JP6491721B2 - 洗浄方法 - Google Patents

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本発明は、ゼオライトを用いた洗浄方法に関する。
ゼオライト(沸石)はケイ素(Si)とアルミニウム(Al)と酸素(O)からなる網目構造をしており、ケイ素(Si)とアルミニウム(Al)の比率の違いで、A型、Y型、クリノプティロライト、モルデナイトなどの種類が存在し、いずれも骨格間に微細な孔が形成され、例えばクリノプティロライトの場合は3.9〜5.4Å、モルデナイトの場合は6.7〜7.0Åの細孔が形成される。
ゼオライトは上記したように、種類ごとに略一定の微細孔を有しており、その大きさが分子レベルであるため、分子篩として従来から知られている。また最近では放射線汚染物質の吸着能があることが着目されている。
特許文献1には、磁性複合粒子を磁石で吸着するようにした放射性物質の除染システムが提案されている。前記磁性複合粒子の構造は、コア部に磁性ナノ粒子を配置し、その表面を被覆層で覆い、更に被覆層の外側にゼオライト等の捕捉性化合物の層を形成したものである。
また非特許文献1には、表面に微細な穴の多い「天然ゼオライト」10グラムを、放射性セシウムを溶かした海水100ミリ・リットルに入れて混ぜると、5時間で約9割のセシウムが吸着されることを確認したと報告されている。
また非特許文献2には、人口ゼオライトに鉄化合物を混ぜて磁気を帯びさせることで放射性セシウムを吸着させ、磁石を使って放射線汚染された土壌からセシウムを吸着したゼオライトを分離することが報告されている。
特許第4932054号公報
2011年7月21日 読売新聞 2012年7月13日 毎日新聞
特許文献1に提案される除染方法の除染の対象は、海水、河川水、湖水、池の水、雨水などの汚染物質を含む水であり、汚染物質が付着した家屋、駐車場、橋や道路等の建造物、自動車、船舶、航空機等の固体表面に付着した放射線物質の除去には適用できない。
また従来のゼオライトを用いた汚染物質の洗浄方法は、ゼオライトを分子篩として用い、この分子篩の一方の側に汚染物質を含んだ水を送り込み、圧力を加えてゼオライト層を透過させ、この透過の際に汚染物質をゼオライトの細孔内に取り込んで吸着しているが、実際の洗浄にあたって、汚染物質を吸着したゼオライトを拡散させることなく確実に集める方法の提案がなされていない。
非特許文献2や特許文献1ではセシウム等を吸着する捕捉性化合物(ゼオライト等)の内部に磁性ナノ粒子を含ませることで、磁石を用いて捕捉性化合物を回収しているが、捕捉性化合物の内部に磁性ナノ粒子を含ませる技術が確立しておらず、この技術が普及するに至っていない。
また、磁性物質を利用して回収する方法は、汚染物質が吸着されていないが磁性を有する物質まで捕捉してしまい、その選別が困難となる。
上記課題を解決するため本発明に係る洗浄方法は以下の第1〜第5工程からなる。
洗浄対象物の表面を水で濡らす第1工程。
水で濡れた洗浄対象物の表面にゼオライト粉末を供給する第2工程。
洗浄対象物の表面にゼオライト粉末を含む水膜を30分〜24時間静置することで、洗浄対象物の表面に付着した放射線汚染物質をゼオライト粉末に吸着させる第3工程。
前記水膜に吸水性ポリマーを供給し吸水性ポリマーの架橋構造内にゼオライト粉末を含んだ水を抱持する第4工程。
膨潤した吸水性ポリマーを回収する第5工程。
前記ゼオライトの粒径は平均20μm以下、好ましくは10μm以下とする。粒径を細かくすることで、洗浄対象物の表面と接触するゼオライトの割合が大きくなり洗浄効果が高くなる。
洗浄対象物の表面に付着している汚染物質は水に溶解しゼオライトの細孔内に吸着される。セシウム137などの汚染物質はゼオライトの細孔内に一旦入り込むとその径がゼオライトの細孔から出にくい大きさなので、強固に吸着される。
ゼオライトの細孔内にセシウム137などの汚染物質を吸着させるにはある程度静置する必要がある。ゼオライト粉末と吸水性ポリマーを混合して供給する場合には、静置時間は問題にならないが、吸水性ポリマーを後から供給する場合には、吸水性ポリマーの供給時に水分が十分に残っていないと汚染物質を吸着したゼオライト粉末を吸水性ポリマーの架橋構造内に取り込むことができないので、静置時間は吸水性ポリマーの架橋反応が十分に進行できる量の水分が残る時間になる。
本発明に係る洗浄方法によれば、単なる水洗浄では除去できなかったセシウム137などの汚染物質を簡単な作業で確実に除去できる。特に、放射線物質を吸着したゼオライトを拡散させることなく集めることができるので、その後の保管・管理が容易且つ安全に行える。
