 The present invention is to readily adsorb radioactive Cs + ions, and to provide a removable radioactive Cs + ion adsorbent and a manufacturing method thereof.

上記事情を鑑みて、本発明者は試行錯誤した結果、通常の層状粘土鉱物に含まれているNaイオン、Liイオン、Hイオンの一部又は全部をRbイオンとイオン交換して、あらかじめCsイオンとイオン半径の近いRbイオンを層状化合物の層間にインターカレーションしたものを放射性Csイオン吸着剤として用いると、Csイオンの大きさより僅かに小さいだけなので、イオン交換により、Csイオンを層間や表面に容易に吸着させることができるとともに、水あるいは弱酸性溶液により、吸着させたCsイオンの脱離させることができることが分かった。また、脱離後、再び放射性Csイオン吸着剤として利用できることも分かり、本発明を完成した。
本発明は、以下の構成を有する。
In view of the above circumstances, as a result of trial and error, the present inventor ion-exchanges part or all of Na + ions, Li + ions, and H + ions contained in a normal layered clay mineral with Rb + ions. When used as a pre-Cs + ions and ionic radius close Rb + ions intercalated between layers of the layered compound as a radioactive Cs + ion adsorbent, since only slightly less than the magnitude of Cs + ions, by ion exchange It was found that Cs + ions can be easily adsorbed between layers and surfaces, and adsorbed Cs + ions can be desorbed with water or a weakly acidic solution. It was also found that after desorption, it could be used again as a radioactive Cs + ion adsorbent, and the present invention was completed.
The present invention has the following configuration.

(1) 層状粘土鉱物と、前記層状粘土鉱物の層間にインターカレーションさせた陽イオンと、を有し、前記層状粘土鉱物がスメクタイト類に属し、前記陽イオンのイオン半径が1.1Å以上であることを特徴とする放射性Csイオン吸着剤。 (1) It has a layered clay mineral and a cation intercalated between the layers of the layered clay mineral, the layered clay mineral belongs to smectites, and the cation has an ionic radius of 1.1 mm or more. A radioactive Cs + ion adsorbent characterized by being.

(2) 前記層状粘土鉱物がモンモリロナイト又はバイデライトであることを特徴とする(1)に記載の放射性Csイオン吸着剤。
(3) 前記陽イオンがRb、K又はBa2+の群から選択されるいずれか一の陽イオンであることを特徴とする(1)又は(2)に記載の放射性Csイオン吸着剤。
(4) 95%相対湿度におけるX線回折ピーク値が3.85°以上8.46°以下であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の放射性Csイオン吸着剤。
(2) The radioactive Cs + ion adsorbent according to (1), wherein the layered clay mineral is montmorillonite or beidellite.
(3) The radioactive Cs + ion adsorbent according to (1) or (2), wherein the cation is any one cation selected from the group of Rb + , K + or Ba 2+ .
(4) The radioactive Cs + ion adsorbent according to any one of (1) to (3), wherein an X-ray diffraction peak value at 95% relative humidity is 3.85 ° to 8.46 ° .

(6)100mmol/L以上の濃度で、イオン半径が1.1Å以上である陽イオンを分散させた水溶液中にスメクタイト類の層状粘土鉱物を分散してから、前記層状粘土鉱物と前記陽イオンとを分散させた水溶液を攪拌することを特徴とする放射性Csイオン吸着剤の製造方法。 (6) After dispersing a smectite layered clay mineral in an aqueous solution in which a cation having a concentration of 100 mmol / L or more and an ionic radius of 1.1 Å or more is dispersed, the layered clay mineral and the cation A method for producing a radioactive Cs + ion adsorbent, characterized by stirring an aqueous solution in which an aqueous solution is dispersed.

本発明の放射性Csイオン吸着剤は、層状粘土鉱物と、前記層状粘土鉱物の層間にインターカレーションさせた陽イオンと、を有し、前記層状粘土鉱物がスメクタイト類に属し、前記陽イオンのイオン半径が1.1Å以上である構成なので、水溶液中で十分な底面間隔(d値)を確保することができ、放射性Csイオンを容易に吸着するとともに、放射性Csイオンを容易に脱離することができる。これにより、繰り返し使用可能な放射性Csイオン吸着剤として用いることができ、大量の低レベル放射性廃棄物を発生させるという課題を解消することができる。 The radioactive Cs + ion adsorbent of the present invention has a layered clay mineral and a cation intercalated between layers of the layered clay mineral, the layered clay mineral belongs to smectites, and the cation of the cation Since the ionic radius is 1.1 mm or more, a sufficient bottom surface spacing (d value) can be secured in the aqueous solution, and the radioactive Cs + ions can be easily adsorbed and the radioactive Cs + ions can be easily desorbed. can do. Thereby, it can be used as a radioactive Cs + ion adsorbent that can be used repeatedly, and the problem of generating a large amount of low-level radioactive waste can be solved.

本発明の放射性Csイオン吸着剤の製造方法は、100mmol/L以上の濃度で、イオン半径が1.1Å以上である陽イオンを分散させた水溶液中にスメクタイト類の層状粘土鉱物を分散してから、前記層状粘土鉱物と前記陽イオンとを分散させた水溶液を攪拌する構成なので、繰り返し使用可能な放射性Csイオン吸着剤を容易に製造することができる。 In the method for producing the radioactive Cs + ion adsorbent of the present invention, a smectite layered clay mineral is dispersed in an aqueous solution in which a cation having an ion radius of 1.1 mm or more is dispersed at a concentration of 100 mmol / L or more. Therefore, since the aqueous solution in which the layered clay mineral and the cation are dispersed is stirred, a radioactive Cs + ion adsorbent that can be used repeatedly can be easily manufactured.

本発明の放射性Csイオン吸着剤の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the radioactive Cs + ion adsorption agent of this invention. 図1のA部の模式図である。It is a schematic diagram of the A section of FIG. 通常の層状粘土鉱物の一例を示す図であって、Rbをインターカレーションさせる前の層状粘土鉱物の図1のA部に対応する部分の模式図である。It is a figure which shows an example of a normal layered clay mineral, Comprising : It is a schematic diagram of the part corresponding to the A section of FIG. 1 of the layered clay mineral before intercalating Rb + . 層状粘土鉱物の層間のNaイオンが水分子に水和された状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state by which the Na <+> ion between the layers of the layered clay mineral was hydrated to the water molecule. 層状粘土鉱物が多数の粘土鉱物層に分離した状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which the layered clay mineral isolate | separated into many clay mineral layers. Rbをインターカレーションさせた層状粘土鉱物の図1のA部に対応する部分の模式図である。It is a schematic diagram of the part corresponding to the A section of FIG. 1 of the layered clay mineral intercalated with Rb + . 層間にインターカレーションされたRbに水分子を水素結合させた層状粘土鉱物の図1のA部に対応する部分の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a portion corresponding to part A of FIG. 1 of a layered clay mineral in which water molecules are hydrogen-bonded to Rb + intercalated between layers. Csをインターカレーションさせた層状粘土鉱物の図1のA部に対応する部分の模式図である。It is a schematic diagram of the part corresponding to the A section of FIG. 1 of the layered clay mineral intercalated with Cs + . 本発明の放射性Csイオン吸着剤の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of radioactive Cs + ion adsorption agent of this invention. 本発明の放射性Csイオン吸着剤の製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of radioactive Cs + ion adsorbent of this invention. 各相対湿度における実施例1試料の回折ピークの001面の底面間隔d値(Å)である。It is the bottom surface distance d value (Å) of the 001 plane of the diffraction peak of the sample of Example 1 at each relative humidity. 実施例1試料の放射性Csイオン吸着性評価の工程図である。It is process drawing of radioactive Cs + ion adsorption property evaluation of Example 1 sample. 実施例1試料の放射性Csイオン吸着性評価の工程図である。It is process drawing of radioactive Cs + ion adsorption property evaluation of Example 1 sample. 実施例1試料の放射性Csイオン吸着性評価の工程図である。It is process drawing of radioactive Cs + ion adsorption property evaluation of Example 1 sample. 実施例1試料の放射性Csイオン吸着性評価の工程図である。It is process drawing of radioactive Cs + ion adsorption property evaluation of Example 1 sample.

