JP6152764B2 - Cesium adsorbent manufacturing method and cesium adsorbent - Google Patents
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Description
本発明はフェロシアン化鉄類を使ったセシウム吸着材の製造方法およびセシウム吸着材に関する。さらに詳しくは、セシウム吸着能が高く、シアン化合物の溶出量が少ない吸着材であり、セシウム以外の陽イオンを多量に含有し、かつセシウム濃度が低い廃液からも、効率的にセシウムを除去することができるセシウム吸着材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a cesium adsorbent using ferric ferrocyanides and a cesium adsorbent. More specifically, it is an adsorbent that has a high cesium adsorption capacity and a small amount of cyanide elution, contains a large amount of cations other than cesium, and efficiently removes cesium from waste liquids with low cesium concentrations. The present invention relates to a method for producing a cesium adsorbent.
使用済み燃料の再処理施設のような原子力利用に関連した施設から発生する廃液から、放射性セシウムの回収および除去について様々な方法が検討されている。放射性セシウムは、ウラン235等の核分裂反応によって生成するが、半減期が長く、かつ溶出しやすいアルカリ金属であるため、原子力施設の各種処理液に含まれている。セシウムを含む廃液中に他の陽イオンが共存しない場合は特定のゼオライトを用いることでセシウムを吸着除去できることが知られている。
しかしながら、原子力施設の事故等で、放射性セシウムが大気に放出され雨水等に混入して地上に降ったり、放射性セシウムを含む廃液や処理水が、海水やため池などに流出したりした場合には、共存する多量なナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属およびカルシウムなどのアルカリ土類金属が含まれる。このような場合、ゼオライトでは高い選択率でセシウムを吸着除去することができないため、効率的に放射性セシウムを取り除く方法が切望されている。
Various methods have been studied for the recovery and removal of radioactive cesium from waste liquids generated from facilities related to the use of nuclear energy such as spent fuel reprocessing facilities. Radioactive cesium is produced by a fission reaction such as uranium 235, but it is an alkali metal that has a long half-life and is easy to elute, so it is contained in various treatment liquids at nuclear facilities. It is known that cesium can be adsorbed and removed by using a specific zeolite when other cations do not coexist in the waste liquid containing cesium.
However, in the event of an accident at a nuclear facility, when radioactive cesium is released into the atmosphere and mixed with rainwater and falls to the ground, or waste liquid or treated water containing radioactive cesium flows into seawater or a pond, etc. A large amount of coexisting alkali metals such as sodium and potassium and alkaline earth metals such as calcium are included. In such a case, since cesium cannot be adsorbed and removed with high selectivity in zeolite, a method of efficiently removing radioactive cesium is eagerly desired.
海水のように他の金属イオンが多く共存する液体から、放射性セシウムを取り除くための手段として、水難溶性フェロシアン化金属化合物がセシウム吸着能力に優れることは、よく知られている。代表的な水難溶性フェロシアン化金属化合物は、フェロシアン化鉄類、フェロシアン化コバルト類、フェロシアン化ニッケル類、フェロシアン化銅類、フェロシアン化亜鉛類、フェロシアン化銀類である。 As a means for removing radioactive cesium from a liquid in which other metal ions coexist, such as seawater, it is well known that a poorly water-soluble ferrocyanide compound has excellent cesium adsorption ability. Typical poorly water-soluble ferrocyanide metal compounds are ferrocyanide, cobalt ferrocyanide, nickel ferrocyanide, copper ferrocyanide, zinc ferrocyanide, and silver ferrocyanide.
しかしながら、一般的に水難溶性フェロシアン化金属化合物は微粉末で一次粒子径が50nmから100nm程度であるため、そのまま吸着材として使用すると水に分散してしまい、全量回収するのは極めて困難であり、ろ過材として吸着塔などに用いることは難しい。そのため、多孔質の構造をした物質などに水難溶性フェロシアン化金属化合物を担持したり、水難溶性フェロシアン化物の粉末をバインダーを使って顆粒などに成形して使用することが検討されている。 However, generally poorly water-soluble ferrocyanide compounds are fine powders and have a primary particle size of about 50 nm to 100 nm, so if used as an adsorbent as they are, they are dispersed in water and are very difficult to recover in their entirety. It is difficult to use as a filter medium in an adsorption tower or the like. For this reason, it has been studied to use a poorly water-soluble ferrocyanide compound supported on a porous material or the like, or to form a powder of poorly water-soluble ferrocyanide into granules using a binder.
例えば、特許文献1には、水難溶性フェロシアン化金属化合物を活性炭の細孔内に担持させた可燃性セシウム吸着材を使用することが記載されている。
また、特許文献2には、セシウムの吸着能が高く、多孔性担体の細孔内に銅塩系水難溶性ヘキサシアノ鉄(II)酸塩(別名:フェロシアン化銅)を担持したセシウム吸着材について記載されている。
しかしながら、特許文献1や特許文献2の方法では、多孔性担体に担持する水難溶性フェロシアン化金属化合物の割合が少ないため、放射性廃棄物が少量であれば有用であるが、特に多量のセシウム含有水に含まれるセシウムを吸着処理する場合には、フェロシアン化金属化合物が担持された吸着材も多量に必要となり、放射性廃棄物の量が増えるという問題がある。
For example, Patent Document 1 describes the use of a combustible cesium adsorbent in which a poorly water-soluble ferrocyanide compound is supported in the pores of activated carbon.
Patent Document 2 discloses a cesium adsorbent having high cesium adsorption capacity and carrying a copper salt-based poorly water-soluble hexacyanoiron (II) salt (also known as copper ferrocyanide) in the pores of a porous carrier. Have been described.
However, in the methods of Patent Document 1 and Patent Document 2, since the ratio of the poorly water-soluble ferrocyanide compound supported on the porous carrier is small, it is useful if the amount of radioactive waste is small, but a particularly large amount of cesium is contained. When adsorbing cesium contained in water, a large amount of an adsorbent carrying a metal ferrocyanide compound is required, which increases the amount of radioactive waste.
これに対し、特許文献3および特許文献4では水難溶性フェロシアン化金属化合物と微粒子金属酸化物を混合複合化処理して得られるセシウム吸着材が提案されている。しかし、水難溶性フェロシアン化金属化合物と微粒子状金属酸化物を混合複合しただけでは、微粒子状の水難溶性フェロシアン化金属化合物の含有率を高くした場合に十分に結着することができず、このセシウム吸着材をセシウムを含む水に浸してセシウムを吸着させるときに、結着しきれなかった水難溶性フェロシアン化物微粒子が水中に分散してしまう問題があった。フェロシアン化鉄のような水難溶性フェロシアン化金属化合物は固体であるが、前記のとおり粒子サイズが極めて小さいため、分析用検体となる水をろ過するフィルターを通過しやすいので、日本国の水質汚濁防止法に定める全シアン分析においてシアンとして定量される。また、放射性セシウムを吸着した状態でこの微粒子が排出されれば、放射性物質による二次汚染が発生する恐れがある。 On the other hand, Patent Document 3 and Patent Document 4 propose a cesium adsorbent obtained by mixing and complexing a poorly water-soluble ferrocyanide compound and a fine metal oxide. However, by simply mixing and combining a poorly water-soluble ferrocyanide metal compound and a particulate metal oxide, it is not possible to bind sufficiently when the content of the particulate hardly water-soluble ferrocyanide compound is increased, When this cesium adsorbent was immersed in water containing cesium to adsorb cesium, there was a problem that the poorly water-soluble ferrocyanide fine particles that could not be bound were dispersed in water. A poorly water-soluble ferrocyanide compound such as ferrocyanide is a solid, but its particle size is extremely small as described above, so it is easy to pass through a filter that filters water for analysis. It is quantified as cyan in the all-cyan analysis specified in the Pollution Control Law. Further, if the fine particles are discharged in a state where the radioactive cesium is adsorbed, there is a possibility that secondary contamination by radioactive substances may occur.
このことから、本発明者らは特許文献5において微粒子状金属酸化物と水難溶性フェロシアン化金属化合物を粒状に固め、さらに金属アルコキシドを含浸させ、縮合反応させることにより結着性を改善し、強度も高く、ろ過材としてより適したセシウム吸着材を提案している。
特許文献1や特許文献2の方法で得られるセシウム吸着材は、水難溶性フェロシアン化金属化合物の含有量が吸着材全重量に対し、数%から多くても20%程度にとどまるのに対し、本発明者らが提案した方法では吸着材全体に対する水難溶性フェロシアン化金属化合物の割合を50%以上にすることが容易にでき、吸着容量を大幅に高めることが可能である。しかも金属アルコキシドの縮合反応による補強効果によって、水難溶性フェロシアン化金属化合物微粒子の水への分散も抑制できる。
From this, the inventors of the present invention in Patent Document 5 solidified the particulate metal oxide and the poorly water-soluble ferrocyanide compound into particles, impregnated with a metal alkoxide, and improved the binding property by performing a condensation reaction. We have proposed a cesium adsorbent that has high strength and is more suitable as a filter medium.
The cesium adsorbent obtained by the methods of Patent Document 1 and Patent Document 2 has a content of poorly water-soluble ferrocyanide compound of only about several to no more than about 20% of the total weight of the adsorbent, In the method proposed by the present inventors, the ratio of the poorly water-soluble ferrocyanide compound to the entire adsorbent can be easily increased to 50% or more, and the adsorption capacity can be greatly increased. Moreover, due to the reinforcing effect by the condensation reaction of the metal alkoxide, dispersion of the poorly water-soluble ferrocyanide metal compound fine particles in water can be suppressed.
このように水難溶性フェロシアン化金属化合物をバインダーなどを使って成形する方法は、前述のように吸着材中の水難溶性フェロシアン化金属濃度を高めて吸着材あたりのセシウム吸着量を高めることができて好ましい。一方、水難溶性フェロシアン化金属化合物として工業的に大量生産され、かつ日本の化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律のような法律で各国で使用が可能となっている物質としては、実質的に青色顔料として製造されているフェロシアン化鉄類くらいしかない。したがって、水難溶性フェロシアン化金属化合物をバインダーなどを使って成形する方法は容易に入手することができるフェロシアン化鉄類を利用できるというメリットがある。 As described above, the method of forming a poorly water-soluble ferrocyanide compound using a binder or the like can increase the concentration of poorly water-soluble ferrocyanide metal in the adsorbent and increase the amount of cesium adsorbed per adsorbent as described above. This is preferable. On the other hand, as a substance that is industrially mass-produced as a poorly water-soluble ferrocyanide compound and that can be used in each country under laws such as the Japanese laws concerning the examination and production of chemical substances, There are only ferric ferrocyanides that are manufactured as blue pigments. Therefore, the method of forming a poorly water-soluble ferrocyanide compound using a binder or the like has an advantage that iron ferrocyanides that can be easily obtained can be used.
しかしながら、本発明者らがフェロシアン化鉄類を用いてセシウム吸着に関する実験を行ったところ、セシウム除去工程に使用すると、セシウム除去後の水にフェロシアン化物イオンが溶出してくることが判った。
さらに詳細に調べると、海水など塩分を含む水溶液からセシウムを吸着除去する場合、さらにはセシウムイオン濃度が低い水溶液からセシウムを吸着除去すると、フェロシアン化物イオンが溶出しやすくなるということを見出した。
また、従来から知られているようにpHが高い液の中ではフェロシアン化鉄類が分解しやすく、その結果フェロシアン化物イオンが多く溶出する。事故等によって原子力発電所から放射性セシウムが海域に漏洩する場合、セシウム濃度は低い場合が多く、多量の塩の存在や、高いpH(通常海水のpHは8〜8.4程度と高めである)といった条件が重なるため、このような環境でセシウムの吸着に使えば、フェロシアン化物イオンが溶出しやすい。
However, when the present inventors conducted experiments on cesium adsorption using ferrocyanide, it was found that when used in the cesium removal step, ferrocyanide ions are eluted in the water after cesium removal. .
In more detailed investigations, it was found that when cesium is adsorbed and removed from an aqueous solution containing salt such as seawater, ferrocyanide ions are more likely to be eluted when cesium is adsorbed and removed from an aqueous solution having a low cesium ion concentration.
Further, as conventionally known, ferric ferrocyanides are easily decomposed in a liquid having a high pH, and as a result, a large amount of ferrocyanide ions are eluted. When radioactive cesium leaks from the nuclear power plant to the sea area due to an accident, etc., the cesium concentration is often low, the presence of a large amount of salt, and a high pH (normally the pH of seawater is as high as about 8 to 8.4) Therefore, ferrocyanide ions are likely to elute if used for cesium adsorption in such an environment.
フェロシアン化物イオンは配位子としてシアン化物イオンを含んでおり、フェロシアン化物イオンが環境中で分解して有毒な遊離シアンが発生する恐れがあり、排出濃度を下げなければならない。たとえば日本国の水質汚濁防止法において、排水基準を定める省令第1条別表第1に記載の有害物質の基準の内、シアンに関する排水基準値は全シアン量として1mg/Lであり、この値を超える排水を環境中に排出することはできない。このため、セシウムを吸着除去した後の水は全シアン濃度を基準値未満とする必要がある。この全シアンには、それ自体が猛毒である遊離シアン化物イオンのみならず、フェロシアン化物やその中心金属である鉄が酸化したフェリシアン化物のようなシアノ錯体に配位子として存在するシアンも対象となる。 Ferrocyanide ions contain cyanide ions as ligands, and ferrocyanide ions may decompose in the environment to generate toxic free cyanide, and the emission concentration must be lowered. For example, in Japan's Water Pollution Control Law, among the criteria for hazardous substances listed in Appendix 1 of the Ordinance Ordinance 1 of the Ministerial Ordinance for Establishing Wastewater Standards, the wastewater standard value for cyan is 1 mg / L as the total cyanide amount. Excess drainage cannot be discharged into the environment. For this reason, the water after adsorbing and removing cesium needs to have a total cyan density less than the reference value. This total cyanide includes not only free cyanide ions, which are highly toxic per se, but also cyanide present as a ligand in cyano complexes such as ferricyanide and ferricyanide in which the central metal iron is oxidized. It becomes a target.
本発明は、フェロシアン化鉄類を含有する成形物などを鉄よりもイオン化傾向が低い金属の塩を溶かした溶液とを反応させることで、セシウム吸着時のシアン化合物の溶出を大幅に抑制しようとするものである。 The present invention intends to significantly suppress elution of cyanide during cesium adsorption by reacting a molded article containing ferrocyanide with a solution in which a metal salt having a lower ionization tendency than iron is reacted. It is what.
本発明は、上記の状況を鑑み、フェロシアン化鉄類を含むセシウム吸着材をセシウムの除去に使用する際に、フェロシアン化物イオンの溶出が極めて少ないセシウム吸着材の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention provides a method for producing a cesium adsorbent with very little elution of ferrocyanide ions when a cesium adsorbent containing ferrocyanide is used to remove cesium. Objective.
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、フェロシアン化鉄類を含む固体に鉄よりもイオン化傾向が低い金属の塩を含有する金属塩溶液を接触させることによって、フェロシアン化物イオンもしくはフェリシアン化物イオンの溶出を顕著に抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
なお、金属のイオン化傾向については、金属塩溶液の標準電極電位を測定することで数値化できる。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have brought a solid containing iron ferrocyanide into contact with a metal salt solution containing a metal salt having a lower ionization tendency than iron. It has been found that elution of ferrocyanide ions or ferricyanide ions can be remarkably suppressed, and the present invention has been completed.