洗浄前の洗浄対象物の表面を示す拡大図 洗浄対象物の表面に水をかけた後の拡大図 水をかけた後の洗浄対象物の表面にゼオライト粉末と吸水性ポリマー粉末との混合物を供給した状態の拡大図 吸水性ポリマー粉末が洗浄対象物の表面に水を吸収して膨潤した状態を示す図 膨潤した吸水性ポリマーの三次元構造内の拡大図 ゼオライト粉末の細孔内に汚染物質が吸着された状態を示す拡大図
以下に本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は洗浄前の洗浄対象物の表面を示す拡大図であり、洗浄対象物1の表面にはセシウム137などの汚染物質2が付着している。この洗浄対象物1の表面に散水機などを用いて水をかける。その結果、図2に示すように洗浄対象物1の表面に水膜3が形成される。
尚、水で洗浄しただけでは、洗浄対象物1の表面に付着している汚染物質2は除去されない。
ここで、洗浄対象物1としては、家屋、ビル、塀、駐車場、標識、橋、街路灯や道路などの建造物、自動車や電車などの車両、船舶、航空機、或いは樹木が挙げられる。
次いで、水膜3が形成されている洗浄対象物1の表面にゼオライト粉末4と吸水性ポリマー粉末5の混合物を噴射装置を用いて吹き付ける。噴射装置としてはコンプレッサからの圧縮空気を用いて別々のタンク内に貯留したゼオライト粉末4と吸水性ポリマー粉末5とを混合して噴射するものが考えられる。
噴射するゼオライト粉末4は天然ゼオライトを焼成したのちに、グラインダーにより微細化したもので、出来るだけ小さな径が好ましいが、最低でも20μm以下とすることが洗浄効果を高める上で好ましい。
また、散布空間をビニールシートなどによって囲むことが、ゼオライト粉末4と吸水性ポリマー粉末5の混合物を無駄に飛散させず、付着効率を上げることが
できる。
前記吸水性ポリマー粉末5としては、例えばアクリル酸ナトリウム系を用いる。アクリル酸ナトリウム系の吸水性ポリマーは、アクリル酸、アクリル酸塩及び架橋性モノマーを共重合することで得られる。この吸水性ポリマーは軽度に架橋した3次元網目構造で、ところどころに結合しているカルボキシル基が水を含むとゲル中にナトリウムイオンを解離する。
前記吸水性ポリマー粉末5の粒径としてはゼオライト粉末4と同程度とする。また、吸水性ポリマー粉末5の配合割合(容量%)は混合粉末100に対し3〜30%程度とすることが適当である。
上記のようにゼオライト粉末4と吸水性ポリマー粉末5との混合粉末を水膜3に供給すると、吸水性ポリマー粉末5は図4に示すように水を吸収して3次元網目構造が膨潤してゲル状になり、この3次元網目構造内に図5に示すように、ゼオライト粉末4が保持される。
ここで、焼成前のゼオライト粉末4の細孔にはNaなどが吸着されており、これらの持つ正電荷によりゼオライト粉末4は正に帯電しているが、焼成後のゼオライト粉末4は細孔内からNaなどが除かれ、全体として負に帯電している。その結果、図6に示すように、正に帯電しているセシウム137などの汚染物質2は静電的に吸引されて水中を移動してゼオライト粉末4の細孔6内に侵入し、そのまま吸着保持される。また一旦吸着された汚染物質2は水中内に出てこない。
上記の吸着を行わせるため、本発明方法では静置を行う。この静置時間は気温や天候によって左右されるが凡その目安として、30分〜24時間である。
この後、ゲル状の膨潤したポリマーを洗浄対象物1の表面から剥離し、容器等に収納して保管・管理を行う。
上述した実施例では、ゼオライト粉末4と吸水性ポリマー粉末5とを同時に水膜3に供給するようにしたが、先にゼオライト粉末4を供給し、静置して汚染物質をゼオライトに吸着させた後に、吸水性ポリマー粉末5を供給する。この方法は請求項に記載された方法である。
本発明に係る洗浄方法は、セシウム137以外の放射性物質によって汚染された物を除去する場合にも適用できる。
1…洗浄対象物、2…汚染物質、3…水膜、4…ゼオライト粉末、5…吸水性ポリマー粉末、6…細孔。

Claims (1)

  1. 以下の第1〜第5工程からなる洗浄方法
    洗浄対象物としての家屋、ビル、塀、駐車場、標識、橋、街路灯や道路などの建造物、自動車や電車などの車両、船舶、航空機、或いは樹木の表面を水で濡らす第1工程。
    水で濡れた前記洗浄対象物の表面にゼオライト粉末を供給する第2工程。
    前記洗浄対象物の表面ゼオライト粉末を含む水膜を30分〜24時間静置することで、洗浄対象物の表面に付着した放射線汚染物質をゼオライト粉末に吸着させる第3工程。
    前記水膜に吸水性ポリマーを供給し吸水性ポリマーの架橋構造内にゼオライト粒子を含んだ水を保持する第4工程。
    膨潤した吸水性ポリマーを回収する第5工程。
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