(本発明の実施形態)
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤及びその製造方法について説明する。
(Embodiment of the present invention)
Hereinafter, a radioactive Cs + ion adsorbent and a method for producing the same according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

<放射性Csイオン吸着剤>
図1は、本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤の一例を示す断面模式図である。
図1に示すように、本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤10は、層状粘土鉱物11と、層状粘土鉱物11の層間にインターカレーション(包接)させた陽イオン19と、を有する。
<Radioactive Cs + ion adsorbent>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a radioactive Cs + ion adsorbent according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a radioactive Cs + ion adsorbent 10 according to an embodiment of the present invention includes a layered clay mineral 11 and a cation 19 intercalated between the layers of the layered clay mineral 11. Have

層状粘土鉱物11は、スメクタイト類に属する。
スメクタイト類とは、粘土鉱物であるモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライトの総称である。層状粘土鉱物11として、モンモリロナイト、バイデライトを用いることがより好ましい。
図1に示すように、層状粘土鉱物11は、2層以上の粘土鉱物層12を有する。
粘土鉱物層12は、SiO−OH層13aと、無機酸化物層14と、SiO−OH層13bとを有している。無機酸化物層14は、SiO−OH層13a、13bにより挟持されている。
The layered clay mineral 11 belongs to smectites.
Smectites are a general term for clay minerals such as montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, and hectorite. More preferably, montmorillonite or beidellite is used as the layered clay mineral 11.
As shown in FIG. 1, the layered clay mineral 11 has two or more clay mineral layers 12.
The clay mineral layer 12 has a SiO—OH layer 13a, an inorganic oxide layer 14, and a SiO—OH layer 13b. The inorganic oxide layer 14 is sandwiched between the SiO—OH layers 13a and 13b.

図2は、図1のA部の拡大模式図である。
SiO−OH層13a、13bは、Siを中心に配し、Oを頂点に配する三角錐形状の構造単位が連結されてなる層である。
無機酸化物層14は、Al、Mg又はFeのいずれかの金属Meを中心に配し、Oを頂点に配する八面体形状の構造単位が連結されてなる層である。
FIG. 2 is an enlarged schematic view of a part A in FIG.
The SiO—OH layers 13a and 13b are layers formed by connecting triangular pyramid-shaped structural units with Si at the center and O at the apex.
The inorganic oxide layer 14 is a layer formed by connecting octahedral structural units with a metal Me of Al, Mg, or Fe at the center and O at the top.

粘土鉱物層12は、珪酸(SiO、SiO・OH)、水酸化アルミニウム(Al(OH))、水酸化マグネシウム(Mg(OH))又は水酸化鉄(Fe(OH))がシート状に積み重なった結晶構造を有する無機物である。 The clay mineral layer 12 is made of silicic acid (SiO 2 , SiO 2 .OH), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), or iron hydroxide (Fe (OH) 3 ). It is an inorganic substance having a crystal structure stacked in a sheet form.

陽イオン19のイオン半径(6配位)は1.1Å以上である。イオン半径の値は、Shannon、1976に基づく(以下、同じ)。これにより、イオン半径(6配位)が1.67Åである放射性Csイオンと容易にイオン交換させることができる。イオン交換とは、イオン結合などで結合したイオンが他のイオンと移り変わることである。
1.1Å未満の陽イオンを用いた場合は、イオン交換が困難となる。例えば、イオン半径(6配位)は、Naイオンが1.02Åであり、Liイオンが0.76Åであり、Hイオンが−0.24Åであり、イオン交換させることができない。Naイオン、Liイオン、Hイオンは通常の層状粘土鉱物に含まれている。
The ionic radius (six coordination) of the cation 19 is 1.1 あ る or more. The value of the ion radius is based on Shannon, 1976 (hereinafter the same). Thereby, it is possible to easily exchange ions with radioactive Cs + ions having an ion radius (6-coordinate) of 1.67Å. Ion exchange means that ions bonded by ion bonding or the like are transferred to other ions.
When a cation of less than 1.1 kg is used, ion exchange becomes difficult. For example, the ion radius (6-coordinate) is 1.02 Na for Na + ions, 0.76 Li for Li + ions, and -0.24 Å for H + ions, and cannot be ion-exchanged. Na + ions, Li + ions, and H + ions are contained in ordinary layered clay minerals.

陽イオン19は、Rbイオン、Kイオン又はBa2+イオンの群から選択されるいずれか一の陽イオンであることが好ましい。イオン半径(6配位)は、Rbイオンが1.52Åであり、Kイオンが1.52Åであり、Ba2+イオンが1.35Åであり、これらの陽イオンは、イオン半径(6配位)が1.1Å以上である。 The cation 19 is preferably any one cation selected from the group of Rb + ions, K + ions, or Ba 2+ ions. The ionic radii (6-coordinate) are 1.52R for Rb + ions, 1.52K for K + ions and 1.35 B for Ba 2+ ions. Rank) is 1.1 mm or more.

図3は、通常の層状粘土鉱物の一例を示す図であって、Rbをインターカレーションさせる前の層状粘土鉱物の図1のA部に対応する部分の模式図である。
通常の層状粘土鉱物は、層間Naイオン及びLiイオン等のイオン半径の小さい陽イオンを有する。層間距離は各層が同一の電荷を有するため、層同士のクーロン反発力を層間のNaイオン及びLiイオン等の陽イオン引力の釣り合いによって層間距離が決まっている。
図4は、層状粘土鉱物の層間のNaイオンが水分子に水和された状態を示す模式図である。
図4に示すように、粘土鉱物層間のNaイオンに水分子が近接すると、Naイオンの水和のギブスネルギーが大きいため、粘土鉱物層の表面に水分子が吸着せず、層間のNaイオンと吸着し、層間に水分子がインターカレーションされる。水中では、層状粘土鉱物の粒子の周りにたくさんの水分子が引き寄せられるため、Naイオンのまわりに水分子が幾層も重なり、粘土鉱物層同士をNaイオンで結びつけることができなくなる。これにより、粘土鉱物層12は、水中で上下の層間間隔を保持できずに、それぞれ一枚の層に分離して、層がバラバラになった状態になる。
図5は、層状粘土鉱物が水中で多数の粘土鉱物層に分離した状態を示す模式図である。 Rbイオンを層間に有した層状粘土鉱物では、Rbイオン水和のギブスエネルギーがNaイオンに比べて、小さいため、水中に粘土鉱物の粒子があっても、上下の層を引き離すだけの水分子が層間に入らず、Csイオンとイオン交換できるだけ十分な、層間距離を保つ。
層間距離は(d値)は非特許文献4に基づく。
また、粘土鉱物の層厚は、非特許文献5に基づく。
また、粘土鉱物の層間のイオンの水和数は非特許文献6に基づく。
また、水和のギブスエネルギーは非特許文献7に基づく。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a normal layered clay mineral, and is a schematic diagram of a portion corresponding to part A of FIG. 1 of the layered clay mineral before intercalating Rb + .
Ordinary layered clay minerals have cations with a small ionic radius, such as interlayer Na + ions and Li + ions. Since each layer has the same electric charge, the interlayer distance is determined by the balance of the coulomb repulsive force between the layers by the balance of cation attractive forces such as Na + ions and Li + ions between the layers.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which Na + ions between layers of the layered clay mineral are hydrated to water molecules.
As shown in FIG. 4, when water molecules are close to Na + ions between clay mineral layers, the Gibbs energy of hydration of Na + ions is large, so water molecules are not adsorbed on the surface of the clay mineral layers, and Na Adsorbed with + ions, water molecules are intercalated between layers. In water, since many water molecules are attracted around the layered clay mineral particles, the water molecules overlap with each other around the Na + ions, and the clay mineral layers cannot be connected with Na + ions. As a result, the clay mineral layer 12 cannot maintain the upper and lower interlayer spacing in water, but is separated into a single layer, and the layers are separated.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which the layered clay mineral is separated into a large number of clay mineral layers in water. In a layered clay mineral having Rb + ions between layers, the Gibbs energy of Rb + ion hydration is smaller than that of Na + ions, so even if clay mineral particles are present in the water, the upper and lower layers can be separated. Water molecules do not enter between the layers, and the interlayer distance is kept as long as possible to exchange ions with Cs + ions.
The interlayer distance (d value) is based on Non-Patent Document 4.
The layer thickness of the clay mineral is based on Non-Patent Document 5.
Further, the hydration number of ions between clay mineral layers is based on Non-Patent Document 6.
The Gibbs energy of hydration is based on Non-Patent Document 7.