The metal ionization tendency can be quantified by measuring the standard electrode potential of the metal salt solution.
すなわち、請求項1に記載のセシウム吸着材の製造方法は、少なくともフェロシアン化物イオンと鉄イオンとからなるフェロシアン化鉄類を含む材料と、標準電極電位が−0.40Vよりも高い金属の金属塩溶液とを反応させる工程を含むことを特徴とする、セシウム吸着材の製造方法である。 That is, the method for producing a cesium adsorbent according to claim 1 includes a material containing iron ferrocyanide composed of at least ferrocyanide ions and iron ions, and a metal having a standard electrode potential higher than −0.40V. It is a manufacturing method of a cesium adsorbent characterized by including the process of making a metal salt solution react.
請求項2に記載のセシウム吸着材の製造方法は、フェロシアン化鉄類を含む材料と反応させる金属塩溶液に酸および/またはキレート化合物を溶解させることを特徴とする、請求項1に記載のセシウム吸着材の製造方法である。 The method for producing a cesium adsorbent according to claim 2, wherein an acid and / or a chelate compound is dissolved in a metal salt solution to be reacted with a material containing ferric ferrocyanides. It is a manufacturing method of a cesium adsorbent.
請求項3に記載のセシウム吸着材の製造方法は、フェロシアン化鉄類を含む材料と金属塩溶液とを反応させる工程後に、下記のいずれかの液を接触させる工程を経ることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のセシウム吸着材の製造方法である。
(1)pHが7〜9の溶液に接触させる工程。
(2)キレート化合物の溶液に接触させる工程。
(3)pHが7〜9でキレート化合物を含む溶液に接触させる工程。
(4)酸性水溶液を接触させ、続いてpHが7〜9の溶液に接触させる工程。
The method for producing a cesium adsorbent according to claim 3 is characterized in that, after the step of reacting the material containing iron ferrocyanide and the metal salt solution, a step of contacting any of the following liquids is performed. A method for producing a cesium adsorbent according to claim 1 or claim 2.
(1) A step of contacting a solution having a pH of 7 to 9.
(2) The process made to contact the solution of a chelate compound.
(3) A step of contacting a solution containing a chelate compound having a pH of 7 to 9.
(4) The process which makes acidic aqueous solution contact, and is subsequently made to contact the solution of pH 7-9.
請求項4に記載のセシウム吸着材の製造方法は、フェロシアン化鉄類が、フェロシアン化第二鉄、フェロシアン化第二鉄アンモニウム、フェロシアン化第二鉄ナトリウムおよびフェロシアン化第二鉄カリウムのいずれかである請求項1〜請求項3のいずれかに記載のセシウム吸着材の製造方法である。 The method for producing a cesium adsorbent according to claim 4, wherein the ferrocyanide is ferric ferrocyanide, ferric ferrocyanide ammonium, ferric sodium ferrocyanide and ferric ferrocyanide. It is any of potassium, It is a manufacturing method of the cesium adsorbent in any one of Claims 1-3.
請求項5に記載のセシウム吸着材の製造方法は、金属塩溶液に含まれる金属塩を構成する金属元素の種類が銅、スズまたはニッケルであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のセシウム吸着材の製造方法である。 The method for producing a cesium adsorbent according to claim 5, wherein the kind of metal element constituting the metal salt contained in the metal salt solution is copper, tin, or nickel. It is a manufacturing method of the cesium adsorbent in any one.
請求項6に記載のセシウム吸着材の製造方法は、フェロシアン化鉄類を含む材料が、フェロシアン化鉄類をバインダーにより固形状に成形したものであることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載のセシウム吸着材の製造方法である。 The method for producing a cesium adsorbent according to claim 6 is characterized in that the material containing ferric ferrocyanide is formed by solidifying ferric ferrocyanide into a solid with a binder. The method for producing a cesium adsorbent according to any one of Items 6.
請求項7に記載のセシウム吸着材の製造方法は、バインダーが金属酸化物である請求項6に記載のセシウム吸着材の製造方である。 The method for producing a cesium adsorbent according to claim 7 is the method for producing a cesium adsorbent according to claim 6, wherein the binder is a metal oxide.
請求項8に記載のセシウム吸着材の製造方法は、請求項1〜請求項7のいずれかに記載の製造方法で得られるセシウム吸着材である。 The manufacturing method of the cesium adsorbent of Claim 8 is a cesium adsorbent obtained by the manufacturing method in any one of Claims 1-7.
本発明の製造方法で得られるセシウム吸着材は、セシウム吸着性能に優れており、簡便な方法でセシウムを除去処理することが可能である。さらにセシウムを含有する汚染水が、海水のようにアルカリ金属やアルカリ土類金属などの陽イオンを多量に含んでいても、効率よくセシウムを吸着除去でき、かつ、セシウムを吸着処理した水へのフェロシアン化物イオン、フェリシアン化物イオンなどのシアン化合物の溶出を大幅に下げることができる。 The cesium adsorbent obtained by the production method of the present invention is excellent in cesium adsorption performance, and can remove cesium by a simple method. Furthermore, even if contaminated water containing cesium contains a large amount of cations such as alkali metals and alkaline earth metals such as seawater, it can efficiently adsorb and remove cesium, and the cesium adsorbed water Elution of cyanide compounds such as ferrocyanide ions and ferricyanide ions can be greatly reduced.
本発明におけるフェロシアン化鉄類は、特に限定なく使用できる。例えば、一般式Fe(III)xMy[Fe(II)(CN)6]zの化学式で表され、Mは金属成分などを示し、フェロシアン化物イオンは4価の陰イオン、Fe(III)は3価の陽イオンであるので、(3x+Mの価数×y=4z、xおよびzは共に1以上)の関係を満たすものである。この式において、Mはあってもなくてもよいが、含まれる場合は1個または複数の陽イオンからなる。Mが複数の陽イオンである場合は同じ陽イオン2個以上であってもよいし2種類以上の陽イオンであってもよい。この化学式はフェロシアン化鉄類の説明であるので、フェロシアン化鉄の製造工程において使用するフェロシアン化アンモニウムなどの水溶性の塩が残存していたりすることで、xが1未満となる場合においても、これらの混在成分を除いたフェロシアン化鉄成分に適応される。このため、当然ながらフェロシアン化鉄類以外のフェロシアン化物が混在していても本発明の工程が適応できる。 The ferrocyanide in the present invention can be used without any particular limitation. For example, it is represented by a chemical formula of the general formula Fe (III) xMy [Fe (II) (CN) 6 ] z, M represents a metal component, ferrocyanide ion is a tetravalent anion, and Fe (III) is Since it is a trivalent cation, it satisfies the relationship (3x + M valence × y = 4z, where x and z are both 1 or more). In this formula, M may or may not be present, but if included, consists of one or more cations. When M is a plurality of cations, two or more of the same cations may be used, or two or more types of cations may be used. Since this chemical formula is an explanation of ferric ferrocyanides, when water-soluble salts such as ammonium ferrocyanide used in the ferrous ferrocyanide manufacturing process remain, x is less than 1 Is also applied to ferrocyanide components excluding these mixed components. For this reason, naturally, even if ferrocyanide other than ferrocyanide is mixed, the process of the present invention can be applied.
フェロシアン化鉄類は、青色顔料として生産されており、水にはほとんど溶けない化合物で、セシウムイオンを吸着することが知られている。その具体例としては、組成式Fe(III)4[Fe(II)(CN)6]3で表されるフェロシアン化第二鉄および組成式NH4Fe(III)[Fe(II)(CN)6]で表されるフェロシアン化第二鉄アンモニウム、NaFe(III)[Fe(II)(CN)6]で表されるフェロシアン化第二鉄ナトリウム、KFe(III)[Fe(II)(CN)6]で表されるフェロシアン化第二鉄カリウムなどが使用できる。 Ferrocyanide is produced as a blue pigment and is a compound that is hardly soluble in water and is known to adsorb cesium ions. Specific examples thereof include ferric ferrocyanide represented by the composition formula Fe (III) 4 [Fe (II) (CN) 6 ] 3 and the composition formula NH 4 Fe (III) [Fe (II) (CN ) 6 ] ferric iron ferrocyanide, NaFe (III) [Fe (II) (CN) 6 ] ferric ferric sodium salt, KFe (III) [Fe (II) Ferric ferrocyanide potassium represented by (CN) 6 ] can be used.
本発明における製造方法は、微粉末のフェロシアン化鉄類をそのまま用いることもできるが、バインダーなどを用いて予め顆粒状などセシウム吸着除去に用いる際に適した形状に加工したものを用いるのが好ましい。その理由は、本発明の方法で微粉末のフェロシアン化鉄類と金属塩溶液を反応させ、その後の洗浄、乾燥工程までを実施する場合、フェロシアン化鉄類が非常に細かいため、洗浄工程で洗浄液との分離が困難であるだけでなく、その工程中に粉末のロスも多いためである。 In the production method of the present invention, finely ferric ferrocyanide can be used as it is, but it is preferable to use a powder that has been processed into a shape suitable for cesium adsorption removal in advance such as granular using a binder or the like. preferable. The reason for this is that when the ferrous ferrocyanide fine powder is reacted with the metal salt solution in the method of the present invention and the subsequent washing and drying steps are performed, since the ferrocyanide is very fine, the washing step This is because not only is it difficult to separate the liquid from the cleaning liquid, but there is also a lot of powder loss during the process.
バインダーとして有機物、無機物が挙げられるが、有機系バインダーとしてはポリアクリロニトリル、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、多糖類などの有機高分子、あるいはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステルなどの硬化性樹脂などが例示できる。セシウムを含む水に接触させて使用することから、極性の官能基を持ったものを使うのが好ましい。また水溶性高分子を用いる場合は、架橋剤で架橋して用いるのが好ましい。 Examples of the binder include organic substances and inorganic substances. Examples of the organic binders include organic polymers such as polyacrylonitrile, ethylene vinyl acetate copolymer, polyamide, polyester, polyvinyl alcohol, and polysaccharides, or epoxy resins, acrylic resins, and unsaturated polyesters. Examples thereof include curable resins. Since it is used in contact with water containing cesium, it is preferable to use one having a polar functional group. In the case of using a water-soluble polymer, it is preferably used after crosslinking with a crosslinking agent.
無機系バインダーとしては、金属酸化物、粘土、ガラスなどの微粉末、などを用いることができる。あるいは、金属アルコキシドやケイ酸ソーダのような金属酸化物前駆体などを用い、これをゲル化させて金属酸化物を形成させ、バインダーとすることもできる。放射性セシウムはガンマ線を放出して崩壊するため、有機物は分解されやすく、長期間の保管には適さないため、無機化合物をバインダーとするのがより好ましい。 As the inorganic binder, metal oxide, clay, fine powder such as glass, and the like can be used. Alternatively, a metal oxide precursor such as a metal alkoxide or sodium silicate can be used and gelled to form a metal oxide, which can be used as a binder. Since radioactive cesium decays by emitting gamma rays, the organic matter is easily decomposed and is not suitable for long-term storage. Therefore, it is more preferable to use an inorganic compound as a binder.
本発明においてフェロシアン化鉄類をバインダーによって固め、顆粒状などに成形したものを用いる場合、そのバインダーとしては、金属酸化物を用いるのが好ましく、特にコロイダルシリカなどの金属酸化物微粒子を用いるのが好ましい。
金属酸化物微粒子は表面に水分子が吸着しており、100から150℃で加熱することによって焼結することはないものの、粒子間に吸着されていた水分子が除去されて金属酸化物微粒子同士が互いにくっつきあい、水に入れても容易には崩壊しない程度に固めることができる。また、ガラス、粘土などの微粒子状の無機物を併用することもできる。これらの金属酸化物や微粒子状無機物は、水など液体に分散させた状態としてフェロシアン化鉄類の微粉末と共に混合し、これを型などに流し込んだり、押し出し成形、転動造粒したりする方法で成形し、必要に応じて加熱して水などの液体を揮発除去することで、成形することが可能である。また、紛体状の金属酸化物を用いる場合は予め水に分散せず、フェロシアン化鉄類と水などの液体を混ぜ合わせて混合することもできる。
In the present invention, when iron ferrocyanide is hardened with a binder and formed into a granular shape or the like, it is preferable to use a metal oxide as the binder, in particular, metal oxide fine particles such as colloidal silica. Is preferred.
Although the metal oxide fine particles have water molecules adsorbed on the surface and do not sinter when heated at 100 to 150 ° C., the water molecules adsorbed between the particles are removed and the metal oxide fine particles are Can stick to each other and harden to the extent that they do not disintegrate easily in water. Moreover, particulate inorganic substances such as glass and clay can be used in combination. These metal oxides and fine inorganic particles are mixed with fine ferrocyanide powder in a state of being dispersed in a liquid such as water, and then poured into a mold or the like, extruded, or rolled and granulated. It is possible to mold by molding by a method and heating as necessary to volatilize and remove a liquid such as water. In addition, when a powdered metal oxide is used, it can be mixed in a liquid such as ferrocyanide and water without being previously dispersed in water.
前記方法では、水などの液体を除去しただけでは成形物の強度が充分でなく、耐水性も低いため、成形物がこすれあったり、水に浸されたりすることでフェロシアン化鉄類の微粒子が成形物から脱落しやすい。そのため、さらに、金属アルコキシドによってこれらの粒子同士を化学的に結合させて一体化することで補強することが好ましい。 In the above method, the removal of liquid such as water does not provide sufficient strength of the molded product, and the water resistance is low, so that the molded product is rubbed or submerged in water so that the fine particles of iron ferrocyanide Is easy to fall off from the molded product. For this reason, it is preferable to reinforce these particles by chemically bonding them together with a metal alkoxide.
前記金属酸化物やガラス、粘土などは、通常500〜1000℃以上の高温で焼結あるいは溶融して一体化し、それによって強固な結着力を発生する材料ではあるが、フェロシアン化物はそれ以下の温度で分解するため、このような焼結工程を適応することができない。
金属アルコキシドは、それ自体が縮合して金属酸化物の架橋体を形成することができるだけでなく、前記金属酸化物やガラス、粘土などの無機粒子表面に存在する水酸基との間で縮合反応によって共有結合を形成することができるので、フェロシアン化鉄類が分解するよりも低い温度で化学結合を形成させ、強固な成形体とすることができるものである。このことによって、フェロシアン化鉄類の微粒子がより強固に成形体内に固定され、セシウムを吸着する過程で脱落することを抑制できる。
The metal oxide, glass, clay, and the like are materials that are usually sintered or melted at a high temperature of 500 to 1000 ° C. or more, thereby generating a strong binding force, but ferrocyanide is less than that. Such a sintering process cannot be adapted due to decomposition at temperature.
The metal alkoxide can not only condense itself to form a cross-linked metal oxide, but it can also be shared by condensation reaction with the metal oxide, hydroxyl groups present on the surface of inorganic particles such as glass and clay. Since a bond can be formed, a chemical bond can be formed at a temperature lower than that at which ferric ferrocyanides decompose, and a strong molded body can be obtained. By this, it can suppress that the fine particle of ferrocyanide is more firmly fixed in the molded body, and falls off in the process of adsorbing cesium.
前記微粒子状の金属酸化物としては、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアなどが特に限定なく使用できるが、粒子径が1〜100nmである金属酸化物が、フェロシアン化鉄類の結着性に優れているので好ましい。
また、表面に水酸基(ヒドロキシ基)を有するものが、金属アルコキシドによる縮合反応による架橋が期待できることから好ましい。具体的にはチタノール基、アルミナール基、シラノール基を有す金属酸化物、あるいはチタニア、アルミナ、シリカ、ジルコニアから成る微粒子で表面に水酸基(ヒドロキシ基)を有する金属酸化物が使用できる。
特に、水を分散媒として、水中に分散されたコロイド状のものが、分散し易く取扱いが容易であることから好ましい。
かかる金属酸化物の中でもコロイダルシリカが最も典型的であり、かつ放射性セシウムを吸着した除去剤のガラス固化による廃棄物の処分が行いやすいことから好ましい。
As the fine particle metal oxide, silica, titania, alumina, zirconia, etc. can be used without any particular limitation, but the metal oxide having a particle diameter of 1 to 100 nm is excellent in binding properties of ferrocyanide. Therefore, it is preferable.
Moreover, what has a hydroxyl group (hydroxy group) on the surface is preferable from the bridge | crosslinking by a condensation reaction by a metal alkoxide can be anticipated. Specifically, a metal oxide having a titanol group, an aluminal group, or a silanol group, or a metal oxide having a hydroxyl group (hydroxy group) on the surface with fine particles made of titania, alumina, silica, and zirconia can be used.
In particular, a colloidal material dispersed in water using water as a dispersion medium is preferable because it is easy to disperse and is easy to handle.
Among such metal oxides, colloidal silica is the most typical, and is preferable because waste can be easily disposed of by vitrification of a remover that has adsorbed radioactive cesium.
また、金属酸化物を微粒子の状態で用いる場合は、水などの液体を分散媒として使用し、フェロシアン化鉄類と混合することが好ましい。 Further, when the metal oxide is used in the form of fine particles, it is preferable to use a liquid such as water as a dispersion medium and mix it with the ferrocyanide.
本発明において、好ましく使用される金属酸化物としては、粒子径が5〜30nmである無水珪酸(シリカ微粒子)が挙げられる。この内、水または有機溶剤中にコロイド状に分散されたコロイダルシリカが好ましく、水分散型の方がより好ましい。水分散型のコロイダルシリカの場合、シリカ微粒子の表面に多数の水酸基が存在するため、同様に親水性であるフェロシアン化鉄類と混ざりやすく強固な成形体が得られる。 In the present invention, the metal oxide preferably used includes silicic anhydride (silica fine particles) having a particle diameter of 5 to 30 nm. Among these, colloidal silica dispersed in a colloidal form in water or an organic solvent is preferable, and a water dispersion type is more preferable. In the case of water-dispersed colloidal silica, since a large number of hydroxyl groups are present on the surface of the silica fine particles, a strong molded body that is easily mixed with hydrophilic ferrocyanide is obtained.
さらに、水分散型コロイダルシリカとしては、酸性水溶液分散型と塩基性水溶液分散型に分かれ、いずれも使用できるが、フェロシアン化鉄類はpHが10を超える塩基性雰囲気やpH1以下の酸性雰囲気により分解しやすいため、pHが2から9の範囲のものを使用するのが好ましい。なお、好ましいpH範囲を外れているものでも、酸あるいは塩基を添加してpHを好ましい範囲に調整することで使用することができる。 Furthermore, the water-dispersed colloidal silica is divided into an acidic aqueous dispersion type and a basic aqueous dispersion type, both of which can be used. Ferric ferrocyanides can be used in a basic atmosphere with a pH exceeding 10 or an acidic atmosphere with a pH of 1 or less. Since it is easy to decompose | disassemble, it is preferable to use the thing of the range of pH 2-9. In addition, even if it is outside the preferable pH range, it can be used by adjusting the pH to a preferable range by adding an acid or a base.
具体的なコロイダルシリカとして、市販品をそのまま使用することも可能であり、例えば、酸性水溶液中に分散させた市販品として、日産化学工業株式会社製のスノーテックスO(商品名)、日揮触媒化成株式会社製のカタロイドSN(商品名)、また、塩基性水溶液中で分散させた市販品として、日産化学工業株式会社製のスノーテックスC(商品名)、スノーテックス30(商品名)およびスノーテックス40(商品名)、日揮触媒化成株式会社製のカタロイドS30(商品名)およびカタロイドS40(商品名)が挙げられる。
さらに有機溶媒に分散させた市販品として、日産化学工業株式会社製のMA−ST(商品名)、IPA−ST(商品名)、NBA−ST(商品名)など、また、触媒化成工業株式会社製のOSCAL1132(商品名)、OSCAL1232(商品名)などが挙げられる。
As a specific colloidal silica, a commercial product can be used as it is. For example, as a commercial product dispersed in an acidic aqueous solution, Snowtex O (trade name) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., JGC Catalysts & Chemicals Cataloid SN (trade name) manufactured by Co., Ltd., and as a commercial product dispersed in a basic aqueous solution, Snowtex C (trade name), Snowtex 30 (trade name) and Snowtex manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. 40 (trade name), Cataloid S30 (trade name) and Cataloid S40 (trade name) manufactured by JGC Catalysts & Chemicals Co., Ltd. may be mentioned.
Further, as commercial products dispersed in an organic solvent, MA-ST (trade name), IPA-ST (trade name), NBA-ST (trade name) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., etc., and Catalyst Chemical Industry Co., Ltd. OSCAL1132 (brand name), OSCAL1232 (brand name), etc. which are manufactured are mentioned.
コロイダルシリカ以外の具体例としては、アルミナの水分散液(日産化学工業株式会社製のアルミナゾル200、アルミナゾル520)、ジルコニアの水分散液(日産化学工業株式会社製のナノユースZR−30BF)、チタニアの水分散液(テイカ株式会社アナタースTKS−203)などが挙げられる。 Specific examples other than colloidal silica include an aqueous dispersion of alumina (alumina sol 200, alumina sol 520 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), an aqueous dispersion of zirconia (nanouse ZR-30BF manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), titania An aqueous dispersion (Taika Corporation Anatas TKS-203) and the like can be mentioned.
金属酸化物微粒子としては、液体に分散せず粉体などとして供給されるものを使用することができる。この場合は、紛体状金属酸化物とフェロシアン化鉄類と水などの溶媒を直接混合、撹拌し、溶媒を揮発除去することで、金属酸化物分散液使用時と同様の工程で成形することができる。そのような金属酸化物粉末としては、フュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製アエロジル)などが挙げられる。 As the metal oxide fine particles, those supplied as a powder without being dispersed in a liquid can be used. In this case, the powdered metal oxide, ferrocyanide and water or other solvent are directly mixed and stirred, and the solvent is removed by volatilization, thereby forming the same process as when using the metal oxide dispersion. Can do. Examples of such metal oxide powder include fumed silica (Aerosil manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.).
本発明において、フェロシアン化鉄類と金属酸化物を混合する方法については、特に限定がなく公知の混合方法が利用できる。均一に混合することが望ましいので、成形する前に予めニーダーなどの混練機を用いて混合することが好ましい。 In the present invention, the method for mixing the ferrocyanide and the metal oxide is not particularly limited, and a known mixing method can be used. Since it is desirable to mix uniformly, it is preferable to mix in advance using a kneader such as a kneader before molding.
フェロシアン化鉄類の微粒子を金属酸化物でバインドして成形する方法としては、上記の方法以外に、シリカゲルの製造方法として一般に知られている方法が使用できる。すなわち、金属酸化物の前駆体となるケイ酸ソーダを含有する液に硫酸などの触媒を加えることでシリカゲルを析出させる方法である。この場合、ケイ酸ソーダのpHが高いため、触媒溶液側にフェロシアン化鉄類の微粒子を分散混合しておき、ケイ酸ソーダと混合すると、製造中にフェロシアン化鉄類が分解しにくい。 In addition to the above method, a method generally known as a method for producing silica gel can be used as a method of binding and molding fine particles of ferrocyanide with a metal oxide. That is, it is a method of depositing silica gel by adding a catalyst such as sulfuric acid to a liquid containing sodium silicate as a metal oxide precursor. In this case, since the pH of sodium silicate is high, if ferrous ferrocyanide fine particles are dispersed and mixed on the catalyst solution side and mixed with sodium silicate, the ferrocyanide is difficult to decompose during production.
本発明におけるフェロシアン化鉄類を含む材料は、フェロシアン化鉄類をバインダーなどにより成形した後、引き続いて、強度を補強するための処理を行なうことが好ましい。 The material containing iron ferrocyanide in the present invention is preferably subjected to a treatment for reinforcing strength after the iron ferrocyanide is molded with a binder or the like.
前記補強のための処理を行なうため、フェロシアン化鉄類を金属酸化物などにより顆粒状などに成形した後、アルコキシシランなどの金属アルコキシドを含浸し硬化する方法が挙げられる。
この方法を用いると、水中での吸着材の強度が高くなり、セシウム吸着に関する有効成分であるフェロシアン化鉄類の含有量を高めることができ、少ない吸着材量で多量のセシウムを吸着することができるという観点で最も好ましい。
セシウム吸着性能を上げるために、セシウム吸着材中のフェロシアン化鉄類の割合は50〜95質量%であることが好ましく、さらに好ましくは60〜85質量%である。
In order to perform the treatment for reinforcement, a method may be mentioned in which iron ferrocyanide is formed into a granular shape with a metal oxide or the like and then impregnated with a metal alkoxide such as alkoxysilane and cured.
By using this method, the strength of the adsorbent in water is increased, the content of ferric ferrocyanide, which is an active ingredient for cesium adsorption, can be increased, and a large amount of cesium can be adsorbed with a small amount of adsorbent. It is most preferable from the viewpoint that
In order to improve cesium adsorption performance, the proportion of ferrocyanide in the cesium adsorbent is preferably 50 to 95% by mass, more preferably 60 to 85% by mass.
一方、金属酸化物には、微粒子状のフェロシアン化鉄類のバインダーとして働き、セシウムを含む水にセシウム吸着剤を浸漬した際の保形性を向上させる効果があるため、セシウム吸着材中の微粒子状の金属酸化物と金属アルコキシド由来金属酸化物の合計は5〜50質量%であることが好ましく、さらに好ましくは15〜40質量%である。 On the other hand, metal oxides act as a binder for particulate ferric ferrocyanides and have the effect of improving shape retention when cesium adsorbents are immersed in water containing cesium. The total of the fine metal oxide and metal alkoxide-derived metal oxide is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 15 to 40% by mass.
前記顆粒状などに成形する工程では、成形加工時の流動性を調整する目的などのため、他の成分を加えることもできる。例えば、ガラス、シリカ、アルミナ、各種粘土鉱物および流動改質剤、発泡剤、消泡剤、分散剤などが例示される。 In the step of forming into a granular shape or the like, other components may be added for the purpose of adjusting the fluidity during the forming process. For example, glass, silica, alumina, various clay minerals and flow modifiers, foaming agents, antifoaming agents, dispersing agents and the like are exemplified.
本発明におけるフェロシアン化鉄類を含む材料は、前記のようにフェロシアン化鉄類を金属酸化物などのバインダーで固めて顆粒状などの固形状に成形したものを用いるとよい。フェロシアン化鉄類を合成すると、通常一次粒子の大きさが数十nmから数百nmの微粒子として生成する。このような微粒子が一旦水に分散すると分離回収することが極めて困難になるため、水と吸着材の分離を容易にする必要がある。水と吸着材を簡単な方法で分別するための方法としてはろ過塔による分離方法が知られている。このため、ろ過塔に充填するのに適した形状に成形することで、水に溶け込んだ放射性セシウムの吸着除去が容易になる。 As the material containing iron ferrocyanide in the present invention, a material obtained by solidifying iron ferrocyanide with a binder such as a metal oxide and molding it into a solid form such as a granule as described above may be used. When ferrocyanide is synthesized, the primary particles are usually produced as fine particles having a size of several tens to several hundreds of nanometers. Once such fine particles are dispersed in water, it becomes very difficult to separate and recover, so it is necessary to facilitate separation of water and adsorbent. As a method for separating water and adsorbent by a simple method, a separation method using a filtration tower is known. For this reason, it is easy to adsorb and remove radioactive cesium dissolved in water by forming it into a shape suitable for filling the filtration tower.
ろ過塔は液体に含まれる不純物を取り除く手段として広く使われており、例えば飲料水や純水の製造用途などで使われている。ろ過塔は、その内部に砂、活性炭やイオン交換樹脂を充填したものなどが一般的に知られている。内部に充填する充填材としては表面積が大きく不純物を多く吸着できること、液を流す時の抵抗が低いこと、充填材自体による汚染がないことなどが求められる。フェロシアン化鉄類は、先に述べたように、それ自体は大きさが非常に小さい微粒子として製造され、結晶サイズをろ過材として適した大きさにまで大きくする方法は知られていない。このため、そのままろ過塔に充填すると通液抵抗が大きくなりすぎて好ましくなく、微粒子の漏洩も起こりやすいため、バインダーで固め、顆粒状など、ろ過に適した形状に成形する必要がある。 Filter towers are widely used as a means for removing impurities contained in liquids, and are used, for example, in the production of drinking water and pure water. As for the filtration tower, what filled sand, activated carbon, and ion exchange resin inside is generally known. The filling material to be filled in is required to have a large surface area and absorb a large amount of impurities, to have a low resistance when flowing a liquid, and to be free from contamination by the filling material itself. As described above, ferrocyanide is produced as fine particles having a very small size, and a method for increasing the crystal size to a size suitable as a filter medium is not known. For this reason, it is not preferable to fill the filtration tower as it is because the liquid flow resistance becomes too large, and fine particles are liable to leak. Therefore, it is necessary to form a shape suitable for filtration, such as solidified with a binder or granular.
本発明においてフェロシアン化鉄類を金属酸化物バインダーで固めて製造した吸着材をろ過塔に充填する場合、その顆粒の粒子サイズは平均粒子径で0.1mmから5mm程度の大きさのものが好ましく使用できる。
粒子サイズは吸着塔の長さや流す液の流量、断面積、セシウムによって汚染された水に含まれるセシウム濃度、など様々な要因を考慮して設計されるので、ここに示した粒子径に限定されるものではない。
In the present invention, when an adsorbent prepared by solidifying ferric ferrocyanide with a metal oxide binder is packed in a filtration tower, the particle size of the granules is about 0.1 mm to 5 mm in average particle size. It can be preferably used.
The particle size is designed considering various factors such as the length of the adsorption tower, the flow rate of the flowing liquid, the cross-sectional area, and the concentration of cesium contained in the water contaminated by cesium, so it is limited to the particle size shown here. It is not something.
本発明のセシウム吸着材の形状は、顆粒状に限らず、必要に応じて円柱状、パイプ状、球状またはハニカムのような形状に成形しても良く、一定の形状ではなく砂のような無定形でもよい。 The shape of the cesium adsorbent of the present invention is not limited to a granular shape, and may be formed into a cylindrical shape, a pipe shape, a spherical shape, or a honeycomb shape as necessary. It may be fixed.