図6は、本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤10の一例を示した図であり、Rbイオンを層間に有する場合の図である。図4に示すように、Rbイオンのイオン半径は大きいので、クーロン反発力により決定された層間距離をより広げる。
層間距離(d値)は、実施例の表1の相対湿度10%のピーク値に基づく。
FIG. 6 is a view showing an example of the radioactive Cs + ion adsorbent 10 according to the embodiment of the present invention, and is a view in the case of having Rb + ions between layers. As shown in FIG. 4, since the ionic radius of Rb + ions is large, the interlayer distance determined by the Coulomb repulsive force is further increased.
The interlayer distance (d value) is based on the peak value of 10% relative humidity in Table 1 of the examples.

図7は、水溶液中の本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤10の一例を示した図であり、Rbイオンを層間に有する場合の図である。図5に示すように、水分子(HO)が層間のRbイオンとSiO−OH層13bとの間に侵入し、水素結合を形成する。これにより、層間距離をより広げる。
層間距離(d値)は、実施例の表1の相対湿度95%のピーク値に基づく。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the radioactive Cs + ion adsorbent 10 according to the embodiment of the present invention in an aqueous solution, and is a diagram in the case of having Rb + ions between layers. As shown in FIG. 5, water molecules (H 2 O) enter between the Rb + ions between the layers and the SiO—OH layer 13b to form hydrogen bonds. This further increases the interlayer distance.
The interlayer distance (d value) is based on the peak value of 95% relative humidity in Table 1 of the examples.

図8は、水溶液中の本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤10で、Csイオンを吸着した一例を示した図である。
Csイオンを高濃度で分散させた水溶液中に、本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤10を浸漬させると、RbイオンはCsイオンよりイオン半径(6配位)がわずかに小さいだけなので、濃度勾配により、図8に示すように、RbイオンはCsイオンに容易にイオン交換される。
一方、通常の層状粘土鉱物の場合には、層間距離が狭く、水分子が侵入することが困難であるため、層間に存在する陽イオンがCsイオンでイオン交換されることはほとんどない。
FIG. 8 is a diagram showing an example in which Cs + ions are adsorbed by the radioactive Cs + ion adsorbent 10 according to the embodiment of the present invention in an aqueous solution.
When the radioactive Cs + ion adsorbent 10 according to the embodiment of the present invention is immersed in an aqueous solution in which Cs + ions are dispersed at a high concentration, Rb + ions have a smaller ion radius (six coordination) than Cs + ions. Therefore, Rb + ions are easily ion-exchanged to Cs + ions as shown in FIG. 8 due to the concentration gradient.
On the other hand, in the case of a normal layered clay mineral, since the interlayer distance is narrow and it is difficult for water molecules to penetrate, cations existing between the layers are hardly exchanged with Cs + ions.

Csイオンを吸着した放射性Csイオン吸着剤10は、Rbイオン、Kイオン又はBa2+イオンを分散させた水溶液に浸漬することにより、CsイオンがRbイオン、Kイオン又はBa2+イオンとイオン交換され、層状粘土鉱物から容易に脱離される。これにより、再び放射性Csイオン吸着剤として利用できる。 Radioactive Cs + ion adsorbent 10 that has adsorbed the Cs + ions, Rb + ions, by immersing in an aqueous solution prepared by dispersing the K + ions or Ba 2+ ion, Cs + ions Rb + ions, K + ions or Ba It is ion-exchanged with 2+ ions and is easily desorbed from the layered clay mineral. Thereby, it can utilize again as radioactive Cs + ion adsorption agent.

吸着・脱離工程では、水溶液のpHを制御して、水溶液を弱酸性とすることが好ましい。例えば、CsイオンがHイオンとイオン交換してからHイオンがRbイオン、Kイオン又はBa2+イオンとイオン交換して、CsイオンとRbイオン、Kイオン又はBa2+イオンとのイオン交換反応を効率的にすることができる。 In the adsorption / desorption step, it is preferable to make the aqueous solution weakly acidic by controlling the pH of the aqueous solution. For example, Cs + ions are H + ions Rb + ions, and K + ions or Ba 2+ ion and ion-exchange from the H + ions and the ion-exchange, Cs + ions and Rb + ions, K + ions or Ba 2+ An ion exchange reaction with ions can be made efficient.

脱離後の水溶液中には脱離させた放射性Csイオンが多量に存在する。この水溶液を乾燥することにより、放射性物質のみを濃縮することができる。これにより、低レベル放射性廃棄物の体積を今までよりもはるかに小さくすることができる。 The desorbed aqueous solution contains a large amount of desorbed radioactive Cs + ions. By drying this aqueous solution, only the radioactive substance can be concentrated. Thereby, the volume of low level radioactive waste can be made much smaller than before.

放射性Csイオン吸着剤は、95%相対湿度におけるX線回折ピーク値が3.85°以上8.46°以下である材料を用いることが好ましい。
これにより、水溶液中で、層間に水分子を挿入して、陽イオンと水素結合させることにより、放射性Csイオン吸着剤の底面間隔(d値)を15.46Å以上にでき、イオン交換により、イオン半径が約1.8Åの放射性Csイオンを層間に容易に挿入できるとともに、層間から容易に取り出すことができる。
The radioactive Cs + ion adsorbent is preferably a material having an X-ray diffraction peak value at 95% relative humidity of 3.85 ° or more and 8.46 ° or less.
Thus, by inserting water molecules between layers in an aqueous solution and hydrogen bonding with a cation, the bottom surface distance (d value) of the radioactive Cs + ion adsorbent can be made 15.46 mm or more, and by ion exchange, Radioactive Cs + ions having an ionic radius of about 1.8 Å can be easily inserted between the layers and can be easily taken out from the layers.

これにより、水溶液中で、層間に水分子を挿入して、陽イオンと水素結合させることにより、放射性Csイオン吸着剤の底面間隔(d値)を15.46Å以上にでき、イオン交換により、イオン半径が約1.8Åの放射性Csイオンを層間に容易に挿入できるとともに、層間から容易に取り出すことができる。 Thus, by inserting water molecules between layers in an aqueous solution and hydrogen bonding with a cation, the bottom surface distance (d value) of the radioactive Cs + ion adsorbent can be made 15.46 mm or more, and by ion exchange, Radioactive Cs + ions having an ionic radius of about 1.8 Å can be easily inserted between the layers and can be easily taken out from the layers.