コロイダルシリカなどの微粒子状金属酸化物をバインダーとしてフェロシアン化鉄類を成形したものを、フェロシアン化鉄類を含む材料として用いる場合の成形方法を説明する。まず、フェロシアン化鉄類と微粒子状金属酸化物の分散液および必要に応じて水等の液体を混合して成形した後、通風乾燥などの方法で加熱する。加熱条件は前記フェロシアン化鉄類の分解温度以下であれば特に限定されないが、充分加熱するために、例えば、120℃から150℃の温度で2時間から3時間加熱することが好ましい。 A molding method in the case of using, as a material containing iron ferrocyanide, a material obtained by molding iron ferrocyanide using a particulate metal oxide such as colloidal silica as a binder will be described. First, a dispersion of iron ferrocyanide and a particulate metal oxide and, if necessary, a liquid such as water are mixed and molded, and then heated by a method such as ventilation drying. The heating condition is not particularly limited as long as it is not higher than the decomposition temperature of the ferric ferrocyanide. However, in order to sufficiently heat, for example, it is preferable to heat at a temperature of 120 ° C. to 150 ° C. for 2 hours to 3 hours.
前記バインダーとしてコロイダルシリカを用いた場合、120℃〜150℃で加熱したものは、水や金属アルコキシドのアルコール溶液に入れてもほとんど崩壊せず、形状を維持できる。一方、100℃で3時間加熱した場合は、水や金属アルコキシドのアルコール溶液に浸すと、例えば直径が3mm程度の大きさの粒が、後述する金属アルコキシドによる架橋工程において、金属アルコキシドのアルコール溶液に浸すと数個に崩壊するが、130℃で2時間乾燥したものは水や金属アルコキシドのアルコール溶液に浸しても崩壊しなかった。 When colloidal silica is used as the binder, the one heated at 120 ° C. to 150 ° C. is hardly disintegrated even when placed in water or an alcohol solution of a metal alkoxide, and the shape can be maintained. On the other hand, when heated at 100 ° C. for 3 hours, when immersed in an alcohol solution of water or a metal alkoxide, for example, a particle having a diameter of about 3 mm is converted into an alcohol solution of the metal alkoxide in a cross-linking step using a metal alkoxide described later. When immersed, it disintegrates into several pieces, but the one dried at 130 ° C. for 2 hours did not disintegrate even when immersed in water or an alcohol solution of a metal alkoxide.
なお、崩壊した粒であっても、金属アルコキシドで架橋することで補強され耐水性が向上するので、崩壊後の大きさによってはろ過材として使用することは可能である。ただし、加熱温度が低すぎると、成形した顆粒のサイズをコントロールしにくくなる問題が生じるので、あまり好ましくない。 In addition, even if it is a disintegrated particle | grain, since it reinforces by bridge | crosslinking with a metal alkoxide and water resistance improves, it can be used as a filter medium depending on the magnitude | size after disintegration. However, if the heating temperature is too low, there is a problem that it becomes difficult to control the size of the formed granule, which is not preferable.
また、フェロシアン化鉄類と微粒子状金属酸化物バインダーを混合する際に、水や有機溶媒を用いてペースト状に練ったものを型などに流し入れた後の乾燥工程において、最初から高い温度で加熱すると吸着材内部に気泡が多数発生して吸着材がもろくなるなどの不具合が生じやすいため、溶媒が水の場合、最初に100℃より低い温度で加熱してから更に高温にするなど、溶媒の沸点より低い温度で一旦溶媒の大部分を除去しておくことが好ましい。 In addition, when mixing ferric ferrocyanides and a particulate metal oxide binder, at a high temperature from the beginning in the drying process after pouring the paste kneaded into a mold using water or an organic solvent. When heated, problems such as the generation of many bubbles inside the adsorbent and the adsorbent becoming brittle are likely to occur. When the solvent is water, the solvent is first heated at a temperature lower than 100 ° C. It is preferable to remove most of the solvent once at a temperature lower than the boiling point of.
フェロシアン化鉄類を金属酸化物バインダーで固めて成形する場合は、成形品の硬度や強度を上げるため、成形品を金属アルコキシド溶液に浸漬させた後にろ過し、再び加熱することが好ましい。
金属アルコキシドは、加水分解と縮合により互いに結合して金属酸化物になることができ、シラノール基などの水酸基と金属アルコキシドの間でも縮合反応が起こり、化学的に結合することができるため、成形物内に浸透したアルコキシシランが単独で硬化するだけでなく、金属酸化物粒子同士を結合する働きがあると推察する。このために顕著な補強効果が得られる。
なお、金属アルコキシド溶液への浸漬方法、ろ過方法および乾燥条件について特に限定なく、公知の方法が適用できる。
When the ferrocyanide is solidified with a metal oxide binder and molded, in order to increase the hardness and strength of the molded product, it is preferable to immerse the molded product in a metal alkoxide solution, and then filter and heat again.
Metal alkoxides can be bonded to each other by hydrolysis and condensation to form metal oxides, and a condensation reaction can occur between hydroxyl groups such as silanol groups and metal alkoxides, which can be chemically bonded. It is presumed that the alkoxysilane that has penetrated into the inside not only hardens alone, but also has a function of bonding metal oxide particles. For this reason, a remarkable reinforcing effect is obtained.
In addition, there is no limitation in particular about the immersion method to a metal alkoxide solution, the filtration method, and drying conditions, A well-known method is applicable.
前記金属アルコキシドとしては、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウムおよびチタンから選ばれた金属の低級アルコキシドが挙げられる。低級アルコキシドとしては、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシドならびにこれらの異性体であるイソプロポキシド、sec−ブトキシド、t−ブトキシドなどが挙げられ、これらの1種あるいは2種以上を使用できる。 Examples of the metal alkoxide include lower alkoxides of metals selected from silicon, aluminum, zirconium and titanium. Examples of the lower alkoxide include methoxide, ethoxide, propoxide, butoxide, and isomers thereof such as isopropoxide, sec-butoxide, and t-butoxide, and one or more of these can be used.
金属アルコキシドの具体例としては、シリコンテトラエトキシド (エチルシリケート) 、シリコンテトラメトキシド (メチルシリケート)、シリコンテトラブトキシド (ブチルシリケート)、プロピルシリケート、アルミニウムトリイソプロポキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、チタニウムテトライソプロポキシド等が挙げられる。これらの中でもシリコンテトラメトキシドおよびシリコンテトラメトキシドが好ましい。 Specific examples of metal alkoxides include silicon tetraethoxide (ethyl silicate), silicon tetramethoxide (methyl silicate), silicon tetrabutoxide (butyl silicate), propyl silicate, aluminum triisopropoxide, zirconium tetrabutoxide, titanium tetraisooxide. A propoxide etc. are mentioned. Among these, silicon tetramethoxide and silicon tetramethoxide are preferable.
これらの金属アルコキシドは部分加水分解物を使用すると、短時間で反応が終了し好ましい。そのような部分加水分解物はテトラメトキシシランの部分加水分解物(商品名メチルシリケート51、コルコート株式会社製)、テトラエトキシシランの部分加水分解物(商品名エチルシリケート40、コルコート株式会社製)などが例示できる。
また、金属アルコキシドと併用してメチルアルコールなどのアルコール類やアセトンなどの水溶性溶媒を使用すると、加水分解反応に必要な水を溶かすことができるため好ましい。
When these metal alkoxides use partial hydrolysates, the reaction is completed in a short time. Such a partial hydrolyzate includes a partial hydrolyzate of tetramethoxysilane (trade name: methyl silicate 51, manufactured by Colcoat Co., Ltd.), a partial hydrolyzate of tetraethoxysilane (trade name: ethyl silicate 40, manufactured by Colcoat Co., Ltd.), etc. Can be illustrated.
In addition, it is preferable to use an alcohol such as methyl alcohol or a water-soluble solvent such as acetone in combination with the metal alkoxide because water necessary for the hydrolysis reaction can be dissolved.
さらに必要に応じて、アルコキシシラン溶液に硬化触媒および加水分解に必要な水を添加することができる。かかる硬化触媒としては、塩酸、硫酸、りん酸などの無機酸、酢酸、クエン酸、マレイン酸、リンゴ酸などの有機酸、水酸化ナトリウムなどの無機塩基、アンモニア、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなどが使用できる。 Furthermore, if necessary, a curing catalyst and water necessary for hydrolysis can be added to the alkoxysilane solution. As such curing catalysts, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid, organic acids such as acetic acid, citric acid, maleic acid and malic acid, inorganic bases such as sodium hydroxide, ammonia and tetramethylammonium hydroxide are used. it can.
しかし、本発明者らが検討したところでは、酸や塩基を触媒として用いると金属アルコキシドの反応が促進され、より低温で架橋反応を起こさせることができるが、その一方で、水難溶性フェロシアン化物が分解しやすくなり、フェロシアン化物イオンの溶出量が増えてしまうので、フェロシアン化物イオンの溶出を抑制するためには、触媒として酸や塩基を添加しないか、できるだけ少ない添加量とするかわりに、加熱温度を高めにしたり、加熱時間を長めに設定したりして縮合反応を行うのが好ましい。 However, the present inventors have studied that when an acid or base is used as a catalyst, the reaction of metal alkoxide is promoted and a crosslinking reaction can be caused at a lower temperature. On the other hand, a poorly water-soluble ferrocyanide Will be decomposed and the amount of ferrocyanide ions eluted will increase, so to suppress the dissolution of ferrocyanide ions, instead of adding acid or base as a catalyst, The condensation reaction is preferably carried out by raising the heating temperature or setting the heating time longer.
前記加熱条件は前記フェロシアン化鉄類の分解温度以下であれば特に限定されないが、十分加熱するために、例えば、100〜150℃で2時間〜3時間加熱することが好ましい。その際フェロシアン化物が酸化されないように不活性ガス雰囲気中で加熱してもよい。 Although the said heating conditions will not be specifically limited if it is below the decomposition temperature of the said iron ferrocyanide, In order to fully heat, it is preferable to heat at 100-150 degreeC for 2 hours-3 hours, for example. At that time, it may be heated in an inert gas atmosphere so that the ferrocyanide is not oxidized.
本発明は、フェロシアン化鉄類をバインダーで固めて、ろ過塔などの簡便な装置に適用するために顆粒状などの成形固体とした材料を、イオン化傾向が鉄より低い金属の金属塩を溶解した液と反応させることによって、セシウム吸着性能を維持したままフェロシアン化物の溶出を抑制する、セシウム吸着材の製造方法を提供するものである。
なお、フェロシアン化鉄類は、先に述べたように、水中からセシウムを吸着する際に分解する。
The present invention dissolves a metal salt of a metal whose ionization tendency is lower than that of iron, in which ferrocyanide is solidified with a binder and is formed into a granular solid such as a granule for application to a simple apparatus such as a filtration tower. Accordingly, the present invention provides a method for producing a cesium adsorbent that suppresses the elution of ferrocyanide while maintaining the cesium adsorption performance by reacting with the liquid.
As described above, ferrocyanide is decomposed when cesium is adsorbed from water.
フェロシアン化物イオン濃度の定量方法は、参考文献1(平成14年7月12日付食発第0712001号食品保健部長通知における別添試験法)に示される方法が広く知られており、フェロシアン化物イオンを含む検体に硫酸第一鉄を加えて、その生成物の吸光度を波長720nmの光を用いて測定する定量方法であるが、参考文献2[毛利、西岡、山下、野崎、塚本、香川県環境保健研究センター所報第2号pp72−74(2003)]によれば、錯体の中心金属である鉄が2価から3価へ酸化したフェリシアン化物イオンでもフェロシアン化物イオンの場合と同様の吸光度を示すため、波長720nmでは両者の区別がつかないことが報告されている。 As a method for quantifying ferrocyanide ion concentration, the method shown in Reference Document 1 (Attachment test method in the notice of the Food Health Department No. 07712001 dated July 12, 2002) is widely known. Ferrocyanide This is a quantitative method in which ferrous sulfate is added to a sample containing ions and the absorbance of the product is measured using light with a wavelength of 720 nm. Reference 2 [Mori, Nishioka, Yamashita, Nozaki, Tsukamoto, Kagawa Prefecture] According to Environmental Health Research Center Bulletin No. 2 pp72-74 (2003)], ferricyanide ions in which iron, the central metal of the complex, is oxidized from divalent to trivalent are the same as ferrocyanide ions. In order to show the absorbance, it is reported that the two cannot be distinguished at a wavelength of 720 nm.
この文献では、これら2種類の錯イオンの内、フェリシアン化物イオンを判別する方法として、フェリシアンイオン特有の吸収波長である304nmまたは423nmの波長を用いることが提案されている。フェロシアン化鉄アンモニウムを使って作成したセシウム吸着材でセシウムを吸着除去した水について、本発明者がこれらの2通りの方法で分析を実施し、参考許文献1の方法で定量したフェロシアン化物イオン濃度と参考文献2の方法で定量したフェリシアン化物イオン濃度を比較すると、実際はフェリシアン化物イオンが多く含まれることが判った。 In this document, as a method for discriminating ferricyanide ions out of these two types of complex ions, it is proposed to use a wavelength of 304 nm or 423 nm, which is a characteristic absorption wavelength of ferricyan ions. The water in which cesium was adsorbed and removed by a cesium adsorbent prepared using ammonium ferrocyanide was analyzed by these two methods, and the ferrocyanide quantified by the method of Reference Document 1 When the ion concentration was compared with the ferricyanide ion concentration determined by the method of Reference Document 2, it was found that a lot of ferricyanide ions were actually contained.
このことから、参考文献3[平岡 秀樹,神谷大介,東亞合成グループ研究年報TREND(16)p31−36(2013)]においてフェロシアン化物イオンとして定量し報告した濃度は、実際にはフェロシアン化物イオンとフェリシアン化物イオンの総量を表していると言える。 Therefore, the concentration quantified and reported as ferrocyanide ion in Reference 3 [Hideki Hiraoka, Daisuke Kamiya, Toagosei Group Research Annual Report TREND (16) p31-36 (2013)] is actually ferrocyanide ion. And the total amount of ferricyanide ions.
また、参考文献4[林英子,平成22年度東レ理科教育賞受賞作品集,pp27−30(2011)]にあるように、陰イオンとしてのフェロシアン化物イオン(別名:ヘキサシアノ鉄(II)酸イオン)、フェリシアン化物イオン(別名:ヘキサシアノ鉄(III)酸イオン)、および陽イオンとしての2価と3価の鉄イオンの組み合わせから得られる塩の性状が知られている。フェロシアン化物イオンと3価の鉄イオンの組み合わせ、もしくはフェリシアン化物イオンと2価の鉄イオンの組み合わせからは水中で紺色の沈澱ができ、これらは同一の物質である。またフェロシアン化物イオンと2価の鉄の組み合わせからは水中で白色の沈澱ができる。ところが、フェリシアン化物イオンと3価の鉄イオンの組み合わせでは水中では沈殿が発生せず褐色の液体になる。 In addition, as described in Reference Document 4 [Hayashi Eiko, 2010 Toray Science Education Award Winning Works, pp27-30 (2011)], ferrocyanide ion (also known as hexacyanoferrate (II) ion as anion) ), Ferricyanide ions (also known as hexacyanoferrate (III) ions), and the properties of salts obtained from combinations of divalent and trivalent iron ions as cations. From the combination of ferrocyanide ions and trivalent iron ions, or from the combination of ferricyanide ions and divalent iron ions, amber-colored precipitation can occur in water, and these are the same substance. A combination of ferrocyanide ions and divalent iron can form a white precipitate in water. However, in the combination of ferricyanide ions and trivalent iron ions, precipitation does not occur in water, resulting in a brown liquid.
フェロシアン化鉄化合物は従来非常に安定な物質であるといわれていたが、先に述べたことから、本発明者は、錯イオン中の鉄が酸化されてフェリシアン化物イオンになると、水に難溶性の結晶を維持できず、水中でイオンが解離して溶け出すと考えるに至った。その解離する量は、使用したフェロシアン化鉄類の量からみれば極僅かではあるが、シアン化合物としての排水基準という観点では問題となるレベルである。 Iron ferrocyanide compounds have been previously said to be very stable substances, but as stated above, the present inventors have found that when iron in complex ions is oxidized to ferricyanide ions, The insoluble crystals could not be maintained, and it was thought that ions dissociated and dissolved in water. The amount of dissociation is very small in view of the amount of ferrocyanide used, but it is a problem level in terms of drainage standards as a cyanide compound.
このため、本発明者は吸着材内でも酸化が起きやすい表面近傍部分のフェロシアン化鉄をより溶解しにくい化合物へ変換しておけば、シアン化合物の溶出量が減ると考え、本発明を成すに至ったものである。この場合の表面とは、例えばフェロシアン化鉄類を成形した顆粒状吸着材の場合、顆粒の表面と顆粒内の細孔表面の両方を意味する。 For this reason, the present inventor considers that the amount of cyanide eluted is reduced if iron ferrocyanide in the vicinity of the surface where oxidation is likely to occur even in the adsorbent is converted to a compound that is more difficult to dissolve. Has been reached. The surface in this case means both the surface of the granule and the surface of the pores in the granule, for example, in the case of a granular adsorbent formed from ferrocyanide.
本発明では、フェロシアン化鉄類をバインダーで固めて成形したものなどフェロシアン化鉄類を含む材料をイオン化傾向が鉄よりも低い金属の金属塩を溶解した液にフェロシアン化鉄類を含む材料を浸漬するなどの方法で必要時間反応させ、次いで余分な金属塩を洗い流し、乾燥させる工程を経る。このような処理によって、セシウム吸着時にフェロシアン化物イオンなどのシアン化合物を溶出し難くする方法を提供するものである。 In the present invention, iron ferrocyanide is contained in a solution in which a metal salt of a metal having a lower ionization tendency than iron is dissolved in a material containing iron ferrocyanide, such as one formed by solidifying ferrocyanide with a binder. The reaction is performed for a necessary time by a method such as dipping the material, and then the excess metal salt is washed away and dried. Such a treatment provides a method for making it difficult to elute cyanide compounds such as ferrocyanide ions at the time of cesium adsorption.
このような効果が得られる理由は定かではないが、次に説明するように鉄よりもイオン化傾向が低い金属の塩を使用することで効果が得られることから、フェロシアン化鉄類の成形物の内部の細孔表面を含む表面近傍において、フェロシアン化鉄類中の鉄が溶けだして、イオン化傾向が小さい金属と置き換わることで、より安定な金属シアノ錯塩に変化していると推定している。 The reason why such an effect can be obtained is not clear, but since the effect can be obtained by using a metal salt having a lower ionization tendency than iron as described below, a molded product of ferrocyanide irons. It is estimated that the iron in ferrocyanide melts in the vicinity of the surface including the pore surface inside the metal, and is replaced with a metal with a low ionization tendency, thereby changing to a more stable metal cyano complex salt. .
本発明におけるフェロシアン化鉄類を含む材料を処理するための金属塩溶液に用いることができる金属塩は、構成する金属のイオン化傾向が鉄よりも低いものであり、標準電極電位が−0.40Vよりも高い金属の金属塩溶液である。
金属のイオン化傾向は金属単体の溶液中でのイオンになりやすさを順番に並べたものとして広く知られており、一部の順番に異論はあるものの、イオン化傾向の高い順番から、K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Auの順であることが広く認知されている。
The metal salt that can be used in the metal salt solution for treating the material containing ferrocyanide in the present invention has a lower ionization tendency of the constituent metal than iron, and the standard electrode potential is −0. It is a metal salt solution of metals higher than 40V.
The ionization tendency of metals is widely known as an order of the susceptibility to ions in a solution of simple metals. Although there are some objections, K> Ca from the order of high ionization tendency. It is widely recognized that the order is>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt> Au.
この順番は標準電極電位が低い物から高い物への順番であるともいえるが、単体からのイオンになりやすさであるので、例えば鉄のように第一鉄イオン(Fe2+)、第二鉄イオン(Fe3+)が存在する場合は第一鉄イオン(Fe2+)の標準電極電位で比較するのが妥当である。 This order can be said to be an order from a low standard electrode potential to a high standard electrode potential. However, since it is easy to be an ion from a single substance, for example, ferrous ions (Fe 2+ ), second When iron ions (Fe 3+ ) are present, it is appropriate to compare with the standard electrode potential of ferrous ions (Fe 2+ ).
参考文献5[日本化学会編,”化学便覧(基礎編II)”,改訂5版,丸善,pp581−584(2004)]によれば、上記の金属に対する25℃の水溶液中における標準電極電位は、K(−2.925V)>Ca(−2.84V)>Na(−2.714V)>Mg(−2.356V)>Al(−1.676V)>Zn(−0.7626V)>Fe(−0.44V)>Ni(−0.257V)>Sn(−0.1375V)>Pb(−1.263V)>(H)(0V)>Cu(0.340V)>Hg(0.7960V)>Ag(0.7991V)>Pt(1.188V)>Au(1.52V)となり、イオン化傾向の順番と一致する。 According to Reference 5 [The Chemical Society of Japan, “Chemical Handbook (Basic Edition II)”, revised edition 5, Maruzen, pp581-584 (2004)], the standard electrode potential in an aqueous solution at 25 ° C. for the above metal is K (-2.925V)> Ca (-2.84V)> Na (-2.714V)> Mg (-2.356V)> Al (−1.676V)> Zn (−0.7626V)> Fe (−0.44 V)> Ni (−0.257 V)> Sn (−0.1375 V)> Pb (−1.263 V)> (H) (0 V)> Cu (0.340 V)> Hg (0.7960 V) )> Ag (0.7991 V)> Pt (1.188 V)> Au (1.52 V), which is consistent with the order of ionization tendency.
上記の16種類の金属と水素のイオン化傾向は、例えば日本の学校教育において使われてきたもので、すべての金属について網羅したものではなく、本発明に関連して使用可能な標準電極電位を有する金属としては、Cd(−0.4025V)、Co(−0.277V)、Sb(0.1504V)、Bi(0.3172)がある。一方、セシウム吸着材は水に溶けた放射性セシウムイオンを除去することが目的であるので、セシウムを除去した水に毒性の強い金属等が溶け出せば、必要に応じてこれを除去しなければならず、毒性等を考慮して使用する金属塩を決める必要がある。 The above 16 types of metal and hydrogen ionization tendencies have been used in, for example, Japanese school education and do not cover all metals but have standard electrode potentials that can be used in connection with the present invention. Examples of the metal include Cd (−0.4025V), Co (−0.277V), Sb (0.1504V), and Bi (0.3172). On the other hand, the purpose of the cesium adsorbent is to remove radioactive cesium ions dissolved in water, so if toxic metals dissolve in the water from which cesium has been removed, this must be removed as necessary. Therefore, it is necessary to decide the metal salt to be used in consideration of toxicity.
このため本発明で使用することができる好ましい金属塩を構成する金属は、ニッケル、コバルト、スズ、アンチモン、ビスマス、銅などであり、銅、スズおよびニッケルが好ましく、さらに、鉄との電極電位との差が最も大きいためシアン化合物溶出抑制効果が高く、日本の水質汚濁防止法に定められた排水基準(3mg/l)を十分下回ることが可能であるという点で銅塩が最も好ましい。 Therefore, the metal constituting the preferred metal salt that can be used in the present invention is nickel, cobalt, tin, antimony, bismuth, copper, etc., preferably copper, tin and nickel, and further, the electrode potential with iron The copper salt is most preferable in that it is highly effective in suppressing the elution of cyanide and can be well below the drainage standard (3 mg / l) stipulated in the Japanese Water Pollution Control Law.
使用できる金属塩の形態としては、これらのハロゲン化物塩、硝酸塩、硫酸塩の他、酢酸塩などの有機酸塩などが挙げられる。金属塩溶液に使用する好ましい溶媒は多くの場合水であるが、ハロゲン化物はアルコールにも溶かすことができ、水とアルコールの混合溶媒にとかして使用することもできる。 Examples of metal salts that can be used include halide salts, nitrates, sulfates, and organic acid salts such as acetates. The preferred solvent used in the metal salt solution is often water, but the halide can also be dissolved in an alcohol, or can be used in a mixed solvent of water and alcohol.
フェロシアン化鉄類を含む材料と金属塩溶液を反応させる方法については、特に限定されないが、フェロシアン化鉄類を含む材料を金属塩溶液に浸漬させる方法、金属塩溶液をスプレー等でフェロシアン化鉄類を含む材料に吹きかける方法などが挙げられる。フェロシアン化鉄類を含む材料と金属塩溶液が接触する条件であれば、どのような方法でも良い。 The method of reacting the material containing ferrocyanide with the metal salt solution is not particularly limited, but the method of immersing the material containing ferrocyanide in the metal salt solution, or spraying the metal salt solution with ferrocyanide, etc. For example, a method of spraying on a material containing ferric compounds. Any method may be used as long as the material containing the ferrocyanide and the metal salt solution are in contact with each other.
前記反応温度としては、90℃以下が好ましく、より好ましくは60℃以下、さらに好ましくは30℃以下である。低温側は金属塩溶液が凍らない温度以上であれば特に問題はない。90℃を超える温度であると、シアン化合物が溶出しやすくなる傾向にある。
また、反応時間として、例えば、浸漬時間であれば30分以上で24時間以内が好ましい。30分未満では、溶液が十分に浸漬せずシアン化物溶出を防止する効果が少ない恐れがあり、24時間以上では作業効率が低下する。
As said reaction temperature, 90 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 60 degrees C or less, More preferably, it is 30 degrees C or less. On the low temperature side, there is no particular problem as long as it is above the temperature at which the metal salt solution does not freeze. When the temperature exceeds 90 ° C., the cyanide compound tends to be easily eluted.
Moreover, as reaction time, if it is immersion time, for example, 30 minutes or more and within 24 hours are preferable. If it is less than 30 minutes, the solution may not be sufficiently immersed, and the effect of preventing elution of cyanide may be small, and if it is 24 hours or more, the work efficiency decreases.
フェロシアン化鉄類を含む材料と反応させる前もしくは反応中に、金属塩溶液には、必要に応じて酸および/またはキレート化合物を溶解させることが好ましい。 It is preferable to dissolve an acid and / or a chelate compound in the metal salt solution as necessary before or during the reaction with the material containing ferrocyanide.
例えば、金属塩溶液に塩酸などの酸を少量溶解させておくのが好ましい。バインダーで固めて成形したフェロシアン化鉄類をこれらの液に浸漬すると、例えばバインダーを構成するシリカ中のシラノール基がナトリウム塩などになっている場合などは、液のpHが上昇することがある。その場合、金属塩を構成していた金属イオンが水酸化物となって沈殿し、沈殿物の除去が難しいだけでなく、沈殿物がフェロシアン化物の成形体内部に析出すると、セシウムイオン吸着に用いる際に、成形体中にセシウムイオンが入り難くなることがあり、このような現象を防止する目的で酸を添加しておくのが好ましい。
酸の添加量が多すぎると、得られたセシウム吸着材を使ってセシウムを吸着する際に溶出するシアン化物の量が抑制できない場合があり、加える金属塩に対して1〜50mol%とするのが良い。さらに好ましくは2〜20mol%、より好ましくは5〜10mol%である。
For example, it is preferable to dissolve a small amount of acid such as hydrochloric acid in a metal salt solution. When the ferric ferrocyanide solidified with a binder is immersed in these liquids, the pH of the liquid may increase, for example, when the silanol group in the silica constituting the binder is a sodium salt or the like. . In this case, the metal ions constituting the metal salt precipitate as hydroxides, and it is difficult not only to remove the precipitates, but also when the precipitates precipitate inside the ferrocyanide compact, When used, it is difficult for cesium ions to enter the molded body, and it is preferable to add an acid for the purpose of preventing such a phenomenon.
If the amount of acid added is too large, the amount of cyanide that elutes when adsorbing cesium using the obtained cesium adsorbent may not be able to be controlled. Is good. More preferably, it is 2-20 mol%, More preferably, it is 5-10 mol%.
また、同様に水酸化物の沈澱を防ぐ方法として、キレート化合物を添加することが好ましい。キレート剤は多くの種類が存在し特に限定しないが、鉄、銅、ニッケル、スズ、コバルトなどに配位してこれらの金属の水酸化物を形成させないものであれば使用することができる。例えば、アミノカルボン酸系キレートの例としてはエチレンジアミン四酢酸(略称EDTA)、ニトリロ三酢酸(略称NTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(略称DTPA)、ヒドロキシエチレン三酢酸(略称HEDTA)、トリエチレンテトラミン六酢酸(略称TTHA)、1,3−プロパンジアミン四酢酸(略称PDTA)、1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシプロパン四酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸(略称HIDA)、ジヒドロキシエチルグリシン(略称DHEG)、o,o’−ビス(2−アミノエチル)エチレングリコール−N,N,N’,N’−四酢酸(略称GEDTA)、L−グルタミン酸二酢酸(略称GLDA)、エチレンジアミン二スクシン酸(略称EDDS)などが挙げられる。また、ホスホン酸系キレートの例としては、ヒドロキシエチレン二ホスホン酸(略称HEDP)、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)(略称NTMP)、2−ホスホノ−1,2,4−ブタントリカルボン酸、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)(略称EDTMP)などが挙げられる。これ以外にもビピリジン、クエン酸などが挙げられる。これらのキレート剤の内、EDTAのように酸性基を有していても水に溶け難いものは、水溶性を増すために酸性基の一部または全部をナトリウム塩、カリウム塩などとして用いることができる。 Similarly, a chelate compound is preferably added as a method for preventing the precipitation of hydroxide. There are many types of chelating agents, and there are no particular limitations, but any chelating agent that does not form a hydroxide of these metals by coordination with iron, copper, nickel, tin, cobalt or the like can be used. For example, examples of aminocarboxylic acid-based chelates include ethylenediaminetetraacetic acid (abbreviation EDTA), nitrilotriacetic acid (abbreviation NTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (abbreviation DTPA), hydroxyethylenetriacetic acid (abbreviation HEDTA), triethylenetetraminehexaacetic acid ( Abbreviation TTHA), 1,3-propanediaminetetraacetic acid (abbreviation PDTA), 1,3-diamino-2-hydroxypropanetetraacetic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid (abbreviation HIDA), dihydroxyethylglycine (abbreviation DHEG), o, o′-bis (2-aminoethyl) ethylene glycol-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid (abbreviation GEDTA), L-glutamic acid diacetic acid (abbreviation GLDA), ethylenediaminedisuccinic acid (abbreviation EDDS), and the like. Can be mentioned. Examples of phosphonic acid chelates include hydroxyethylene diphosphonic acid (abbreviation HEDP), nitrilotris (methylenephosphonic acid) (abbreviation NTMP), 2-phosphono-1,2,4-butanetricarboxylic acid, ethylenediaminetetra ( Methylenephosphonic acid) (abbreviation EDTMP) and the like. In addition, bipyridine, citric acid and the like can be mentioned. Among these chelating agents, those that have an acidic group such as EDTA but are not soluble in water may use part or all of the acidic group as sodium salt, potassium salt, etc. in order to increase water solubility. it can.