<放射性Csイオン吸着剤の製造方法>
本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤の製造方法は、100mmol/L以上の濃度で、イオン半径が1.1Å以上である陽イオンを分散させた水溶液中にスメクタイト類の層状粘土鉱物を分散してから、前記層状粘土鉱物と前記陽イオンとを分散させた水溶液を攪拌する工程を有する。
<Method for producing radioactive Cs + ion adsorbent>
A method for producing a radioactive Cs + ion adsorbent according to an embodiment of the present invention is a layered clay mineral of smectites in an aqueous solution in which a cation having an ionic radius of 1.1 mm or more is dispersed at a concentration of 100 mmol / L or more. And then stirring the aqueous solution in which the layered clay mineral and the cation are dispersed.

図9は、本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤の製造方法の一例を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing an example of a method for producing a radioactive Cs + ion adsorbent according to an embodiment of the present invention.

<1.分散工程>
まず、100mmol/L以上の濃度で、イオン半径が1.1Å以上である陽イオンのハロゲン化物の水溶液を調製する。不純物の影響を低減するため、超純水を用いることが好ましい。
次に、前記水溶液にスメクタイト類の層状粘土鉱物を分散させる。100mM以上の濃度の水溶液を用いることにより、濃度勾配により、層状粘土鉱物の層間に一部の陽イオンがインターカレーションされる。
<1. Dispersion process>
First, an aqueous solution of a cation halide having a concentration of 100 mmol / L or more and an ionic radius of 1.1 mm or more is prepared. In order to reduce the influence of impurities, it is preferable to use ultrapure water.
Next, a layered clay mineral of smectites is dispersed in the aqueous solution. By using an aqueous solution having a concentration of 100 mM or more, some cations are intercalated between the layers of the layered clay mineral due to the concentration gradient.

<2.攪拌工程>
次に、層状粘土鉱物を分散させた前記水溶液を、所定時間攪拌する。1時間以上攪拌することが好ましく、3時間以上攪拌することがより好ましい。これにより、層状粘土鉱物の層間により多くの陽イオンをインターカレーションさせることができる。
<2. Stirring process>
Next, the aqueous solution in which the layered clay mineral is dispersed is stirred for a predetermined time. Stirring for 1 hour or more is preferable, and stirring for 3 hours or more is more preferable. Thereby, more cations can be intercalated between the layers of the layered clay mineral.

<3.静置工程>
次に、この水溶液を所定時間静置する。1日以上静置することが好ましく、2日間以上静置することがより好ましい。これにより、層状粘土鉱物の層間により多くの陽イオンをインターカレーションさせることができる。
<3. Standing process>
Next, this aqueous solution is allowed to stand for a predetermined time. It is preferable to leave still for 1 day or more, and it is more preferable to leave still for 2 days or more. Thereby, more cations can be intercalated between the layers of the layered clay mineral.

<4.容器交換工程>
次に、静置した前記水溶液を、遠心分離用チューブ内に移す。遠心分離用チューブを用いて、前記1〜3の工程を行った場合には、この工程は実施しない。
<4. Container exchange process>
Next, the stationary aqueous solution is transferred into a centrifuge tube. When the steps 1 to 3 are performed using a centrifuge tube, this step is not performed.

<5.遠心分離工程>
次に、遠心分離用チューブを遠心分離機にセットし、前記水溶液を遠心分離する。回転数は10000rpm以上とすることが好ましく、30000rpm以上とすることがより好ましい。また、1分間以上遠心分離することが好ましく、30分間以上遠心分離することがより好ましい。これにより、層間に陽イオンをインターカレーションさせた層状粘土鉱物からなる固相を液相から分離する。
なお、遠心分離工程の代わりに濾過工程を用いて、固相を液相から分離してもよい。
<5. Centrifugation process>
Next, the centrifuge tube is set in a centrifuge, and the aqueous solution is centrifuged. The rotation speed is preferably 10,000 rpm or more, and more preferably 30000 rpm or more. Moreover, it is preferable to centrifuge for 1 minute or more, and it is more preferable to centrifuge for 30 minutes or more. Thereby, the solid phase which consists of the layered clay mineral which intercalated the cation between layers is isolate | separated from a liquid phase.
Note that the solid phase may be separated from the liquid phase by using a filtration step instead of the centrifugation step.

<6.超音波洗浄工程>
次に、遠心分離用チューブ中の上澄み液を除去してから、水を加える。
次に、水を入れたビーカー中に前記遠心分離用チューブを入れ、超音波洗浄機により、超音波を印加する。1分間以上超音波印加することが好ましく、60分間以上超音波印加することがより好ましい。
これにより、層状粘土鉱物の層間又は表面に存在する不純物を層状粘土鉱物から除去することができる。
<6. Ultrasonic cleaning process>
Next, after removing the supernatant in the centrifuge tube, water is added.
Next, the tube for centrifugation is put into a beaker containing water, and ultrasonic waves are applied by an ultrasonic cleaner. It is preferable to apply ultrasonic waves for 1 minute or longer, and more preferable to apply ultrasonic waves for 60 minutes or longer.
Thereby, the impurity which exists in the interlayer or surface of a layered clay mineral can be removed from a layered clay mineral.

<7.遠心分離工程>
次に、この遠心分離用チューブを遠心分離機にセットし、遠心分離する。回転数は10000rpm以上とすることが好ましく、30000rpm以上とすることがより好ましい。また、1分間以上遠心分離することが好ましく、30分間以上遠心分離することがより好ましい。これにより、層間に陽イオンをインターカレーションさせた層状粘土鉱物からなる固相を液相から分離する。
なお、遠心分離工程の代わりに濾過工程を用いて、固相を液相から分離してもよい。
<7. Centrifugation process>
Next, the centrifuge tube is set in a centrifuge and centrifuged. The rotation speed is preferably 10,000 rpm or more, and more preferably 30000 rpm or more. Moreover, it is preferable to centrifuge for 1 minute or more, and it is more preferable to centrifuge for 30 minutes or more. Thereby, the solid phase which consists of the layered clay mineral which intercalated the cation between layers is isolate | separated from a liquid phase.
Note that the solid phase may be separated from the liquid phase by using a filtration step instead of the centrifugation step.

<8.乾燥工程>
次に、オーブン内に蓋を開けた遠心分離用チューブを配置して、所定の温度で乾燥することにより、液相を完全に除去する。これにより、塊状の固形物を得ることができる。所定の温度は40℃以上とすることが好ましく、60℃以上とすることがより好ましい。
<8. Drying process>
Next, a centrifuge tube with a lid opened in the oven is placed and dried at a predetermined temperature to completely remove the liquid phase. Thereby, a lump solid substance can be obtained. The predetermined temperature is preferably 40 ° C. or higher, and more preferably 60 ° C. or higher.

<9.粉砕工程>
次に、前記固形物を粉砕して、本発明の実施形態である放射性陽イオン吸着脱離剤の粉末を得る。例えば、メノウの乳鉢により軽く粉砕する。
粉砕処理により、最大径が2μm以下の粒子とすることが好ましい。これにより、表面積を高めることができ、より多くの放射性Csイオン吸着剤を吸着させることができる。
<9. Grinding process>
Next, the solid is pulverized to obtain a radioactive cation adsorption / desorption agent powder according to an embodiment of the present invention. For example, lightly pulverize with an agate mortar.
It is preferable to obtain particles having a maximum diameter of 2 μm or less by pulverization. Thereby, a surface area can be raised and more radioactive Cs + ion adsorption agent can be adsorbed.