キレート剤の添加量はキレート化合物によって異なるが、EDTAを例にとると、加える金属塩に対して1〜100mol%とするのが良い。さらに好ましくは1〜50mol%、より好ましくは1〜10mol%である。 Although the addition amount of a chelating agent changes with chelate compounds, when taking EDTA as an example, it is good to set it as 1-100 mol% with respect to the metal salt to add. More preferably, it is 1-50 mol%, More preferably, it is 1-10 mol%.
フェロシアン化鉄類と金属塩溶液を反応させた後、余分な金属塩を洗浄除去することが好ましい。余分な金属塩が残存していると、放射性セシウムを除去した水が金属イオンで汚染される恐れがあるためである。 After reacting the ferrocyanide and the metal salt solution, it is preferable to wash away the excess metal salt. This is because if excess metal salt remains, the water from which radioactive cesium has been removed may be contaminated with metal ions.
その際も、フェロシアン化鉄化合物を含む材料を金属塩溶液に反応させる場合と同様の原理で、洗浄液に酸あるいはキレートを溶かしておくと残存した金属が除去されやすく好ましい。さらに、理由は定かではないが酸が残存すると、セシウム除去時にシアン化合物の溶出が増える場合があり、これを防止するため重曹などを溶解したpHが7−9水溶液やこれにキレート類を溶解した洗浄液で洗浄すると良い。本発明により得られるセシウム吸着材は水の汚染を除去するために使われるものなので、不必要なものが溶け出さないように、これら洗浄工程の最後に水道水などで洗浄してから乾燥するのが好ましい。 Also in this case, it is preferable that the remaining metal is easily removed by dissolving an acid or a chelate in the cleaning solution on the same principle as in the case of reacting a material containing an iron ferrocyanide compound with a metal salt solution. Furthermore, although the reason is not clear, if the acid remains, the elution of the cyanide compound may increase during the removal of cesium, and in order to prevent this, the pH of the sodium bicarbonate dissolved in the 7-9 aqueous solution and the chelate dissolved therein It is better to wash with a cleaning solution. Since the cesium adsorbent obtained by the present invention is used to remove water contamination, it is washed with tap water at the end of these washing steps and dried so that unnecessary things do not dissolve. Is preferred.
前記フェロシアン化物イオン、フェリシアン化物イオンなどのシアン化合物溶出防止処理されたセシウム吸着材は、そのまま吸着塔に充填でき、セシウム吸着材を充填した吸着塔に、セシウムを含有する汚染水を供給してセシウム吸着材と接触させることにより、汚染水からセシウムが除去処理される。
セシウム吸着材と汚染水を接触させる条件には特に限定はないが、汚染水中のセシウム濃度に応じて、吸着材の充填量、汚染水流量など条件を適宜選定することができる。
The cesium adsorbent that has been treated to prevent elution of cyanide compounds such as ferrocyanide ions and ferricyanide ions can be packed in an adsorption tower as it is, and contaminated water containing cesium is supplied to the adsorption tower filled with the cesium adsorbent. Thus, cesium is removed from the contaminated water by contacting with the cesium adsorbent.
The conditions for bringing the cesium adsorbent into contact with the contaminated water are not particularly limited, but conditions such as the adsorbent filling amount and the contaminated water flow rate can be appropriately selected according to the cesium concentration in the contaminated water.
本発明におけるセシウム吸着材からのシアン化合物溶出抑制方法は、先に述べたようにフェロシアン化鉄類の分解を抑制するものである。
一方、本発明におけるセシウム吸着剤をポリ塩化アルミニウムやポリ硫酸第二鉄のような無機系高分子凝集剤で処理後、弱アルカリ性水溶液で処理する方法や、セシウム吸着材に酸化防止剤を含ませる方法を併用すると、フェロシアン化物イオンやフェリシアン化物イオンの溶出をさらに抑制することができ好ましい。
無機系高分子凝集剤で処理する場合、本発明の方法を実施してから前記処理方法を行なう必要がある。その理由はポリ塩化アルミニウムなどの有効成分が酸の存在によって溶け出してしまうからである。
As described above, the method for suppressing the elution of cyanide from a cesium adsorbent in the present invention suppresses the decomposition of ferrocyanide.
On the other hand, the cesium adsorbent in the present invention is treated with an inorganic polymer flocculant such as polyaluminum chloride or polyferric sulfate and then treated with a weak alkaline aqueous solution, or an antioxidant is included in the cesium adsorbent. Use of the method in combination is preferable because elution of ferrocyanide ions and ferricyanide ions can be further suppressed.
When processing with an inorganic type polymer flocculant, it is necessary to perform the said processing method after implementing the method of this invention. This is because an active ingredient such as polyaluminum chloride is dissolved by the presence of an acid.
さらに、フェロシアン化鉄類を成形する際に酸化防止剤を配合するか、成形したフェロシアン化鉄類に酸化防止剤の溶液を浸み込ませて乾燥するなどの工程もシアン化合物の溶出を抑制する効果があり、本発明の方法と併用することができる。 In addition, the process of compounding antioxidants when molding ferrous ferrocyanides, or immersing a solution of antioxidants in the molded ferrocyanide and drying, will also dissolve cyanide compounds. It has an inhibitory effect and can be used in combination with the method of the present invention.
以下、実施例および比較例によってこの発明をさらに具体的に説明する。
<造粒例1>
フェロシアン化第二鉄アンモニウム(大日精化工業株式会社製、商品名MILORI BLUE 905)800gとコロイダルシリカ分散液(日産化学工業株式会社製、商品名スノーテックスO40)500g(固形分として200g)を卓上ニーダーに入れて、10分間混練りした。
上記混練りして得られた混合物をステンレス製トレイに入れて厚さが約5mmになるように伸ばした。これを通風乾燥機で70℃にて1時間加熱し、続いて130℃にて3時間加熱すると、乾燥した配合物の塊が得られた。これを破砕機で破砕し、孔径1mmの篩を通過する細粒と孔径2mmを通過しない大粒子を除去し、粒子サイズが約1〜2mmの顆粒状造粒物を得た。この状態でフェロシアン化第二鉄アンモニウム含有量は80%である。
次に、メチルシリケート(コルコート株式会社製商品名:メチルシリケート51)500gとメタノール500gからなる溶液に、水96gを加えて撹拌し、この溶液に得られた造粒物を浸漬して2時間放置した後、ろ過により余分な溶液を取り除き、造粒物に溶液が含浸されたものを、再び通風乾燥機で120℃にて3時間加熱した。得られたものを造粒物1とする。
メチルシリケートによる反応終了後の重量増加率は約10%であるので、得られた造粒物中のフェロシアン化第二鉄アンモニウム含有量は約73%である。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
<Granulation example 1>
800 g ferric ferrocyanide ammonium (Daiichi Seika Kogyo Co., Ltd., trade name MIRORI BLUE 905) and 500 g of colloidal silica dispersion (Nissan Chemical Industry Co., Ltd., trade name Snowtex O40) (200 g as solid content) The mixture was placed in a table kneader and kneaded for 10 minutes.
The mixture obtained by kneading was placed in a stainless steel tray and stretched to a thickness of about 5 mm. This was heated at 70 ° C. for 1 hour in a draft dryer and subsequently heated at 130 ° C. for 3 hours to obtain a lump of dried formulation. This was crushed with a crusher to remove fine particles passing through a sieve having a pore size of 1 mm and large particles not passing through a pore size of 2 mm, thereby obtaining a granular granulated product having a particle size of about 1 to 2 mm. In this state, ferric ferrocyanide ammonium content is 80%.
Next, 96 g of water is added to a solution composed of 500 g of methyl silicate (trade name: Methyl silicate 51, manufactured by Colcoat Co., Ltd.) and 500 g of methanol, and the resulting granulated product is immersed in this solution for 2 hours. After that, the excess solution was removed by filtration, and the granulated material impregnated with the solution was heated again at 120 ° C. for 3 hours with a draft dryer. The obtained product is designated as granulated product 1.
Since the rate of weight increase after completion of the reaction with methyl silicate is about 10%, the ferric ammonium ferrocyanide content in the obtained granulated product is about 73%.
<造粒例2>
フェロシアン化第二鉄アンモニウムの代わりに、フェロシアン化第二鉄(ACROS社製試薬)を用いたこと以外は、造粒例1と同様にして、造粒物2を得た。
<Granulation example 2>
Granulated product 2 was obtained in the same manner as granulation example 1 except that ferric ferrocyanide (a reagent manufactured by ACROS) was used instead of ferric ferric ammonium.
<造粒例3>
フェロシアン化第二鉄アンモニウムの代わりに、フェロシアン化第二鉄カリウムを用いたこと以外は、造粒例1と同様にして、造粒物3を得た。
なお、造粒例3において用いたフェロシアン化カリウムは、以下の手順で合成して用いた。無水塩化鉄(III)162.2g(1mol)を取り、水を加えながら溶解し、全体を2000mlとした。これとは別の容器にフェロシアン化カリウム三水和物(別名:ヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム三水和物、和光純薬工業株式会社製)422.4g(1mol)に水を加えながら溶解し、全体を2000mlとした。調製した塩化鉄水溶液を撹拌しながらフェロシアン化カリウム水溶液を少しずつ加えていくと濃紺色の沈澱が発生し、全量を混ぜ合わせた後、さらに5時間撹拌した。この液中に分散した生成物を遠心分離機により沈殿させ、上澄みを廃棄した。沈殿が残った容器に超純水3000mlを加えて撹拌し、更に遠心分離して上澄みを廃棄する工程を10回繰り返した後に沈殿を蒸発皿に取り出し、50℃で一晩真空乾燥してから乳鉢ですりつぶし、紺色の粉末148gを得た。この粉末のX線回折(XRD)パターンはFCC構造を支持するものであった。蛍光X線で分析すると鉄とカリウムの比率が2.00:1.04であったことから、この化合物はKFe(III)[Fe(II)(CN)6]3の構造で表されるフェロシアン化第二鉄カリウムである。この合成操作を繰り返して必要量を得た。
<Granulation example 3>
Granulated product 3 was obtained in the same manner as granulation example 1 except that ferric potassium ferrocyanide was used in place of ferric ferrocyanide ammonium.
In addition, the potassium ferrocyanide used in the granulation example 3 was synthesized and used in the following procedure. 162.2 g (1 mol) of anhydrous iron (III) chloride was taken and dissolved while adding water to make a total of 2000 ml. In a separate container, dissolve potassium ferrocyanide trihydrate (aka: potassium hexacyanoferrate (II) trihydrate, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 422.4 g (1 mol) while adding water. The total volume was 2000 ml. When the aqueous potassium ferrocyanide solution was added little by little while stirring the prepared aqueous iron chloride solution, a dark blue-colored precipitate was generated, and after the entire amount was mixed, the mixture was further stirred for 5 hours. The product dispersed in this liquid was precipitated with a centrifuge, and the supernatant was discarded. Add 3000 ml of ultrapure water to the container in which the precipitate remained, stir, further centrifuge and discard the supernatant 10 times, then remove the precipitate into an evaporating dish, vacuum dry at 50 ° C. overnight, and then mortar By grinding, 148 g of amber powder was obtained. The X-ray diffraction (XRD) pattern of this powder supported the FCC structure. Since the ratio of iron to potassium was 2.00: 1.04 as analyzed by fluorescent X-ray, this compound was obtained by the FeFe (III) [Fe (II) (CN) 6 ] 3 structure. It is potassium ferric Russian. This synthesis operation was repeated to obtain the required amount.
<造粒例4>
フェロシアン化第二鉄アンモニウムの代わりに、フェロシアン化第二鉄ナトリウムを用いたこと以外は、造粒例1と同様にして、造粒物4を得た。
フェロシアン化第二鉄ナトリウムは、フェロシアン化カリウム三水和物の代わりにフェロシアン化ナトリウム十水和物(和光純薬工業(株)製試薬)を用いたこと以外は、造粒例3において合成したフェロシアン化第二鉄カリウムと同様に合成して用いた。
<Granulation example 4>
Granulated product 4 was obtained in the same manner as granulation example 1 except that ferric ferric sodium sodium was used instead of ferric ferric ammonium.
Ferric ferrocyanide sodium was synthesized in Granulation Example 3 except that sodium ferrocyanide decahydrate (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of potassium ferrocyanide trihydrate. And synthesized and used in the same manner as ferric ferrocyanide potassium.
<造粒例5>
4Nの硫酸20リットルに試薬のフェロシアン化第二鉄(ACROS社製試薬)216gを分散させ、ケイ酸ソーダ(SiO2/Na2O比3.3)シリカ濃度18%の水溶液20リットルを加えて混合し反応させることでシリカヒドロゾルを生成させ、次いで、これを1時間放置することによりゲル化したシリカヒドロゲルとした。これを水洗し硫酸ナトリウムを除去した後、これに28重量%アンモニア水を加えてpH8.0とし、引き続き80℃で12時間保って熟成を行った。さらに通風乾燥機で120℃、12時間乾燥を行なってから、これを破砕機で破砕し、孔径1mmの篩を通過する細粒と孔径2mmを通過しない大粒子を除去し、粒子サイズが約1〜2mmの造粒物を得た。
次に、メチルシリケート(コルコート株式会社製メチルシリケート51)500gとメタノール500gからなる溶液に水96gからなる溶液に得られた造粒物を浸漬して2時間放置した。続いてろ過により余分な溶液を取り除き、造粒物に溶液が含浸されたものを、再び通風乾燥機で120℃にて3時間加熱し、シリケートで処理した造粒物5を得た。
<Granulation example 5>
Disperse 216 g of ferric ferrocyanide (ACROS reagent) in 20 liters of 4N sulfuric acid, and add 20 liters of sodium silicate (SiO 2 / Na 2 O ratio 3.3) silica solution with 18% silica concentration. Then, a silica hydrosol was produced by mixing and reacting, and this was allowed to stand for 1 hour to obtain a gelled silica hydrogel. This was washed with water to remove sodium sulfate, and then 28% by weight aqueous ammonia was added to adjust the pH to 8.0, followed by aging at 80 ° C. for 12 hours. Furthermore, after drying at 120 ° C. for 12 hours with a ventilating dryer, this is crushed with a crusher to remove fine particles passing through a sieve having a pore diameter of 1 mm and large particles not passing through a pore diameter of 2 mm, and the particle size is about 1 A granulated product of ˜2 mm was obtained.
Next, the granulated product obtained in a solution consisting of 96 g of water was immersed in a solution consisting of 500 g of methyl silicate (methyl silicate 51 manufactured by Colcoat Co., Ltd.) and 500 g of methanol, and left for 2 hours. Subsequently, the excess solution was removed by filtration, and the granulated product impregnated with the solution was heated again at 120 ° C. for 3 hours with an air dryer to obtain a granulated product 5 treated with silicate.
<実施例1>
ポリエチレン製容器に塩化第二銅8.6g(0.064mol)と水50mlを入れて撹拌し、均一に溶解してから水を加えて全体の体積を64mlとして、塩化第二銅の1.0mol/l水溶液を調製した。これを第1浸漬液とする。以降の実施例、および比較例2〜5、10〜15において、フェロシアン化鉄類を含む造粒物を最初に浸漬する溶液を第1浸漬液として、表1および表2にその成分を記載する。この第1浸漬液へ造粒物1を5g(フェロシアン化第二鉄アンモニウム含有量約0.013mol)加え、容器を軽く振とうして内部を撹拌して気泡を除去した。そのまま20時間放置したところ、造粒物の周囲に青白い沈殿が発生していた。容器の内容物を漏斗状に成形した100メッシュのポリプロピレン製ネットに流し込んで、余分な液を分離除去した。さらにメッシュ内の造粒物をメッシュごと200mlの水に入れ、メッシュを数回上下させて水から引き上げる操作を3回繰り返してから、200mlの水(pH7)に1時間浸しメッシュごと引き上げた。この第1浸漬液への浸漬に続いて簡単に水で洗浄した後に浸漬する液を第2浸漬液として、表1および表2にその成分を記載する。さらに、新たな水200mlにメッシュごと入れ、メッシュを数回上下させてから水から引き上げる操作を繰り返すと、白っぽい沈殿が徐々に壊れてメッシュ外に抜けていき、毎回水を取り替えながら洗浄操作を10回繰り返すと、白い沈殿はほとんど目立たなくなったので、洗浄操作を終了した。次にガラス製シャーレに造粒物を広げた。空気中に3時間放置してから乾燥器に入れ、120℃で2時間乾燥させて、セシウム吸着材を得た。
この吸着材0.625gを用い、セシウムを0.01ppm含有するpH8.2の人工海水100mlで実施したセシウム吸着試験の結果、24時間浸漬後のセシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオン(非特許文献3の記述からフェリシアン化物イオンも含んだ定量値と言えるが、以下フェロシアン化物イオンと記述する)の濃度は0.12ppmであり、後述の比較例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は大きく減少した。
<Example 1>
Put 8.6 g (0.064 mol) of cupric chloride and 50 ml of water in a polyethylene container, stir, dissolve uniformly, add water to make a total volume of 64 ml, and add 1.0 mol of cupric chloride. / L aqueous solution was prepared. This is the first immersion liquid. In the following Examples and Comparative Examples 2-5, 10-15, the solution which first immerses the granulated material containing ferrocyanide is used as the first immersion liquid, and its components are described in Table 1 and Table 2. To do. To this first immersion liquid, 5 g of granulated product 1 (content of ferric iron ferric ammonium was about 0.013 mol) was added, and the container was shaken lightly to stir the inside to remove bubbles. When left as it was for 20 hours, a pale precipitate was generated around the granulated material. The contents of the container were poured into a 100 mesh polypropylene net shaped like a funnel to separate and remove excess liquid. Further, the granulated product in the mesh was put in 200 ml of water together with the mesh, and the operation of raising and lowering the mesh several times and pulling it up from the water was repeated three times, and then immersed in 200 ml of water (pH 7) for 1 hour and pulled up with the mesh. Following immersion in the first immersion liquid, the liquid that is simply washed with water and then immersed is used as the second immersion liquid, and the components are listed in Tables 1 and 2. Furthermore, when the mesh is added to 200 ml of fresh water and the mesh is raised and lowered several times and then pulled up from the water repeatedly, the whitish precipitate gradually breaks out and comes out of the mesh. After repeating several times, the white precipitate became almost inconspicuous, so the washing operation was terminated. Next, the granulated material was spread on a glass petri dish. After leaving it in the air for 3 hours, it was put in a dryer and dried at 120 ° C. for 2 hours to obtain a cesium adsorbent.
As a result of a cesium adsorption test conducted using 100 ml of artificial seawater having a pH of 8.2 containing 0.01 ppm of cesium using 0.625 g of this adsorbent, the cesium removal rate after being immersed for 24 hours was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test (which can be said to be a quantitative value including ferricyanide ions from the description of Non-Patent Document 3, hereinafter referred to as ferrocyanide ions) is 0.12 ppm. In addition, the elution amount of the ferrocyan compound was greatly reduced as compared with Comparative Examples described later.
<実施例2>
ポリエチレン製容器に塩化第二銅8.6g(0.064mol)と水50mlと1N塩酸0.64mlを入れて撹拌し、均一に溶解してから水を加えて全体の体積を64mlとして、塩化第二銅1.0mol/l、塩酸0.01mol/lの水溶液を調製した。ここへ造粒例1を5g加え、容器を軽く振とうして内部を撹拌して気泡を除去した。そのまま20時間放置したところ、白っぽい沈殿は見られなかった。容器の内容物を漏斗状に成形した100メッシュのポリプロピレン製ネットに流し込んで、余分な液を分離除去した。さらにメッシュ内の造粒物をメッシュごと200mlの水に入れ、メッシュを数回上下させて水から引き上げる操作を3回繰り返してから、200mlの水(pH7)に1時間浸しメッシュごと引き上げた。さらに、新たな水200mlにメッシュごと入れ、メッシュを数回上下させてから水から引き上げる操作を3回繰り返し、洗浄操作を終了した。次にガラス製シャーレに造粒物を広げた。空気中に3時間放置してから乾燥器に入れ、120℃で2時間乾燥させて、セシウム吸着材を得た。
この吸着材について実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は0.12ppmであり、後述の比較例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は大きく減少した。
<Example 2>
Put 8.6 g (0.064 mol) of cupric chloride, 50 ml of water and 0.64 ml of 1N hydrochloric acid in a polyethylene container, stir, dissolve uniformly, and then add water to make the total volume 64 ml. An aqueous solution of 1.0 mol / l cupric copper and 0.01 mol / l hydrochloric acid was prepared. 5g of granulation example 1 was added here, the container was shaken lightly, the inside was stirred, and the bubble was removed. When left as it was for 20 hours, no whitish precipitate was observed. The contents of the container were poured into a 100 mesh polypropylene net shaped like a funnel to separate and remove excess liquid. Further, the granulated product in the mesh was put in 200 ml of water together with the mesh, and the operation of raising and lowering the mesh several times and pulling it up from the water was repeated three times, and then immersed in 200 ml of water (pH 7) for 1 hour and pulled up with the mesh. Further, the entire mesh was put in 200 ml of new water, and the operation of raising and lowering the mesh several times and then pulling it up from the water was repeated three times to complete the washing operation. Next, the granulated material was spread on a glass petri dish. After leaving it in the air for 3 hours, it was put in a dryer and dried at 120 ° C. for 2 hours to obtain a cesium adsorbent.
As a result of conducting the cesium adsorption test similar to Example 1 about this adsorbent, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test was 0.12 ppm, and the elution amount of the ferrocyanide compound was greatly reduced as compared with Comparative Examples described later.
<実施例3>
塩化第二銅1.0mol/l、塩酸0.01mol/lの水溶液に浸漬し、水で洗浄する操作に次いで、1時間浸漬する液(第2浸漬液)を1%炭酸水素ナトリウム水溶液(pH8.5)としたこと以外は実施例2と同様にしてセシウム吸着材を得た。
この吸着材について実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は90%以上であった。一方、試1験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は0.12ppmであり、後述の比較例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は大きく減少した。
<Example 3>
Subsequent to the operation of immersing in an aqueous solution of cupric chloride 1.0 mol / l and hydrochloric acid 0.01 mol / l and rinsing with water, a solution immersed for 1 hour (second immersion solution) is a 1% aqueous sodium bicarbonate solution (pH 8). .5) A cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 2 except that
As a result of conducting the cesium adsorption test similar to Example 1 about this adsorbent, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test 1 was 0.12 ppm, and the elution amount of the ferrocyan compound was greatly reduced as compared with the comparative examples described later.
<実施例4、5>
造粒物浸漬処理液の塩酸濃度を実施例4では0.1mol/l、実施例5では0.5mol/lにしたこと以外は実施例2と同様にして、それぞれセシウム吸着材を得た。
これらの吸着材について実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は実施例4,5共に90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は実施例4で0.52ppm、実施例5で0.89ppmであった。後述の比較例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は少ないが、最初の浸漬液に用いた塩酸濃度が高いほどフェロシアン化合物溶出抑制効果が低下する傾向が見られた。
<Examples 4 and 5>
A cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 2 except that the hydrochloric acid concentration of the granule immersion treatment solution was 0.1 mol / l in Example 4 and 0.5 mol / l in Example 5.
As a result of conducting a cesium adsorption test similar to Example 1 for these adsorbents, the cesium removal rate was 90% or more in both Examples 4 and 5. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test was 0.52 ppm in Example 4 and 0.89 ppm in Example 5. Although the elution amount of the ferrocyan compound was smaller than that of the comparative example described later, there was a tendency that the effect of inhibiting the elution of the ferrocyan compound decreased as the concentration of hydrochloric acid used in the first immersion liquid increased.
<実施例6>
塩酸の代わりにエチレンジアミン四酢酸三カリウム(省略記号EDTA3K)の50%水溶液(ナガセケムテックス(株)製、商品名クレワット3K、比重1.33)0.52gを入れ、塩化第二銅1.0mol/l、EDTA3K0.01mol/lの水溶液を調製したこと以外は実施例2と同様にしてセシウム吸着材を得た。この場合、塩化第二銅水溶液に造粒物1を20時間浸漬しても、白っぽい沈殿は見られなかった。
この吸着材について実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は0.20ppmであり、後述の比較例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は大きく減少した。
<Example 6>
Instead of hydrochloric acid, 0.52 g of a 50% aqueous solution of tripotassium ethylenediaminetetraacetate (abbreviated symbol EDTA3K) (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, trade name Clewat 3K, specific gravity 1.33) is added, and 1.0 mol of cupric chloride is added. A cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 2 except that an aqueous solution of EDTA3K 0.01 mol / l was prepared. In this case, even when the granulated product 1 was immersed in an aqueous cupric chloride solution for 20 hours, no whitish precipitate was observed.
As a result of conducting the cesium adsorption test similar to Example 1 about this adsorbent, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test was 0.20 ppm, and the elution amount of the ferrocyan compound was greatly reduced as compared with the comparative examples described later.
<実施例7>
塩化第二銅の代わりに塩化ニッケル六水和物(NiCl2・6H2O)を15.2gを使用して、塩化ニッケル1.0mol/l、塩酸0.01mol/lの水溶液を調製したこと以外は実施例2と同様にしてセシウム吸着材を得た。
この吸着材について実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は1.1ppmであり、後述の比較例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は減少した。
<Example 7>
An aqueous solution of nickel chloride 1.0 mol / l and hydrochloric acid 0.01 mol / l was prepared using 15.2 g of nickel chloride hexahydrate (NiCl 2 .6H 2 O) instead of cupric chloride. Except for the above, a cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 2.
As a result of conducting the cesium adsorption test similar to Example 1 about this adsorbent, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test was 1.1 ppm, and the elution amount of the ferrocyan compound decreased compared to the comparative example described later.
<実施例8>
造粒物浸漬処理液の塩酸濃度を0.1mol/lにしたこと以外は実施例7と同様にしてセシウム吸着材を得た。
この吸着材について実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は1.3ppmであった。後述の比較例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は少なかった。
<Example 8>
A cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 7 except that the hydrochloric acid concentration in the granulated product immersion treatment liquid was changed to 0.1 mol / l.
As a result of conducting the cesium adsorption test similar to Example 1 about this adsorbent, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test was 1.3 ppm. The elution amount of the ferrocyan compound was small as compared with the comparative examples described later.
<実施例9>
塩化第二銅1.0mol/l水溶液に浸漬し、水で洗浄する操作に次いで、1時間浸漬する液(第2浸漬液)をEDTA3K0.01mol/l水溶液(pH7.7)としたこと以外は実施例1と同様にしてセシウム吸着材を得た。
この吸着材について実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は0.21ppmであり、後述の比較例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は大きく減少した。また、塩化第二銅水溶液に浸漬中、実施例1と同様に青白い沈殿が発生したが、水酸化物の沈澱が発生してもキレート化合物入りの溶液に浸漬したことで除去されやすくなったと考えられる。
<Example 9>
Subsequent to the operation of immersing in a 1.0 mol / l aqueous solution of cupric chloride and washing with water, the liquid immersed for 1 hour (second immersion liquid) was changed to an EDTA3K 0.01 mol / l aqueous solution (pH 7.7). A cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 1.
As a result of conducting the cesium adsorption test similar to Example 1 about this adsorbent, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test was 0.21 ppm, and the elution amount of the ferrocyanide compound was greatly reduced as compared with Comparative Examples described later. In addition, a pale precipitate was generated during immersion in the aqueous cupric chloride solution as in Example 1. However, even when hydroxide precipitation occurred, it was considered that the precipitate was easily removed by immersion in the solution containing the chelate compound. It is done.
<実施例10>
塩化第二銅1.0mol/l、塩酸0.01mol/lの水溶液に浸漬し、水で洗浄する操作に次いで、1時間浸漬する液(第2浸漬液)をEDTA3K0.01mol/l、1%炭酸水素ナトリウム水溶液(pH8.4)としたこと以外は実施例2と同様にしてセシウム吸着材を得た。
この吸着材について実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は0.13ppmであり、後述の比較例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は大きく減少した。
<Example 10>
Subsequent to the operation of immersing in an aqueous solution of cupric chloride 1.0 mol / l and hydrochloric acid 0.01 mol / l and rinsing with water, the liquid immersed for 1 hour (second immersion liquid) is EDTA3K 0.01 mol / l, 1% A cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 2 except that an aqueous sodium hydrogen carbonate solution (pH 8.4) was used.
As a result of conducting the cesium adsorption test similar to Example 1 about this adsorbent, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test was 0.13 ppm, and the elution amount of the ferrocyanide compound was greatly reduced as compared with Comparative Examples described later.
<実施例11>
塩化第二銅の代わりに硫酸銅五水和物を16.0g使用して、硫酸銅1.0mol/l、塩酸0.01mol/lの水溶液を調製したこと以外は実施例2と同様にしてセシウム吸着材を得た。
この吸着材について実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は0.14ppmであり、後述の比較例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は大きく減少した。
<Example 11>
Example 1 was used except that 16.0 g of copper sulfate pentahydrate was used in place of cupric chloride to prepare an aqueous solution of copper sulfate 1.0 mol / l and hydrochloric acid 0.01 mol / l. A cesium adsorbent was obtained.
As a result of conducting the cesium adsorption test similar to Example 1 about this adsorbent, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test was 0.14 ppm, and the elution amount of the ferrocyanide compound was greatly reduced as compared with Comparative Examples described later.