以上の製造工程により、これにより、層状粘土鉱物の層間に陽イオンをインターカレーションさせて、本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤を製造できる。また、放射性Csイオン吸着剤を製造効率高く製造することができる。更にまた、放射性Csイオン吸着剤の純度を向上させ、吸着特性をより均一化することができる。 With the above manufacturing process, the radioactive Cs + ion adsorbent according to the embodiment of the present invention can be manufactured by intercalating cations between the layers of the layered clay mineral. Further, the radioactive Cs + ion adsorbent can be produced with high production efficiency. Furthermore, the purity of the radioactive Cs + ion adsorbent can be improved and the adsorption characteristics can be made more uniform.

本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤10は、層状粘土鉱物11と、層状粘土鉱物11の層間にインターカレーションさせた陽イオン19と、を有し、層状粘土鉱物11がスメクタイト類に属し、陽イオン19のイオン半径が1.1Å以上である構成なので、水溶液中で十分な底面間隔(d値)を確保することができ、放射性Csイオンを容易に吸着するとともに、放射性Csイオンを容易に脱離することができる。これにより、繰り返し使用可能な放射性Csイオン吸着剤として用いることができ、大量の低レベル放射性廃棄物を発生させるという課題を解消することができる。 The radioactive Cs + ion adsorbent 10 according to the embodiment of the present invention includes a layered clay mineral 11 and a cation 19 intercalated between the layers of the layered clay mineral 11, and the layered clay mineral 11 is a smectite. Since the ionic radius of the cation 19 is 1.1 mm or more, a sufficient bottom surface distance (d value) can be secured in the aqueous solution, and radioactive Cs + ions can be easily adsorbed and radioactive Cs. + Ions can be easily desorbed. Thereby, it can be used as a radioactive Cs + ion adsorbent that can be used repeatedly, and the problem of generating a large amount of low-level radioactive waste can be solved.

本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤10は、層状粘土鉱物11がモンモリロナイト又はバイデライトである構成なので、水溶液中で十分な底面間隔(d値)を確保することができ、放射性Csイオンを容易に吸着するとともに、放射性Csイオンを容易に脱離することができる。 The radioactive Cs + ion adsorbent 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the layered clay mineral 11 is montmorillonite or beidellite, so that a sufficient bottom surface distance (d value) can be secured in the aqueous solution, and the radioactive Cs + Ions can be easily adsorbed and radioactive Cs + ions can be easily desorbed.

本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤10は、陽イオン19がRb、K又はBa2+の群から選択されるいずれか一の陽イオンである構成なので、水溶液中で十分な底面間隔(d値)を確保することができ、放射性Csイオンを容易に吸着するとともに、放射性Csイオンを容易に脱離することができる。 The radioactive Cs + ion adsorbent 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the cation 19 is any one cation selected from the group of Rb + , K +, or Ba 2+. A bottom surface distance (d value) can be secured, and radioactive Cs + ions can be easily adsorbed and radioactive Cs + ions can be easily desorbed.

本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤10は、95%相対湿度におけるX線回折ピーク値が3.85°以上8.46°以下である構成なので、水溶液中で十分な底面間隔(d値)を確保することができ、放射性Csイオンを容易に吸着するとともに、放射性Csイオンを容易に脱離することができる。 Since the radioactive Cs + ion adsorbent 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the X-ray diffraction peak value at 95% relative humidity is 3.85 ° or more and 8.46 ° or less, a sufficient bottom surface separation ( d value) can be secured, and radioactive Cs + ions can be easily adsorbed and radioactive Cs + ions can be easily desorbed.

本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤10の製造方法は、100mmol/L以上の濃度で、イオン半径が1.1Å以上である陽イオン19を分散させた水溶液中にスメクタイト類の層状粘土鉱物11を分散してから、層状粘土鉱物11と陽イオン19とを分散させた水溶液を攪拌する構成なので、繰り返し使用可能な放射性Csイオン吸着剤を容易に製造することができる。 The method for producing the radioactive Cs + ion adsorbent 10 according to the embodiment of the present invention is a layered structure of smectites in an aqueous solution in which a cation 19 having an ion radius of 1.1 mm or more is dispersed at a concentration of 100 mmol / L or more. Since the clay mineral 11 is dispersed and then the aqueous solution in which the layered clay mineral 11 and the cation 19 are dispersed is stirred, a reusable radioactive Cs + ion adsorbent can be easily produced.

本発明の実施形態である放射性Csイオン吸着剤及びその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The radioactive Cs + ion adsorbent and the production method thereof according to the embodiment of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the technical idea of the present invention. . Specific examples of this embodiment are shown in the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
<1.分散工程>
図10(a)に示すように、まず、塩化ルビジウム100mmol/Lを超純水100mLに溶解して、Rbイオンが分散された溶液を調製した。
次に、前記溶液に天然産のモンモリロナイトからなる粘土鉱物を分散した。
Example 1
<1. Dispersion process>
As shown in FIG. 10A, first, 100 mmol / L of rubidium chloride was dissolved in 100 mL of ultrapure water to prepare a solution in which Rb + ions were dispersed.
Next, a clay mineral made of natural montmorillonite was dispersed in the solution.

<2.攪拌工程>
次に、粘土鉱物を浸漬させた前記溶液を、スターラを用いて数時間攪拌した。ローターはP70ATを用いた。
<2. Stirring process>
Next, the solution in which the clay mineral was immersed was stirred for several hours using a stirrer. The rotor used was P70AT.

<3.静置工程>
次に、図10(b)に示すように、2日間静置した。
<3. Standing process>
Next, as shown in FIG.10 (b), it left still for 2 days.

<4.容器交換工程>
次に、静置した前記溶液を、遠心分離用チューブに移した。
<4. Container exchange process>
Next, the stationary solution was transferred to a centrifuge tube.

<5.遠心分離工程>
次に、図10(c)に示すように、前記遠心分離用チューブを遠心分離機にセットし、32000rpmで30分間遠心分離した。遠心分離機は日立工機製のCP100αを用いた。
<5. Centrifugation process>
Next, as shown in FIG. 10 (c), the centrifuge tube was set in a centrifuge and centrifuged at 32000 rpm for 30 minutes. The centrifuge used was CP100α manufactured by Hitachi Koki.

<6.超音波洗浄工程>
次に、前記遠心分離用チューブ中の上澄み液を除去してから、水を加えた。
次に、水を入れたビーカー中に前記遠心分離用チューブを入れ、超音波洗浄機により、超音波を1時間印加した。
<6. Ultrasonic cleaning process>
Next, after removing the supernatant in the centrifuge tube, water was added.
Next, the said tube for centrifugation was put in the beaker containing water, and the ultrasonic wave was applied for 1 hour with the ultrasonic cleaner.

<7.遠心分離工程>
次に、図10(d)に示すように、前記遠心分離用チューブを遠心分離機にセットし、32000rpmで30分間遠心分離した。
<7. Centrifugation process>
Next, as shown in FIG. 10D, the centrifuge tube was set in a centrifuge and centrifuged at 32000 rpm for 30 minutes.

<8.乾燥工程>
次に、オーブンに前記遠心分離用チューブを配置し、60℃で溶液を乾燥させ、塊状の固形物を得た。
<8. Drying process>
Next, the centrifuge tube was placed in an oven, and the solution was dried at 60 ° C. to obtain a massive solid.

<9.粉砕工程>
次に、前記固形物を、メノウの乳鉢により軽く粉砕して、放射性陽イオン吸着脱離剤の粉末(実施例1試料)を得た。
<9. Grinding process>
Next, the solid was lightly pulverized with an agate mortar to obtain a radioactive cation adsorption / desorption agent powder (Example 1 sample).

<X線回折分析>
次に、試料室内の相対湿度と温度を制御可能な粉末X線回折装置により、CuK線を用い、試料の粉末のX線の回折パターンを測定した。
具体的には、試料室内温度25℃で、相対湿度を10%から10%毎に90%まで変化させるとともに、さらに95%に変化させた。それぞれの相対湿度で30分保持後に試料のX線の回折パターンを測定した。
表1に示す結果が得られた。実施例1試料の化学組成はRb0.3(Al1.6,Fe0.2,Mg0.2)Si10(OH)・nHOであった。
<X-ray diffraction analysis>
Next, an X-ray diffraction pattern of the sample powder was measured using CuK rays by a powder X-ray diffractometer capable of controlling the relative humidity and temperature in the sample chamber.
Specifically, the relative humidity was changed from 10% to 90% every 10% at a sample room temperature of 25 ° C., and further to 95%. After holding for 30 minutes at each relative humidity, the X-ray diffraction pattern of the sample was measured.
The results shown in Table 1 were obtained. The chemical composition of the sample of Example 1 was Rb 0.3 (Al 1.6 , Fe 0.2 , Mg 0.2 ) Si 4 O 10 (OH) 2 .nH 2 O.

図11は、各相対湿度における実施例1試料の回折ピークの001面の底面間隔d値(Å)である。参考として、モンモリナイト単体の測定結果を合わせて示している。
モンモリナイト単体では、30%付近及び90%付近で底面間隔が大きく変化した。一方、実施例1試料では、90%付近でのみ底面間隔が大きく変化した。底面間隔が大きく変化したことは、層間の距離が長くなったことを示している。
モンモリナイト単体では、95%で底面間隔が約18Åであるのに対し、実施例1試料では約16Åであった。
FIG. 11 is a bottom surface distance d value (Å) of the 001 plane of the diffraction peak of the sample of Example 1 at each relative humidity. As a reference, the measurement results of montmorillonite alone are also shown.
With montmorillonite alone, the bottom face spacing changed greatly around 30% and around 90%. On the other hand, in the sample of Example 1, the bottom face interval changed greatly only in the vicinity of 90%. A large change in the bottom surface spacing indicates that the distance between the layers has increased.
In the case of montmorillonite alone, the bottom face spacing was about 18 mm at 95%, whereas in the sample of Example 1, it was about 16 mm.

<放射性Csイオン吸着性評価>
まず、水酸化セシウムを5mmol/Lになるように水に溶かし0.1mol/Lの塩酸により、pHが6.5から7にしたセシウム溶液を調製した。
次に、図12(a)に示すように、遠心分離用チューブ中で、実施例1試料100mgを前記セシウム溶液5mLに分散させ、回転式撹拌機により2時間撹拌した。
次に、図12(b)に示すように、遠心分離機で固相1と上澄み液に分離した。
<Radioactive Cs + Ion adsorption evaluation>
First, cesium hydroxide was dissolved in water to 5 mmol / L, and a cesium solution having a pH of 6.5 to 7 was prepared with 0.1 mol / L hydrochloric acid.
Next, as shown in FIG. 12A, 100 mg of the sample of Example 1 was dispersed in 5 mL of the cesium solution in a centrifuge tube and stirred for 2 hours with a rotary stirrer.
Next, as shown in FIG. 12 (b), the solid phase 1 and the supernatant were separated with a centrifuge.

上澄み液中のCsイオンはキャピラリー電気泳動装置3DCE(HPCE:HP社(現アジレント社)製)及び陽イオン用分析キット(アジレント社製)を用いて分析した。
キャピラリー電気泳動装置(HPCE)とは、金属イオンや有機物を分析する装置である。内径50μmのチューブに緩衝液を見たし、高電圧をかけることにより、チューブ内の試料が移動し、UVにより検出する装置である。
Cs + ions in the supernatant were analyzed using a capillary electrophoresis apparatus 3DCE (HPCE: manufactured by HP (currently Agilent)) and a cation analysis kit (manufactured by Agilent).
A capillary electrophoresis apparatus (HPCE) is an apparatus that analyzes metal ions and organic substances. This is a device that detects a buffer solution in a tube having an inner diameter of 50 μm and applies a high voltage to move a sample in the tube and detect it by UV.

次に、図12(c)に示すように、固相1に10mLの水を加え、超音波洗浄機を使って分散後、回転式撹拌機により2時間撹拌した。
次に、図12(d)に示すように、遠心分離機で固相2と上澄み液に分離した。
上澄み液中のCsイオンはHPCEを用いて上述と同様の方法で分析した。
Next, as shown in FIG. 12 (c), 10 mL of water was added to the solid phase 1, dispersed using an ultrasonic cleaner, and then stirred for 2 hours using a rotary stirrer.
Next, as shown in FIG. 12 (d), the solid phase 2 and the supernatant were separated with a centrifuge.
Cs + ions in the supernatant were analyzed in the same manner as described above using HPCE.

次に、図13(a)に示すように、固相2にpH3.5の塩酸水溶液10mLを加え、超音波洗浄機を使って分散後、回転式撹拌機により2時間撹拌した。
次に、図13(b)に示すように、遠心分離機で固相3と上澄み液に分離した。
Next, as shown to Fig.13 (a), 10 mL of hydrochloric acid aqueous solution of pH 3.5 was added to the solid phase 2, and it disperse | distributed using the ultrasonic cleaner, and it stirred for 2 hours with the rotary stirrer.
Next, as shown in FIG.13 (b), it isolate | separated into the solid phase 3 and the supernatant liquid with the centrifuge.

上澄み液中のCsイオンはHPCEを用いて上述と同様の方法で分析した。 Cs + ions in the supernatant were analyzed in the same manner as described above using HPCE.

次に、図13(c)に示すように、固相3に10mLの水を加え、超音波洗浄機を使って分散後、回転式撹拌機により2時間撹拌した。
次に、図13(d)に示すように、遠心分離機で固相4と上澄み液に分離した。
上澄み液中のCsイオンはHPCEを用いて上述と同様の方法で分析した。
Next, as shown in FIG.13 (c), 10 mL of water was added to the solid phase 3, and it disperse | distributed using the ultrasonic washing machine, Then, it stirred with the rotary stirring machine for 2 hours.
Next, as shown in FIG.13 (d), it isolate | separated into the solid-phase 4 and the supernatant liquid with the centrifuge.
Cs + ions in the supernatant were analyzed in the same manner as described above using HPCE.

次に、固相4は60℃のオーブンで乾燥した。
次に、図14(a)に示すように、固相4にセシウム溶液5mLを加え、超音波洗浄機を使って分散後に、回転式撹拌機により2時間撹拌した。
次に、図14(b)に示すように、遠心分離機で固相5と上澄み液に分離した。
上澄み液中のCsイオンはHPCEを用いて上述と同様の方法で分析した。
Next, the solid phase 4 was dried in an oven at 60 ° C.
Next, as shown to Fig.14 (a), 5 mL of cesium solutions were added to the solid phase 4, and it disperse | distributed using the ultrasonic washing machine, Then, it stirred with the rotary stirrer for 2 hours.
Next, as shown in FIG. 14 (b), the solid phase 5 and the supernatant were separated by a centrifuge.
Cs + ions in the supernatant were analyzed in the same manner as described above using HPCE.