<実施例12〜15>
造粒物1の代わりに、実施例12では造粒物2、実施例13では造粒物3、実施例14では造粒物4、実施例15では造粒物5を用いたこと以外は実施例2と同様にしてセシウム吸着材を得た。
これら吸着材について実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、何れもセシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は実施例12〜15でそれぞれ、0.10ppm、0.25ppm、0.28ppm、1.4ppmであり、後述のそれぞれに対応する造粒物を用いた比較例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は大きく減少した。
<Examples 12 to 15>
In place of granulated product 1, granulated product 2 in Example 12, granulated product 3 in Example 13, granulated product 4 in Example 14, and granulated product 5 in Example 15 were used. A cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 2.
These adsorbents were subjected to the same cesium adsorption test as in Example 1, and as a result, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentrations of ferrocyanide ions contained in the water after the test are 0.10 ppm, 0.25 ppm, 0.28 ppm, and 1.4 ppm in Examples 12 to 15, respectively. Compared with the comparative example using the product, the elution amount of the ferrocyan compound was greatly reduced.
<比較例1>
造粒物1をそのまま実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は2.2ppmであり、実施例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は多かった。
<Comparative Example 1>
The granulated product 1 was directly subjected to the same cesium adsorption test as in Example 1. As a result, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test was 2.2 ppm, and the elution amount of the ferrocyanide compound was larger than that of the example.
<比較例2>
造粒物1を塩化銅水溶液の代わりに超純水に20時間浸漬したこと以外は実施例1と同様にしてセシウム吸着材を得た。
この吸着材について、実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は1.9ppmであり、実施例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は多く、比較例1の結果に近い結果であったことから、塩化銅などの塩を含まない水だけでは全く効果が得られないことがわかった。
<Comparative example 2>
A cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 1 except that the granulated product 1 was immersed in ultrapure water for 20 hours instead of the copper chloride aqueous solution.
The adsorbent was subjected to the same cesium adsorption test as in Example 1. As a result, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test was 1.9 ppm, and the amount of ferrocyanide compound eluted was larger than that of the Example, which was a result close to the result of Comparative Example 1. It was found that no effect was obtained with water containing no salt such as copper chloride.
<比較例3〜5>
造粒物1を塩化銅水溶液の代わりに比較例3では塩酸の0.01mol/l塩水溶液、比較例4では塩酸の0.1mol/l水溶液、比較例5では塩酸の0.5mol/l水溶液にそれぞれ20時間浸漬したこと以外は実施例1と同様にしてセシウム吸着材を得た。
これらの吸着材について、それぞれ実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、何れもセシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は比較例3で2.0ppm、比較例4で2.8ppm、比較例5で6.7ppmであり、実施例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は多く、浸漬液中の塩酸濃度が高いほどフェロシアン化合物の溶出が増える傾向があった。
<Comparative Examples 3-5>
The granulated product 1 was replaced with a 0.01 mol / l salt aqueous solution of hydrochloric acid in Comparative Example 3 instead of an aqueous copper chloride solution, a 0.1 mol / l aqueous solution of hydrochloric acid in Comparative Example 4, and a 0.5 mol / l aqueous solution of hydrochloric acid in Comparative Example 5 A cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 1 except that each was immersed for 20 hours.
Each of these adsorbents was subjected to the same cesium adsorption test as in Example 1, and as a result, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test is 2.0 ppm in Comparative Example 3, 2.8 ppm in Comparative Example 4, and 6.7 ppm in Comparative Example 5, and is a ferrocyan compound compared to Examples. The elution amount of was increased, and the elution of the ferrocyan compound tended to increase as the concentration of hydrochloric acid in the immersion liquid increased.
<比較例6〜9>
造粒物1の代わりに、比較例6では造粒物2を、比較例7では造粒物3を、比較例8では造粒物4を、比較例9では造粒物5をそれぞれそのまま用いて、実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、セシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は比較例6で1.8ppm、比較例7では2.6ppm、比較例8では2.7ppm、比較例9では3.8ppmであり、実施例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は多かった。
<Comparative Examples 6-9>
Instead of the granulated product 1, the granulated product 2 was used in Comparative Example 6, the granulated product 3 was used in Comparative Example 7, the granulated product 4 was used in Comparative Example 8, and the granulated product 5 was used in Comparative Example 9 as it was. As a result of performing the same cesium adsorption test as in Example 1, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test is 1.8 ppm in Comparative Example 6, 2.6 ppm in Comparative Example 7, 2.7 ppm in Comparative Example 8, and 3.8 ppm in Comparative Example 9, The elution amount of the ferrocyan compound was larger than that in the example.
<比較例10〜12>
浸漬する金属塩溶液を、比較例10では塩化亜鉛1.0mol/l、塩酸0.01mol/l水溶液、比較例11では塩化亜鉛1.0mol/l、塩酸0.1mol/l水溶液、比較例12では塩化亜鉛1.0mol/l、塩酸0.5mol/l水溶液としたこと以外は実施例2と同様にしてセシウム吸着材を得た。
これらの吸着材について、それぞれ実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、何れもセシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は比較例10で3.2ppm、比較例11で5.2ppm、比較例12で9.4ppmであり、実施例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は何れも多く、また、浸漬液中の塩酸濃度が高いほどフェロシアン化合物の溶出が増える傾向があった。このように、塩化亜鉛はフェロシアン化合物溶出抑制効果がなかった。
<Comparative Examples 10-12>
In Comparative Example 10, the metal salt solution to be immersed was 1.0 mol / l of zinc chloride and 0.01 mol / l aqueous solution of hydrochloric acid, and in Comparative Example 11, 1.0 mol / l of zinc chloride and 0.1 mol / l aqueous solution of hydrochloric acid, Comparative Example 12 Then, a cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 2 except that the aqueous solution was zinc chloride 1.0 mol / l and hydrochloric acid 0.5 mol / l.
Each of these adsorbents was subjected to the same cesium adsorption test as in Example 1, and as a result, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentrations of ferrocyanide ions contained in the water after the test were 3.2 ppm in Comparative Example 10, 5.2 ppm in Comparative Example 11, and 9.4 ppm in Comparative Example 12, which are ferrocyan compounds compared to Examples. There was a tendency that the elution amount of the ferrocyan compound increased as the hydrochloric acid concentration in the immersion liquid increased. Thus, zinc chloride had no effect of inhibiting elution of ferrocyanide compounds.
<比較例13〜15>
浸漬する金属塩溶液を、比較例13では塩化鉄(III)1.0mol/l、塩酸0.01mol/l水溶液、比較例14では塩化鉄(III)1.0mol/l、塩酸0.1mol/l水溶液、比較例15では塩化鉄(III)1.0mol/l、塩酸0.5mol/l水溶液としたこと以外は実施例2と同様にしてセシウム吸着材を得た。
これらの吸着材について、それぞれ実施例1と同様のセシウム吸着試験を行なった結果、何れもセシウム除去率は90%以上であった。一方、試験後の水に含まれるフェロシアン化物イオンの濃度は比較例13で2.1ppm、比較例14で2.7ppm、比較例15で7.9ppmであり、実施例に比べてフェロシアン化合物の溶出量は何れも多く、また、浸漬液中の塩酸濃度が高いほどシアン化合物の溶出が増える傾向があった。このように、塩化鉄(III)はフェロシアン化合物溶出抑制効果がなかった。
<Comparative Examples 13-15>
In Comparative Example 13, the metal salt solution to be immersed was 1.0 mol / l of iron (III) chloride, an aqueous solution of 0.01 mol / l hydrochloric acid, and in Comparative Example 14, 1.0 mol / l of iron (III) chloride, 0.1 mol / l of hydrochloric acid. The aqueous cesium adsorbent was obtained in the same manner as in Example 2, except that the aqueous solution of Comparative Example 15 was 1.0 mol / l of iron (III) chloride and 0.5 mol / l of hydrochloric acid.
Each of these adsorbents was subjected to the same cesium adsorption test as in Example 1, and as a result, the cesium removal rate was 90% or more. On the other hand, the concentration of ferrocyanide ions contained in the water after the test was 2.1 ppm in Comparative Example 13, 2.7 ppm in Comparative Example 14, and 7.9 ppm in Comparative Example 15, which is a ferrocyan compound compared to Examples. There was a tendency that the elution amount of the cyanide compound increased as the concentration of hydrochloric acid in the immersion liquid increased. Thus, iron (III) chloride did not have an effect of inhibiting elution of ferrocyan compound.
実施例1〜15について、浸漬液の組成とセシウム吸着試験の結果を表1にまとめた。 About Examples 1-15, the composition of immersion liquid and the result of the cesium adsorption test were put together in Table 1.
比較例1〜15について、浸漬液の組成とセシウム吸着試験の結果を表2にまとめた。 About Comparative Examples 1-15, the composition of immersion liquid and the result of the cesium adsorption test were put together in Table 2.
<評価方法>
セシウムを含む人工海水の調整
セシウム濃度が0.01ppmとなる様に、塩化セシウムと人工海水の素(日本製薬株式会社製商品名:ダイゴ人工海水SP)を超純水装置(アドバンテック東洋株式会社製商品名:RFU554CA)を用いて得られた超純水を用いて調整し、模擬セシウム汚染海水を調整した。
<Evaluation method>
Preparation of artificial seawater containing cesium Ultra pure water equipment (Advantech Toyo Co., Ltd.) made of cesium chloride and artificial seawater (Nippon Pharmaceutical Co., Ltd., trade name: Daigo Artificial Seawater SP) so that the cesium concentration becomes 0.01 ppm. It adjusted using the ultrapure water obtained using brand name: RFU554CA), and simulated cesium pollution seawater was adjusted.
<一定量のセシウム入り海水に吸着材を浸漬する評価方法>
各実施例および比較例で作製したセシウム吸着材0.625gと上記模擬汚染水50mlを、100mlのポリエチレン製容器に入れて、振とう機(ヤマト科学株式会社製商品名:WATER BATH INCUBATOR MODEL BT−3)で、室温25℃にて24時間振とうさせた後、孔径0.45μmのメンブランフィルターでろ過し、以下に示す方法でセシウムとフェロシアン化物イオンの濃度、および金属濃度を定量した。
<Evaluation method for immersing adsorbent in seawater containing a certain amount of cesium>
0.625 g of the cesium adsorbent prepared in each Example and Comparative Example and 50 ml of the simulated contaminated water were placed in a 100 ml polyethylene container and shaker (trade name: WATER BATH INCUBATOR MODEL BT- manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.). In 3), the mixture was shaken at room temperature of 25 ° C. for 24 hours, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.45 μm, and the concentrations of cesium and ferrocyanide ions and the metal concentration were quantified by the following method.
<セシウムの定量方法>
上記ろ過により得られた、ろ液1gに硝酸1mlを加えた後に、超純水により100倍に薄め、さらにその希釈液2gに硝酸0.2ml加えた後に超純水にて10倍に薄めて分析液を得た。
分析液をICP質量分析装置(アジレント・テクノロジー株式会社製商品名Agilent 7500cs)を使用して、予め調整した模擬汚染水をセシウム濃度標準液として検量線を求め、試料のセシウム濃度を定量した。
<Quantitative method of cesium>
After 1 ml of nitric acid was added to 1 g of the filtrate obtained by the above filtration, it was diluted 100 times with ultrapure water, and further 0.2 ml of nitric acid was added to 2 g of the diluted solution, and then diluted 10 times with ultrapure water. An analytical solution was obtained.
Using an ICP mass spectrometer (trade name Agilent 7500cs, manufactured by Agilent Technology Co., Ltd.) as an analysis solution, a calibration curve was obtained using simulated contaminated water prepared in advance as a cesium concentration standard solution, and the cesium concentration of the sample was quantified.
<フェロシアン化物イオン濃度の定量方法>
硫酸第一鉄七水和物3gを100mlメスフラスコに加え、水80mlを加えた後に硫酸1mlを加えて均一に溶解した後に、純水を加えて全体を100mlにし、硫酸第一鉄水溶液を作成した。セシウム吸着試験後の水2gと先に作成した硫酸第一鉄水溶液0.5mlを20mlメスフラスコに入れて、純水で全体を20mlに調整した。30分後、UV−VIS分光光度計(日本分光株式会社製V−550)を用いて波長720nmの吸光度を測定し、予めフェロシアン化カリウム水溶液を用いて作成した検量線との比較でフェロシアン化物イオン濃度を定量した。なおこの方法は、参考文献1に基づき広く知られている比色法による定量方法であるが、参考文献2によれば、錯体の中心金属が酸化したフェリシアン化物イオンでもフェロシアン化物イオンの場合と同様の吸光度を示すため、両者の区別がつかないことが報告されている。参考文献2ではフェロシアン化物イオン、フェリシアン化物イオン共に720nmでの吸光度特性が似ていることから、これらのシアノ錯体の全量を定量する方法としては使えるので、本明細書において、金属塩溶液への浸漬効果を調べるために用いることは妥当と言える。
<Quantification method of ferrocyanide ion concentration>
Add 3 g of ferrous sulfate heptahydrate to a 100 ml volumetric flask, add 80 ml of water, add 1 ml of sulfuric acid to dissolve uniformly, and then add pure water to make 100 ml to make a ferrous sulfate aqueous solution. did. 2 g of water after the cesium adsorption test and 0.5 ml of the aqueous ferrous sulfate solution prepared previously were placed in a 20 ml volumetric flask, and the whole was adjusted to 20 ml with pure water. After 30 minutes, the absorbance at a wavelength of 720 nm was measured using a UV-VIS spectrophotometer (V-550 manufactured by JASCO Corporation), and compared with a calibration curve prepared in advance using an aqueous potassium ferrocyanide solution, ferrocyanide ions The concentration was quantified. This method is a quantification method by a colorimetric method that is widely known based on Reference Document 1. According to Reference Document 2, ferricyanide ions in which the central metal of the complex is oxidized are ferrocyanide ions. It is reported that they cannot be distinguished from each other because they show the same absorbance. In Reference 2, since the absorbance characteristics at 720 nm are similar for both ferrocyanide ions and ferricyanide ions, it can be used as a method for quantifying the total amount of these cyano complexes. It can be said that it is appropriate to use it for investigating the immersion effect.
Claims (5)
前記フェロシアン化鉄類を含む材料が、フェロシアン化鉄類をバインダーにより固形状に成形したものであり、
前記バインダーが金属酸化物であるセシウム吸着材の製造方法。 Seen containing a material containing at least consisting of ferrocyanide ions and iron ions ferrocyanide ferrous metal, a step of standard electrode potential reacting a high metal of the metal salt solution than -0.40V,
The material containing iron ferrocyanide is formed by solidifying ferrocyanide iron with a binder,
A method for producing a cesium adsorbent , wherein the binder is a metal oxide .
(1)pHが7〜9の溶液に接触させる工程。
(2)キレート化合物の溶液に接触させる工程。
(3)pHが7〜9でキレート化合物を含む溶液に接触させる工程。
(4)酸性水溶液を接触させ、続いてpHが7〜9の溶液に接触させる工程。 3. The cesium adsorbent according to claim 1, wherein after the step of reacting the ferrocyanide-containing material and the metal salt solution, a step of contacting any of the following liquids is performed. Manufacturing method.
(1) A step of contacting a solution having a pH of 7 to 9.
(2) The process made to contact the solution of a chelate compound.
(3) A step of contacting a solution containing a chelate compound having a pH of 7 to 9.
(4) The process which makes acidic aqueous solution contact, and is subsequently made to contact the solution of pH 7-9.
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