次に、図14(c)に示すように、固相4にpH3.5の塩酸水溶液を加え、超音波洗浄機を使って分散後、2時間回転式撹拌機で撹拌した。
次に、図14(d)に示すように、遠心分離機で固相5と上澄み液に分離した。
上澄み液中のCsイオンはHPCEを用いて上述と同様の方法で分析した。
Next, as shown in FIG. 14 (c), an aqueous hydrochloric acid solution having a pH of 3.5 was added to the solid phase 4, dispersed using an ultrasonic cleaner, and then stirred with a rotary stirrer for 2 hours.
Next, as shown in FIG. 14 (d), the solid phase 5 and the supernatant were separated with a centrifuge.
Cs + ions in the supernatant were analyzed in the same manner as described above using HPCE.

次に、図15(a)に示すように、固相5に水を加え、超音波洗浄機を使って分散後に、回転式撹拌機により2時間撹拌した。
次に、図15(b)に示すように、遠心分離機で固相6と上澄み液に分離した。
上澄み液中のCsイオンはHPCEを用いて上述と同様の方法で分析した。
Next, as shown to Fig.15 (a), water was added to the solid-phase 5, and it disperse | distributed using the ultrasonic cleaning machine, Then, it stirred with the rotary stirrer for 2 hours.
Next, as shown in FIG. 15 (b), the solid phase 6 and the supernatant were separated with a centrifuge.
Cs + ions in the supernatant were analyzed in the same manner as described above using HPCE.

次に、固相6は60℃のオーブンで乾燥した。
次に、図15(c)に示すように、固相6にセシウム溶液5mLを加え、超音波洗浄機を使って分散後に、回転式撹拌機により2時間撹拌した。
次に、図15(d)に示すように、遠心分離機で固相7と上澄み液に分離した。
上澄み液中のCsイオンはHPLEを用いて上述と同様の方法で分析した。
表2はHPCEを用いて得られた、上澄み液中のCsイオンの測定結果である。
Next, the solid phase 6 was dried in an oven at 60 ° C.
Next, as shown in FIG.15 (c), 5 mL of cesium solutions were added to the solid-phase 6, and after dispersion | distribution using the ultrasonic cleaner, it stirred with the rotary stirrer for 2 hours.
Next, as shown in FIG. 15 (d), it was separated into the solid phase 7 and the supernatant with a centrifuge.
Cs + ions in the supernatant were analyzed in the same manner as described above using HPLE.
Table 2 shows the measurement results of Cs + ions in the supernatant obtained using HPCE.

表2において、「吸着残量」はHPCEで分析した上澄み液のセシウムのピーク面積を吸着前のセシウム溶液を分析した時にピーク面積で割った数値を%で表示したものである。数値が大きいときは上澄み液にセシウムが多いことを意味し、吸着剤にセシウムがあまり吸着されないことを意味する。逆に数値が小さいときは吸着剤にセシウムが多く吸着されたことを意味する。
「溶出量(水)」は水洗後の上澄み液中のセシウムのピーク面積を吸着前のセシウムのピーク面積で割ったものの%表示である。
「溶出量(pH3.5)」は塩酸でpHを3.5にした水溶液を加えて、吸着剤を洗った後の上澄み液中のセシウムのピーク面積を吸着前の初期セシウムのピーク面積を割ったものの%表示である。
「溶出量(水洗)」はpH3.5で処理した吸着剤から塩酸を除くために行なった水洗処理した上澄み液のセシウムのピーク面積を吸着前の初期セシウムのピーク面積で割ったものの%表示である。
In Table 2, “remaining adsorption amount” is a value obtained by dividing the cesium peak area of the supernatant liquid analyzed by HPCE by the peak area in% when analyzing the cesium solution before adsorption. When the numerical value is large, it means that there is a lot of cesium in the supernatant, and it means that cesium is not adsorbed so much by the adsorbent. Conversely, when the numerical value is small, it means that a large amount of cesium was adsorbed on the adsorbent.
“Elution amount (water)” is expressed in% of the peak area of cesium in the supernatant after washing with the peak area of cesium before adsorption.
“Elution volume (pH 3.5)” is obtained by adding the aqueous solution adjusted to pH 3.5 with hydrochloric acid and washing the adsorbent, and dividing the peak area of cesium in the supernatant by dividing the peak area of initial cesium before adsorption. It is a percentage display.
“Elution volume (washed)” is expressed as a percentage of the peak area of cesium in the supernatant liquid washed to remove hydrochloric acid from the adsorbent treated at pH 3.5 divided by the peak area of initial cesium before adsorption. is there.

「吸着残量(2回目)」は洗浄した吸着剤を使ったセシウム吸着の結果で、数値の意味は吸着残量と同じである。
「再溶出量(pH3.5)」、「再溶出量(水洗)」は上述の要出量(HCl)や要出量(水洗)と同じ意味である。
「吸着残量(3回目)」は洗浄した吸着剤を使ったセシウム吸着の結果で、数値の意味は吸着残量と同じである。
水洗やpH3.5水溶液では、加えた水または水溶液が10mLであるため、数字が小さくなったりしている。またn.d.はHPCE分析でピークの存在は確認できるが、面積を求められなかったためである。吸着残量の数字は非常に小さいというわけではないが、吸着除去を3回行い、ほぼ同量の除去が行なわれている。
“Adsorption remaining amount (second time)” is a result of cesium adsorption using the washed adsorbent, and the meaning of the numerical value is the same as the adsorption remaining amount.
“Re-eluting amount (pH 3.5)” and “re-eluting amount (washing with water)” have the same meaning as the above-described required amount (HCl) and the required amount (washing with water).
“Adsorption remaining amount (third time)” is a result of cesium adsorption using the washed adsorbent, and the meaning of the numerical value is the same as the adsorption remaining amount.
In the case of washing with water or pH 3.5 aqueous solution, since the added water or aqueous solution is 10 mL, the numbers are small. N. d. This is because the presence of a peak could be confirmed by HPCE analysis, but the area could not be obtained. Although the number of the remaining amount of adsorption is not very small, the adsorption removal is performed three times, and almost the same amount is removed.

なお、Cs溶液により吸着後、水で固相の吸着剤を洗浄せずに、pH3.5の塩酸水溶液を加える方法の評価も行なった。表1で示した測定結果とほとんど変わらない値が得られた。また、上記工程で使用した水としては超純水を用いた。 In addition, after adsorption by Cs solution, evaluation of the method of adding hydrochloric acid aqueous solution of pH 3.5, without wash | cleaning the solid-phase adsorbent with water was also performed. Values almost the same as the measurement results shown in Table 1 were obtained. Moreover, the ultrapure water was used as the water used at the said process.

(比較例1)
実施例1試料の代わりにモンモリナイト単体(比較例1試料)を用いた他は実施例1と同様にして、放射性Csイオン吸着性評価を行った。
表3はその測定結果である。
(Comparative Example 1)
The radioactive Cs + ion adsorption property was evaluated in the same manner as in Example 1 except that montmorillonite alone (Comparative Example 1 sample) was used instead of the Example 1 sample.
Table 3 shows the measurement results.

表2と表3を比較して分かるように、実施例1試料では吸着後Csイオンを溶出させることができ、吸着2回目及び3回目でもCsイオンを吸着させることができた。
一方、モンモリナイト単体(比較例1試料)では、吸着後Csイオンを溶出させることができず、吸着2回目及び3回目ではCsイオンを吸着量が徐々に少なくなっている。
As can be seen by comparing Tables 2 and 3, in the embodiment 1 sample can be eluted after adsorption Cs + ions, it was also able to adsorb Cs + ions in the adsorption second and third.
On the other hand, in the montmorillonite simple substance (Comparative Example 1 sample), Cs + ions cannot be eluted after adsorption, and the amount of adsorption of Cs + ions gradually decreases in the second and third adsorption.

本発明の放射性Csイオン吸着剤及びその製造方法は、放射性Csイオンを容易に吸着するとともに、脱離可能な放射性Csイオン吸着剤及びその製造方法に関するものであり、原子力の産業上利用において排出される放射性Csイオンの捕獲処理を容易にでき、原子力産業、放射性廃棄物処理産業等において利用可能性がある。 Radioactive Cs + ion adsorbent and its manufacturing method of the present invention is to readily adsorb radioactive Cs + ions, relates removable radioactive Cs + ion adsorbent and a manufacturing method thereof, the nuclear industry use Can easily capture radioactive Cs + ions discharged in the nuclear power industry and the radioactive waste processing industry.

10…放射性Csイオン吸着剤、11…層状粘土鉱物、12…粘土鉱物層、13a、13b…SiO−OH層、19…陽イオン。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Radioactive Cs + ion adsorption agent, 11 ... Layered clay mineral, 12 ... Clay mineral layer, 13a, 13b ... SiO-OH layer, 19 ... Cation.

Claims (4)

層状粘土鉱物と、前記層状粘土鉱物の層間にインターカレーションさせた陽イオンと、を有し、
前記層状粘土鉱物がモンモリロナイト又はバイデライトであり、
前記陽イオンがRbイオンであり、
繰返し使用可能なことを特徴とする放射性Csイオン吸着剤。
A layered clay mineral, and a cation intercalated between the layers of the layered clay mineral,
The layered clay mineral is montmorillonite or beidellite,
The cation is an Rb + ion;
A radioactive Cs + ion adsorbent characterized in that it can be used repeatedly.
前記層状粘土鉱物がモンモリロナイトであることを特徴とする請求項1に記載の放射性Csイオン吸着剤。 The radioactive Cs + ion adsorbent according to claim 1, wherein the layered clay mineral is montmorillonite. 95%相対湿度におけるX線回折ピーク値が3.85°以上8.46°以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射性Csイオン吸着剤。 The radioactive Cs + ion adsorbent according to claim 1 or 2, wherein an X-ray diffraction peak value at 95% relative humidity is 3.85 ° or more and 8.46 ° or less. 100mmol/L以上の濃度で、Rbイオンを分散させた水溶液中にモンモリロナイト又はバイデライトを分散してから、前記モンモリロナイト又はバイデライトと前記Rbイオンとを分散させた水溶液を攪拌することを特徴とする繰返し使用可能な放射性Csイオン吸着剤の製造方法。
The montmorillonite or beidellite is dispersed in an aqueous solution in which Rb + ions are dispersed at a concentration of 100 mmol / L or more, and then the aqueous solution in which the montmorillonite or beidellite and the Rb + ions are dispersed is stirred. A method for producing a reusable radioactive Cs + ion adsorbent.
JP2011274398A 2011-12-15 2011-12-15 Radioactive Cs + ion adsorbent and method for producing the same Expired - Fee Related JP5971790B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011274398A JP5971790B2 (en) 2011-12-15 2011-12-15 Radioactive Cs + ion adsorbent and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011274398A JP5971790B2 (en) 2011-12-15 2011-12-15 Radioactive Cs + ion adsorbent and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013124965A JP2013124965A (en) 2013-06-24
JP5971790B2 true JP5971790B2 (en) 2016-08-17

Family

ID=48776289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011274398A Expired - Fee Related JP5971790B2 (en) 2011-12-15 2011-12-15 Radioactive Cs + ion adsorbent and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5971790B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108048652A (en) * 2017-12-19 2018-05-18 浙江大学 A kind of method for being separated from each other rubidium and caesium

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6066160B2 (en) * 2012-02-29 2017-01-25 株式会社ネオス Radioactive contaminant cleaning agent and method for cleaning radioactive contaminant
JP6020889B2 (en) * 2012-07-05 2016-11-02 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Cs + ion adsorbent and method for producing the same
JP2014228406A (en) * 2013-05-23 2014-12-08 西松建設株式会社 Method for manufacturing cement solidified material of radioactive waste incineration ash, and cement solidified material
JP6138085B2 (en) * 2014-05-22 2017-05-31 黒崎白土工業株式会社 Radioactive cesium-containing wastewater treatment agent
CN110945692B (en) 2017-08-03 2023-07-07 国立大学法人东京工业大学 Electrode active material for nonaqueous secondary battery and method for producing same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1010475A1 (en) * 1998-12-15 2000-06-21 Sck.Cen Methods and compositions for the fixation of trace amounts of radiocaesium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108048652A (en) * 2017-12-19 2018-05-18 浙江大学 A kind of method for being separated from each other rubidium and caesium

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013124965A (en) 2013-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5971790B2 (en) Radioactive Cs + ion adsorbent and method for producing the same
Yang et al. The highly effective removal of Cs+ by low turbidity chitosan-grafted magnetic bentonite
Tan et al. Enhanced adsorption of uranium (VI) using a three-dimensional layered double hydroxide/graphene hybrid material
Deng et al. Magnetic calcinated cobalt ferrite/magnesium aluminum hydrotalcite composite for enhanced adsorption of methyl orange
Aytas et al. Adsorption characteristic of U (VI) ion onto thermally activated bentonite
El-Naggar et al. A novel approach for the removal of lead (II) ion from wastewater using Kaolinite/Smectite natural composite adsorbent
Wang et al. Solid-state conversion of fly ash to effective adsorbents for Cu removal from wastewater
Yang et al. Characteristics of cesium ion sorption from aqueous solution on bentonite-and carbon nanotube-based composites
Yang et al. Layered titanate nanofibers as efficient adsorbents for removal of toxic radioactive and heavy metal ions from water
Zhang et al. Removal of cesium from low-level radioactive wastewaters using magnetic potassium titanium hexacyanoferrate
Zhang et al. Adsorption characteristics of strontium on synthesized antimony silicate
Prasad et al. Defluoridation using biomimetically synthesized nano zirconium chitosan composite: Kinetic and equilibrium studies
Zeng et al. Removal of uranium (VI) from aqueous solution by magnetic yolk–shell iron oxide@ magnesium silicate microspheres
Hu et al. Macroscopic and microscopic investigation on adsorption of Sr (II) on sericite
Wei et al. Adsorption properties of Na-palygorskite for Cs sequestration: effect of pH, ionic strength, humic acid and temperature
Du et al. Pb (II) sorption on molecular sieve analogues of MCM-41 synthesized from kaolinite and montmorillonite
Perovskiy et al. Efficient extraction of multivalent cations from aqueous solutions into sitinakite-based sorbents
Harja et al. Removal of heavy metal ions from aqueous solutions using low-cost sorbents obtained from ash
WO2013150851A1 (en) Zeolite and manufacturing method thereof, and method for selective and specific capture of cesium
Soleimani et al. Ghezeljeh nanoclay as a new natural adsorbent for the removal of copper and mercury ions: Equilibrium, kinetics and thermodynamics studies
Krajnak et al. Kinetics, thermodynamics and isotherm parameters of uranium (VI) adsorption on natural and HDTMA-intercalated bentonite and zeolite
Kwon et al. Cesium removal using acid-and base-activated biotite and illite
Xiao et al. Rapid and high-capacity adsorption of sulfonated anionic dyes onto basic bismuth (III) nitrate via bidentate bridging and electrostatic attracting interactions
Srivastava et al. Synthesis and characterization of PPy@ NiO nano-particles and their use as adsorbent for the removal of Sr (II) from aqueous solutions
Kumar et al. Magnificent adsorption capacity of hierarchical mesoporous copper oxide nanoflakes towards mercury and cadmium ions: Determination of analyte concentration by DPASV

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140929

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150825

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151020

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160608

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160628

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160708

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5971790

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees